(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2010년08월20일
(11) 등록번호 10-0977212
(24) 등록일자 2010년08월16일
(51) Int. Cl.
E21B 3/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2008-0050791
(22) 출원일자 2008년05월30일
심사청구일자 2008년05월30일
(65) 공개번호 10-2009-0124521
(43) 공개일자 2009년12월03일
(56) 선행기술조사문헌
JP05321554 A*
JP53080737 A
JP02236393 A
JP2003293687 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
신영애
인천 남구 학익동 신동아아파트 29동 305호
(72) 발명자
신영애
인천 남구 학익동 신동아아파트 29동 305호
정성범
서울특별시 관악구 봉천3동 1717번지 관악푸르지
오아파트 122-801
(74) 대리인
손태원
전체 청구항 수 : 총 8 항 심사관 : 김완수
(54) 수평 회전링 굴착장치 및 이를 이용한 굴착공법
(57) 요 약
본 발명은 수평 회전링 굴착장치 및 이를 이용한 굴착공법에 관한 것으로, 원통형의 메인 케이스(10)와 상기 메
인 케이스(10) 내측에 원통형의 Inner Sleeve(20)를 두고 상기 원통형 메인 케이스(10)와 Inner Sleeve(20) 사
이에는 사이드 롤러(21)를 설치하여 Inner Sleeve(20)가 자유로이 회전할 수 있도록 하며, 상기 메인 케이스(10)
내측벽에 동력 모터(40)를 설치하고 상기 동력모터(40) 샤프트(44)에는 피니온 기어(42)를 조립하며 상기 피니온
기어(42)가 연결되는 링 기어(43)는 Inner Sleeve(20) 내측벽면에 고정 부착됨으로써 피니온 기어(42)가 동력모
터(40)에 의해 회전하게 되면 링 기어(43)와 Inner Sleeve(20)가 회전할 수 있도록 하며, 상기 원통형의 Inner
Sleeve(20) 최선단에는 플랜지 원반(26)을 장착하고 상기 플랜지 원반(26)에는 링 형태의 비트(24)를 조립결합하
게 되고 비트(24)에 삽입 용접된 초경재(25)가 회전하면서 토사를 절삭하여 굴착하는 것을 특징으로 함으로써,
굴착기 케이스 내부의 Inner Sleeve만을 회전시켜 굴착 단면을 대폭 줄일 수 있도록 하여 소요 동력을 절감시킬
수 있고, 비개착 방법으로 기존의 하수관의 교체가 가능하도록 하면서 굴착기를 2중관 형태로 구성하여 토사층에
존재하는 지하수나 기존 하수관에 흐르고 있는 하수를 중단없이 갱 밖으로 배수할 수 있도록 하는 효과가 있다.
대 표 도
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특허청구의 범위
청구항 1
원통형의 메인 케이스(10)와 상기 메인 케이스(10) 내측에 회전할 수 있는 별개의 원통형의 Inner Sleeve(20)를
두고 상기 원통형 메인 케이스(10)와 Inner Sleeve(20) 사이에는 롤러 시트(22)로 고정된 사이드 롤러(21)를 일
정 개수 설치하여 Inner Sleeve(20)가 자유로이 회전할 수 있도록 하며,
상기 원통형의 Inner Sleeve(20) 후방쪽 끝단에는 롤러(23)를 고정 설치하고 상기 롤러(23)를 받쳐주는 받침대
(30)는 굴착기 메인 케이스(10) 내측벽에 고정시키고 상기 받침대(30)와 롤러(23)의 접속면은 오목 레일(31)로
하여 원통형의 Inner Sleeve(20)가 원활하게 회전할 수 있도록 하며,
상기 메인 케이스(10) 내측벽에 일정 개수의 동력 모터(40)를 설치하고 상기 동력모터(40) 샤프트(44)에는 피니
온 기어(42)를 조립하며 상기 피니온 기어(42)가 연결되는 링 기어(43)는 Inner Sleeve(20) 내측벽면에 고정 부
착됨으로써 피니온 기어(42)가 동력모터(40)와 감속기(41)에 의해 회전하게 되면 링 기어(43)와 Inner
Sleeve(20)가 회전할 수 있도록 하며,
상기 원통형의 Inner Sleeve(20) 최선단에는 Inner Sleeve(20)와 직각되게 플랜지 원반(26)을 장착하고 상기
플랜지 원반(26)에는 링 형태의 비트(24)를 조립결합하게 되고 비트(24)에 삽입 용접된 초경재(25)가 회전하면
서 토사를 절삭하여 굴착하는 것을 특징으로 하는 수평 회전링 굴착장치.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
기존의 하수관을 교체하거나 지하수가 존재하는 경우에 비개착식 방법으로 굴착하기 위해 상기 메인 케이스(1
0)를 직경이 더 큰 유공관(90)에 삽입하고 상기 유공관(90)과 메인 케이스(10) 사이에는 패드(91)를 설치 용접
하여 유공관(90)과 메인 케이스(10)가 상호 분리되지 않도록 결합시킴으로써 2중관 형태로 구성되는 것을 특징
으로 하는 수평 회전링 굴착장치.
