KR101853482B1 - 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비 - Google Patents

지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비 Download PDF

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KR101853482B1
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박수용
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주식회사 케이이알
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Abstract

본 발명은 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비에 관한 것으로서, 사면, 터널 등의 지반을 보강하기 위해 형성된 천공에 용이하게 삽입 및 결합시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 굴착 과정에서 발생하는 발파에 의한 충격, 진동 및 소음의 전달을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라 사면, 터널 등의 지반을 보강하기 위해 형성된 천공에 용이하게 삽입 및 결합시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비{Waterjet abrasive processing site for excavation of ground tunnels}
본 발명은 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널 굴착 시 낙반사고나 주변 자연환경의 파괴 및 소음발생을 현저히 줄일 수 있으면서 경제적인 면과 안정성, 굴착 시 주변 자연환경 보호를 극대화시킬 수 있도록 한 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비에 관한 것이다.
터널을 굴착함에 있어 터널공법의 선정은 굴착 대상부의 지질상태에 기초한 시공의 안전성, 경제성, 시공의 편이성 등을 종합적으로 검토하여 이루어져야 한다. 최근 가장 선호하는 터널공법으로는 재래식의 공법과 함께 NATM(New Austrian Tunnel Method) 공법, TBM(Tunnel boring Machine) 공법을 예로 들 수 있다.
NATM 공법은 재래식 공법에 비해서 월등한 경제성과 안정성이 입증되어 도심지 및 산악지역의 대부분 터널에 적용되고 있다. 재래식 공법이 철재 스틸 립(Steel Rib)과 콘크리트 라이닝(터널내벽을 보호하는 콘크리트 보강 벽체)을 주요한 지보재(支保材)로 사용한다면, NATM 공법은 지반 자체가 주요한 지보재로서 숏크리트(Shotcrete), 락 볼트(Rock Bolt)를 사용하여 굴착 표면을 강화시켜 암질이 연약한 부위에서도 효과적으로 공사를 수행할 수 있다.
상기 NATM 공법은 지주를 세우지 않더라도 전술한 바와 같이 터널 주변의 지반 자체로 하여금 지주 역할을 하도록 하여 막대한 하중을 견디게 하므로, 토질과 지반의 영향에 관계 없이 터널시공을 할 수 있다는 장점을 가진다.
그러나 발파에 의한 낙반사고나 주변 자연환경의 파괴 및 심각한 소음발생 등의 단점이 있고, 다량의 지보재(락 볼트, 숏크리트)가 요구되며, 발파 장비, 지보재 등 다수의 장비가 요구되어 작은 단면을 가진 터널굴착에는 부적합하다는 단점이 있다.
TBM(Tunnel boring Machine) 공법은 정상적인 화약장전에 의한 발파 작업이 불가능한 지역(해저터널, 지반이 약한 지역)에서 터널 시공 시 주로 이용하는 방법이다. 이 TBM공법은 TBM(Tunnel boring Machine)이라는 터널굴착기계를 이용한 방식으로 무발파, 무진동으로 전단면 굴착이 가능하다. 따라서 자산 변형을 최소화할 뿐 아니라 비발파 작업으로 안전하고 청결한 갱내 작업환경을 유지시킬 수 있다는 장점이 있다.
그러나 고가의 굴착기계 및 이 기계를 운용할 수 있는 전문 기능공이 요구되는 공법으로 상기 NATM 공법에 비해 경제적인 면에서 불리하다는 단점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0531985호(2005.11.23) 대한민국 등록특허공보 제10-0599982호(2004.06.08)
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 사면, 터널 등의 지반을 보강하기 위해 형성된 천공에 용이하게 삽입 및 결합시킬 수 있고, 굴착과정에서 발생하는 발파에 의한 충격, 진동 및 소음의 전달을 효과적으로 억제할 수 있는 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비는 사다리꼴 형상으로 상면에 간격을 두고 진동구가 장착되고, 내부에는 고압액을 배출할 수 있도록 고압액 공급통로가 형성되며, 상기 고압액 공급통로의 끝단에는 고압액을 배출하는 분사노즐이 장착되는 전방 고압액 분사체; 상기 전방 고압액 분사체와 결합되고, 내부에는 고압액 공급통로와 상기 고압액 공급통로에 간격을 두고 장착되고 외부와 연통되는 배출통로가 장착되며, 상기 배출통로의 끝단에는 고압액을 배출하는 분사노즐이 장착되고, 상기 분사노즐의 상부에는 경사 가이드가 장착되며, 상기 경사 가이드의 상부에는 위치 보정수단이 장착되는 측면 고압액 분사체; 상기 측면 고압액 분사체의 하부에 장착되고, 내부에는 고압액이 저장되는 저장탱크가 장착되고, 상기 저장탱크의 일 측에는 저장탱크에 저장된 고압액을 상기 고압액 공급통로에 공급하는 