KR20040053756A

KR20040053756A - 지하 매설관내 자주식 전단면 굴착장치

Info

Publication number: KR20040053756A
Application number: KR1020030062381A
Authority: KR
Inventors: 김관태
Original assignee: 김관태
Priority date: 2003-09-06
Filing date: 2003-09-06
Publication date: 2004-06-24

Abstract

본 발명은 지중에 매설된 관로내의 퇴적물 및 지장물을 굴착, 분쇄 및 세정하는 지하 매설관내 굴착장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매설관경과 유사한 직경을 갖는 굴착헤드를 회전시켜 관로내의 퇴적물을 굴착, 분쇄 및 세정하되 슬러지등과 같은 무른 퇴적물의 경우에는 굴착장치 전체를 전진시키면서 굴착하고, 콘크리트나 철근 등과 같이 단단한 지장물의 경우에는 굴착장치를 매설관내에 고정시킨 상태에서 굴착헤드부분만을 전진시키면서 굴착할 수 있도록 함으로써 퇴적물이나 지장물의 종류에 관계없이 하나의 굴착장치로 신속하게 굴착, 분쇄 및 세정할 수 있는 지하 매설관내 자주식 전단면 굴착장치에 관한 것이다.

본 발명은 소정의 형상을 갖는 베이스와, 상기 베이스의 하부에 설치되어 굴착장치를 이동시키는 이동수단으로 이루어진 자체부와; 상기 베이스의 상면 후방에 고정되고 다수의 공압(유압)실린더를 제어하기 위한 공압(유압)제어블럭이 내설되며 외부 지원자량으로부터 공압(유압), 전기, 고압수 등이 공급되는 후방몸체와; 상기 베이스의 상면 전방에 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 플레이트와, 상기 슬라이드 베이스의 상면 전방에 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축을 회전시킬 수 있도록 상기 슬라이드 베이스의 상면 일측에 설치된 공압(유압)모터로 이루어진 전방몸체와; 상기 회전축의 선단에 고정되어 회전되며 매설관경과 유사한 직경을 갖는 굴착헤드와; 상기 전방몸체를 전후진시킬 수 있도록 상기 후방몸체의 전면과 슬라이드 플레이트 사이에 설치된 메인실린더와; 굴착장치를 매설관내에 고정시킬 수 있도록 상기 후방몸체의 양측면과 상면에 각각 형성된 지지수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

지하 매설관내 자주식 전단면 굴착장치{Apparatus for excavating sediment in closed conduit}

일반적으로 하수관이나 상수관 등과 같이 지중에 매설된 매설관 내부에는 시간의 경과에 따라 퇴적물이 축적되는데 이러한 퇴적물은 관내의 흐름을 불량하게 하기 때문에 주기적으로 제거되어야 한다. 이를 위해 매설관내 퇴적물을 제거하기 위한 매설관 세정장치나 굴착장치가 개발되었다. 즉, 세정장치는 관내에 쌓여있는 슬러지를 고압수를 이용하여 세척하는 것으로서 주로 무른 퇴적물을 제거하기 위한 것이고, 굴착장치는 관내에 부착되어 있는 콘크리트 퇴적물이나 나무뿌리, 잘못 설치된 콘크리트 지관 및 철근 등과 같이 단단한 지장물을 분쇄하여 굴착하는 것이다.

따라서 종래에는 매설관내 퇴적물의 종류에 따라 세정장치나 굴착장치를 교체 투입하여 사용하였다. 또한, 상기 굴착장치도 굴착하고자 하는 지장물의 경도에 따라서 이동형 굴착장치와 고정형 굴착장치가 선택적으로 사용되어야 한다. 예를 들어, 이동형 굴착장치는 굴착장치 자체가 전방으로 이동하면서 토사나 나무뿌리 등과 같이 비교적 무른 지장물을 굴착하기 위한 것으로서 일정한 속도로 이동하면서 연속적으로 굴착할 수 있다. 반면에 고정형 굴착장치는 지지수단을 이용하여 굴착장치를 매설관 내에 고정시킨 상태에서 굴착헤드만을 전방으로 이동시켜 콘크리트 지관이나 철근 등과 같이 매우 단단한 지장물을 분쇄, 굴착하기 위한 것이므로 굴착속도가 다소 느리다.

그런데 지하 매설관에는 슬러지 등과 같이 무른 퇴적물과, 나무뿌리나, 콘크리트 퇴적물과 같이 비교적 단단한 지장물뿐만 아니라 콘크리트 지관 및 철근 등과 같은 매우 단단한 지장물이 혼재되어 있는 상태이고 탐색 카메라를 투입하여 탐색하여도 그 위치를 정확히 알기 어렵다. 따라서 세정장치나 이동형 굴착장치를 사용하는 경우, 매립관 내에서 콘크리트 지관이나 철근 등과 같이 매우 닫단한 지장물을 만나게 되면 더 이상 전진이 어렵게 되고 경우에 따라서는 굴착헤드에 과부하가 걸려서 손상되는 문제가 있었다.

따라서 이러한 경우에는 세정장치나 이동형 굴착장치를 철수시키고 다시 고정형 굴착장치를 교체 투입하여야 하기 때문에 작업공정이 복잡하고 작업시간이 길어지는 문제점이 있었다.

