KR102528459B1 - 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이수식 쉴드 머신 - Google Patents
쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이수식 쉴드 머신 Download PDFInfo
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Abstract
쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템이 개시된다. 시스템에서, 압축 공기 입력 인터페이스의 유입구는 가스 공급원에 연결하기 위해서 사용되고; 제1 포지티브 작용 공압 조절 밸브(21)의 유입구는 압축 공기 입력 인터페이스의 유출구에 연결되고, 이의 유출구는 오일 가스 실링 캐비티(P2) 및 제1 반응 공압 조절 밸브(51)의 입구에 연결되고; 제1 반응 공압 조절 밸브(51)의 유출구는 배기 파이프라인에 연결되고; 제1 포지티브 작용 공압 조절 밸브(21) 및 제1 반응 공압 조절 밸브(51) 각각의 포지티브 압력 검출 단부는 에어 쿠션 저장부에 연결되고; 제1 포지티브 작용 공압 조절 밸브(21) 및 제1 리액션 공압 조절 밸브(51) 각각의 음압 검출 단부는 오일 가스 실링 캐비티(P2)에 연결된다. 시스템은 공압 폐쇄 루프 피드백 및 서보 응답 제어를 실현하고, 안전하고 신뢰 가능하고, 고도의 자동화 기능을 갖추고 있어 립 실링부의 이론적 압력 지지 능력을 향상시킨다. 또한 이러한 시스템으로 구성된 이수식 쉴드 머신이 개시된다.
Description
관련 출원의 교차 참조
이 출원은 2018년 9월 17일 자로 중국 특허청에 출원된 발명의 명칭이 "MAIN DRIVE HIGH-PRESSURE SEALING SYSTEM FOR SHIELD MACHINE AND SLURRY BALANCE SHIELD MACHINE"인 중국 특허 출원 제201811092816.6호의 우선권을 주장하며, 이의 전체 개시내용이 본원에 인용되어 포함된다.
본원은 쉴드 머신(shield machine)의 기술 분야에 관한 것으로, 특히 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이를 갖는 이수식(slurry balance) 쉴드 머신에 관한 것이다.
국가 기반 시설 건설이 더욱 발전됨에 따라, 단면이 크고, 매설 깊이가 깊고, 수압이 높고, 거리가 긴 터널의 건설이 점진적으로 시작되고 있다. 이러한 복잡하고 혹독한 작업 조건에 대처하기 위해, 터널 굴착, 건설 슬래그 배출 및 세그먼트 라이닝을 통합하는 일종의 복잡한 터널 보링 장비-쉴드 머신이 터널 건설에 일반적으로 사용된다. 이것은 국가 건설 기계 분야의 발전을 측정하는 기준이 되었다.
강과 바다를 관통하는 터널링과 같은 높은 수압 조건에서, 이수식 쉴드 머신은 터널링을 위해서 사용되어야 한다. 현재, 지배적이고 안전하고 신뢰할 수 있는 방법은 에어 쿠션 빈(bin)을 구비하는 간접 이수식 쉴드 머신을 사용하는 것이다.
메인 드라이브는 이수식 쉴드 머신의 중요한 부분이고, 메인 드라이브의 실링 성능은 쉴드 머신의 물 및 토양 압력-지지 능력을 직접적으로 결정한다. 현재, 쉴드 머신의 메인 드라이브는 주로 고무 립(lip) 실링부를 채택한다. 물과 토양의 압력을 견디는 능력을 향상시키기 위해서, 일반적으로 4개의 실링 립이 제공된다. 래버린스(labyrinth) 챔버는 제1 실링 립 외부에 제공되고, 섬유가 풍부한 그리스(grease)가 챔버 안으로 계속적으로 주입되어 외부 진흙의 침입을 저항하고; 그리스 챔버(P1)는 제1 실링 립 및 제2 실링 립에 의해 형성되고, 그리스로 계속적으로 채워지며, 한편으로는 메인 드라이브의 실링 능력을 더욱 향상시키고, 다른 한편으로는, 실링 립을 윤활하여 마모를 감소시키고; 제2 실링 립 및 제3 실링 립에 의해 형성된 링 챔버는 오일 및 가스 실링 챔버(P2)이며, 즉, 외부 수압이 특정 값을 초과하면, 이 챔버에 기어 오일 및 공기가 주입되어 실링 립에 대한 지지를 제공하고; 제3 실링 립 및 제4 실링 립은 일반적으로 서로 대향되게 설치되어 누출 검출 챔버(P3)를 형성하고; 제4 실링 립은 주로 내부 기어 오일의 누출을 방지하기 위해 기어박스(P4)를 실링하도록 구성된다.
단일 고무 립 실링부의 지지 능력은 일반적으로 약 3 bar이다. 물 및 토양의 압력이 3 bar 미만인 경우, 외부 물 및 토양의 압력은 그리스 챔버(P1)의 그리스 압력에 의해 저항될 수 있어, 메인 드라이브의 실링이 신뢰 가능하다는 점을 보장한다.
물 및 토양의 압력이 3 bar 초과 6 bar 미만인 경우, 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 그리스 챔버(P1)에 의해 제공되는 총 압력은 또한, 외부 물 및 토양의 압력에 저항할 수 있다.
쉴드 머신이 매설 깊이가 깊고 수압이 높은 곳에서 작동되는 경우, 물 및 토양의 압력이 6 bar를 초과하므로, 기존의 멀티-립 결합 실링은 외부 수압에 저항하기 어렵고, 외부 진흙이 실링을 관통하고 메인 드라이브를 침범하여, 쉴드 머신이 중지되고 프로젝트가 지연된다.
