KR101710476B1 - 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수압을 이용하여 암반을 절개하도록 절개부위를 밀폐하여 밀폐공간으로 형성하도록 하는 수압을 이용한 암반절개를 위한 패커에 관한 것으로, 복수의 절개선을 통해 복수개로 분할되는 원통형의 확장부재, 상기 확장부재를 감싸고, 상기 확장부재의 확장여부에 따라 지름이 가변되면서, 상기 확장부재의 이탈을 방지하는 탄성부재, 상기 확장부재의 내부에 구비되어 수압을 통해 상기 확장부재를 외측방향으로 밀어주는 가압부재, 및 상기 가압부재의 내부에 구비되어, 물을 공급하는 물공급부재에 의해 공급되는 물이 지나는 수관을 수용하고, 사방으로 분사되도록 복수개의 분기홀을 둘레 및 길이방향으로 일정간격 이격하여 형성한 원통형상의 지지부재;를 포함한다.
Description
본 발명은 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수압을 이용하여 암반을 절개하도록 절개부위를 밀폐하여 밀폐공간으로 형성하도록 하는 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커에 관한 것이다.
한정된 국토의 친환경적이고 효율적인 이용을 위해 터널 및 지하철 등 지하공간 활용의 필요성이 꾸준히 증가하여 암반의 파쇄를 통한 굴착기술의 비중이 시공성/경제성/기술성 측면에서 매우 커지고 있다.
일반적으로 암반을 파쇄하는 방법에 있어서 발파 공법, 무진동·무소음 암반파쇄 공법, 기계식을 이용한 공법 등으로 분류된다.
발파 공법은 시공성, 안정성, 경제성 등을 고려하여 발파공해와 같은 소음 및 진동 저감을 위해 조절발파, 제어발파, 기폭방법 및 에어튜브를 이용한 에어데크 발파 공법 등이 있으며, 발파하중에 의해 발생된 압축 응력파보다 인장 응력파에 의해 더 많은 파괴가 발생된다.
무진동·무소음 암반파쇄 공법은 기계식 굴착공법, 인력식 굴착공법, 팽창성 재료를 이용한 약액 주입공법 및 천공 내에 전해질 충격 셀을 삽입하는 전력충격 암석파쇄 방법 등이 있다.
기계식을 이용한 공법은 천공 내에 유압을 주입하여 무진동으로 암반을 절개하는 기술로 일반적인 장비로 유압크롤러드릴, 착암기, Super-Wedge 및 팽창장치 등이 있으며, 이러한 장비는 유압 발생장치를 통해 유압을 천공내로 주입 후 팽창의 원리를 이용해 암반에 균열을 준다.
유압을 이용한 무진동 암반 절개 기술은 암반의 무분별한 균열 없이 필요한 부분만 절개하여 암반 강도에 영향을 미치지 않으며, 기계의 특성에 따라 약간의 차이가 있지만 암반이 갈라지는 소리 이외 소음, 진동 및 분진현상이 거의 없어 인근 구조물에 영향을 미치지 않는 장점 등이 있으나 상대적으로 시공 능률이 낮고 공사비가 고가라는 단점이 있다.
본 발명은 복원력 및 밀폐력이 우수한 탄성부재와 확장부재의 결합으로 금속재질의 절개선을 공간막이부로 막아 암반절개 부위의 밀폐력을 높일 뿐만 아니라, 패커의 손상을 줄여 반영구적으로 사용할 수 있는 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 작업 시 발생되는 분진, 소음, 및 진동을 줄여주는 수압으로 암반절개를 위한 패커를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커는, 복수의 절개선을 통해 복수개로 분할되는 원통형의 확장부재; 상기 확장부재를 감싸고, 상기 확장부재의 확장여부에 따라 지름이 가변되면서, 상기 확장부재의 이탈을 방지하는 탄성부재; 상기 확장부재의 내부에 구비되어 수압을 통해 상기 확장부재를 외측방향으로 밀어주는 가압부재; 및 상기 가압부재의 내부에 구비되어, 물을 공급하는 물공급부재에 의해 공급되는 물이 지나는 수관을 수용하고, 사방으로 분사되도록 복수개의 분기홀을 둘레 및 길이방향으로 일정간격 이격하여 형성한 원통형상의 지지부재;를 포함하되, 상기 가압부재는 상기 지지부재를 감싸는 탄성 성질을 갖는 원통형상의 탄성체; 및 상기 탄성체 외주면에 상기 탄성체의 길이방향으로 길게 형성되되, 일정간격 이격되어 구비되고, 상기 확장부재가 확장되면 벌어지는 절개선 사이에 위치하는 공간 막이부;를 포함하고, 상기 확장부재 및 공간 막이부는 금속재질인 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 확장부재의 복수개의 분할 확장체로 구성되며, 상기 분할 확장체는 양단 내측에 단차부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 물공급부재는 상기 가압부재 및 암반을 절개하는 분사구에 개별적으로 물을 공급하는 수관들을 포함하고, 상기 각 수관으로 전달하는 수압을 조절하는 수압조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성부재는 고무와 합성된 우레탄 소재인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부재는 길이방향의 상단 및 하단으로 외주연에 나사산 형상의 연장부를 포함하여 상단 및 하단에 결합되는 커플러에 의해 마감되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속재질은 스테인리스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패커와 패커 사이는 일정 간격 이격되어 형성된 인터벌(Interval) 부분 및 상기 패커 하단부분에 암반을 절개하는 분사구를 구비하되, 상기 인터벌 부분에는 인터벌 부분의 분사구와 패커 하단부분의 분사구로 분리하여 물을 분기하도록 상기 지지부재를 통해 전달되는 물을 제어하는 밸브하우징을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이,
