KR930006410B1 - 실드터널 굴진장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

실드터널 굴진장치
제1도는 본 발명의 실드터널굴진장치의 일실시예를 도시한 종단면도.
제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.
제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.
제4도는 추진 잭(jack)의 일실시예를 도시한 종단면도.
제5도는 실드본체의 추진시의 동작설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 실드터널굴진장치 12 : 실드본체
14 : 추진잭 16 : 커터헤드
18 : 회전기구 20 : 자세유지기구
22 : 헤드부 24 : 테일부
80 : 자세유지잭 82 : 압압체
본 발명은 통형상의 실드(shield)본체를 사용한 실드터널굴진장치에 관한 것이다.
종래의 실드본체를 사용한 실드터널굴진장치는 실드본체를 추진시킬 때, 세그먼트(segement)를 반력체로 하여 사용하기 때문에, 암반층의 굴삭에서와 같이 세그먼트를 사용하지 않는 굴삭에 적용할 수가 없으며, 또 추진시에 세그먼트에 무리한 힘이 가해지게 되어, 세그먼트를 파손하는 결점이 있었다.
본 발명은 세그먼트를 사용하는 굴삭 및 세그먼트를 사용하지 않는 굴삭 어느것에도 사용할 수가 있고, 또 세그먼트에 무리한 힘이 가해지지 않고, 세그먼트를 파손시키지 않는 실드터널굴진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실드터널굴진장치는, 통형상의 헤드부와 이 헤드부의 뒷부분에 배치된 통형상의 테일(tail)부를 구비한 실드본체와, 헤드부와 테일부를 연결하고 또한 헤드부와 테일부를 접근시키거나 떨어지는 방향으로 이동시키는 다수의 추진 잭과, 실드본체의 앞부분에 배치된 커터헤드와, 이 커터헤드를 회전시키는 회전기구와, 실드본체에 배치되며 실드본체의 바깥쪽으로 돌출가능한 압압체(押壓體)를 가지는 다수의 자세유지기구를 구비하며, 상기 각 추진잭은 제1 및 제2실린더실을 가지는 실린더, 상기 제1실린더실 내에 중심축선을 따라 이동가능하게 배치된 제1피스톤, 상기 제2실린더실내에 중심축선을 따라 이동가능하게 배치된 제2피스톤, 일단이 제1피스톤에 연결되고 타단이 제1실린더실로부터 중심축선 방향의 한쪽으로 돌출하는 제1피스톤 로드 및 일단이 제2피스톤에 연결되고 타단이 제2실린더실로부터 제1피스톤 로드와 반대방향으로 돌출하는 제2피스톤 로드를 포함한다.
본 발명의 굴진장치에 의하면, 실드본체가 헤드부와 테일부를 구비하고, 헤드부와 테일부를 서로 접근시키거나 서로 떨어지는 방향으로 이동시키는 다수의 추진잭에 의해 헤드부와 테일부를 연결하고, 실드본체의 바깥쪽으로 돌출가능한 압압체를 가지는 자세유지기구를 실드본체에 설치하였으므로 자세유지기구의 압압체를 돌출시켜 실드본체의 주위지형을 반력체로 할 수가 있으며, 따라서 세그먼트를 사용하는 굴삭이나 세그먼트를 사용하지 않는 굴삭 어느것에도 적용할 수가 있고, 또 세그먼트에 무리한 힘이 가해지지 않아 세그먼트를 손상시키는 일이 없다.
본 발명의 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제1도 및 제2도에 부호 10으로 표시한 실드터널굴진장치는 통형상의 실드본체(12)와 이 실드본체에 배치된 다수의 추진잭(14)과, 본체(12)의 앞부분에 배치된 커터헤드(16)와, 이 커터헤드를 회전시키는 회전기구(18)와, 본체(12)내에 배치된 다수의 자세유지기구(20)를 포함한다.
실드본체(12)는 통형상의 헤드부(2)와 헤드부(22)의 뒷부분에 배치된 테일부(24)를 구비하고 있다. 헤드부(22)의 후단부분은 그 직영이 전단부분의 직경보다도 작으며 또 테일부(24)의 전단부에 끼워져 있다. 헤드부(22)와 테일부(24)와의 사이에는 실드본체(12)의 중심축선 방향으로 헤드부(22)와 테일부(24)의 상대적인 이동을 허용하는 실(seal) 재(26)가 배치되어 있다. 헤드부(22)의 전단부분내에는 분쇄실(28)을 규정하는 격벽(30)과 격막(diaphragm)(32)이 설치되어 있다. 격벽(30)은 격막(32)보다도 앞쪽으로 떨어져 있다. 테일부(24)내에는 환상의 리브(34)가 설치되어 있다.
