KR20190092030A - Excavating apparatus with integrated structure for rapidity rock excavation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일 장치를 통해 할암 대상 암반을 천공하면서 연속적으로 암반을 분할 및 파쇄할 수 있는 암반 급속 굴착을 위한 일체형 구조를 갖는 굴착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an excavation device having an integrated structure for rock excavation that can continuously divide and fracture rock while drilling the rock to be rocked through one device.
일반적으로 건설작업 현장에서 널리 사용되는 굴착기에는 구매자의 구사항에 따라 굴착기에 설치된 고유의 버킷을 포함하여 여러 가지 부가적인 작업기(option attachment)를 설치함으로써 굴착기의 용도를 다양화시킬 수 있도록 되어 있는 바, 이러한 옵션작업기는 굴착기 선단의 암에 체결용 핀과 속공 클램프에 의하여 장착되도록 되어 있다.In general, excavators widely used in construction work sites can be diversified by installing various optional attachments including unique buckets installed on the excavator according to the buyer's requirements. These optional tools are intended to be mounted on the arm of the excavator by means of fastening pins and fastening clamps.
또한, 암반 굴착방식은 발파방식, 파워 브레이커(Power breaker)를 사용하는 기계식 천공 등이 주류를 이루고 있다.In addition, the rock drilling method is mainly blasting method, mechanical drilling using a power breaker (Power breaker).
그러나, 상기 발파방식은 매우 큰 소음, 진동, 분진 등을 유발하여 특수한 경우를 제외하면 특히 도심지에서 사용되지 않는다.However, the blasting method causes a very loud noise, vibration, dust, etc., and is not particularly used in urban areas except for special cases.
이때, 도심지에서 일반적으로 사용되는 굴착방식은 파워 브레이커공법으로 수압브레이커를 굴착기에 장착하여 굴착면에 치젤을 타격하여 암반을 파쇄하는 방법으로 굴착된 암석을 2차 소할 하는데도 사용된다.At this time, the excavation method generally used in the downtown is a power breaker method is used to crush the rock by mounting a hydraulic breaker to the excavator by hitting the chisel on the excavation surface to crush the rock.
그러나, 이러한 방식도 소음과 충격진동이 비교적 크기 때문에 민원을 유발하여 시가지의 장기적인 작업에는 부적합하다는 문제점이 있다.However, this method also causes a complaint because the noise and shock vibration is relatively large, which is not suitable for the long-term work of the city.
그 외에도 종래의 암반 굴착방식들은 암반의 천공, 할암 및 상차 등을 각기 다른 장비로 수행함으로써 작업이 비효율적이고, 자유면이 없는 경우 할암 작업이 불가능한 등의 문제점이 있었다.In addition, the conventional rock excavation method has a problem such that the work is inefficient by performing the rock drilling, haul and loading, etc. with different equipment, and if there is no free surface, haul work is impossible.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일 장치를 통해 할암 대상 암반을 천공하면서 연속적으로 암반을 분할 및 파쇄할 수 있도록 함으로써 작업의 신속성, 편의성, 경제성이 우수한 암반 급속 굴착을 위한 일체형 구조를 갖는 굴착 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made in order to solve the above problems, by drilling the rock rock target rock through one device to continuously divide and crush the rock by the rapid rock excavation excellent in the quickness, convenience and economic efficiency of work It is an object of the present invention to provide an excavation device having an integrated structure.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 암반 급속 굴착을 위한 일체형 구조를 갖는 굴착 장치(이하 '굴착 장치'라 함)는, 굴착대상 암반에 형성되는 할암 공간으로 삽입되며, 쐐기 구조로 상기 할암 공간에서 외형이 확장되어 암반을 분할 또는 파쇄하는 할암부;를 포함하는 것이 특징이다.As a means for solving the above problems, an excavation device (hereinafter, referred to as an "excavation device") having a unitary structure for rapid rock excavation of the present invention is inserted into a haul space formed in a rock to be excavated, and is formed as a wedge structure. It is characterized in that it comprises a; a rock-like portion that expands in the rock-like space to divide or fracture the rock.
하나의 예로써, 상기 할암부는, 횡단면의 너비가 하부로 갈수록 작아지게 구성되며 연직 방향을 따라 승강하는 확장모듈; 및 상기 확장모듈의 형상과 대응하는 내부공간을 가지며 연직 방향으로 복수의 절개부위를 형성하여 분할된 복수의 단위 모듈로 구성되면서 상기 내부공간으로 삽입되는 확장모듈의 삽입 깊이에 따라 상호 단위 모듈 간의 횡방향 거리가 이격되는 유동모듈;을 포함하여 구성될 수 있다.As one example, the halal portion, the width of the cross section is configured to become smaller toward the bottom and the expansion module for lifting in the vertical direction; And a plurality of unit modules divided by forming a plurality of cutout portions in a vertical direction and having an internal space corresponding to the shape of the expansion module, and transversal between the mutual unit modules according to the insertion depth of the expansion module inserted into the internal space. It may be configured to include; flow modules spaced apart in the direction distance.
