KR20180112971A - 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비 - Google Patents

Abstract

철도의 자갈궤도를 콘크리트궤도로 개량하는 급속경화궤도 시공시 레일 상을 신속하게 이동하여 모르타르의 지속적인 교반과 공급을 통해 한정된 시간 내에 자갈궤도에 모르타르를 공급해야 하는 상황에서 작업시간을 단축시키고, 자갈에 공급하는 양을 증가시킴으로써 개량되는 콘크리트궤도의 길이를 증가시킬 수 있고, 또한, 시멘트 공급부로부터 믹싱부를 거쳐 자갈궤도에 이르기까지 지속적으로 교반되는 공정을 통해 균일하고 품질이 양호한 콘크리트궤도 개량이 가능하고, 시멘트 공급부 사이에 모르타르 믹싱 및 방출이 집중적으로 가능하도록 배치되어 작업시간을 단축할 수 있으며, 또한, 집진장치를 통해 인근의 대기오염을 방지하고, 스크류 컨베이어 내부로 주입되는 모르타르 재료의 양에 따라 속도를 조절하여 모르타르를 지속적이고 균일하게 공급할 수 있는, 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비가 제공된다.

Description

자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비 {MORTAR SUPPLYING EQUIPMENT FOR FAST-HARDENING TRACK FOR IMPROVING BALLAST TRACK}

본 발명은 모르타르 공급장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 철도의 자갈궤도를 콘크리트궤도로 개량하는 급속경화궤도 시공시 모르타르를 이송, 믹싱 및 주입하는 모르타르 공급장비에 관한 것이다.

일반적으로, 열차 등이 주행하게 되는 궤도(Track)는 노반 위에 도상을 마련하고, 그 도상 위에 침목 및 레일을 배치한 것이 널리 알려져 있다. 여기서, 도상은 레일 및 침목으로부터 전달되는 열차 하중을 넓게 분산시켜 노반에 전달하고, 침목을 소정 위치에 고정시키는 역할을 하는 궤도재료로서, 자갈(또는 쇄석)이나 콘크리트가 사용된다.

이러한 궤도의 구조는, 노반 위에 형성한 도상에 침목을 배열하고, 그 위에 한 쌍의 레일을 일정 간격으로 평행하게 부착하는 것이 일반적이다. 이러한 궤도를 구성하는 도상으로는 밸러스트(Ballast), 슬래브(Slab) 등이 있으며, 노선의 다양한 조건을 고려하여 선정되고 있다. 특히, 자갈, 쇄석 등의 밸러스트를 이용한 밸러스트 도상 궤도가 널리 알려져 있다. 이러한 자갈, 쇄석 등의 밸러스트는 침목을 확실히 유지하고, 열차로부터 레일 및 침목을 거쳐 전해지는 하중을 노반에 균등하게 분산시키며, 궤도에 탄성을 갖게 하며, 댐핑 등의 보수 작업을 용이하게 실시할 수 있어야 하고, 궤도의 배수를 좋게 하여 분니 또는 잡초의 발생을 방지하는 등의 기능을 갖고 있다.

한편, 철도 인프라 구조물에서 전통적인 자갈도상궤도는 신속하게 건설될 수 있으나 열차의 하중이 작용할 때마다 자갈의 소성변형이 발생하기 때문에 주기적인 유지보수를 필요로 하며, 최근에는 자갈궤도 급속개량공법으로 자갈궤도가 콘크리트궤도로 전환되고 있다. 다시 말하면, 최근 열차의 고속화에 따라 궤도 구조가 자갈궤도에서 점차 콘크리트 슬래브 궤도 부설로 변화하고 있다. 예를 들면, 고속철도 등의 궤도를 부설함에 있어서 궤도틀림 발생이 큰 문제가 되고 있고, 자갈을 이용한 일반 자갈도상 궤도의 경우, 열차 통행시의 자갈 비산 등의 문제가 크게 대두되고 있다.

도 1은 일반적인 콘크리트궤도로 개량된 자갈궤도의 구조를 나타낸 모식도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 급속 콘크리트궤도(10)는 노반(11) 상에 장섬유 부직포(12)가 배치되고, 장섬유 부직포(12)의 상부에 기존의 자갈을 긁어내고 세척한 재생자갈(13)이 배치된다.

이러한 재생자갈(13)의 상부에 광폭침목(14)들이 서로 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치되며, 레일(15)은 광폭침목(14) 상에서 광폭침목(14)을 수직으로 가로지르도록 배치되고, 레일 체결장치(16)에 의해 광폭침목(14) 및 레일(15)이 체결된다.

이러한 상태에서 재생자갈(13)을 향해 교반된 모르타르(Mortar)를 주입하면 모르타르 충진층(17)이 형성되고, 이러한 모르타르 충진층(17)이 경화됨으로써 급속 콘크리트궤도(10)가 완성된다.

하지만 기존의 자갈궤도를 급속 콘크리트궤도(10)로 개량하기 위해서 장시간의 작업시간이 필요한 반면, 열차가 운행하지 않는 시간은 제한적이므로 기존 공정의 속도를 증가시키는 기술이 필요한 실정이다.

