KR102151785B1 - 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴착면과 격벽 사이의 커터 챔버 내에 고농도 이수를 채워 굴착면의 토압과 지하수압에 맞는 압력을 유지하여 막장의 안정을 유지시키면서 굴착 추진하는 이농식 굴진기의 이수혼합물 배출관에 유압실린더에 의해 작동되는 개폐디스크를 설치하여 이수혼합물의 배출시 효율적으로 배출할 수 있도록 한 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치에 관한 것이다.

Description

이농식 굴진기의 배출관 개폐장치 {an outlet tube switchgear for super slurry type shield tunneling machine}

본 발명은 굴착면과 격벽 사이의 커터 챔버 내에 고농도 이수를 채워 굴착면의 토압과 지하수압에 맞는 압력을 유지하여 막장의 안정을 유지시키면서 굴착 추진하는 이농식 굴진기의 이수혼합물 배출관에 유압실린더에 의해 작동되는 개폐디스크를 설치하여 이수혼합물의 배출시 효율적으로 배출할 수 있도록 한 것에 있어서, 개폐디스크의 구조를 개량하여 개폐디스크의 내구성을 향상시킨 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 이농식 세미쉴드 추진공법은 조제된 이수가 분사된 굴진면을 굴진 작동하는 굴진기로 굴진하면서 원압 쟈키(jackey)에 의해 가압된 추진관을 굴진기 후방 쪽으로 추진하여 관로를 구축하는 관로구축공법을 가리킨다.

상기 굴진기는 굴진 과정에서 발생하는 굴삭토는 굴진면에 분사된 이수와 혼합되어 이수혼합물을 형성하고, 이러한 이수혼합물은 굴진 과정에서 형성되는 여굴과 추진관 사이에 형성되는 테일보이드에 충진되어 테일 보이드 내주면에 이막층이 조벽되도록 하며, 테일보이드에 충진되고 남은 이수혼합물을 지상으로 배출하기 위한 배출관이 설치되어 있다.

상기 배출관의 후방에는 등록특허 제10-1314590호에 개시된 바와 같이 이수혼합물을 저장하는 배니챔버가 설치되고 배니챔버는 지상으로 연장된 이송관과 연결되어 여분의 이수혼합물을 지상의 배출탱크로 배출시키게 되며, 배출관의 전방에는 배출관의 개폐를 위해 유압식으로 구동되는 개폐밸브(배니핀치밸브)가 설치된다. 상기 개폐밸브는 원통형의 밸브 케이스 내에 설치되는 고무밸브를 통해 구성되며, 고무밸브는 에어탱크와 에어조정기에 의해 고압의 공기를 전달받을 경우 틈새가 벌어지면서 개방되어 이수혼합물을 배니챔버에 배출하고 압력이 상실되면 고무밸브가 오므러들면서 차단되도록 이루어져 있다.