하나의 예로써, 상기 할암부는, 승강 공간을 가지며 하부에는 상기 확장모듈이 통과할 수 있는 개구부가 형성된 실린더케이싱; 상기 실린더케이싱의 승강 공간 내에서 유압 또는 공압 또는 수압에 의해 연직 방향으로 승강 구동하는 피스톤;을 더 포함하게 되며, 이때 상기 확장모듈은, 상기 피스톤의 하단부에 결합되어 피스톤과 일체로 연동하며 상기 피스톤의 승강 구동에 따라 상기 실린더케이싱의 개구부를 통해 승강 공간으로부터 하부 방향으로 인출되거나 승강 공간을 향하여 상부방향으로 인입될 수 있으며, 상기 유동모듈은, 상단부의 테두리를 따라 상기 개구부의 직경보다 큰 걸림테두리가 형성되어 상단부가 상기 실린더케이싱의 승강 공간에 위치하면서 횡방향을 따라 이동이 가능하게 구성될 수 있다.As an example, the arm portion may include a cylinder casing having a lifting space and an opening through which the expansion module passes; And a piston for elevating and driving in the vertical direction by hydraulic pressure, pneumatic pressure or hydraulic pressure in the lifting space of the cylinder casing, wherein the expansion module is coupled to the lower end of the piston and integrally interlocks with the piston. According to the elevating drive of the cylinder casing may be drawn out from the lifting space downward through the opening or upwards toward the lifting space, the flow module, the edge of the opening is larger than the diameter of the opening along the edge of the upper end Is formed so that the upper end is located in the lifting space of the cylinder casing can be configured to be movable along the transverse direction.
하나의 예로써 본 발명의 굴착 장치는 상기 할암부의 전방에 이격되게 연결되며 굴착대상 암반을 일정 깊이로 천공하여 할암 공간을 형성하기 위한 천공부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.As an example, the drilling device of the present invention is connected to the front of the rock portion spaced apart and the drilling portion for drilling a rock to be excavated to a predetermined depth to form a rock rock space; may further comprise a.
이에 더하여 본 발명의 굴착 장치는 상기 실린더케이싱와 피스톤 및 유동모듈의 각 중심부를 연직 방향으로 관통하며 상기 천공부와 연통하여 고압수를 상기 천공부에 공급하는 워터공급관;을 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the excavation device of the present invention may further include a water supply pipe penetrating each of the center portion of the cylinder casing, the piston and the flow module in the vertical direction and communicate with the drilling portion to supply the high pressure water to the drilling portion. .
하나의 예로써, 상기 천공부는, 상기 할암부의 전방에서 회전 가능하게 구비되는 워터젯하우징과, 상기 워터젯하우징 전방에 구비되는 한 쌍의 워터젯노즐 및 복수의 드릴 비트를 포함하되, 상기 워터젯하우징은 전방의 직경선상에 형성되는 전방유로와, 상기 전방유로와 연결되고 상기 워터젯하우징의 측면에 형성되는 측면유로를 포함하고, 상기 한 쌍의 워터젯노즐은 상기 워터젯하우징의 중심축의 양쪽에 동일한 간격으로 이격되어 상기 전방유로 상에 구비되며 그 분사방향은 상기 워터젯하우징의 중심축과 나란한 방향에서 서로 엇갈리는 방향으로 20 내지 70도 경사지게 구성되며, 상기 한 쌍의 워터젯노즐에서 분사되는 고압수에 의해 암반이 천공되면서 고압수의 반력으로 워터젯천공부가 회전하고 동시에 상기 드릴비트에 의해 미천공된 암반이 천공되게 구성될 수 있다.As an example, the perforation part may include a waterjet housing rotatably provided in front of the arm portion, a pair of waterjet nozzles and a plurality of drill bits provided in front of the waterjet housing, wherein the waterjet housing is provided in front of the water jet housing. A front flow passage formed on a diameter line and a side flow passage connected to the front flow passage and formed on a side of the water jet housing, wherein the pair of water jet nozzles are spaced apart at equal intervals on both sides of a central axis of the water jet housing. It is provided on the front flow path and the spraying direction is configured to be inclined 20 to 70 degrees in the direction crossing each other in the direction parallel to the central axis of the waterjet housing, the high pressure while the rock is perforated by the high pressure water sprayed from the pair of waterjet nozzles Rock jetted by water jet perforations with a number of reaction forces and simultaneously unperforated by the drill bit This can be configured to be perforated.
