KR102007176B1 - 지중 배관 매설을 지원하는 배관 견인식 굴착기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예는, 지중 암석에 대한 파쇄를 수행하여 터널을 굴착하는 굴착 모듈, 상기 굴착 모듈의 후방에 연결되어 상기 배관 견인식 굴착기의 방향 전환을 수행하는 조향 모듈, 및 상기 조향 모듈의 후방에 연결되어 배관을 견인하는 견인 모듈을 포함하고, 상기 견인 모듈은, 상기 배관의 견인과 관련하여 상기 배관이 체결되는 경우, 상기 배관으로부터 인가되는 압력에 의해 적어도 일부의 형상이 변형되는, 지중 배관 매설을 지원하는 배관 견인식 굴착기를 개시한다. 이 외에도 명세서를 통하여 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.
Description
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은, 굴착기의 구조적 개량과 관련된다.
플랜트 산업 또는 주거 환경의 인프라 구축과 관련하여, 상수, 하수 또는 가스 등의 유체를 적재적소에 송배하는 배관은 부지의 편협 등의 이유로 지중에 매설되고 있다. 상기 배관의 지중 매설에 대한 시공 일례로서, 브레이커(breaker) 및 백호우(back hoe) 등의 중장비를 이용하여 지반을 압쇄 및 굴토하고, 굴토된 공간 내에 배관 매설 후 지반을 재포장하는 프로세스의 공법이 제안된 바 있다.
그러나, 상기와 같은 배관의 지중 매설 공법은 중장비를 이용함에 따라, 시공비의 가중 또는 작업자의 안전사고가 야기될 수 있으며, 시공 현장의 인근 지대에 대한 교통 통제를 수반하여 통행의 불편이 초래될 수 있다. 또는, 지반의 압쇄 및 재포장 공정으로 인하여 공사 기간이 지연되거나, 시공 환경의 미관이 저해될 수 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은, 지중의 암석을 파쇄하며 굴진하는 동시에, 배관을 견인하여 굴착된 터널 내로 진입시킴으로써, 방대한 면적의 지반 압쇄 및 굴토 공정을 배제하며 지중 배관 매설을 지원할 수 있는 배관 견인식 굴착기를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른 지중 배관 매설을 지원하는 배관 견인식 굴착기는, 지중 암석에 대한 파쇄를 수행하여 터널을 굴착하는 굴착 모듈, 상기 굴착 모듈의 후방에 연결되어 상기 배관 견인식 굴착기의 방향 전환을 수행하는 조향 모듈, 및 상기 조향 모듈의 후방에 연결되어 배관을 견인하는 견인 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 견인 모듈은, 상기 배관의 견인과 관련하여 상기 배관이 체결되는 경우, 상기 배관으로부터 인가되는 압력에 의해 적어도 일부의 형상이 변형될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 굴착 모듈은, 유압 모터, 상기 유압 모터의 회전축에 체결되는 제1 기어, 상기 제1 기어에 맞물려 체결되는 적어도 하나의 제2 기어, 상기 제1 기어 및 상기 적어도 하나의 제2 기어의 체결 구조를 고정하는 브래킷, 상기 제1 기어, 상기 적어도 하나의 제2 기어 및 상기 브래킷을 수용하고 내면이 상기 브래킷의 개방된 영역을 통해 노출되는 상기 적어도 하나의 제2 기어와 맞물리는 제3 기어로 형성된 베어링, 및 상기 베어링에 연결되고 상기 유압 모터의 회전축 회전에 따른 상기 제1 기어의 회전, 상기 적어도 하나의 제2 기어의 회전 및 상기 제3 기어의 회전에 의한 상기 베어링의 회전으로부터 연동되어 회전하는 드릴 비트를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 드릴 비트는, 외면의 일 영역에 상기 드릴 비트의 회전 방향으로 만곡된 형상의 복수의 스크류를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 드릴 비트는, 마모 상태에 따른 교체 또는 상기 배관의 관경에 대응하는 규격으로의 교체와 관련하여 상기 베어링에 착탈 가능하게 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 굴착 모듈은, 상기 복수의 스크류의 일 영역에 형성된 복수의 공극을 통하여 외부로 노출되며 상기 굴착 모듈의 구동 시 물을 분사하는 복수의 가압 노즐을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 견인 모듈은, 내부가 관통된 원통 형상의 바디 프레임, 상기 바디 프레임의 일측 종단에 배치되어 상기 배관의 고정을 지원하는 체결 부재, 및 상기 바디 프레임을 지정된 폭으로 관통하며 형성되고 상기 배관으로부터 압력이 인가되는 경우 상기 지정된 폭의 일부가 좁아지며 상기 바디 프레임을 만곡시키는 복수의 슬릿을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 지정된 폭은, 상기 복수의 슬릿 상호 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 견인 모듈은, 제1 프레임, 상기 제1 프레임으로부터 이격되어 배치되는 제2 프레임, 상기 제2 프레임의 일측 종단에 배치되어 상기 배관의 고정을 지원하는 체결 부재, 및 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임을 연결하는 고탄성 스프링을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 조향 모듈은, 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되는 유압 실린더, 상기 유압 실린더로 공급되는 유압의 유무에 따라 상기 유압 실린더의 외부로 인출되거나 상기 유압 실린더의 내부로 인입되는 슬라이딩 축, 일측 종단이 상기 슬라이딩 축에 연결되고, 타측 종단은 상기 하우징의 외부로 노출되는 