KR102417618B1 - 지반 굴착 슬라임 배출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에는 공간이 형성되고 하단은 개방시켜 구성하며 상기 크레인에 연결되어, 상기 크레인의 동력으로 상, 하 이동하는 상부케이싱, 상기 상부케이싱의 개방된 하단에 설치되며 내부에는 공간이 형성된 하부케이싱, 상기 상부케이싱의 내부 공간에 설치되며 상기 샤프트의 동작으로 상, 하 이동하며 상기 상부케이싱의 내부 공간에 진공압력을 발생시키는 상부 왕복대, 상기 하부케이싱의 내부 공간에 설치되며 상기 상부 왕복대와 서포트로 연결 구성되어 상기 상부왕복대와 함께 상, 하 이동하며 상기 하부케이싱의 내부 공간에 진공압력을 발생시키는 하부 왕복대, 상기 하부케이싱의 하단에 연결 설치되며 내부에는 상기 굴착공에서 발생한 슬라임을 통과시키는 입구가 형성된 흡입관, 상기 흡입관의 입구에 덮혀지는 디스크, 상기 흡입관의 외측을 관통한 상태에서 상기 디스크에 결합되는 축핀 및 상기 축핀에 연결 구성되며 상기 상부케이싱의 하강 동작에 따라 상기 축핀을 회전시켜 상기 흡입관의 입구를 폐쇄하고 있는 상기 디스크를 회전시켜 상기 입구를 개방시키도록 하는 디스크 회전수단을 포함하여 구성한 지반 굴착 슬라임 배출장치를 제공한다.

Description

지반 굴착 슬라임 배출장치{Ground Excavation Slime Emission System}
본 발명은 지반 굴착 슬라임 배출장치에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 상부케이싱의 하강 동작에 따라 디스크가 회전하며 흡입관의 입구를 자동 개방시켜 굴착공내의 슬라임을 상, 하부케이싱의 내부 공간으로 강제 흡입되도록 한 지반 굴착 슬라임 배출장치에 관한 것이다.
지반천공은 말뚝기초의 시공, 착정(鑿井), 시추, 지하구조물 시공을 위한 토류벽 가설 또는 연약지반 개량을 위한 압밀촉진 등의 목적으로 지반에 수직 또는 수직에 근사한 방향의 굴착공을 형성하는 것으로서, 지반의 특성이나 소요심도에 따라서 다양한 장비와 공법이 적용된다.
지반내 굴착공 저부에는 굴착과정에서 형성된 석분 등 지반 분쇄물과 지하수 또는 굴착 장비의 원활한 작동을 위하여 투입된 굴착공내 주입수 등이 혼합된 현탁액 내지 반액반고상(半液半固狀)의 페이스트(paste)인 슬라임이 형성되는 것이 일반적이다.
이러한 슬라임은 굴착공 천공 이후의 후속공정 즉, 현장타설말뚝의 콘크리트 타설 또는 기타 계획 관입 구조물의 설치전에 제거되는데, 특히 현장타설말뚝의 시공시 굴착공 저부에 슬라임이 잔류되는 경우 타설되는 콘크리트의 견고한 양생은 물론 말뚝내 매입되는 보강재와 콘크리트간 긴밀한 부착을 방해하게 되고, 결국 해당 말뚝의 구조적 안정성 및 지지력이 심각하게 저하되므로, 굴착공내 슬라임이 필히 제거될 필요가 있다.
슬라임 배출장치와 관련한 대표적인 선행기술로는 대한민국 특허청 공개특허공보 공개번호 제 10-2013-0053711 호(명칭: 슬라임 배출장치를 구비한 지반 굴착장치)가 있다.
선행기술은 중공 관 형상으로 이루어진 굴착 로드(rod)와, 상기 굴착 로드에 설치되어 지반을 굴착하되 상기 굴착 로드의 중공부와 연통하는 슬라임 유입공이 형성되어 있는 굴착 툴(tool) 및 상기 굴착 로드에 동력을 전달하여 굴착이 이루어지도록 하는 굴착 구동기를 구비한 굴착장치 및 상기 굴착 로드와 동축 선상에 배치되도록 상기 굴착 로드의 내부에 삽입되는 배출 로드와, 상기 배출 로드의 외주면을 따라 설치된 배출 스크류 및 상기 배출 로드를 회전시켜 상기 슬라임 유입공을 통해 굴착 로드로 유입된 슬라임을 지상으로 배출시키는 배출 구동기를 구비한 배출장치를 포함하는 것을 요지로 한다.