고압펌프가 장착되는 고압액 저장체; 상기 고압액 저장체의 하부에 장착되는 측면에는 근접센서가 장착되고, 외면 둘레에는 간격을 두고 지반과 고정될 수 있도록 상부 고정수단이 장착되며, 하부에는 중앙으로 상부 결합홈이 형성되고 외면 둘레에는 수평방향으로 상부 결합홈과 연통되는 핀 결합공이 간격을 두고 형성되는 상부 고정구로 구성되는 상부 고정체; 상부 결합홈에 삽입되고 외면에는 핀 결합공을 관통하는 고정핀에 고정되는 핀 결합홈이 형성되는 상부 고정 결합부와 상기 상부 고정 결합부의 하부에 일체 또는 분할형성되고, 내부에는 장착공간이 형성되며, 외면 둘레 및 수직 방향에는 간격을 두고 장착공간과 연통되는 수평 장착공이 형성되는 관 부 및 상기 관 부의 하부 끝단에 결합되고, 내부에는 외부의 공기수단에서 공급되는 공기를 장착공간에 공급할 수 있도록 적어도 두 개 이상의 공기 주입공이 형성되며, 하부 중앙에는 고정 결합부가 형성되는 관 체결부로 구성되는 지지관; 상기 지지관의 수평 장착공으로 일 측면 중앙에 공기 유입 전달홈이 형성되고 외면에는 한 개 이상의 씰링이 장착되는 지반 고정구 전달부가 삽입되고, 상기 지반 고정구 전달부의 반대 측면에는 상기 수평 장착공의 지름보다 크고 외면에는 쐐기 형상 또는 톱니 형상 또는 삼각 형상의 고정구 돌기가 구비된 가압 고정부가 형성되는 지반 고정부; 상기 지지관의 장착공간에 장착되고, 높이 지지부와 상기 높이 지지부의 하부에 장착되고, 상기 지지관의 내면과 동일하게 형성되며, 내부에는 간격을 두고 공기 통로가 형성되는 관 지지판 및 상기 관 지지판의 하부에 장착되고 하부에는 또 다른 관 지지구의 높이 지지부의 끝단을 지지할 수 있도록 지지부 장착홈이 형성되는 지지판으로 구성되는 다수개의 관 지지구로 이루어진 관 지지수단; 및 상기 상부 고정체, 지지관, 지반 고정부, 관 지지수단을 관통하여 상기 고압액 저장체의 저장탱크와 연결되고 외부의 고압액을 공급하는 고압공급관;을 포함한다.
그리고 상기 상부 고정수단은 상기 상부 고정체의 외면 둘레를 따라 형성되는 고정수단 장착홈; 상기 고정수단 장착홈의 내부에 수평방향으로 장착되고, 내측면에는 스프링 지지홈이 형성되며, 외측면에는 쐐기 형상 또는 톱니 형상 또는 삼각 형상의 돌기가 형성되고, 하부 일 측에는 고정 멈춤홈이 형성되는 상부 고정체 고정구; 일 단이 상기 고정수단 장착홈에 지지되고 타 단이 스프링 지지홈에 지지되는 가압 스프링; 및 상기 상부 고정체 고정구의 고정 멈춤홈과 대응하는 위치의 하부에 장착되고 전원 공급에 따라 로드가 하강 또는 승강하여 상기 상부 고정체 고정구를 분리 또는 고정하는 액추에이터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지관을 구성하는 관 부의 동일선상에는 간격을 두고 각도보상수단이 장착되되, 상기 각도보상수단은 관 부에 형성되는 튜브 공기 통로에 각각 장착되는 전자밸브와 상기 튜브 공기 통로의 외부에 장착되는 공기 튜브로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 굴착 과정에서 발생하는 발파에 의한 충격, 진동 및 소음의 전달을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라 사면, 터널 등의 지반을 보강하기 위해 형성된 천공에 용이하게 삽입 및 결합시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 나타낸 단면도.
도 3 및 4는 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 구성하는 전방 고압액 분사체, 측면 고압액 분사체, 고압액 저장체를 나타낸 사시도 및 단면도.
도 5 내지 7은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 구성하는 상부 고정체, 지지관, 지반 고정구, 관 지지수단, 고압공급관을 나타낸 사시도와 평면도 및 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 구성하는 상부 고정체의 작동상태를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 구성하는 지지관과 관 지지수단을 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비의 다른 실시 예를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비의 실시 예를 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 나타낸 단면도이며, 도 3 및 4는 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 구성하는 전방 고압액 분사체, 측면 고압액 분사체, 고압액 저장체를 나타낸 사시도 및 단면도이고, 도 5 내지 7은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 구성하는 상부 고정체, 지지관, 지반 고정구, 관 지지수단, 고압공급관을 나타낸 사시도와 평면도 및 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 구성하는 상부 고정체의 작동상태를 나타낸 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비를 구성하는 지지관과 관 지지수단을 나타낸 단면도이며, 도 10은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비의 다른 실시 예를 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비의 실시 예를 나타낸 도면이다.
