KR20050103622A - 지중 매설용 관로의 선단추진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 매설용 관로의 선단추진 장치에 관한 것이다.

본 발명은 유압 또는 전력에 의해 작동되며 지층을 굴착하는 지중 매설용 관로의 선단추진장치에 있어서, 상기 선단추진장치는 분리 구비된 후 분리선 외측에서 고무 실링재를 매개로 판을 씨워 접합하고 내부의 유압잭에 의해 일체로 용접된 원통형상의 본체; 상기 본체의 일 측 전방에 체결부재에 의해 분리 및 결합 가능하게 고정되며 다수의 토사 배출홀과 물 분사관이 배열된 고정판; 상기 고정판에 장착되며 유압 또는 전력을 공급받아 작동되는 감속모터; 상기 감속모터의 축에 고정 설치되며 상기 본체의 일 측 선단부에 회전 가능하게 장착되 토사 이송홀이 배열된 제1 회전판; 상기 감속모터의 축에 고정 설치되며 상기 제1 회전판의 중앙부에 돌출된 제2 회전판; 및 상기 제1,2 회전판의 전면에 배열된 다수의 바이트로 구비된다.

따라서, 관체를 매설하기 위한 관로를 형성하기 위해 추진 장치가 땅을 굴착하며 전진할 때 효율적으로 굴착작업을 진행토록 함으로써 시작점에서 종착점까지 직선상으로 정확히 굴착할 수 있고, 땅을 굴착하는 동안에 발생되는 토사와 돌 부스러기를 용이하게 수거하며 작업하도록 함으로써 작업장의 안전 및 환경을 청결하게 한다.

Description

지중 매설용 관로의 선단추진 장치{Propulsion apparatus of pipe tunnel for underground laying}

본 발명은 지중 매설용 관로의 선단추진 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관체를 매설하기 위한 관로를 형성하기 위해 추진 장치가 땅을 굴착하며 전진할 때 효율적으로 굴착작업을 진행토록 함으로써 시작점에서 종착점까지 직선상으로 정확히 굴착할 수 있고, 땅을 굴착하는 동안에 발생되는 토사와 돌 부스러기를 용이하게 수거하며 작업하도록 함으로써 작업장의 안전과 환경을 청결하게 할 수 있는 지중 매설용 관로의 선단 추진 장치에 관한 것이다.

종래에는 도로나 철도 등의 각종기간산업이나 상, 하수도의 배관공사 등은 주로 지상에서 수행하거나 실트 층 및 암반이 발견되면 인력 또는 지상에 노출된 상태에서 작업이 진행되어 왔었다.

그러나, 실트 층에서는 세미 실드라는 공법은 있으나,, 장비의 국산화가 없어 고가의 수입장비에 의존하여 공사비가 고가이고 압입공법이나 렘공법은 작업이 불가하고 안전성과 정확도가 없어, 가 시설하고 오픈하여 작업이 이루어지고 있다.

또 순수 자사에서 기술개발한 장비로서 해외시장의 경쟁력은 물론 자연환경을 손상시키지 않고 원형을 그대로 유지하기 위한 측면에서 일명 소구경 터널식 공법이라 하여 지하에서 그 작업이 가능하다.

즉, 터널식 공법이란 지하에서 통로를 형성하는 도로나 철도 또는 유체를 이송시키기 위한 상, 하수도의 배관공사 및 도시가스 공급관 그리고 전기 통신설비 매설공사 등을 하기 위해서는 먼저 일정한 넓이와 깊이를 갖는 작업공간을 확보한 후 통로(또는 관로)의 진행방향(또는 설치방향)으로 굴착 작업을 하며 점차 관체를 매설시키며 이어나가는 공법 등으로 행하고 있다.

그러나, 상기의 방법에서의 공통적인 문제점은 중 장거리 추진이 불가하고, 정확도가 없고, 세미 실드라는 공법이 있었으나 고가이고 압입 공법 및 렘 공법은 중장거리 굴착작업이 불가하나 본 선단추진장치는 세미 실드와 동일한 장거리 굴착에 시작점 위치에서 종착점 위치까지 스크류를 이용하여 땅을 굴착하며 시작점 위치에서 종착점 위치까지 정확히 관체를 매설하기 위한 하나의 선단추진장치이다.

다시 말해 압입 공법에서 땅을 굴착하는 과정 중 예상치 못할 실트 층이나 물이 많은 곳에서는 관체 내부(관 선단부)까지 인력으로 작업이 이루어지는데 갑자기 연약 지반이나 물이 많은 곳에서는 갑자기 내부로 토사가 유입되어 인명피해의 위험성이 있고, 지반 상부의 침하로 인하여 매설하고자 하는 목적을 달성할 수 없고 안전사고의 요인이 된다.