아울러 종래 기술에 따른 이동형 또는 고정형 굴착장치는 그 굴착헤드의 직경이 매설관경에 비해 훨씬 작다. 따라서 매설관내부의 일측에 돌출되어 있는 지장물을 제거하기 위해서는 지원차량에서 굴착장치를 원격조정하여 굴착헤드가 지장물을 굴착할 수 있도록 조정하여야 하기 때문에 굴착장치의 구조가 복잡해 지고 작업시간이 길어지는 문제점이 있었다.

이에 따라 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서,본 발명의 주된 목적은 고압수 세정, 이동 굴착 및 고정 굴착이 하나의 장치에서 모두 이루어 질 수 있도록 함으로써 퇴적물 또는 지장물의 종류나 상태에 따라 굴착장치를 교체 투입할 필요가 없는 전천후 작업이 가능한 매설관내 자주식 퇴적물 굴착장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 매설관경과 유사한 직경을 갖는 굴착헤드를 설치하여 전단면 굴착이 가능하도록 하여 한 번의 굴착작업으로 매설관내의 모든 퇴적물과 지장물을 제거함으로써 장치의 구조가 단순하고 굴착작업이 신속한 매설관내 자주식 전단면 굴착장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치의 사시도,

도2는 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치의 분해사시도,

도3은 도1의 측단면도,

도4는 도1의 단면도로서 굴착헤드가 생략된 정단면도,

도5는 도1의 평면도,

도6는 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치의 굴착헤드와 회전축을 보여주는 단면도,

도7는 도6의 굴착헤드와 회전축의 결합관계를 보여주는 분해사시도,

도8은 본 발명에 따른 굴착헤드의 다른 실시예를 보여주는 단면도,

도9는 본 발명에 따른 굴착헤드의 막대형 컷터를 보여주기 위한 부분 단면도,

도10은 본 발명에 따른 굴착헤드의 원형 컷터를 보여주기 위한 부분 단면도,

도11은 본 발명에 따른 굴착장치의 후방을 보여주기 위한 부분 사시도,

도12는 본 발명에 따른 굴착장치의 작용을 보여주기 위한 개략적인 단면도,

도13은 본 발명에 따른 지원차량의 윈치를 보여주는 개략적인 단면도,

도14는 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치의 작용을 보여주는 평면도이다.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10 : 본 발명의 굴착장치 11 : 차체부

14 : 회동 플레이트 16 : 슬라이드 플레이트

21 : 무한궤도 27 : 구동모터

31 : 후방몸체 41 : 지지수단

45 : 지지실린더 47 : 지지판

51 : 전방몸체 52 : 회전축

53 : 고압(유압)모터 55 : 메인실린더

60 : 고정부재 65 : 고압수 통로

71 : 굴착헤드 73 : 막대형 컷터

75 : 원형 컷터 79 : 고압수 노즐

89 : 적외선 카메라 144 : 접속수단

155 : 고정파이프 160 : 고압수 블럭

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치는, 소정의 형상을 갖는 베이스와, 상기 베이스의 하부에 설치되어 굴착장치를 이동시키는 이동수단으로 이루어진 자체부와; 상기 베이스의 상면 후방에 고정되고 다수의 공압(유압)실린더를 제어하기 위한 공압(유압)제어블럭이 내설되며 외부 지원자량으로부터 공압(유압), 전기, 고압수 등이 공급되는 후방몸체와; 상기 베이스의 상면 전방에 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 플레이트와, 상기 슬라이드 베이스의 상면 전방에 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축을 회전시킬 수 있도록 상기 슬라이드 베이스의 상면 일측에 설치된 공압(유압)모터로 이루어진 전방몸체와; 상기 회전축의 선단에 고정되어 회전되며 매설관경과 유사한 직경을 갖는 굴착헤드와; 상기 전방몸체를 전후진시킬 수 있도록 상기 후방몸체의 전면과 슬라이드 플레이트 사이에 설치된 메인실린더와; 굴착장치를 매설관내에 고정시킬 수 있도록 상기 후방몸체의 양측면과 상면에 각각 형성된 지지수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 굴착장치는 상기 베이스의 상면에 상기 후방몸체와 전방몸체를 수평방향으로 회동시킬 수 있는 회동 플레이트가 더 설치된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 지지받침대는 상기 후방몸체의 양측면과 상면에 설치된 지지실린더와 상기 지지실린더의 선단에 결합되고 매설관 내벽과 동일한 곡률을 갖는 지지판으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 굴착장치의 이동수단은 무한궤도 또는 바퀴인 것을 특징으로 한다.

상기 무한궤도는 스프로킷과 프론트아이들러 그리고 스프로킷과 프론트아이들러를 결합시켜 고정하는 프레임 및 상기 스프로킷과 프론트아이들러를 감싸고 돌아가는 트랙으로 구성되되, 나란하게 설치된 두 개의 스프로킷의 구동축상에는 그 구동축을 구동시키기 위한 구동모터가 일체로 설치된 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 상기 후방몸체의 후면에는 공압(유압)호스, 고압수호스, 전기선 및 신호선이 하나의 플렉시블관을 통해 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 굴착헤드는 원뿔 형상이며 전면에는 다수의 막대형의 컷터가 소정 간격으로 이격되게 방사상으로 설치되고, 외주면에는 다수의 원형 컷터가 반경방향으로 인입가능하도록 소정 간격으로 이격되게 설치된 것을 특징으로한다.

또한 상기 굴착헤드에는 분쇄된 퇴적물을 후방으로 배출시키는 다수의 슬러지 배출공이 관통되게 형성된다.