상술한 해결 수단에 의해 본 발명의 굴착 장치는, 일 장치를 통해 할암 대상 암반을 천공하면서 연속적으로 암반을 분할 및 파쇄할 수 있도록 함으로써 작업의 신속성, 편의성, 경제성이 우수한 장점이 있다.The excavating device of the present invention by the above-described solution, there is an advantage that the work can be divided and crushed continuously while drilling the rock to be rocked through one device, it is excellent in the speed, convenience and economy of work.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 할암부의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 할암부의 작동 상태를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 굴착 장치의 구성을 나타내는 측단면도.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 굴착 장치의 작동 상태를 나타내는 측단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 천공부의 구조를 설명하기 위한 측단면도.
도 6은 도 5에 도시된 천공부의 저면을 나타내는 도면.
도 7은 도 5에 도시된 A-A'단면도.1 is a perspective view showing the configuration of a rock rock according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side cross-sectional view showing an operating state of the haul portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a side cross-sectional view showing the configuration of an excavation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4a to 4e is a side cross-sectional view showing an operating state of the excavation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a side cross-sectional view for explaining the structure of the perforated portion according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the bottom of the perforation shown in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 5; FIG.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, the term or word used in the present specification and claims is based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to best describe the invention of his or her own. It should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 할암부의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 할암부의 작동 상태를 나타내는 측단면도이다.1 is a perspective view showing the configuration of a haul portion according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side cross-sectional view showing an operating state of the haul portion according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 굴착 장치(10)는 굴착대상 암반을 천공하기 위한 천공부(20)와, 상기 천공부(20)의 하단에서 이격된 위치에 일체로 장착되며 천공된 공간으로 상기 천공부(20)와 함께 연속적으로 삽입되어 암반을 분할 또는 파쇄하는 할암부(30)를 포함하여 구성된다.
도 1을 참조하면, 상기 할암부(30)는 굴착대상 암반에 형성되는 할암 공간(11)에 삽입되어 암반을 분할 또는 파쇄하는 것으로, 상기 천공부(20)을 따라 할암 공간(11)으로 삽입될 수 있으며, 특히 쐐기 구조로 구성되어 상기 할암 공간(11)에서 외형이 점차 확장됨으로써 암반을 할암하도록 한다.Referring to FIG. 1, the
일 예로 상기 할암부(30)는 외형이 확장되는 확장모듈(300)과 상기 확장모듈(300)을 확장시키기 위한 유동모듈(310)을 포함하여 구성될 수 있다.For example, the
상기 확장모듈(300)은 횡단면의 너비가 하부로 갈수록 작아지게 구성되어 있으며 연직 방향을 따라 승강하게 되는 쐐기 구조를 가질 수 있다.The
상기 유동모듈(310)은 상기 확장모듈(300)의 형상과 대응하는 내부공간(311)을 가지며 상기 내부공간(311)을 향하여 하강하는 상기 확장모듈(300) 수용할 수 있다.The
그리고 상기 유동모듈(310)은 연직 방향으로 복수의 절개부위(a)를 형성함으로써 분할된 복수의 단위 모듈(312)로 구성될 수 있다. In addition, the
도 1 등에서는 상기 절개부위(a)가 한 쌍으로 구성되어 2개의 단위 모듈(312)이 대칭으로 분할된 예를 제시하고 있으나, 상기 절개부위(a) 및 절개부위(a)에 따라 분할되는 단위 모듈(312)의 개수는 임의 설정이 가능하다.In FIG. 1, the cutting part (a) is composed of a pair, and two
여기서 상기 유동모듈(310)은 그 형상에 있어 한정되지 않으나 바람직하게는 원통형보다는 하나 이상의 측면을 갖는 육면체형으로 구성될 수 있다.Here, the