그러나 선행기술과 같은 슬라임 배출구조는 배출스크류의 회전 동작에 따라 슬라임이 배출스크류의 나사산을 타고 이동하며 지상으로 배출되는 방식인데, 이는 배출스크류와 배출 로드 사이에 발생하는 틈으로 이동중인 슬라임의 일부가 계속적으로 추락하여 슬라임을 효과적으로 제거할 수 없고, 또한 스크류의 회전을 통한 슬라임 배출은 흡입과 같은 방식으로 슬라임을 강제적으로 제거하는 방식이 아니라서 슬라임의 제거효율이 떨어지는 단점이 있다.
문헌 0001: 대한민국 특허청 공개특허공보 공개번호 제 10-2013-0053711 호
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 굴착공에 발생한 슬라임을 강제 흡입하는 방식으로 제거토록 한 지반 굴착 슬라임 배출장치를 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 상부케이싱의 하강 동작에 따라 디스크가 회전하며 흡입관의 입구를 자동으로 개방시켜 굴착공내의 슬라임을 상, 하부케이싱의 내부 공간으로 강제 흡입되도록 한 지반 굴착 슬라임 배출장치를 제공한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 크레인에 연결된 샤프트(10)를 상, 하 이동시켜 굴착공에 발생한 슬라임을 흡입하여 외부로 배출하는 지반 굴착 슬라임 배출장치에 있어서, 내부에는 공간이 형성되고 하단은 개방시켜 구성하며 상기 크레인에 연결되어, 상기 크레인의 동력으로 상, 하 이동하는 상부케이싱, 상기 상부케이싱의 개방된 하단에 설치되며 내부에는 공간이 형성된 하부케이싱, 상기 상부케이싱의 내부 공간에 설치되며 상기 샤프트의 동작으로 상, 하 이동하며 상기 상부케이싱의 내부 공간에 진공압력을 발생시키는 상부 왕복대, 상기 하부케이싱의 내부 공간에 설치되며 상기 상부 왕복대와 서포트로 연결 구성되어 상기 상부왕복대와 함께 상, 하 이동하며 상기 하부케이싱의 내부 공간에 진공압력을 발생시키는 하부 왕복대, 상기 하부케이싱의 하단에 연결 설치되며 내부에는 상기 굴착공에서 발생한 슬라임을 통과시키는 입구가 형성된 흡입관, 상기 흡입관의 입구에 덮혀지는 디스크, 상기 흡입관의 외측을 관통한 상태에서 상기 디스크에 결합되는 축핀 및 상기 축핀에 연결 구성되며 상기 상부케이싱의 하강 동작에 따라 상기 축핀을 회전시켜 상기 흡입관의 입구를 폐쇄하고 있는 상기 디스크를 회전시켜 상기 입구를 개방시키도록 하는 디스크 회전수단을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
상기 디스크 회전수단은 상기 상부케이싱의 하단 외측에 선단이 제 1핀으로 결합되는 제 1링크, 상기 제 1링크의 끝단에 제 2핀으로 선단이 결합되며 그 끝단은 상기 축핀에 결합되어, 상기 상부케이싱의 하강 동작에 따라 상기 제 2핀을 기점으로 틸팅 동작하는 과정에서 상기 축핀을 회전시키는 제 2링크로 구성함이 바람직하다.
본 발명은 굴착공에 발생한 슬라임을 강제 흡입하는 방식으로 제거하는 과정에서 상부케이싱의 하강 동작에 따라 디스크가 회전하며 흡입관의 입구를 자동으로 개방시키도록 하여 별도의 공정 없이 상, 하부왕복대를 승강시켜 케이싱의 내부 공간에 진공 압력을 발생시킴과 동시에 굴착공내의 슬라임을 케이싱의 내부 공간으로 강제 흡입할 수 있도록 하여 슬라임을 효율적이고 간편하게 제거할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 지반 굴착 슬라임 배출장치의 전체 구성을 도시한 도면.
도 2와 도 3은 디스크 회전수단의 측면 및 정면을 도시한 도면.
도 4는 디스크의 개방 및 폐쇄 상태를 도시한 도면.