추진잭(14)은 공기압 또는 유압에 의해 피스톤로드를 전진, 후퇴시키는 공기압 또는 유압 잭이며, 도시한 예에서는 제3도에 도시한 바와같이 실드본체(12)내에 같은 간격으로 8개가 배치되어 있다. 각 추진잭(14)은 그 하나를 제4도에 도시한 바와같이 중심축선이 평행인 제1실린더실(36)과 제2실린더실(38)을 가지는 실린더(40)와 중심축선을 따라 이동가능하게 제1실린더실(36)내에 배치된 제1피스톤(42)와, 중심축선을 따라 이동가능하게 제2실린더실(38)내에 배치된 제2피스톤(44)과 일단이 제1피스톤(42)에 연결되고 타단이 제1실린더실(36)로부터 중심축선 방향의 한쪽으로 돌출하는 제1피스톤로드(46)와, 일단이 제2피스톤로드(44)에 연결되고 타단이 제2실린더실(38)로부터 제1피스톤로드(46)와 반대방향으로 돌출하는 제2피스톤로드(48)를 포함한다. 실린더실(36), 피스톤(42) 및 피스톤로드(46)는 실드본체(12)를 추진시키는 추진잭부를 구성하고, 실린더실(38), 피스톤(44) 및 피스톤로드(48)는 실드본체(12)의 추진방향을 수정하는 방향수정잭부를 구성한다. 그러므로 제1실린더실(36)은 그 중심축선방향의 길이 즉, 피스톤의 스트로크가 제2실린더실(38)의 그것보다도 길다.
각 추진잭(14)은 그 하나를 제1도에 도시한 바와같이 제1피스톤로드(46)의 선단이 격막(32)에 설치된 연결체(50)에 추축(樞車由) 연결되고, 제2피스톤로드(48)의 선단이 연결체(52)를 개재하여 리브(34)에 연결되어 있다. 커터헤드(16)는 후술하는 회전기구(18)의 회전축(68)의 선단부에 키(54)에 의해 고정된 보스(56)와 그 앞부분에 연결되는 면판(58)과, 이 면판의 배면에 반경방향을 뻗어 있는 다수의 스크레이퍼(scraper)(60)를 구비한다.
면판(58)의 전면에는 그 중앙부에 다수의 센터비트(center bit)(62)가 설치되어 있다. 면판(58)은 중앙부의 외주에 있어서 반경방향으로 열을 이루는 다수의 개방부(64)을 구비한다. 각 개방부에는 로울러 비트(roller bit)(66)가 회전가능하게 배치되어 있다. 각 스크레이퍼(60)는 보스(56)와 면판(58)에 연결되어 있다. 또, 면판(58)은 도시하지는 않았으나, 중앙부의 외주에 있어서 면판(58)의 반경방향으로 뻗는 다수의 슬리트(silt)를 구비하고, 슬리트의 마주보는 양측부분에 커터비트를 설치하고 있다. 로울러비트(66)는 암반층과 같은 경질층의 굴착시에 사용되며, 커터비트는 점토층과 같은 연질층의 굴삭시에 사용된다.
회전기구(18)는 격벽(30) 및 격막(32)에 회전자유롭게 지지된 회전축(68)과, 다수의 가역모터(70)와, 그 출력축에 연결된 감속기(72)와, 그 출력축에 부착된 치차(74)와, 이 치차와 치합하는 대치차(76)를 구비한다. 모터(70)와 감속기(72)는 격막(32)에 고정된 기어케이스(78)에 부착되며, 대치차(76)는 회전축(68)의 후단부에 부착되어 있다. 기어케이스(78)에는 회전축(68)이 그 축선방향으로 이동하는 것을 저지하는 베어링(79)이 배치되어 있다.