본원발명인 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비(100)는 전방 고압액 분사체(200), 측면 고압액 분사체(300), 고압액 저장체(400), 상부 고정체(500), 지지관(600), 지반 고정구(700), 관 지지수단(800), 고압공급관(1100)을 포함한다.
여기서, 상기 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비(100)는 전방 고압액 분사체(200)와 측면 고압액 분사체(300) 및 고압액 저장체(400)의 상부 구성과 상부 고정체(500)와 지지관(600)과 지반 고정구(700) 및 관 지지수단(800)의 하부 구성으로 분리 구성될 수 있다.
상기 전방 고압액 분사체(200)는 상부에 배치된다.
그리고 상기 전방 고압액 분사체(200)는 사다리꼴 형상으로 상면(210)에 간격을 두고 진동구(220)가 장착되고, 내부에는 고압액을 배출할 수 있도록 고압액 공급통로(230)가 형성되며, 상기 고압액 공급통로(230)의 끝단에는 고압액을 배출하는 분사노즐(240)이 장착된다.
즉, 상기 전방 고압액 분사체(200)는 상면(210)에 장착되는 다수개의 진동구(220)를 통해 지반을 가압하여 해당부분의 강도를 약화시킨 후, 상기 고압액 공급통로(230) 및 분사노즐(240)을 거쳐 배출되는 고압액을 통해 지반을 굴착하게 된다.
여기서, 상기 전방 고압액 분사체(200)는 도시된 형상 이외에도 원뿔 형상 등으로 형성될 수 있다.
상기 측면 고압액 분사체(300)는 전방 고압액 분사체(200)의 하부에 결합된다.
그리고 상기 측면 고압액 분사체(300)는 내부에 고압액 공급통로(310)와 상기 고압액 공급통로(310)에 간격을 두고 장착되고 외부와 연통되는 배출통로(320)가 장착되며, 상기 배출통로(320)의 끝단에는 고압액을 배출하는 분사노즐(330)이 장착되고, 상기 분사노즐(330)의 상부에는 경사 가이드(340)가 장착되며, 상기 경사 가이드(340)의 상부에는 위치 보정수단(350)이 장착된다.
즉, 상기 측면 고압액 분사체(300)는 고압액 공급통로(310)를 통해 공급되는 고압액을 배출통로(320) 및 분사노즐(330)를 거쳐 외부로 분사하여 지반의 측면을 굴착하게 된다.
이때, 상기 분사노즐(330)의 상부에 위치하는 경사 가이드(340)는 상부에 위치하는 분사노즐(330)을 통한 고압액의 분사로 인한 이물질과 파편이 하부에 위치하는 분사노즐(330)에 전달되는 것을 차단하게 된다.
또한, 상기 위치 보정수단(350)은 측면 고압액 분사체(300)의 작동시 이를 지지할 수 있도록 개별작동이 가능한 실린더로 구성되고, 상기 실린더의 끝단에는 지반에 밀착될 수 있도록 지지판(352)이 장착된다.
즉, 상기 위치 보정수단(350)은 동력전달시 로드가 길이 조절되어 상기 로드의 끝단에 위치하는 지지판(352)을 지반(1)에 밀착시키게 된다.
여기서, 상기 위치 보정수단(350)을 구성하는 실린더를 작동시키는 유·공압 및 동력전달부는 공지된 구성을 택일하여 구성되고 별도의 설명은 생략하기로 한다.
상기 고압액 저장체(400)는 측면 고압액 분사체(300)의 하부에 장착된다.
그리고 상기 고압액 저장체(400)는 내부에 고압액이 저장되는 저장탱크(410)가 장착되고, 상기 저장탱크(410)의 일 측에는 저장된 고압액을 상기 고압액 공급통로(230, 310)에 공급하는 고압펌프(420)가 장착된다.
즉, 상기 고압액 저장체(400)는 외부 또는 자체에 고압액을 저장할 수 있도록 저장탱크(410)를 장착하고, 일 측에는 상기 저장탱크(410)에 수용된 고압액을 고압액 공급통로(230, 310)에 공급할 수 있도록 고압펌프(420)가 장착된다.
이때, 고압액이 배출되는 저장탱크(410)의 출구에는 유량을 조절할 수 있도록 공지된 유량 조절 밸브가 장착된다.
상기 상부 고정체(500)는 고압액 저장체(400)의 하부에 결합된다.
그리고 상기 상부 고정체(200)는 측면에 근접센서(510)가 장착되고, 외면 둘레에는 간격을 두고 지반과 고정될 수 있도록 상부 고정수단(520)이 장착되며, 하부에는 중앙으로 상부 결합홈(532)이 형성되고 외면 둘레에는 수평방향으로 상부 결합홈(532)과 연통되는 핀 결합공(534)이 간격을 두고 형성되는 상부 고정구(530)로 구성된다.
즉, 상기 상부 고정체(500)는 측면에 장착되는 근접센서(510)를 통해 굴착공(2)에 삽입되는 상부 고정체(500)의 삽입 위치를 확인하고, 외면 둘레에 장착되는 적어도 두 개 이상의 상부 고정수단(520)을 통해 지반(1)에 고정하고, 상부 고정구(530)를 통해 지지관(600)과 결합하게 된다.