도 5 내지 도 9는 도 1의 지반 굴착 슬라임 배출장치의 동작 과정을 도시한 도면들.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 하나의 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
도 1은 본 발명에 따른 지반 굴착 슬라임 배출장치의 전체 구성을 도시한 도면이고, 도 2와 도 3은 디스크 회전수단의 측면 및 정면을 도시한 도면이며, 도 4는 디스크의 개방 및 폐쇄 상태를 도시한 도면이고, 도 5 내지 도 9는 도 1의 지반 굴착 슬라임 배출장치의 동작 과정을 도시한 도면들이다.
도 1 내지 도 9에서 도시하고 있는 바와 같이, 지반 굴착 슬라임 배출장치(100)는 크게 샤프트(10), 상부케이싱(20), 하부케이싱(40), 상, 하부왕복대(30, 50), 흡입관(90), 디스크(94) 및 디스크 회전수단(70)을 포함하여 구성한다.
상기 샤프트(10)는 크레인(미 도시 함)과 같은 중장비에 연결 구성되어, 상기 크레인의 동력으로 상, 하 수직 이동하며 상, 하부왕복대(30, 50)를 상, 하 수직으로 이동시키게 된다.
상기 상부케이싱(20)은 장치의 외형을 구성하는 것으로서 원통체 형태로 내부에는 상, 하부 왕복대(30, 50)가 이동하기 위한 공간(22)이 형성되며 그 하단은 개방시킨 상태에서 하부케이싱(40)이 끼워진다.
상기 상부케이싱(20)은 전술한 샤프트(10)와 함께 크레인에 연결 구성되어, 상기 크레인의 동력으로 상, 하 이동 동작을 수행한다. 상기 상부케이싱의 하강 동작은 디스크(94)가 개방될 수 있도록 디스크 회전수단(70)을 작동시키게 되는 바, 이에 대한 설명은 아래에 보다 더 상세하게 기술한다.
상기 상부케이싱(20)의 내부 공간(22)에는 상, 하부 왕복대(30, 50)가 내설되며, 상기 상부왕복대(30)에는 샤프트(10)의 끝단이 결합되고, 상기 샤프트(10)의 선단은 상기 상부케이싱(20)의 상단 외부로 노출된 상태에서 크레인에 연결 구성되어, 상기 크레인의 동력으로 상, 하 이동 동작을 수행한다.
상기 상부 왕복대(30)는 상기 샤프트(10)의 상, 하 이동 동작에 따라 상기 고정케이싱(20)의 내부 공간(22)에서 상, 하 이동 동작을 수행하는 데, 그 외경에는 두개의 제 1, 2패킹(32, 34)이 끼워진다.
상기 제 1, 2패킹(32, 34)은 상부케이싱(20)의 공간(22) 내주면에 밀착되며 상부왕복대(30)의 상, 하 이동에 따라 상기 공간(22)에 진공 압력을 발생시키며, 이때의 진공 압력으로 굴착공에 발생한 슬라임을 상부케이싱(20)의 공간(22)으로 강제 흡입시키게 된다.
상기 하부 왕복대(50)는 상기 상부 왕복대(30)의 아래에 서포트(48)로 연결되는 데, 상기 하부 왕복대(50)의 외경에는 하나의 패킹(52)이 끼워지며, 상기 패킹(52)은 하부케이싱(40)의 공간(42) 내주면에 밀착되며 하부케이싱(40)의 내부 공간(42)에도 진공 압력을 발생시킨다.
또한, 상기 하부왕복대(50)는 하강 동작시 하부케이싱(40)의 공간(42) 내주면에 형성되어 있는 걸림턱(44)에 걸려지게 되는 데, 이때 걸림턱(44)에 걸려지면 하부왕복대(50)의 하강 동작은 정지하고, 상부케이싱(20)이 크레인의 동력으로 하강 동작을 수행한다.
상기 상부케이싱(40)의 하강 동작에 따라 디스크 회전수단(70)에 의해 디스크(94)는 회전 동작하며 흡입관(90)의 입구(92)를 개방 및 폐쇄시키게 되는 바, 디스크 및 디스크 회전수단의 연결 구조는 아래에 보다 더 상세하게 기술하기로 한다.
상기 하부케이싱(40)은 상기 고정케이싱(20)의 하단에 끼워진 상태에서 상기 상부케이싱(20)의 하강 동작을 가이드한다.
상기 하부케이싱(40)의 외측에는 상기 상부케이싱(20)의 하강 동작을 가이드하는 가이드수단이 설치된다.
