KR101974855B1 - 지반굴착장치의 투웨이 스위벨 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반굴착장치의 투웨이 스위벨에 관한 것으로, 지상에서 지주식으로 이동 및 정차하는 기능이 있는 크레인과, 상기 크레인의 선단지지암 및 스테이에 연결된 상태에서 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더와, 상기 리더의 상단에 설치된 톱시브 프레임에 연결되어 있는 승강와이어에 의해 상기 리더를 따라 상,하로 승강이동하도록 설치된 오거드라이브유닛과, 상기 오거드라이브유닛의 회전동력을 전달받을 수 있도록 오거드라이브유닛의 하단에 고정 설치되는 기어박스와, 상기 기어박스를 상,하로 관통하도록 설치된 채 기어박스로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 설치되어 있는 메인회전축과, 상기 메인회전축의 하단에 형성된 수조인트에 수직상으로 연결되는 복수의 연결로드와, 상기 연결로드의 하단에 연결되는 교반로드와, 상기 교반로드의 하단에 연결되는 오거헤드 및 상기 연결로드와 교반로드를 연결하는 시멘트풀 배출로드를 구비하고 있으며, 상기 기어박스의 상측에 고정 설치된 채 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 공급하기 위한 싱글 스위벨이 구성되어 있는 지반굴착장치에 있어서,
상기 기어박스의 상면에 고정 설치된 채 상기 싱글 스위벨의 하단에 형성된 회전지지체와 같이 회전하도록 연결된 채 상기 싱글 스위벨의 중심에 형성되어 있는 세멘트풀 공급관과 연결되는 연결공이 형성되어 있는 회전캡부재와; 상기 회전캡부재와 같이 회전하도록 회전캡부재의 저부에 고정 부착된 채 상기 회전캡부재의 연결공과 연결되도록 형성되는 수직연결관과; 상기 수직연결관의 상부 외주를 감싸도록 고정 설치된 채 수직연결관이 회전가능하도록 지지하는 베어링부재와; 상기 베어링부재를 감싸도록 고정 설치된 채 상기 수직연결관의 외주와 일정간격 이격되도록 설치되는 상측 내부고정관체와; 상기 상측 내부고정관체의 외주를 감싸도록 고정 설치되는 상측 외부고정관체와; 상기 상측 외부고정관체의 저부에 고정 부착되는 하측 외부고정관체와; 상기 하측 외부고정관체의 내부에 삽입 설치된 채 하측 외부고정관체의 내면 상,하부에 고정 설치되는 상,하부 베어링에 의하여 회전가능하게 지지되도록 형성되는 하측 회전관체와; 상단 플랜지는 상기 상,하측 외부고정관체 사이에 고정 부착된 채 상기 하측 회전관체의 내측에 고정된 상태로 삽입 설치되는 하측 내부고정관체와; 상기 상측 외부고정관체와 상측 내부고정관체 사이에 형성되는 상부 환형통로와; 상기 상부 환형통로의 하부와 연통하도록 상기 하측 회전관체와 수직연결관 사이에 형성되는 하부 환형통로와; 상기 상부 환형통로와 연통하도록 상기 상측 외부고정관체의 일측에 고정 부착되어 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 상부 환형통로로 공급하는 시멘트풀 주입구; 를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

지반굴착장치의 투웨이 스위벨{Two-way swivel of ground excavator}

본 발명은 지반굴착장치의 투웨이 스위벨에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반 개량공사 또는 지중물막이 연속차수벽 구축공사를 시공하기 위하여 지반굴착장치의 오거헤드로 지반을 굴착하기 시작하여 지하 일정깊이까지 굴착작동이 진행된 상태에서 계속해서 지반을 더 깊게 굴착하기 시작할 때부터 설정된 깊이까지 굴착작동을 완료할 때까지는 외부에서 공급하는 시멘트풀이 메인회전축의 중심에 형성되어 있는 제1 중심공급통로와 연결되어 있는 제1 주입구를 통해 공급되어 연결로드, 교반로드 각각의 중심에 형성되어 있는 중심공급통로를 통해 상기 교반로드의 하단 또는 오거헤드에 형성되어 있는 하부 배출구를 통해서 토출되도록 하는 한편, 상기 오거헤드가 설정된 깊이까지의 굴착작동을 완료한 후 연결로드, 교반로드 및 오거헤드를 지상으로 인발하고자 할 때에는 외부에서 공급되는 시멘트풀이 메인회전축의 중심공급통로를 감싸는 상태로 형성되어 있는 환형공급통로를 통해 상기 연결로드의 중심공급통로를 감싸는 상태로 형성되어 있는 환형공급통로를 통해 상기 연결로드의 하단과 상기 교반로드의 상단 사이에 형성된 시멘트풀 배출로드에 형성되어 있는 상부 배출구를 통해 토출될 수 있도록 하기 위하여 지반굴착 상태에 따라 외부에서 공급되는 시멘트풀을 상기 메인회전축의 중심공급통로로 공급하거나 또는 상기 메인회전축의 환형공급통로로 공급할 수 있도록 하는 투웨이 스위벨에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반을 개량공사를 시공하거나 또는 자중물막이 연속 차수벽 등을 구축하고자 할 때에는 지반굴착장치를 사용하고 있다.

상기 지반굴착장치는 지상에서 운행되는 크레인장치와, 지상에서 수직상으로 고정 설치되는 리더와, 상기 크레인장치에 의하여 리더를 따라 상,하로 승강작동을 하는 오거드라이브유닛과, 상기 오거드라이브유닛으로부터 동력을 전달받을 수 있도록 오거드라이브유닛의 하측에 설치되는 기어박스와, 상기 기어박스로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 기어박스의 메인회전축에 수직상으로 연결 조립되는 복수의 연결로드와, 상기 연결로드의 하단에 연결 조립되어 굴착되는 토사를 교반하는 복수의 교반로드와, 상기 교반로드의 하단에 연결 조립되어 지반을 굴착하는 오거헤드 등으로 구성되어 있다.

또한 상기 지반굴착장치는 연약지반 개량공사 또는 지중 물막이 연속 차수벽 구축공사 등을 시공하고자 할 때에는 지반을 일정깊이 굴착한 후 계속해서 지반을 굴착하게 될 때에는 상기 교반로드의 하단이나 오거헤드에 형성되어 있은 하부 배출구를 통해 시멘트풀이 토출되도록 하는 한편, 지반을 설정된 깊이까지 굴착작동을 완료한 후 연결로드, 교반로드 및 오거헤드를 인발하고자 할 때에는 상기 연결로드의 하단과 상기 교반로드의 상단을 연결하는 시멘트풀 배출로드에 형성되어 있는 상부 배출구를 통해 시멘트풀이 토출되도록 하는 방법으로 시공하게 된다.