여기서, 상기 상부 고정체(500)의 형상은 환경 및 목적 등에 따라 타원형상 또는 삼각형상 등의 여러 가지 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 근접센서(510)는 다수개수로 구성될 수 있다.
또한, 상기 지반(1)에 상부 고정체(500)를 고정하는 상부 고정수단(520)은 상부 고정체(500)의 외면 둘레를 따라 형성되는 고정수단 장착홈(521), 상기 고정수단 장착홈(521)의 내부에 수평방향으로 장착되고, 내측면에는 스프링 지지홈(522a)이 형성되며, 외측면에는 쐐기 형상 또는 톱니 형상 또는 삼각 형상의 돌기(522b)가 형성되고, 하부 일 측에는 고정 멈춤홈(522c)이 형성되는 상부 고정체 고정구(522) 일 단이 상기 고정수단 장착홈(521)에 지지되고 타 단이 스프링 지지홈(522a)에 지지되는 가압 스프링(523), 상기 상부 고정체 고정구(522)의 고정 멈춤홈(522c)과 대응하는 위치의 하부에 장착되고 전원 공급에 따라 로드(524a)가 하강 또는 승강하여 상기 상부 고정체 고정구(522)를 분리 또는 고정하는 액추에이터(524)로 구성된다.
즉, 상기 상부 고정수단(520)은 상부 고정체(500)의 외면 둘레를 따라 적어도 두 개 이상의 고정수단 장착홈(521)을 형성하고, 상기 고정수단 장착홈(521)에 가압 스프링(523)과 상부 고정체 고정구(522)를 장착하며, 상기 상부 고정체 고정구(522)의 고정 멈춤홈(522c)의 하부에는 액추에이터(524)를 장착하여, 상기 액추에이터(524) 및 가압 스프링(523)의 작동에 따라 상기 상부 고정체 고정구(522)를 지반에 고정하게 된다.
좀 더 보충설명하면, 상기 상부 고정체 고정구(522)는 고정 멈춤홈(522c)에 결합된 액추에이터(524)의 로드(524a)에 의하여 고정된 상태를 유지하다 상기 액추에이터(524)에 전원공급에 따른 로드(524a)의 하강시 가압 스프링(523)의 탄성에 의하여 지반에 돌기(522b)가 고정된다.
이때, 상기 액추에이터(524)에는 외부 신호를 수신할 수 있도록 공지된 수신기와 전원을 공급할 수 있는 공지된 배터리가 장착된다.
상기 지지관(600)은 소정의 길이를 가지며 상부 고정체(500)의 하부에 고정결합된다.
그리고 상기 지지관(600)은 상부 결합홈(532)에 삽입되고 외면에는 핀 결합공(534)을 관통하는 고정핀(535)에 고정되는 핀 결합홈(612)이 형성되는 상부 고정 결합부(610)와 상기 상부 고정 결합부(610)의 하부에 일체 또는 분할형성되고, 내부에는 장착공간(622)이 형성되며, 외면 둘레 및 수직 방향에는 간격을 두고 장착공간(622)과 연통되는 수평 장착공(624)이 형성되는 관 부(620) 및 상기 관 부(620)의 하부 끝단에 결합되고, 내부에는 외부의 공기수단(900)에서 공급되는 공기를 장착공간(622)에 공급할 수 있도록 적어도 두 개 이상의 공기 주입공(632)이 형성되며, 하부 중앙에는 고정 결합부(634)가 형성되는 관 체결부(630)로 구성된다.
즉, 상기 지지관(600)은 상부 고정체(500)의 상부 결합홈(532)에 삽입되어 위치 고정되면서 고정핀(535)을 통해 고정하고, 내부에는 관 지지수단(800)을 장착할 수 있도록 장착공간(622)을 형성하며, 외부에는 지반 고정구(700)를 장착할 수 있도록 수평 장착공(624)을 형성하고, 하부에는 굴착공(2)을 차단하는 고정 플레이트(3)와 고정될 수 있도록 관 체결부(630)를 일체로 형성하게 된다.
이때, 상기 관 부(620)와 관 체결부(630)는 환경 및 목적 등에 따라 나선 결합 또는 용접 등을 통해 고정결합하게 되고, 상기 관 체결부(630)의 공기 주입공(632)에는 밸브가 선택적으로 장착될 수 있다.
또한, 상기 장착공간(622)과 수평 장착공(624)이 맞닿는 부분에는 밸브(626)가 장착되어, 상기 수평 장착공(624)으로 유입된 공기가 장착공간(622)으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
그리고 상기 장착공간(622)에 공기를 공급하여 수평 장착공(624)에 장착되는 지반 고정구(700)를 지반(1)에 고정하는 공기수단(900)은 지지관(600)의 관 체결부(630)와 결합 또는 분리되고 상기 장착공간(622)에 공기를 주입 또는 흡입하여 외부로 배출하게 된다.