상기 굴착헤드의 전면 중앙부에는 고압수를 분사하기 위한 다수의 고압수 노즐이 설치된다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 도1은 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치를 보여주는 사시도이고, 도2는 도1에 도시된 굴착장치의 분해 사시도이며, 도3은 그 측단면도이고, 도4는 전면도, 도5는 평면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치(10)는 크게 차체부(11), 후방몸체(31), 전방몸체(51), 상기 전방몸체(51)의 전면에 회전가능하게 설치된 굴착헤드(71), 상기 후방몸체(31)의 양측면과 상면에는 신축가능하게 설치된 지지수단(41) 및 상기 후방몸체(31)와 상기 전방몸체(51) 사이에는 상기 전방몸체(51)를 전후진시킬 수 있도록 설치된 메인실린더(55)로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 굴착장치(10)에 있어서, 상기 차체부(11)는 소정 두께를 갖는 사각 형상의 베이스(12)와, 상기 베이스(12)의 하부에 설치된 이동수단(20)과, 상기 프레임(12)의 상면에 회동 가능하게 설치된 회동 플레이트(14)로 이루어져 있다.

그리고 상기 후방몸체(31)는 상기 회동 플레이트(14)의 상면 후방에 고정된상자 형상의 몸체 케이스(32)와, 상기 몸체 케이스(32) 내부에 설치된 공압제어블럭(33)과 이를 제어하기 위한 제어부(34)로 이루어져 있다.

또한 상기 전방몸체(51)는 상기 회동 플레이트(14)의 상면 전방에는 전후방으로 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 플레이트(16)와, 상기 슬라이드 플레이트(16)의 상면 전방에 회전가능하게 고정된 회전축(52)과, 상기 회전축(52)을 구동시킬 수 있도록 상기 슬라이드 플레이트(16)의 일측에 설치된 공압모터(53)와, 상기 공압모터(53)의 회전력을 상기 회전축(52)으로 전달하기 위한 다수 개의 기어로 이루어진 동력전달수단(54)으로 구성되어 있다.

그리고 상기 후방몸체(31)와 상기 전방몸체(51) 사이에 상기 전방몸체(51)를 전후진시킬 수 있도록 설치된 메인실린더(55)는 상기 후방몸체(31)에 착탈가능하게 설치되어 있고 그 로드(56)는 상기 슬라이드 플레이트(16)에 설치되어 있는 로드고정부재(57)에 고정되어 있다. 그리고 상기 메인실린더(55)는 상기 몸체 케이스(32) 내부에 설치된 공압제어블럭(33)에 의해 제어된다.

한편, 상기 후방몸체(31)에 설치된 지지수단(41)은 상기 몸체 케이스(32)의 양측면과 상면에 수직하게 설치된 세 개의 지지실린더(45)와, 상기 지지실린더(45)의 로드(46)의 선단에 일체로 결합되고 매설관의 내벽과 동일한 곡면을 갖는 지지판(47)으로 구성된다. 그리고 상기 지지실린더(45)는 상기 몸체 케이스(32) 내부에 설치된 공압제어블럭(33)에 의해 제어된다. 또한 상기 지지실린더(45)는 체결수단으로 착탈 가능하게 설치되므로 매설관의 관경에 따라 적당한 크기로 교체할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 굴착장치(10)의 차체부(11)에 있어서, 상기 회동 플레이트(14)에는 상기 베이스(12)의 상면에 수직하게 돌설된 고정축(13)이 관통될 수 있도록 관통구멍(17)이 형성되어 있고, 상기 회동 플레이트(14)의 저면에는 상기 베이스(12)의 상면에 일체로 돌설된 원호형 가이드돌기(18)에 대응하는 도시되지 않는 원호형 가이드홈이 형성되어 있다. 또한 상기 회동 플레이트(14)의 저면 후방에는 상기 베이스(12)의 상면 후방에 설치된 탄성 스토퍼(119)가 삽입될 수 있는 결합공(118)이 일체로 형성되어 있다. 따라서 상기 회동 플레이트(14)은 상기 고정축(13)을 중심축으로 회동하되 상기 탄성 스토퍼(119)에 의하여 그 회전반경이 제한된다. 이때 상기 탄성 스토퍼(119)는 탄성스프링, 탄성고무봉 등으로 이루어진 것으로서 상기 회동 플레이트(14)의 상면 양측면(도2;119) 또는 후방(도3;119)에 고정되거나 또는 소정 거리 이동가능하도록 설치되어 상기 회동 플레이트(14)가 일정 범위내에서 회동되도록 한다.

그리고 상기 슬라이드 플레이트(16)의 저면에는 상기 회동 플레이트(14)의 상면에 형성된 두 개 이상의 가이드 돌기(145)에 대응하도록 가이드 홈(146)이 전후방향으로 형성되어 있다. 따라서 상기 후방몸체(31)의 전면에 설치된 메인실린더(55)를 작동시켜 그 로드(56)를 신축시키면 상기 슬라이드 플레이트(52)을 포함한 전방몸체(51)가 상기 가이드 돌기(145)와 가이드 홈(146)을 따라 전후방으로 슬라이드 이동하게 된다.