종래 기술의 지반굴착장치는 복수의 연결로드, 교반로드 및 오거헤드를 정회전 방향(시계방향)으로 회전작동시키면서 지반을 굴착하게 되며, 지반을 일정깊이로 굴착한 후 부터는 지반굴착작동을 계속 진행하면서 지하에 시멘트풀을 주입하게 되는데, 이때 상기 기어박스에 연결되어 있는 연결로드의 상단을 통해 공급되는 시멘트풀은 상기 연결로드의 하단에 연결되어 있는 복수의 교반로드의 하측으로 배출되는 작동이 잘 이루어지게 되므로 이에 따라 상기 교반로드의 하단에 연결된 오거헤드에 의해 굴착되는 토사와 상기 교반로드의 하측에서 배출되는 시멘트풀은 교반로드의 교반날개에 의해 교반이 잘 이루어지도록 할 수 있지만, 상기 오거헤드를 설정된 깊이까지 삽입시킨 후 지상으로 인발하고자 할 때에는 기어박스에 연결되어 있는 연결로드를 역회전 방향(반시계방향)으로 회전시키는 방법으로 상기 교반로드 및 오거헤드를 상승시키면서 인발하게 되며, 이와 같이 상기 교반로드 및 오거헤드를 역회전 방향으로 회전시키면서 상승시킬 때에도 연결로드의 상단을 통해 시멘트풀 공급용 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀이 교반로드의 하단을 통해 배출될 경우에는 시멘트풀을 토사에 혼합시킬 수 없게 된다는 것이 단점으로 지적되어 왔다.

때문에 본 발명의 발명자는 상기와 같은 종ㄹ래 기술의 지반굴착장치를 개선하여 특허등록 제10-142486호의 발명을 제안한 바 있다.

상기한 선행특허는 기어박스에 수직상으로 조립 설치되는 복수의 연결로드의 하측에 상,하부 교반로드 사이에 시멘트풀 배출로드를 설치하고, 상기 하부 교반로드의 하단에 오거헤드를 연결 조립하는 구조로 구성함에 있어 상,하부 교반로드에 연결설치되는 시멘트풀 배출로드를 삽입체와 괘지체로 구분 형성하고 상기 삽입체가 괘지체 속으로 삽입시킨 구조로 구성하되, 상기 삽입체를 감싸도록 연결ㄷ된 괘지체가 삽입체를 따라 상,하로 이동가능하게 설치되어 상기 괘지체의 하단에 연결되어 있는 오거헤드가 정회전 방향(시계방향)으로 회전 및 하강하면서 지반을 굴착하게 될 때에는 상기 오거헤드가 지층의 반력에 의해 상승하는 상태가 되는데, 이때에는 상기 오거헤드의 상승작동에 따라 괘지체가 삽입체의 상측으로 상승이동하는 상태가 됨과 동시에 상기 삽입체의 중심부에 형성된 공급통로의 하단에 설치되어 있는 양측 분기통로가 상기 괘지체에 형성되어 있는 양측 유도통로와 연결되는 상태가 되도록 함으로써 외부에서 공급되는 시멘트풀이 상기 삽입체의 중심에 형성되어 있는 공급통로의 하단 양측에 형성되어 있는 양측 분기통로를 통해 상기 괘지체의 양측 유도통로로 유입되며, 이와 같이 양측 유도통로로 유입되는 시멘트풀은 상기 괘지체의 하단 중심에 형성되어 있는 배출통로를 통해 교반로드의 하단을 통해 오거헤드의 상측으로 배출되면서 오거헤드의 회전작동에 의해 굴착되는 토사에 시멘트풀이 혼합되도록 구성되어 있다.

그리고 상기와는 달리 오거헤드가 설정된 깊이까지 굴착작동을 완료한 후에 상기 오거헤드를 지상으로 인발하고자 할 때에는 오거헤드 및 상,하부 교반로드 등을 지상으로 상승시킴과 동시에 역회전 방향(반시계방향)으로 회전시키면서 인발하게 되는데, 이때 오거헤드 및 하부 교반로드의 무게가 괘지체에 작용하게 되므로 상부 교반로드가 일정높이로 상승하게 됨에 따라 괘지체는 자중이 작용하게 됨과 동시에 오거헤드 및 하부 교반로드의 무게가 작용하게 되므로, 이로 인해 상기 괘지체는 상승하게 되는 연결로드에 연결되어 있는 삽입체와 같이 상승하지 못하고 상기 삽입체가 일정높이로 상승하게 될 때까지 제자리에 정지되어 있는 상태가 되며, 이때에는 상기 삽입체의 하단 양측에 형성되어 있는 양측 분기통로가 상기 괘지체에 형성된 양측 유도통로보다 높은 상측 위치에 형성되어 있는 양측 배출공과 연결되는 상태가 되므로 상기 삽입체의 중심에 형성되어 있는 공급통로로 공급되는 시멘트풀이 양측 분기통로와 연결되어 있는 괘지체의 양측 배출공을 통해 배출되도록 구성되어 있다.

상기와 같이 선행특허는 오거헤드가 정회전 방향으로 회전 및 하강하면서 굴착작동을 개시할 때에는 시멘트풀이 괘지체의 하단에 연결 조립된 교반로드의 하단을 통해 오거헤드의 상측으로 배출되도록 하는 한편, 오거헤드를 역회전 방향으로 회전시키면서 상승시키게 될 때에는 시멘트풀이 괘지체에 형성되어 있는 양측 배출공을 통해 배출되도록 함으로써 연약지반 개량공사 및 지중 물막이 연속 차수벽 구축공사를 시공하고자 할 때 지반을 일정깊이로 굴착한 후부터는 지반을 굴착하는 오거헤드 바로 위에서 시멘트풀이 배출되도록 하고, 상기 오거헤드를 지상으로 인발하게 될 때에는 시멘트풀이 괘지체의 양측에 형성되어 있는 배출공을 통해 하부 교반로드의 상측에서 배출되도록 하여 하부 교반로드에 형성된 복수의 교반날개가 시멘트풀과 토사를 고르게 혼합시킬 수 있도록 함으로써 연약지반 개량공사 및 지중 물막이 연속벽 구축공사를 설계에 맞추어 시공할 수 있도록 하는 개선된 특징을 가지고 있다.

그런데 상기한 선행특허는 연약지반 개량공사 또는 지중 물막이 연속 차수벽 구축공사를 시공하고자 하는 지반이 오거헤드 및 교반로드의 자중에 의한 단순한 누름압력에 저항하는 강도를 지닌 단단한 지층일 경우에는 앞에서 설명한 개선된 특징을 기대할 수 있게 되지만, 상기 오거헤드 및 상,하부 교반로드 자중에 의한 단순한 누름압력에 대하여 저항하는 강도를 가지고 있지 아니한 지반으로서 예를 들면, 해안가의 갯벌과 같이 물기가 많은 늪과 같은 질퍽한 흙으로 구성된 매우 연약한 지반에서는 앞에서 설명한 개선된 특징을 기대할 수 없다는 것이 단점으로 지적되고 있다.

왜냐하면, 지반굴착작동시 오거헤드 및 교반로드 자체가 연약지반을 일정깊이로 굴착한 후에도 상기 오거헤드가 자중으로 인해 밑으로 내려가지 못하게 하는 저항을 충분히 받지 못하게 되므로, 이로 인해 굴착작동이 개시되는 동안 시멘트풀 배출로드의 괘지체가 삽입체 상측으로 이동하지 못하게 되므로 외부에서 공급되는 시멘트풀이 하부 교반로드의 하단에 형성되어 있는 배출공으로 배출되지 않게 되기 때문이다.

