KR20190096389A - 4개의 굴착 몸체를 갖는 굴착 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양(S) 내에 트렌치(T)를 형성하기 위한 굴착 기계(10)에 관한 것으로서, 상기 기계는, 길이방향(A)을 따라 연장되는 프레임(12)을 포함하며, 상기 프레임은 서로에 대해 위치고정(stationary)된 회전축을 중심으로 4개의 모터에 의해 구동되는 4개의 회전 굴착 부재를 구비한 굴착 장치(20)를 운반한다.

Description

4개의 굴착 몸체를 갖는 굴착 기계

본 발명은, 특히 밀봉 스크린을 형성하기 위한 또는 서포트를 위한 다이어프램(diaphragm) 벽을 제작하기 위하여, 파일 또는 "바렛(barrettes)"을 제작하기 위하여, 또는, "토양 혼합(soil mixing)"으로 공지되어 있는, 굴착된 토양을 유체와 함께 현장에서 혼합하는 기술에 의해 트렌치(trenches)를 제작하기 위하여, 지반에 트렌치를 형성하는 분야에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은 두께가 두꺼운 벽 요소를 형성하기 위한 굴착 기계에 관한 것이다.

현존하는 도구는 일반적으로 한 쌍의 커터 부재를 포함하며, 여기서 각각의 커터 부재는 2개의 드럼 각각에 수납된 유압 모터에 의해 회전 구동되는 한 쌍의 드럼을 포함한다. 드럼은 프레임의 하단에 위치되는 서포트에 캔틸레버식으로 장착(cantilever-mounted)되어 있다.

두께가 두꺼운 트렌치를 만들기 위해서, 500 밀리미터(mm) 내지 1000mm 정도의 상당한 축선방향 길이를 갖는 드럼을 사용하는 것이 알려져 있다. 두께는 드럼의 축선방향으로 고려되는 것으로 이해될 수 있다.

그러나, 축선방향 길이가 큰 드럼은 긴 오버행(overhang)을 가지면서 캔틸레버식으로 연결되기 때문에, 이러한 구성은 파손될 위험이 있다.

또한, 드럼 및 모터는 일반적으로 중앙 패널에 의해 운반된다. 드럼이 긴 축선방향 길이를 가지면, 두께가 두꺼운 중앙 패널을 제공할 필요가 있다. 여기서 단점은, 중앙 패널 아래에 위치한 영역이 굴착될 수 없기 때문에, 파괴에 시간이 걸리고 추가 도구가 필요한 넓은 단차부(large step)가 발생한다는 것이다.

또한 드럼의 축선방향 길이가 길수록 굴착 궤적을 제어하기가 더 어려워지는 것으로 알려져 있으며, 이는 공지된 구성의 또 다른 단점이다.

본 발명의 목적은 큰 폭의 구멍을 형성할 수 있고 전술한 단점을 해소할 수 있는 굴착 기계를 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명은, 길이방향을 따라서 연장되는 프레임을 포함하는, 토양 내에 트렌치를 형성하기 위한 굴착 기계를 제공하며, 여기서 상기 프레임은 하단부를 가지며, 상기 굴착 기계는 상기 프레임의 하단부에 장착되는 굴착 장치를 가지며, 상기 굴착 장치는:

- 상기 프레임의 길이방향을 가로지르는 제1 회전축을 중심으로 회전가능한 제1 굴착 부재;

- 상기 제1 회전축을 중심으로 상기 제1 굴착 부재를 회전 구동시키도록 구성되는 제1 모터;

- 상기 제1 회전축에 대해 위치고정(stationary)된(상대적인 위치가 고정된) 제2 회전축을 중심으로 회전가능한 제2 굴착 부재;

- 상기 제2 회전축을 중심으로 상기 제2 굴착 부재를 회전 구동시키도록 구성되는 제2 모터;

- 상기 제1 회전축으로부터 평행하게 이격되어 있는 제3 회전축을 중심으로 회전가능한 제3 굴착 부재;

- 상기 제3 회전축을 중심으로 상기 제3 굴착 부재를 회전 구동시키도록 구성되는 제3 모터;

- 상기 제1, 제2 및 제3 회전축에 대해 위치고정된 제4 회전축을 중심으로 회전가능한 제4 굴착 부재로서, 여기서 상기 제1 및 제3 회전축은 상기 제2 및 제4 회전축을 포함하는 제2 평면에 대해 위치고정된 제1 평면 내에 놓이는 것; 그리고

- 상기 제4 회전축을 중심으로 상기 제4 굴착 부재를 회전 구동시키도록 구성되는 제4 모터; 를 포함한다.

따라서 본 발명에 따른 굴착 기계는 적어도 4개의 커터 부재와 4개의 모터를 구비하여, 드럼을 구동시키는 샤프트가 받는 힘을 감소시키고 오버행을 감소시킨다.

또한 이러한 구성은, 모터의 쌍을 운반하는 중앙 패널의 두께를 감소시킬 수 있어, 종래기술에 따른 기계를 사용할 때 나타나는 단일의 큰 이랑(ridge)보다 파괴 및 제거가 용이한 2개의 작은 이랑을 생성하는 효과를 거둔다.

바람직하게는, 상기 제2 굴착 부재는 상기 제1 굴착 부재에 대해 회전가능하도록 구성된다. 제2 굴착 부재는 제1 굴착 부재와 동일한 방향으로, 또는 반대 방향으로 회전할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 상기 제4 굴착 부재는 상기 제3 굴착 부재에 대해 회전가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 제3 굴착 부재는 제4 굴착 부재와 동일한 방향으로, 또는 반대 방향으로 회전할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

제1 및 제2 모터(또는 제3 및 제4 모터) 사이의 회전방향의 이러한 역전은 특히 매우 단단한 지반의 굴착을 용이하게 하도록 기능한다.

