KR200440576Y1

KR200440576Y1 - 그라우팅 주입관용 압력보상버튼

Info

Publication number: KR200440576Y1
Application number: KR2020070006599U
Authority: KR
Inventors: 정영수
Original assignee: 정영수
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-06-19

Abstract

본 고안은 그라우팅 주입관용 압력보상버튼에 관한 것으로서, 테이퍼 형태로 경사진 원통형 벽과, 상기 벽의 직경이 좁은 단면측에 복수의 리브에 의해 연결되고 중앙에 홀이 형성된 허브와, 상기 벽의 내주면에 직경이 넓은 단면측으로 갈수록 높이가 증가하는 복수의 가이드 돌기로 구성된 하우징; 및, 상기 하우징의 내부에 끼워지는 바디와, 상기 바디와 연결된 채 상기 리브들 사이에 삽입되는 어깨부와, 상기 바디에 연결된 채 상기 홀 내에 삽입되는 목과, 상기 목에 연결된 채 상기 하우징의 허브 외부로 돌출되는 후크로 구성되고, 상기 바디의 외주면에는 상기 가이드 돌기가 삽입되는 홈이 형성된 탄성 격막;을 포함하는 그라우팅 주입관용 압력보상버튼을 제공하는 것을 그 특징으로 한다.

본 고안의 구성에 의하면, 저압으로 주입관 내에 주입재를 충진함으로써 주입관이 굴착공에서 돌출되어 나오는 문제점을 예방할 수 있고, 주입관내에 주입재를 충진하는 시간을 줄일 수 있고, 따라서 종래보다 주입관의 길이를 연장시킬 수 있으며, 격막이 이탈되거나 손상되지도 않고, 한 쪽으로 쏠리지 않으므로 주입액을 모든 방향으로 균일하게 분사할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 주입관 내의 압력보상과 테이퍼 형태의 하우징에 의해 주입재가 역류하는 것이 방지된다.

하우징, 격막, 허브, 가이드 돌기

Description

그라우팅 주입관용 압력보상버튼{PRESSURE COMPENSATED BUTTON FOR GROUTING POURING TUBE}

도 1은 굴착공에 삽입된 그라우팅 주입장치를 나타내는 단면도.

도 2는 본 고안에 따른 하우징과 격막이 결합된 압력보상버튼의 사시도.

도 3은 도 4의 라인 III-III에 따라 절단된 본 고안에 따른 압력보상버튼의 하우징의 절단 사시도.

도 4는 본 고안에 따른 압력보상버튼의 하우징의 평면도.

도 5는 도 4의 라인 III-III에 따라 절단된 본 고안에 따른 압력보상버튼의 하우징의 수직 단면도.

도 6은 본 고안에 따른 압력보상버튼의 하우징의 저면도.

도 7은 도 8의 라인 IX-IX에 따라 절단된 본 고안에 따른 압력보상버튼의 격막의 절단 사시도.

도 8은 본 고안에 따른 압력보상버튼의 격막의 평면도.

도 9는 도 8의 라인 IX-IX에 따라 절단된 본 고안에 따른 압력보상버튼의 격막의 수직 단면도.

도 10은 본 고안에 따른 압력보상버튼의 격막의 저면도.

도 11은 본 고안의 다른 실시예에 따른 격막의 사시도.

도 12는 본 고안의 다른 실시예에 따른 격막의 평면도.

<도면의 주요부호에 대한 간략한 설명>

1: 압력보상버튼

10: 하우징

11: 벽

12: 허브

14: 리브

15: 홀

16: 개구

17: 가이드 돌기

20: 격막

20': 격막

21: 바디

22: 목

27: 홈

110: 배출공

112: 주입관

114: 패킹

150: 굴착공

본 고안은 그라우팅 주입관용 압력보상버튼에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 굴착공에 삽입되는 그라우팅 주입관에 형성된 배출공에 결합되는 압력보상버튼에 관한 것이다.

토목건설에 있어서, 연약지반이나 터널 굴착면을 보강하거나 인접지반으로 발생하는 누수를 억제하기 위해, 지반을 천공하고 다양한 종류의 주입재 약액을 주입하는 그라우팅 주입 공법이 사용되고 있다.