그런데, 배니핀치밸브는 이수혼합물이 배출되는 내부가 고무밸브로 이루어져 있으므로 이수혼합물이 고압의 압력으로 배출시 이수혼합물에 포함된 토사와 암석등이 고무밸브와 강하게 접촉되는 과정에서 고무밸브를 손상시켜 찢어지는 경우가 자주 발생하게 되므로 이로 인해 고무밸브를 교체하는 시간과 비용이 많이 소요될 뿐 아니라 교체작업이 매우 복잡한 문제가 있고, 밸브의 과다 파손으로 밸브의 기능이 상실될 때를 감안하여 여분의 배니핀치밸브를 설치하여 유사시에 신속히 교체하여 작업에 지장을 주지 않도록 하고 있으므로 굴진기의 제작비용이 과다하고 구조도 복잡해지는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위한 데 있는 것으로, 이수혼합물을 배출하는 배출관의 내부에 이수혼합물에 의해 쉽게 파손되고 찢어지는 배니핀치밸브를 설치하지 않고 배출관의 후방에 유압실린더에 의해 작동되는 개폐디스크를 설치하여 이수혼합물을 배출시에 개방하고 배출하지 않을 때에는 폐쇄할 수 있도록 하되 개폐디스크이 내면에 돌출부를 형성시켜 이수에 혼합된 암석의 충격에 의해 개폐디스크가 파손되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킨 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 이와같은 목적을 달성하기 위한 수단으로, 원통형의 몸통과, 몸통의 선단에 모터에 의해 회전 가능하도록 설치된 커터와, 커터 후방과 격벽판 사이의 몸통 내부에 형성된 이수혼합물의 교반실, 격벽판에 이수혼합물을 지상으로 배출하기 위한 배출관, 배출관의 후방에 설치된 연결된 배니챔버, 배니챔버와 연결되어 지상으로 이수혼합물을 배출하는 이송관으로 구성된 굴진기의 배출관의 후단에 배출관을 개폐하는 개폐디스크가 상단의 힌지축을 중심으로 회동 가능하게 설치되고, 상기 힌지축은 배출관의 측부에 경사지게 설치된 유압실린더의 피스톤롯드에 만곡간을 매개로 연결되어 개폐디스크가 피스톤롯드의 인출시 상단의 힌지축을 중심으로 하향 회전하여 배출관을 폐쇄하고 피스톤롯드의 인입시 상단의 힌지축을 중심으로 상향 회전되어 배출관을 개방되게 함을 특징으로 하는 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치에 있어서, 상기 개폐디스크의 내면에 상부에서 하부로 갈수록 점차 돌출되어 측면에서 볼 때 직삼각형을 이루는 돌출부가 형성되고 상기 돌출부에는 다수개의 수직요홈이 적정간격으로 형성됨을 특징으로 하는 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치를 제공한다.

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이와 같은 본 발명에 의하면, 이수혼합물을 배출하는 배출관에 내구성이 취약한 종래의 배니핀치밸브를 설치하지 않고 유압실린더에 의해 작동되는 개폐디스크를 설치함으로써 배출관의 개폐가 정확하고 특히 개폐디스크에 형성한 돌출부에 의해 토사나 암석의 충격으로 부터 보호하여 개폐디스크가 파손되거나 손상되는 것을 방지하여 내구성이 향상에 의한 경제적인 효과가 매우 크다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴진기의 내부 구조도
도 2는 본 발명의 설치 구조 작동 단면도
도 3은 개폐디스크(200)를 나타낸 도 2의 "가-가" 선 단면도
도 4는 도 3의 "나-나" 선 단면도
도 5는 축압기가 설치된 본 발명의 개략적 유압회로도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 원통형의 몸통(1)과, 몸통(1)의 선단에 모터(M)에 의해 회전 가능하도록 설치된 커터(2)와, 커터(2) 후방과 격벽판(3) 사이의 몸통(1) 내부에 형성된 이수혼합물의 교반실(4), 격벽판(3)에 이수혼합물을 지상으로 배출하기 위한 배출관(100), 배출관(100)의 후방에 설치된 연결된 배니챔버(110), 배니챔버(110)와 연결되어 지상으로 이수혼합물을 배출하는 이송관(120)으로 구성된 굴진기(500)의 배출관(100)의 후단에 배출관(100)을 개폐하는 개폐디스크(200)가 축수(210)에 축삽한 힌지축(220)과 일체로 회동 가능하게 설치되고, 상기 힌지축(220)은 배출관(100)의 측부에 경사지게 설치된 유압실린더(230)의 피스톤롯드(231)에 축설한 만곡간(232)에 일체로 연결되어 개폐디스크(200)가 피스톤롯드(231)의 인출시 만곡간(232)에 의한 힌지축(220)의 시계반향 회전으로 수직으로 세워져 배출관(100)을 폐쇄하고 피스톤롯드(231)의 인입시 만곡간(232)에 의한 힌지축(220)의 반시계방향 회전으로 개방되어 배출관(100)을 개폐되게 한 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치에 있어서, 상기 개폐디스크(200)의 내면에는 상부에서 하부로 갈수록 점차 돌출되어 측면에서 볼 때 직삼각형을 이루는 돌출부(240)가 형성되고 상기 돌출부(240)에는 다수개의 수직요홈(241)이 적정간격으로 형성됨을 특징으로 한다.