또한, 독립적인 방식으로 제어할 수 있는 4개의 모터의 존재는 굴착 경로를 용이하게 제어할 수 있도록 한다.

각각의 모터의 회전속도를 조정함으로써 작업자는 필요시 비틀림을 교정하기 위해서 수평면 상에서 기계를 회전시킬 수 있다.

바람직한 실시형태에 따르면, 상기 굴착 장치는, 상기 프레임의 하단부에 장착되고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터와 함께 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재를 운반하는 서포트를 포함한다.

일 변형예에 따르면, 서포트는 프레임에 제거가능하게 장착된다.

바람직하게는, 필수적이지는 않지만, 각각의 굴착 부재는 프레임에 연결되는 서포트 장치에 자체적으로 장착되는 패널 상에 회전가능하게 장착된다. 이 패널은, 예를 들어 측방 도브테일 커플링 시스템에 의해 서포트에 탈착가능한 방식으로 장착될 수 있다.

바람직하게는, 상기 서포트는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터와 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재가 장착되는 플레이트를 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서, 플레이트는 굴착 부재가 회전가능하게 장착되는 패널을 운반한다. 바람직하게는, 서포트 및 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재에 의해 구성되는 조립체는 프레임의 하단부에 대해 힌지식으로 연결된다. 이러한 힌지는 굴착 장치의 방향을 조정할 수 있어, 굴착 경로를 용이하게 보정할 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 회전축은 실질적으로 상기 프레임의 길이방향을 가로지르는 공동의 평면 내에 놓인다.

바람직하게는, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터는 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재 내에 각각 수용된다.

바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재는 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 드럼의 쌍을 포함하고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 드럼은 각각 일련의 제1, 제2, 제3 및 제4 커터 톱니를 구비한다.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2 회전축은 동축이며, 상기 제3 및 제4 회전축은 동축이다.

또 다른 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제2 및 제4 굴착 부재의 직경은 상기 제1 및 제3 굴착 부재의 직경보다 크다.

이러한 특정 배열은 실질적으로 사다리꼴 형상을 갖는 수평 섹션을 갖는 트렌치를 굴착하는 것을 가능하게 한다. 곡선으로 이루어진 벽, 특히, 연속하는 사다리꼴 패널로 이루어진 원형 다이어프램 벽(diaphragm wall)과 같은 원형 벽을 쉽게 얻을 수 있다는 장점이 있다.

바람직하게는, 상기 제2 및 제4 회전축 사이의 거리는 상기 제1 및 제3 회전축 사이의 거리보다 크다. 그로 인한 장점은 제1 및 제3 굴착 부재보다 큰 직경의 제2 및 제4 굴착 부재의 설치를 ????용이하게 한다는 것이다.

또한 바람직하게는, 일련의 상기 제2 및 제4 커터 톱니의 반경방향 높이는 일련의 상기 제1 및 제3 커터 톱니의 반경방향 높이보다 크다.

그로 인한 장점은 트렌치의 수평 섹션의 사다리꼴 형상을 수정하여 벽의 원형 모양을 개선하는 효과가 있다는 것이다.

비-한정적인 예로서, 본 발명에 따른 기계는, 2개의 주 패널 사이에서 2차 천공을 수행하기 전에 2개의 사다리꼴 주 패널을 제작하기 위해 서로 이격된 2개의 1차 천공을 수행하여, 2차 패널을 2개의 1차 패널과 접합하고, 이를 원형 벽이 얻어질 때까지 수행하는데 사용될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 굴착 부재는 제1 및 제2 드럼을 포함하는 한편, 상기 제2 굴착 부재는 제3 및 제4 드럼을 포함하고, 상기 제2 및 제3 드럼 사이의 최소 거리는 제1 회전축에 평행한 방향으로 측정하여 5 센티미터(cm) 미만이다.

제2 및 제3 드럼 사이의 이러한 짧은 거리는 제1 및 제2 굴착 부재 사이에 큰 이랑이 나타나는 것을 회피할 수 있게 한다.

또 다른 바람직한 양상에 따르면, 본 발명에 따른 기계는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터를 서로 독립적으로 제어하기 위한 제어 부재를 더 포함한다.

따라서 본 발명은 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재를 서로 독립적으로 제어 할 수 있게 한다. 그에 따른 장점은, 기계의 작동이 4개의 굴착 부재에 의해 구성된 커터 톱니 아래에 있는 지반의 배치에 적용될 수 있다는 것이다. 상세하게는, 본 발명에 따른 기계의 커터 톱니의 넓은 절삭영역을 고려하면, 일반적으로 토양은 커터 톱니의 전체 영역에 걸쳐 균질하지 않은 것으로 생각할 수 있다. 본 발명은 각각의 굴착 부재를 개별적으로 제어함으로써 커터 톱니 아래의 지반의 잠재적인 비균질성에 적응하는 것을 가능하게 한다.

또 다른 장점은 굴착 중에 굴착 장치와 프레임의 위치를 ????트렌치 내에서 수정할 수 있어, 굴착 경로의 잠재적인 편차를 수정할 수 있게 한다는 것이다.

또 다른 장점은 굴착 장치에 커팅 효과를 분배한다는 것이다.

바람직하게는, 상기 제어 부재는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터의 회전속도 및/또는 회전방향을 서로 독립적으로 제어하도록 구성된다.