따라서 본 발명의 출원인은 특허 제10-142486호의 선행특허에서 나타나는 문제점을 해결하기 위하여 실용신안 제20-454518호의 고안을 제안한 바 있다.

상기한 실용신안 제20-454518호의 선행고안은 내면에 고정 스플라인이 형성되어 있는 휘메일로드와 외면에 가동 스플라인이 형성되어 있는 메일로드를 연결시킴에 있어 상기 메일로드를 휘메일로드의 내부에 삽입시킨 다음, 상기 휘메일로드에 형성되어 있는 키삽입공을 통해서 키블럭을 상기 메일로드에 볼트로 부착시키는 수단으로 상기 메일로드가 휘메일로드에 회전가능하도록 삽입 조립하는 구조로 구성한 것이다.

그러나 상기한 선행고안은 휘메일로드에 삽입된 메일로드를 회전가능하게 붙잡아주는 키블럭이 상기 휘메일로드의 환형통로에서 마찰접촉하는 상태로 회전하도록 구성되어 있기 때문에 상기 메일로드의 회전작동시에는 마찰저항이 반드시 발생하게 되며, 이로 인해 메일로드의 회전작동이 원활하게 이루어지지 않게 되는 현상이 나타나는 것을 발견하게 되었으며, 이와 같이 키블럭의 마찰저항으로 인해 메일로드의 회전작동이 원활하지 않게 될 경우에는 체크밸브의 개폐작동이 정확하게 이루어지지 않게 되는 것이며, 이로 인해 시멘트풀이 원하는 위치의 배출공으로 배출되지 않게 되는 문제가 발생하게 되며, 또한 휘메일로드의 상단과 메일로드의 상단이 단순히 면접촉하는 상태로 조립되어 있기 때문에 토사가 침투하게 되는 현상이 나타날 수 있게 되는데, 만일 토사가 휘메일로드 내부의 환형통로에 침투하는 현상이 나타나게 될 때에는 키블럭의 회전이동이 제대로 이루어지지 않기 때문에 체크밸브가 정확하게 작동하지 못하게 되는 문제가 발생하게 된다는 것을 발견하게 되었다.

따라서 본 발명의 출원인은 상기한 실용신안 제20-454518호의 선행고안에서 나타나는 문제점을 해결하기 위하여 또 다른 선행기술인 실용신안 제20-462768호의 고안을 제안한 바 있다.

상기한 실용신안 제20-462768호의 선행기술은 시멘트풀 배출로드를 구성하는 메일로드와 상기 메일로드가 일정각도의 범위내에서 회전가능하게 메일로드를 감싸주는 원형부를 구비하고 있는 휘메일로드로 구성되어 있으며, 또한 상기 휘메일로드의 원형부와 메일로드는 볼베어링과 원통베어링에 의해 회전가능하게 연결 조립하는 구조로 구성되어 있으므로 상기한 선행고안과 같이 환형통로에 회전이동이 가능하게 설치된 키블럭이 회전이동하게 될 때 마찰저항이 발생하지 않도록 함으로써 상기 원통부와 휘메일로드 사이에 조립되어 있는 체크밸브는 상기 메일로드가 정·역 방향으로 회전하게 될 때 휘메일로드와 함께 정·역 방향으로 정밀하게 회전하게 됨으로써 시멘트풀을 오거헤드의 저부로 배출되게 하거나 또는 메일로드의 측방으로 배출되게 하는 구성이 정확하게 이루어지게 하는 특징을 가지고 있다.

그러나 상기한 선행기술은 선행고안(실용신안 제20-454518호)과 같이 체크밸브의 외주에 서로 마주하게 형성된 양측 배토구를 탄성재질의 밸브판이 개폐하도록 구성되어 있는데, 상기 탄성밸브판은 지반을 굴착하기 위하여 오거헤드를 하강시키면서 회전시키는 작동을 개시할 때에는 배토구를 폐쇄하도록 구성되어 메일로드의 중심부에 형성되어 있는 공급통로 공급되는 시멘트풀이 오거헤드측으로 흐르도록 구성되어 있으며, 이와는 달리 지반굴착작동을 완료한 후 오거헤드를 상승시켜서 인발하고자 할 때에는 상기 메일로드의 중심에 형성된 공급통로 공급되는 시멘트풀이 양측 배출통로를 통해 체크밸브에 형성되어 있는 양측 배토구를 통해 배출되면서 탄성밸브판을 체크밸브 외측으로 밀어내어 탄력적으로 개방시키면서 배출시키도록 구성되어 있으며, 또한 탄력적으로 개방된 탄성밸브판은 체크밸브가 반시계방향으로 회전할 때 발생되는 토사압력에 의해 계속적으로 개방된 상태를 유지하고 있도록 구성하여 오거헤드를 인발할 때 외부에서 공급되는 시멘트풀은 시멘트풀 배출로드의 체크밸브에 형성되어 있는 양측 배토구를 통해 탄성밸브판을 개방시키면서 배출되도록 구성되어 있는 것이다.

그런데, 상기한 선행고안이나 선행기술은 오거헤드를 지상으로 인발하고자 할 때 외부에서 공급되는 시멘트풀이 오거헤드의 의해 굴착되는 굴착공 속으로 배출되는 시멘트풀의 배출압력에 의하여 개방되어야 하는데, 이때 시멘트풀의 배출압력에 의하여 개방되는 탄성디스크패킹 및 탄성밸브판의 개방작동은 육안으로는 볼 수 없는 상태이기 때문에 상기 탄성디스크패킹 및 탄성밸브판이 정상적으로 개방작동되지 않게 되는 현상이 나타날 수 있음에도 불구하고 지반굴착장치를 운전하는 작업자는 교반로드 및 오거헤드를 지반을 굴착할 때와는 반대방향으로 상기한 교반로드 및 오거헤드를 회전시키게 되면 상기 탄성디스크패킹 및 탄성밸브판이 자동적으로 개방작동될 것이라는 막연한 추측에 의존하고 있다는 것이 문제점으로 지적되고 있는 실정이다.

왜냐하면, 지반을 굴착하는 오거헤드 및 이에 연결된 교반로드가 굴착공 속에 깊게 박혀있는 상태에서 탄성디스크패킹이나 탄성밸브판 주위의 외측에 암석이나 커다란 돌멩이 또는 단단한 토사덩어리가 존재하고 있어 상기한 탄성디스크패킹 및 탄성밸브판이 개방작동되지 못하도록 방해 내지 억제하는 현상이 발생하게 되어 시멘트풀의 배출압력에 의해 탄성디스크패킹 또는 탄성밸브판이 개방작동이 제대로 이루어지지 아니한 경우에도 지반굴착장치를 운전하는 작업자는 시멘트풀이 탄성디스크패킹이나 탄성밸브판을 개방시키고 정상적으로 배출되고 있는 것으로 착각하게 되므로 연약지반 개량공사 또는 지중 물막이 연속 차수벽 구축공사를 설계대로 정확하게 시공하지 못하게 된다는 문제점으로 지적되고 있다.

그리고 종래에 사용하고 있는 지반굴착장치는 연약지반 개량공사 또는 지중 물막이 연속 차수벽 구축공사를 시공함에 있어 지반을 굴착할 때나 오거헤드 등을 지상으로 인발하고자 할 때 지반에 일정 깊이로 박혀있는 연결로드와 교반로드 및 오거헤드에 토압이 강하게 작용하기 때문에 상기한 각 로드에 회전력을 부여하는 오거드라이브유닛에 부하가 많이 걸리게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있는 실정이다.