상기 유동모듈(310)은 상기 내부공간(311)으로 삽입되는 확장모듈(300)의 삽입 깊이에 따라 상호 단위 모듈(312) 간의 횡방향 거리가 이격될 수 있으며, 이러한 유동모듈(310)의 확장에 의해 할암공간(11)에서 암반을 분할 내지 파쇄할 수 있게 된다.The
즉, 본 실시 예에 따른 할암부(30)의 구조에 의하면 상기 확장모듈(300)외 외면과 상기 유동모듈(310)의 내면은 서로 동일한 기울기를 갖는 테이퍼(taper) 형상을 가지게 되는데, 상기 확장모듈(300)이 하강하여 상기 유동모듈(310)의 내부공간(311)으로 삽입되는 과정에서 확장모듈(300)이 설정된 임계 깊이를 초과하여 삽입되면 상기 유동모듈(310)의 단위 모듈(312)들이 절개 부위(a)를 중심으로 상호 외측 방향으로 점차 이격되어 확장될 수 있는 것이며, 이러한 확장에 의해 인접한 암반의 측면을 가압하여 할암 공정을 수행하게 되는 것이다.That is, according to the structure of the rock-
본 발명의 일 실시 예에 따른 할암부(30)는 상기 유동모듈(310)에 대한 승강 구동을 제공하기 위한 구동 수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.The
일 예로 상기 구동 수단은 도 2에 도시된 바와 같이 실린더케이싱(320)과 피스톤(330)을 포함할 수 있다.For example, the driving means may include a
상기 실린더케이싱(320)는 내부에 피스톤(330)과 확장모듈(300)이 승강할 수 있는 승강 공간(321)을 가지며, 하부에는 상기 확장모듈(300)이 통과할 수 있는 개구부(322)가 형성되어 있다.The
상기 실린더케이싱(320)은 상기 승강공간(321)과 연통하는 유입/배출구(323)가 구비되어 외부의 펌프와 연결될 수 있으며, 상기 펌프로부터 제공되는 유압 또는 공압 또는 수압 중 선택된 하나가 상기 승강공간(321)에 작용하도록 하여 압력을 가하도록 한다.The
상기 피스톤(330)은 상기 실린더케이싱(320)의 승강공간(321) 내에서 작용하는 압력에 의하여 연직 방향으로 승강 구동한다.The
이러한 피스톤(330)은 도면에 도시된 바 없으나 상기 실린더케이싱(320)의 내면과 접하게 되는 둘레에 외주면이 테이퍼 형상이거나 가운데가 볼록한 구조의 피스톤 링이 장착되어 상기 실린더케이싱(320)의 내면과 선접촉을 하면서 승강 작동시에도 기밀을 유지할 수 있도록 한다.Although not illustrated in the drawing, the
또한 상기 구동 수단은 상기 펌프를 제어하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있는 바, 상기 제어부는 상기 피스톤(330)이 상기 실린더케이싱(320)의 승강공간(321)에서 교차로 상승과 하강을 반복할 수 있도록 상기 펌프의 압력을 제어하여 천공된 할암 공간(11) 내에서 상기 할암부(30)에 의한 반복적인 가압 및 충격을 가하도록 함으로써 암반에 대한 할암 과정을 보다 용이하고 효율적으로 수행할 수 있도록 한다.In addition, the driving means may further include a control unit (not shown) for controlling the pump, the control unit is the
도 2를 참조하면, 상기 확장모듈(300)은 상기 피스톤(330)의 하단부에 결합되어 피스톤(330)과 일체로 연동하며 상기 피스톤(330)의 승강 구동에 따라 상기 실린더케이싱(320)의 개구부(321)를 통해 승강 공간(321)으로부터 하부 방향으로 인출되거나 승강 공간(321)을 향하여 상부방향으로 인입될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
이때 상기 유동모듈(310)은 상단부의 테두리를 따라 상기 개구부(321)의 직경보다 큰 걸림테두리(313)가 형성되어 있으며, 상기 걸림테두리(313)가 형성된 상단부가 상기 실린더케이싱(320)의 승강 공간(321)에 위치하면서 횡방향을 따라 이동이 가능하도록 하여, 유동모듈(310)의 이탈을 방지함과 더불어 움직임이 안정적으로 이루어질 수 있도록 가이드한다. At this time, the
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 굴착 장치의 구성을 나타내는 측단면도이고, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 굴착 장치의 작동 상태를 나타내는 측단면이다. 그리고 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 천공부의 구조를 설명하기 위한 측단면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 천공부의 저면을 나타내는 도면이며, 도 7은 도 5에 도시된 A-A'단면도이다.3 is a side cross-sectional view showing a configuration of an excavation device according to an embodiment of the present invention, Figure 4a to 4e is a side cross-sectional view showing an operating state of the excavation device according to an embodiment of the present invention. 5 is a side cross-sectional view illustrating a structure of a perforation part according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 6 is a view illustrating a bottom surface of the perforation part illustrated in FIG. 5, and FIG. 7 is A of FIG. 5. -A 'Cross section.
본 발명의 굴착 장치(10)는 앞서 언급한 바와 같이 상기 할암부와(30) 일체로 결합되는 천공부(20)를 포함할 수 있다.