복수의 링크, 및 상기 하우징의 외면 상에 배치되어 상기 복수의 링크의 타측 종단에 체결되는 압착 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유압 실린더로 유압이 공급되는 경우, 상기 슬라이딩 축은 상기 유압 실린더로부터 인출되며 상기 복수의 링크를 밀어내고, 상기 복수의 링크에 연결된 상기 압착 유닛은 상기 조향 모듈을 기준하여 외부로 종 방향 또는 횡 방향 운동하며 상기 굴착 모듈에 의해 파쇄된 암석의 토사를 상기 터널의 벽에 압착시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 압착 유닛은, 상기 횡 방향 운동을 통하여 상기 터널의 벽에 밀착된 상태에서 상기 조향 모듈을 기준하여 후방으로 이동하며 상기 배관 견인식 굴착기에 전진력을 제공할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 지중 굴진과 동시에 배관 매설이 수행되어 공사 기간 단축 및 시공비 절감이 도모될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 지상에서의 시공이 최소화되어 협소한 지대에서의 시공이 가능하며, 시공 현장 인근 지대에 대한 원활한 통행이 도모될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 중장비 사용이 최소화되어 안전사고 위험성 및 소음 공해 등이 저감될 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 굴착 모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 조향 모듈을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 견인 모듈을 도시한 도면이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 견인 모듈을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 조향 모듈이 포함하는 압착 유닛을 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 운용 일례를 도시한 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호가 부여될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 굴착 모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 조향 모듈을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 견인 모듈을 도시한 도면이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 견인 모듈을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 조향 모듈이 포함하는 압착 유닛을 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 운용 일례를 도시한 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호가 부여될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 지중 배관 매설을 지원하는 배관 견인식 굴착기를 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기를 도시한 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 굴착 모듈을 도시한 도면이며, 도 3은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 조향 모듈을 도시한 도면이고, 도 4 및 도 5는 다양한 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 견인 모듈을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기(100)는 굴착 모듈(110), 조향 모듈(120) 및 견인 모듈(130)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 배관 견인식 굴착기(100)는 상술된 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나, 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 배관 견인식 굴착기(100)는 상술된 구성요소들 중 적어도 하나로 유압 형태의 동력원을 공급하는 펌프 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 펌프 장치는 배관 견인식 굴착기(100)의 내부 일 영역에 탑재되거나, 배관 견인식 굴착기(100)와는 물리적으로 분리된 별개의 장치로 구현되어 지상에 배치될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 펌프 장치는 배관 견인식 굴착기(100)의 내부 또는 외부에 배치되는 적어도 하나의 유압 튜브(미도시)를 통하여 상기 구성요소들 중 적어도 하나와 연결될 수 있으며, 상기 펌프 장치에 대한 원격 조정 신호 또는 직접적 조작에 대응하여 상기 적어도 하나의 유압 튜브를 기반으로 연결된 구성요소에 유압을 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 굴착 모듈(110)은 지중 암석에 대한 파쇄를 수행하여 배관의 지중 매설을 위한 터널을 굴착할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 굴착 모듈(110)은 제1 하우징(111), 유압 모터(112), 제1 기어(113), 적어도 하나의 제2 기어(114), 브래킷(115), 베어링(116) 및 드릴 비트(118)를 포함할 수 있다.
