KR20150077978A

KR20150077978A - 연약지반의 복토에 이용되는 슬라이드식 벨트 컨베이어 포설장치 및 이를 이용한 복토시공방법

Info

Publication number: KR20150077978A
Application number: KR1020130166983A
Authority: KR
Inventors: 최귀봉
Original assignee: 주식회사 신아건설산업; 주식회사 한양
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-07-08

Abstract

본 발명은 호퍼의 하부에 호퍼와 벨트 컨베이어가 서로 관통되게 이송 스크류를 설치함으로써 입자가 작고 함수율이 큰 호퍼 내의 현지토의 ‘토사’가 호퍼를 통과하여 벨트 컨베이어위에 원활하게 도달되도록 하면서 입자가 큰 돌이나 자갈은 이송 스크류를 타고 호퍼 게이트를 통해 밖으로 빠져나가도록 한 구성이면서 또한 회전 분산판의 날개를 토사이동억제ㆍ분사형 날개를 갖는 곡선형상으로 형성함으로써 중간부의 볼록한 형상으로 인해 점성이 큰 ‘토사’(S)가 뭉치기 전 원심력에 의하여 밖으로 분사되게 구성함으로써 현지토의 ‘토사’에 의한 복토층을 일정한 두께로 골고루 산포되게 할 뿐 아니라 그 시공이 효율적이고 토사구득이 용이하여 경제적이고 유용한 발명이다.

Description

연약지반의 복토에 이용되는 슬라이드식 벨트 컨베이어 포설장치 및 이를 이용한 복토시공방법{Belt conveyer apparatus with screw and hopper being able to use soil}

본 발명은 연약지반의 복토에 이용되는 슬라이드식 벨트 컨베이어 포설장치 및 이를 이용한 복토시공방법에 관한 것으로 이를 좀 더 구체적으로 말하면, 호퍼의 하부에 호퍼와 벨트 컨베이어가 서로 관통되게 이송 스크류를 설치함으로써 입자가 작고 함수율이 큰 호퍼 내의 현지토의 ‘토사’가 호퍼를 통과하여 벨트 컨베이어위에 원활하게 도달되도록 하면서 입자가 큰 돌이나 자갈은 이송 스크류를 타고 호퍼 게이트를 통해 밖으로 빠져나가도록 한 구성이면서 또한 회전 분산판의 날개를 토사이동억제ㆍ분사형 날개를 갖는 곡선형상으로 형성함으로써 중간부의 볼록한 형상으로 인해 점성이 큰 ‘토사’(S)가 뭉치기 전 원심력에 의하여 밖으로 분사되게 구성함으로써 현지토의 ‘토사’에 의한 복토층을 일정한 두께로 골고루 산포되게 할 뿐 아니라 그 시공이 효율적이고 현지 토사구득이 용이하여 경제적이고 유용한 발명이다.

현재까지 연약지반 복토재 포설 장비로서 벨트 컨베이어 장비만큼 유용하고 효율적인 장비는 없다.

벨트 컨베이어장비는, 벨트 컨베이어 장비의 중량을 지탱할 수 있는 복토층이 마련되기만 하면 아직 벨트 컨베이어 장비를 탈 수없는 연약지반일지라도 그 연약지반을 향하여 멀리서 복토재를 멀리서 뿌릴 수 있고, 그 결과 벨트 컨베이어 장비의 중량을 지탱할 수 있는 복토층을 형성할 수 있는 장점을 지닌 장비이기 때문이다.

등록특허 10-0898806호가 이러한 벨트 컨베이어장비의 하나의 예가 된다.(도1a, 도1b, 도1c 참조)

등록특허 10-0898806호에 의하면 벨트 컨베이어장비(10)의 무게중심, 즉 무한궤도(40)가 장비의 중량을 지탱할 수 있는 복토층위에 놓여있다. 복토재(60)는 호퍼(12)에 채워지고 채워진 복토재(60)는 벨트 컨베이어(11)를 타고 분산판(19)까지 이송된다. 이송된 복토재(60)는 회전되는 회전 분산판(19)에 의하여 전방에 있는 연약지반(70)을 향하여 뿌려진다.