상기 천공부(20)는 상기 할암부(30)의 전방에 이격되게 연결되어 있으며 굴착대상 암반을 일정 깊이로 천공하여 할암 공간(11)을 형성한다.The
이러한 천공부(20)는 공지 기술을 적용하여 다양하게 실시될 수 있으나, 본 발명에서는 일 실시 예로서 고압의 물을 분사하도록 구성되는 워터젯(water jet) 원리를 적용하여 천공 시 발생할 수 있는 진동 및 소음을 최소화할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.The
상기 할암부(30)는 앞서 언급한 바와 같이 천공부(20)의 후단에 연결되어 상기 천공부(20)에 의해 형성되는 할암 공간(11)에 삽입되어 굴착대상 암반에 대한 할암 공정을 수행하게 되는 바, 천공과 할암을 일 장치를 통해 연속적으로 실시할 수 있어 시공 시간을 단축시킬 수 있게 된다.As described above, the
이때 본 발명의 일 실시 예에 따른 굴착 장치(10)는 외부로부터 상기 천공부(20)에 고압수를 공급하기 위한 공급수단이 구비될 수 있는 바, 상기 실린더케이싱(320)과 피스톤(330) 및 유동모듈(310)의 중심부를 관통하여 상기 천공부(20)와 연통하는 워터공급관(40)을 포함할 수 있다.At this time, the
한편 본 실시 예의 천공부(20)는 고압의 물을 분사하도록 구성되는 워터젯(water jet) 원리를 적용하여 소음과 진동을 최소화할 수 있도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the
구체적으로, 상기 천공부(20)는 상기 할암부(30)의 전방에 위치하며 상기 워터공급관(40)을 통해 공급되는 고압수에 의해 작동되어 고속 회전을 통해 암반을 천공하는 것으로, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 워터젯하우징(210)과, 워터젯하우징(210) 전방에 구비되는 한 쌍의 워터젯노즐(220) 및 상기 워터넷하우징(210) 전단에 구성되는 복수의 드릴비트(230)를 포함한다.Specifically, the punching
상기 워터젯하우징(210)은 전방의 직경선상에 형성되는 전방유로(240)와, 전방유로(240)와 연결되고 워터젯하우징(210)의 측면에 형성되는 측면유로(250)를 포함하고, 한 쌍의 워터젯노즐(220)은 상기 워터젯하우징(210)의 중심 양쪽에 동일한 간격으로 이격되어 전방유로(240) 상에 구비된다. The
상기 전방유로(240)와 측면유로(250)는 천공 작업 시 발생되는 암분을 외부로 유출시키는 배출통로로 사용되는 것으로, 도면에 도시된 바 없으나 외부로부터 유입되는 배출라인과 연통하도록 구성될 수 있으며, 바람직하게는 상기 워터공급관(40)을 이중관 형태로 구성하고 상기 워터공급관(40)의 이중관을 통해 배출될 수 있도록 한다. The
상기 한 쌍의 워터젯노즐(220)은 상호 엇갈리는 방향으로 고압수를 분사함으로써, 고압수에 의해 암반이 천공되고 동시에 고압수의 반력에 의해 천공부(20)가 회전 구동하게 되는 것으로, 이때 복수의 드릴비트(230)에 의해 미천공된 암반이 천공된다. The pair of
따라서 워터젯노즐(220)의 분사방향은 천공부(20)의 중심축을 통과하는 평면과 일정한 각도로 경사지게 되는데, 이때 분사방향은 워터젯하우징(210)의 중심축과 나란한 방향에서 20 내지 70도, 바람직하게는 30 내지 60도, 가장 바람직하게는 40 내지 50도 경사지게 하는 것이 좋다.Therefore, the jetting direction of the
즉, 한 쌍의 워터젯노즐(220)에서 서로 엇갈린 방향으로 분사되는 고압수에 의해 암반이 천공되고, 고압수의 반력으로 천공부(20)가 회전하며, 이 회전 시 천공부(20) 저면에 형성된 드릴비트(230)에 의해 미천공된 암반이 천공(분쇄)되는 것이다. In other words, the rock is perforated by the high pressure water sprayed in the opposite direction from the pair of
여기서 상기 한 쌍의 워터젯노즐(220)의 분사방향의 각도를 크게 하면 천공부(20)의 회전은 잘 되나 천공방향이 너무 외측으로 향하게 되고, 분사방향의 각도를 적게 하면 천공부(20)의 회전이 원활하게 되지 않아 결국 드릴비트(230)에 의해 천공이 불리하게 되므로, 분사방향의 각도를 위에서 한정한 범위 내에서 선택하는 것이 바람직하다.Here, when the angle of the spraying direction of the pair of
또한 상기 한 쌍의 워터젯노즐(220)로 고압수를 공급하기 위한 워터젯라인이 구비될 수 있는 바, 이러한 워터젯라인은 도면에 도시된 바 없으나 상기 할암부(30)을 관통하는 워터공급관(40)을 통해 상기 천공부(20)로 유입됨으로써 상기 워터젯노즐(220)과 연통할 수 있다. In addition, a waterjet line for supplying high pressure water to the pair of
상기 천공부(20)는 상기 할암부(30)에 전단에서 나사 결합될 수 있으며, 중앙에 중앙에 상기 워터젯라인과 연통되는 유로가 구비된 회전축(260)과, 회전축(260) 전방에 구비되어 고압수 누수를 방지하는 부시(270)와, 상기 회전축(260) 둘레 측면에 구비되어 상기 할암부(30)의 전단에서 독립적으로 회전 가능하도록 하는 베어링(159)으로 이루어지도록 하여 고압수 누수를 방지하는 동시에 원활한 회전이 가능하게 한다.The
이때, 상기 천공부(20)에 의한 천공 과정에서 사용되는 고압수는 초고압수파워팩(UHP<Ultra High Pressure water jet> Power pack)으로부터 공급될 수 있다.In this case, the high pressure water used in the drilling process by the punching