또한, 기존 기술의 메인 드라이브 실링 시스템은 가압 시 대부분 수동 작동을 채택하며, 이는 사용자의 더 많은 작동 경험을 필요로 하고, 큰 오류로 귀결된다. 심한 경우, 수동 작동은 불안정한 슬러리 압력, 굴착면 붕괴, 지붕 낙하 등과 같은 공학 재해(engineering disaster)를 유발할 수 있다. 또한, 기존 기술의 메인 드라이브 실링 시스템은 자동 감압을 구현할 수 없고, 실링 챔버에 압력을 가할 필요가 없는 경우, 배기 볼(ball) 밸브가 수동으로 개방될 필요가 있으며, 이는 잠재적인 안전 위험을 갖는다.
이를 고려하여, 본 출원의 목적은, 공압 폐쇄 루프 피드백 및 후속 응답 제어를 구현하고, 안전하고 신뢰할 수 있고, 사람의 개입을 줄이고, 높은 수준의 자동화를 제공하고, 립 실링부의 이론적 압력 지지 능력을 근본적으로 향상시키는 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이를 갖는 이수식 쉴드 머신을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 출원에 따라 다음과 같은 기술적 해결책이 제공된다.
쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템은 에어 쿠션 빈(bin), 오일 및 가스 실링 챔버, 압축 공기 입력 포트, 제1 포지티브 공압 조절 밸브, 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브를 포함하되,
압축 공기 입력 포트의 유입구는 공기 공급원과 연결되기 위해서 사용되고, 압축 공기 입력 포트의 유출구는 제1 포지티브 공압 조절 밸브의 유입구에 연결되고, 제1 포지티브 공압 조절 밸브의 유출구는 오일 및 가스 실링 챔버 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브의 유입구에 연결되고, 제1 네거티브 공압 조절 밸브의 유출구는 배기 파이프라인에 연결되고;
제1 포지티브 공압 조절 밸브의 포지티브 압력 검출 단자 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브의 포지티브 압력 검출 단자는 모두 에어 쿠션 빈에 연결되고;
제1 포지티브 공압 조절 밸브의 네거티브 압력 검출 단자 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브의 네거티브 압력 검출 단자는 모두 오일 및 가스 실링 챔버에 연결되고;
에어 쿠션 빈과 오일 및 가스 실링 챔버 사이의 압력 차이가 제1 기설정 값 이상인 경우, 제1 포지티브 공압 조절 밸브는 개방되고, 제1 네거티브 공압 조절 밸브는 폐쇄 상태에 있고("폐쇄 상태”는 밸브 부재가 이때 닫히거나 미리 닫혀 있는 것을 의미하며, 이하 동일하게 적용됨);
에어 쿠션 빈과 오일 및 가스 실링 챔버 사이의 압력 차이가 제2 기설정 값 이하일 때, 제1 네거티브 공압 조절 밸브가 개방되고, 제1 포지티브 공압 조절 밸브가 폐쇄 상태에 있다.
바람직하게는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템은 기어박스, 제2 포지티브 공압 조절 밸브, 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브를 더 포함하되,
압축 공기 입력 포트의 유출구는 제2 포지티브 공압 조절 밸브의 유입구에 연결되고, 제2 포지티브 공압 조절 밸브의 유출구는 기어박스 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브의 유입구에 연결되고, 제2 네거티브 공압 조절 밸브의 유출구는 배기 파이프라인에 연결되고;
제2 포지티브 공압 조절 밸브의 포지티브 압력 검출 단자 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브의 포지티브 압력 검출 단자는 모두 오일 및 가스 실링 챔버에 연결되고;
제2 포지티브 공압 조절 밸브의 네거티브 압력 검출 단자 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브의 네거티브 압력 검출 단자는 모두 기어박스에 연결되고;
오일 및 가스 실링 챔버와 기어박스 사이의 압력 차이가 제3 기설정 값 이상인 경우, 제2 포지티브 공압 조절 밸브는 개방되고, 제2 네거티브 공압 조절 밸브는 폐쇄 상태에 있고;
오일 및 가스 실링 챔버와 기어박스 사이의 압력 차이가 제4 기설정 값 이하인 경우, 제2 네거티브 공압 조절 밸브는 개방되고, 제2 포지티브 공압 조절 밸브는 폐쇄 상태에 있다.
바람직하게는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템은 누출 검출 챔버, 제3 포지티브 공압 조절 밸브, 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브를 더 포함하되,
제2 포지티브 공압 조절 밸브의 유출구는 제3 포지티브 공압 조절 밸브의 유입구에 연결되고, 제3 포지티브 공압 조절 밸브의 유출구는 누출 검출 챔버 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브의 유입구에 연결되고, 제3 네거티브 공압 조절 밸브의 유출구는 배기 파이프라인에 연결되고;
제3 포지티브 공압 조절 밸브의 포지티브 압력 검출 단자 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브의 포지티브 압력 검출 단자는 모두 기어박스에 연결되고;
제3 포지티브 공압 조절 밸브의 네거티브 압력 검출 단자 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브의 네거티브 압력 검출 단자는 모두 누출 검출 챔버에 연결되고;
기어박스와 누출 검출 챔버 사이의 압력 차이가 제5 기설정 값 이상인 경우, 제3 포지티브 공압 조절 밸브는 개방되고, 제3 네거티브 공압 조절 밸브는 폐쇄 상태에 있고;
기어박스와 누출 검출 챔버 사이의 압력 차이가 제6 기설정 값 이하인 경우, 제3 네거티브 공압 조절 밸브는 개방되고, 제3 포지티브 공압 조절 밸브는 폐쇄 상태에 있다.
바람직하게는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서, 제1 체크 밸브는 제1 네거티브 공압 조절 밸브의 유출구에 제공되고;
그리고/또는, 제2 네거티브 공압 조절 밸브의 유출구에 제2 체크 밸브가 제공되고;
그리고/또는, 제3 네거티브 공압 조절 밸브의 유출구에 제3 체크 밸브가 제공된다.