본 발명은 외부로 힘이 가해지는 확장부재를 금속 소재로 형성하여 내마모 및 부식을 줄여주므로 반영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 확장부재 내측에 구비된 가압부재 및 외측에 구비된 탄성부재가 탄성 및 복원력을 가지고 있고, 공벽에 밀착시킬 수 있어 밀폐력을 상승시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 천공에 고압의 패커를 수압으로 부착하여 암반을 절개함으로서 분진, 소음, 및 진동을 줄여주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커를 나타낸 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커를 나타낸 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커의 확장부재를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커의 가압부재를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커의 지지부재를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커의 사용모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커를 나타낸 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커를 나타낸 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커의 확장부재를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커의 가압부재를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커의 지지부재를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커의 사용모습을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수압으로 암반절개를 위한 패커를 나타낸 도면으로서, 패커(100)는 확장부재(110), 탄성부재(120), 가압부재(130), 지지부재(140), 및 물공급부재(150)를 포함한다.
확장부재(110)는 복수의 절개선(111)을 통해 복수개로 분할되는 원통형상으로 형성되며, 복수개로 분할된 각각의 확장체(112)는 양단 내측에 단차부(113)를 형성한다.
이때, 단차부(113)는 확장체(112) 길이방향으로 처음부터 끝까지 형성되거나, 후술될 가압부재(130)의 공간 막이부(132)의 길이만큼 형성될 수 있다.
여기서, 단차부(113)가 형성됨으로써 가압부재(130)의 탄성체(131)에 비해 돌출되어 형성된 공간 막이부(132)를 수용할 수 있다.
여기서, 도 1에 나타낸 분리 사시도에서 각 구성을 길이방향으로 끼우도록 그려졌으나, 도 4와 같이 확장부재(110)는 분할되어 있어 측면에서 끼워 결합될 수 있다.
탄성부재(120)는 확장부재(110)를 감싸고, 확장부재(110)의 확장여부에 따라 지름이 가변되는 성질의 재료를 이용한다.
더욱 바람직하게 탄성부재(120)는 확장부재(110)의 외주면보다 큰지름이거나, 지름이 작되 확장되면 확장부재(110)보다 큰 지름을 형성할 수 있는 정도인 것이 바람직하며, 고무와 합성된 우레탄 소재를 이용하는 것이 바람직하다.
탄성부재(120)는 확장부재(110)와 같이 절개선(111)을 구비하지 않고 외주면에 절개선 없이 원통형을 이룬다.
가압부재(130)는 확장부재(110)의 내부에 구비되어 내부에서 전달 받은 수압을 통해 확장부재(110)를 외측방향으로 밀어주면서 가압하는 구성으로, 도 5와 같이, 가압부재(130)는 후술될 지지부재(140)를 감싸는 탄성 성질을 갖는 원통형상의 탄성체(131)와 탄성체(131) 외주면에 탄성체(131)의 길이방향으로 길게 형성되되, 일정간격 이격되어 구비되고 확장부재(110)가 확장되면서 벌어지는 절개선(111) 사이에 위치하여 확장부재(110)가 확장되어 벌어지는 사이에 위치하는 공간 막이부(132)를 포함한다.
여기서, 탄성체(131)의 두께는 확장되더라도 파손되지 않을 정도의 두께와 탄력을 가지고 있어야 한다.