다시 말하면, 자갈궤도 급속개량 공법으로 자갈궤도를 콘크리트궤도로 전환하는 작업은 복잡한 단계들을 거쳐야 하고, 장시간의 작업공정이 필요하지만 철도 차량 운행이 종료된 이후 제한된 작업시간, 예를 들면, 약 4시간 동안에 완성될 수 있는 콘크리트궤도는 그 시공 길이가 짧다는 단점이 있다.

한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1374085호에는 "이동식 배합타설 장비"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 종래의 기술에 따른 이동식 배합타설 장비의 측면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 이동식 배합타설 장비가 적용된 전체 논스톱 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 이동식 배합타설 장비(20)는, 공사현장에서 원자재를 저장하는 저장빈; 상기 저장빈 하부에 설치되어 원자재의 배출을 통제하는 슬라이드 게이트; 상기 슬라이드 게이트로부터 배출된 원자재를 수평으로 이동시키는 수평 컨베이어; 상기 수평 컨베이어로부터 이동된 원자재를 경사로 이동시키는 경사 컨베이어; 상기 경사 컨베이어로부터 이동된 원자재를 받는 호퍼; 상기 호퍼로부터 전달받은 원자재와 물탱크로부터 전달받은 물을 소정의 비율로 혼합하는 연속믹서; 및 상기 원자재와 물의 혼합물을 외부로 배출하는 모르타르 연속펌프를 포함하되, 상기 저장빈, 슬라이드 게이트 및 수평 컨베이어는 재료저장부(22)를 구성하고, 상기 경사 컨베이어, 호퍼, 연속믹서 및 모르타르 연속펌프는 혼합부(23)를 구성하며, 상기 물탱크 및 발전기는 물공급부(21)를 구성하며, 상기 물공급부(21), 재료저장부(22) 및 혼합부(23)는 각각의 유닛(unit)이 일체로 일렬로 배열되므로, 트레일러에 의해 공사현장으로 이동하고 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 종래의 기술에 따른 이동식 배합타설 장비가 적용된 논스톱 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, 이동식 사일로 장치, 이동식 배합타설 장비(20), 이동식 배합수 온도조절 장치, 패널을 이용한 철도궤도 시공방법을 공사현장에서 하나의 시스템으로 적용한 것이다. 즉, 이동식 사일로 장치, 이동식 배합타설 장비(20) 및 이동식 배합수 온도조절 장치는 트레일러로 현장에 옮겨져 원자재를 공급받으며 원자재의 배합부터 타설까지 공사현장에서 논스톱으로 진행되며, 패널을 이용한 철도궤도 시공방법에 적용시, 상기 이동식 배합타설 장비(20)를 이용하여 충전재를 주입할 수 있다.

종래의 기술에 따른 이동식 배합타설 장비(20)에 따르면, 기존 레미콘 대신에 특수한 현장사정에 따라 공사현장에서 바로 정확한 비율로 배합하여 사용할 수 있는 논스톱 시스템 구축을 전제로 하여, 공사현장에서 시멘트 또는 골재 등의 원자재를 간편히 물과 배합하고 타설할 수 있고, 트레일러로 이동 및 설치가 편리한 것을 특징으로 한다.

한편, 관련기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1076029호에는 "교량상 기설 자갈도상궤도의 궤도구조 개량방법"이라는 명칭의 발명을 개시하고 있고, 대한민국 공개특허번호 제2006-21688호에는 "자갈도상궤도용 시멘트모르타 유하주입형 포장궤도의 시공방법 및 그를 이용한 구조"라는 명칭의 발명을 개시하고 있다.