청구항 3
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 굴착기 내부의 Inner Sleeve(20), 피니온 기어(42), 링 기어(43), 동력모터(40), 감속기(41)와 롤러(23)
등을 보호할 수 있도록 하는 커버(60)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 회전링 굴착장치.
청구항 4
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 링 형태의 비트(24)의 회전에 의하여 토사를 굴착할 때 비트(24)의 경사면에 접촉되지 아니하는 굴착기 중
심부에 남아 있는 코어 상태의 토사를 파쇄하기 위한 고압 물분사 노즐장치(50)가 추가로 구성되는 것을 특징으
로 하는 수평 회전링 굴착장치.
청구항 5
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 링 형태의 비트(24)에 의하여 굴착기 내부로 밀려들어온 굴착된 토사가 호퍼(70)와 호퍼에 연결되어 있는
파이프(71)를 통하여 갱 밖에 설치되어 있는 진공통(72)으로 흡입되고, 상기 진공통(72)은 진공펌프(73)와 모터
(74)에 의하여 진공상태로 유지되도록 하는 구성이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 수평 회전링 굴착장치.
청구항 6
(a) 동력모터(40)와 Inner Sleeve(20)와 비트(24) 및 기어(42,43)가 메인 케이스(10) 내부 벽면에 설치된 굴착
기를 작업구에 거치하고 굴착과 동시에 후방 유압잭으로 추진하는 단계와;
(b) 상기 단계(a)의 동력모터(40)가 가동되면서 동력모터(40) 축단에 설치된 피니온 기어(42)가 회전하고, 피니
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온 기어(42)에 연결된 링 기어(43)가 회전하면 원통형의 Inner Sleeve(20)와 이 Inner Sleeve(20) 선단에 설치
된 비트(24)가 회전하여 토사를 절삭하는 단계와;
(c) 상기 단계(b)의 링 형태의 비트(24)의 회전에 의하여 토사를 굴착할 때 비트(24)의 경사면에 접촉되지 아니
하는 굴착기 중심부에 남아 있는 코어 상태의 토사를 고압 물분사 노즐장치(50)로 굴착 최선단 중앙부로 물을
분사하여 파쇄하는 단계와;
(d) 상기 단계(b)와 단계(c)에서 굴착기 내부 공간의 절삭되거나 파쇄된 토사는 호퍼(70)와 호퍼에 연결되어 있
는 파이프(71)를 통하여 갱 밖에 설치되어 진공펌프(73)와 모터(74)에 의하여 진공상태로 유지되어 있는 진공통
(72)으로 흡입되는 단계 및
(e) 굴착이 일정 정도 진행되면 작업구 후미에서는 강관이나 콘크리트관(80)을 계속하여 굴착기 메인 케이스
(10)에 연결하여 후방 작업구의 유압잭으로 추진하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 회전링 굴착장
치를 이용한 굴착공법.