상기 제1 하우징(111)은 굴착 모듈(110)의 외관을 형성할 수 있으며, 상술된 굴착 모듈(110)의 구성요소들 중 적어도 일부를 수용할 수 있다. 또는, 제1 하우징(111)은 특정 구성요소(예: 드릴 비트(117))의 일부가 외부로 노출되도록, 상기 특정 구성요소의 다른 일부만을 수용할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 제1 기어(113), 적어도 하나의 제2 기어(114) 및 베어링(116)은 상호 연계되는 구조로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 기어(113) 및 적어도 하나의 제2 기어(114)는 베어링(116)의 내부공간에 내입될 수 있으며, 이 상태에서 적어도 하나의 제2 기어(114)는 상기 제1 기어(113)의 외주 일 영역에 맞물려 체결될 수 있다. 이 때, 상호 체결된 제1 기어(113) 및 적어도 하나의 제2 기어(114)는 상기 베어링(116)의 내부공간에 함께 수용되는 브래킷(bracket)(115)에 의해 가이드되어 체결 구조가 고정될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제2 기어(114)의 일 영역은 브래킷(115)의 개방된 영역을 통해 노출되어, 상기 베어링(116)의 내주면을 형성하는 제3 기어(117)의 일 영역과 맞물려 체결될 수 있다.
상술에 기초하면, 전술된 펌프 장치로부터 공급되는 유압에 의해 유압 모터(112)가 구동하는 경우, 상기 유압 모터(112)의 회전축에 체결된 제1 기어(113)가 회전하고, 제1 기어(113)의 회전은 상기 제1 기어(113)와 맞물려 체결된 적어도 하나의 제2 기어(114)의 회전으로 연동될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제2 기어(114)의 회전은 상기 적어도 하나의 제2 기어(114)와 맞물려 체결된 제3 기어(117)를 회전시켜, 상기 제3 기어(117)와 물리적으로 일체인 베어링(116)의 회전으로 연동될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 베어링(116)의 일측 가장자리 영역은 별도의 체결 부재를 기반으로 드릴 비트(118)와 탈착 가능하게 연결될 수 있으며, 이에 따라 제3 기어(117)의 회전에 의한 베어링(116)의 회전은 드릴 비트(118)의 회전으로 연동될 수 있다.
일 실시 예에서, 드릴 비트(118)는 외면의 일 영역으로 복수의 스크류(119)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 스크류(119)는 예컨대, 암석의 파쇄와 관련하여 고강도의 금속 소재로 구현될 수 있으며, 적어도 일 영역이 상기 드릴 비트(118)의 회전 방향으로 만곡된 형상을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 드릴 비트(118)에 의해 파쇄되는 암석의 토사는 상기 복수의 스크류(119)의 만곡 영역을 따라 후방으로 배출될 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 드릴 비트(118)는 마모 상태에 따라 교체 가능하도록 베어링(116) 및 제1 하우징(111)으로부터 분리될 수 있다. 또는, 상기 드릴 비트(118)는 배관의 관경에 대응하는 사이즈의 터널 굴착과 관련하여, 상기 배관의 관경에 대응하는 규격으로 교체 가능하도록 베어링(116) 및 제1 하우징(111)으로부터 분리될 수 있다.
일 실시 예에서, 굴착 모듈(110)은 구동 시 소정의 물을 분사할 수 있다. 이와 관련하여, 드릴 비트(118)는 상기 물 분사를 수행하는 복수의 가압 노즐(119a)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 가압 노즐(119a)은 드릴 비트(118)의 내부에 배치될 수 있으며, 상기 드릴 비트(118)가 포함하는 복수의 스크류(119)의 일 영역에 형성된 복수의 공극을 통하여 외부로 노출될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 드릴 비트(118)의 내부에서, 복수의 가압 노즐(119a)은 급수 튜브(미도시)와 연결될 수 있으며, 상기 급수 튜브의 일측 종단은 드릴 비트(118)의 외부로 인출되어 물 탱크(미도시)에 연결될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 물 탱크는 제1 하우징(111) 내부에 배치되거나, 배관 견인식 굴착기(100)와는 물리적으로 분리되어 지상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 가압 노즐(119a)에 의해 분사되는 물은 드릴 비트(118)의 암석 파쇄에 따른 토사를 차지게 하여, 도 6을 통해 후술되는 복수의 압착 유닛(도 6의 128a, 128b, 128c 및 128d)의 기능 동작을 지원할 수 있다.