바람직하게는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서, 제1 포지티브 공압 조절 밸브의 유출구 연결 파이프라인 상에 제1 안전 밸브 및/또는 제1 압력 센서가 더 제공되고;
그리고/또는 제2 안전 밸브 및/또는 제2 압력 센서가 제2 포지티브 공압 조절 밸브의 유출구 연결 파이프라인 상에 추가로 제공되고;
그리고/또는 제3 안전 밸브 및/또는 제3 압력 센서가 상기 제3 포지티브 공압 조절 밸브의 유출구 연결 파이프라인 상에 추가로 제공된다.
바람직하게는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템은 오일 및 가스 실링 챔버, 기어박스, 및 누출 검출 챔버에 연결된 비상 압력 릴리프 파이프라인을 더 포함한다.
바람직하게는, 오일 및 가스 실링 챔버와 비상 압력 릴리프 파이프라인 사이에 제4 체크 밸브가 제공되고;
그리고/또는 기어박스와 비상 릴리프 파이프라인 사이에 제5 체크 밸브가 제공되고;
그리고/또는 누출 검출 챔버와 비상 압력 릴리프 파이프라인 사이에 제6 체크 밸브가 제공되고;
그리고/또는 비상 압력 릴리프 파이프라인에 제1 볼 밸브가 제공되고;
그리고/또는 비상 압력 릴리프 파이프라인에 제1 머플러(muffler)가 배열된다.
바람직하게는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서, 배기 파이프라인 상에 제2 머플러가 제공된다.
상술된 바와 같은 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템을 구비하는 슬러리 밸런스 쉴드 머신이 추가로 개시된다.
바람직하게는, 상기 이수식 쉴드 머신은
기어 오일 챔버의 액위를 검출하도록 구성된 액위 제어기;
및/또는, 기어박스를 비우도록 구성된 공기조절기;
및/또는, 오일 및 가스 실링 챔버와 기어 오일 챔버 사이에 제공된 오일 및 가스 실링 탱크를 더 포함하되, 오일 및 가스 실링 탱크에는 상한 액위 스위치 및/또는 하한 액위 스위치가 제공된다.
본 출원에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이를 갖는 이수식 쉴드 머신은 전체 공압 제어를 채택하고, 공압 폐쇄 루프 피드백, 후속 응답 제어 및 고정밀 제어를 달성한다는 점을 상기 기술적 해결책으로부터 알 수 있다. 안전하고 신뢰 가능하고, 사람의 개입을 줄이고, 높은 수준의 자동화 기능을 제공할 뿐만 아니라 립 실링부의 이론적 압력 지지 능력(pressure-bearing capacity)을 근본적으로 향상시키는 메인 드라이브 실링 구조체는 터널에서 전력이 차단될 때, 외부 물 및 토양 압력에 여전히 신뢰 가능하게 저항할 수 있다는 점이 보장될 수 있다. 또한, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서, 배기 파이프라인이 배기되는 동안, 자동 및 차압식 배기 및 압력 릴리프가 제1 네거티브 공압 조절 밸브를 통해 실현되며, 따라서 시스템이 더 민감하게 되고, 오버슈트가 감소되어, 시스템의 안정성을 높이는 데 도움이 된다. 또한, 본 출원에 따른 쉴드 머신용 고압 실링 시스템 및 이를 갖는 이수식 쉴드 머신을 채택함으로써, 이수식 쉴드 머신의 메인 드라이브가 큰 매립 깊이와 높은 수압 조건 하에서, 특히 수압이 6 bar보다 높을 때, 여전히 신뢰가능하게 실링될 수 있다.
종래 기술에서 또는 본 출원의 실시형태의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하, 실시형태 또는 종래 기술을 설명하기 위해 참조되는 도면이 간략히 설명될 것이다. 분명히, 다음 설명의 도면은 본 출원의 단지 몇 가지 실시예이며, 당업자에게는, 창의적인 노력 없이 이러한 도면을 기반으로 다른 도면이 얻어질 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시형태에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 가스 경로 구조체의 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시형태에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 실링 구조체의 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시형태에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 개략적인 구조도이다.
도 1은 본 출원의 일 실시형태에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 가스 경로 구조체의 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시형태에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 실링 구조체의 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시형태에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 개략적인 구조도이다.
공압 폐쇄 루프 피드백 및 후속 응답 제어를 구현하고, 안전하고 신뢰할 수 있고, 사람의 개입을 줄이고, 높은 수준의 자동화를 제공하고, 립 실링부의 이론적 압력 지지 능력을 근본적으로 향상시키는 본원에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이를 갖는 이수식 쉴드 머신이 개시된다.
본원의 실시형태에 따른 기술적 해결책은 본원의 실시형태의 도면과 함께 다음과 같이 명확하고 완전하게 설명될 것이다. 설명된 실시형태는 본원의 모든 실시형태가 아니라 단지 일부 실시형태라는 점이 명백하다. 본원의 실시형태에 기반하여, 어떠한 창의적 노력 없이 당업자에 의해 만들어지는 다른 모든 실시형태는 본원의 보호 범위에 속한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 도 1은 본원의 일 실시형태에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 가스 경로 구조체의 개략도이고, 도 2는 본원의 일 실시형태에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 실링 구조체의 개략도이고. 도 3은 본원의 일 실시형태에 따른 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 개략적인 구조도이다.
본원의 실시형태에 의해 제공되는 쉴드 기계용 메인 드라이브 고압 실링 시스템은 주로 3개의 메인 가스 경로, 즉 제1 가스 경로, 제2 가스 경로 및 제3 가스 경로를 포함한다.