또한, 여러 조합의 조작이 가능하다. 따라서 굴착 장치를 수평면에서 병진 이동하거나 수직 축을 중심으로 한 방향 또는 다른 방향으로 회전시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터는 유압식이며, 상기 제어 부재는 각각의 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터에 공급되는 유압 동력을 조정하도록 구성된다.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 굴착 기계는 적어도 제1 유압 회로를 더 포함하며, 상기 제1 유압 회로는:

- 제1 주 유압 펌프; 및

- 상기 제1 주 유압 펌프에 연결된 제1 분배 부재로서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터로부터 선택된 제1 그룹의 2개의 모터에 유압을 공급하는 제1 분배 부재; 를 포함한다.

바람직하게는, 굴착 장치는 제1 분배 부재를 포함한다. 변형예에 있어서, 제1 분배 부재는 프레임 내에 배열될 수 있다.

따라서 제1 분배 부재는 바람직하게는 프레임의 하단부, 굴착 부재 근처에 위치하도록 설계되는 것을 이해할 수 있다.

그로 인한 장점은, 유압 호스의 개수 증가를 회피하여, 2개의 굴착 부재에 대해 초기 설계된 종래의 프레임 상에 본 발명에 따른 굴착 장치를 장착할 수 있다는 것이다.

또 다른 장점은, 특히 압력 하의 유압 호스의 변형으로부터 악영향이 없기 때문에, 모터 근처의 유량을 제어하는 것이 더욱 민감해진다는 것이다.

제1 실시형태에 있어서, 제1 분배 부재는:

- 상기 제1 주 유압 펌프에 의해 구동되는 제1 주 유압 모터;

- 상기 제1 주 유압 모터에 의해 작동되는 제1 보조 유압 펌프로서, 상기 제1 그룹의 2개의 모터 중 하나를 구동시키는 상기 제1 보조 유압 펌프;

- 상기 제1 주 유압 모터에 의해 작동되는 제2 보조 유압 펌프로서, 상기 제1 그룹의 2개의 모터 중 다른 하나를 구동시키는 상기 제2 보조 유압 펌프; 를 포함한다.

제2 실시형태에 따르면, 상기 제1 분배 부재는, 상기 제1 주 유압 펌프에 그리고 상기 제1 그룹의 모터 중 적어도 하나에 연결되는 제1 유압 접합부와, 상기 제1 주 유압 펌프에 그리고 상기 제1 그룹의 모터 중 적어도 다른 하나에 연결되는 제2 유압 접합부를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 굴착 기계는 제어 부재에 연결되는 제2 유압 회로를 더 포함하며, 상기 제2 유압 회로는 제1 유압 회로와는 별개이고:

- 제2 주 유압 펌프; 및

- 상기 제2 주 유압 펌프에 연결된 제2 분배 부재로서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터 중에서 취해진 제2 그룹의 2개의 모터를 구동시키는 상기 제2 분배 부재; 를 포함하며, 상기 제2 그룹은 상기 제1 그룹과는 상이하다.

바람직하게는, 상기 굴착 장치는 상기 제2 분배 부재를 포함한다. 변형예에 있어서, 제2 분배 부재는 프레임 내에 배치될 수 있다.

제1 실시형태에 있어서, 상기 굴착 기계는 커터이며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재는 커터 도구를 포함한다.

제2 실시형태에 있어서, 상기 굴착 기계는 굴착 및 혼합 기계이며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재는 혼합 도구를 포함한다.

바람직하게는, 제2 실시형태에 있어서, 프레임은 길이방향 바로 구성되며, 상기 기계는 마스트 및 상기 마스트를 따라 이동가능한 캐리지를 더 포함하며, 상기 캐리지는 상기 길이방향 바에 설치된다.

또한, 본 발명에 따른 굴착 기계는, "토양-혼합(soil-mixing)"으로 알려진 방법인, 현장에서 굴착된 토양을 바인더와 함께 혼합하는 방법을 수행하기 위하여 이용될 수 있다.

또한 본 발명은, 본 발명에 따른 굴착 기계를 이용하여 지반 내에 다이어프램 벽(diaphragm wall)을 형성하는 방법을 제공한다.

마지막으로 본 발명은, 본 발명에 따른 굴착 기계를 이용하여 원형의 다이어프램 벽을 형성하는 방법을 제공한다. 이를 위해, 제2 및 제4 굴착 부재의 직경이 제1 및 제3 굴착 부재의 직경보다 큰, 전술한 변형예에 따른 굴착 장치를 이용한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적인 예로서 주어진 본 발명의 실시형태에 대한 다음의 설명을 읽을 때 더욱 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 굴착 장치가 제공된, 본 발명에 따른 굴착 기계의 실시형태의 사시도;
도 2는 도 1의 굴착 기계의 굴착 장치를 도시하는 측면도;
도 3은 도 1의 굴착 기계의 굴착 장치를 도시하는 정면도;
도 4는 도 1의 굴착 기계의 굴착 장치를 아래에서 본 도면;
도 5는 굴착 장치가 프레임에 대해 탈착가능하게 그리고 선회가능하게 장착되는 굴착 기계의 변형예를 도시하는 도 1과 유사한 도면;
도 6은 제2 및 제4 굴착 부재의 직경이 제1 및 제3 굴착 부재의 직경보다 큰 굴착 장치의 변형예를 도시하는 도 4와 유사한 도면;
도 7은 도 6의 굴착 장치가 구비된 굴착 기계로 제작된 원형 다이어프램 벽을 도시하는 개략도;
도 8은 굴착 장치를 제어하기 위한 제어 부재를 도시하는 개략도;
도 9는 도 1의 굴착 기계의 굴착 장치를 제어하기 위한 유압 회로의 제1 실시형태를 도시하는 도면;
도 10은 도 1의 굴착 기계의 굴착 장치를 제어하기 위한 유압 회로의 제2 실시형태를 도시하는 도면; 그리고
도 11은 굴착된 토양을 바인더와 혼합할 수 있는, 본 발명에 따른 굴착 기계의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여, 토양(S) 내에 트렌치(trench)(T)를 형성하기 위한, 제1 실시형태에 따른 굴착 기계(10), 상세하게는 커터에 대한 설명이 이어진다. 굴착 기계(10)은 길이방향(A)으로 연장되는 프레임(12)을 포함한다. 본 실시예에서, 길이방향(A)은 수직방향이다. 프레임(12)은, 하단부(12a)와, 한 쌍의 서포트 케이블(14)들에 연결되는 상단부(12b)를 구비한다. 공지된 방식으로, 서포트 케이블들은 캐리어(도시생략)의 마스트의 상단부로부터 매달린다.