또한 정확도가 없어 강관을 선 시공하고 내부에 사용하고자하는 관을 이중으로 하여 시공하고 중장거리 압입시 방향을 잡을 수가 없어 종착점을 수정하거나 오수 유수 등에서는 재시공해야하는 경우가 있다.

이러한 제반 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인이 선 출원중인 국내 특허출원 2003-12343호(지중 매설용 관로의 선단추진 장치 및 방법)와 실용신안등록출원 2003-31738호(지중 매설용 관로의 선단추진 장치)를 제안한 바 있다.

상기한 본 출원인의 선 특허출원중인 건과 실용신안등록중인 건은 지중에서 굴착작업을 할 때 암반 등이 가로막아도 그 암반을 추진장치가 진퇴운동하며 분쇄하고 그에 따라 직선 상으로 작업을 진행하는 데에는 하등의 문제가 없었지만 예를 들어 습기가 많은 지반(또는 갯벌이나 연약지반)이나 모래와 잔돌 그리고 흙으로 이루어진 일반적인 지층에서는 진퇴하는 추진장치에 의해서는 땅을 효율적으로 파면서 굴착할 수 없는 구조적인 문제점을 갖고 있다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제, 즉 본 발명의 목적은 종래와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선단추진장치가 땅을 굴착하며 전진할 때 굴착된 토사를 효율적으로 배출하며 땅을 굴착할 수 있는 지중 매설용 관로의 선단 추진장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 선단추진장치가 회전체와 방향 잭을 이용하여 굴착하고자 하는 땅을 굴착할 때 굴착될 부분에 최소한의 물을 공급하며 회전판의 돌기 비트로 굴착하도록 함으로써 효율적으로 땅을 굴착할 수 있는 지중 매설용 관로의 선단 추진장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 선단추진장치의 회전체가 회전하며 땅을 굴착할 때 굴착되는 땅이 습한 상태에서 관을 통해 공압으로 배출되는 흙을 파이프라인을 통해 외부로 배출될 수 있도록 하는 지중 매설용 관로의 선단추진장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 선단추진장치가 회전판이 회전하며 땅을 굴착하는 과정 중에 흙이 비워진 부분을(벤토를 관체외부로 강제 유입하므로)복구하며 작업을 수행하도록 함으로써 지반 침하를 막을 수 있고, 중장거리 작업시 작업기간을 단축시킬 수 있는 지중 매설용 관로의 선단추진장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유압 또는 전력에 의해 동작되며 지층을 굴착하는 지중 매설용 관로의 선단추진장치에 있어서, 상기 선단추진장치는 분리 구비된 후 분리선 외측에서 고무 실링재를 매개로 용접판에 의해 일체로 용접된 원통형상의 본체; 상기 본체의 일 측 전방에 체결부재에 의해 분리 및 결합 가능하게 고정되며 다수의 토사 배출홀과 물 분사관이 배열된 고정판; 상기 고정판에 장착되며 유압 또는 전력을 공급받아 작동되는 감속모터; 상기 감속모터의 축에 고정 설치되며 상기 본체의 일 측 선단부에 회전 가능하게 장착하되 토사 이송홀이 배열된 제1 회전판; 상기 감속모터의 축에 고정 설치되며 상기 제1 회전판의 중앙부에 돌출된 제2 회전판; 및 상기 제1,2 회전판의 전면에 배열된 다수의 바이트로 구비된 것을 특징으로 하는 지중 매설용 관로의 선단추진장치를 제공한다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 제1 변형 예는, 상기 토사 배출홀이 형성된 상기 고정판의 내측에는 상기 본체의 작업상황을 투시하는 투명체가 적어도 한 개 이상 배치된 것을 포함한다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 제2 변형 예는, 상기 본체의 후방에는 외부에서 인입된 벤토이송 파이프가 배관되고, 상기 토사배출파이프는 상기 본체의 타측을 향해 방사상으로 분기되어 배열된 것을 더 포함한다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 제3 변형 예는, 상기 본체의 분리선 일측 내주면에는 유공압 또는 전원을 공급받아 작동되는 감속기와 실린더가 배치되고, 상기 실린더의 작동부는 분리선의 타측 내주면에 장착된 것을 더 포함한다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 제4 변형 예는, 상기 고정판의 후방 하측에 장착되며 상기 제1 회전판과 상기 고정판에 배열된 토사 이송홀과 토사 배출홀을 통하여 유입된 토사 또는 이물질이 저장되되 일 방향을 향하여 동작되는 체크밸브가 장착된 저장고; 상기 저장고의 타 측에 장착된 가압밸브; 일단부는 상기 가압밸브와 연결되고 타단부는 작업공구로 배관된 토사 이송관; 및 상기 저장고의 상측에 그 일단부가 연결되며 타단부는 에어 공급펌프와 연결되어 에어를 공급받아 저장고 내의 토사를 외부로 강제 배출시키는 에어 공급관으로 구비된 것을 포함한다.