그러나 종래의 기술에 따르면 단순히 모르타르를 주입하고 성형하는 구조는 개시하고 있지만, 모르타르를 운반하고 신속하게 주입하는 장치의 발명은 제시하지 않고 있으며, 이를 해결하기 위하여 모르타르의 운송, 혼합 및 주입이 동시에 가능한 기술이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허번호 제10-1076029호(출원일: 2009년 4월 24일), 발명의 명칭: "교량상 기설 자갈도상궤도의 궤도구조 개량방법" 대한민국 공개특허번호 제2006-21688호(공개일: 2006년 3월 8일), 발명의 명칭: "자갈도상궤도용 시멘트모르타 유하주입형 포장궤도의 시공방법 및 그를 이용한 구조" 대한민국 등록특허번호 제10-1374085호(출원일: 2013년 8월 29일), 발명의 명칭: "이동식 배합타설 장비" 대한민국 공개특허번호 제2016-104376호(공개일: 2016년 9월 5일), 발명의 명칭: "수지모르타르 믹싱공급장치" 대한민국 등록특허번호 제10-1138318호(출원일: 2009년 7월 14일), 발명의 명칭: "모르타르 투입장치" 대한민국 공개특허번호 제2013-20200호(공개일: 2013년 2월 27일), 발명의 명칭: "모르타르 공급장치"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 철도의 자갈궤도를 콘크리트궤도로 개량하는 급속경화궤도의 시공시 레일 상을 신속하게 이동하여 모르타르의 지속적인 교반과 공급을 통해 한정된 시간 내에 자갈궤도에 모르타르를 공급할 수 있는, 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 제1 및 제2 시멘트 공급부로부터 믹싱부를 거쳐 자갈궤도에 이르기까지 지속적으로 교반되는 공정을 통해 균일하고 품질이 양호한 콘크리트궤도 개량이 가능하고, 제1 및 제2 시멘트 공급부 사이에 모르타르 믹싱 및 방출이 집중적으로 가능하도록 배치되어 작업시간을 단축할 수 있는, 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 집진장치를 통해 인근의 대기오염을 방지하고, 스크류 컨베이어 내부로 주입되는 모르타르 재료의 양에 따라 속도를 조절하여 모르타르를 지속적이고 균일하게 공급할 수 있는, 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비를 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비는, 레일 상에서 주행하도록 형성되는 대차부; 상기 대차부의 전면 상부에 배치되는 물탱크; 상기 물탱크의 후방에 배치되어 구동전원을 공급하는 발전기; 자갈궤도에 주입되는 모르타르 재료와 상기 물탱크의 물을 믹싱하여 주입하는 믹싱부; 및 상기 믹싱부의 전방 및 후방에 각각 배치되고, 내부의 모르타르 재료에 진동을 가하며 상기 믹싱부로 교반 이송하는 제1 및 제2 시멘트 공급부를 포함하되, 상기 물탱크, 발전기, 믹싱부, 제1 및 제2 시멘트 공급부는 레일 상에서 주행하는 상기 대차부 상에 탑재되며, 상기 믹싱부는 모르타르의 지속적인 교반과 공급을 통해 열차 운행이 차단되는 한정된 시간 내에 자갈궤도에 모르타르를 공급하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 시멘트 공급부 각각은 상기 모르타르 재료를 저장하는 탱크와 연결되고 상부가 개방된 수평관 내부의 스크류가 회전하면서 상기 믹싱부를 향해 상기 모르타르 재료를 교반 이송하는 스크류 컨베이어를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 스크류 컨베이어는, 상기 탱크의 외부에서 상기 믹싱부의 상부를 향해 경사지게 연장되도록 형성되고, 상기 믹싱부에 주입된 상기 모르타르 재료의 양의 증감에 따라 상기 스크류의 회전속도를 감속 또는 증가시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 시멘트 공급부 각각은 상기 탱크의 내부에서 상기 스크류 컨베이어의 상부와 연결되도록 형성되고 상부로 경사면을 이루며 확장 연장되어 상부에 상기 모르타르 재료의 적재공간을 형성하는 적재유닛을 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 시멘트 공급부 각각은 상기 적재유닛의 경사면과 밀착 형성되고, 상부 또는 하부로 왕복이동하며 상기 모르타르 재료를 교반하고 상기 스크류 컨베이어로 공급하는 교반장치를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 시멘트 공급부 각각은 상기 적재유닛에 진동을 가하여 상기 모르타르 재료를 교반하는 진동장치를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 시멘트 공급부 각각의 후면에 배치되어 모르타르 재료의 적재 미세분진을 흡입 및 정화하는 집진장치를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 믹싱부는, 상기 모르타르 재료 및 상기 탱크의 물펌프를 통해 물을 공급받아 교반 혼합시키고, 제어를 통해 상기 대차부 방향으로 형성된 배출구로 교반된 모르타르를 배출하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 믹싱부는, 모르타르가 방출되면 고압의 물을 분사하여 상기 믹싱부 내부의 모르타르 잔존물을 세척 및 제거하는 세척노즐펌프를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 물탱크는 상기 믹싱부로 물을 주입하는 파이프라인에 형성되는 솔레노이드 밸브 및 펌프의 시간 조절을 통해 상기 믹싱부로 주입되는 물의 낙차율을 조정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 물탱크는 그 내부에 형성되는 수중펌프를 통해 모르타르의 경화시간을 조절하는 지연제를 와류작용으로 물과 혼합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 철도의 자갈궤도를 콘크리트궤도로 개량하는 급속경화궤도 시공시 레일 상을 신속하게 이동하여 모르타르의 지속적인 교반과 공급을 통해 한정된 시간 내에 자갈궤도에 모르타르를 공급해야 하는 상황에서 작업시간을 단축시키고, 자갈에 공급하는 양을 증가시킴으로써 개량되는 콘크리트궤도의 길이를 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1 및 제2 시멘트 공급부로부터 믹싱부를 거쳐 자갈궤도에 이르기까지 지속적으로 교반되는 공정을 통해 균일하고 품질이 양호한 콘크리트궤도 개량이 가능하고, 제1 및 제2 시멘트 공급부 사이에 모르타르 믹싱 및 방출이 집중적으로 가능하도록 배치되어 작업시간을 단축할 수 있다.

본 발명에 따르면, 집진장치를 통해 인근의 대기오염을 방지하고, 스크류 컨베이어 내부로 주입되는 모르타르 재료의 양에 따라 속도를 조절하여 모르타르를 지속적이고 균일하게 공급할 수 있다.