여기서, 공간 막이부(132)는 확장부재(110)의 단차부(113)의 중앙에 위치하는 것으로 확장체(112)의 측면 사이에 위치하는 것은 아니다.
공간 막이부(132)의 폭은 확장부재(110)가 확장되면서 벌어지는 절개선(111)사이의 간격보다 큰 크기로 형성되어 절개선(111) 사이로 빠지지 않을 정도의 크기이다.
여기서, 공간 막이부(132)의 폭보다 확장부재(110)의 절개선(111)사이가 더 벌어지면 공간 막이부(132)가 절개선(111) 사이로 빠져서 원상태로 복구 되는 과정에서 복구가 어려워질 수 있기 때문이다.
지지부재(140)는 가압부재(130)의 내부에 구비되어 물을 공급하는 물공급부재(150)에 의해 공급되는 물이 지나는 수관(151)을 수용하고, 사방으로 분사되도록 복수개의 분기홀(141)을 둘레 및 길이방향으로 일정간격 이격하여 형성한 원통형상이다.
상기 지지부재(140)는 길이방향의 상단 및 하단으로 외주연에 나사산 형상의 연장부(143)를 포함하여 상단 및 하단에 결합되는 커플러(142)에 의해 마감되어 지지부재(140)의 상단 및 하단으로 물공급부재(150)에 의해 공급되는 물이 빠져나가지 않도록 한다.
물공급부재(150)는 가압부재(130)에 물을 공급하는 구성이나, 복수개의 수관(151)들을 통해 가압부재(130)뿐만 아니라, 암반을 절개하는 분사구(200)에도 물을 공급하되, 가압부재(130) 및 분사구(200)에 공급되는 물은 개별적으로 다른 경로를 통해 공급되는 것이 바람직하다.
지지부재(140) 내측에 물을 공급하는 물공급부재(150) 중 물이 지나는 수관은 이중으로 형성되어 외측의 수관은 가압부재(130)에 물을 공급하기 용이하게 하도록 지지부재(140) 외주면에 형성된 분기홀(141)에 물을 전달하는 가압부재 수관(151b)이라 하고, 내측의 수관은 분사구(200)에 물 공급을 용이하게 하는 분사구 수관(151a)라 한다.
또한, 물공급부재(150)는 복수개의 수관(151)으로 전달되는 수압을 조절하는 수압조절부(152)를 더 포함한다.
즉, 분사구(200)는 패커(100)의 확장이 이루어져 인터벌 부분(210)이 밀폐된 상태에 물 분사가 이루어져야 압력을 높일 수 있으나, 가압부재(130)와 분사구(200)에 동시에 물 분사가 이루어지면 밀폐되지 않은 상태에서 물 분사가 이루어져 암반절개에 어려움이 있기 때문이다.
또한, 암반을 절개하기 위해 형성한 분사구(200)는 도 7에 도시된 바와 같이, 인터벌 부분(210)과 패커 하단부분(220)에 위치할 수 있다. 인터벌 부분(210)과 패커 하단부분(220)에 개별적으로 물을 분사하는 분사구(200)는 물을 개별적으로 공급하기 위해 밸브 하우징(211)을 구비함이 바람직하며, 밸브 하우징(211)은 인터벌 부분(210)에 위치하며 밸브 카트리지를 통한 압력조절에 의한 수압이 파일롯드를 통해 압력을 감소시켜 밸브 스풀 스프링에 전달하여 밸브 스풀의 이동으로 측면의 수압과 하단부의 수압으로 분리하여 수압을 제어한다.
여기서, 분사구(200)의 수압 분리에 대한 설명은 본 발명의 요지에 해당되지 않으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 수압을 이용하여 암반 절개를 위한 패커의 구동 방법은 다음과 같다.
절개하고자 하는 암반 내측에 홀을 형성하여 내측에 패커(100)를 삽입하고, 수압을 가압부재(130)에 공급하면, 가압부재의 탄성체가 늘어나면서 확장부재를 외측으로 밀어내면서 확장부재의 확장체들이 분리되는데, 이때, 확장부재의 확장체와 확장체 사이에 가압부재의 공간 막이부가 위치되면서 확장부재를 지지해준다.
이때, 금속재질의 확장부재에 의해 가압부재의 탄성체가 외부 충격으로 파손되는 것을 방지한다.