상기 가이드수단은 상기 하부케이싱(40)의 외측에 설치되는 브라켓(54), 상기 브라켓(54)에 일단이 결합되는 가이드바(56), 상기 가이드바(56)의 외경에 끼워지는 안내링(58), 상기 안내링(58)을 지지하며 상기 상부케이싱(20)의 하단 외측에 고정 설치되는 고정프레임(60)으로 구성한다.
이러한 가이드수단은 상부케이싱(20)이 하강 동작을 시작하면 상부케이싱(20)에 고정프레임(60)으로 연결되어 있는 안내링(58)은 가이드바(56)를 타고 이동하며 상부케이싱(20)의 하강 동작을 가이드한다.
상기 흡입관(90)은 하부케이싱(40)의 하단에 결합되며 상, 하부왕복대(30, 50)의 동작으로 상, 하부케이싱(20, 40)의 내부 공간(22, 42)에 진공 압력이 발생하면 굴착공에 발생한 슬라임을 하부케이싱(40) 및 상부케이싱(20)의 내부 공간(22, 42)으로 강제 흡입될 수 있도록 한다.
상기 흡입관(90)의 선단은 상기 하부케이싱(40)의 하단에 결합하되, 그 끝단은 확관시켜 굴착공에서 발생한 슬라임이 효과적으로 흡입될 수 있도록 한다.
상기 디스크(94)는 상기 흡입관(90)의 내부에 형성되어 있는 입구(92)를 개방 및 폐쇄 동작시키는 수단이다.
상기 디스크(94)는 상기 흡입관(90)의 입구(92)를 폐쇄시킨 상태에서 상부케이싱(40)의 하강 동작에 따라 연동하는 디스크 회전수단(70)의 동작을 통해 입구(92)를 자동으로 개방시켜 굴착공에서 발생한 슬라임이 상부케이싱(20) 및 하부케이싱(40)의 내부 공간(22, 42)으로 흡입될 수 있도록 한다.
상기 디스크 회전수단(70)은 상부케이싱(20)의 수직 운동을 회전 운동으로 변환시켜 디스크(94)를 개방시키도록 하는 수단이다.
상기 디스크 회전수단(70)은 상부케이싱(20)의 하단 외측에 제 1핀(72)으로 선단이 결합되는 제 1링크(74), 상기 제 1링크(74)의 끝단에 제 2핀(76)으로 회전 가능하게 선단이 결합되는 제 2링크(78), 상기 제 2링크(78)의 끝단에 결합되며 상기 흡입관(90)의 외측을 관통한 상태에서 상기 디스크(94)에 결합되는 축핀(80)으로 구성한다.
이러한 구조의 디스크 회전수단(70)은 하부왕복대(50)가 하강하며 승강케이싱(40)의 걸림턱(44)을 걸려진 상태에서 상부케이싱(20)이 크레인의 동작으로 하강하면 제 1링크(74)가 하강하며 제 2링크(78)를 회전시키게 되고, 이어서 제 2링크(78)에 결합되어 있는 축핀(80)은 회전하며 흡입관(90)의 입구(92)를 폐쇄하고 있는 디스크(94)를 회전시켜 입구(92)를 개방시키게 되는 것이다.
상기와 같이 흡입관(90)의 입구(92)가 개방되면 상, 하부왕복대(30, 50)의 동작으로 진공 압력이 발생한 상부케이싱(20) 및 하부케이싱(40)의 내부 공간(22, 42)으로 굴착공에서 발생한 슬라임이 강제 흡입되며 굴착공 외부로 배출될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 지반 굴착용 슬라임 배출장치의 동작을 첨부된 도 5 내지 도 9를 참조하여 기술하기로 한다.
먼저, 슬라임 배출장치의 샤프트(10)를 크레인에 연결한 다음, 상기 슬라임 배출장치를 지반에 굴착되어 있는 굴착공으로 삽입한다.
다음, 크레인을 이용하여 샤프트(10)를 하강시키게 되면, 도 2에서와 같이 상기 샤프트(10)에 연결되어 있는 상부왕복대(30) 그리고 상기 상부왕복대(30)에 서포트(46)로 연결되어 있는 하부왕복대(50)는 하강 동작을 수행하게 되고, 이어서 하부왕복대(50)는 하부케이싱(40)의 걸림턱(44)에 접촉한다.