이하에서는 상기의 목적을 달성하는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에서 적용되는 지중 매설용 관로의 선단헤드 추진장치의 전체적인 단면 구성도가 도시되어 있고, 도 2 내지 도 4는 본 발명에서 적용되는 추진장치의 요부를 보인 사시도와 단면도 그리고 정면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에서 적용되는 고정판의 정면도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명에서 적용되는 유압 실린더가 설치된 상태를 보인 배면도가 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 적용되는 선단추진장치의 본체(10)는 분리 구비된 후 분리선 외측에서 고무 실링재(12)를 매개로 용접판(11)에 의해 일체로 연결된 원통형상을 갖는다.

즉, 분리된 본체(10)는 후술하는 유압실린더에 의해 방향 조절이 가능하도록 분리 구성된다.

상기 본체(10)의 일 측 전방에는 체결부재(21)에 의해 분리 및 결합 가능한 고정판(20)이 설치된다. 상기와 같이 고정판(20)이 체결부재(21)에 의해 분리 및 결합 가능하게 설치된 이유는 장비를 현장으로 분리된 상태에서 이송하기가 용이하도록 함과 동시에 후술하는 제1,2 회전판을 지질의 특성과 상황에 따라 선택적으로 교환 사용할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 고정판(20)에는 다수의 토사 배출홀(22)과 물 분사관(23)이 전역에 걸쳐서 배열된다.

또 상기 고정판(20)에는 유압 또는 전력을 공급받아 작동되는 감속모터(30)(또는 감속기)가 장착된다.

상기 감속모터(30)의 축(31)에는 토사 이송홀(42)이 배열된 제1 회전판(40)이 고정 설치되며, 그 중앙부에는 제2 회전판(50)이 돌출 설치된다.

또 상기 제1,2 회전판(40)(50)의 전면에는 굴착할 때 토사를 회전력에 의해 긁어내는 기능을 하는 다수의 바이트(41)(51)가 배열된다.

이를 만족시키기 위한 바이트(41)(51)는 초경 합금으로 구비되는 것이 바람직하며, 바이트(41)(51)는 제1,2 회전판(40)(50)에 대해 일체로 고정되도록 설치될 수도 있지만, 별도의 체결부재에 의해 교환 가능하게 장착될 수도 있다.

또 상기 토사 배출홀(22)이 형성된 상기 고정판(20)의 내측에는 상기 본체(10)의 작업상황을 투시하는 투명체(60)가 적어도 한 개 이상 배치된 것이 바람직하다. 상기한 투명체(60)는 파손되는 것을 방지하기 위하여 강도가 강한 투명재질의 아크릴 판으로 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 본체(10)의 후방에는 외부에서 인입된 벤토 호스(70)가 다수 배관되고, 상기 벤토 공급 호스(70)는 에어 펌프 등의 일반적인 펌프장치에 의해 외부로부터 벤토를 위한 별도의 벤토는 상기 본체(10)의 타측 원주방향을 향해 방사상으로 토출할 수 있도록 분기되며 배열되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 본체(10)의 분리선 일측 내주면에는 유공압 또는 전원을 공급받아 동작되는 실린더(80)가 배치되고, 상기 실린더(80)의 작동부(81)는 분리선의 타측 내주면에 장착된 것이 바라직하다.

한편, 상기 고정판(20)의 후방 하측에는 상기 제1 회전판(40)과 상기 고정판(20)에 배열된 토사 이송홀(42)과 토사 배출홀(22)을 통하여 유입된 토사 또는 이물질이 저장되며 일 방향을 향하여 동작되는 체크밸브(91)가 장착되는 저장고(90)가 구비된다. 상기 저장고(90)의 타 측에는 일 방향으로 압력을 부여하는 가압밸브(92)가 장착되고 상기 가압밸브(92)와 연결되는 타단부는 작업공구로 향하는 토사 이송관(93)이 배관된다. 또한 상기 저장고(90)의 상측에는 그 일단부가 연결되며 타단부는 에어 공급펌프와 연결되어 에어를 공급받아 저장고 내의 토사를 외부로 강제 배출시키는 에어 공급관(94)이 구비된다.