또한 본 발명의 굴착 기계(10)은 프레임(12)의 하단부(12a)에 장착되는 굴착 장치(20)를 갖는다.

도 1의 실시예에 있어서, 굴착 장치(20)는 탈착가능한 방식으로 프레임(12)의 하단부(12a)에 장착된다. 탈착가능한 장착 시스템은 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.

그러나, 본 발명의 범주를 벗어남 없이, 굴착 장치는 프레임(12)과 일체로 만들어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 굴착 기계(10)는 4개의 회전 굴착 부재를 포함한다.

보다 상세하게는, 굴착 장치는 제1 회전축(X1)을 중심으로 회전가능한 제1 굴착 부재(30)를 갖는다. 도 1 내지 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 회전축(X1)은 프레임(12)의 길이방향(A)을 가로지른다.

또한 굴착 장치(20)는 제1 회전축(X1)을 중심으로 제1 굴착 부재(30)를 회전 구동시키도록 구성되는 제1 모터(32)를 갖는다. 도시된 실시예에서, 제1 모터(32)는 제1 굴착 부재(30)에 수납된다. 본 실시예에서, 제1 모터(32)는 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 유압 회로에 의해 구동되는 유압 모터이다.

본 실시형태에서, 제1 굴착 부재는 일련의 제1 커터 톱니(36)를 구비하는 제1 드럼(34a) 및 제2 드럼(34b)을 포함하는 한 쌍의 제1 드럼을 갖는다. 도 1 내지 도 3의 실시예에 있어서 일련의 제1 커터 톱니(36)는 반경방향으로 동일한 높이를 갖는다.

또한 굴착 장치(20)는, 비-제한적인 본 실시예에 있어서, 플레이트(41)의 형상을 갖는 서포트(40)를 갖는다. 제1 굴착 부재(20)는 서포트에 의해, 보다 상세하게는 본 실시예에 있어서 플레이트(41)에 의해 운반된다. 보다 상세하게는, 제1 및 제2 드럼(34a 및 34b)과, 또한 모터(32)는, 제1 회전축(X1)에 대해 횡방향으로 연장하면서 서포트의 플레이트(41) 아래에 장착된 제1 패널(38)에 의해 유지된다.

또한 굴착 장치(20)는 제2 회전축(X2)을 중심으로 회전가능한 제2 굴착 부재(50)를 가지며, 제2 회전축(X2)은 제1 회전축(X1)에 대해 위치고정(stationary)된다. 본 실시형태에서, 제1 및 제2 회전축(X1 및 X2)은 동축이다.

더욱이, 제2 굴착 부재(50)는 제1 굴착 부재(30)에 대하여 회전 가능하다. 따라서, 제1 및 제2 굴착 부재(30 및 50)는 동일한 방향으로, 반대 방향으로, 그리고 동일하거나 상이한 속도로 회전할 수 있다.

제2 굴착 부재는 제3 및 제4 드럼(54a 및 54b)을 포함하는 한 쌍의 제2 드럼(52)을 갖는다.

제3 및 제4 드럼(54a 및 54b)은 일련의 제2 커터 톱니(56)를 구비한다. 본 실시예에서, 일련의 제2 커터 톱니(56)는 일련의 제1 커터 톱니(36)와 반경방향으로 동일한 높이를 갖는다.

또한 제2 굴착 부재(50)는 제2 회전축(X2)을 중심으로 제2 굴착 부재(50)를 회전 구동시키도록 구성되는 제2 모터(52)를 갖는다.

제1 굴착 부재(30)에서와 마찬가지로, 제2 모터(52)도 제2 굴착 부재(50)에 수납된다. 제2 모터(52)는 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 유압 회로에 의해 구동되는 유압 모터이다.

제1 굴착 부재(20)와 마찬가지로, 제2 굴착 부재는 서포트(40)에 의해, 보다 상세하게는 본 실시예에서 플레이트(41)에 의해 운반된다.

제2 모터(52)는, 제3 및 제4 드럼(54a 및 54b)과 함께, 서포트(40) 아래에 장착되고 제2 회전축(X2)에 대해 횡방향으로 연장되는 제2 패널(58)에 의해 유지된다. 또한 제1 및 제2 패널(38 및 58)은 서로에 대해 위치고정(stationary)된 것으로 이해될 수 있다.

도 2의 굴착 장치(20)를 아래에서 본 도 4의 실시예에 있어서, 제1 회전축(X1)에 평행한 방향으로 측정할 때 제2 및 제3 드럼(34b 및 54a) 사이의 최소 거리(d)는 5cm 미만이다. 이 최소 거리(d)는 일련의 제1 및 제2 톱니의 경사진 커터 톱니(36a 및 56a) 사이에서 측정된다.

또한 굴착 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 회전축(X1)으로부터 평행하게 이격되어 있는 제3 회전축(X3)을 중심으로 회전가능한 제3 굴착 부재(60)를 갖는다. 제1 및 제3 회전축(X1 및 X3)은 프레임(12)의 길이방향(A)에 직교하는 제1 평면(P1)에서 연장하는 것을 이해할 수 있을 것이다.

