KR20050049017A - 편심 분쇄기가 장착된 굴진기 - Google Patents

편심 분쇄기가 장착된 굴진기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암반 및 지층을 굴착하는 터널공사용 굴진기로서, 굴진기 전면에 설치되어 암반 및 지층을 깎는 복수개의 커터가 설치된 커터면판, 상기 커터면판의 후방에 설치되고 전방을 향해 하향경사진 원뿔모양의 내측크러셔, 및 상기 내측크러셔의 외측으로 회전 가능하게 설치되고 상기 내측크러셔의 고정축과 편심된 회전축을 가지며 상기 내측크러셔와 부분적으로 맞물리면서 상기 커터에 의해 1차로 파쇄된 암석을 잘게 부수는 외측크러셔를 포함한다. 이 굴진기는 외측크러셔의 편심회전에서 발생되는 토크를 이용하여 암석을 보다 효과적으로 분쇄할 수 있다.

Description

편심 분쇄기가 장착된 굴진기{TUNNELING MACHINE}
본 발명은 터널공사에 사용되는 굴진기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 암석을 보다 쉽고 효과적으로 분쇄할 수 있는 편심 분쇄기가 장착된 굴진기에 관한 것이다.
최근 전력선 또는 통신선의 지하매설을 위해 터널공사가 많이 행해지고 있다. 도 1은 터널공사에 사용되는 종래 굴진기의 개략적인 구성을 나타낸 것이고, 도 2는 분쇄기를 정면에서 본 것을 나타낸 것이다.
굴진기(100)는 터널공사에 용이하게 원기둥 형태로 되어 있다. 굴진기(100)의 전면에는 복수개의 커터(111)가 결합된 커터면판(110)이 설치되어 있으며, 이 커터면판(110)의 뒤쪽으로는 분쇄기(120)가 설치되어 있다. 커터면판(110)의 중간중간에는 분쇄기(120)로 소통되는 통공(112)이 형성되어 있다.
분쇄기(120)는 구동장치(130)에 의해 회전되는 외측크러셔(121)와 굴진기(100)의 몸체에 고정 설치된 내측크러셔(122)로 구성되어 있다. 외측크러셔(121)는 굴진기(100) 내부에 장착된 구동장치(130)에 의해 회전된다. 한편, 굴진기(100)의 전면에 설치된 커터면판(110)은 외측크러셔(121)와 결합되어 있다. 따라서, 외측크러셔(121)가 구동장치(130)에 의해 회전하면 이 커터면판(110)도 함께 회전한다. 커터면판(110)은 굴진기(100)의 전면에서 암석을 파쇄하고, 분쇄기(120)는 커터면판(110)에 의해 1차로 파쇄된 암석을 잘게 부순다.
분쇄기(120)의 외측크러셔(121)와 내측크러셔(122)는 동일한 중심축을 갖는다. 외측크러셔(121)와 내측크러셔(122)의 경사면에는 일정간격으로 날이 형성되어 있다. 외측크러셔(121)는 회전하고 내측크러셔(122)는 회전하지 않는다. 따라서, 분쇄기(120)로 유입된 암석은 외측크러셔(121)와 내측크러셔(122)의 경사면을 따라 이동하면서 분쇄된다.
그러나, 외측크러셔(121)와 내측크러셔(122)의 틈새간격이 원주방향으로 모두 동일하여 이 틈새간격과 동일한 크기의 암석이 분쇄되지 않고 틈새에 끼는 경우가 발생된다. 이와 같이 암석이 외측크러셔(121)와 내측크러셔(122) 사이에 끼게 되면 다른 암석의 분쇄작업을 방해하며, 외측크러셔(121)는 사이에 낀 암석을 제거하기 위해 보다 큰 토크로 회전하여야 한다. 그러나, 크러셔가 큰 토크로 회전하게 되면, 굴진기가 크러셔의 동작에 따라 함께 회전되는 롤링현상이 발생되어 굴진효율을 떨어뜨린다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 암석이 분쇄기의 외측크러셔와 내측크러셔 사이에 끼는 것을 방지하면서 작은 동력으로 높은 토크를 얻을 수 있는 편심 분쇄기가 장착된 굴진기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면 암반 및 지층을 굴착하는 터널공사용 굴진기로서, 굴진기 전면에 설치되어 암반 및 지층을 깎는 복수개의 커터가 설치된 커터면판, 상기 