또한 상기 베이스(12)의 저면에는 이동수단(20)으로서, 무한궤도(21)가 설치되어 있다. 상기 무한궤도(21)는 도3 및 도4에서 보는 바와 같이, 스프로킷(22)과프론트아이들러(23), 그리고 스프로킷(22)과 프론트아이들러(23)를 결합시켜 고정하는 프레임(24) 및 상기 스프로킷(22)과 프론트아이들러(23)를 감싸고 돌아가는 트랙(25)으로 구성된다. 특히, 본 발명에 따른 상기 무한궤도(21)는 나란하게 설치된 두 개의 스프로킷(22)의 구동축(26)상에 그 구동축(26)을 구동시키기 위한 구동모터(27)가 설치되어 있다. 이때 상기 구동모터(27)는 전기모터인 것이 바람직하나 공압 또는 유압모터도 가능하다. 특히, 본 발명에 따른 상기 무한궤도(21)의 트랙(25)은 차체의 폭과 유사한 정도의 광폭으로서 접지면적이 넓고 표면 마찰력이 우수하며 구조가 매우 간단하기 때문에 슬러지등 퇴적물이 유입되는 것이 방지된다.

한편, 상기 무한궤도(21)는 상기 베이스(12)의 양측에서 수직하향으로 설치된 브라켓(112)에 착탈가능하게 설치된다. 따라서 상기 무한궤도(21) 대신에 바퀴를 상기 브라켓(112)에 장착하는 것도 가능하다.

이어 상기 전방몸체(51)의 전방에는 상기 회전축(52)의 선단에 결합되어 함께 회전하는 굴착헤드(71)가 설치되어 있다. 상기 굴착헤드(71)는 대략 원뿔 형상이고 외경은 매설관경과 거의 동일하다. 그리고 상기 굴착헤드(71)의 전면에는 다수의 막대형의 컷터(73)가 방사상으로 설치되어 있고, 상기 굴착헤드(71)의 외주면에는 다수의 원형 컷터(75)가 소정 간격으로 이격되게 설치되어 있으며, 상기 굴착헤드(71)에는 다수의 슬러지 배출구멍(77)이 관통되게 형성되어 있다. 또한 상기 굴착헤드(71)의 전면 중앙에는 다수의 고압수 노즐(79)과 적외선 카메라(89)가 설치되어 있다.

이어서, 도6 내지 도7을 참조하여 본 발명에 따른 굴착헤드(71) 및 굴착헤드(71)와 회전축(52)의 결합구조를 설명한다. 먼저, 도6은 발명에 따른 굴착헤드(71)와 회전축(52)을 보여주는 단면도이고 도7은 그 분해사시도이다. 도면에서 보는 바와 같이, 상기 원뿔형 굴착헤드(71)의 후면 중앙에는 상기 회전축(52)의 선단이 결합되는 결합홈(701)이 형성되어 있고, 상기 굴착헤드(71)의 전면 중앙에는 고압수 블럭(160)과 적외선 카메라(89)가 설치되는 고정부재(60)가 체결되는 체결홈(702)이 형성되어 있다.

한편, 상기 회전축(52)은 중심부가 비어 있는 중공관으로서, 그 후단에는 공압모터(53)의 회전력을 전달받기 위한 기어(153)가 설치되어 있고, 그 선단에는 상기 결합홈(701)에 체결되기 위한 나사산(157)이 형성되어 있다. 그리고 상기 회전축(52)의 중공부(154)에는 고압수 호스, 전기선 및 신호선 등이 관통되게 배설되는 고정파이프(155)가 설치되어 있다. 상기 고정파이프(155)의 외주면에는 다수의 베어링(156)이 개재되어 회전하지 않도록 구성된다. 그리고 상기 고정파이프(155)의 선단에는 고압수를 공급 및 분배하기 위한 고압수 블럭(160)이 일체로 고정되어 있다. 이때 상기 고정파이프(55)의 타단은 슬라이드 플레이트(16)의 일측에 고정되어 상기 고정파이프(55)가 회전축(52)과 함께 회전되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 굴착헤드(71)의 전면 중앙에 형성된 체결홈(702)에는 상기 고압수 블럭(160)를 지지함과 아울러 카메라(89)가 내장되는 원통형상의 고정부재(60)가 설치된다. 상기 고정부재(60)는 굴착헤드(71)의 전면에 형성된 체결홈(702)에나사결합될 수 있도록 외주면에 나사산이 형성되어 있다. 그리고 그 내주면에도 내장된 카메라(89)를 보호하기 위한 강화유리(62)와 상기 강화유리(62)를 고정시키기 위한 소정의 고정링(64)이 체결될 수 있도록 나사산이 형성되어 있다. 또한 상기 고정부재(60)의 원통부에는 상기 고압수 블럭(160)을 통해 공급되는 고압수를 안내하는 다수의 고압수 통로(65)가 형성되어 있으며 상기 고압수 통로(65)의 선단에는 고압수 노즐(79)이 설치되어 있다.

한편, 상기 고압수 블럭(160)은 상기 고정부재(60) 후면에 형성되는 원형 안치부(69)에 회전가능하게 안치될 수 있도록 원반 형상을 가지며 그 외주면에는 소정 깊이로 링 형상의 요홈(162)이 형성되어 있고 상기 요홈(162)의 관통구멍(163)은 고압수가 공급되는 고압수 호스가 연통되게 결합되어 있다. 따라서 상기 고압수 호스를 통해 공급된 고압수는 상기 요홈(162)과 상기 고정부재(60)의 고압수 통로(65)를 통해 상기 고압수 노즐(79)로 공급되어 분사되게 된다. 이때 상기 고압수 블럭(160)에 형성되는 요홈(162)는 고압수 블럭(160)의 외주면이나 전면에 형성될 수 있다.