회전 분산판(19)에서 전방에 있는 연약지반(70)에 뿌려지는 평균분산거리는 모래기준으로 4~5m이다. 분산거리를 더 늘리기 위하여 포설 벨트 컨베이어(14) 선단에 설치된 회전 분산판(19)의 확장이 가능하도록 가이드레일(13)을 따라 포설 벨트 컨베이어(14)의 왕복 이동이 가능한 구성이다.

회전 분산판(19)에는 일자형 직선날개가 형성되어있다. 일자형 직선날개는 모래와 같은 함수율이 거의 없고 모래입자가 일정한 경우에는 모래 분산이 일정하다. 모래 입자의 크기와 무게가 거의 같기 때문에 일자형 직선날개의 회전중심축을 향하여 모이지 않는다. 다시 말하면 일자형 직선날개의 회전중심축을 향하여 모이는 입자는 작은 입자, 즉 입자의 무게가 작은 것이 모이게 되는데 입자의 크기가 거의 같으므로 중심을 향하여 모이기 전에 원심력에 의하여 분사되게 된다.

요즘 복토재로서 모래구하기가 너무 어렵다. 구한다하더라도 값이 너무 비싸 경제적으로 불리하다.

복토재의 모래 대체재로서 가장 값싸고 구하기가 용이한 것은 현지토(이하 이를 ‘토사’라 한다)이다. 토사는 입경이 다양하고 점성을 갖는 특성이 있다. 여기서 흙으로 분류되는 ‘토사’라 하더라도 흙의 입자의 크기가 일정하지 않다. 아주 작은 것부터 흙으로 분류되는 그 한계 내에서 제일 큰 것까지 존재한다.

그뿐만 아니라 ‘토사’는 점성에 의하여 서로 뭉쳐지는 특성이 있다. 이러한 현상은 ‘토사’의 입경이 작을수록 잘 뭉쳐진다.

이러한 특성을 갖는 ‘토사’를 등록특허 10-0898806호와 같이 일자형 직선 날개를 갖는 회전 분산판(19)에 의하여 분사시키게 되면 ‘토사’입경이 작을수록 회전 분산판(19)의 회전중심축을 향하여 모이게 되고 점차로 뭉쳐지게 된다. 여기서 사용되는 ‘토사’입경은 대체로 작기 때문에 거의 회전중심축 쪽으로 모이게 된다. 다시 뭉쳐진 ‘토사’는 회전 분산판(19)의 원심력에 의하여 회전 분산판(19) 밖으로 배출되나 뭉쳐진 ‘토사’의 자중이 커서 회전 분산판(19) 바로 앞에 떨어지게 된다.

뭉쳐진 ‘토사’가 뭉쳐지지 않은 ‘토사’보다 훨씬 많기 때문에 ‘토사’를 복토재로서 사용할 경우 골고루 뿌려지지 않아 일정한 두께로 복토층이 형성되지 않는 것이 ‘토사’가 갖는 가장 큰 문제점이다.

복토재가 토사인 경우는 입경 크기가 다양하여 저속회전으로 전방에 포설 할 수밖에 없어 포설 면적이 넓지 않다.

복토층이 골고루 일정한 두께로 형성되게 하는 것이 벨트 컨베이어장비가 갖는 가장 큰 장점임에도 불구하고 ‘토사’가 회전 분산판(19) 앞에만 모이게 되면 연약지반 표층보강이 효율적으로 이루어지지 않기 때문이다.

또한 현지토의 ‘토사’를 복토재로 사용되더라고 벨트 컨베이어장비를 사용하는 경우 ‘토사’는 벨트 컨베이어장비의 호퍼에 제일 먼저 투입된다. 호퍼에 투입된 ‘토사’는 호퍼를 거쳐 벨트 컨베이어(11)위에 도달되어야한다. 그런데 이때 호퍼에 투입된 ‘토사’는 입경이 작고 함수율도 커서 호퍼의 벽 표면에 단단히 붙어있고, 호퍼내부의 ‘토사’는 서로 단단히 응집된 상태이어서 호퍼를 통과하기가 어렵다. 그 결과 호퍼내의 토사는 호퍼를 통과하지 못하거나 통과된다하더라도 통과시간이 길어 복토재로서 사용이 어려운 문제점이 있다.