커터면판의 후방에 설치되고 전방을 향해 하향경사진 원뿔모양의 내측크러셔, 및 상기 내측크러셔의 외측으로 회전 가능하게 설치되고 상기 내측크러셔의 고정축과 편심된 회전축을 가지며 상기 내측크러셔와 부분적으로 맞물리면서 상기 커터에 의해 1차로 파쇄된 암석을 잘게 부수는 외측크러셔를 포함하는 편심 분쇄기가 장착된 굴진기가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 굴진기의 개략적인 구성을 나타낸 것이고, 도 4는 도 3에 도시된 굴진기에 장착된 분쇄기를 정면에서 본 것을 나타낸 것이며, 도 5는 도 3에 도시된 굴진기의 동력전달 방법을 나타낸 것이다.
본 발명의 굴진기(200)에는 커터면판(210), 분쇄기(220), 턴테이블베어링(230), 구동장치(240) 등이 장착되어 있다. 커터면판(210)은 굴진기(200)의 전면에 설치되어 있으며, 분쇄기(220)는 이 커터면판(210)의 뒤쪽에 설치되어 있다. 턴테이블베어링(230)과 구동장치(240)는 각각 분쇄기(220) 뒤쪽에 설치되어 있다.
커터면판(210)에는 원뿔 모양으로 된 2개의 커터(211)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 커터(211)의 원주면에는 다수의 쐐기가 돌출되어 있다. 커터(211)는 원주면에 형성된 쐐기가 동일 평면상에 위치하도록 커터면판(210)에 비스듬히 장착된다. 한편, 커터면판(210)의 정 중앙에는 전면을 향해 돌출된 고정축(213)이 결합되어 있다. 이 고정축(213)은 굴진작업시 굴진기(200)의 방향성을 안정화시키고 중심부에 위치한 토사나 암석을 바깥쪽으로 밀어내는 역할을 한다. 커터면판(210)의 중간중간에는 복수개의 통공(212)이 형성되어 있다. 이 통공(212)으로는 커터면판(210) 전면에서 파쇄된 토사 또는 암석이 유입된다.
커터면판(210)의 뒤쪽으로는 빈 공간이 형성되어 있는데, 이 공간에 분쇄기(220)가 장착된다. 분쇄기(220)는 외측크러셔(221)와 내측크러셔(222)로 구성되어 있다. 외측크러셔(221)는 굴진기(200)에 회전 가능하게 설치되나 내측크러셔(222)는 굴진기(200)에 고정 설치된다. 외측크러셔(221)는 굴진기(200)의 전면에 설치된 커터면판(210)과 볼트에 의해 체결되어 있다.
한편, 외측크러셔(221)와 내측크러셔(222)는 도 4에 도시된 바와 같이 각각 다른 중심축을 갖는다. 따라서, 외측크러셔(221)와 내측크러셔(222)의 원주면이 접하는 거리는 항상 일정하지 않고 대칭축을 중심으로 달라진다. 외측크러셔(221)의 내주면은 굴진기(200) 뒤쪽으로 갈수록 개방면이 좁아지도록 경사져 있으며, 내측크러셔(222)는 굴진기(200) 뒤쪽으로 갈수록 단면이 커지도록 경사져 있다. 따라서, 외측크러셔(221)와 내측크러셔(222)가 형성하는 틈새는 전체적으로 굴진기(200)의 뒤쪽으로 갈수록 좁아진다.
외측크러셔(221)는 턴테이블베어링(230)과 볼트에 의해 체결되어 있다. 턴테이블베어링(230)은 굴진기(200)에 회전 가능하게 설치되어 있다. 턴테이블베어링(230)의 내주면에는 기어가 형성되어 있으며, 이 내주면에는 구동장치(240)가 치합되어 있다. 도 5는 턴테이블베어링(230)과 구동장치(240)와 연결상태를 도시한 것이다. 본 실시예에서는 3개의 구동장치(240)가 턴테이블베어링(230)에 치합되어 있다. 각 구동장치(240)는 동일한 출력과 회전속도로 턴테이블베어링(230)을 회전시킨다. 턴테이블베어링(230)이 회전되면 외측크러셔(221)와 이 외측크러셔(221)에 결합된 커터면판(210)이 모두 함께 회전된다.