도 1은 일반적인 콘크리트궤도로 개량된 자갈궤도의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 이동식 배합타설 장비의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 이동식 배합타설 장비가 적용된 전체 논스톱 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 시멘트 공급부를 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 시멘트 공급부를 II-II'를 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 믹싱부를 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 도 4에 도시된 믹싱부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 믹싱부를 다른 각도에서 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시된 팔각통을 구체적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 방출유닛을 구체적으로 설명하기 위한 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도]

전술한 자갈궤도의 강도증진 및 유지보수비 절감을 위해 급속경화궤도가 개발되었고, 상기 급속경화궤도는 기존 자갈도상궤도에 급속경화 모르타르를 충진하여 시공하는 공법이다. 현재, 이러한 급속경화궤도를 고속선에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 고속선에 시공되는 급속경화궤도는 시공 이음부에 과도한 수직 처짐이 발생할 위험이 있다.

이러한 급속경화궤도는 기존 자갈궤도의 강도 증진 및 유지보수비 절감을 위한 것으로, 3~4시간의 열차 차단시간 내에 급속경화 모르타르를 기존 자갈궤도에 충진하여 콘크리트궤도화하는 방법으로 시공되어 열차 운행에 지장을 주지 않는 장점을 가지고 있다. 예를 들면, 토공구간에 시공되는 급속경화궤도는 기존 자갈궤도 노반 상에 시공되며, 급속경화궤도의 구조물은 침목, 충진층, 자갈층, 관입층, 노반 등으로 구분할 수 있다. 이러한 토공구간 급속경화궤도 슬래브는 시공특성상 열차 차단시간 내에 시공이 완료되어야 하므로, 시공연장은 차단시간 내에 시공이 가능한 25m로 시공되며, 이러한 침목 사이의 종방향 간격은 0.65m이다.

이하, 도 4 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비(100)를 설명하기로 한다.

[자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비(100)]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 시멘트 공급부를 I-I'를 따라 절단한 단면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 시멘트 공급부를 II-II'를 따라 절단한 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모르타르 공급장비(100)는 대차부(200), 물탱크(300), 발전기(400), 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 및 믹싱부(800)를 포함한다.

대차부(200)는 제1 대차(210), 제2 대차(220), 제3 대차(230) 및 제4 대차(240)를 포함하며, 상기 대차부(200)는 본 발명의 실시예에 따른 모르타르 공급장비(100)의 하부에 배치되어 레일(Rail) 상을 주행하도록 형성되고, 전방 또는 후방은 엔진이 배치된 구동열차에 연결되어 레일 상을 따라 주행할 수 있다.

구체적으로, 상기 대차부(200)의 제1 대차(210), 제2 대차(220), 제3 대차(230) 및 제4 대차(240)가 순서대로 연결되도록 형성되고, 상기 제1 대차(210)는 분리하여 상기 제4 대차(240)와 연결할 수 있다.

물탱크(300)는 상기 제1 대차(210) 상에 배치되고, 물을 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 및 믹싱부(800)에 공급하며, 또한, 발전기(400)는 상기 물탱크(300)의 후방에 배치되어 물 공급, 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 및 믹싱부(800)에서 필요로 하는 동력을 제공한다.

구체적으로, 상기 물탱크(300)에는 상기 믹싱부(800)에 물 공급을 위한 파이프라인에 솔레노이드 밸브와 수중펌프의 시간 조절을 통해 상기 믹싱부(800)를 향한 낙차율을 조절하는 공급시스템이 형성되고, 상기 물탱크(300) 내부에 수중펌프가 배치되어 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 및 믹싱부(800) 내부의 모르타르(Mortar) 재료의 경화를 지연하는 지연제를 와류 작용을 통해 물과 함께 효과적으로 배합한다. 또한, 온도가 낮은 계절이나 지역에 위치하는 경우, 물의 냉각을 방지하기 위해 히팅장치가 상기 물탱크(300) 내부에 설치될 수 있다.

제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700)는 상기 제3 대차(230) 상에 배치되는 상기 믹싱부(800)의 전방 및 후방에 각각 배치되고, 주입되는 모르타르 재료에 진동을 가하고 교반하며 상기 믹싱부(800)를 향해 모르타르 재료를 이송한다.

구체적으로, 상기 제1 시멘트 공급부(600)는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 탱크(610), 파이프라인(620), 맨홀(630), 교반장치(640), 스크류 컨베이어(650), 적재량센서(660), 집진장치(670), 진동장치(680) 및 지지부(690)를 포함하고, 시멘트 공급부(700)는 탱크(710), 파이프라인(720) 및 맨홀(780)을 포함한다.

마찬가지로 제2 시멘트 공급부(700)는 상기 믹싱부(800)를 사이에 두고 상기 제1 시멘트 공급부(600)와 서로 대칭되도록 배치되며, 상기 제1 시멘트 공급부(600)와 동일한 구조로 형성되므로 반복되는 설명은 생략한다.

상기 제1 시멘트 공급부(600)의 탱크(610)는 그 내부에 모르타르 재료를 적재할 수 있는 공간이 형성되고, 상기 제2 대차(220) 상에 형성된 프레임 상에 배치되며, 양측면에 상기 탱크(610)의 내부에 모르타르 재료를 주입할 수 있는 파이프라인(620)이 형성된다.

또한, 상기 탱크(610)의 상부에는 다수의 맨홀(630)이 양측면에 각각 인접하도록 배치되고, 서로 짝을 이루며 배치된 맨홀(630)은 레일의 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 상기 탱크(610)의 길이에 따라 추가적으로 복수의 맨홀(630)이 배치되도록 형성된다.