이러한 공법 중에서 일반적으로 우레탄 주입공법은 강도를 증대시키는 효과나 차수 효과가 우수하고 안정적인 것으로 알려져 있다. 그러나 우레탄 주입액은 겔타임(gel-time)이 짧아 그라우팅 주입관의 주입 길이가 제한되며, 따라서 토사나 단면이 큰 터널에 적용하기 어려운 단점이 있다.

주입액이 빨리 응고되는 점을 고려하여 주입관내 주입액이 충진되는 시간을 줄이기 위해, 고압으로 주입액을 주입하면 주입관의 길이를 연장시킬 수 있으나, 굴착공과 주입관 사이의 마찰저항이 충분하지 못하므로 주입관이 굴착공으로부터 튀어나오게 되는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 그라우팅 주입관에 형성된 배출공에는 주입액 분사 밸브가 장착되어 있다. 그러나, 종래의 주입액 분사 밸브는 주입액이 역류하여 주입관 내부로 다시 유입되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 주입액 분사 밸브는 압력에 의해 패킹(격막)이 하우징에서 빠져나가는 문제도 종종 발생한다. 아울러, 종래의 주입액 분사 밸브는 주입액을 분사할 때 패킹이 한 쪽으로 쏠려서 개방되어 분사액이 주입되지 못하는 사각(死角)영역이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 압력보상버튼에 형성된 다수의 구멍, 즉 홀 및 개구에 의해 주입관의 압력이 낮은 경우에도 공기가 빠르게 배기되도록 하여, 종래기술보다 빨리 주입관 내에 주입액을 충진시킬 수 있게 함으로써, 주입관의 길이를 연장시킬 수 있게 하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 하우징에 형성된 가이드 돌기에 의해 공기 및 주입재가 배출될 때 격막이 한 쪽으로 쏠리거나 이탈되는 것이 방지되어 종래기술에서 발생하는 사각영역이 형성되지 않도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은 테이퍼 형태로 경사진 원통형 벽과, 상기 벽의 직경이 좁은 단면측에 복수의 리브에 의해 연결되고 중앙에 홀이 형성된 허브와, 상기 벽의 내주면에 직경이 넓은 단면측으로 갈수록 높이가 증가하는 복수의 가이드 돌기로 구성된 하우징; 및, 상기 하우징의 내부에 끼워지는 바디와, 상 기 바디와 연결된 채 상기 리브들 사이에 삽입되는 어깨부와, 상기 바디에 연결된 채 상기 홀 내에 삽입되는 목과, 상기 목에 연결된 채 상기 하우징의 허브 외부로 돌출되는 후크로 구성되고, 상기 바디의 외주면에는 상기 가이드 돌기가 삽입되는 홈이 형성된 탄성 격막;을 포함하는 그라우팅 주입관용 압력보상버튼을 제공한다.

상기 탄성 격막은, 상기 하우징의 내부에 끼워지는 바디와, 상기 바디에 연결된 채 상기 홀 내에 삽입되는 목과, 상기 목에 연결된 채 상기 하우징의 허브 외부로 돌출되는 후크로 구성되고, 상기 바디의 외주면에는 상기 가이드 돌기가 삽입되는 홈이 형성될 수 있다. 즉, 어깨부가 없는 탄성 격막이 제공될 수 있다.

또한, 상기 복수의 리브와 복수의 가이드 돌기는 동일 간격으로 이격 배열되는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 상술한 본 고안의 목적을 달성할 수 있는 실시예를 기술하고자 한다.

도 1은 그라우팅 주입장치를 나타내는 도면이다. 굴착면에 천공된 굴착공(150) 내로 그라우팅 주입장치의 주입관(112)이 삽입되어 있다. 주입관(112)에는 일정 간격으로 배출공(110)이 형성되어 있다. 주입액이 그라우팅 주입장치의 주입구(116)를 통해 주입관(112) 내로 유입된다. 주입관(112) 내의 주입액은 압력에 의해 배출공(110)을 통해 빠져나가 그라우팅 주입관(112)과 굴착공(150) 사이의 공간에 주입된다. 한편, 주입관(112)과 굴착공(150) 사이의 공간을 밀봉하기 위해 패킹(114)이 설치되어 있다.