특정 실시형태에서, 제1 가스 경로는 에어 쿠션 빈(bin), 오일 및 가스 실링 챔버(P2), 압축 공기 입력 포트, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21), 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)를 포함하며,
압축 공기 입력 포트의 유입구는 공기 공급원과 연결되기 위해서 사용되고, 압축 공기 입력 포트의 유출구는 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 유입구에 연결되고, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 유출구는 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 유입구에 연결되고, 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 유출구는 배기 파이프라인에 연결되고;
제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 포지티브 압력 검출 단자 "+" 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 포지티브 압력 검출 단자 "+"는 모두 에어 쿠션 빈에 연결되고; 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 네거티브 압력 검출 단자 "-" 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 네거티브 압력 검출 단자 "-"는 모두 오일 및 가스 실링 챔버(P2)에 연결된다.
구체적으로, 에어 쿠션 빈과 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 사이의 압력 차이가 제1 기설정 값 이상인 경우, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)는 개방되고, 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)는 폐쇄 상태에 있고("폐쇄 상태”는 밸브 부재가 이때 닫히거나 미리 닫혀 있는 것을 의미하며, 이하 동일하게 적용됨); 에어 쿠션 빈과 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 사이의 압력 차이가 제2 기설정 값 이하인 경우, 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)는 개방되고, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)는 폐쇄 상태에 있다.
"제1 기설정 값"은 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)에 기설정된 최소 개방 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이를 초과할 때 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)가 개방되고 차단해제됨) 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)에 기설정된 최소 폐쇄 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이를 초과할 때 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)가 폐쇄되고 막힘)에 따라 설정된다. 바람직하게는, 제1 기설정 값은 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 최소 개방 값과 같고, 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 최소 폐쇄 값 이상이다.
"제2 기설정 값"은 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)에 기설정된 최대 폐쇄 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이보다 더 작을 때 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)가 폐쇄되고 막힘) 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)에 기설정된 최대 개방 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이보다 더 작을 때 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)가 개방되고 차단해제됨)에 따라 설정된다. 바람직하게는, 제2 기설정 값은 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 최대 개방 값과 같고, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 최대 폐쇄 값 이하이다.
따라서,
1) 에어 쿠션 빈과 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 사이의 압력 차이가 제1 기설정 값에 도달되거나 이를 초과하는 경우, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)는 개방되고, 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)는 폐쇄 상태에 있고, 압축 공기는 압축 공기 입력 포트 및 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)를 통과한 뒤에 오일 및 가스 실링 챔버(P2)(즉, 오일 및 가스 실링 탱크(11)) 안으로 충전되고;
2) 오일 및 가스 실링 챔버(P2)는, 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 그리스(grease) 챔버(P1)의 총 압력이 외부 물 및 토양의 압력과 균형을 유지할 수 있어 메인 드라이브 실링이 신뢰 가능하고, 바람직하게는, 이때, 에어 쿠션 빈과 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 사이의 압력 차이는 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)에 기설정된 중간 값(제1 기설정 값보다 더 작고 그리스 챔버(P1)의 정격 압력 이하임)에 도달되거나 이보다 작고, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)는 폐쇄(또는 다른 특정 실시형태에서, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)는 누출을 보상하기 위해 제1 포지티브 공압 조절 밸브의 전달 용량이 작은 개방 상태에 여전히 있을 수 있음)될 때까지, 계속적으로 충전되고;
3) 에어 쿠션 빈 내의 압력이 감소되는 경우, 에어 쿠션 빈과 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 사이의 압력 차이가 제2 기설정 값 이하일 때, 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)가 개방되고 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)가 폐쇄 상태에 있고, 이때, 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 내의 압축 공기는 제1 음의 공압 조절 밸브(51)를 통해 배출되고;
4) 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 내의 압축 공기는, 에어 쿠션 빈과 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 사이의 압력 차이가 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)에 기설정된 중간 값(제2 기설정 값보다 큼)에 도달되고, 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)가 폐쇄될 때까지 계속적으로 배출된다.
특정 실시형태에서, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서, 압축 공기를 생성하기 위한 공기 공급원은 터널 외부의 공기 압축기이다. 작동 중에, 에어 필터(1)에 의해 여과된 후, 압축 공기는 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 압축 공기 입력 포트로 들어가고, 다음으로 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템으로 들어간다.
본원의 실시형태에 의해 제공되는 쉴드 기계용 메인 드라이브 고압 실링 시스템은 완전 공압 제어를 채택하고, 공압 폐쇄 루프 피드백, 후속 응답 제어 및 고정밀 제어를 달성한다는 점을 상기 기술적 해결책으로부터 알 수 있다. 안전하고 신뢰 가능하고, 사람의 개입을 줄이고, 높은 수준의 자동화 기능을 제공할 뿐만 아니라 립 실링부의 이론적 압력 지지 능력을 근본적으로 향상시키는 메인 드라이브 실링 구조체는 터널에서 전력이 차단될 때, 외부 물 및 토양 압력에 여전히 신뢰 가능하게 저항할 수 있다는 점이 보장될 수 있다.
또한, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서, 배기 파이프라인이 배기되는 동안, 자동 및 차압식 배기 및 압력 릴리프가 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)를 통해 실현되며, 따라서 시스템이 더 민감하게 되고, 오버슈트가 감소되어, 시스템의 안정성을 높이는 데 도움이 된다.
일 실시형태에서, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템은, 이수식 쉴드 머신의 메인 드라이브가 큰 매립 깊이와 높은 수압 조건 하에서, 특히 수압이 6 bar보다 높을 때, 여전히 신뢰 가능하게 실링될 수 있는 점을 보장하도록, 이수식 쉴드 머신에 대해 적용 가능하다.