청구항 7
기존의 하수관을 교체하면서 굴착하는 시공방법에 있어서,
(a) 동력모터(40)와 Inner Sleeve(20)와 비트(24) 및 기어(42,43)가 메인 케이스(10) 내부 벽면에 설치되고 굴
착기 메인 케이스(10)는 직경이 더 큰 유공관(90)에 삽입되며, 상기 유공관(90)과 메인 케이스(10) 사이에는 패
드(91)가 설치 용접되어 이루어진 2중관 형태의 굴착기가 기존 하수관을 둘러싸고 있는 외측의 토사를 굴착하기
위해 굴착기를 작업구에 거치하고 굴착과 동시에 후방 유압잭으로 추진하는 단계와;
(b) 상기 단계(a)의 동력모터(40)가 가동되면서 동력모터(40) 축단에 설치된 피니온 기어(42)가 회전하고, 피니
온 기어(42)에 연결된 링 기어(43)가 회전하면 원통형의 Inner Sleeve(20)와 이 Inner Sleeve(20) 선단에 설치
된 비트(24)가 회전하여 기존 하수관을 둘러싸고 있는 외측의 토사를 절삭하는 단계와;
(c) 상기 단계(b)에서 굴착기 내부 공간의 절삭된 토사는 호퍼(70)와 호퍼에 연결되어 있는 파이프(71)를 통하
여 갱 밖에 설치되어 진공펌프(73)와 모터(74)에 의하여 진공상태로 유지되어 있는 진공통(72)으로 흡입되는 단
계 및
(d) 굴착이 일정 정도 진행되면 기존의 하수관은 인위적으로 파괴하여 굴착기 내부를 통하여 갱 밖으로 반출시
키고 작업구 후미에서는 강관이나 콘크리트관(80)을 계속하여 굴착기 메인 케이스(10)에 연결하고 유공관(90)은
유공관(90)끼리 연결하여 후방 작업구의 유압잭으로 추진하면서 상기 강관이나 콘크리트관(80)이 기존의 하수관
을 대체하게 되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 회전링 굴착장치를 이용한 굴착공법.
청구항 8
제 7 항에 있어서,
(e) 기존의 하수관에 작은 지선이 연결되어 있어 상기 지선들이 절단되는 경우에는 우선 지선에 흐르던 하수를
유공관(90)의 슬롯(92)을 통하여 유공관(90)과 메인 케이스(10) 사이 공간으로 유도하여 갱 밖으로 중단없이 흘
려보내고, 상기 2중관 형태의 굴착기로 지선을 절단하면서 일정한 길이만큼 굴착하고 난 후에는 절단된 지선이
유공관(90) 및 대체되는 관(80)에 연통되도록 유공관(90)과 대체되는 관(80)을 천공하여 지선을 대체되는 강관
또는 콘크리트관(80)에 연결함으로써 절단된 지선 내의 하수가 새로 대체된 강관 또는 콘크리트관(80) 내부로
흐르게 하는 단계와;
(f) 상기 단계(e)의 절단된 지선 모두를 강관 또는 콘크리트관(80)에 연결시킨 후에는 유공관(90)과 강관 또는
콘크리트관(80) 사이 공간을 시멘트 몰탈로 채워 넣어 그라우팅하는 단계가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하
는 수평 회전링 굴착장치를 이용한 굴착공법.
명 세 서
발명의 상세한 설명
기 술 분 야
본 발명은 수평 회전링 굴착장치 및 이를 이용한 굴착공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굴착기 케이스 내부[0001]
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에 보다 작은 Inner Sleeve를 설치하고 이 Inner Sleeve만을 회전시킴으로써 굴착 단면을 대폭 줄일 수 있도록
하여 소요 동력을 절감시킬 수 있고, 비개착 방법으로 기존의 하수관의 교체가 가능하도록 하면서 굴착기 메인
케이스를 직경이 더 큰 유공관에 삽입한 2중관 형태로 구성하여 토사층에 존재하는 지하수나 기존 하수관에 흐
르고 있는 하수를 굴착기 메인 케이스와 유공관 사이 공간 또는 신관을 통해 중단없이 갱 밖으로 배수할 수 있
도록 하는 수평 회전링 굴착장치 및 이를 이용한 굴착공법에 관한 것이다.
배 경 기 술
근래에 각종 분야의 산업화가 발전되어감에 따라 철도, 도로, 전기, 통신, 상수, 하수 분야의 건설이 복잡하게[0002]
교차하여 설치하는 것이 불가피하고 각종의 상기 열거한 시설들이 지하에 매설되는 추세에 따라 좀 더 편리하면
서 신속하고도 안전하게 비개착방법에 의하여 지하 관구조물을 설치하고 교체할 수 있는 기술이 요구되는 실정
이다.