한편, 본 발명의 출원인은 상기한 선행기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위해 특허출원 제10-2015-0099745호를 제안한 바 있다.

상기한 선행특허는 연약지반 개량공사 또는 지중 물막이 연속 차수벽 구출공사를 시공할 때 지반을 일정 깊이 굴착한 후 계속해서 굴착작동을 진행할 때에는 외부로부터 공급되는 시멘트풀이 교반로드의 하단 또는 오거헤드에 형성된 하부 배출구를 통해 토출되도록 하는 한편, 지반을 설정된 깊이로 굴착한 후 오거헤드를 지상으로 인발하고자 할 때에는 외부로부터 공급되는 시멘트풀이 교반로드의 상단에 연결 조립되어 이는 시멘트풀 배출로드에 형성되어 있는 상부 배출구로 토출되도록 하기 위하여 상기 시멘트풀 배출로드에 상,하부 디스크밸브를 장착하는 구성으로 되어 있는바, 상기 상,하부 디스밸브는 회전작동에 의해 굴착작동을 진행하면서 시멘트풀을 지하에 토출시킬 때에는 외부로부터 공급되는 시멘트풀이 상부 디스크밸브의 상부 중심연결공과 하부 편심연결공을 거쳐 하부 디스밸브의 상측 편심연결공과 하측 중심연결공을 거쳐 상기 하부 디스크밸브의 중심에 형성되어 있는 시멘트풀 배출단관을 통해 교반로드의 하단에 형성되어 있는 하부 배출구를 통해 토출시키도록 구성되어 있는 반면에, 인발작동을 진행하면서 시멘트풀을 토출시킬 때에는 회부로부터 공급되는 시멘트풀이 상부 디스크밸브의 상부 중심연결공과 하부 편심연결공을 거쳐 하부 디스크밸브의 상단 편심배출공과 배출공을 통해 상부 배출구로 토출시키도록 구성되어 있다.

그러나, 상기한 선행특허는 지반 굴착작동시에는 시멘트풀이 교반로드의 하단에 형성된 하부 배출구로 토출되도록 함으로써 오거헤드에 의해 굴착되는 토사와 시멘트풀이 잘 혼합되도록 하는 효과가 있으며, 또한 인발작동시에는 시멘트풀이 교반로드의 상측으로 토출되도록 함으로써 교반로드의 교반날개에 의해 토사와 시멘트풀이 잘 혼합되게 하는 효과를 기대할 수 있겠지만, 시멘트풀이 상부 디스크밸브에 형성되어 있는 상부 중심연결공과 하부 편심연결공이 직각을 이루는 상태로 구부러져 있을 뿐 아니라 하부 디스크밸브의 상측 편심연결공과 하측 중심연결공 및 상단 편심배출공과 배출공이 각각 직각을 이루는 상태로 구부러져 있으므로 시멘트풀이 공급되는 과정에서 마찰저항이 심해지는 현상이 나타나게 되며, 이로 인해 상,하부 디스밸브가 쉽게 마모되는 현상이 나타나게 되어 상기 상,하부 디스크밸브의 사용수명이 매우 짧아지게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있는 실정이다.

공개특허 제10-2017-0008493호(2017. 01. 24. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 감안하여 제안한 것으로, 연약지반 개량공사 또는 지중물막이 연속차수벽 구축공사를 시공함에 있어 지반을 일정깊이로 굴착한 후 계속해서 굴착작동을 진행하게 될 때에는 교반로드의 하단측에 형성되어 있는 하부 배출구를 통해 시멘트풀을 토출시킬 수 있으며, 또한 굴착동을 완료한 후 오거헤드를 지상으로 인출하는 인발작동시에는 교반로드의 상측에 형성되어 있는 상부 배출구를 통해 시멘트풀을 토출시킬 수 있도록 하며, 특히 외부로부터 공급되는 시멘트풀이 마찰저항 없이 흐르면서 상,하부 배출구를 통해 토출되도록 하는 투웨이 스위벨(2-Way Swivl)을 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 추구하기 위한 수단으로서,

지상에서 자주식으로 이동 및 정차하는 기능이 있는 크레인과, 상기 크레인의 선단지지암 및 스테이에 연결된 상태에서 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더와, 상기 리더의 상단에 설치된 톱시브 프레임에 연결되어 있는 승강와이어에 의해 상기 리더를 따라 상,하로 승강이동하도록 설치된 오거드라이브유닛과, 상기 오거드라이브유닛의 회전동력을 전달받을 수 있도록 오거드라이브유닛의 하단에 고정 설치되는 기어박스와, 상기 기어박스를 상,하로 관통하도록 설치된 채 기어박스로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 설치되어 있는 메인회전축과, 상기 메인회전축의 하단에 형성된 수조인트에 수직상으로 연결되는 복수의 연결로드와, 상기 연결로드의 하단에 연결되는 교반로드와, 상기 교반로드의 하단에 연결되는 오거헤드 및 상기 연결로드와 교반로드를 연결하는 시멘트풀 배출로드를 구비하고 있으며, 상기 기어박스의 상측에 고정 설치된 채 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 공급하기 위한 싱글 스위벨이 구성되어 있는 지반굴착장치에 있어서,

상기 기어박스의 상면에 고정 설치된 채 상기 싱글 스위벨의 하단에 형성된 회전지지체와 같이 회전하도록 연결된 채 상기 싱글 스위벨의 중심에 형성되어 있는 시멘트풀 주입통로와 연결되는 연결공이 형성되어 있는 회전캡부재와;

상기 회전캡부재와 같이 회전하도록 회전캡부재의 저부에 고정 부착된 채 상기 회전캡부재의 연결공과 연결되도록 형성되는 수직연결관과;

상기 수직연결관의 상부 외주를 감싸도록 고정 설치된 채 수직연결관이 회전가능하도록 지지하는 베어링부재와;

상기 베어링부재를 감싸도록 고정 설치된 채 상기 수직연결관의 외주와 일정간격 이격되도록 설치되는 상측 내부고정관체와;

상기 상측 내부고정관체의 외주를 감싸도록 고정 설치되는 상측 외부고정관체와;

상기 상측 외부고정관체의 저부에 고정 부착되는 하측 외부고정관체와;

상기 하측 외부고정관체의 내부에 삽입 설치된 채 하측 외부고정관체의 내면 상,하부에 고정 설치되는 상,하부 베어링에 의하여 회전가능하게 지지되도록 형성되는 하측 회전관체와;

상단 플랜지는 상기 상,하측 외부고정관체 사이에 고정 부착된 채 상기 하측 회전관체의 내측에 고정된 상태로 삽입 설치되는 하측 내부고정관체와;

상기 상측 외부고정관체와 상측 내부고정관체 사이에 형성되는 상부 환형통로와;

상기 상부 환형통로의 하부와 연통하도록 상기 하측 내부고정관체와 수직연결관 사이에 형성되는 하부 환형통로와;

상기 상부 환형통로와 연통하도록 상기 상측 외부고정관체의 일측에 고정 부착되어 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 상부 환형통로로 공급하는 시멘트풀 주입구;