제3 굴착 부재(60)는 제1 및 제2 굴착 부재(30 및 50)에 대해 동일한 방향 또는 반대 방향으로 회전하도록 구성된다.

이를 위해, 제3 굴착 부재(60)는 제3 모터(62)에 의해 제3 회전축(X3)을 중심으로 회전 구동된다. 이 제3 모터(62)는 제3 굴착 부재(60)에 수용되어 한 쌍의 제3 드럼(64)을 회전 구동시킨다. 한 쌍의 제3 드럼(64)은 또한 제1 패널과 유사하게 제3 패널(68)을 통해 서포트(40)의 플레이트(41) 아래에 장착된다.

한 쌍의 제3 드럼(64)은, 본 실시예에서, 일련의 제1 및 제2 커터 톱니와 동일한 반경방향 높이를 갖는 일련의 제3 커터 톱니(66)를 구비한다.

또한 굴착 장치는 제4 회전축(X4)을 중심으로 회전가능한 제4 굴착 부재(70)를 갖는다. 제3 및 제4 회전축(X3 및 X4)은 동축이다. 제4 회전축(X4)은 제1, 제2 및 제3 회전축(X1, X2 및 X3)에 대해 위치고정(stationary)되어 있다. 또한, 제2 및 제4 회전축(X2 및 X4)은 본 실시예에서는 수직인 프레임의 길이방향(A)에 직교하는 제2 평면(P2)에서 연장한다. 도 1 내지 도 4의 실시예에서, 제1 및 제2 평면(P1 및 P2)은 동일평면이다. 또한 본 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 회전축(XI, X2, X3 및 X4)은 공통의 평면(Q)에서 연장한다.

제4 굴착 부재(70)는 제1, 제2 및 제3 굴착 부재에 대해 회전가능하도록 구성된다.

또한 굴착 장치(20)는 제4 회전축을 중심으로 제4 굴착 부재(70)를 회전시키도록 구성되는 제4 모터(72)를 갖는다. 이 제4 모터(72)는 제4 굴착 부재에 수용되고, 이하에 설명하는 유압 회로에 의해 구동된다. 제4 굴착 부재(70)는 일련의 제4 커터 톱니(76)를 구비하는 한 쌍의 제4 드럼(74)을 갖는다. 본 실시예에서, 일련의 제4 커터 톱니의 반경방향 높이는, 일련의 제1, 제2 및 제3 커터 톱니의 반경방향 높이와 동일하다.

또한 제4 굴착 부재(70)는 서포트(40), 보다 상세하게는, 본 실시예에서, 플레이트(41)에 의해 운반된다. 보다 상세하게는, 한 쌍의 제4 드럼 및 제4 모터(72)는 서포트의 플레이트(41) 아래에 장착되어 제4 회전축(X4)에 대해 횡방향으로 연장되는 제4 패널(78)에 의해 유지된다.

따라서 프레임(12)의 하단부(12a)에 장착된 서포트(40)는, 제1, 제2, 제3 및 제4 모터(32, 52, 62 및 72)와 함께, 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재(30, 50, 60 및 70)를 운반한다는 것을 이해할 수 있다.

나아가서, 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재(30, 50, 60 및 70)뿐만 아니라, 제1, 제2, 제3 및 제4 모터(32, 52, 62 및 72)는 플레이트(41) 아래에 장착된다.

제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재(30, 50, 60 및 70)는 플레이트(41) 아래에 탈착가능한 방식으로 장착되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 굴착 장치의 서포트(40)는, 굴착 부재를 측방으로, 즉 제1 회전축에 평행한 방향으로 장착시킬 수 있는 도브테일(dovetail)형 시스템(도시생략)을 갖는다.

또한 서포트(40)와 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재(30, 50, 60 및 70)로 구성된 조립체(E)는 프레임의 하단부(12a)에 대해 힌지식으로 연결된다. 이를 위해,그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임은 그 하단부(12a)에서, 길이방향(A)에 그리고 제1 회전축(X1)에 직교하는 피봇 축(Y)을 중심으로 선회하도록 장착된 힌지(92)를 통해 프레임의 몸체(12c)에 연결되는 파스너 슬래브(fastener slab)(90)를 갖는다. 본 실시예에서, 선회는 프레임의 몸체(12c)와 파스너 슬래브(90) 사이에 배치되는 액추에이터(94)에 의하여 수행된다.

또한 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 굴착 기계는 굴착 장치(20)를 파스너 슬래브(90)에 탈착가능하게 장착할 수 있는 탈착가능 체결수단(99)을 갖는다.

예를 들어, 탈착가능 체결수단(99)은, FR 2 856 088에 개시된 것일 수 있다.

도 6은 실질적으로 사다리꼴 형상 또는 적어도 사각형 형상이 아닌 트렌치를 제작하기 위해 기능하는 본 발명에 따른 굴착 장치(20')의 다른 실시형태를 도시한다.

도 6에 도시된 굴착 장치(20')는, 제2 및 제4 굴착 부재(50 및 70)의 직경(D2 및 D4)이 제1 및 제3 굴착 부재(30 및 70)의 직경(D1 및 D3)보다 크다는 점에서 도 4의 굴착 장치(20)와는 상이하다.

직경에 있어서의 이러한 차이는, 일련의 제1 및 제3 커터 톱니(36' 및 66')의 반경방향 높이(H1 및 H3)보다 큰 일련의 제2 및 제4 커터 톱니(56' 및 76')의 반경방향 높이(H2 및 H4)에 의해 얻어진다. 다시 말해서, 본 실시예에서, 4개의 굴착 부재들의 드럼의 직경은 동일하지만, 제2 및 제4 굴착 부재의 커터 톱니의 반경방향 높이가 제1 및 제3 굴착 부재의 반경방향 높이보다 크다. 도시하지 않은 변형예에 있어서, 제2 및 제4 굴착 부재의 드럼의 직경은 제1 및 제3 굴착 부재의 드럼의 직경과는 상이할 수 있다.