상기 초고압수파워팩은 상기 워터젯라인과 연결되도록 하여 고압수가 상기 천공부(20)로 공급 및 분사되도록 한다.The ultra high pressure water power pack is connected to the water jet line so that the high pressure water is supplied and sprayed to the
일 예로써 고압수를 발생시키는 UHP Power pack은 압력 3,000bar 이상의 고수압과 유량 30 l/min 이상의 유량을 발생시킬 수 있게 하며, 각각의 천공부(20)에는 6~7 l/min의 유량을 공급하도록 하는 것이 좋다.As an example, the UHP Power pack for generating high pressure water can generate a high water pressure of 3,000 bar or more and a flow rate of 30 l / min or more, and each of the
이때, 고압수를 천공부(20)에 공급하여 할암 작업에 사용하는 고압수의 압력은 1,500 bar 정도로 설정하여 별도의 유압장치 없이 초고압수파워팩으로 천공 및 할암 작업이 가능하게 한다.At this time, by supplying high pressure water to the
또한, 상기 천공부(20)는 그 단부에 워터젯노즐(220)이 형성된 구조로, 고압 분사 시 상호 반대 방향으로 분사되는 8kgf 정도의 고압수에 의해 반발력이 작용하며, 이 반발력에 의해 회전축(260)을 중심으로 회전력이 발생하게 된다.In addition, the
그리고 상기 회전축(260)에 형성된 부시(270)는 고압수의 누수를 방지하며, 베어링(280)은 원활한 회전을 위한 구조를 제공하고, 워터젯노즐(220)을 통해 암반 천공 시 노즐의 수가 2개이나 워터젯노즐(220)에 의해 천공부(20)는 회전을 하며 전 면적을 빠짐없이 천공함으로써 원형의 할암 공간을 형성하게 된다.In addition, the
특히, 고압수 분사에 따라 연동하는 드릴비트(230)가 회전함으로써 고압수에 의해 천공되지 않은 돌출된 부분을 타격 및 분쇄하도록 하여 순수 워터젯 보다 기계 천공을 병용하는 워터젯 천공의 천공속도가 증가하게 된다.In particular, the
즉, 천공부(20)의 천공속도는 일반적으로 볼 때 Φ60mm 기준 500mm/min 정도인데, 이 속도는 유압 크롤러드릴 천공속도보다 작으나 공압식 천공기보다는 높은 수준이고, 또한 일반적으로 암반 할암에 사용되는 회전식 코어드릴의 50mm/min 보다는 매우 빠른 속도이다.That is, the drilling speed of the
일반적으로 천공속도가 빠른 유압식 크롤러 드릴보다 속도가 떨어지는 코어드릴 사용이유는 천공경이 매끈하게 천공되어야 할암부(30)의 삽입이 편리하고, 할암시 밀착이 잘되어 원활한 할암이 가능하기 때문이며, 본 발명의 천공부(20)는 첫째 고속으로 회전하는 워터젯을 사용하여 일반적인 크롤러 드릴과 달리 타격에 의한 암반의 교란을 최소화하므로 매끈한 형태의 천공 확보가 가능하고, 둘째 천공기로 천공 후 할암기를 다시 삽입하여 할암하는 일반 공법과 달리 천공과 동시에 할암을 수행하므로 천공경의 상태가 할암 공정에 미치는 영향이 적고, 일반적인 할암 공법에 비해 매우 효율적인 할암 작업이 가능하게 한다.In general, the reason why the core drill is lowered in speed than the hydraulic crawler drill having a high drilling speed is that the insertion of the
천공된 암분(debris)은 천공부(20) 내지 할암부(30) 등에 설치된 배출라인을 통하여 밖으로 배출될 수 있도록 한다. 통상적으로 크롤러드릴 등은 천공된 암분을 고압공기를 사용하여 밖으로 배출하지만 수 ~ 십수 m에 달하는 크롤러 드릴 천공 깊이와 달리 본 발명은 천공경이 500mm 정도로 매우 짧으므로 고압공기를 사용하지 않아도 원활한 배출이 가능하며, 고압의 워터젯을 분사하므로 배출수와 함께 암분이 용이하게 배출될 수 있다.Perforated rock powder (debris) is to be discharged out through the discharge line installed in the perforated
이상에서는 고압수를 이용한 워터젯(water jet) 구조를 일 예로 천공부(20)를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않으며 유압식 등 다양한 공지의 천공 방식을 적용할 수 있음은 당연하다.In the above, although the
이하에서는 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 본 발명의 굴착 장치(10)의 작동 상태를 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to Figures 4a to 4e will be described the operating state of the
먼저 도 4a에 도시된 바와 같이 굴착대상 암반에 본 발명의 굴착 장치(10)를 위치시킨 후, 굴착 장치(10)를 하강시켜 천공부(20)가 지반과 대면하도록 한다.First, as shown in FIG. 4A, the
그리고 도 4b 및 4c에 도시된 바와 같이 상기 워터공급관(40)을 통해 고압수를 상기 천공부(20)로 공급하여 상기 천공부(20)를 작동시키면서 기설정된 깊이로 굴착 장치(10)를 점차 하강시키고, 천공부(20)의 회전 구동을 통해 계획 심도까지 천공 공정을 수행하게 된다.As shown in FIGS. 4B and 4C, the