를 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직연결관의 외면과 상기 상측 내부고정관체의 내면 사이에는 제1 상부 및 제1 중간 패킹지지부 사이에 단면이 ∧자형으로 형성된 제1 복수의 상부 패킹부재와, 상기 제1 중간 및 제1 하부 패킹지지부 사이에 단면이 ∧자형으로 형성된 복수의 제1 하부 패킹부재로 구성되는 상부 기밀패킹수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하측 내부고정관체의 외면과 상기 하측 회전관체의 내면 사이에는 제2 상부 및 제2 중간 패킹지지부 사이에 단면이 ∧자형으로 형성된 복수의 제2 상부 패킹부재와, 상기 제2 중간 및 제2 하부 패킹지지부 사이에 단면이 ∧자형으로 형성된 복수의 제2 하부 패킹부재로 구성되는 하부 기밀패킹수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전캡부재는 상측 내,외부 고정관체와는 미세한 간격으로 이격되어 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 지반굴착장치이 굴착작동으로 지반을 일정깊이로 굴착한 후부터 시멘트풀을 굴착되는 지하에 주입하면서 굴착작동을 진행할 때에는 기어박스의 상측에 고정 설치되어 있는 투웨이 스위벨의 상측에 연결 설치되어 있는 싱글 스위벨의 시멘트풀 주입구를 통해 시멘트풀을 주입하게 되면 상기 싱글 스위벨의 시멘트풀 주입구로 주입되는 시멘트풀은 투웨이 스위벨의 수직연결관을 통해 연결로드 및 교반로드 각각의 중심에 형성되어 있는 시멘트풀 공급통로로 공급되어 상기 교반로드의 하단측에 형성되어 있는 하부 배출구를 통해 토출되므로 오거헤드에 의해 굴착되는 토사와 상기 하부 배출구로 토출되는 시멘트풀이 잘 혼합되게 하는 효과가 있으며, 또한 지반을 설정된 깊이까지 굴착한 후 오거헤드를 지장으로 인출하기 위한 인발작동을 진행할 때에는 상기 투웨이 스위벨에 형성되어 있는 시멘트풀 주입구를 통해 시멘트풀을 주입하게 되면 상기 투웨이 스위벨의 시멘트풀 주입구로 주입되는 시멘트풀은 상,하부 환형통로를 통해 연결로드에 형성되어 있는 환형통로를 통해 시멘트풀 배출로드에 형성되어 있는 상부 배출구를 통해 토출되므로 상기 교반로드에 형성된 복수의 교반날개는 상승이동함과 동시에 회전작동으로 상기 상부 배출구로 토출되는 시멘트풀을 토사에 잘 혼합되게 하는 효과가 있다.

특히, 본 발명의 투웨이 스위벨은 싱글 스위벨의 시멘트풀 주입구로 공급되는 시멘트풀이 마찰저항을 최소화시키면서 교반로드의 하측에 형성되어 있는 하부 배출구까지 공급할 수 있으며, 또한 상기 투웨이 스위벨에 형성되어 있는 시멘트풀 주입구를 통해 시멘트풀이 공급될 때에는 공급되는 시멘트풀이 시멘트풀 배출로드의 상부 배출구까지 마찰저항이 최대로 줄어들 수 있도록 중력방향을 향해 수직상으로 공급할 수 있으므로 마찰저항이 거의 나타나지 않도록 하여 사용수명을 현저하게 연장시키는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 지반굴착장치의 오거헤드가 지반을 굴착하기 전 상태의 설치상태도
도 2는 본 발명의 지반굴착장치의 오거헤드가 일정 깊이 굴착작동이 진행된 상태의 설치상태도
도 3은 본 발명의 투웨이 스위벨의 설치상태 단면도
도 4는 본 발명의 연결로드와 교반로드 및 오거헤드의 연결 조립상태도
도 5는 본 발명의 투웨이 스위벨의 조립상태 단면도

본 발명에 의한 지반굴착장치의 투웨이 스위벨에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1은 투웨이 스위벨을 나타내는 것으로, 상기 투웨이 스위벨(1)은 지상에서 자주식으로 이동 및 정차하는 기능이 있는 크레인(11)의 선단지지암(11a)에 연결된 채 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더(12)를 따라 상,하로 승강이동하는 오거드라이브유닛(13)의 하단에 설치된 기어박스(14)의 상측에 고정 설치되어 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 공급하도록 구성되어 있으며, 상기 기어박스(14)에는 오거드라이브유닛(13)으로부터 회전동력을 전달받아 정,역방향으로 회전하는 메인회전축(15)이 하나 이상으로 설치되어 있으며, 상기 메인회전축(15)은 기어박스(14)를 상,하로 관통하도록 설치되어 있다.

또한 상기 메인회전축(15)의 하단에는 수조인트(15a)가 기어박스(14)의 저부로 돌출하도록 설치되어 있으며, 상기 메인회전축(15)에는 싱글 스위벨(2)의 시멘트풀 주입통로(21)에 대하여 수직상으로 연결되는 중심공급통로(16a)와 상기 중심공급통로(16a)의 주위에 환형상으로 형성되는 환형공급통로(16b)가 형성되어 있으며, 상기 메인회전축(15)의 하단에 연결되는 수조인트(15a)에도 메인회전축(15)에 형성되어 있는 중심공급통로(16a) 및 환형공급통로(16b)와 동일한 구조의 구성이 형성되어 있다.

또한 상기 기어박스(14)의 저부에는 메인회전축(15)의 수조인트(15a)에 수직상으로 연결되는 복수의 연결로드(17)와, 상기 연결로드(17)의 하단에 연결되는 교반로드(18) 및 상기 교반로드(18)의 하단에 연결되어 지반을 굴착하는 오거헤드(19)가 각각 연결되어 있다.

그리고 상기 연결로드(17)의 하단과 교반로드(18)의 상단 사이에는 시멘트풀 배출로드(10)가 연결되어 있으며, 상기 시멘트풀 배출로드(10)에는 상부 배출구(10a)가, 상기 교반로드(18)의 하단측에는 하부 배출구(10b)가 각각 형성되어 있다.

상기 투웨이 스위벨(1)은 기어박스(14)의 상면으로 돌출하도록 고정 부착되어 있는 복수의 제1 지지볼트(141)에 수평상으로 고정 부착된 제1 수평지지부재(142)에 고정 설치되는 구조로 구성되어 있다.

또한 상기 투웨이 스위벨(1)의 상방에는 싱글 스위벨(2 : single swiel 또는 1-Way swivel)이 설치되어 있으며, 상기 싱글 스위벨(2)에는 중심을 관통하는 1개의 시멘트풀 주입통로(21)가 형성되어 있으며, 상기 시멘트풀 주입통로(21)의 상단에는 외부로부터 공급되는 시멘트풀 공급호스(미도시)가 연결되는 시멘트풀 주입구(22)가 형성되어 있다.

또한 상기 싱글 스위벨(2)은 기어박스(14)의 상면에 고정 부착되어 상측으로 돌출하는 복수의 제2 지지볼트(143)와, 상기 제2 지지볼트(143)에 수평상으로 고정 부착된 제2 수평지지부재(144)에 고정 설치되는 구조로 구성되어 있다.