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또한, 개폐디스크(200)를 작동시키는 유압실린더(230)의 유압라인에는 축압기(300)가 연결 설치되어 비상시 개폐디스크(200)를 강제 폐쇄시킬 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로서 배출관(100)에 기존의 배니핀치밸브를 보조용으로 설치하여 개폐디스크(200)의 고장시 대체 사용할 수 있다.

이와 같이 된 본 발명의 이농식 굴진기(500)는 주지된 바와 같이 이농식 추진공법에 의한 관로 구축시 최전방에서 굴진 작업을 수행하는 것으로 상기 굴진기(500)는 발진갱구에 설치되어 원압재키에 의해 가압되어 지중으로 추진된 후 추진관에 의해 밀려 가압되면서 관로를 구축하게 되는 데 추진과정에서 발생하는 굴착토와 굴진기(500)의 선단에서 굴진면으로 분사되는 조재된 이수가 혼합된 이수혼합물이 테일보이드에 충진되면서 이막층이 조벽되어 차수성을 높이고 추진관의 추진과정에서 추진관으로 주변의 토압이 덜 작용하도록 함으로써 추진관을 보다 원거리까지 추진하게 되며 몸통(1) 내부에서 테일보이드에 충진되고 남은 이수혼합물은 배출관(100)을 통해 배니챔버(110)와 이송관(120)을 거쳐 지상으로 배출하게 됨은 공지된 바와 같다.

본 발명은 몸통(1)의 내부에서 테일보이드에 충진되고 남은 이수혼합물을 배출관(100)을 통해 배출함에 있어 종래와 같이 배출관(100)에 손상이 쉽고 찢어지는 배니핀치밸브를 설치하지 않고 후단에 개폐디스크(200)를 설치하여 유압실린더(230)에 의해 개폐할 수 있게 한 데 그 특징이 있다.

즉, 본 발명은 배출관(100)의 후단에 배출관(100)을 개폐하는 개폐디스크(200)를 유압실린더(230)에 의해 축수(210)에 축삽된 상단의 힌지축(220)의 회전으로 개폐자재되게 설치하여 이수혼합물을 배출시에만 개폐디스크(200)를 개방하고 배출하지 않을 때에는 개폐디스크(200)를 폐쇄하게 되는 바, 개폐디스크(200)가 닫힌 상태에서는 유압실린더(230)의 피스톤롯드(231)가 인출된 상태로서 피스톤롯드(231)가 인출되어 상승되면 만곡간(232)에 연결된 힌지축(220)이 시계방향으로 회전되어 이에 일체로 연결된 개폐디스크(200)가 힌지축(220)을 중심으로 수직으로 바로 서면서 배출관(100)을 차단하게 되고, 반대로 이 상태에서 개폐디스크(200)를 개방하고자 할 때에는 유압실린더(230)의 피스톤롯드(231)를 하강시켜 인입시키면 이의 선단에 연결된 만곡간(232)이 아래로 하강하면서 힌지축(220)을 시계 반대방향으로 동시에 회전시키게 되므로 개폐디스크(200)는 위로 들려 배출관(100)을 개방하게 되는 것이다.

따라서, 이수혼합물을 배출하지 않을 때에는 유압실린더(230)의 피스톤롯드(231)를 인출시켜 개폐디스크(200)로 배출관(100)을 차단하고, 이수혼합물을 배출하고자 할 때에만 개폐디스크(200)가 닫힌 상태에서 유압실린더(230)를 인입시켜 개폐디스크(200)를 상기와 같은 작동으로 개방함으로써 이수혼합물을 배출시키고 이때 배출된 이수혼합물은 배니챔버(110)에 저장되어 이송관(120)을 통해 지상으로 배출된다.

한편, 개폐디스크(200)는 평판으로 이루어지지 않고 내면에 상부에서 하부로 갈수록 점차 돌출되어 측면에서 볼 때 직삼각형을 이루는 돌출부(240)가 형성되어 있으므로 개폐디스크(200)가 닫힌 상태에서 이수에 포함된 암석등이 강한 압력으로 배출되어 부딪힐 때 두꺼운 돌출부(240)에 부딪혀 개폐디스크(200)가 직접적으로 파손되고 손상되는 것을 방지하게 되며, 돌출부(240)가 하부로 갈수록 돌출되는 삼각형태를 이루어 개폐디스크(200)가 개폐되는 데 지장을 주지 않게 된다.