상기 탱크(610)의 하부에는 내부공간이 스크류 컨베이어(650)의 내부공간과 각각 연결되고, 상부로 확장 연장되어 상기 탱크(610)의 내부공간과 연결되도록 형성되는 적재유닛(635)이 배치된다.

이때, 상기 적재유닛(635)은 하부에 연결된 스크류 컨베이어(650) 각각의 내부공간과 연결된 적재공간(500)이 서로 차단된 상태로 상부로 확장 연장되는 구조로 형성된다.

상기 맨홀(630)을 통해 모르타르 재료를 상기 탱크(610)의 내부로 주입할 수 있고, 측면의 파이프라인(620)이 배치되는 위치에 내부의 모르타르 재료의 교반이 원활히 이루어지도록 진동장치를 배치할 수 있다.

교반장치(640)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 유압댐퍼(641), 경사판(642) 및 교반판(643)을 포함한다. 상기 교반장치(640)는 상기 탱크(610)의 내부에 하부의 레일의 길이방향과 동일한 방향으로 배치되고, 상하 구동을 통해 내부의 모르타르 재료를 교반하고, 균일한 양의 모르타르 재료가 스크류 컨베이어(650)로 이동할 수 있도록 가이드한다.

또한, 상기 교반장치(640)는 상기 탱크(610)에 적재되는 모르타르 재료가 스크류 컨베이어(650)에 과도하게 주입되어 과부하를 발생시키는 것을 방지하고, 탱크(610) 내부에서 재료분리 형상을 방지한다.

구체적으로, 상기 교반장치(640)의 유압댐퍼(641)는 상기 탱크(610)의 내부 상부에서 하부를 향해 연장되어 매달리도록 형성되고, 복수의 유압댐퍼(641)가 레일의 길이방향을 따라 서로 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치된다.

상기 유압댐퍼(641)는 유압실린더 형태로 형성되고, 상부 또는 하부로 이동이 가능하도록 형성되며, 상기 적재공간(500) 내부의 모르타르 재료의 다짐 현상을 방지하여 모르타르 재료를 원활하게 스크류 컨베이어(650)로 이동시킬 수 있다.

상기 경사판(642)은 복수의 유압댐퍼(641) 각각의 하부 끝단과 연결되도록 형성되고, 상기 탱크(610) 내부에서 레일의 양측 각각을 향해 경사면을 이루며 연장되도록 플레이트 형태로 형성된다.

상기 교반판(643)은 하부로 경사지게 연장되는 상기 경사판(642)의 하단 양측을 연결하도록 형성되고, 상기 적재유닛(635)의 양측면과 밀착되도록 형성되어, 상기 적재공간(500) 내부의 모르타르 재료가 경사판(642)을 압박하는 힘이 증가하면 교반판(643)이 적재공간(500)과 스크류 컨베이어(650)의 내부공간의 연결공간을 차단하여 모르타르 재료의 이동을 감소시켜 차단할 수 있다.

이러한 경우, 유압을 통해 상기 경사판(642)을 상부로 이동시켜 모르타르 재료가 상기 스크류 컨베이어(650)의 내부공간으로 주입되는 양을 조절할 수 있다.

반면에, 도 6에 도시된 바와 같이, 모르타르 재료가 스크류 컨베이어(650)를 통해 믹싱부(800)로 이동하면서 적재공간(500) 내부의 모르타르 재료의 압력이 감소하면, 상기 경사판(642)이 상부로 이동하게 되고, 상기 스크류 컨베이어(650) 내부로 모르타르 재료가 주입되면서 안정적이고 균일한 모르타르 재료의 주입이 가능하다.

적재량 센서(660)는 적재유닛(635)의 측면에 결합되고, 적재공간(500) 내부의 모르타르 재료의 양을 파악하여 모르타르 재료의 양을 작업자에게 알리거나 또는 본 발명의 실시예에 따른 모르타르 공급장비(100)에 설치된 제어장치가 이를 인식하여 자동으로 모르타르 재료를 적재공간(500)으로 주입하도록 파이프라인(620)이나 맨홀(630)에 연결된 모르타르 재료 주입장치를 제어할 수 있다.

집진장치(670)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 모르타르 재료의 적재 시 미세분진이 인근 지역에 피해를 주는 것을 방지하기 위해 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 각각의 후면에 배치되어 미세분진을 흡입 및 정화하고, 호스를 연결하여 청소용으로 사용할 수 있다.

진동장치(680)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 적재유닛(635)의 양측면의 경사면에 결합되어 적재공간(500) 내부에 적재된 모르타르 재료가 수평을 이루도록 모르타르 재료에 진동을 가하여 모르타르 재료의 상부면이 수평을 이루도록 한다.

이러한 적재공간(500) 내부에서 모르타르 재료의 상부면이 수평을 이루지 않는 경우, 모르타르 재료의 하부로 작용하는 압력이 균일하지 못하고, 이로 인해 상기 믹싱부(800)로 이송되는 모르타르 재료의 양의 변화가 발생하여 콘크리트궤도의 품질이 저하되는 단점이 있다.