또한 상기 싱글 스위벨(2)에는 시멘트풀 주입통로(21)의 외주를 감싸준 상태로 설치된 채 회전가능하도록 설치되는 회전지지체(23)와, 상기 회전지지체(23)의 외주 상,하부를 감싸주는 상태로 설치되는 상,하부 베어링(24)(25)과, 상기 상,하부 베어링(24)(25)를 감싸도록 설치되는 지지외통체(26) 및 상기 시멘트풀 주입통로(21)의 외면과 회전지지체(23)의 내면 사이에 상,중,하부 패킹지지링(27a)(27b)(27c)과 이들 사이에 단면이 ∧자형으로 된 복수의 상,하부 기밀패킹(27d)(27e)으로 구성되는 기밀패킹수단(27)을 구비하고 있다.

상기한 싱글 스위벨(2)은 기존에 사용되고 있는 종래 기술(실용신안 공고번호 실1996-0006344호 참조)과 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 특징은, 상기 싱글 스위벨(2)의 저부에 투웨이 스위벨(1)을 연결하는 구성으로, 지반을 일정깊이 굴착한 후 계속해서 지반을 굴착할 때부터 설정된 깊이까지 굴착작동이 진행될 때에는 외부에서 공급되는 시멘트풀이 싱글 스위벨(2)의 시멘트풀 주입구(22)를 통해 주입되어 교반로드(18)의 하단측에 형성되어 있는 하부 배출구(10b)를 통해 도출되도록 하며, 지반을 설정된 깊이까지 굴착한 후 오거헤드(19)를 지상으로 인출하기 위한 인발작동을 진행하게 될 때에는 외부로부터 공급되는 시멘트풀이 투웨이 스위벨(1)을 통해 주입되어 시멘트풀 배출로드(10)에 형성되어 있는 상부 배출구(10a)를 통해 토출되도록 한 것에 있다.

이를 위해, 상기 투웨이 스위벨(1)은 싱글 스위벨(2)의 회전지지체(23)의 저부에 복수의 연결볼트(31)에 의해 연결 조립되어 상기 회전지지체(23)와 같이 회전하도록 구성되는 회전캡부재(3)와, 상기 회전캡부재(3)와 같이 회전하도록 회전캡부재(3)를 관통하는 복수의 조립볼트(41)에 의해 상기 회전캡부재(3)에 결합되는 수직연결관(4)과, 상기 회전캡부재(3)의 저부와는 미세한 간격으로 이격된 채 상기 수직연결관(4)이 회전가능하도록 수직연결관(4)의 상부와 일정간격으로 이격된 상태로 고정 설치되는 상측 내부고정관체(5a)와, 상기 상측 내부고정관체(5a)의 상부플랜지(51)를 관통하는 복수의 결합볼트(52)에 의해 상측 내부고정관체(5a)와 결합되는 상측 외부고정관체(5b)와, 상기 상측 외부고정관체(5b)의 하부플랜지(53)를 관통하는 복수의 체결볼트(54)에 나사조립되는 상단플랜지(61)가 형성되어 있고 상기 수직연결관(4)의 하부와 일정간격 이격되어 있도록 설치되는 하측 내부고정관체(6a)와, 상기 하측 내부고정관체(6a)의 상단플랜지(61)를 관통하는 복수의 체결볼트(54)가 나사조립되는 하측 외부고정관체(6b)와, 상기 하측 외부고정관체(6b)의 내측에 삽입 설치된 채 메인회전축915)과 같이 회전하도록 설치되는 하측 회전관체(7)로 구성되어 있으며, 상기 하측 외부고정관체(6b)의 하단은 기어박스(14)의 상면에 고정된 상태로 설치되는 제1 지지볼트(141)에 수평상으로 고정 설치되는 제1 수평지지부재(142)를 관통하는 복수의 고정볼트(62)에 의해 상기 기어박스(14)에 고정 부착되는 구조로 설치되어 있다.

또한 상기 하측 내,외부 고정관체(6a)(6b) 사이에 삽입 설치되어 있는 하측 회전관체(7)는 복수의 연결조립볼트(71)에 의하여 메인회전축(15)에 연결되는 구조로 형성되어 상기 하측 회전관체(7)는 메인회전축(15)과 같이 회전하도록 구성되어 있으며, 또한 상기 수직연결관(4)도 메인회전축(15)과 같이 회전하도록 구성되어 있다.

따라서 상기 메인회전축(15)이 회전하게 되면 수직연결관(4)과 하측 회전관체(7)가 함께 회전하게 됨과 동시에 상기 싱글 스위벨(2)의 회전지지체(23)와 투웨이 스위벨(1)의 회전캡부재(3)가 같이 회전하게 되는 반면에, 상기 투웨이 스위벨(1)을 구성하는 상측 내,외부 고정관체(5a)(5b), 하측 내,외부 고정관체(6a)(6b) 각각은 회전하지 않고 고정상태를 유지하고 있게 된다.

그리고 상기 투웨이 스위벨(1)의 상측 외부고정관체(5b)의 외면 일측에는 외부로부터 공급되는 시멘트풀이 주입되는 시멘트풀 주입구(8)가 고정 부착되어 있으며, 상기 시멘트풀 주입구(8)로 주입되는 시멘트풀은 상측 외부고정관체(5b)의 내면과 상측 내부고정관체(5a)의 외면 사이에 일정간격으로 형성되어 있는 상부 환형통로(8a)로 공급되며, 상기 상부 환형통로(8a)는 수직연결관(4)의 외면과 하측 내부고정관체(6a) 사이에 일정간격으로 형성되어 있는 하부 환형통로(8b)와 연결되어 있도록 구성되어 있으며, 상기 하부 환형통로(8b)는 상단플랜지(61)에 연결되어 상기 수직연결관(4)과 일정간격을 유지하도록 형성되는 하부 시멘트풀주입구(8)와 수직연결관(4) 사이에 형성되어 있도록 구성된다.

따라서 상기 싱글 스위벨(2)의 시멘트풀 주입구(22)로 주입되는 시멘트풀은 시멘트풀 주입통로(21)를 통해 수직연결관(4), 메인회전축(15)의 중심공급통로(16a)를 통해 마찰저항 없이 중력이 작용하는 수직방향으로 공급되어 하부 배출구(10b)로 토출되는 것이며, 상기 투웨이 스위벨(1)에 형성되어 있는 시멘트풀 주입구(8)로 주입되는 시멘트풀은 상부 환형통로(8b)와 하부 환형통로(8b) 및 메인회전축(15)의 환형공급통로(16b)를 통해 중력이 작용하는 수직방향으로 공급되어 시멘트풀 배출로드(10)에 형성되어 있는 상부 배출구(10a)를 통해 토출되는 것이다.

한편, 상기 메인회전축(15)과 같이 회전하도록 구성된 수직연결관(4)과 상측 내부고정관체(5a) 사이에는 상기 싱글 스위벨(2)에 장착되어 있는 기밀패킹수단(27)과 같은 구조의 구성 즉, 제1 상,중,하부 패킹지지링(91a)(91b)(91c)과 단면이 ∧자형으로 된 복수의 제1 상,하부 기밀패킹(91d)(91e)으로 구성된 상부 기밀패킹수단(9a)이 장착되어 있으며, 상기 하측 회전관체(7)의 내면과 하측 내부고정관체(6a)의 외면 사이에도 상기 싱글 스위벨(2)의 기밀패킹수단(27)과 같은 구조의 구성 즉, 제2 상,중,하부 패킹지지링(92a)(92b)(92c)과 단면이 ∧자형으로 된 제2 상,하부 기밀패킹(92d)(92e)으로 구성된 하부 기밀패킹수단(9b)이 장착되어 있다.