또한 본 실시예에서, 제1 및 제2 회전축(X1 및 X2)은 동축이 아니라는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 제3 및 제4 회전축(X3 및 X4)은 동축이 아니다.

굴착 장치(20')의 유리한 구성은 실질적으로 사다리꼴 형상인, 도 7에 도시된 바와 같은 트렌치(T')를 제작할 수 있도록 한다. 트렌치(T')를 병치시키는 것은 연속하는 벽, 예컨대 실질적으로 원형 또는 환형인 다이어프램 벽(C)을 용이하게 제작할 수 있도록 한다.

또한 굴착 기계(10)는 제1, 제2, 제3 및 제4 모터(32, 52, 62 및 72)를 서로 독립적으로 제어하기 위한 제어 부재(100)를 갖는다. 특히, 제어 부재(100)는 제1, 제2, 제3 및 제4 모터(32, 52, 62 및 72)의 회전속도 및/또는 회전방향을 서로 독립적으로 제어하도록 구성된다.

이를 위해, 제어 부재(100)는 제1, 제2, 제3 및 제4 유압 모터(32, 52, 62 및 72) 각각에 공급되는 유압을 조정하도록 구성된다.

제어 부재(100)는 적어도 제1 유압 회로(110)를 포함하며, 제1 유압 회로는 다음을 포함한다:

- 제1 주 유압 펌프(112); 및

- 본 실시예에서 제1 및 제2 유압 모터(32 및 52)에 의해 구성된 제1 그룹의 모터에 유압을 공급하는 제1 분배 부재(114).

도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 굴착 장치(20)는 제1 분배 부재(114)를 포함한다.

다시 말해서, 굴착 장치는 제1 및 제2 유압 모터(32 및 52)뿐만 아니라 제1 분배 부재(114)도 포함한다.

제1 분배 부재(114)는 다음을 포함한다:

- 제1 주 유압 펌프(112)에 의해 구동되는 제1 주 유압 모터(116);

- 제1 주 유압 모터(116)에 의해 작동되는 제1 보조 유압 펌프(118)로서, 제1 유압 모터(32)를 구동시키는 상기 제1 보조 유압 펌프(118); 및

- 제1 주 유압 모터(116)에 의해 작동되는 제2 보조 유압 펌프(120)로서, 제2 유압 모터(52)를 구동시키는 제2 보조 유압 펌프(120).

또한 굴착 기계는 제2 유압 회로(130)를 가지며, 제2 유압 회로는 다음을 포함한다:

- 제2 주 유압 펌프(132); 및

- 제2 주 유압 펌프(132)에 연결되는 제2 분배 부재(134)로서, 제3 및 제4 유압 모터(62 및 72)로 구성된 제2 그룹의 모터에 유압을 공급하는 상기 제2 분배 부재(134).

또한, 굴착 장치(20)는 제3 및 제4 유압 모터(62 및 72)뿐만 아니라 제2 분배 부재(134)를 모두 포함한다.

따라서 제1 및 제2 유압 회로(110 및 130)는 굴착 기계의 모터를 구동시키기 위한 2개의 별도의 유압 회로를 구성하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 유압 회로는 제1 및 제2 유압 모터(32 및 52)를 구동시키는 한편, 제2 유압 회로는 제3 및 제4 모터(62 및 72)를 구동시킨다. 2개의 유압 회로는 독립적이다.

굴착 기계를 운전할 때, 도 9의 제1 실시형태의 작동이 제1 유압 회로를 참조하여 아래에서 설명될 것이다.

굴착 기계를 운전할 때, 제1 주 유압 펌프(112)는 바람직하게는 최대로 동작한다. 따라서 제1 및 제2 보조 유압 펌프(118 및 120)를 구동시키는 제1 주 유압 모터(116)는 최대 회전 속도를 갖는다. 2개의 보조 유압 펌프(118 및 120)의 실린더 용량(cylinder capacity)은 0 이다. 따라서, 완전히 차 있는 폐회로에는 흐름이 없으며, 유압 모터들은 회전하지 않는다. 모터들 중 하나를 회전시키기 위해서는, 관련 보조 유압 펌프의 실린더 용량을 변경해야 한다.

예를 들어, 제1 및 제2 유압 모터(32 및 52)가 동일한 회전 속도를 가지기 위해서는, 제1 및 제2 보조 유압 펌프의 실린더 용량은 동일한 설정값(setpoint)을 따른다. 모터를 반대로 회전시키기 위해서는, 해당 회로의 보조 유압 펌프를 반대로 구동시킨다. 따라서 제1 및 제2 모터(32 및 52)를 정역방향으로 그리고 소망하는 회전속도로 각각 독립적으로 회전시키도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 동력은 대부분의 압력을 필요로 하는 모터에 전달될 수 있습니다. 제2 유압 회로는 제1 유압 회로와 독립적으로, 동일한 방식으로 작동하여, 제3 및 제4 유압 모터(62 및 72)가 각각 독립적으로 또한 마찬가지로 제1 및 제2 유압 모터와 독립적으로 제어될 수 있도록 한다.