따라서 상기 진동장치(680) 각각을 통해 상기 믹싱부(800)로 이동하는 모르타르 재료의 양을 일정하게 유지하고, 모르타르 재료의 분리 현상을 방지할 수 있다.

한편, 전술한 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 각각에 에어 퍼지 시스템이 적용되어 진동장치(680)를 통한 모르타르 재료의 고르지 않는 부분을 공기압을 이용하여 분산시키도록 형성된다.

믹싱부(800)는 제1 및 제2 주입유닛(810, 820)을 포함하며, 상기 믹싱부(800)는 상기 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700)에서 주입되는 모르타르 재료와 물펌프를 통해 물탱크(300)에서 상기 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700)로 주입되는 물을 지속적으로 교반하여 하부로 배출하도록 형성되고, 제1 주입유닛(810)은 제3 대차(230) 상에서 물탱크(300)를 향해 배치되며, 제2 주입유닛(820)은 제2 시멘트 공급부(700)를 향해 배치된다.

제1 시멘트 공급부(600)에서 상기 믹싱부(800)로 이송되는 모르타르 재료는 제1 주입유닛(810)의 내부로 주입되고 교반되며, 물과 혼합되어 하부로 배출되며, 또한, 제2 시멘트 공급부(700)에서 상기 믹싱부(800)를 향해 이동하는 모르타르 재료는 제2 주입유닛(820)의 내부로 주입되고 교반되며, 물과 혼합되어 하부로 배출된다.

스크류 컨베이어(650)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 스크류 구동모터(651), 수평관(652), 수평스크류(653), 연결통로(654) 및 경사형 컨베이어(655)를 포함하며, 상기 스크류 컨베이어(650)는 상기 탱크(610)의 외부에서 상기 믹싱부(800)의 상부를 향해 경사지게 연장되도록 형성되고, 상기 믹싱부(800)로 주입되는 모르타르 재료의 양의 증감에 따라 내부의 스크류의 회전속도를 감속 또는 증가시킬 수 있다.

상기 스크류 컨베이어(650)의 스크류 구동모터(651)는 상기 제2 대차(220)의 상부 일측에 배치되고, 또한, 상기 스크류 컨베이어(650)의 수평관(652)은 레일의 길이방향을 따라 연장되고 상부가 개방되도록 형성되어, 상기 적재유닛(635)의 적재공간(500)과 내부공간이 연결되도록 형성된다.

이때, 상기 수평관(652)의 내부공간에는 레일의 길이방향을 따라 길게 연장 형성되는 스크류 형태의 수평스크류(653)가 형성되고, 날개는 상기 수평스크류(653)의 외측면을 둘러싸면서 상기 믹싱부(800)를 향해 연장되는 형태로 형성된다.

상기 스크류 컨베이어(650)의 연결통로(654)는 상기 수평관(652)의 내부와 형성되고, 상기 믹싱부(800)를 향해 경사지게 연장 형성되는 경사형 컨베이어(655)의 내부를 연결하도록 형성된다.

따라서 전술한 적재공간(500) 내부의 모르타르 재료가 상기 수평스크류(653)의 날개 사이의 상기 연결통로(654)로 주입되면, 상기 수평스크류(653)의 날개의 회전에 의해 상기 연결통로(654)로 이동하고, 이후, 상기 경사형 컨베이어(655) 내부의 스크류의 회전에 의해 주입유닛(810)의 내부로 주입된다.

한편, 도 7은 도 4에 도시된 믹싱부를 I-I'를 따라 절단한 단면도이고, 도 8은 도 4에 도시된 믹싱부를 확대하여 나타낸 사시도이며, 도 9는 도 8에 도시된 믹싱부를 다른 각도에서 나타낸 사시도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모르타르 공급장비(100)의 믹싱부(800)는 제1 주입유닛(810) 및 제2 주입유닛(820)을 포함하며, 또한, 본 발명의 실시예에 따른 모르타르 공급장비(100)는 제어부(900)를 추가로 포함할 수 있다.

제1 주입유닛(810)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 팔각통(811), 주입통(812), 로드셀(813), 교반모터(814), 개폐실린더(815) 및 방출유닛(816)을 포함한다. 여기서, 상기 제1 주입유닛(810)과 상기 제2 주입유닛(820)은 서로 동일한 구조로 대칭적으로 형성되며, 동일한 구조 및 기능을 나타내므로 중복되는 설명은 생략한다.

상기 팔각통(811)은 팔각면이 상부로 소정의 거리만큼 연장되도록 형성되는 형태로, 내부공간이 형성되고, 경사형 컨베이어(652)에서 이송되는 모르타르 재료가 상기 팔각통(811)의 상부에 형성된 주입통(812)을 통해 상기 팔각통(811)의 내부로 주입되고, 교반을 통해 모르타르가 형성된다.

상기 주입통(812)은 상기 경사형 컨베이어(655)와 팔각통(811)의 내부공간을 연결하는 통로 형태로 형성되고, 상기 팔각통(811)의 상부에서 제1 시멘트 공급부(600)와 인접하도록 배치된다.

상기 로드셀(813)은 상기 팔각통(811)의 외측면을 따라 서로 이격되도록 다수 배치되고, 상기 제1 시멘트 공급부(600)를 향해 두 개의 로드셀(813)이 배치되며, 상기 제2 시멘트 공급부(700)를 향해 두 개의 로드셀(813)이 배치된다.