또한 상기 상부 기밀패킹수단(9a)의 제1 상부 패킹지지링(91a) 상부에는 수직연결관(4)은 회전작동을 가능하게 하면서 상측 내부고정관체(5a)는 고정상태를 유지하고 있도록 하는 한 쌍의 베어링부재(93)가 상기 수직연결관(4)과 상측 내부고정관체(5a) 사이에 개재되어 있으며, 상기 하측 외부고정관체(6b)와 하측 회전관체(7) 사이에는 상기 하측 회전관체(7)는 회전가능하게 지지하면서 하측 외부고정관체(6b)는 고정된 상태를 유지하고 있도록 하기 위하여 상,하부 베어링(94)(95)이 상,하측에 개재되어 있다.

또한 상기 상부 기밀패킹수단(9a)의 하측에는 상부 환형통로(8a)에서 하부 환형통로(8b)로 공급되는 시멘트풀이 상측 내부고정관체(5a)와 수직연결관체(4) 사이로 스며들지 못하도록 하는 합성수지제 부싱(96)이 개재되어 있으며, 상기 하부 기밀패킹수단(9b)의 하측에도 하부 환형통로(8b)를 흐르는 시멘트풀이 하측 내부고정관체(6a)와 하측 회전관체(7) 사이로 스며들지 못하게 하는 합성수지제 부싱(97)이 개재되어 있다. 그리고 상기 합성수지제 부싱(96)(97) 각각은 스냅링(미도시)에 의하여 고정되어 있도록 설치되어 있는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 투웨이 스위벨(1)과 싱글 스위벨(2)을 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시되어 있는 바와 같이 기어박스(14)에 연결로드(17)와 교반로드(18)를 2축 이상으로 수직 연결 조립하여 연약지반 개량공사 또는 물막이 연속차수벽 구축공사를 시공하게 될 때에는 하나의 축마다 각각 투웨이 스위벨(1)과 싱글 스위벨(2)이 하나씩 수직상으로 연결 설치되어 있도록 구성하여 연약지반 개량공사 또는 물막이 연속차수벽 구축공사를 시공하게 되는 것이며, 또는 하나 이상으로 설치되는 투웨이 스위벨(1)에 형성되어 있는 시멘트풀 주입구(8)가 서로 반대 방향으로 돌출되어 있도록 구성함으로써 상기 투웨이 스위벨(1)의 시멘트풀 주입구(8)에 연결되는 시멘트풀 주입호스(미도시)가 꼬이지 않도록 설치할 수 있는 것이다.(도 3 참조)

상기 투웨이 스위벨(1)이 설치되어 있는 지반굴착장치로 연약지반 개량공사 또는 지중물막이 연속차수벽 구축공사를 시공하고자 할 때에는 도 1의 도시와 같이 오거헤드(19)가 지상에서 지반을 굴착하기 시작하여 도 2의 도시와 같이 지반을 일정깊이 굴착한 상태에서 계속해서 굴착작동을 진행하게 될 때부터는 외부에서 공급되는 시멘트풀이 교반로드(18)의 하단측에 형성되어 이는 하부 배출구(10b)를 통해 토출되도록 함으로써 상기 하부 배출구(10b)에서 토출되는 시멘트풀을 오거헤드(19)에 의해 굴착되는 토사와 잘 혼합시킬 수 있게 된다.

따라서 상기 오거헤드(19)가 지반을 일정깊이 굴착한 상태에서부터 설정된 깊이까지 굴착작동을 진행하는 동안에는 외부에서 공급되는 시멘트풀을 상기 투웨이 스위벨(1)의 상측에 연결 설치되어 있는 싱글 스위벨(2)의 시멘트풀 주입구(22)를 통해 주입하게 되며, 상기 싱글 스위벨(2)의 시멘트풀 주입구(22)로 주입되는 시멘트풀은 시멘트풀 주입통로(21)와 수직상으로 연결되어 있는 투웨이 스위벨(2)의 수직연결관(4)을 통해 마찰저항 없이 중력이 작용하는 방향을 향해 수직상으로 흐르면서 기어박스(14)를 관통하는 상태로 설치되어 있는 메인회전축(15)의 중심공급통로(16a)로 공급되는 것이며, 상기 메인회전축(15)의 중심공급통로(16a)로 공급된 시멘트풀은 복수의 연결로드(17), 시멘트풀 배출로드(10), 교반로드(18) 각각의 중심에 형성되어 있는 공급통로(미도시)를 거쳐 하부 배출구(10b)를 통해 토출되는 것이며, 이와 같이 하부 배출구(10b)로 토출되는 시멘트풀은 오거헤드(19)에 의해 굴착되는 토사와 섞이는 상태가 되는데, 이때 상기 하부 배출구(10b)는 교반로드(18)의 회전작동에 의해 회전하면서 시멘트풀을 토출하게 되고, 또한 상기 오거헤드(19)는 회전하면서 토사를 굴착하데 되므로 오거헤드(19)에 의해 굴착되는 토사와 하부 배출구(10b)에서 토출되는 시멘트풀은 혼합이 잘 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같이 지반을 굴착하는 동시에 시멘트풀을 토출시키게 되면 굴착되는 토사와 토출되는 시멘트풀이 잘 혼합되는 것이며, 지반을 설정된 깊이까지 굴착한 후부터는 연결로드(17), 교반로드(18), 오거헤드(19)를 지상으로 인출하는 인발작동을 진행하게 되는데, 이때부터는 외부에서 공급되는 시멘트풀을 싱글 스위벨(2)의 시멘트풀 주입구(22)로 주입시키지 않고 상기 투웨이 스위벨(1)에 형성되어 있는 시멘트풀 주입구(8)를 통해 주입하게 되는 것이다.