도 10은 제1 및 제2 유압 회로(1100 및 1300)의 제2 실시형태를 도시한다. 제1 유압 회로(1100)는 다음을 포함한다:

- 제1 주 유압 펌프(1120); 및

- 제1 주 유압 펌프(1120)에 그리고 제1 유압 모터(32)에 연결되는 제1 유압 접합부(hydraulic junction)(1150)와, 제1 주 유압 펌프(1120)에 그리고 제2 유압 모터(52)에 연결되는 제2 유압 접합부(1170)를 포함하는 제1 분배 부재(1140).

또한, 이 제2 실시형태에서, 굴착 장치는 제1 분배 부재를 포함한다.

또한 제1 유압 회로는, 제1 분배 부재(1140)와 제1 유압 모터(32) 사이에 배치된 제1 비례 밸브(1180)와, 제2 유압 모터(52)와 제1 분배 부재(1140) 사이에 배치된 제2 비례 밸브(1190)를 포함한다. 제1 유압 모터와 제2 유압 모터 사이의 유동의 분배는 2개의 비례 밸브(1180 및 1190)에 의해 제어된다. 각각의 비례 밸브의 기능은 유압 모터의 속도 및 회전방향을 제어하는 것이다. 주 유압 펌프(1120)로부터의 모든 흐름을 취할 수 있다. 제3 및 제4 모터(62 및 72)를 구동시키는 제2 유압 회로(1300)는 제1 회로(1100)와 동일하다. 제2 유압 회로는 다음을 포함한다:

- 제2 주 유압 펌프(1320); 및

- 제2 주 유압 펌프(1320)에 연결되는 제2 분배 부재(1340)로서, 제3 및 제4 모터(62 및 72)로 구성된 제2 그룹의 2개의 모터를 구동시키는 상기 제2 분배 부재(1340). 이 제2 그룹은 제1 그룹과는 상이하며, 굴착 장치(20)는 제2 분배 부재(1340)를 포함한다.

도 11은 굴착 기계 및 혼합 기계(300) 양쪽 모두인, 본 발명에 따른 굴착 기계를 도시한다. 굴착 및 혼합 기계(300)는 일반적으로 "켈리(Kelly)"라고 불리는 길이방향 바(bar)(313)로 구성된 프레임(312)을 갖는다. 또한 이 기계(300)는 마스트(315) 및 마스트를 따라 이동가능한 캐리지(317)를 가지며, 캐리지는 길이방향 바를 따라 이동하도록 길이방향 바에 설치된다. 또한 이 기계(300)는 길이방향 바의 하단부(312a)에 의해 운반되는 굴착 장치(320)를 갖는다. 굴착 장치(320)는 커터 톱니가 토양을 절단 및 혼합하기 위한 커터 및 혼합 블레이드인 것을 제외하고는 전술한 굴착 장치(20)와 유사하다. 그러한 블레이드는 다른 곳에서 공지되어 있으므로 여기서는 상세히 설명하지 않을 것이다.

Claims (27)