그리고 상기 고압수 블럭(160)에는 그 전방에 설치된 적외선 카메라(89)와 전기적으로 접속되는 전선이 관통할 수 있도록 관통홈(165)이 형성되어 있다. 또한 상기 고압수 블럭(160)은 상기 원형 안치부(69) 내에서 아이들링 할 수 있는 정도의 크기를 갖되 고압수가 과도하게 누출되지 않도록 정밀 가공되는 것이 바람직하다. 그리고 필요에 따라서는 그 외주면 등에는 도시되지 않는 다수의 실링부재를 설치하여 고압수가 누출되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도8은 본 발명에 따른 굴착헤드(71)와 회전축(52)의 다른 실시예를 보여주는 단면도로서, 도시된 바와 같이, 상기 굴착헤드(71)의 중심에는 회전축(52)이 관통되는 스플라인홈(182)이 관통되게 형성되어 있고, 상기 회전축(52)의 외주면에는 상기 스플라인홈(182)에 대응되는 스플라인(183)이 형성되어 있다. 그리고 상기 굴착헤드(71)를 관통하여 전면으로 돌출된 회전축(52)의 단부에는 원통형 고정부재(60)가 나사결합되는 나사산(157)이 형성되어 있다.

그리고 상기 고정부재(60)는 전술한 바와 같이, 원통형 부재로서 내주면에는 고압수 블럭(160)이 안치되는 원형 안치부(69)가 형성되고 그 전방에는 적외선 카메라(89)를 보호하기 위한 강화유리(62)와 소정의 고정링(64)이 설치되어 있다. 그리고 상기 고정부재(60)의 원통부에는 상기 고압수 블럭(160)을 통해 공급되는 고압수를 안내하는 다수의 고압수 통로(65)가 형성되어 있고, 그 전면에는 상기 고압수 통로(65)와 연통되는 다수의 고압수 노즐(79)과 다수의 비트(88)가 설치되어 있다. 이때 상기 비트(88)는 전방의 퇴적물을 분쇄시킴과 아울러 고압수 노즐(79)를 보호한다. 그리고 상기 고압수 통로(65) 중 하나는 상기 강화유리(62)를 향하도록 설치되어 강화유리(62)를 세척할 수 있게 한다.

그리고 도9는 본 발명에 따른 굴착헤드(71)에 설치된 막대형 컷터(73)와 원형 컷터(75)의 바람직한 결합구조를 보여주는 것으로서, 도시된 바와 같이, 상기 막대형 컷터(73)는 굴착헤드(71)의 전면에 방사형으로 형성된 수직벽(174)에 소정의 체결수단(175)을 통해 고정된다. 즉, 상기 굴착헤드(71)의 전면에는 소정의 곡률로 경사지게 파여진 다수의 요홈부(176)가 형성되어 소정 높이의 수직벽(174)이형성된다. 따라서 상기 수직벽(174)에 막대형 컷터(73)를 설치함으로써 외력에 대한 컷터(73)의 지지력을 높혀 준다. 그리고 상기 막대형 컷터(73)는 상기 체결수단(175)을 통해 착탈가능하게 설치되므로 마모시 쉽게 교체할 수 있다.

그리고 상기 원형 컷터(75)는 도9 및 도10에서 보는 바와 같이, 상기 굴착헤드(71)의 외주면에 형성된 소정 깊이의 안착홀(276)에 입출가능하게 설치되어 있다. 상기 안착홀(276)은 상기 굴착헤드(71)의 외주면에 방사상으로 소정 거리 이격되어 소정 깊이로 형성되어 있으며 그 크기는 상기 원형 컷터(75)보다 약간 크다. 그리고 상기 원형 컷터(75)의 전면에는 다수의 다이아몬드 비트가 부착되어 있으며 그 중심축에는 소정의 가로 지지대(278)가 고정되어 있다. 또한 상기 가로 지지대(278)의 양측 하부에는 상기 가로 지지대(278)을 외측으로 가압하기 위한 스프링(279)이 설치되어 있다. 그리고 상기 안착홀(276)의 후면에 형성된 개방부는 소정 크기의 덮개판(274)으로 밀폐된다. 이때 상기 덮개판(274)의 상부에는 상기 지지대(278)가 외측으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 스토퍼(273)가 일체로 형성되어 있다. 따라서 상기 원형 컷터(75)는 일정 범위내에서 방사방향으로 입출이 가능하고 마모시 상기 덮개판(274)을 분리시켜 쉽게 교체할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 굴착장치(10)는 이동수단(20)과 굴착헤드(71)를 회전시키기 위한 전기 및 공압, 그리고 슬러지를 세정하기 위한 고압수 등의 공급이 필수적이다. 따라서 이를 공급하기 위한 공압(유압)호스, 고압수 호스 및 전기, 신호선 등이 본 발명에 따른 굴착장치의 후방몸체(31)에 접속된다. 즉, 도11에서 보는 바와 같이, 상기 후방몸체(31)의 후면에 공압(유압)호스, 고압수 호스 및 전기, 신호선 등이 일체로 배설되어 있는 플렉시블관(36)이 소정의 접속수단(144)를 통해 연결되어 있다.