도면중 미설명 부호 100은 추진장치의 진행방향을 확인하기 위하여 레이저 건으로부터 방사되는 빔이 조사되는 레이저 타켓이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대해 설명한다.

처음 본 발명에 의한 선단추진장치를 이용하여 지중에 관체 등을 매설하기 위한 굴착 동작을 설명하면 다음과 같다.

물론, 본 발명을 동작시키기 위해서는 도면 표현을 생략한 별도의 유압 컴프레셔와 펌핑장치에 의해 각각의 구동원이 동작되도록 전원이 공급되는 상태라 할 수 있다.

즉, 유압 또는 전원이 공급되면 그 동력에 의해 감속모터(30)가 회전하며 그 축(31)에 설치된 제1,2 회전판(40)(50)이 회전하며 선단추진장치는 전진할 것이다.

상기 추진장치는 일반적인 동작과 마찬가지로 별도로 공급되는 유압에 의해 강제적으로 전진될 수 있지만 추진장치가 전진되는 거리만큼 그 뒷부분에서 유압공급장치에 의해 전진되는 관체의 힘에 의해 계속적으로 전진할 것이다.

한편, 상기와 같이 추진장치의 제1,2 회전판(40)(50)이 저속으로 회전하게 되면 그 전면에 배열된 다수의 바이트(41)(51)는 토사를 긁어내고 동시에 외부에서 공급되는 물은 물 분사관(23)을 통하여 제1,2 회전판(40)(50)을 향해 물을 분출하게 된다.

상기와 같이 물이 분출되면 분출되는 물은 토사 이송홀(42)을 통하여 외부로 분출되며 바이트(51)가 굴착하고자 하는 부분으로 분출되며 굴착할 부분을 적셔주며 원활한 굴착을 도모하고 동시에 제1,2 회전판(40)(50)을 냉각시키는 기능을 하게 된다.

한편, 상기와 같은 동작을 진행하는 동안에 굴착된 토사는 토사 이송홀(42)을 통하여 유입된 후 저장고(90)에 쌓이게 되고, 저장고(90)에 쌓인 토사는 에어 공급관(94)을 통하여 유입된 공기의 압력에 의해 가압밸브(92)와 토사 이송관(93)을 통하여 외부로 배출된다.

또한 상기와 같은 동작에 의해 땅이 굴착되는 동안에 불필요하게 흙덩어리가 떨어지거나 패인 부분은 토사 공급호스(70)를 통하여 공급되는 토사에 의해 복개되며 굴착이 진행된다.

그리고 상기의 동작을 진행하는 동안에 레이저 타켓으로 조사되는 레이저빔을 확인하거나 투명체(60)를 통하여 본체(10)의 진행 방향이 어긋나게 되면 이때에는 별도의 유압펌프를 동작시킴으로써 다수 배열된 어느 하나의 유압 실린더(80)로 유압을 부여하여 작동부(81)를 출몰시키며 본체(10)의 진행방향을 조절한다.

상기와 같이 작동부(81)에 의해 본체(10)의 진행방향을 조절하는 것은 본체(10)가 분리 구성되고 고무 실링재(12)에 의해 약간씩 그 위치가 조절이 가능하도록 설치되었기에 가능한 것이다.

한편, 상기의 동작에 의해 외부로 배출되는 토사는 물 분사관(23)을 통하여 공급되는 물에 의해 적셔진 상태이므로 먼지가 발생하지 않고 토사의 배출이 가능한 것이다.

따라서, 작업공구에서는 별도의 흙먼지가 비산하지 않게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 지중 매설용 관로의 선단헤드추진장치에 의하면, 선단 추진장치가 땅을 굴착하며 전진할 때 굴착된 토사를 효율적으로 배출하며 땅을 굴착할 수 있는 효과가 있다.

또 본 발명은, 추진장치가 회전하며 굴착하고자 하는 땅을 굴착할 때 굴착될 부분에 물을 공급하며 굴착하도록 함으로써 효율적으로 땅을 굴착할 수 있는 효과도 있다.

또 본 발명은, 추진장치가 회전하며 땅을 굴착할 때 굴착되는 땅이 습한 상태에서 외부로 배출되도록 함으로써 작업장에 흙먼지가 비산되는 것을 방지하여 청결한 작업환경을 유지하는 효과도 있다.