상기 투웨이 스위벨(1)의 시멘트풀 주입구(8)를 통해 주입되는 시멘트풀은 상부 환형통로(8a)로 공급되며, 상기 상부 환형통로(8a)로 공급되는 시멘트풀은 하부 환형통로(8b)로 흐르게 되는데, 이때 상기 상부 환형통로(8a)로 공급되는 시멘트풀은 하부 환형통로(8b)로 흐르게 될 때에만 마찰저항이 한차례 발생하게 될 뿐이고, 상기 하부 환형통로(8b)에서부터 시멘트풀 배출로드(10)까지 공급되는 동안에는 마찰저항이 거의 발생하지 않게 되며, 따라서 상기 시멘트풀 배출로드(10)로 공급되는 시멘트풀은 시멘트풀 배출로드(10)의 하단측에 형성되어 있는 상부 배출구(10a)를 통해 토출되는데, 이때 상기 상부 배출구(10a)를 통해 시멘트풀이 토출될 때에는 인발작동이 진행되는 상태이므로 시멘트풀 배출로드(10)의 하단에 연결 조립되어 있는 교반로드(18)가 상승작동을 진행하는 동시에 회전하게 되므로, 이에 따라 상기 교반로드(18)에 형성되어 있는 복수의 교반날개(부호생략)가 상부 배출구(10a)를 통해 토출되는 시멘트풀을 토사에 잘 혼합시켜주게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 투웨이 스위벨(1)은 싱글 스위벨(2)의 시멘트풀 주입구(22)를 통해 공급되는 시멘트풀이 마찰저항 없이 중력이 작용하는 수직방향으로 공급되어 하부 배출구(10b)를 통해 토출되도록 하는 한편, 상기 투웨이 스위벨(1)의 시멘트풀 주입구(8)를 통해 공급되는 시멘트풀은 상부 환형통로(8a)로 공급된 후 하부 환형통로(8b)측으로 공급될 때에만 마찰ㄹ저항이 한차례 발생하게 될 뿐 시멘트풀 배출로드(10)까지 공급되는 동안에는 마찰저항이 발생하지 않으면서 상부 배출구(10a)를 통해 토출되도록 하는 것이다.

따라서 상기 투웨이 스위벨(1)은 시멘트풀과의 마찰저항에 의해 마모되는 현상이 미미하게 나타나게 되므로 사용수명이 현저하게 길어지는 효과가 있는 것이다.

1 : 투웨이 스위벨 10 : 시멘트풀 배출로드
10a : 상부 배출구 10b : 하부 배출구
11 : 크레인 11a : 선단지지암
12 : 리더 13 : 오거드라이브유닛
14 : 기어박스 141 : 제1 지지볼트
142 : 제1 수평지지부재 143 : 제2 지지볼트
144 : 제2 수평지지부재 15 : 메인회전축
15a : 수조인트 16a : 중심공급통로
16b : 환형공급통로 17 : 연결로드
18 ; 교반로드 19 : 오거헤드
2 : 싱글 스위벨 21 : 시멘트풀 주입통로
22 : 시멘트풀 주입구 23 : 회전지지체
24,25 : 상,하부 베어링 26 : 지지외통체
27 : 기밀패킹수단 27a,27b,27c : 상,중,하부 패킹지지링
27d,27e : 상,하부 기밀패킹 3 : 회전캡부재
31 : 연결볼트 4 : 수직연결관
41 : 조립볼트 5a : 상측 내부고정관체
5b : 상측 외부고정관체 51 : 상부 플랜지
52 : 결합볼트 53 : 하부 플랜지
54 : 체결볼트 6a : 하측 내부고정관체
6b : 하측 외부고정관체 61 : 상단 플랜지
62 : 고정볼트 7 : 하측 회전관체
71 : 연결조립볼트 8 : 시멘트풀 주입구
8a : 상부 환형통로 8b : 하부 환형통로
9a : 상부 기밀패킹수단 9b : 하부 기밀패킹수단
91a,92a : 제1 및 제2 상부 패킹지지링
91b,92b : 제1 및 제2 중간 패킹지지링
91c,92c : 제1 및 제2 하부 패킹지지링
91d,92d : 제1 및 제2 상부 기밀패킹
91e,92e : 제1 및 제2 하부 기밀패킹
93 : 베어링부재 94,95 : 상,하부 베어링
96,97 : 합성수지제 부싱

Claims (4)

1. 지상에서 자주식으로 이동 및 정차하는 기능이 있는 크레인(11)과, 상기 크레인의 선단지지암(11a) 및 스테이에 연결된 상태에서 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더(12)와, 상기 리더의 상단에 설치된 톱시브 프레임에 연결되어 있는 승강와이어에 의해 상기 리더를 따라 상,하로 승강이동하도록 설치된 오거드라이브유닛(13)과, 상기 오거드라이브유닛의 회전동력을 전달받을 수 있도록 오거드라이브유닛의 하단에 고정 설치되는 기어박스(14)와, 상기 기어박스를 상,하로 관통하도록 설치된 채 기어박스로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 설치되어 있는 메인회전축(15)과, 상기 메인회전축의 하단에 형성된 수조인트에 수직상으로 연결되는 복수의 연결로드(17)와, 상기 연결로드의 하단에 연결되는 교반로드(18)와, 상기 교반로드의 하단에 연결되는 오거헤드(19) 및 상기 연결로드와 교반로드를 연결하는 시멘트풀 배출로드(10)를 구비하고 있으며, 상기 기어박스의 상측에 고정 설치된 채 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 공급하기 위한 싱글 스위벨(2)과, 상기 싱글 스위벨의 회전지지체(23)와 같이 회전하도록 연결된 채 싱글 스위벨의 중심에 형성되어 있는 시멘트풀 주입통로(21)와 연결되는 연결공이 형성되어 있는 회전캡부재(3)와, 상기 회전캡부재와 같이 회전하도록 회전캡부재의 저부에 연결 부착되어 회전캡부재의 연결공과 연통하도록 형성되는 수직연결관(4)과, 상기 수직연결관의 상부를 감싸도록 설치된 채 수직연결관을 회전가능하도록 지지하는 베어링부재를 포함하여 구성되는 지반굴착장치에 있어서,
   상기 베어링부재(3)를 감싸도록 고정 설치된 채 상기 수직연결관(4)의 외주와 일정간격 이격되도록 설치되는 상측 내부고정관체(5a)와;
   상기 상측 내부고정관체의 외주를 감싸도록 고정 설치되는 상측 외부고정관체(5b)와;
   상기 상측 외부고정관체의 저부에 고정 부착되는 하측 외부고정관체(6b)와;
   상기 하측 외부고정관체의 내부에 삽입 설치된 채 하측 외부고정관체의 내면 상,하부에 고정 설치되는 상,하부 베어링(94)(95)에 의하여 회전가능하게 지지되도록 형성되는 하측 회전관체(7)와;
   상단 플랜지(61)는 상기 상측 외부고정관체(5b)와 하측 외부고정관체(6b) 사이에 개재된 상태로 고정 부착된 채 상기 하측 회전관체(7)의 내측에 고정된 상태로 삽입 설치되는 하측 내부고정관체(6a)와;
   상기 상측 외부고정관체(5b)와 상측 내부고정관체(5a) 사이에 형성되는 상부 환형통로(8a)와;
   상기 상부 환형통로(8a)의 하부와 연통하도록 상기 하측 내부고정관체(6a)와 수직연결관(4) 사이에 형성되는 하부 환형통로(8b)와;
   상기 상부 환형통로와 연통하도록 상기 상측 외부고정관체의 일측에 고정 부착되어 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 상부 환형통로로 공급하는 시멘트풀 주입구(8)를 포함하고 있으며,
   상기 상부 내부고정관체(5a)의 하단 내면과 상기 수직연결관(4)의 외면 사이에 개재되어 시멘트풀의 물기가 상부 기밀패킹수단(9a)으로 스며들지 못하게 하는 합성수지제 부싱(96)과, 상기 하측 내부고정관체(6a)의 하단 외면과 상기 하측 회전관체(7)의 내면 사이에 개재되어 시멘트풀의 물기가 하부 기밀패킹수단(9b)으로 스며들지 못하게 하는 합성수지제 부싱(97)을 더 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 지반굴착장치의 투웨이 스위벨.
   
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