이후 계획 심도까지 천공부(20)에 의한 천공 공정이 완료되면, 굴착 장치(10)의 위치가 고정된 상태에서 상기 워터공급관(40)의 고압수 공급을 중단시켜 천공부(20)의 작동을 정지시킴과 동시에 외부의 펌프를 통해 유압 또는 공압 또는 수압을 상기 실린터케이싱(320)의 승강 공간(321)으로 공급하여 승강 공간(321) 내에 압력이 작용하도록 하고, 이러한 압력에 의해 피스톤(330)과 피스톤(330)에 연결된 확장모듈(300)이 실린더케이싱(320)의 개부구(322)를 통해 하방향으로 인출될 수 있도록 한다.After the completion of the drilling process by the
도 4d에 도시된 바와 같이 인출된 확장모듈(300)의 일부는 유동모듈(310)의 내부공간(311)으로 삽입되는데, 상기 펌프를 제어하여 유압 또는 공압 또는 수압의 공급량을 조절하면 상기 확장모듈(300)의 삽입 깊이를 조절할 수 있게 되므로 할암 공정시에는 상기 확장모듈(300)을 점차적으로 하강시켜 설정된 임계 깊이 즉 확장모듈(300)의 외면과 유동모듈(310)의 내면이 상호 접하게 되는 깊이를 초과하도록 승강공간(321)에 압력을 가한다.As shown in FIG. 4D, a part of the
설정된 임계 깊이를 초과하도록 상기 확장모듈(300)이 삽입되면 상기 유동모듈(310)의 단위 모듈(312)들은 절개 부위(a)를 중심으로 상호 외측 방향으로 이격되어 확장하게 되며, 이러한 확장에 의해 인접한 암반의 측면을 가압하여 할암 대상 암반을 할암할 수 있게 된다.When the
이때, 앞서 설명한 바와 같이 확장모듈(300)의 위치를 반복적으로 상승 및 하강시켜 할암 공간(11) 내에서 상기 할암부(30)에 의한 반복적인 가압 및 충격을 가하도록 함으로써 암반에 대한 할암 과정을 보다 용이하고 효율적으로 수행하게 할 수 있다.At this time, as described above, by repeatedly raising and lowering the position of the
이후 할암 공정이 완료되면 상기 실린더케이싱(320)의 승강 공간(321)에 공급한 유압 또는 공압 또는 수압을 회수하여 상기 피스톤(330)과 피스톤(330)에 연결된 확장모듈(300)을 상승시킴과 더불어 유동모듈(310)이 원래의 상태로 복귀하도록 한 후 굴착 장치(10)를 상승시켜 천공된 할암공간(11)으로부터 분리하도록 한다.Thereafter, when the rock-molding process is completed, the hydraulic or pneumatic or hydraulic pressure supplied to the lifting
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
10 : 본 발명의 굴착 장치 20 : 천공부
30 : 할암부 40 : 워터공급관
200 : 할암 공간 300 : 유동모듈10: excavation device of the present invention 20: drilling part
30: rock part 40: water supply pipe
200: haul space 300: flow module
Claims (6)
Is inserted into the rock-like space formed in the rock to be excavated, the wedge structure is expanded to the outer shape in the rock-like space to split or fracture the rock; excavation device having an integrated structure for rock rapid excavation comprising a; .
상기 할암부는,
횡단면의 너비가 하부로 갈수록 작아지게 구성되며 연직 방향을 따라 승강하는 확장모듈; 및
상기 확장모듈의 형상과 대응하는 내부공간을 가지며 연직 방향으로 복수의 절개부위를 형성하여 분할된 복수의 단위 모듈로 구성되면서 상기 내부공간으로 삽입되는 확장모듈의 삽입 깊이에 따라 상호 단위 모듈 간의 횡방향 거리가 이격되는 유동모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 암반 급속 굴착을 위한 일체형 구조를 갖는 굴착 장치.
The method of claim 1,
The hahal portion,
An expansion module configured to be smaller in width toward a lower portion of the cross section and to be elevated in a vertical direction; And
The transverse direction between the mutual unit modules according to the insertion depth of the expansion module is inserted into the inner space while consisting of a plurality of unit modules divided by having a plurality of incisions in the vertical direction having an internal space corresponding to the shape of the expansion module Excavation device having an integrated structure for rock rapid excavation comprising a; flow module spaced apart.