1. 길이방향(A)을 따라서 연장되는 프레임(12, 312)을 포함하는, 토양(S) 내에 트렌치(T)를 형성하기 위한 굴착 기계(10, 300)로서,
   상기 프레임(12, 312)은 하단부(12a, 312a)를 가지며, 상기 굴착 기계는 상기 프레임(12, 312)의 하단부(12a, 312a)에 장착되는 굴착 장치(20, 320)를 가지며, 상기 굴착 장치(20, 320)는:
   - 상기 프레임(12)의 길이방향(A)을 가로지르는 제1 회전축(XI)을 중심으로 회전가능한 제1 굴착 부재(30);
   - 상기 제1 회전축(XI)을 중심으로 상기 제1 굴착 부재(30)를 회전 구동시키도록 구성되는 제1 모터(32);
   - 상기 제1 회전축(XI)에 대해 위치고정(stationary)된 제2 회전축(X2)을 중심으로 회전가능한 제2 굴착 부재(50);
   - 상기 제2 회전축(X2)을 중심으로 상기 제2 굴착 부재를 회전 구동시키도록 구성되는 제2 모터(52);
   - 상기 제1 회전축(XI)으로부터 평행하게 이격되어 있는 제3 회전축(X3)을 중심으로 회전가능한 제3 굴착 부재(60);
   - 상기 제3 회전축(X3)을 중심으로 상기 제3 굴착 부재(60)를 회전 구동시키도록 구성되는 제3 모터(62);
   - 상기 제1, 제2 및 제3 회전축(X1, X2 및 X3)에 대해 위치고정된 제4 회전축(X4)을 중심으로 회전가능한 제4 굴착 부재(70)로서, 여기서 상기 제1 및 제3 회전축은 상기 제2 및 제4 회전축(X2 및 X4)을 포함하는 제2 평면(P2)에 대해 위치고정된 제1 평면(PI) 내에 놓이는 것; 그리고
   - 상기 제4 회전축(74)을 중심으로 상기 제4 굴착 부재(70)를 회전 구동시키도록 구성되는 제4 모터(74);
   를 포함하는, 굴착 기계.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 굴착 부재(50)는 상기 제1 굴착 부재(30)에 대해 회전가능하도록 구성되는, 굴착 기계.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 제4 굴착 부재(70)는 상기 제3 굴착 부재(60)에 대해 회전가능하도록 구성되는, 굴착 기계.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 굴착 장치(20)는, 상기 프레임의 하단부에 장착되고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터(32, 52, 62 및 72)와 함께 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재(30, 50, 60 및 70)를 운반하는 서포트(40)를 포함하는, 굴착 기계.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 서포트는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터와 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재가 장착되는 플레이트(41)를 포함하는, 굴착 기계.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1, 제2, 제3 및 제4 회전축(X1, X2, X3 및 X4)은 상기 프레임의 길이방향을 가로지르는 공동의 평면(Q) 내에 놓이는, 굴착 기계.
7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터(32, 52, 62 및 72)는 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재(30, 50, 60 및 70) 내에 각각 수용되는, 굴착 기계.
8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재는 쌍을 이루는 제1, 제2, 제3 및 제4 드럼(34, 54, 64 및 74)을 각각 포함하고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 드럼은 일련의 제1, 제2, 제3 및 제4 커터 톱니(36, 56, 66 및 76)를 각각 구비하는, 굴착 기계.
9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 회전축(X1 및 X2)은 동축이고, 상기 제3 및 제4 회전축(X3 및 X4)은 동축인, 굴착 기계.
10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 및 제4 굴착 부재(50 및 70)의 직경(D2, D4)은 상기 제1 및 제3 굴착 부재(30 및 60)의 직경(D1, D3)보다 큰, 굴착 기계.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 및 제4 회전축(X2 및 X4) 사이의 거리는 상기 제1 및 제3 회전축(X1 및 X3) 사이의 거리보다 큰, 굴착 기계.
12. 청구항 8에 있어서,
    일련의 상기 제2 및 제4 커터 톱니의 반경방향 높이는 일련의 상기 제1 및 제3 커터 톱니의 반경방향 높이보다 큰, 굴착 기계.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 굴착 부재(30)는 제1 및 제2 드럼(34a 및 34b)을 포함하는 한편, 상기 제2 굴착 부재(50)는 제3 및 제4 드럼(54a 및 54b)을 포함하고, 상기 제2 및 제3 드럼(34b 및 54a) 사이의 최소 거리(d)는 제1 회전축에 평행한 방향으로 측정하여 5cm 미만인, 굴착 기계.
14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터를 서로 독립적으로 제어하기 위한 ????제어 부재(100)를 더 포함하는, 굴착 기계.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제어 부재(100)는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터(32, 52, 62 및 72)의 회전속도 및/또는 회전방향을 각각 독립적으로 제어하도록 구성되는, 굴착 기계.
16. 청구항 13 또는 14에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터(32, 52, 62 및 72)는 유압식이며, 상기 제어 부재(100)는 각각의 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터에 공급되는 유압을 조정하도록 구성되는, 굴착 기계.
17. 청구항 16에 있어서,
    적어도 제1 유압 회로(110, 1100)를 더 포함하며, 상기 제1 유압 회로는:
    - 제1 주 유압 펌프(112, 1120); 및
    - 상기 제1 주 유압 펌프에 연결되는 제1 분배 부재(114, 1140)로서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터로부터 선택된 제1 그룹의 2개의 모터(32, 52)를 구동시키는 상기 제1 분배 부재(114, 1140);
    를 포함하는, 굴착 기계.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 굴착 장치(20, 20')는 상기 제1 분배 부재(114, 1140)를 포함하는, 굴착 기계.
19. 청구항 17 또는 18에 있어서,
    상기 제1 분배 부재(114)는:
    - 상기 제1 주 유압 펌프(112)에 의해 구동되는 제1 주 유압 모터(116);
    - 상기 제1 주 유압 모터(116)에 의해 작동되는 제1 보조 유압 펌프(118)로서, 상기 제1 그룹의 2개의 모터 중 하나를 구동시키는 상기 제1 보조 유압 펌프(118);
    - 상기 제1 주 유압 모터(116)에 의해 작동되는 제2 보조 유압 펌프(120)로서, 상기 제1 그룹의 2개의 모터 중 다른 하나를 구동시키는 상기 제2 보조 유압 펌프(120);
    를 포함하는, 굴착 기계.
20. 청구항 17 또는 18에 있어서,
    상기 제1 분배 부재(1140)는, 상기 제1 주 유압 펌프(1120)에 그리고 상기 제1 그룹의 모터 중 적어도 하나에 연결되는 제1 유압 접합부(1150)와, 상기 제1 주 유압 펌프(1120)에 그리고 상기 제1 그룹의 모터 중 적어도 다른 하나에 연결되는 제2 유압 접합부(1170)를 포함하는, 굴착 기계.
21. 청구항 17 내지 20 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 유압 회로(130, 1300)를 더 포함하며, 상기 제2 유압 회로는:
    - 제2 주 유압 펌프(132, 1320); 및
    - 상기 제2 주 유압 펌프(132, 1320)에 연결된 제2 분배 부재(134, 1340)로서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 모터 중에서 취해진 제2 그룹의 2개의 모터(62, 72)를 구동시키는 상기 제2 분배 부재(134, 1340);
    를 포함하며, 상기 제2 그룹은 상기 제1 그룹과는 상이한, 굴착 기계.
22. 청구항 21에 있어서,
    상기 굴착 장치(20)는 상기 제2 분배 부재(134, 1340)를 포함하는, 굴착 기계.
23. 청구항 1 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴착 기계(10)는 커터이고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재는 커터 톱니(36, 56, 66 및 76)를 가지는, 굴착 기계.
24. 청구항 1 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴착 기계는 굴착 및 혼합 기계(300)이고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 굴착 부재는 혼합 도구(333)를 포함하는, 굴착 기계.
25. 청구항 24에 있어서,
    상기 프레임(312)은 길이방향 바(313)로 구성되고, 상기 기계는 마스트(315)와 상기 마스트를 따라서 이동가능한 캐리지(317)를 더 포함하며, 상기 캐리지는 상기 길이방향 바에 설치되는, 굴착 기계.
26. 청구항 1 내지 25 중 어느 한 항에 따른 굴착 기계를 이용하여 토양 내에 다이어프램 벽(diaphragm wall)을 형성하는 방법.
27. 청구항 26에 있어서,
    청구항 10 내지 12 중 어느 한 항에 따른 굴착 기계를 이용하여, 원형의 상기 다이어프램 벽을 형성하는 방법.

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