특정 실시형태에서, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 제2 가스 경로는 오일 및 가스 실링 챔버(P2), 기어박스(P4), 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22) 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)를 포함하며,
압축 공기 입력 포트의 유출구는 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 유입구에 연결되고, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 유출구는 기어박스(P4) 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 유입구에 연결되고, 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 유출구는 배기 파이프라인에 연결되고;
제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 포지티브 압력 검출 단자 "+" 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 포지티브 압력 검출 단자 "+"는 모두 오일 및 가스 실링 챔버(P2)에 연결되고; 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 네거티브 압력 검출 단자 "-" 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 네거티브 압력 검출 단자 "-"는 모두 기어박스에 연결된다.
구체적으로, 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 기어박스(P4) 사이의 압력 차이가 제3 기설정 값 이상인 경우, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)는 개방되고, 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)는 폐쇄 상태에 있고; 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 기어박스(P4) 사이의 압력 차이가 제4 기설정 값 이하인 경우, 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)는 개방되고, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)는 폐쇄 상태에 있다.
"제3 기설정 값"은 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)에 기설정된 최소 개방 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이를 초과할 때 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)가 개방되고 차단해제됨) 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)에 기설정된 최소 폐쇄 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이를 초과할 때 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)가 폐쇄되고 막힘)에 따라 설정된다. 바람직하게는, 제3 기설정 값은 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 최소 개방 값과 같고, 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 최소 폐쇄 값 이상이다.
"제4 기설정 값"은 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)에 기설정된 최대 폐쇄 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이보다 더 작을 때 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)가 폐쇄되고 막힘) 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)에 기설정된 최대 개방 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이보다 더 작을 때 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)가 개방되고 차단해제됨)에 따라 설정된다. 바람직하게는, 제4 기설정 값은 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 최대 개방 값과 같고, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 최대 폐쇄 값 이하이다.
따라서,
1) 과도한 압력으로 인한 기어박스의 기어 오일 누출을 방지하기 위해, 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 기어박스(P4) 사이의 압력 차이가 제3 기설정 값보다 더 클 때, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)는 개방되고, 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)는 폐쇄 상태에 있고, 압축 공기는 압축 공기 입력 포트 및 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)를 통과한 후 기어박스를 채우도록 기어박스(P4) 안으로 충전되고;
2) 기어박스(P4)는, 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 기어박스(P4) 사이의 압력 차이가 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)에 기설정된 중간 값(제3 기설정된 값보다 더 작음)에 도달되거나 이보다 작고, 이때, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)가 폐쇄(또는 다른 특정 실시형태에서, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)는 누출을 보상하기 위해 제2 포지티브 공압 조절 밸브의 전달 용량이 작은 개방 상태에 여전히 있을 수 있음)될 때까지 계속적으로 충전되고;
3) 에어 쿠션 빈 내의 압력이 감소될 때, 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 내의 압력도 감소되고, 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 기어박스(P4) 사이의 압력 차이가 제4 기설정 값 이하일 때, 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)가 개방되고, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)가 폐쇄 상태에 있고, 이때, 기어박스(P4) 내의 압축 공기는 제2 네거티브 압력 조절 밸브(52)를 통해 배출되고;
4) 기어박스(P4) 내의 압축 공기는, 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 기어박스(P4) 사이의 압력 차이가 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)에 기설정된 중간 값(제4 기설정 값보다 큼)에 도달되고, 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)가 폐쇄될 때까지 계속적으로 배출된다.
특정 실시형태에서, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 제3 가스 경로는 기어박스(P4), 누출 검출 챔버(P3), 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23), 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)를 포함하고,
제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 유출구는 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 유입구에 연결되고, 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 유출구는 누출 검출 챔버(P3) 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 유입구에 연결되고, 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 유출구는 배기 파이프라인에 연결되고;
제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 포지티브 압력 검출 단자 "+" 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 포지티브 압력 검출 단자 "+"는 모두 기어박스(P4)에 연결되고; 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 네거티브 압력 검출 단자 "-" 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 네거티브 압력 검출 단자 "-"는 모두 누출 검출 챔버(P3)에 연결된다.
구체적으로, 기어박스(P4)와 누출 검출 챔버(P3) 사이의 압력 차이가 제5 기설정 값 이상인 경우, 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)는 개방되고, 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)는 폐쇄 상태에 있고; 기어박스(P4)와 누출 검출 챔버(P3) 사이의 압력 차이가 제6 기설정 값 이하인 경우, 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)는 개방되고, 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)는 폐쇄 상태에 있다.
"제5 기설정 값"은 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)에 기설정된 최소 개방 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이를 초과할 때 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)가 개방되고 차단해제됨) 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)에 기설정된 최소 폐쇄 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이를 초과할 때 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)가 폐쇄되고 막힘)에 따라 설정된다. 바람직하게는, 제5 기설정 값은 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 최소 개방 값과 같고, 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 최소 폐쇄 값 이상이다.
"제6 기설정 값"은 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)에 기설정된 최대 폐쇄 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이보다 더 작을 때 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)가 폐쇄되고 막힘) 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)에 기설정된 최대 개방 값(즉, 압력 차이가 이 값에 도달되거나 이보다 더 작을 때 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)가 개방되고 차단해제됨)에 따라 설정된다. 바람직하게는, 제6 기설정 값은 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 최대 개방 값과 같고, 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 최대 폐쇄 값 이하이다.