여기서, 확장부재가 확장되면서 확장부재 외주면을 둘러싸고 있는 탄성부재가(120)가 확장되면서 암반 내측에 형성된 홀이 밀폐되고, 밀폐가 됐음을 확인한 후 분사구(200)를 통해 수압으로 암반을 절개한다.
따라서, 본 발명은 외부로 힘이 가해지는 확장부재를 금속 소재로 형성하여 내마모 및 부식을 줄여주므로 반영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 확장부재 내측에 구비된 가압부재 및 외측에 구비된 탄성부재가 탄성 및 복원력을 가지고 있고, 공벽에 밀착시킬 수 있어 밀폐력을 상승시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 천공에 고압의 패커를 수압으로 부착하여 암반을 절개함으로서 분진, 소음, 및 진동을 줄여주는 효과가 있다.
상기와 같은 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100 : 패커 110 : 확장부재
111: 절개선 112 : 확장체
113 : 단차부 120 : 탄성부재
130 : 가압부재 131 : 탄성체
132 : 공간 막이부 140 : 지지부재
141: 분기홀 142 : 커플러
143 : 연장부 150 : 물공급부재
151 : 수관 151a : 분사구 수관
151b : 가압부재 수관 152 : 수압조절부
200 : 분사구 210 : 인터벌 부분
220 : 패커 하단부분
111: 절개선 112 : 확장체
113 : 단차부 120 : 탄성부재
130 : 가압부재 131 : 탄성체
132 : 공간 막이부 140 : 지지부재
141: 분기홀 142 : 커플러
143 : 연장부 150 : 물공급부재
151 : 수관 151a : 분사구 수관
151b : 가압부재 수관 152 : 수압조절부
200 : 분사구 210 : 인터벌 부분
220 : 패커 하단부분
Claims (7)
- 길이방향으로 복수의 절개선을 통해 복수개로 분할되는 원통형의 확장부재;
상기 확장부재의 전체를를 감싸고, 상기 확장부재의 확장여부에 따라 지름이 가변되면서, 상기 확장부재의 이탈을 방지하는 탄성부재;
상기 확장부재의 내부에 구비되어 수압을 통해 상기 확장부재를 외측방향으로 밀어주는 가압부재; 및
상기 가압부재의 내부에 구비되어, 물을 공급하는 물공급부재에 의해 공급되는 물이 지나는 수관을 수용하고, 사방으로 분사되도록 복수개의 분기홀을 둘레 및 길이방향으로 일정간격 이격하여 형성한 원통형상의 지지부재;를 포함하되,
상기 확장부재는 복수개의 분할 확장체로 구성되며, 상기 분할 확장체는 양단 내측에 단차부를 형성하고,
상기 가압부재는 상기 지지부재를 감싸는 탄성 성질을 갖는 원통형상의 탄성체; 및 상기 탄성체 외주면에 상기 탄성체의 길이방향으로 길게 형성되되, 일정간격 이격되어 구비되고, 상기 확장부재가 확장되면 벌어지는 절개선 사이에 위치하는 공간 막이부;를 포함하고,
상기 지지부재의 내측에 물을 공급하는 물공급부재 중 물이 지나는 수관을 이중으로 형성하되, 상기 수관은 상기 가압부재에 물을 공급하도록 분기홀에 물을 전달하는 가압부재 수관 및 분사구에 물을 공급하는 분사구 수관을 포함하며,
상기 확장부재 및 공간 막이부는 금속재질인 것을 특징으로 하는 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 각 수관으로 전달하는 수압을 조절하는 수압조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커.
- 청구항 1에 있어서,
상기 탄성부재는 고무와 합성된 우레탄 소재인 것을 특징으로 하는 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커.
- 청구항 1에 있어서,
상기 지지부재는 길이방향의 상단 및 하단으로 외주연에 나사산 형상의 연장부를 포함하여 상단 및 하단에 결합되는 커플러에 의해 마감되는 것을 특징으로 하는 수압을 이용한 암반절개를 위한 패커.
- 청구항 1에 있어서,
상기 금속재질은 스테인리스를 포함하는 것을 특징으로 하는 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커.
- 청구항 1에 있어서,
상기 패커와 패커 사이는 일정 간격 이격되어 형성된 인터벌(Interval) 부분 및 상기 패커 하단부분에 암반을 절개하는 분사구를 구비하되, 상기 인터벌 부분에는 인터벌 부분의 분사구와 패커 하단부분의 분사구로 분리하여 물을 분기하도록 상기 지지부재를 통해 전달되는 물을 제어하는 밸브하우징을 형성하는 것을 특징으로 하는 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커.
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