자세유지기구(20)는 제2도 및 제3도에 도시한 바와같이 실드본체(12)의 헤드부(22)와 테일부(24)에 2개씩 배치되어 있다. 각 자세유지기구(20)는 자세유지잭(80)과 압압체(82)를 구비한다. 각 자세유지잭(80)은 그 피스톤로드(80a)를 공기압 또는 유압으로 전진, 후퇴시키는 잭이며 실드본체(12)에 고정되어 있다. 각 압압체(82)는 실드본체(12)의 헤드부(22)와 테일부(24)의 직경방향에 대향하는 장소에 각각 설치된 요입부(84)에 배치되며, 자세유지잭(80)의 피스톤로드(80a) 선단에 설치되어 있다. 또 각 압압체(82)는 자세유지잭(80)의 피스톤로드가 실린더내로 후퇴하고 있으면 요입부(84)내에 위치하고, 피스톤로드가 돌출하면 실드본체(12)의 외주면 보다도 바깥쪽으로 돌출한다.
격벽(30)의 상부에는 개방부(86)가 형성되어 있으며, 이 개방부에는 격벽(30)에 힌지 결합된 뚜껑(88)이 배치되어 있다. 뚜껑(88)은 격막(32)에 부착된 실린더(90)의 피스톤로드(92)에 아암(94)을 개재하여 연결되어 있다.
이 뚜껑(88)은 평상시는 실린더(90)에 의해 개방부(86)를 폐쇄하고 있으나, 격벽(30)과 커터헤드(16) 사이의 공간부에 받아들여진 토사압력이 실린더(90)에 설정된 압력을 초과할 때 실린더(90)의 압력에 대항하여 격막(32)측으로 구동되어 토사를 분쇄실(28)내로 유입시키도록 개방부(86)를 개방한다.
분쇄실(28)에는 이 분쇄실(28)내로 들어온 비교적 큰 자갈을 파쇄하는 크러셔(crusher)를 구성하는 로터(96) 및 스테이터(98)가 배치되어 있다. 로터(96)는 회전축(68)에 부착되며, 스테이터(98)는 로터(96)의 아래쪽에 있는 격벽(30)에 부착되어 있다. 분쇄실(28)에는 또 고압수가 급수파이프(100)를 경유해 보내지며, 공급된 물은 분쇄실(28)내의 토사와 함께 배출파이프(102)를 경유하여 실드본체(12)의 뒤쪽으로 배출된다. 굴진의 개시시에 굴진장치(10)의 각 추진잭(14)은 제5a도에 도시한 바와같이 피스톤로드(46), (48)가 실린더(40)내로 후퇴되어 있다.
이 상태에서 굴진장치(10)는 각 추진잭(14)에 의해 실드본체(12)에 추진력을 받으면서 회전기구(18)의 각모터(70)가 회전되고, 각 모터(70)의 회전이 감속기(72), 치차(74), 대치차(76) 및 회전축(68)을 경유하여 면판(58)으로 전달되는 것에 의해 커터헤드(16)가 회전된다. 이것에 의해 장채(10)는 칼날이 굴삭하면서 추진한다. 굴삭된 토사는 면판(58)의 상술한 슬리트를 경유하여 격벽(30)의 앞쪽의 공간으로 들어가며, 그후 격벽(30)의 개방부(86)를 경유하여 분쇄실(28)내로 유입된 다음 분쇄실(28)로부터 배출파이프(102)를 경유하여 물과 같이 배출된다. 실드본체(12)가 전진하는 것에의해 실드본체(12)의 뒤쪽에 형성된 공간에는 세그먼트(104)가 배치된다.
다음에 상술한 굴진장치(10)의 추진시의 동작을 설명한다.
(Ⅰ) 굴진장치(10)의 직진
먼저, 실드본체(12)의 테일부(24)에 배치된 각 자세유지기구(20)의 자세유지잭(80)이 동작되어, 그 압압체(82)가 실드본체(12) 주위의 지형에 밀어붙여진 상태에서 각 추진잭(14)의 피스톤로드(46)가 실린더(40)로부터 돌출된다. 이것에 의해 실드본체(12)의 헤드부(22)가 테일부(24)에 대해 전진된다. 이때 세그먼트(104)를 반력체로 하지 않고, 실드본체(12) 주위의 지형을 반력체로 하기 때문에, 세그먼트(104)에 무리한 힘이 가해지는 일이 없다.
그리고 나서, 실드본체(12)의 헤드부(22)에 배치된 각 자세유지기구(20)의 자세유지잭(80)이 동작되어 압압체(82)가 실드본체(12) 주위의 지형에 밀어붙여진 상태에서 각 추진잭(14)의 피스톤로드(46)가 실린더(40)내로 후퇴한다. 이것에 의해 실드본체(12)의 테일부(24)가 헤드부(22)측으로 끌어당겨진다. 이때 실드본체 주위의 지형을 반력체로 하기 때문에 헤드부(22)와 지형 사이의 마찰 저항이 테일부(24)측으로 되돌아오는 일이 없다.