따라서,
1) 기어박스(P4)와 누출 검출 챔버(P3) 사이의 압력 차이가 제5 기설정 값 이상인 경우, 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)는 개방되고, 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)는 폐쇄 상태에 있고, 압축 공기는 압축 공기 입력 포트, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22) 및 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)를 통과한 후 누출 검출 챔버(P3) 안으로 충전되고;
2) 누출 검출 챔버(P3)는, 누출 검출 챔버(P3), 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 그리스 챔버(P1)의 총 압력이 외부 물 및 토양의 압력과 균형을 유지할 수 있어 메인 드라이브 실링이 신뢰 가능하고, 바람직하게는, 이때, 기어박스(P4)와 누출 검출 챔버(P3) 사이의 압력 차이는 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)에 기설정된 중간 값(제5 기설정 값보다 더 작음)에 도달되거나 이보다 작고, 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)는 폐쇄(또는 다른 특정 실시형태에서, 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)는 누출을 보상하기 위해 제3 포지티브 공압 조절 밸브의 전달 용량이 작은 개방 상태에 여전히 있을 수 있음)될 때까지, 계속적으로 충전되고;
3) 에어 쿠션 빈 내의 압력이 감소되면, 누출 검출 챔버(P3)의 압력도 감소되고, 기어박스(P4)와 누출 검출 챔버(P3)의 압력 차이가 제6 기설정 값 이하일 때, 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)는 개방되고, 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)는 폐쇄 상태에 있고, 이때, 누출 검출 챔버(P3) 내의 압축 공기는 제3 반응 공압 조절 밸브(53)를 통해 배출되고;
4) 누출 검출 챔버(P3) 내의 압축 공기는, 기어박스(P4)와 누출 검출 챔버(P3) 사이의 압력 차이가 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)에 기설정된 중간 값(제6 기설정 값보다 큼)에 도달되고, 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)가 폐쇄될 때까지 계속적으로 배출된다.
상기 기술적 해결책을 더욱 최적화하기 위해, 도 1에 도시되는 바와 같이, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서, 밸브 부재 손상으로 인한 과도한 실링 압력을 방지하기 위해, 오일 및 가스 실링 챔버(P2), 기어박스(P4) 및 누출 검출 챔버(P3)에 연결된 비상 압력 릴리프 파이프라인이 더 제공된다. 바람직하게는, 제1 볼(ball) 밸브(8) 및 제1 머플러(91)가 비상 압력 릴리프 파이프라인 상에 제공된다. 외부 수압이 메인 드라이브의 단일 실링의 압력 지지 범위로 감소되면, 제1 볼 밸브(8)가 열리고, 오일 및 가스 실링 챔버(P2), 누출 검출 챔버(P3) 및 기어박스(P4) 내의 압축 공기는 각각 비상 압력 릴리프 파이프라인을 통해 배출되고 완화된다.
특정 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 머플러(92)는 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템의 배기 파이프라인 상에 제공된다. 제1 머플러(91) 및 제2 머플러(92)는 배기 시 소음 공해를 줄일 수 있다.
상기 기술적 해결책을 더욱 최적화하기 위해, 쉴드 기계용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서, 제1 체크 밸브(61)는 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 유출구에 제공되고; 제2 체크 밸브(62)는 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 유출구에 제공되고; 제3 체크 밸브(63)는 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 유출구에 제공된다. 구체적으로, 제1 체크 밸브(61), 제2 체크 밸브(62) 및 제3 체크 밸브(63)는 상기 배기 파이프라인에 병렬로 연결된다.
또한, 쉴드 기계용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서, 제4 체크 밸브(71)는 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 비상 압력 릴리프 파이프라인 사이에 제공되고; 제5 체크 밸브(72)는 기어박스(P4)와 비상 압력 릴리프 파이프라인 사이에 제공되고; 제6 체크 밸브(73)는 누출 검출 챔버(P3)와 비상 압력 릴리프 파이프라인 사이에 제공된다. 구체적으로, 제4 체크 밸브(71), 제5 체크 밸브(72) 및 제6 체크 밸브(73)는 상기 비상 압력 릴리프 파이프라인에 병렬로 연결된다.
상기 기술적 해결책을 더욱 최적화하기 위해, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에서,
제1 안전 밸브(31) 및 제1 압력 센서(41)는 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 유출구(즉, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 유출구 연결 파이프라인)에 추가로 연결된다. 제1 안전 밸브(31)는 오일 및 가스 실링 챔버(P2)의 압력이 제어 가능한 범위 내에 있는 것을 보장하고, 과도한 압력에 의해 실링이 손상되는 것을 방지하도록 구성된다. 제1 압력 센서(41)는 분석, 표시 및 저장에 편리한 오일 및 가스 실링 챔버(P2)의 압력 데이터를 실시간으로 수집하도록 구성되고;
제2 안전 밸브(32) 및 제1 압력 센서(42)는 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 유출구(즉, 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 유출구 연결 파이프라인)에 추가로 연결된다. 제2 안전 밸브(32)는 기어박스(P4)의 압력이 제어 가능한 범위 내에 있는 것을 보장하고, 과도한 압력에 의해 실링이 손상되는 것을 방지하도록 구성된다. 제2 압력 센서(42)는 분석, 표시 및 저장에 편리한 기어박스(P4)의 압력 데이터를 실시간으로 수집하도록 구성되고;
제3 안전 밸브(33) 및 제3 압력 센서(43)는 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 유출구(즉, 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 유출구 연결 파이프라인)에 추가로 연결된다. 제3 안전 밸브(33)는 누출 검출 챔버(P3)의 압력이 제어 가능한 범위 내에 있는 것을 보장하고, 과도한 압력에 의해 실링이 손상되는 것을 방지하도록 구성된다. 제3 압력 센서(43)는 분석, 표시 및 저장에 편리한 누출 검출 챔버(P3)의 압력 데이터를 실시간으로 수집하도록 구성된다.