구체적으로, 상기 로드셀(813) 각각은 상기 팔각통(811) 내부의 모르타르의 적재량을 정밀하게 감지할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700)와 연결되어 자동으로 스크류 컨베이어(650)를 통해 모르타르 재료 주입량을 제어할 수 있다.

상기 교반모터(814)는 상기 팔각통(811)의 상부에 배치되고, 구동을 통해 내부에 형성되는 블레이드들을 회전시켜 내부에 적재된 모르타르를 교반하며, 또한, 상기 개폐실린더(815)는 상기 팔각통(811)의 일측에 형성되고, 상기 개폐실린더(815)의 구동을 통해 상기 팔각통(811) 일측 하부에 형성된 개폐문을 개방 또는 닫을 수 있도록 형성된다.

상기 방출유닛(816)은 상기 팔각통(811)의 하부에 이격되도록 형성되고, 상부가 개방되며 하부는 제어를 통해 개폐가 가능하도록 형성되며, 상기 개폐실린더(815)의 구동으로 팔각통(811)의 모르타르를 방출유닛(816)의 내부로 주입하면 모르타르 재료를 교반시키면서 제어를 통해 자갈을 향해 모르타르를 방출한다.

제어부(900)는 스크류 컨베이어(650)를 통해 이동하는 교반장치(640)를 제어하고, 모르타르 재료의 이동 속도 및 믹싱부(800) 내부의 교반 속도를 제어하며, 또한, 상기 제어부(900)는 물탱크(300) 내부의 펌프 제어, 적재량 센서(660)를 통한 모르타르 재료 적재량 제어, 진동장치(680) 제어 및 믹싱부(800)에서 방출되는 모르타르 방출량 제어를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 모르타르 공급장비(100)의 전반적인 기능을 자동으로 제어한다.

한편, 도 10은 도 8에 도시된 팔각통을 구체적으로 설명하기 위한 단면도이고, 도 11은 도 8에 도시된 방출유닛을 구체적으로 설명하기 위한 단면도이다.

도 10을 참조하면, 상기 제1 주입유닛(810)은 교반날개(817), 샤프트(818) 및 세척노즐펌프(819)를 추가로 포함하고, 또한, 상기 방출유닛(816)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 하부교반모터(816a), 교반축(816b), 방출교반날개(816c) 및 배출구(816d)를 포함할 수 있다.

교반날개(817)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 팔각통(811)의 내부공간 하부에 회전이 가능한 블레이드 형태로 형성되고, 또한, 상기 샤프트(818)는 상기 교반날개(817)의 중심축과 결합되고 상부로 연장되며, 상기 교반모터(814)와 기어를 통해 연결된다.

세척노즐펌프(819)는 상기 팔각통(811)의 상부에 형성되고, 상기 팔각통(811) 내부로 주입되는 모르타르가 교반 배출을 통해 상기 방출유닛(816)으로 모두 이동하고, 작업의 마무리 단계에서 상기 팔각통(811) 내부를 세척하기 위해 고압의 물을 분사하여 상기 팔각통(811) 내부의 모르타르 잔존물을 제거하고 세척한다.

따라서 상기 교반모터(814)를 통해 상기 샤프트(818)가 회전하면, 상기 교반날개(817)가 회전하면서 상기 팔각통(811) 내부의 적재된 모르타르와 외부에서 공급되는 물 및 첨가제를 교반하고, 상기 개폐실린더(815)의 제어를 통해 모르타르를 하부로 배출한다.

방출유닛(816)의 하부는 개폐가 가능하도록 형성되고, 상부로 확장 연장되어 양측면에 경사면이 형성되며, 상기 방출유닛(816)의 상부는 상기 팔각통(811)에서 방출되는 모르타르를 공급받을 수 있도록 상기 경사면에서 상부로 수직 연장되는 측벽을 통해 개방된 공간이 형성된다.

따라서 상시 방출유닛(816)에 교반된 모르타르가 주입되면 상기 모르타르를 교반하면서 레일의 내부에 배치되는 자갈에 모르타르를 방출하도록 형성되고, 일정량이 투입되면 방출을 정지하도록 형성된다.

하부교반모터(816a)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 방출유닛(816)의 일측에 배치되고, 교반축(816b)의 일단은 상기 하부교반모터(816a)에 결합되고 상기 방출유닛(816)의 내부를 가로지르며 타단을 향해 연장되어 상기 방출유닛(816)의 타측에 회전이 가능하도록 결합된다.

방출교반날개(816c)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 교반축(816b)의 외측면과 수직한 방향으로 돌출되도록 형성되고, 상기 교반축(816b)의 중앙에서 일단 및 타단으로 배치될수록 돌출되는 길이가 짧아지도록 형성된다.

방출교반날개(816c)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 교반축(816b)의 회전에 따라 상기 방출유닛(816)의 내부로 주입되는 모르타르를 교반하고, 상기 모르타르는 균일하게 분산되어 상기 방출유닛(816)에서 하부에 형성된 배출구(816d)를 통해 자갈을 향해 방출된다.