도 2 내지 도 10은 상기 도 1에 도시된 배출공(110)에 끼워지는 본 고안에 따른 압력보상버튼(Pressure Compensated Button)을 나타낸다.

본 고안의 압력보상버튼(1)은 하우징(10)과 하우징(10) 내부에 결합되는 격막(20, 20')으로 구성되어 있으며, 이러한 압력보상버튼(1)은 도 2에 도시되어 있다.

도 3 내지 도 6은 압력보상버튼(1)의 하우징(10)을 구체적으로 나타내고 있다. 구체적으로 도 3는 도 4의 라인 III-III를 따라 절단한 하우징(10)의 절단 사시도이고, 도 4는 하우징(10)의 상부를 보여주는 평면도이고, 도 5는 도 4의 라인 III-III를 따라 절단한 단면도이고, 도 6는 하우징(10)을 하부에서 바라본 저면도이다.

하우징(10)은 테이퍼 형태의 경사진 벽(11)을 포함하고 있다. 벽(11)이 테이퍼 형태로 경사짐으로써, 하우징(10)을 주입관의 배출공(110)에 압입하기가 용이하게 된다. 또한, 아래에 보다 상세히 설명된 바와 같이, 테이퍼 형태의 경사진 벽의 구조에 의해 굴착공(150)으로 분사된 주입재가 거꾸로 주입관(112) 내부로 역류하는 것을 방지하는데 도움이 된다.

하우징(10)은 벽(11)의 직경이 좁은 단면측에서 거의 직각으로 연장하는 허브(12)를 포함하고 있다. 허브(12)의 중앙에는 원형의 홀(15)이 형성되어 있다. 허브(12)의 외주는 다수의 리브(14)에 의해 벽의 직경이 좁은 단면측에, 즉 도면에서 볼 때 상부 부분에 연결되어 있다. 허브(12)와 벽의 상부는 리브(14)에 의해 연결되어 있으므로, 연결되지 않은 부분은 원주를 따라 개구(16)를 형성한다. 리브(14)는 동일한 간격으로 이격 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 리브(14)는 3개인 것이 더욱 바람직하다.

도 3, 도 5 및 도 6에서 구체적으로 볼 수 있듯이, 상기 하우징(10)의 벽(11) 내주면에는 일정한 간격으로 복수의 가이드 돌기(17)가 벽 내주면에 형성되어 있다. 바람직하게는 가이드 돌기(17)가 동일한 간격으로 이격 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는 3개의 가이드 돌기(17)가 동일한 간격으로, 즉 120도의 간격으로 이격 형성될 수 있다.

가이드 돌기(17)는 벽(11)의 내주면에 형성되어 있으며, 벽의 내주면에 직경이 넓은 단면측으로 갈수록 높이가 증가하는 구조로 되어 있다. 이러한 가이드 돌기(17)에 의해 후술하는 격막(20, 20')이 이탈되거나 쏠리는 것이 방지될 수 있다.

도 7 내지 도 10에는 상기 하우징(10) 내에 삽입되어 형성되는 격막(20)이 도시되어 있다. 도 7은 격막(20)의 절단 사시도 이며, 도 8은 격막의 평면도이고, 도 9는 도 8의 라인 IX-IX를 따라 절단한 격막의 내부를 보여주는 절단 측면도이고, 도 10은 격막의 저면도이다.

도면으로부터 볼 수 있듯이, 격막(20)은 바디(21)와 어깨부(23)와 목(24) 및 후크(24)로 구성되어 있다. 바디(21)는 하우징(10)의 내부를 채우고, 어깨부(23)는 리브(14)에 의해 형성된 개구(16)를 채우고, 목(22)은 하우징(10)의 허브(12)에 형성된 홀(15)에 삽입된다. 후크(24)는 하우징 외부에서 상기 목(22)과 연결되어 있다.

도 10에서 볼 수 있듯이, 격막(20)의 바디(21)의 외부면에는 홈(27)이 형성되어 있다. 상기 홈(27)에는 하우징의 가이드 돌기(17)가 삽입되고, 후술하는 바와 같이 가이드 돌기(17)는 홈(27)에 의해 고정되어 공기 및 주입액이 균일하게 배출되는 것을 도와준다.