이를 위해, 상기 공기수단(900)은 에어 펌프(910)와 일 단이 상기 에어 펌프(910)에 결합되고 타 단은 상기 관 체결부(630)의 공기 주입공(632)에 결합되며 도중에 밸브(930)가 구비되는 공기 호스(920) 및 흡입기(940)로 이루어진다.
즉, 상기 공기수단(900)은 에어 펌프(910)에서 발생한 공기를 공기 호스(920)를 통해 상기 관 부(620)의 장착공간(622)에 공급하여, 상기 수평 장착공(624)에 장착된 지반 고정구(700)를 지반(1)에 고정하고, 굴착 작업이 끝단 이후에는 흡입기(940)를 통해 지반 고정구(700)를 윈위치시키게 된다.
여기서, 상기 에어 펌프(910) 및 공기 호스(920)는 환경 및 목적 등에 따라 공지된 구성을 택일하여 구성되고 별도의 설명은 생략하기로 한다.
상기 지반 고정구(700)는 지지관(600)의 수평 장착공(624)에 각각 장착되고 공기수단(900)의 작동시 외측으로 이동하여 지반(1)에 고정 또는 분리된다.
그리고 상기 지반 고정구(700)는 지지관(600)의 수평 장착공(624)으로 일 측면 중앙에 공기 유입 전달홈(720)이 형성되고 외면에는 한 개 이상의 씰링(730)이 장착되는 지반 고정구 전달부(710)가 삽입되고, 상기 지반 고정구 전달부(710)의 반대 측면에는 상기 수평 장착공(724)의 지름보다 크고 외면에는 쐐기 형상 또는 톱니 형상 또는 삼각 형상의 고정구 돌기(750)가 구비된 가압 고정부(740)가 형성된다.
즉, 상기 지반 고정구(700)는 공기수단의 작동에 따른 공기 유입시 상기 공기 유입 전달홈(720)에 가해지는 힘에 따라 외측을 향해 수평 작동하여, 상기 고정구 돌기(750)가 지반(1)에 고정하고, 상기 흡입기(940)의 작동에 따른 공기 배출시 상기 고정구 돌기(750)와 지반(1)를 분리시키게 된다.
이때, 상기 지반 고정구 전달부(710)의 외부에 장착되는 씰링(730)은 외부로 공기가 배출되는 최소화하고, 상기 지반 고정구 전달부(710)의 길이는 상기 가압 고정부(740)의 고정구 돌기(750)가 지반(1)에 고정된 상태에서도 지지될 수 있는 길이로 형성된다.
상기 관 지지수단(800)은 지지관(600)의 내부에 장착되고 강도를 보강하게 된다.
그리고 상기 관 지지수단(800)은 높이 지지부(820)와 상기 높이 지지부(820)의 하부에 장착되고, 상기 지지관(600)의 내면과 동일하게 형성되며, 내부에는 간격을 두고 공기 통로(832)가 형성되는 관 지지판(830) 및 상기 관 지지판(830)의 하부에 장착되고 하부에는 또 다른 관 지지구의 높이 지지부(820)의 끝단을 지지할 수 있도록 지지부 장착홈(850)이 형성되는 지지판(840)으로 이루어진 다수개의 관 지지구(810)로 구성된다.
즉, 상기 관 지지수단(800)은 지지관(600)의 장착공간(622)에 다수개의 관 지지구(810)를 연속장착하여, 상기 지지관(600)의 강도를 보강하면서 공기 통로(832)를 통해 공기를 순환시키게 된다.
여기서, 상기 관 지지구(810)를 다수개수로 구성한 것은 지지관(600)의 길이를 대처하기 위함이다.
또한, 상기 관 지지구(810)를 구성하는 높이 지지부(820)와 관 지지판(830) 및 지지판(840)은 분리형성될 수 있지만 원활한 결합 및 고정을 위하여 본원발명에서는 일체로 형성되는 예를 들어 설명한다.
다음으로, 상기 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비(100)는 지지관(800)을 구성하는 관 부(820)의 동일선상에는 간격을 두고 각도보상수단(1000)이 장착될 수 있다.
이를 위해, 상기 각도보상수단(1000)은 상기 관 부(620)의 튜브 공기 통로(628)에 각각 장착되는 전자 밸브(1020)와 상기 튜브 공기 통로(628)의 외부에 장착되는 공기 튜브(1040)로 이루어진다.
즉, 상기 각도보상수단(1000)은 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비(100)의 기울기에 따라 관 부(620)의 튜브 공기 통로(628)에 장착되는 전자 밸브(1020)를 조절하여, 상기 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비(100)의 각도를 보정하게 된다.
이때, 상기 전자 밸브(1020)에는 외부의 신호를 수신받는 공지된 수신기와 작동을 위한 공지된 배터리가 구비된다.
상기 고압공급관(1100)은 상부 고정체(500), 지지관(600), 지반 고정부(700), 관 지지수단(800)을 관통하여 상기 고압액 저장체(400)의 저장탱크(410)와 연결되고 외부의 고압액을 공급하게 된다.