또한, 본원의 실시형태에 따라 이수식 쉴드 머신이 추가로 제공되고, 이수식 쉴드 머신은 위에서 설명된 바와 같은 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템을 구비한다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이수식 쉴드 머신은 액체 레벨 제어기(12), 공기조절기(respirator)(13), 및 오일 및 가스 실링 탱크(11)를 더 포함하며,
액체 레벨 제어기(12)는 기어 오일 챔버의 액체 레벨을 검출하고, 기어 오일 챔버에 대한 체인 보호(chain protection)를 수행하도록 구성된다. 액체 레벨이 필요한 하한 값보다 더 낮으면, 셧다운 신호가 트리거되고;
공기조절기(13)는 압력 축적을 방지하기 위해 기어박스(P4)를 비우도록 구성되고, 또한, 고압 단계에서 공기조절기(13)가 손상되는 것을 방지하기 위해, 공기조절기(13)와 메인 드라이브 사이에 제2 볼 밸브가 추가로 장착되고;
오일 및 가스 실링 탱크(11)는 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 기어 오일 챔버 사이에 배치되고, 오일 및 가스 실링 탱크(11)는 상한 액위 스위치(101) 및 하한 액위 스위치(102)를 구비하고, 상한 액위 스위치(101)가 작동될 때 오일 및 가스 실링 탱크(11)로부터 오일이 배출되어야 하고, 하한 액위 스위치(102)가 트리거 될 때 오일은 오일 및 가스 실링 탱크(11)에 추가되어야 한다.
요약하면, 본원의 실시형태에 따른 시스템을 구비하는 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이수식 쉴드 머신은 적어도 다음과 같은 유익한 효과를 갖는다:
1) 조절 밸브는 논리적으로 상호 연결되어 시스템을 안전하고 신뢰 가능하게 하고;
2) 제어 프로세스는 사람의 개입을 필요로 하지 않고, 자동화 수준이 높고;
3) 폐쇄 루프 피드백은 시스템 제어 정확도를 더 높일 수 있고;
4) 수압이 6 bar보다 더 높을 때 메인 드라이브는 여전히 실링되고 신뢰 가능하다.
마지막으로, 본원에서 "제1" 및 "제2"와 같은 관계 용어는 단지 하나의 개체 또는 작동을 다른 개체 또는 작동과 구별하기 위해 사용되며, 이러한 개체 또는 작동 간에 임의의 이러한 실제 관계 또는 시퀀스가 존재한다는 점을 요구하거나 암시하지 않는 점이 또한 주의된다. 더욱이, 용어 "포함하다", "갖는다" 또는 이의 임의의 다른 변형은, 일련의 요소를 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 디바이스가 이러한 요소뿐만 아니라 명시적으로 나열되지 않은 요소, 또는 이러한 프로세스, 방법, 물품 또는 디바이스에 내재된 요소를 또한 포함하도록 비배타적인 포함을 포괄하도록 의도된다. 명시적으로 제한되지 않는 한, "... 포함"이라는 문구는 열거된 요소 이외의 프로세스, 방법, 물품 또는 디바이스에 다른 유사한 요소가 존재할 수 있는 경우를 배제하지 않는다.
상기 실시형태는 점진적인 방식으로 설명된다. 실시형태 각각은 주로 다른 실시형태와의 차이점을 설명하는 데 초점을 맞추고 있고, 동일하거나 유사한 부분에 대해 이 실시형태들간에 참조가 이루어질 수 있다.
개시된 실시형태의 상기 예시는 당업자가 본원을 실행하거나 사용할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 실시형태에 대한 다양한 수정예는 당업자에게 명백하고, 본원에 정의된 일반적인 원리는 본원의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다른 실시형태로 구현될 수 있다. 따라서, 본원은 여기에 설명된 실시형태에 제한되지 않고, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치되는 가장 넓은 범위에 따라야 한다.
P1 그리스 챔버 P2 오일 및 가스 실링 챔버
P3 누출 검출 챔버 P4 기어박스
1 에어 필터 8 제1 볼 밸브
11 오일 및 가스 실링 탱크 12 액위 제어기
13 공기조절기 21 제1 포지티브 공압 제어 밸브
22 제2 포지티브 공압 제어 밸브
23 제3 포지티브 공압 조절 밸브
31 제1 안전 밸브 32 제2 안전 밸브
33 제3 안전 밸브 41 제1 압력 센서
42 제2 압력 센서 43 제3 압력 센서
51 제1 네거티브 공압 제어 밸브
52 제2 네거티브 공압 제어 밸브
53 제3 네거티브 공압 조절 밸브
61 제1 체크 밸브 62 제2 체크 밸브
63 제3 체크 밸브 71 제4 체크 밸브
72 제5 체크 밸브 73 제6 체크 밸브
91 제1 머플러 92 제2 머플러
101 상한 액위 스위치 102 하한 액위 스위치
P3 누출 검출 챔버 P4 기어박스
1 에어 필터 8 제1 볼 밸브
11 오일 및 가스 실링 탱크 12 액위 제어기
13 공기조절기 21 제1 포지티브 공압 제어 밸브
22 제2 포지티브 공압 제어 밸브
23 제3 포지티브 공압 조절 밸브
31 제1 안전 밸브 32 제2 안전 밸브
33 제3 안전 밸브 41 제1 압력 센서
42 제2 압력 센서 43 제3 압력 센서
51 제1 네거티브 공압 제어 밸브
52 제2 네거티브 공압 제어 밸브
53 제3 네거티브 공압 조절 밸브
61 제1 체크 밸브 62 제2 체크 밸브
63 제3 체크 밸브 71 제4 체크 밸브
72 제5 체크 밸브 73 제6 체크 밸브
91 제1 머플러 92 제2 머플러
101 상한 액위 스위치 102 하한 액위 스위치
Claims (10)
- 쉴드 머신(shield machine)용 메인 드라이브 고압 실링 시스템에 있어서,
에어 쿠션 빈(bin), 오일 및 가스 실링 챔버(P2), 압축 공기 입력 포트, 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21), 및 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)를 포함하되,
상기 압축 공기 입력 포트의 유입구는 공기 공급원과 연결되도록 구성되고, 상기 압축 공기 입력 포트의 유출구는 상기 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 유입구에 연결되고, 상기 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 유출구는 상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 및 상기 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 유입구에 연결되고, 상기 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 유출구는 배기 파이프라인에 연결되고;
상기 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 포지티브 압력 검출 단자 및 상기 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 포지티브 압력 검출 단자는 모두 상기 에어 쿠션 빈에 연결되고;
상기 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 네거티브 압력 검출 단자 및 상기 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 네거티브 압력 검출 단자는 모두 상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2)에 연결되고;
상기 에어 쿠션 빈과 상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 사이의 압력 차이가 제1기설정 값 이상일 때, 상기 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)가 개방되고, 상기 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)가 폐쇄 상태에 있고;