상기 할암부는,
승강 공간을 가지며 하부에는 상기 확장모듈이 통과할 수 있는 개구부가 형성된 실린더케이싱;
상기 실린더케이싱의 승강 공간 내에서 유압 또는 공압 또는 수압에 의해 연직 방향으로 승강 구동하는 피스톤;을 더 포함하며,
상기 확장모듈은,
상기 피스톤의 하단부에 결합되어 피스톤과 일체로 연동하며 상기 피스톤의 승강 구동에 따라 상기 실린더케이싱의 개구부를 통해 승강 공간으로부터 하부 방향으로 인출되거나 승강 공간을 향하여 상부방향으로 인입되며,
상기 유동모듈은,
상단부의 테두리를 따라 상기 개구부의 직경보다 큰 걸림테두리가 형성되어 상단부가 상기 실린더케이싱의 승강 공간에 위치하면서 횡방향을 따라 이동이 가능하는 것을 특징으로 하는 암반 급속 굴착을 위한 일체형 구조를 갖는 굴착 장치.
The method of claim 2,
The hahal portion,
A cylinder casing having a lifting space and having an opening through which the expansion module can pass;
And a piston for lifting and lowering in the vertical direction by hydraulic pressure, pneumatic pressure, or hydraulic pressure in the lifting space of the cylinder casing.
The expansion module,
It is coupled to the lower end of the piston and interlocked integrally with the piston and is drawn out from the lifting space downward or through the opening of the cylinder casing in accordance with the lifting drive of the piston, or drawn upwards toward the lifting space,
The flow module,
Excavation device having an integrated structure for rapid rock excavation, characterized in that the engaging edge is formed larger than the diameter of the opening along the edge of the upper end is movable in the transverse direction while the upper end is located in the lifting space of the cylinder casing .
상기 할암부의 전방에 이격되게 연결되며 굴착대상 암반을 일정 깊이로 천공하여 할암 공간을 형성하기 위한 천공부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암반 급속 굴착을 위한 일체형 구조를 갖는 굴착 장치.
The method of claim 3, wherein
The drilling device having a unitary structure for rock rapid excavation further comprising a; drilling portion to be spaced apart in front of the rock portion and to drill the excavated rock to a predetermined depth to form a rock rock space.
상기 실린더케이싱와 피스톤 및 유동모듈의 각 중심부를 연직 방향으로 관통하며 상기 천공부와 연통하여 고압수를 상기 천공부에 공급하는 워터공급관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암반 급속 굴착을 위한 일체형 구조를 갖는 굴착 장치.
The method of claim 4, wherein
An integral structure for rapid rock excavation further comprising a water supply pipe that penetrates each of the centers of the cylinder casing, the piston and the flow module in a vertical direction, and communicates with the drilling portion to supply the high pressure water to the drilling portion. Having excavation device.
상기 천공부는,
상기 할암부의 전방에서 회전 가능하게 구비되는 워터젯하우징과, 상기 워터젯하우징 전방에 구비되는 한 쌍의 워터젯노즐 및 복수의 드릴 비트를 포함하되,
상기 워터젯하우징은 전방의 직경선상에 형성되는 전방유로와, 상기 전방유로와 연결되고 상기 워터젯하우징의 측면에 형성되는 측면유로를 포함하고,
상기 한 쌍의 워터젯노즐은 상기 워터젯하우징의 중심축의 양쪽에 동일한 간격으로 이격되어 상기 전방유로 상에 구비되며 그 분사방향은 상기 워터젯하우징의 중심축과 나란한 방향에서 서로 엇갈리는 방향으로 20 내지 70도 경사지게 구성되며,
상기 한 쌍의 워터젯노즐에서 분사되는 고압수에 의해 암반이 천공되면서 고압수의 반력으로 워터젯천공부가 회전하고 동시에 상기 드릴비트에 의해 미천공된 암반이 천공되는 것을 특징으로 하는 암반 급속 굴착을 위한 일체형 구조를 갖는 굴착 장치.The method of claim 4, wherein
The perforation part,
It includes a water jet housing rotatably provided in front of the arm portion, a pair of water jet nozzle and a plurality of drill bits provided in front of the water jet housing,
The water jet housing includes a front flow passage formed on a diameter line of the front side, and a side flow passage connected to the front flow passage and formed on a side of the water jet housing.
The pair of waterjet nozzles are spaced at equal intervals on both sides of the central axis of the waterjet housing and provided on the front flow path, and the spraying direction thereof is inclined 20 to 70 degrees in a direction crossing each other in a direction parallel to the central axis of the waterjet housing. Is composed,
The rock is drilled by the high pressure water sprayed from the pair of water jet nozzles while the water jet drilling unit rotates with the reaction force of the high pressure water, and at the same time, the unperforated rock is drilled by the drill bit. Excavation device with a structure.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Publication of correction |