종래에는 도 1에 도시한 바와 같이, 쉴드머쉰(방패형 회전 굴착장치)의 기계식 굴착공법이 있는데, 이를 좀 더[0003]
구체적으로 설명하면 장치의 선단 헤드(1) 전면을 회전시킴으로 토사를 굴착하게 되고, 회전의 동력은 중앙축
(2)에 연결된 동력모터(3)에 의하여 회전시키며 회전하는 선단 헤드에는 토사를 절삭하는 비트(4)를 설치하여
토사를 굴착하게 된다.
또한, 굴착된 토사는 스크류벨트(5)에 의하여 내부로 이송하여 운반차(6)에 적재하여 갱 밖으로 운반하거나, 회[0004]
전굴착헤드 내로 이수를 순환시키고 또 다른 통로로 이수를 배수함으로써 순환 이수에 의하여 굴착토를 갱 밖으
로 이송시키되 갱 밖으로 이송된 이수는 다시 이수와 토사로 재분리 처리하는 방식으로 토사를 운반한다.
그러나 이러한 방식에서 굴착기의 복잡한 기계장치와 과도한 중량은 작업에 비효율적이고, 장치의 과도한 중량[0005]
은 장치의 침하를 유발하여 방향조정이 용이하지 않는 문제점이 있었다.
더욱이 추진체 전면을 회전시켜야 하므로 높은 동력을 필요로 하고, 특히 동력축을 중심으로 십자형 또는 원반[0006]
형으로 굴착헤드를 설치하여야 하므로 굴착장치 전면이 밀폐되어 추진중 전면에 지하매설물 등의 장애물을 미리
발견하여 피할 수 없어 굴진중 기 매설된 구조물의 파손은 또 다른 사고를 유발하는 단점으로 지적되었고, 또한
전방설비와 후방설비의 복잡성으로 인하여 고비용이 요구되는 단점이 있었다.
한편, 종래의 또 다른 기술은 단순하게 강관을 회전없이 유압잭에 의하여 후방에서 강제 압입시키고, 강관 선단[0007]
에서 인력에 의하여 토사를 선굴착하고 후추진의 방법으로 관추진을 행하며, 굴착토는 인력에 의하여 갱 밖으로
운반시키는 과정을 반복하는 원시적 방법을 사용하였으나, 최선단에서 인력으로 토사를 굴착할 경우 선굴착으로
인한 선단면 붕괴의 위험이 있고 또한 추진관의 길이가 길어질수록 후미의 유압잭의 추압은 한계에 도달하게 되
며, 관 또한 일정깊이에 도달하면 토압에 의하여 더 이상의 추진은 불가능하게 되는 어려움이 있는데 이는 강제
압입으로 인한 한계점으로 지적된다.
발명의 내용
해결 하고자하는 과제
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 첫째, 굴착기 최선단 굴착을[0008]
회전식 기계굴착으로 하되 굴착용 회전체를 기계내부 중심축에 의하지 않고 굴착기 케이스 내측 벽면에 동력모
터를 부착하고 이 동력모터 축단에 피니언 기어를 설치하며 이 피니언 기어에 연결되는 링 기어를 굴착기 내부
원통형의 Inner Sleeve에 설치하고 Inner Sleeve의 선단에 토사를 절삭할 수 있는 비트를 필요에 따라 넓게 또
는 좁게 교환 운용할 수 있도록 설치하여 토사를 굴착하도록 함으로써 소요동력을 최소화할 수 있는 수평 회전
링 굴착장치 및 이를 이용한 굴착공법을 제공하는 데 있다.
둘째, 본 발명의 다른 목적은 동력모터, 기어, Inner Sleeve와 비트 등의 장치를 모두 굴착기 내부 벽면에 설치[0009]
함으로써, 굴착기 내부 중앙에 공간을 형성시켜 굴착된 토사를 외부로부터 진공 흡입하는 통로로 이용하게 함과
더불어 굴착추진중 선단면과 기 매설된 지하구조물과의 조우시 신속히 사고를 피할 수 있도록 육안검사가 가능
한 수평 회전링 굴착장치 및 이를 이용한 굴착공법을 제공하는 데 있다.
세째, 본 발명의 또 다른 목적은 굴착기 내부 공간에는 스크류 날개가 부착된 회전 비트에 의해 굴착기 내부로[0010]
밀려오는 굴착된 토사를 흡입할 수 호퍼를 설치하고 호퍼에 연결된 파이프를 통해 진공통으로 연결하여 굴착토
를 진공펌프에 의하여 갱 밖으로 흡입방식으로 편리하게 자동 이송할 수 있는 수평 회전링 굴착장치 및 이를 이
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용한 굴착공법을 제공하는 데 있다.