한편, 현지토의 ‘토사’에는 큰 돌이나 자갈이 포함되는 것이 보통이다. 토사채취 시 현지에서 분류하지 않은 채, 그대로 덤프트럭으로 운반된 것이기 때문이다. 큰 돌이나 자갈로 인하여 호퍼 하단이 막혀 복토재가 벨트 컨베이어에 도달할 수 없게 된다. 이를 제거 후 재 작동해야하는 불가피성 때문에 작업이 지연되고 시공효율이 저하되는 문제점이 있다.

⒜ 본 발명은 호퍼의 하부에 호퍼와 벨트 컨베이어가 서로 관통되게 이송 스크류를 설치함으로써 입자가 작고 함수율이 큰 호퍼 내의 현지토의 ‘토사’가 호퍼를 통과하여 벨트 컨베이어위에 원활하게 도달되도록 하면서 입자가 큰 돌이나 자갈은 이송 스크류를 타고 호퍼 게이트를 통해 밖으로 빠져나가도록 함에 그 목적이 있고,

⒝ 구득이 용이하고 값이 싼 현지토의 ‘토사’를 복토재로 사용하면서 벨트 컨베이어장비의 회전 분산판의 날개를 토사이동억제ㆍ분사형 날개를 갖는 곡선형상으로 형성함으로써 중간부의 볼록한 형상으로 인해 점성이 큰 ‘토사’(S)가 뭉치기 전 원심력에 의하여 밖으로 분사되게 되어 현지토의 ‘토사’에 의한 복토층을 일정한 두께로 골고루 산포되도록 함에 다른 목적이 있다.

본 발명은 벨트컨베이어와 호퍼와 회전분산판으로 이루어진 벨트컨베이어 장비를 이용하여 토사를 복토재로 사용하되 호퍼와 벨트컨베이어와의 사이에 이송스크류가 벨트컨베이어방향으로 설치되고, 이송스크류의 축은 지지대에 의하여 지지되며, 호퍼내의 토사가 통해 벨트컨베이어에 이동되는 이송스크류의 관통공간이 마련되어있는 한편, 호퍼의 측면벽에 이송스크류의 방향으로 게이트를 설치하되 측면벽은 수직으로 형성되고 게이트의 상부에 힌지축이 설치되어 있음을 특징으로 하는 복토재로서 토사사용이 가능한 스크류를 갖는 호퍼 및 개선된 회전 분산판이 구비된 벨트 컨베이어 장치이다.

여기에다 회전분산판의 날개를 토사이동억제ㆍ분사형 날개를 갖는 곡선형상이 되게 다수 개 설치하되 토사이동억제ㆍ분사형 날개는 회전분산판의 회전방향에 대하여 그 중간부가 볼록한 형상이 되게 함을 특징으로 하는 복토재로서 토사사용이 가능한 스크류를 갖는 호퍼 및 개선된 회전 분산판이 구비된 벨트 컨베이어 장치이다. (일 방향 회전분산판의 날개)

한편, 복토재가 토사인 경우는 입경 규격이 다양하여 저속회전으로 전방에 포설 할 수밖에 없어 포설 면적이 넓지 않다. 따라서 보다 많은 면적을 포설하기 위해서는 회전분산판의 회전을 좌우로 회전시키게 되면 포설면적이 2배가 되어 포설이 효율적이고 경제적이다.

이에 따라 회전분산판의 토사이동억제ㆍ분사형 날개가 좌우로 회전하기위해서는 그 형상을 2방향 회전분산판 날개가 되도록 구성해야한다. 즉 일 방향 회전분산판의 각 날개에다 반대방향으로 일 방향 날개를 더 설치한 구성이다. (2방향 회전분산판의 날개)

또한 이송스크류 방향의 호퍼 벽면의 경사조절이 가능하게 하되 호퍼 벽면의 하단부에 힌지축을 형성하고, 그 상단부에는 탄성을 갖도록 하여 힌지축을 중심으로 가변되도록 함을 특징으로 하는 복토재로서 토사사용이 가능한 스크류를 갖는 호퍼 및 개선된 회전 분산판이 구비된 벨트 컨베이어 장치이다.