(Ⅱ) 굴진장치(10)의 추진방향의 수정
우선, 테일부(24)에 배치된 자세유지기구(20)의 각 자세유지잭(80)이 동작되어, 그 압압체(82)가 실드본체(12) 주위의 지형에 밀어붙여진 상태에서, 굴진방향을 구부리는 방향과 반대방향에 위치하는 추진잭(14)의 피스톤로드(48)가 실린더(48)가 실린더(40)로부터 돌출된다. 이것에 의해 실드본체(12)의 헤드부(22)는 제5b도에 도시한 바와같이 테일부(24)에 대해 경사진다.
그 다음에 테일부(24)에 배치된 각 자세유지기구(20)이 자세유지잭(80)이 동작되어 헤드부(22)가 테일부(24)에 대하여 경사진 상태에서 각 추진잭(14)의 피스톤로드(46)가 실린더(40)로부터 돌출된다. 이것에 의해 실드본체(12)의 헤드부(22)는 제5c도에 도시한 바와같이 테일부(24)에 대하여 경사진 상태로 전진된다. 각 추진잭(14)의 피스톤로드(46)가 완전히 신장하면 테일부(24)에 배치된 각 자세유지기구(20)의 자세유지잭(80)에 대신하여 헤드부(22)에 배치된 각 자세유지기구(20)의 자세유지잭(80)이 작동되어, 그 압압체(82)가 실드본체(12) 주위의 지형에 밀어붙여진 상태에서, 각 추진잭(14)의 피스톤로드(46)가 실린더(40)내로 후퇴된다.
이것에 의해, 테일부(24)는 헤드부(22)측으로 끌어당겨지지만, 헤드부(22)는 제5b도에 도시한 바와같이 테일부(24)에 대하여 경사진 상태로 유진된다. 그러므로 상기의 공정을 반복하는 것에 의해 실드본체(12)는 만곡통로를 따라 추진된다.
(Ⅲ) 실드본체(12)의 재직전
헤드부(22)에 배치된 각 자세유지기구(20)를 동작시킨 상태에서 실린더(40)로부터 돌출하고 있는 피스톤로드(48)를 실린더내로 후퇴시킨 후 상기 (Ⅰ)의 공정을 시행하면 좋다.

Claims (4)

  1. 실드터널굴진장치에 있어서, 통형사의 헤드부(22)와 헤드부(22) 뒷부분에 배치된 통형상의 테일부(34)를 구비한 실드본체(12)와, 상기 헤드부(22)와 테일부(24)를 연결하고 또한 헤드부(22)와 테일부(24)를 근접시키거나 떨어지는 방향으로 이동시키는 다수의 추진잭(14)과, 상기 실드본체(12)의 앞부분에 배치된 커터헤드(16)와, 상기 커터헤드(16)를 회전시키는 회전기구(18)와, 실드본체(12)에 배치되며 또한 실드본체(12)의 바깥쪽으로 돌출가능한 압압체(82)를 가지는 다수의 자세유지기구(20)를 구비하며, 상기 각 추진잭(14)은 제1 및 제2실린더실(36,38)을 가지는 실린더(40), 상기 제1실린더실(36)내에 중심축선을 따라 이동가능하게 배치된 제1피스톤(42), 상기 제2실린더실(38)내에 중심축선을 따라 이동가능하게 배치된 제2피스톤(44), 일단이 제1피스톤(42)에 연결되고 타단이 제1실린더실(36)로부터 중심축선 방향의 한쪽으로 돌출하는 제1피스톤로드(46) 및 일단이 제2피스톤(44)에 연결되고 타단이 제2실린더실(38)로부터 제1피스톤로드(46)와 반대방향으로 돌출하는 제2피스톤로드(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실드터널굴진장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2피스톤로드(42,44)의 하나는 상기 헤드부(22)와 테일부(24)의 한쪽에 연결되고 다른 하나는 다른쪽에 연결되는 것을 특징으로 하는 실드터널굴진장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2실린더실(36,38)은 중심축선이 동일 직선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 실드터널굴진장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1실린더실(36)의 중심축선방향으로의 길이는 제2실린더실(38)의 그것보다 더 긴 것을 특징으로 하는 실드터널굴진장치.
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