일 실시 예에서, 조향 모듈(120)은 굴착 모듈(110)의 후방에 연결되어 배관 견인식 굴착기(100)의 방향 전환을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 조향 모듈(120)은 제2 하우징(121), 유니버설 조인트(122), 제1 유압 실린더(123a) 및 제2 유압 실린더(123b)를 포함할 수 있다.
상기 제2 하우징(121)은 조향 모듈(120)의 외관을 형성할 수 있으며, 상술된 조향 모듈(120)의 구성요소들 중 적어도 일부를 수용할 수 있다. 예를 들어, 제2 하우징(121)은 상기 제1 유압 실린더(123a)의 일부 및 제2 유압 실린더(123b)의 일부를 수용할 수 있다. 상기 유니버설 조인트(122)는 굴착 모듈(110) 및 조향 모듈(120)의 사이 영역에 배치되어 상기 굴착 모듈(110) 및 조향 모듈(120)을 상호 연결할 수 있으며, 커플링된 종 방향 축 및 횡 방향 축을 포함할 수 있다. 상기 제1 유압 실린더(123a) 및 제2 유압 실린더(123b)는 전술된 펌프 장치로부터 공급되는 유압을 기반으로 종 방향 운동 또는 횡 방향 운동할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 유압 실린더(123a) 및 제2 유압 실린더(123b) 각각의 일측 종단은 제2 하우징(121)에 수용되어 상기 제2 하우징(121)의 내면에 고정될 수 있고, 타측 종단은 굴착 모듈(110)의 제1 하우징(111)에 수용되어 상기 제1 하우징(111) 내부의 구조물에 고정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 유압 실린더(123a) 및 제2 유압 실린더(123b) 중 어느 하나의 유압 실린더가 종 방향 운동 또는 횡 방향 운동하는 경우, 다른 하나의 유압 실린더는 상기 어느 하나의 유압 실린더의 운동 방향에 대응하는 방향으로 운동할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 유압 실린더(123a) 및 제2 유압 실린더(123b) 각각의 종단 영역은 상기 종 방향 운동 또는 횡 방향 운동이 모두 가능한 구조로 제1 하우징(111) 및 제2 하우징(121)의 내부에 고정될 수 있다. 상술에 기초하여 배관 견인식 굴착기(100)의 방향 전환에 대한 일례를 살펴보면, 상기 펌프 장치로부터 제1 유압 실린더(123a) 및 제2 유압 실린더(123b)로 유압이 공급되는 경우, 상기 제1 유압 실린더(123a) 및 제2 유압 실린더(123b)는 종 방향 운동 또는 횡 방향 운동하고, 유니버설 조인트(122)는 상기 제1 유압 실린더(123a) 및 제2 유압 실린더(123b)의 종 방향 운동 또는 횡 방향 운동에 대응하는 종 방향 축 또는 횡 방향 축을 기반으로 회전하여 굴착 모듈(110) 또는 조향 모듈(120)의 방향을 전환시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 견인 모듈(130)은 조향 모듈(120)의 후방에 연결되어, 굴착 모듈(110)에 의한 터널에 매설할 배관을 견인할 수 있다. 이와 관련하여, 견인 모듈(130)은 바디 프레임(131a 또는 131b) 및 체결 부재(133)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 바디 프레임(131a)은 내부가 관통된 원통 형상으로, 일측 종단은 조향 모듈(120)에 연결되고, 타측 종단에는 배관의 고정을 지원하는 체결 부재(133)가 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 바디 프레임(131a)은 복수의 슬릿(132)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 슬릿(132)은 바디 프레임(131a)의 형상 변형(예: 만곡)에 기인하는 요소로, 바디 프레임(131a)의 외주에 상대적으로 짧은 길이로 설계될 수 있다. 다시 말해, 바디 프레임(131a)의 외면 영역 중 일부에서는 상기 복수의 슬릿(132)이 단절되어, 바디 프레임(131a)은 복수의 슬릿(132)에 의해 분할되지 않으며 일체로 유지될 수 있다. 일 실시 예에서, 복수의 슬릿(132)은 바디 프레임(131a)의 외면으로부터 내면을 지정된 폭으로 관통하며 형성될 수 있다. 이 때, 상기 관통되는 폭은 바디 프레임(131a)의 내구성 저하를 고려하여 복수의 슬릿(122) 상호 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁게 설계될 수 있다.