턴테이블베어링(230)에 복수의 구동장치(230)를 설치한 이유는 턴테이블베어링(230)에 외측크러셔(221)와 커터면판(210)이 연결되어 있으며, 이 부재들이 암석을 깨거나 분쇄하는 비교적 큰 토크가 필요한 작업을 수행하기 때문이다. 그러나, 구동장치(240)의 숫자는 구동장치(240)의 출력토크에 따라 달라질 수 있다. 한편, 굴진기(200) 내측에는 외측크러셔(221)와 내측크러셔(222)가 형성하는 틈새로부터 시작하여 굴진기(200) 뒤쪽으로 연결된 배출관(250)이 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 굴진기(200)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
굴진기(200)가 막장에 설치되어 굴착할 곳까지 이동되면, 굴진기(200)에 설치된 구동장치(240)가 작동된다. 그러면, 구동장치(240)와 치합된 테이블베어링(230)이 회전되고 이 테이블베어링(230)과 체결된 외측크러셔(221)와 커터면판(210)이 회전된다.
커터면판(210)의 전면에 설치된 커터(211)는 외측크러셔(221)의 회전축을 중심으로 회전하면서 막장내의 암반과 지층을 깎아낸다. 이때, 커터(211)는 고정축을 중심으로 자전하므로 암석을 깨뜨림과 동시에 깨뜨린 암석을 굴진기(200) 내측으로 유입시킨다. 굴진기(200) 내부로 유입된 암석은 분쇄기(220)로 빨려 들어가 분쇄된다. 이때, 외측크러셔(221)와 내측크러셔(222)의 틈새공간보다 큰 암석은 분쇄되고 작은 것은 그대로 통과되어 내측크러셔(222) 뒤쪽에 마련된 배출관(250)을 통해 굴진기(200)의 후방으로 배출된다.
한편, 외측크러셔(221)는 앞서 설명한 바와 같이 내측크러셔(222)에 편심되게 설치되어 있어, 외측크러셔(221)와 내측크러셔(222)의 틈새간격이 원주방향으로 각기 다르다. 따라서, 외측크러셔(221)와 내측크러셔(222)의 틈새에 혹 암석 등이 끼워져도 암석이 외측크러셔(221)와 함께 회전되면서 암석보다 큰 틈새를 통해 빠져나가거나 좁아진 틈새를 지나면서 분쇄된다. 따라서, 본 발명의 굴진기는 외측크러셔와 내측크러셔의 틈새에 암석이 끼워져 분쇄기의 성능을 저하시키는 일이 거의 발생되지 않는다.
본 발명은 외측크러셔의 편심회전에서 발생되는 토크를 이용하여 암석을 보다 효과적으로 분쇄할 수 있다.
이상에서 편심 분쇄기를 갖는 굴진기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 종래 굴진기의 개략적인 구성을 나타낸 것이고,
도 2는 종래 굴진기에 장착된 분쇄기를 정면에서 본 것을 나타낸 것이며,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 굴진기의 개략적인 구성을 나타낸 것이고,
도 4는 도 3에 도시된 굴진기에 장착된 분쇄기를 정면에서 본 것을 나타낸 것이며,
도 5는 도 3에 도시된 굴진기의 동력전달 방법을 나타낸 것이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200 : 굴진기 210 : 커터면판
211 : 커터 212 : 통공
220 : 분쇄기 221 : 외측크러셔
222 : 내측크러셔 230 : 턴테이블베어링
240 : 구동장치

Claims (2)

  1. 암반 및 지층을 굴착하는 터널공사용 굴진기로서,
    굴진기 전면에 설치되어 암반 및 지층을 깎는 복수개의 커터가 설치된 커터면판,
    상기 커터면판의 후방에 설치되고 전방을 향해 하향경사진 원뿔모양의 내측크러셔, 및
    상기 내측크러셔의 외측으로 회전 가능하게 설치되고 상기 내측크러셔의 고정축과 편심된 회전축을 가지며 상기 내측크러셔와 부분적으로 맞물리면서 상기 커터에 의해 1차로 파쇄된 암석을 잘게 부수는 외측크러셔를 포함하는 편심 분쇄기가 장착된 굴진기.
  2. 청구항 1 에 있어서, 상기 커터면판은 상기 외측크러셔와 연결되어 상기 외측크러셔와 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 편심 분쇄기가 장착된 굴진기.
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