이때 상기 플렉시블관(36)은 가용성이 있고 완전히 방수된다. 그리고 상기 접속수단(144)은 상기 플렉시블관(36)의 단부에 일체로 결합되어 있는 플러그(37)와 상기 후방몸체(31)의 후면에 설치된 커넥터(146)로 구성되어 있다. 그리고 상기 커넥터(147)에는 공압, 고압수 및 전기/신호선을 접속하기 위한 접속홀과 접속핀, 그리고 플러그(37)의 이탈을 방지하기 위한 고정클립(149)과 소정의 실링부재(148)가 각각 설치되어 있다. 한편, 미설명 부호 179는 다수의 고압수 노즐로서, 분쇄된 슬러지를 후방으로 밀어내거나 또는 매설관 내벽에 부착되어 있는 슬러지를 세정할 수 있도록 상기 후방몸체(31)의 후면에 다수개 설치되어 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치의 작용을 설명한다. 먼저, 도12에서 보는 바와 같이, 지상에 설치된 지원차량(300)에는 고압수를 공급하기 위한 물탱크(310)와 고압펌프, 고압의 공기를 주입하기 위한 에어콤프레셔(320), 전기를 발생시키기 위한 발전기(330), 카메라의 영상을 표시하기 위한 디스플레이 그리고 플렉시블관(36)을 권취하기 위한 윈치(340) 및 이들을 제어하기 위한 콘트롤판넬(350) 등이 구비되어 있다.

이때 상기 윈치(340)는 도13에 도시된 바와 같이, 원통형상의 권취롤러(510)가 구동모터에 의해 회전가능하도록 설치되어 있고, 그 중심회전축(520)의 일측에는 상기 고압수 호스에 고압수를 공급하기 위한 고압수 공급수단(521)이 설치되어 있고 반대쪽 중심회전축(525)에는 상기 공압 호스에 고압의 공기를 주입하기 위한공압 공급수단(526)이 설치되어 있다. 또한 상기 중심회전축(525)의 외주면에는 상기 전기 또는 신호선에 전기 또는 신호를 공급하기 위한 회전 접속자(527)가 설치되어 있다. 또한 상기 권취롤러(510)의 일측에는 상기 공압호스, 고압수 호스 및 전기선 등이 일체로 배설되는 플렉시블관(36)이 고정되어 있다. 또한 상기 권취롤러(510)에는 상기 플렉시블관(36)의 내부에 포설되는 인장선(wire)이 더 설치되는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에 따른 상기 윈치(340)는 하나의 플렉시플관(36)을 통해 공압 호스, 고압수 호스및 전기선을 공급하거나 권취할 수 있게 된다. 또한 구동모터를 통해 상기 권취롤러(510)를 회전시킴으로써 용이하게 상기 플렉시블관(36)을 공급하거나 권취할 수 있다. 아울러, 플렉시블관(36)에는 인장선이 포설되어 있기 때문에 비상 시 상기 플렉시블관(36)을 권취하여 굴착장치를 인양시킬 수 있게 된다.

이어, 지하 매설관(100)의 퇴적물을 굴착하는 공정을 설명한다. 도12에서 보는 바와 같이, 일반적으로 지하 매설관(100)에는 일정 구간마다 맨홀(200)이 형성되어 있고, 상기 매설관의 내부에는 각종 퇴적물(220)과 잘못 시공된 콘트리트 지관(240) 및 나무뿌리(250)등이 돌출되어 있다. 따라서 이러한 조건의 매설관(100)을 굴착하기 위해서는 세정장치와 이동형 굴착장치 및 고정형 굴착장치가 필요하게 된다. 그러나 본 발명에 따른 굴착장치(10)는 이러한 모든 공정을 모두 하나의 장치에서 수행하게 된다.

즉, 비교적 무른 퇴적물(220)만 쌓여 있는 구간에서는 상기 맨홀(200)을 통해 투입된 본 발명에 따른 굴착장치(10)의 후방몸체(31)에 블렉시블관(36)을 접속시켜 지원차량(300)으로 부터 전기, 고압수, 공압 등을 공급받을 수 있게 한다. 이어서 지원차량(300)의 콘크롤판넬(350)을 통해 상기 무한궤도(21)의 구동축상에 설치된 전기모터(27)에 전원을 인가하면 상기 굴착장치(10)가 전진하기 시작한다. 그리고 상기 전방몸체(51)의 공압모터(53)에 공압을 공급하여 상기 굴착헤드(71)를 회전시키면 굴착헤드(71)가 회전되어 매설관(100)내에 퇴적되어 있는 퇴적물을 굴착 분쇄하게 된다. 이때 상기 굴착헤드(71)의 전면에 설치된 고압수 노즐(79)은 고압수를 전방으로 분사하여 슬러지를 분쇄하거나 매설관 내부를 세정하게 된다. 그리고 이렇게 분쇄된 슬러지는 굴착헤드(71)의 슬러지 배출구멍(77)을 통해 후방으로 배출된다. 이와 같이, 매설관(100)내에 퇴적된 퇴적물이 무른 경우에는 상기 굴착장치(10)를 전진시키면서 굴착헤드(71)를 회전시켜 전단면 굴착함과 아울러 고압수로 세정함으로써 아주 빠른 속도로 굴착작업을 할 수 있다. 특히 본 발명에 따른 굴착헤드(71)는 그 외주면에는 다수의 원형 컷터(75)가 입출가능하게 설치되어 있으므로 한번의 이동 작업으로도 매설관내의 모든 퇴적물을 굴착, 세정 작업까지 할 수 있게 된다. 또한, 관내부의 상하 단차 및 좌우 굴곡부분도 자연스럽게 관내부 선형을 따라 전진, 굴착할 수 있다.