즉, 상기 고압공급관(1100)은 외부에 설치되는 고압액 공급기(미도시)에 일 측이 연결되고 반대 측은 고압액 저장체(400)의 저장탱크(410)에 연결되어, 상기 고압액 공급기를 통해 공급되는 고압액을 상기 고압액 저장체(400)의 저장탱크(410)에 전달하게 된다.
이때, 상기 고압공급관(1100)은 도시된 도면과 같이 중앙 이외에도 환경 및 목적 등에 따라 다양하게 변형 및 조합하여 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비의 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 사다리꼴 형상으로 상면(210)에 간격을 두고 진동구(220)가 장착되고, 내부에는 고압액을 배출할 수 있도록 고압액 공급통로(230)가 형성되며, 상기 고압액 공급통로(230)의 끝단에는 고압액을 배출하는 분사노즐(240)이 장착되는 전방 고압액 분사체(200)를 형성한다.
그리고 상기 전방 고압액 분사체(200)의 하부로 내부에 고압액 공급통로(310)와 상기 고압액 공급통로(310)에 간격을 두고 장착되고 외부와 연통되는 배출통로(320)가 장착되며, 상기 배출통로(320)의 끝단에는 고압액을 배출하는 분사노즐(330)이 장착되고, 상기 분사노즐(330)의 상부에는 경사 가이드(340)가 장착되며, 상기 경사 가이드(340)의 상부에는 위치 보정수단(350)이 장착되는 측면 고압액 분사체(300)를 장착한다.
다음으로, 상기 측면 고압액 분사체(300)의 하부로 내부에 고압액이 저장되는 저장탱크(410)가 장착되고, 상기 저장탱크(410)의 일 측에는 저장된 고압액을 상기 고압액 공급통로(230, 310)에 공급하는 고압펌프(420)가 장착되는 고압액 저장체(400)를 결합한다.
그리고 상기 고압액 저장체(400)의 하부로 측면에 근접센서(510)가 장착되고, 외면 둘레에는 간격을 두고 지반과 고정될 수 있도록 상부 고정수단(520)이 장착되며, 하부에는 중앙으로 상부 결합홈(532)이 형성되고 외면 둘레에는 수평방향으로 상부 결합홈(532)과 연통되는 핀 결합공(534)이 간격을 두고 형성되는 상부 고정구(530)로 이루어진 상부 고정체(500)를 장착한다.
여기서, 상기 상부 고정수단(520)은 상부 고정체(500)의 외면 둘레를 따라 형성되는 고정수단 장착홈(521), 상기 고정수단 장착홈(521)의 내부에 수평방향으로 장착되고, 내측면에는 스프링 지지홈(522a)이 형성되며, 외측면에는 쐐기 형상 또는 톱니 형상 또는 삼각 형상의 돌기(522b)가 형성되고, 하부 일 측에는 고정 멈춤홈(522c)이 형성되는 상부 고정체 고정구(522) 일 단이 상기 고정수단 장착홈(521)에 지지되고 타 단이 스프링 지지홈(522a)에 지지되는 가압 스프링(523), 상기 상부 고정체 고정구(522)의 고정 멈춤홈(522c)과 대응하는 위치의 하부에 장착되고 전원 공급에 따라 로드(524a)가 하강 또는 승강하여 상기 상부 고정체 고정구(522)를 분리 또는 고정하는 액추에이터(524)로 이루어진다.
이후, 상기 상부 고정체(500)의 하부로 상부 결합홈(532)에 삽입되고 외면에는 핀 결합공(534)을 관통하는 고정핀(535)에 고정되는 핀 결합홈(612)이 형성되는 상부 고정 결합부(610)와 상기 상부 고정 결합부(610)의 하부에 일체 또는 분할형성되고, 내부에는 장착공간(622)이 형성되며, 외면 둘레 및 수직 방향에는 간격을 두고 장착공간(622)과 연통되는 수평 장착공(624)이 형성되는 관 부(620)로 구성되는 지지관(600)을 장착한다.
다음으로, 상기 지지관(600)의 수평 장착공(624)으로 일 측면 중앙에 공기 유입 전달홈(720)이 형성되며 외면에는 한 개 이상의 씰링(730)이 장착되는 지반 고정구 전달부(710)가 삽입되고, 상기 지반 고정구 전달부(710)의 반대 측면에는 상기 수평 장착공(624)의 지름보다 크고 외면에는 쐐기 형상 또는 톱니 형상 또는 삼각 형상의 고정구 돌기(750)가 구비된 가압 고정부(740)가 형성되는 지반 고정구(700)를 각각 장착한다.
그리고 상기 지지관(600)의 내부로 높이 지지부(820)와 상기 높이 지지부(820)의 하부에 장착되고, 상기 지지관(600)의 내면과 동일하게 형성되며, 내부에는 간격을 두고 공기 통로(832)가 형성되는 관 지지판(830) 및 상기 관 지지판(830)의 하부에 장착되고 하부에는 또 다른 관 지지구의 높이 지지부(820)의 끝단을 지지할 수 있도록 지지부 장착홈(850)이 형성되는 지지판(840)으로 이루어진 다수개의 관 지지구(810)로 구성되는 관 지지수단(800)을 장착한다.