한편, 본 고안의 다른 실시예로서, 도 11 및 도 12에 변형된 형태의 격막(20')이 도시되어 있다. 도 11은 본 고안의 하우징(10)과 결합하는 격막(20')의 사시도이며, 도 12는 격막(20')의 평면도이다. 격막(20')은 격막(20)의 어깨부(23)가 없다는 점을 제외하고 격막(20)과 구성이 동일하다. 따라서, 아래의 설명에서는 대응하는 구성에 대해 동일한 도면부호를 사용하여 설명하도록 한다.

격막(20, 20')은 탄성중합체 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

주입관(112)에 압력이 가해지면, 압력보상버튼(1)의 격막(20, 20')에 형성된 목(22)이 굴착공쪽으로 탄성적으로 늘어나게 되고, 따라서 하우징의 경사진 벽(11)과 격막(20) 사이에 간극이 형성된다. 이 간극을 통해서, 밀도, 비중, 점성 및 표면장력 등의 성질에 있어서 비압축성 액체인 주입재와 압축성 기체 사이의 성질 차이에 의해, 밀폐된 공간 내에 확산되어 있는 기체(공기)가 압력보상버튼의 에어밸브기능에 의해 먼저 배출된다. 공기가 배출된 후 주입재가 주입관 내에 채워지면 내부 압력이 모두 동일해지는 상태, 즉 압력보상상태가 형성되면 동시에 모든 압력보상버튼이 열리면서 주입재가 굴착공(150) 내로 분사되기 시작한다.

한편, 본 고안의 다른 실시예에 따른 격막(20')은 어깨부(23)가 없으므로, 격막(20')이 하우징(10)에 결합된 경우 하우징의 개구(16)는 빈 공간을 형성하게 된다. 즉, 격막(20')이 하우징(10)에 결합된 상태에서 하우징의 개구(16)는 파여있는 부분이 되고, 따라서 주입관에 압력이 가해져서 공기 및 주입액이 압력보상버튼 으로 밀고 들어오기 시작할 때, 공기 및 주입액은 개구(16) 부분에 더 쉽게 가이드된다. 또한, 격막(20')은 어깨부(23)가 없으므로, 하우징과 격막(20') 사이에 간극이 형성되도록 격막을 밀어내는데 필요한 압력이 낮아진다. 따라서, 격막(20')을 이용하면, 어깨부(23)가 형성된 격막(20)에 비해 보다 낮은 압력에서, 공기 및 주입액이 배출된다. 어깨부(23)가 있는 격막(20)을 사용할지 또는 어깨부(23)가 없는 격막(20')을 사용할지는 주입관에 가해지는 압력의 크기에 따라 적절히 선택될 수 있다.

하우징(10)의 벽(11) 내부에는 3 개의 가이드 돌기(17)가 형성되어 있어 상기 가이드 돌기(17)가 격막(20, 20')의 홈(27)과 맞물리도록 되어 있어, 공기 및 주입재의 배출시 격막(20, 20')의 바디(21)가 한 쪽으로 쏠리거나 이탈되는 것이 방지된다. 종래에는 격막에 압력이 가해지는 경우 격막이 한 쪽으로 쏠리는 문제가 발생하였다. 즉, 분사가 발생하지 못하는 사각(死角) 영역이 형성되어 배출공(110)으로부터 주입액이 균일하게 분사되지 못하고 따라서 지반을 보강하고 차수하는 효과가 약화되는 문제점이 있었다. 그러나 본 고안의 압력보상버튼(1)에 형성된 3 개의 가이드 돌기(17)에 의하면 격막(20, 20')의 바디(21)가 쏠리지 않게 되어 주입액이 모든 방향으로 균일하게 분사될 수 있게 된다.