또 본 발명은, 추진장치가 회전하며 땅을 굴착하는 과정 중에 흙이 비워진 부분을 복토하며 작업을 수행하도록 함으로써 작업기간을 단축시킬 수 있는 효과도 있다.

또 본 발명은, 추진장치가 회전판이 전면에서 회전하며 땅을 굴착하고 선단부에 방향을 상·하·좌·우 원하는 작업을 할 수 있도록 유압 잭이 있어 정밀시공을 할 수 있다.

또 본 발명은, 추진장치가 정밀시공을 할 수 있어 흉관 시공을 하여 외관(강관)자재를 줄 일수 있다.

또 본 발명은, 지중 매설용 관체의 추진장치가 순수 국내기술로 개발되어 해외 수출효과와 경쟁력을 확보하는 효과가 있다.

또 본 발명은, 추진장치가 지반 침하 보수를 동시에 수행하며 추진이 가능한 효과도 있다.

또한 본 발명에서 적용되는 선단추진 공법은 장거리 추진이 가능하며 안전한 효과도 있다.

도 1은 본 발명에서 적용되는 지중 매설용 관로의 선단추진장치를 보인 단면 구성도.

도 2는 본 발명에서 적용되는 제1,2 회전판을 상세히 보인 사시도.

도 3은 본 발명의 요부를 상세히 보인 단면도.

도 4는 본 발명에서 적용되는 제1 회전판의 정면도.

도 5는 본 발명에서 적용되는 고정판의 정면도.

도 6은 본 발명에서 적용되는 유압 실린더가 장착된 상태를 보인 배면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10;본체 11;용접판

12;고무 실링재 20;고정판

21;체결부재 22;토사 배출홀

23;물 분사관 30;중장비용감속장치

31;축 40,50;제1,2 회전판

41,51;바이트 42;토사 이송홀

60;투명체 70;벤토 공급파이프

80;유압 실린더 81;작동부

90;저장고 91;체크밸브

92;가압밸브 93;토사 이송관

94;에어 공급관

Claims (5)

1. 유압 또는 전력에 의해 동작되며 지층을 굴착하는 지중 매설용 관로의 선단 추진장치에 있어서,

   상기 추진장치는 분리 구비된 후 분리선 외측에서 고무 실링재를 매개로 용접판에 의해 일체로된 원통형상의 본체;

   상기 본체의 일 측 전방에 체결부재에 의해 분리 및 결합 가능하게 고정되며 다수의 토사 배출홀과 물 분사관이 배열된 고정판;

   상기 고정판에 장착되며 유압 또는 전력을 공급받아 동작되는 감속모터;

   상기 중장비용감속장치의 축에 고정 설치되며 상기 본체의 일 측 선단부에 회전 가능하게 장착되되 토사 이송홀이 배열된 제1 회전판;

   상기 감속모터의 축에 고정 설치되며 상기 제1 회전판의 중앙부에 돌 출된 제2 회전판; 및

   상기 제1,2 회전판의 전면에 배열된 다수의 바이트로 구비된 것을 특징으로 하는 지중 매설용 관로의 선단 추진장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 토사 배출홀이 형성된 상기 고정판의 내측에는 상기 본체의 작업상황을 투시하는 투명체가 적어도 한 개 이상 배치된 것을 포함하는 지중 매설용 관로의 선단 추진장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 본체의 후방에는 외부에서 인입된 토사공급 호스가 배관되고, 상기 토사공급 호스는 상기 본체의 타측을 향해 방사상으로 분기되어 배열된 것을 더 포함하는 지중 매설용 관로의 선단 추진장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 본체의 분리선 일측 내주면에는 유공압 또는 전원을 공급받아 동작되는 실린더가 배치되고,

   상기 실린더의 작동부는 분리선의 타측 내주면에 장착된 것을 더 포함하는 지중 매설용 관로의 선단 추진장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정판의 후방 하측에 장착되며 상기 제1 회전판과 상기 고정판에 배열된 토사 이송홀과 토사 배출홀을 통하여 유입된 토사 또는 이물질이 저장되되 일 방향을 향하여 동작되는 체크밸브가 장착된 저장고;

   상기 저장고의 타 측에 장착된 가압밸브;

   일단부는 상기 가압밸브와 연결되고 타단부는 작업공구로 배관된 토사 이송관; 및

   상기 저장고의 상측에 그 일단부가 연결되며 타단부는 에어 공급펌프와 연결되어 에어를 공급받아 저장고 내의 토사를 외부로 강제 배출시키는 에어 공급관으로 구비된 것을 포함하는 지중 매설용 관로의 선단 추진장치.