한편, 상기 굴착장치(10)가 이동하는 도중에 굴곡부가 나타나는 경우에는 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 회동 플레이트(14)가 수평방향으로 회동되어 굴곡부의 통과를 용이하게 할 뿐만 아니라 상기 굴착 헤드(71)의 외주면에 설치된 원형 컷터(75)가 내부로 삽입되기 때문에 매설관의 내벽이 손상되는 것을 방지한다.

이어 본 발명에 따른 굴착장치(10)가 일정 구간 전진하다가 콘트리트지관(240) 등과 같이 매우 단단한 지장물과 접촉된 경우에는 상기 굴착헤드(71)에 과부하가 걸리게 된다. 이때, 상기 지원차량(300)에 설치된 유압계 및 전류계에 설치된 소정의 파워감지 센서가 설치되어 굴착헤드(71)의 과부하 상태를 감지한다. 그리고 굴착헤드(71)의 과부하가 감지되면 상기 굴착헤드(71)와 무한궤도(21)의 구동을 정지시키고 그 사실을 작업자에게 경고하게 된다. 한편, 상기 굴착헤드(71)에 설치된 적외선 카메라(89)는 매설관내부의 상황을 지상에 있는 디스플레이로 항상 송신한다.

따라서 작업자는 매설관내부의 상황을 고려하여 도4에 도시된 바와 같이, 상기 후방몸체(31)에 설치된 다수의 지지수단(41)의 지지실린더(45)의 로드(46)를 신장시켜 그 선단에 설치된 지지판(47)을 매설관(100) 내벽에 단단히 고정시킨다. 그런 다음 상기 공압모터(53)의 출력을 한 단계 높혀 상기 굴착헤드(71)를 회전시키는 동시에 상기 후방몸체(31)의 전면에 설치된 메인실린더(55)에 공압을 공급하여 전방몸체(51)를 전방으로 서서히 전진시킨다. 그러면 한 단계 높은 출력으로 회전하는 상기 굴착헤드(71)가 전방으로 전진하면서 콘크리트 지관(240)을 분쇄, 굴착하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 굴착장치(10)는 굴착헤드(71)에 소정의 과부하가 걸릴 경우 일단 정지한 다음 다수의 고정수단(41)으로 굴착장치(10)를 고정시킨 상태에서 한 단계 높은 출력으로 굴착헤드(71)를 회전시켜 매우 단단한 지장물도 분쇄시킬 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 따른 굴착장치(10)는 과부하에 의해 손상을 방지할 뿐만 아니라 굴착장치를 다른 종류로 교체 투입할 필요가 없게 된다.

그리고 콘크리트 지관(240)이 모두 분쇄, 굴착된 경우에는 상기 지지실린더(45)와 메인실린더(55)를 모두 수축시켜 지지판(47)을 매설관 내벽으로부터 이격시키고 상기 전방몸체(51)는 원래 위치로 후퇴시킨 후에 상기 무한궤도(21)를 다시 회전시켜 굴착장치(10)를 전방으로 이동시키면서 동시에 나무뿌리(250) 등과 같이 비교적 무른 지장물을 연속적으로 분쇄시킨다. 한편, 상기 굴착헤드(71)의 전면에 설치된 막대형 컷터(73)에 의해 분쇄된 분쇄물은 고압수와 함께 상기 굴착헤드(71)에 관통된 다수의 슬러지 배출구멍(77)을 통해 굴착헤드(71)의 후방으로 배출되게 된다. 그리고 후방으로 배출된 분쇄물은 고압수와 함께 경사진 매설관(100)을 따라 후방으로 흘러 내려간 다음 맨홀(200) 입구의 준설선에 의해 준설되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 매설관내 자주식 전단면 굴착장치는 고압수 세정작업, 이동 굴착작업 및 고정 굴착작업이 하나의 장치에서 모두 이루어 지므로 퇴적물 또는 지장물의 종류나 상태에 따라 굴착장치를 교체 투입할 필요가 없이 하나의 장치로 모든 작업이 가능한 효과가 있다.

또한 본 발명은 매설관경과 유사한 직경을 갖는 굴착 굴착헤드를 이용하여 전단면 굴착이 가능하기 때문에 한 번의 굴착작업으로 매설관내의 모든 퇴적물과 지장물을 제거하여 굴착작업이 매우 신속하고 장치의 구조가 간단하게 되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 원뿔형 굴착헤드를 매설관의 크기에 따라 교체사용할 수 있고 그 외주면에는 방사방향으로 입출가능한 다수의 원형 컷터가 설치되어 있으므로 전단면 굴착과 심발굴착이 가능하여 관내부의 상하 단차 및 좌우 굴곡부분 굴착시 관내부 손상없이 관내부를 따라 유연하게 굴착 및 전진이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 굴착장치는 그 하부에 설치된 자주식 무한궤도를 이용하여 자체적으로 이동하면서 연속적으로 굴착할 수 있을 뿐만 아니라 후방몸체에 설치된 지지수단으로 굴착장치 전체를 고정시킨 상태에서 후방몸체와 전방몸체 사이에 설치된 메인실린더를 이용하여 굴착헤드를 포함한 전방몸체만을 전진시키면서 굴착헤드를 회전시킴으로써 단단한 지장물을 굴착할 수 있는 효과가 있다.