본 고안의 압력보상버튼(1)에 의하면, 주입관 내부에 가해지는 압력이 낮은 경우에도 하우징의 직경이 좁은 단면측에 형성된 다수의 구멍, 즉 홀(15) 및 개구(16)를 통해 공기가 빠르게 배기될 수 있다. 주입재가 주입되기 시작하면 공기가 주입관의 막힌 단부쪽으로 압축되어 그 단부쪽으로부터 순서대로 압력보상버튼(1) 이 열리기 시작하고, 비압축성 액체인 주입액과 압축성 공기사이의 밀도, 비중, 점성 및 표면장력과 같은 성질의 차이에 의해 먼저 주입관 내부의 압축성 기체인 공기가 배출되기 시작한다. 공기가 배출되기 시작하면서 주입관 내에 일정한 압력으로 주입액이 충진되어 압력보상이 이루어 지면, 압력보상버튼이 동시에 열려 주입액이 일정한 이동속도로 주입관으로부터 분사된다.

따라서, 공기를 빠르게 배출시킬 수 있는 본 고안의 압력보상버튼에 의해, 낮은 압력으로도 주입관 내에 주입액이 주입될 수 있으므로 종래 기술보다 주입액을 충진시키는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 이는 주입관의 길이를 연장시킬 수 있게 되는 것이다. 그 결과, 그라우팅 장치를 토사나 단면이 큰 터널등에서도 사용할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 구성에 의하면, 주입관내에 주입재를 충진하는 시간을 줄일 수 있고, 따라서 종래보다 주입관의 길이를 연장시킬 수 있다.

또한, 저압에서 주입액을 주입할 수 있으므로, 고압으로 주입하는 경우 주입관이 굴착공에서 돌출되어 나오는 문제점을 예방할 수 있다.

아울러, 격막이 이탈되지도 않고, 한 쪽으로 쏠리지 않으므로, 주입액을 모든 방향으로 균일하게 분사할 수 있는 이점도 얻을 수 있다.

앞서 기술한 내용은 본 고안의 바람직한 실시예일 뿐, 본 고안은 상술한 실 시예에 한정되는 것은 아니다. 청구범위에서 청구하는 요지를 벗어나지 않는 범위에서 당업자라면 다양한 변형을 가하여 실시할 수 있을 것이고 이러한 변형은 청구범위의 범위에 속하게 됨에 유의하여야 한다.

Claims

테이퍼 형태로 경사진 원통형 벽(11)과, 상기 벽(11)의 직경이 좁은 단면측에 복수의 리브(14)에 의해 연결되고 중앙에 홀(15)이 형성된 허브(12)와, 상기 벽(11)의 내주면에 직경이 넓은 단면측으로 갈수록 높이가 증가하는 복수의 가이드 돌기(17)로 구성된 하우징(10); 및

상기 하우징(10)의 내부에 끼워지는 바디(21)와, 상기 바디와 연결된 채 상기 리브들(14) 사이에 삽입되는 어깨부(23)와, 상기 바디(21)에 연결된 채 상기 홀(15) 내에 삽입되는 목(22)과, 상기 목(22)에 연결된 채 상기 하우징(10)의 허브(12) 외부로 돌출되는 후크(24)로 구성되고, 상기 바디(21)의 외주면에는 상기 가이드 돌기(17)가 삽입되는 홈(27)이 형성된 탄성 격막(20);을 포함하는 그라우팅 주입관용 압력보상버튼.
테이퍼 형태로 경사진 원통형 벽(11)과, 상기 벽(11)의 직경이 좁은 단면측에 복수의 리브(14)에 의해 연결되고 중앙에 홀(15)이 형성된 허브(12)와, 상기 벽(11)의 내주면에 직경이 넓은 단면측으로 갈수록 높이가 증가하는 복수의 가이드 돌기(17)로 구성된 하우징(10); 및

상기 하우징(10)의 내부에 끼워지는 바디(21)와, 상기 바디에 연결된 채 상기 홀(15) 내에 삽입되는 목(22)과, 상기 목(22)에 연결된 채 상기 하우징(10)의 허브(12) 외부로 돌출되는 후크(24)로 구성되고, 상기 바디(21)의 외주면에는 상기 가이드 돌기(17)가 삽입되는 홈(27)이 형성된 탄성 격막(20');을 포함하는 그라우팅 주입관용 압력보상버튼.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 복수의 리브(14)와 복수의 가이드 돌기(17)는 동일 간격으로 이격 배열되는 것을 특징으로 하는 압력보상버튼.