다른 실시 예에 따른 바디 프레임(131b)은 일측 종단이 조향 모듈(120)에 연결되는 제1 프레임(134), 상기 제1 프레임(134)으로부터 소정 거리로 이격되어 일측 종단이 체결 부재(133)와 연결되는 제2 프레임(135) 및 상기 제1 프레임(134)과 제2 프레임(135)을 연결하는 고탄성 스프링(136)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 제1 프레임(134), 제2 프레임(135) 및 고탄성 스프링(136)은 일체로 형성될 수 있다. 상기 고탄성 스프링(136)은 전술된 복수의 슬릿(132)과 유사하게, 바디 프레임(131b)의 형상 변형(예: 만곡)에 기인할 수 있으며, 상기 복수의 슬릿(132) 또는 고탄성 스프링(136)에 따른 바디 프레임(131a 또는 131b)의 형상 변형에 대해서는 후술되는 도 7을 통하여 설명하기로 한다.
일 실시 예에서, 상기 체결 부재(133)는 견인 모듈(130)에 배관을 고정시킬 수 있으며, 패킹(packing), 스토퍼(stopper), 마감 캡(cap) 및 스토퍼 조임 캡 등의 통상적인 구성요소를 기반으로 상기 배관의 일측 종단 영역을 조이며 구속할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 조향 모듈이 포함하는 압착 유닛을 도시한 도면이다.
일 실시 예에 따르면, 조향 모듈(도 3의 120)은 전술된 배관 견인식 굴착기(도 1의 100)의 방향 전환을 지원하는 기능 이외에도, 굴착 모듈(도 2의 110)에 의해 파쇄된 암석의 토사를 처리하는 기능 및 상기 배관 견인식 굴착기(100)의 전진을 지원하는 기능을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여 도 6을 참조하면, 조향 모듈(120)은 상기 토사 처리 기능 또는 전진 지원 기능의 수행과 관계되는 복수의 종 방향 압착 유닛(128a 및 128b), 복수의 횡 방향 압착 유닛(128c 및 128d), 제3 유압 실린더(124), 복수의 제1 링크(125), 제4 유압 실린더(126) 및 복수의 제2 링크(127)을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제3 유압 실린더(124)는 내부로 제1 슬라이딩 축(124a)을 포함할 수 있다. 상기 제1 슬라이딩 축(124a)은 제3 유압 실린더(124)로 공급되는 유압의 유무에 따라 제3 유압 실린더(124)로부터 외부로 인출되거나, 제3 유압 실린더(124)의 내부로 인입될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 제1 슬라이딩 축(124a)의 일측 종단은 복수의 제1 링크(125) 각각의 일측 종단과 체결되고, 상기 복수의 제1 링크(125) 각각의 타측 종단은 조향 모듈(120)의 제2 하우징(도 3의 121) 외부로 노출되어 상기 제2 하우징의 외면 상에 배치된 복수의 종 방향 압착 유닛(128a 및 128b)과 체결될 수 있다. 이에 따르면, 전술된 펌프 장치로부터 제3 유압 실린더(124)로 유압이 공급되는 경우, 제3 유압 실린더(124)로부터 제1 슬라이딩 축(124a)이 인출되고, 상기 제1 슬라이딩 축(124a)은 복수의 제1 링크(125)를 밀어주게 되어, 상기 복수의 제1 링크(125)에 체결된 복수의 종 방향 압착 유닛(128a 및 128b)은 조향 모듈(120)을 기준하여 외부를 향하는 종 방향으로 운동할 수 있다. 대응적으로, 제3 유압 실린더(124)로의 유압 공급이 중단되는 경우, 제1 슬라이딩 축(124a)은 제3 유압 실린더(124)의 내부로 인입되며(또는, 복귀하며) 복수의 제1 링크(125)를 끌어당겨, 상기 복수의 제1 링크(125)에 체결된 복수의 종 방향 압착 유닛(128a 및 128b)은 조향 모듈(120)을 향하는 종 방향으로 운동할 수 있다. 