네째, 본 발명의 또 다른 목적은 비개착 방법으로 기존의 하수관을 신관으로 교체할 때에 굴착기 메인 케이스를[0011]
직경이 더 큰 유공관에 삽입한 2중관 형태로 구성하여 토사층에 존재하는 지하수나 기존 하수관에 흐르고 있는
하수를 굴착기 메인 케이스와 유공관 사이 공간 또는 신관을 통해 중단없이 갱 밖으로 배수할 수 있도록 하는
수평 회전링 굴착장치 및 이를 이용한 굴착공법을 제공하는 데 있다.
과제 해결수단
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원통형의 메인 케이스와 상기 메인 케이스 내측에 회전할 수[0012]
있는 별개의 원통형의 Inner Sleeve를 두고 상기 원통형 메인 케이스와 Inner Sleeve 사이에는 롤러 시트로 고
정된 사이드 롤러를 일정 개수 설치하여 Inner Sleeve가 자유로이 회전할 수 있도록 하며,
상기 원통형의 Inner Sleeve 후방쪽 끝단에는 롤러를 고정 설치하고 상기 롤러를 받쳐주는 받침대는 굴착기 메[0013]
인 케이스 내측벽에 고정시키고 상기 받침대와 롤러의 접속면은 오목 레일로 하여 원통형의 Inner Sleeve가 원
활하게 회전할 수 있도록 하며,
상기 메인 케이스 내측벽에 일정 개수의 동력 모터를 설치하고 상기 동력모터 샤프트에는 피니온 기어를 조립하[0014]
며 상기 피니온 기어가 연결되는 링 기어는 Inner Sleeve 내측벽면에 고정 부착됨으로써 피니온 기어가 동력모
터와 감속기에 의해 회전하게 되면 링 기어와 Inner Sleeve가 회전할 수 있도록 하며,
상기 원통형의 Inner Sleeve 최선단에는 Inner Sleeve와 직각되게 플랜지 원반을 장착하고 상기 플랜지 원반에[0015]
는 링 형태의 비트를 조립결합하게 되고 비트에 삽입 용접된 초경재가 회전하면서 토사를 절삭하여 굴착하는 것
을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 기존의 하수관을 교체하거나 지하수가 존재하는 경우에 비개착식 방법으로 굴착하기 위해 상기[0016]
메인 케이스를 직경이 더 큰 유공관에 삽입하고 상기 유공관과 메인 케이스 사이에는 패드를 설치 용접하여 유
공관과 메인 케이스가 상호 분리되지 않도록 결합시킴으로써 2중관 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
효 과
이상에서 살펴본, 본 발명인 수평 회전링 굴착장치 및 이를 이용한 굴착공법은 굴착기 케이스 내부에 보다 작은[0017]
Inner Sleeve를 설치하고 이 Inner Sleeve만을 회전시킴으로써 굴착 단면을 대폭 줄일 수 있도록 하여 소요 동
력을 절감시킬 수 있고, 동력모터와 기어와 Inner Sleeve 및 비트 등을 굴착기 내부 벽면에 설치시키는 구조로
형성되어 굴착기 내부 중앙에 공간을 형성시킴으로써 굴착추진중 선단면과 기 매설된 지하구조물과의 조우시 신
속히 사고를 피할 수 있도록 육안검사가 가능하며, 굴착토의 이송은 굴착기 내부의 공간을 활용하여 갱 밖에 설
치된 진공펌프 등에 의하여 굴착토가 흡입되는 흡입방식으로 편리하게 자동 이송배출되고, 필요에 따라 굴착기
메인 케이스를 직경이 더 큰 유공관에 삽입한 2중관 형태로 구성하여 토사층에 존재하는 지하수나 기존 하수관
에 흐르고 있는 하수를 굴착기 메인 케이스와 유공관 사이 공간 또는 신관을 통해 중단없이 갱 밖으로 배수할
수 있도록 하는 효과가 있다.