Claims

소정의 형상을 갖는 베이스와, 상기 베이스의 하부에 설치되어 굴착장치를 이동시키는 이동수단으로 이루어진 자체부와;

상기 베이스의 상면 후방에 고정되고 다수의 공압(유압)실린더를 제어하기 위한 공압(유압)제어블럭이 내설되며 외부 지원자량으로부터 공압(유압), 전기, 고압수 등이 공급되는 후방몸체와;

상기 베이스의 상면 전방에 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 플레이트와, 상기 슬라이드 베이스의 상면 전방에 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축을 회전시킬 수 있도록 상기 슬라이드 베이스의 상면 일측에 설치된 공압(유압)모터로 이루어진 전방몸체와;

상기 회전축의 선단에 고정되어 회전되며 매설관경과 유사한 직경을 갖는 굴착헤드와;

상기 전방몸체를 전후진시킬 수 있도록 상기 후방몸체의 전면과 슬라이드 플레이트 사이에 설치된 메인실린더와;

굴착장치를 매설관내에 고정시킬 수 있도록 상기 후방몸체의 양측면과 상면에 각각 형성된 지지수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항에 있어서,

상기 베이스의 상면에는 상기 후방몸체와 전방몸체를 수평방향으로 회동시킬 수 있는 회동 플레이트가 더 설치된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항에 있어서,

상기 지지수단은 상기 후방몸체의 양측면과 상면에 설치된 지지실린더와 상기 지지실린더의 선단에 결합되고 매설관 내벽과 동일한 곡률을 갖는 지지판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항에 있어서,

상기 이동수단은 무한궤도로서, 스프로킷과 프론트아이들러 그리고 스프로킷과 프론트아이들러를 결합시켜 고정하는 프레임 및 상기 스프로킷과 프론트아이들러를 감싸고 돌아가는 트랙으로 구성되되, 나란하게 설치된 두 개의 스프로킷의 구동축상에는 그 구동축을 구동시키기 위한 구동모터가 일체로 설치된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 이동수단은 바퀴인 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항에 있어서,

상기 후방몸체의 후면에는 공압(유압)호스, 고압수호스, 전기선 및 신호선 등이 포설된 하나의 플렉시블관를 접속시키기 위한 접속수단이 구비된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항에 있어서,

상기 슬라이드 플레이트의 저면에는 상기 회동 플레이트의 상면에 형성된 두 개 이상의 가이드 돌기에 대응하는 가이드 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제2항에 있어서,

상기 회동 플레이트에는 상기 베이스의 수직하게 돌설된 고정축과 원호형 가이드돌기에 대응하는 관통구멍과 원호형 가이드홈이 각각 형성되고 상기 베이스의 상면에 설치된 탄성 스토퍼에 의해 그 회동범위가 제한되는 것을 특징으로 하는 매설관 자주식 전단면 굴착장치.
제1항에 있어서,

상기 굴착헤드는 원뿔 형상이며 전면에는 다수의 막대형의 컷터가 소정 간격으로 이격되게 방사상으로 설치된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제9항에 있어서,

상기 굴착헤드의 외주면에는 다수의 원형 컷터가 반경방향으로 인입가능하도록 소정 간격으로 이격되게 설치된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항, 제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 굴착헤드는 상기 회전축의 선단에 탈착가능하게 설치되어 매설관경에 따라 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 맨설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 굴착헤드에는 분쇄된 퇴적물을 후방으로 배출시키는 다수의 슬러지 배출공이 관통되게 형성된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항 또는 제10항에 있어서,

상기 굴착헤드의 전면 중앙부에는 고압수를 분사하기 위한 다수의 고압수 노즐과 적외선 카메라가 설치된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항에 있어서,

상기 회전축은 중공관으로서 그 후단에는 상기 공압모터의 회전력을 전달받기 위한 기어가 설치되어 있고 그 선단에는 굴착헤드가 체결되는 나사산이 형성되어 있으며, 그 내부 중공부에는 고압수 호스, 전기선 및 신호선 등이 배설되는 고정파이프가 아이들링 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제14항에 있어서,

상기 고정파이프의 선단에는 고압수를 공급 및 분배할 수 있도록 고압수 호스와 연통되고 링형상의 요홈이 형성된 고압수 블럭이 일체로 고정된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항 또는 제14항에 있어서,

상기 굴착헤드의 전면 중심에는 회전축을 고정시킴과 아울러 상기 고압수 블럭과 적외선 카메라를 지지하며 다수의 고압수 통로가 형성된 원통형 고정부재가 더 설치된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항 또는 제9항에 있어서,

상기 굴착헤드의 막대형 컷터는 굴착헤드의 전면에 형성된 소정 곡률의 요홈부에 의해 이루어진 수직벽에 소정의 체결수단으로 탈부착 가능하게 설치되어 마모시 교체가 용이한 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.
제1항 또는 제9항에 있어서,

상기 굴착헤드의 유압모터에는 굴착헤드의 과부화를 감지하기 위한 파워 감지센서가 설치되어 소정 이상의 과부하가 걸리는 것을 방지함과 동시에 이를 작업자에게 경고할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 매설관내 자주식 전단면 굴착장치.