⒜ 본 발명은 호퍼의 하부에 호퍼와 벨트 컨베이어가 서로 관통되게 이송 스크류를 설치함으로써 입자가 작고 함수율이 큰 호퍼 내의 현지토의 ‘토사’가 호퍼를 통과하여 벨트 컨베이어위에 원활하게 도달되는 효과가 있을 뿐 아니라 입자가 큰 돌이나 자갈은 이송 스크류를 타고 호퍼 게이트를 통해 밖으로 빠져나가도록 함으로써 작업이 효율적이고 경제적인 효과가 있다.

⒞ 또한 이송스크류 방향의 호퍼 벽면의 경사조절이 가능한 구성이므로 점성이 큰 ‘토사’를 호퍼 아래로 용이하게 이동시킬 수 있는 효과를 지닌 유용한 발명이다.

[도1a] 통상 사용되는 벨트 컨베이어 장비를 나타낸 단면도
[도1b] 도1a의 회전 분산판의 사시도
[도1c] 도1a의 벨트 컨베이어 장비에 의해 복토재가 포설되는 상태를 보인 단면도
[도2] 본 발명의 호퍼의 구조와 그 하부에 이송스크류가 설치된 모습을 보인 단면도
[도3] 본 발명의 회전분산판에 의해 토사가 포설되는 상태를 보인 단면도
[도4.5] 본 발명 회전분산판의 형상 및 구조를 보인 실물사진

본 발명 연약지반의 복토에 이용되는 슬라이드식 벨트 컨베이어 포설장치 및 이를 이용한 복토시공방법의 구성에 대하여 첨부된 도면과 함께 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 벨트 컨베이어 장치는 도1a, 도1b, 도1c의 벨트 컨베이어 장치의 구성과 같다. 다만 토사를 복토재로 사용한 것만 다를 뿐이므로 이를 개선한 토사와 관련된 ‘호퍼의 구성’과, ‘이송스크류의 추가구성’과, 그리고 ‘회전 분산판의 곡선형날개구성’에서만 차이가 있을 뿐이다.

따라서 여기서는 도1a, 도1b, 도1c의 벨트 컨베이어 장치의 구성을 그대로 따르기로 하고, 다만 토사와 관련된 본 발명의 개선된 구성에 대해서만 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저 도1a, 도1b, 도1c의 벨트 컨베이어 장치에 의한 복토재의 이송에 대하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

복토재(60)를 복토하기 위한 적당한 위치에 무한궤도로 이동 가능한 벨트 컨베이어 장치(10)를 설치한다.

벨트 컨베이어(11) 일측에 설치된 호퍼(12)에 덤프차에 의하여 복토재(60)가 공급된다.

공급된 복토재(60)는 벨트 컨베이어(11)에 실려 회전 분산판(19)에 이송된다.

회전 분산판(19)에 의하여 복토재(60)가 분사된다.

더 멀리까지 복토재(60)를 포설하기위하여 구동부(15)에 의해 회전 분산판(19)을 더 길게 확장할 수 있도록 구성되었다. 복토재(60)의 비거리 크게 하기위해서다.

특히 본 발명에서는 종래기술과는 달리 복토재로서 ‘토사’(S)를 사용한다. ‘토사’(S)의 규격은 150mm이하가 바람직하다.

덤프차에 의해 점성을 갖는 ‘토사’(S)가 호퍼(H)에 공급된다.

공급된 ‘토사’(S)는 이송스크류(SC)가 작동되고 있는 상태에서 이송스크류(SC)의 관통공간(Q)을 관통하여 벨트 컨베이어(11)에 실려 토사이동억제ㆍ분사형 날개(R)를 갖는 회전 분산판(P)에 이송된다.

곡선형 날개(R)를 갖는 회전 분산판(P)의 회전에 의하여 복토층에 고르게 분사된다.

공급된 ‘토사’(S)에 큰 돌이나 자갈이 포함되어있을 경우 큰 돌이나 자갈이 이송스크류(SC)에 의하여 게이트(G)쪽으로 이송되어 상단부의 힌지축(H)을 중심으로 열리면서 밖으로 빠져나가게 된다.