이와 같은, 복수의 종 방향 압착 유닛(128a 및 128b)의 운동은 예컨대, 굴착 모듈(110)에 의해 파쇄된 암석의 토사를 조향 모듈(120)의 외부를 향하는 종 방향으로 밀어내어 굴착된 터널 벽에 압착시킬 수 있으며, 상기 토사는 굴착 모듈(110)로부터 분사된 물을 함유하는 차진 상태인 바, 상기 터널 벽에 용이하게 압착될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제4 유압 실린더(126)는 상기 제1 슬라이딩 축(124a)과 유사하게 기능하는 제2 슬라이딩 축(126a)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 슬라이딩 축(126a)은 제4 유압 실린더(126)로 공급되는 유압에 유무에 따라 제4 유압 실린더(126)로부터 외부로 인출되거나, 제4 유압 실린더(126)의 내부로 인입될 수 있다. 상기 제2 슬라이딩 축(126a)의 일측 종단은 복수의 제2 링크(127) 각각의 일측 종단과 체결되고, 상기 복수의 제2 링크(127) 각각의 타측 종단은 제2 하우징(121)의 외부로 노출되어 복수의 횡 방향 압착 유닛(128c 및 128d)과 체결될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 펌프 장치로부터 제4 유압 실린더(126)로 유압이 공급되는 경우, 제2 슬라이딩 축(126a)은 제1 순차로, 제4 유압 실린더(126)로부터 소정 길이가 인출되어 복수의 제2 링크(127)를 밀어주게 되며, 이에 따라 상기 복수의 제2 링크(127)에 체결된 복수의 횡 방향 압착 유닛(128c 및 128d)은 조향 모듈(120)을 기준하여 외부를 향하는 횡 방향으로 운동할 수 있다. 이후, 상기 제2 슬라이딩 축(126a)은 제2 순차로, 제4 유압 실린더(126)에 지속적으로 공급되는 유압에 따라 상기 제4 유압 실린더(126)로부터 더 인출될 수 있다. 이 경우, 복수의 제2 링크(127)는 상기 제2 슬라이딩 축(126a)의 추가적 인출에 대응하여 조향 모듈(120)을 기준한 후방 방향으로 이동하고, 상기 복수의 제2 링크(127)에 체결된 복수의 횡 방향 압착 유닛(128c 및 128d)은 조향 모듈(120)을 기준하여 외부를 향하는 횡 방향으로 운동한 상태에서 후방으로 이동할 수 있다. 대응적으로, 제4 유압 실린더(126)로의 유압 공급이 중단되는 경우, 제2 슬라이딩 축(126a)은 제1 순차로, 제4 유압 실린더(126)의 내부로 소정 길이가 인입되며 복수의 제2 링크(127)를 끌어당겨, 상기 복수의 제2 링크(127)에 체결된 복수의 횡 방향 유닛(128c 및 128d)은 조향 모듈(120)을 향하는 횡 방향으로 운동할 수 있다. 이후, 제2 슬라이딩 축(126a)은 제2 순차로, 제4 유압 실린더(126)의 내부로 더 인입될 수 있으며, 이 경우 복수의 제2 링크(127)는 조향 모듈(120)을 기준한 전방 방향으로 이동하고, 복수의 횡 방향 압착 유닛(128c 및 128d)은 조향 모듈(120)을 향하는 횡 방향으로 운동한 상태에서 전방으로 이동할 수 있다. 이와 같은, 복수의 횡 방향 압착 유닛(128c 및 128d)의 운동은 예컨대, 상술된 복수의 종 방향 압착 유닛(128a 및 128b)과 유사하게, 굴착 모듈(110)에 의해 파쇄된 암석의 토사를 조향 모듈(120)의 외부를 향하는 횡 방향으로 밀어내어 굴착된 터널 벽에 압착시키는 동시에, 상기 터널 벽에 밀착된 상태에서 후방으로 이동하며 배관 견인식 굴착기(100)에 전진력을 부여할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 복수의 종 방향 압착 유닛(128a 및 128b)의 운동 및 복수의 횡 방향 압착 유닛(128c 및 128d)의 운동은 상호 교번적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 복수의 종 방향 압착 유닛(128a 및 128b)이 제1 순차로 조향 모듈(120)을 기준하여 외부를 향하는 종 방향으로 운동한 이후 제2 순차로 상기 조향 모듈(120)을 향하는 종 방향 운동을 완료하면, 복수의 횡 방향 압착 유닛(128c 및 128d)은 제3 순차로 조향 모듈(120)을 기준하여 외부를 향하는 횡 방향으로 운동한 이후 제4 순차로 상기 조향 모듈(120)을 향하는 횡 방향 운동을 수행할 수 있다. 상기 제4 순차에 따른 복수의 횡 방향 압착 유닛(128c 및 128d)의 운동이 완료되면, 복수의 종 방향 압착 유닛(128a 및 128b)은 상기 제1 순차에 따른 운동을 개시할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기의 운용 일례를 도시한 도면이다. 