교반축(816b)의 일단 및 타단에 인접하도록 돌출되는 방출교반날개(816c)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상대적으로 짧게 돌출 형성되어, 상기 방출유닛(816) 양측의 경사면을 따라 흘러내리는 모르타르를 효과적으로 교반하도록 형성된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 모르타르 공급장비(100)는 작업현장으로 신속한 이동이 가능하고, 모르타르가 공급되기까지 지속적이고 안정적인 교반이 가능하여 개량되는 콘크리트궤도의 품질을 개선할 수 있으며, 한정된 열차 차단시간 동안 자갈궤도구간을 콘크리트궤도로 개량하는 길이가 현저히 증가하여 인력시공 대비 시공성 및 품질을 향상시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

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

100: 모르타르 공급장비
200: 대차부
210~240: 제1 내지 제4 대차
300: 물탱크
400: 발전기
600: 제1 시멘트 공급부
700: 제2 시멘트 공급부
610, 710: 탱크
620, 720: 파이프라인
630, 730: 맨홀
640: 교반장치
650: 스크류 컨베이어
660: 적재량센서
670: 집진장치
680: 진동장치
690: 지지부
800: 믹싱부
810: 제1 주입유닛
820: 제2 주입유닛
900: 제어부

Claims (11)

1. 철도의 자갈궤도를 콘크리트궤도로 개량하는 급속경화궤도용 모르타르 공급장비에 있어서,
   레일 상에서 주행하도록 형성되는 대차부(200);
   상기 대차부(200)의 전면 상부에 배치되는 물탱크(300);
   상기 물탱크(300)의 후방에 배치되어 구동전원을 공급하는 발전기(400);
   자갈궤도에 주입되는 모르타르 재료와 상기 물탱크(300)의 물을 믹싱하여 주입하는 믹싱부(800); 및
   상기 믹싱부(800)의 전방 및 후방에 각각 배치되고, 내부의 모르타르 재료에 진동을 가하며 상기 믹싱부(800)로 교반 이송하는 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700)를 포함하되,
   상기 물탱크(300), 발전기(400), 믹싱부(800), 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700)는 레일 상에서 주행하는 상기 대차부(200) 상에 탑재되며, 상기 믹싱부(800)는 모르타르의 지속적인 교반과 공급을 통해 열차 운행이 차단되는 한정된 시간 내에 자갈궤도에 모르타르를 공급하는 것을 특징으로 하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 각각은 상기 모르타르 재료를 저장하는 탱크(610)와 연결되고 상부가 개방된 수평관 내부의 스크류가 회전하면서 상기 믹싱부(800)를 향해 상기 모르타르 재료를 교반 이송하는 스크류 컨베이어(650)를 포함하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
3. 제2항에 있어서
   상기 스크류 컨베이어(650)는, 상기 탱크(610)의 외부에서 상기 믹싱부(800)의 상부를 향해 경사지게 연장되도록 형성되고, 상기 믹싱부(800)에 주입된 상기 모르타르 재료의 양의 증감에 따라 상기 스크류의 회전속도를 감속 또는 증가시키는 것을 특징으로 하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 각각은 상기 탱크(610)의 내부에서 상기 스크류 컨베이어(650)의 상부와 연결되도록 형성되고 상부로 경사면을 이루며 확장 연장되어 상부에 상기 모르타르 재료의 적재공간을 형성하는 적재유닛(635)을 추가로 포함하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 각각은 상기 적재유닛(635)의 경사면과 밀착 형성되고, 상부 또는 하부로 왕복이동하며 상기 모르타르 재료를 교반하고 상기 스크류 컨베이어(650)로 공급하는 교반장치(640)를 추가로 포함하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
6. 제4항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 각각은 상기 적재유닛(635)에 진동을 가하여 상기 모르타르 재료를 교반하는 진동장치(680)를 포함하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 시멘트 공급부(600, 700) 각각의 후면에 배치되어 모르타르 재료의 적재 미세분진을 흡입 및 정화하는 집진장치(670)를 포함하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
8. 제4항에 있어서,
   상기 믹싱부(800)는, 상기 모르타르 재료 및 상기 탱크(610)의 물펌프를 통해 물을 공급받아 교반 혼합시키고, 제어를 통해 상기 대차부 방향으로 형성된 배출구로 교반된 모르타르를 배출하는 것을 특징으로 하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
9. 제8항에 있어서,
   상기 믹싱부(800)는, 모르타르가 방출되면 고압의 물을 분사하여 상기 믹싱부(800) 내부의 모르타르 잔존물을 세척 및 제거하는 세척노즐펌프(819)를 포함하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
10. 제1항에 있어서,
    상기 물탱크(300)는 상기 믹싱부(800)로 물을 주입하는 파이프라인에 형성되는 솔레노이드 밸브 및 펌프의 시간 조절을 통해 상기 믹싱부(800)로 주입되는 물의 낙차율을 조정하는 것을 특징으로 하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.
11. 제1항에 있어서,
    상기 물탱크(300)는 그 내부에 형성되는 수중펌프를 통해 모르타르의 경화시간을 조절하는 지연제를 와류작용으로 물과 혼합하는 것을 특징으로 하는 자갈궤도를 개량하기 위한 급속경화궤도용 모르타르 공급장비.

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