다음으로, 상기 상부 고정체(500), 지지관(600), 지반 고정부(700), 관 지지수단(800)을 관통하여 상기 고압액 저장체(400)의 저장탱크(410)와 연결되고 외부의 고압액을 공급하는 고압공급관(1100)을 장착하면 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비(10)의 조립은 완료된다.
여기서, 상기 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비의 조립순서는 상기와 다르게 이루어질 수 있음을 밝힌다.
다음으로, 상기 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비(10)를 이용하여 지반(1)을 굴착하고자 할 경우에는 다음과 같다.
먼저, 상기 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비(10)를 설정된 위치에 배치한 후, 상기 고압액 저장체(400)를 구성하는 저장탱크(410)에 고압공급관(1100)을 통해 외부의 고압액을 저장한다.
이후, 상기 전방 고압액 분사체(200)의 진동구(220)를 작동시켜 지반(1)의 강도를 약화시킨다.
그리고 상기 고압펌프(420)를 작동시켜 상기 저장탱크(410)에는 고압액을 고압액 공급통로(230, 310)에 공급하면, 상기 고압액은 분사노즐(240, 330)을 통해 지반(1)에 분사되어 굴착을 하게 된다.
이때, 상기 분사노즐(330)의 상부에 위치하는 경사 가이드(340)는 상부에 위치하는 분사노즐(330)을 통한 고압액의 분사로 인한 이물질과 파편이 하부에 위치하는 분사노즐(330)에 전달되는 것을 차단하게 된다.
다음으로, 상기 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비(10)를 통해 지반(1)이 굴착되고, 상기 지반(1)의 굴착공(2)에 일정 길이만큼 삽입되면, 상기 상부 고정체(500)의 둘레에 장착된 상부 고정수단(520)에 작동신호를 전달하게 된다.
그러면, 상기 고정 멈춤홈(522c)에 결합된 액추에이터(524)의 로드(524a)는 하강 작동하고, 상기 상부 고정체 고정구(522)는 가압 스프링(523)의 탄성에 의해 지반에 돌기(522b)가 고정된다.
다음으로, 상기 관 체결부(630)의 공기 주입공(632)으로 공기수단(900)의 공기 호스(920)를 연결한 후, 상기 공기수단(900)을 작동시키면 에어 펌프(910)에서 발생한 공기는 공기 호스(920)를 통해 공기 주입공(632)을 거쳐 상기 관 부(620)의 장착공간(622)에 공급하게 된다.
그리고 상기 관 부(620)의 장착공간(622)에 수용된 공기는 수평 장착공(624)에 장착된 지반 고정구(700)를 공기압을 이용하여 지반(1)에 고정하게 된다.
다음으로, 상기 지지관(600)의 내부의 압력이 설정된 압력이상으로 상승할 경우에는 상기 지지관(600)의 내부에 공기 주입을 차단한 후, 설정 시간 이후, 다시 한번 상기 공기수단(900)을 통해 공기를 주입하는 과정으로 상기 지반(1)에 지반 고정구(700)를 고정하게 된다.
이후, 상기 지반(1)의 굴착이 완료되면, 상기 굴착공(2)에 고정된 관 지지수단(500)을 분리한 후 설정된 길이만큼 삽입한 후 상기와 같은 과정으로 연속해서 지반(1)을 굴착하면 된다.