발명의 실시를 위한 구체적인 내용
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.[0018]
도 2 는 본 발명에 따른 수평 회전링 굴착장치의 일실시예의 내부구조를 나타내는 종단면도이고, 도 3 은 본 발[0019]
명에 따른 수평 회전링 굴착장치의 다른 실시예의 내부구조를 나타내는 종단면도이며, 도 4 는 도 3의 선도체의
결합사시도이고, 도 5 는 본 발명에 따른 수평 회전링 굴착장치의 동력전달 체계를 나타내는 확대단면도이며,
도 6 은 본 발명에 따른 수평 회전링 굴착장치의 사이드 롤러 부분을 나타내는 확대단면도이고, 도 7 은 도 3
의 A-A'선 단면도이며, 도 8 은 도 3 의 B-B'선 단면도이고, 도 9 는 본 발명에 따른 수평 회전링 굴착장치의
최선단 회전 비트와 스크류 날개를 나타내는 정면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 Shieldless Sleeve 회전링 굴착장치는 원통형의 굴착장비 메인 케이스(1[0020]
0)와 메인 케이스(10) 내측에 회전할 수 있는 별개의 원통형의 Inner Sleeve(20)를 두고 상기 원통형 메인 케이
스(10)와 Inner Sleeve(20) 사이에는 사이드 롤러(side roller,21)를 4곳 이상의 위치에 설치하여 Inner
Sleeve(20)가 자유로이 회전할 수 있도록 하며, 상기 사이드 롤러(21)는 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이 롤러
시트(roller seat,22)에 의하여 고정시키고, 이 롤러 시트(22)는 필요시 사이드 롤러(21)를 교환할 수 있도록
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탈부착이 가능하도록 함이 바람직하다.
또한, 원통형의 Inner Sleeve(20)의 후방쪽 끝단에는 도 5에 도시한 바와 같이 롤러(23)를 고정 설치하되, 이[0021]
롤러(23)는 굴착기 전면 비트(24)에 가해지는 토압과 굴착기 후방 작업구에 설치된 유압잭(도시하지 않음)에 의
하여 가해지는 추력에 의한 압력에도 견디어 낼 수 있도록 함이 바람직하다.
상기 롤러(23)의 수량은 2조 또는 4조 이상으로 증감하여 사용할 수 있고, 롤러(23)를 받쳐주는 받침대(30)는[0022]
굴착기 메인 케이스(10) 내측벽에 고정시켜 부착·용접하여 견고한 롤러 받침대(30)가 되도록 하며, 상기 받침
대(30)와 롤러(23)의 접속면은 오목 레일(31)로 하여 롤러 베어링이 궤도를 이탈하지 못하도록 함으로써, 원통
형의 내측 Inner Sleeve(20)가 원활하게 회전할 수 있도록 한다.
또한, 동력모터(40)는 2대를 사용하여 서로 대칭되도록 설치하고, 동력모터(40) 샤프트(44)에는 피니온 기어[0023]
(42)를 조립하며, 상기 피니온 기어(42)가 연결되는 상대 기어인 링 기어(43)는 Inner Sleeve(20) 내측벽면에
고정 부착됨으로써, 도 8에 도시한 바와 같이 피니온 기어(42)가 동력모터(40)와 감속기(41)에 의해 회전하게
되면 링 기어(43)가 회전하게 되고 따라서 Inner Sleeve(20)가 회전하게 된다.
한편, 원통형의 Inner Sleeve(20) 최선단에는 Inner Sleeve(20)와 직각되게 플랜지 원반(26)을 장착하고, 이[0024]
플랜지 원반(26)에는 지층을 절삭 굴착하는 링 형태의 비트(24)를 조립결합하게 됨으로써, Inner Sleeve(20)와
비트(24)에 삽입 용접된 텅스텐 카바이트의 초경재(25)가 회전하면서 토사를 절삭하여 굴착하게 된다.