이때 이송스크류(SC)는 큰 돌이나 자갈이 게이트(G) 밖으로 이송되게 할 뿐만 아니라 점성을 갖는 호퍼(H)내의 ‘토사’(S)를 아래로 잘 내려올 수 있도록 촉진시키는 기능도 동시에 수행한다.

한편, 토사이동억제ㆍ분사형 날개(R)를 갖는 회전 분산판(P)에 이송된 ‘토사’(S)는 회전 분산판(P)의 회전에 의하여 복토층에 분사되게 된다.

토사이동억제ㆍ분사형 날개(R)는 회전분산판(P)의 회전방향에 대하여 그 중간부가 볼록한 형상이다. 이 중간부의 볼록한 형상 때문에 점성이 큰 ‘토사’(S)는 볼록한 곳을 넘지 못하고 원심력에 의하여 밖으로 분사되게 된다. 다시 말하면, 점성이 큰 ‘토사’(S)가 뭉치기 전 원심력에 의하여 밖으로 분사되게 된다. 회전분산판(P)의 회전중심부에 뭉치는 양을 중간부의 볼록한 형상과 원심력에 의하여 그만큼 감소시킬 수 있음으로써 그만큼 복토층의 두께가 일정하게 되는 것이다.

회전분산판(P)에 일 방향 토사이동억제ㆍ분사형 날개(R)가 설치된 경우(도4참조)는 회전분산판(P)이 도3 (A)에서와 같이 일방향으로 회전하게 되므로 그 포설범위가 한정된다.

그러나 회전분산판(P)에 양 방향 토사이동억제ㆍ분사형 날개(R)가 설치된 경우(도4참조)는 회전분산판(P)이 도3 (B)에서와 같이 양방향으로 회전하게 되므로 그 포설면적이 2배로 증가하게 된다. 포설면적이 2배가 되므로 포설이 효율적이고 경제적이다.

일 방향 토사이동억제ㆍ분사형 날개(R1)는 토사가 상부로 분산되지 않도록 분산방지 턱을 형성하는 것이 바람직하다. 일 방향 토사이동억제ㆍ분사형 날개(R1)는 4개의 곡선형 날개가 바람직하다.

2방향 토사이동억제ㆍ분사형 날개(R2)는 일 방향 토사이동억제ㆍ분사형 날개(R1)보다 차지하는 면적이 크므로 3개가 바람직하다. 마주하는 날개사이에는 보강대와 토사의 유입을 방지할 수 있도록 덮개를 형성하는 것이 바람직하다.

S: 토사, H: 호퍼

Claims

벨트컨베이어와 호퍼와 회전분산판으로 이루어진 벨트컨베이어 장비를 이용하여 토사를 복토재로 사용하되 호퍼와 벨트컨베이어와의 사이에 이송스크류가 벨트컨베이어방향으로 설치되고, 이송스크류의 축은 지지대에 의하여 지지되며, 호퍼내의 토사가 통해 벨트컨베이어에 이동되는 이송스크류의 관통공간이 마련되어있는 한편, 호퍼의 측면벽에 이송스크류의 방향으로 게이트를 설치하되 측면벽은 수직으로 형성되고 게이트의 상부에 힌지축이 설치되어 있음을 특징으로 하는 연약지반의 복토에 이용되는 슬라이드식 벨트 컨베이어 포설장치 및 이를 이용한 복토시공방법
제1항에 있어서
회전분산판의 날개를 토사이동억제ㆍ분사형 날개를 갖는 곡선형상이 되게 다수 개 설치하되 토사이동억제ㆍ분사형 날개는 회전분산판의 회전방향에 대하여 그 중간부가 볼록한 형상이 되게 함을 특징으로 하는 연약지반의 복토에 이용되는 슬라이드식 벨트 컨베이어 포설장치 및 이를 이용한 복토시공방법
제2항에 있어서
일 방향 회전분산판의 각 날개에다 반대방향으로 일 방향 날개를 하나 더 설치하여 2방향 토사이동억제ㆍ분사형 날개를 갖도록 함을 특징으로 하는 연약지반의 복토에 이용되는 슬라이드식 벨트 컨베이어 포설장치 및 이를 이용한 복토시공방법