특히, 상기 돌출부(240)에는 다수개의 수직요홈(241)이 적정간격으로 형성되어 있으므로 수직요홈(241)에 의거 이물질이 전체적으로 부착되지 않을 뿐 아니라 탈락이 용이하여 개폐디스크(200)의 개폐에 지장을 주지 않게 되는 것이다.

또한, 상기와 같이 개폐디스크(200)를 개폐하는 유압실린더(230)의 유압라인에는 축압기(300)를 설치하여 유압펌프의 고장시 축압기(300)를 이용하여 개폐디스크(200)를 강제로 개폐할 수 있어 굴착작업을 연속적으로 실시할 수 있다.

그리고, 본 발명의 배출관(100)에는 보조적으로 종래의 배니핀치밸브를 보조적으로 설치하여 평소에는 사용하지 않고 개폐디스크(200)의 사용으로 배출관(100)을 개폐하면서 개폐디스크(200)를 작동하는 장치의 고장이 발생될 때 보조적으로 종래와 같이 배니핀치밸브를 사용하여 배출관(100)을 개폐할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명은 종래의 배니핀치밸브가 가지는 취약한 내구성을 감안하여 유압실린더(230)에 의해 작동되는 개폐디스크(200)를 설치함으로써 유압에 의해 필요시 개폐디스크(200)를 개폐하므로 이수혼합물의 배출을 효율적으로 할 수 있으며 특히 내구성이 우수하여 고장의 우려가 없으므로 작업이 중단되는 문제가 없어 공기를 맞출수 있고 경제적인 효과도 아울러 가진다.

도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다

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1 : 몸통 2 : 커터 3 : 격벽판 4 : 교반실 100 : 배출관 110 : 배니챔버 120 : 이송관 200 : 개폐디스크 210 : 축수 220 : 힌지축 230 : 유압실린더 231 : 피스톤롯드 232 : 만곡간 240 : 돌출부 241 : 수직요홈 300 : 축압기 500 : 굴진기 M : 모터

Claims (3)

1. 원통형의 몸통(1)과, 몸통(1)의 선단에 모터(M)에 의해 회전 가능하도록 설치된 커터(2)와, 커터(2) 후방과 격벽판(3) 사이의 몸통(1) 내부에 형성된 이수혼합물의 교반실(4), 격벽판(3)에 이수혼합물을 지상으로 배출하기 위한 배출관(100), 배출관(100)의 후방에 설치된 연결된 배니챔버(110), 배니챔버(110)와 연결되어 지상으로 이수혼합물을 배출하는 이송관(120)으로 구성된 굴진기(500)의 배출관(100)의 후단에 배출관(100)을 개폐하는 개폐디스크(200)가 축수(210)에 축삽한 힌지축(220)과 일체로 회동 가능하게 설치되고, 상기 힌지축(220)은 배출관(100)의 측부에 경사지게 설치된 유압실린더(230)의 피스톤롯드(231)에 축설한 만곡간(232)에 일체로 연결되어 개폐디스크(200)가 피스톤롯드(231)의 인출시 만곡간(232)에 의한 힌지축(220)의 시계반향 회전으로 수직으로 세워져 배출관(100)을 폐쇄하고 피스톤롯드(231)의 인입시 만곡간(232)에 의한 힌지축(220)의 반시계방향 회전으로 개방되어 배출관(100)을 개폐되게 한 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치에 있어서, 상기 개폐디스크(200)의 내면에 상부에서 하부로 갈수록 점차 돌출되어 측면에서 볼 때 직삼각형을 이루는 돌출부(240)가 형성되고 상기 돌출부(240)에는 다수개의 수직요홈(241)이 적정간격으로 형성됨을 특징으로 하는 이농식 굴진기의 배출관 개폐장치.
   
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