여기서, 굴착기 최선단에 설치된 굴착 비트면의 경사면과 도 9에 도시한 스크류(27)에 의하여, 링 형태의 비트[0025]
(24)가 회전하며 토사를 굴착할 때 굴착된 토사가 굴착기 내부로 밀려들어가게 되는데, 비트(24)의 회전에 의하
여 토사를 굴착할 때 비트(24)의 경사면에 접촉되지 아니하는 굴착기 중심부의 토사는 코어 상태로 남아있을 수
있고 이 코어 상태의 토사를 파쇄하기 위하여 고압 물분사 노즐장치(50)를 굴착기 내부 커버(60)에 부착하여 굴
착 최선단 중앙부로 물을 분사함으로써 덩어리 상태의 풀어지지 않은 토사를 고압 물분사에 의하여 파쇄하도록
한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 링 형태의 비트(24) 헤드의 스크류(27) 날개에 의하여 굴착된 토사가 굴착기 내부로[0026]
밀려들어오면, 이 토사는 호퍼(70)와 호퍼에 연결되어 있는 파이프(71)를 통하여 갱 밖에 설치되어 있는 진공통
(72)으로 흡입되는데, 이 진공통(72)은 진공펌프(73)와 모터(74)에 의하여 진공상태로 유지되므로 호퍼(70)입구
에 접근되는 토사가 모두 진공통(72)으로 흡입되는 것이 가능해지는 것이다.
그리고 굴착기 내부의 Inner Sleeve(20), 피니온 기어(42), 링 기어(43), 동력모터(40), 감속기(41)와 롤러[0027]
(23) 등을 보호할 수 있도록 하는 커버(60)는 굴착기 내부에서 분해 조립이 가능하도록 함이 바람직하다.
한편, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 회전굴착기가 굴착하며 진행됨과 동시에 작업구 후미에서는 강관이나[0028]
콘크리트관(80)을 계속하여 굴착기에 연결하여 추진하게 되는데, 이 때 강관이나 콘크리트관(80)과 굴착기 메인
케이스(10)의 연결부(82)는 암수 소켓형으로 끼워 넣어서 굴착기의 방향이 유압실린더(81)에 의하여 조정될 때
자유롭게 방향이 변경될 수 있도록 한다.
더불어, 토사층 절삭 비트(24)와 굴착기 메인 케이스(10)의 접속면에는 굴착중 지하수 또는 토사가 기계 내부로[0029]
유입되는 것을 차단하기 위하여 리테이너(retainer,28)를 설치하고, 회전 Inner Sleeve(20)와 커버(60) 사이에
도 토사와 지하수가 커버(60) 안으로 유입되는 것을 방지하고자 고무판(61)을 설치하며, 이 고무판(61)은 볼트
와 너트에 의해 커버(60)에 조립하여 수시 교체가 가능하도록 함이 바람직하다.
이와 같이 모든 장치가 굴착기 내벽 쪽에 설치되어 종래의 쉴드머쉰과는 달리 굴착 선단면이 개방되고, 굴착기[0030]
내부 공간으로 굴착토를 이송할 수 있으며, 또한 굴착토 이송방법도 진공펌프(73) 등을 통하여 흡입방식으로 편
리하게 이송할 수 있도록 함으로써 굴착장비의 하중을 크게 감소시켜 기계의 하중에 의한 침하로 인한 방향전환
의 문제를 해결하고 굴착 비용을 절감할 수 있게 함과 동시에 굴착기 전면이 아닌 테두리 부분만으로 굴착하여
굴착기가 토사면에 접하는 부분인 굴착면을 가능한 최소화시켜 굴착시 소요동력을 최소화하게 되는 것이다.
한편, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 비개착식 방법으로 기존의 하수관을 교체하거나 지하수가 존재하는[0031]
경우, 굴착기 메인 케이스(10)를 직경이 더 큰 유공관(90)에 삽입하고 유공관(90)과 메인 케이스(10) 사이에는
패드(91)를 설치 용접하여 유공관(90)과 메인 케이스(10)가 상호 분리되지 않도록 결합시킴으로써 2중관 형태로
제작한다.
따라서, 기존의 하수관보다 직경이 더 큰 상기 2중관 형태의 굴착기가 기존 하수관을 둘러싸고 있는 외측의 토[0032]
사를 굴착하면서 기존 하수관은 굴착기 내부를 통하여 갱 밖으로 반출시키게 되는데, 이 때 운반의 편의성을 위
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해 기존 하수관은 인위적으로 파괴하여 반출시킴이 바람직하고, 굴착기 후미에 연결되는 강관이나 콘크리트관
(80)이 기존의 하수관을 대체하게 되는 것이다.