도 7에서, 견인 모듈은 도 4를 통하여 언급된 일 실시 예에 따른 견인 모듈(도 4의 130)이 제시되었으나, 상기 일 실시 예에 따른 견인 모듈(도 4의 130)에 대한 설명은 도 5를 통하여 언급된 다른 실시 예에 따른 견인 모듈(도 5의 130)에 유사하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 일 실시 예에 따른 견인 모듈(도 4의 130)의 형상 변형에 대한 설명은 다른 실시 예에 따른 견인 모듈(도 5 의 130)의 형상 변형에 동일 또는 유사한 원리로 적용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 배관(20)의 지중 매설과 관련한 초기 공정으로서, 지반의 압쇄 및 굴토를 통한 소정 폭의 갱도가 굴착될 수 있다. 이후의 공정으로, 일 실시 예에 따른 배관 견인식 굴착기(100)는 상기 갱도를 통하여 지중(10)에 배치되고, 전술된 펌프 장치로부터 공급되는 유압을 기반으로 지중(10)의 암석을 파쇄하며 굴진할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 지중(10)의 암석 파쇄에 따라 형성되는 터널의 입구 영역에 배관 견인식 굴착기(100)의 견인 모듈(130)이 근접되는 경우, 상기 견인 모듈(130)의 체결 부재(133)에 배관(20)이 체결되며 고정될 수 있다. 이때, 상기 견인 모듈(130)에는 일 영역이 지상이 걸쳐지는 바(bar) 형상의 배관(20)에 의한 압력이 인가될 수 있으며, 상기 압력에 의해 견인 모듈(130)의 적어도 일 영역 형상은 변형될 수 있다. 이와 관련하여, 견인 모듈(130)의 바디 프레임(도 4의 131a)에 형성되는 복수의 슬릿(132)은 상기 바디 프레임(131a)의 일부 영역에서 개구되므로, 견인 모듈(130)에 외부 압력이 인가되는 경우 개구되지 않은 영역(또는, 복수의 슬릿(132)이 형성되지 않은 영역)에 비해 상대적으로 강성이 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 외부 압력은 복수의 슬릿(132)이 형성된 영역에 상대적으로 크게 작용하고, 이에 대응하여 복수의 슬릿(132)의 일측 폭이 좁아지며 바디 프레임(131a)의 적어도 일 영역이 만곡될 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 견인 모듈(130)(또는, 바디 프레임(131a))은 상기 형상 변형과 관련하여 탄성 특성이 우수한 텅스텐 또는 인청동 소재로 구현될 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예는, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (11)
- 지중 배관 매설을 지원하는 배관 견인식 굴착기에 있어서,
지중 암석에 대한 파쇄를 수행하여 터널을 굴착하는 굴착 모듈;
상기 굴착 모듈의 후방에 연결되어 상기 배관 견인식 굴착기의 방향 전환을 수행하는 조향 모듈; 및
상기 조향 모듈의 후방에 연결되어 배관을 견인하는 견인 모듈;을 포함하고,
상기 견인 모듈은,
상기 배관의 견인과 관련하여 상기 배관이 체결되는 경우, 상기 배관으로부터 인가되는 압력에 의해 적어도 일부의 형상이 변형되고,
상기 조향 모듈은,
하우징;
상기 하우징의 내부에 배치되는 유압 실린더;
상기 유압 실린더로 공급되는 유압의 유무에 따라 상기 유압 실린더의 외부로 인출되거나, 상기 유압 실린더의 내부로 인입되는 슬라이딩 축;
일측 종단이 상기 슬라이딩 축에 연결되고, 타측 종단은 상기 하우징의 외부로 노출되는 복수의 링크; 및
상기 하우징의 외면 상에 배치되어 상기 복수의 링크의 타측 종단에 체결되는 압착 유닛;을 포함하며,
상기 유압 실린더로 유압이 공급되는 경우, 상기 슬라이딩 축은 상기 유압 실린더로부터 인출되며 상기 복수의 링크를 밀어내고, 상기 복수의 링크에 연결된 상기 압착 유닛은 상기 조향 모듈을 기준하여 외부로 종 방향 또는 횡 방향 운동하며 상기 굴착 모듈에 의해 파쇄된 암석의 토사를 상기 터널의 벽에 압착시키고,
상기 압착 유닛은,
상기 횡 방향 운동을 통하여 상기 터널의 벽에 밀착된 상태에서 상기 조향 모듈을 기준하여 후방으로 이동하며 상기 배관 견인식 굴착기에 전진력을 제공하며,