이와 같이 본원발명인 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비는 고압액을 통해 지반을 굴착하면서도 각종 구성을 통해 지반의 굴착공에 지지됨으로써 정확한 작업과 함께 작업시간을 단축시킬 수 있는 장점을 얻게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 지반 2 : 굴착공
100 : 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비
200 : 전방 고압액 분사체 210 : 상면
220 : 진동구 230 : 고압액 공급통로
240 : 분사노즐 300 : 측면 고압액 분사체
310 : 고압액 공급통로 320 : 배출통로
330 : 분사노즐 340 : 경사 가이드
400 : 고압액 저장체 410 : 저장탱크
420 : 고압펌프 500 : 상부 고정체
510 : 근접센서 520 : 상부 고정수단
521 : 고정수단 장착홈 522 : 상부 고정체 고정구
523 : 가압 스프링 524 : 액추에이터
530 : 상부 고정구 532 : 상부 결합홈
534 : 핀 결합공 535 : 고정핀
600 : 지지관 610 : 상부 고정 결합부
612 : 핀 결합홈 620 : 관 부
622 : 장착공간 624 : 수평 장착공
630 : 관 체결부 632 : 공기 주입공
700 : 지반 고정구 710 : 지반 고정구 전달부
720 : 공기 유입 전달홈 730 : 씰링
740 : 가압 고정부 750 : 고정구 돌기
800 : 관 지지수단 810 : 관 지지구
820 : 높이 지지부 830 : 관 지지판
840 : 지지판 850 : 지지부 장착홈
900 : 공기수단 910 : 에어 펌프
920 : 공기 호스 930 : 밸브

Claims (3)

  1. 사다리꼴 형상으로 상면에 간격을 두고 진동구가 장착되고, 내부에는 고압액을 배출할 수 있도록 고압액 공급통로가 형성되며, 상기 고압액 공급통로의 끝단에는 고압액을 배출하는 분사노즐이 장착되는 전방 고압액 분사체;
    상기 전방 고압액 분사체와 결합되고, 내부에는 고압액 공급통로와 상기 고압액 공급통로에 간격을 두고 장착되고 외부와 연통되는 배출통로가 장착되며, 상기 배출통로의 끝단에는 고압액을 배출하는 분사노즐이 장착되고, 상기 분사노즐의 상부에는 경사 가이드가 장착되며, 상기 경사 가이드의 상부에는 위치 보정수단이 장착되는 측면 고압액 분사체;
    상기 측면 고압액 분사체의 하부에 장착되고, 내부에는 고압액이 저장되는 저장탱크가 장착되고, 상기 저장탱크의 일 측에는 저장탱크에 저장된 고압액을 상기 고압액 공급통로에 공급하는 고압펌프가 장착되는 고압액 저장체;
    상기 고압액 저장체의 하부에 장착되는 측면에는 근접센서가 장착되고, 외면 둘레에는 간격을 두고 지반과 고정될 수 있도록 상부 고정수단이 장착되며, 하부에는 중앙으로 상부 결합홈이 형성되고 외면 둘레에는 수평방향으로 상부 결합홈과 연통되는 핀 결합공이 간격을 두고 형성되는 상부 고정구로 구성되는 상부 고정체;
    상부 결합홈에 삽입되고 외면에는 핀 결합공을 관통하는 고정핀에 고정되는 핀 결합홈이 형성되는 상부 고정 결합부와 상기 상부 고정 결합부의 하부에 일체 또는 분할형성되고, 내부에는 장착공간이 형성되며, 외면 둘레 및 수직 방향에는 간격을 두고 장착공간과 연통되는 수평 장착공이 형성되는 관 부 및 상기 관 부의 하부 끝단에 결합되고, 내부에는 외부의 공기수단에서 공급되는 공기를 장착공간에 공급할 수 있도록 적어도 두 개 이상의 공기 주입공이 형성되며, 하부 중앙에는 고정 결합부가 형성되는 관 체결부로 구성되는 지지관;
    상기 지지관의 수평 장착공으로 일 측면 중앙에 공기 유입 전달홈이 형성되고 외면에는 한 개 이상의 씰링이 장착되는 지반 고정구 전달부가 삽입되고, 상기 지반 고정구 전달부의 반대 측면에는 상기 수평 장착공의 지름보다 크고 외면에는 쐐기 형상 또는 톱니 형상 또는 삼각 형상의 고정구 돌기가 구비된 가압 고정부가 형성되는 지반 고정부;
    상기 지지관의 장착공간에 장착되고, 높이 지지부와 상기 높이 지지부의 하부에 장착되고, 상기 지지관의 내면과 동일하게 형성되며, 내부에는 간격을 두고 공기 통로가 형성되는 관 지지판 및 상기 관 지지판의 하부에 장착되고 하부에는 또 다른 관 지지구의 높이 지지부의 끝단을 지지할 수 있도록 지지부 장착홈이 형성되는 지지판으로 구성되는 다수개의 관 지지구로 이루어진 관 지지수단; 및
    상기 상부 고정체, 지지관, 지반 고정부, 관 지지수단을 관통하여 상기 고압액 저장체의 저장탱크와 연결되고 외부의 고압액을 공급하는 고압공급관;을 포함하고,
    상기 상부 고정수단은,
    상기 상부 고정체의 외면 둘레를 따라 형성되는 고정수단 장착홈;
    상기 고정수단 장착홈의 내부에 수평방향으로 장착되고, 내측면에는 스프링 지지홈이 형성되며, 외측면에는 쐐기 형상 또는 톱니 형상 또는 삼각 형상의 돌기가 형성되고, 하부 일 측에는 고정 멈춤홈이 형성되는 상부 고정체 고정구;
    일 단이 상기 고정수단 장착홈에 지지되고 타 단이 스프링 지지홈에 지지되는 가압 스프링; 및
    상기 상부 고정체 고정구의 고정 멈춤홈과 대응하는 위치의 하부에 장착되고 전원 공급에 따라 로드가 하강 또는 승강하여 상기 상부 고정체 고정구를 분리 또는 고정하는 액추에이터;를 포함하는 것인 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지관을 구성하는 관 부의 동일선상에는 간격을 두고 각도보상수단이 장착되되,
    상기 각도보상수단은 관 부에 형성되는 튜브 공기 통로에 각각 장착되는 전자밸브와 상기 튜브 공기 통로의 외부에 장착되는 공기 튜브로 이루어지는 지반터널 굴착을 위한 워터젯 연마제 처리 장비.
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