다음, 크레인의 구동으로 상부케이싱(20)이 하강하면 상기 상부케이싱(20)의 측면에 제 1핀(72)으로 결합되어 있는 디스크회전수단(70)인 제 1링크(74)가 하강하게 되고, 이와 동시에 제 1링크(74)와 제 2핀(76)으로 결합되어 있는 제 2링크(78)는 틸팅 동작하며 축핀(80)을 회전시키게 되며, 도 7과 같이 상기 축핀(80)의 회전 동작에 따라 흡입관(90)의 입구(92)를 폐쇄하고 있는 디스크(94)는 회전하며 입구(92)를 개방시키게 된다.
다음, 입구(92)가 개방되면 도 8과 같이 샤프트가 크레인의 동력으로 상승하며 상, 하부왕복대(30,50)를 상승시키게 되고 이과정에서 진공압력이 발생한 상부케이싱(20) 및 하부케이싱(40)의 내부 공간(22, 42)으로 굴착공에서 발생한 슬라임이 강제 흡입되며 굴착공 외부로 배출된다.
상기 슬라임이 상부케이싱(20) 및 하부케이싱(40)의 내부 공간(22, 42)으로 흡입됨과 동시에 도 9에서와 같이 상부케이싱 또는 샤프트를 크레인의 동력으로 조금 더 들어올리게 되면 디스크회전수단에 의해 축핀이 다시 회전하며 디스크를 회전시켜 흡입관의 입구를 폐쇄시키도록 하여 상부케이싱(20) 및 하부케이싱(40)의 내부 공간(22, 42)으로 흡입된 슬라임이 굴착공으로 다시 빠져나가지 않도록 한다.
10: 샤프트 20: 상부케이싱
22: 공간 30: 상부왕복대
40: 하부케이싱 50: 하부왕복대
54: 브라켓 56: 가이드바
58: 안내링 60: 고정프레임
70: 디스크 회전수단 72: 제 1핀
74: 제 1링크 76: 제 2핀
78: 제 2링크 80: 축핀
90: 흡입관 92: 입구
94: 디스크 100: 지반굴착 슬라임 배출장치

Claims (2)

  1. 크레인에 연결된 샤프트(10)를 상, 하 이동시켜 굴착공에 발생한 슬라임을 흡입하여 외부로 배출하는 지반 굴착 슬라임 배출장치에 있어서,
    내부에는 공간(22)이 형성되고 하단은 개방시켜 구성하며 상기 크레인에 연결되어, 상기 크레인의 동력으로 상, 하 이동하는 상부케이싱(20);
    상기 상부케이싱(20)의 개방된 하단에 설치되며 내부에는 공간(42)이 형성된 하부케이싱(40);
    상기 상부케이싱(20)의 내부 공간(22)에 설치되며 상기 샤프트(10)의 동작으로 상, 하 이동하며 상기 상부케이싱(20)의 내부 공간(22)에 진공압력을 발생시키는 상부 왕복대(30);
    상기 하부케이싱(40)의 내부 공간(42)에 설치되며 상기 상부 왕복대(30)와 서포트(46)로 연결 구성되어 상기 상부왕복대(30)와 함께 상, 하 이동하며 상기 하부케이싱의 내부 공간에 진공압력을 발생시키는 하부 왕복대(50);
    상기 하부케이싱(40)의 하단에 연결 설치되며 내부에는 상기 굴착공에서 발생한 슬라임을 통과시키는 입구(92)가 형성된 흡입관(90);
    상기 흡입관(90)의 입구(92)에 덮혀지는 디스크(94);
    상기 흡입관(90)의 외측을 관통한 상태에서 상기 디스크(94)에 결합되는 축핀(80) 및 ;
    상기 축핀(80)에 연결 구성되며 상기 상부케이싱(20)의 하강 동작에 따라 상기 축핀(80)을 회전시켜 상기 흡입관(90)의 입구(92)를 폐쇄하고 있는 상기 디스크(94)를 회전시켜 상기 입구(92)를 개방시키도록 하는 디스크 회전수단(70)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 지반 굴착 슬라임 배출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 디스크 회전수단(70)은;
    상기 상부케이싱(20)의 하단 외측에 선단이 제 1핀(72)으로 결합되는 제 1링크(74);
    상기 제 1링크(74)의 끝단에 제 2핀(76)으로 선단이 결합되며 그 끝단은 상기 축핀(80)에 결합되어, 상기 상부케이싱(20)의 하강 동작에 따라 상기 제 2핀(76)을 기점으로 틸팅 동작하는 과정에서 상기 축핀(80)을 회전시키는 제 2링크(78)로 구성함을 특징으로 하는 지반 굴착 슬라임 배출장치.

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