상기 압착 유닛은 한 쌍의 종 방향 압착 유닛과 한 쌍의 횡 방향 압착 유닛을 포함하고, 상기 한 쌍의 종 방향 압착 유닛과 상기 한 쌍의 횡 방향 압착 유닛의 운동은 상호 교번적으로 수행되는, 배관 견인식 굴착기. - 제1항에 있어서,
상기 굴착 모듈은,
유압 모터;
상기 유압 모터의 회전축에 체결되는 제1 기어;
상기 제1 기어에 맞물려 체결되는 적어도 하나의 제2 기어;
상기 제1 기어 및 상기 적어도 하나의 제2 기어의 체결 구조를 고정하는 브래킷;
상기 제1 기어, 상기 적어도 하나의 제2 기어 및 상기 브래킷을 수용하고, 내면이 상기 브래킷의 개방된 영역을 통해 노출되는 상기 적어도 하나의 제2 기어와 맞물리는 제3 기어로 형성된 베어링; 및
상기 베어링에 연결되고, 상기 유압 모터의 회전축 회전에 따른 상기 제1 기어의 회전, 상기 적어도 하나의 제2 기어의 회전 및 상기 제3 기어의 회전에 의한 상기 베어링의 회전으로부터 연동되어 회전하는 드릴 비트;를 포함하는, 배관 견인식 굴착기. - 제2항에 있어서,
상기 드릴 비트는,
외면의 일 영역에 상기 드릴 비트의 회전 방향으로 만곡된 형상의 복수의 스크류;를 포함하는, 배관 견인식 굴착기. - 제2항에 있어서,
상기 드릴 비트는,
마모 상태에 따른 교체 또는 상기 배관의 관경에 대응하는 규격으로의 교체와 관련하여, 상기 베어링에 착탈 가능하게 연결되는, 배관 견인식 굴착기. - 제3항에 있어서,
상기 굴착 모듈은,
상기 복수의 스크류의 일 영역에 형성된 복수의 공극을 통하여 외부로 노출되며, 상기 굴착 모듈의 구동 시 물을 분사하는 복수의 가압 노즐;을 더 포함하는, 배관 견인식 굴착기. - 제1항에 있어서,
상기 견인 모듈은,
내부가 관통된 원통 형상의 바디 프레임;
상기 바디 프레임의 일측 종단에 배치되어 상기 배관의 고정을 지원하는 체결 부재; 및
상기 바디 프레임을 지정된 폭으로 관통하며 형성되고, 상기 배관으로부터 압력이 인가되는 경우 상기 지정된 폭의 일부가 좁아지며 상기 바디 프레임을 만곡시키는 복수의 슬릿;을 포함하는, 배관 견인식 굴착기. - 제6항에 있어서,
상기 지정된 폭은,
상기 복수의 슬릿 상호 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁은, 배관 견인식 굴착기. - 제1항에 있어서,
상기 견인 모듈은,
제1 프레임;
상기 제1 프레임으로부터 이격되어 배치되는 제2 프레임;
상기 제2 프레임의 일측 종단에 배치되어 상기 배관의 고정을 지원하는 체결 부재; 및
상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임을 연결하는 고탄성 스프링;을 포함하는, 배관 견인식 굴착기.
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| KR1020180108170A KR102007176B1 (ko) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | 지중 배관 매설을 지원하는 배관 견인식 굴착기 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220128884A (ko) | 2021-03-15 | 2022-09-22 | 김용호 | 방향 제어 및 배토가 가능한 비개착 압입 장치 |
| CN116577033A (zh) * | 2023-07-12 | 2023-08-11 | 西安彬林电子科技有限公司 | 一种燃气管道密封性检测装置 |
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| JPS50108727A (ko) * | 1974-02-08 | 1975-08-27 | ||
| JP3631842B2 (ja) * | 1996-04-08 | 2005-03-23 | 三菱重工業株式会社 | トンネル掘削機及び掘削方法 |
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-
2018
- 2018-09-11 KR KR1020180108170A patent/KR102007176B1/ko active IP Right Grant
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