상기 에어 쿠션 빈과 상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2) 사이의 상기 압력 차이가 제2 기설정 값 이하일 때, 상기 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)가 개방되고, 상기 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)가 폐쇄 상태에 있는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템은 기어박스(P4), 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22), 및 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)를 더 포함하되,
상기 압축 공기 입력 포트의 상기 유출구는 상기 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 유입구에 연결되고, 상기 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 유출구는 상기 기어박스(P4) 및 상기 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 유입구에 연결되고, 상기 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 유출구는 상기 배기 파이프라인에 연결되고;
상기 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 포지티브 압력 검출 단자 및 상기 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 포지티브 압력 검출 단자는 모두 상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2)에 연결되고;
상기 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 네거티브 압력 검출 단자 및 상기 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 네거티브 압력 검출 단자는 모두 상기 기어박스(P4)에 연결되고;
상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 상기 기어박스(P4) 사이의 상기 압력 차이가 제3 기설정 값 이상인 경우, 상기 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)는 개방되고, 상기 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)는 폐쇄 상태에 있고;
상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 상기 기어박스(P4) 사이의 상기 압력 차이가 제4 기설정 값 이하인 경우, 상기 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)는 개방되고, 상기 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)는 폐쇄 상태에 있는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템은 누출 검출 챔버(P3), 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23), 및 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)를 더 포함하되,
상기 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 상기 유출구는 상기 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 유입구에 연결되고, 상기 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 유출구는 상기 누출 검출 챔버(P3) 및 상기 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 유입구에 연결되고, 상기 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 유출구는 상기 배기 파이프라인에 연결되고;
상기 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 포지티브 압력 검출 단자 및 상기 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 포지티브 압력 검출 단자는 모두 상기 기어박스(P4)에 연결되고;
상기 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 네거티브 압력 검출 단자 및 상기 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 네거티브 압력 검출 단자는 모두 상기 누출 검출 챔버(P3)에 연결되고;
상기 기어박스(P4)와 상기 누출 검출 챔버(P3) 사이의 상기 압력 차이가 제5 기설정 값 이상인 경우, 상기 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)는 개방되고, 상기 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)는 폐쇄 상태에 있고;
상기 기어박스(P4)와 상기 누출 검출 챔버(P3) 사이의 상기 압력 차이가 제6 기설정 값 이하인 경우, 상기 제3 네거티브 공압 조절 밸브(23)는 개방되고, 상기 제3 포지티브 공압 조절 밸브(53)는 폐쇄 상태에 있는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 제1 네거티브 공압 조절 밸브(51)의 상기 유출구에 제1 체크 밸브(61)가 제공되고; 그리고/또는
상기 제2 네거티브 공압 조절 밸브(52)의 상기 유출구에 제2 체크 밸브(62)가 제공되고; 그리고/또는
상기 제3 네거티브 공압 조절 밸브(53)의 상기 유출구에 제3 체크 밸브(63)가 제공되는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 제1 포지티브 공압 조절 밸브(21)의 유출구 연결 파이프라인 상에 제1 안전 밸브(31) 및/또는 제1 압력 센서(41)가 더 제공되고; 그리고/또는
상기 제2 포지티브 공압 조절 밸브(22)의 유출구 연결 파이프라인 상에 제2 안전 밸브(32) 및/또는 제2 압력 센서(42)가 더 제공되고; 그리고/또는
상기 제3 포지티브 공압 조절 밸브(23)의 유출구 연결 파이프라인 상에 제3 안전 밸브(33) 및/또는 제3 압력 센서(43)가 더 제공되는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2), 상기 기어박스(P4), 및 상기 누출 검출 챔버(P3)에 연결된 비상 압력 릴리프 파이프라인을 더 포함하는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 상기 비상 압력 릴리프 파이프라인 사이에 제4 체크 밸브(71)가 제공되고; 그리고/또는
상기 기어박스(P4)와 상기 비상 압력 릴리프 파이프라인 사이에 제5 체크 밸브(72)가 제공되고; 그리고/또는
상기 누출 검출 챔버(P3)와 상기 비상 압력 릴리프 파이프라인 사이에 제6 체크 밸브(73)가 제공되고; 그리고/또는
상기 비상 압력 릴리프 파이프라인에 제1 볼(ball) 밸브(8)가 제공되고; 그리고/또는
상기 비상 압력 릴리프 파이프라인에 제1 머플러(muffler)(91)가 제공되는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 배기 파이프라인 상에 제2 머플러(92)가 제공되는, 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템을 구비하는 이수식(slurry balance) 쉴드 머신.
- 제9항에 있어서,
상기 이수식 쉴드 머신은
기어 오일 챔버의 액위를 검출하도록 구성된 액위 제어기(12); 및/또는
상기 기어박스(P4)를 비우도록 구성된 공기조절기(respirator)(13); 및/또는
상기 오일 및 가스 실링 챔버(P2)와 상기 기어 오일 챔버 사이에 제공된 오일 및 가스 실링 탱크(11)를 더 포함하되,
상기 오일 및 가스 실링 탱크(11)에는 상한 액위 스위치(101) 및/또는 하한 액위 스위치(102)가 제공되는, 이수식 쉴드 머신.
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