여기서, 기존의 하수관 내에 흐르는 하수는 대체되는 관(80)을 통해 하수 흐름의 중단없이 계속 흐를 수 있고,[0033]
굴착시 기존의 하수관에 연결되어 있는 작은 지선들이 절단되는 경우 지선에 흐르던 하수를 유공관(90)의 슬롯
(92)을 통하여 유공관(90)과 메인 케이스(10) 사이 공간으로 유도하여 갱 밖으로 중단없이 흘려보내게 되는데,
상기 유공관(90)도 굴착추진과 더불어 유공관(90)끼리 계속 연결시켜 나가고 토사층에 존재하는 지하수도 유공
관(90)의 슬롯(92)을 통해 유공관(90)과 메인 케이스(10) 사이 공간으로 집수되어 갱 밖으로 유도 배수될 수 있
다.
이와 같이 상기 2중관 형태의 굴착기를 사용할 경우, 당연히 굴착기 선단의 굴착 비트(24)는 유공관(90)의 직경[0034]
보다 조금 큰 것을 사용하여 굴착하여야 후방의 관추진이 용이하게 진행될 것이고, 상기 2중관 형태의 굴착기로
지선을 절단하면서 일정한 길이만큼 굴착하고 난 후에는 절단된 지선이 유공관(90) 및 대체되는 관(80)에 연통
되도록 유공관(90)과 대체되는 관(80)을 천공하여 지선을 대체되는 강관 또는 콘크리트관(80)에 연결하면 절단
된 지선 내의 하수가 새로 대체된 강관 또는 콘크리트관(80) 내부로 흐르게 된다.
상기와 같이 절단된 지선 모두를 강관 또는 콘크리트관(80)에 연결시킨 후에는 유공관(90)과 강관 또는 콘크리[0035]
트관(80) 사이 공간을 시멘트 몰탈로 채워 넣어 그라우팅함으로써 진동, 지진 또는 침하 등의 어떠한 경우에도
견디어 낼 수 있는 3중관 형태의 견고한 관으로 마무리되게 된다.
이러한 본 발명인 수평 회전링 굴착장치의 작용을 이를 이용한 굴착공법의 시공과정을 통해 설명하면 다음과 같[0036]
다.
우선, 동력모터(40)와 Inner Sleeve(20)와 비트(24) 및 기어(42,43) 등이 메인 케이스(10) 내부 벽면에 설치된[0037]
굴착기를 작업구에 거치하고 굴착과 동시에 후방 유압잭으로 추진시킨다.
이 때, 동력모터(40)가 가동되면서 동력모터(40) 축단에 설치된 피니온 기어(42)가 회전하고, 피니온 기어(42)[0038]
에 연결된 링 기어(43)가 회전하면 원통형의 Inner Sleeve(20)와 이 Inner Sleeve(20) 선단에 설치된 비트(2
4)가 회전하여 토사를 절삭하게 된다.
다음으로, 회전비트(24)에 의하여 토사를 굴착할 때 비트면에 접촉되지 않는 중심부의 토사가 코어 상태로 남아[0039]
있을 수 있고, 굴착기 내부 커버(60)에 부착된 고압 물분사 노즐장치(50)로 굴착 최선단 중앙부로 물을 분사함
으로써 덩어리 상태의 풀어지지 않은 토사를 고압 물분사에 의하여 파쇄한다.
한편, 기존의 하수관을 신관으로 교체하는 경우에는 굴착기 메인 케이스(10)와 유공관(90)으로 이루어진 2중관[0040]
형태의 굴착기가 기존 하수관을 둘러싸고 있는 외측의 토사를 굴착하게 되고 기존 하수관은 인위적으로 파괴하
여 굴착기 내부를 통하여 갱 밖으로 반출시킴과 동시에 굴착기 후미에 연결되는 강관이나 콘크리트관(80)이 기
존의 하수관을 대체하게 된다.
그 다음으로, 굴착기 내부 공간의 절삭되거나 파쇄된 상기 토사는 호퍼(70)와 호퍼에 연결되어 있는 파이프(7[0041]
1)를 통하여 갱 밖에 설치되어 진공펌프(73)와 모터(74)에 의하여 진공상태로 유지되어 있는 진공통(72)으로 흡
입시킨다.
그 다음으로, 굴착이 일정 정도 진행되면 작업구 후미에서는 강관이나 콘크리트관(80)을 계속하여 굴착기 메인[0042]
케이스(10)에 연결하여 후방 작업구의 유압잭으로 추진하게 되는데, 이 때 굴착기의 방향은 유압실린더(81)의
조정에 의하여 자유롭게 방향이 변경될 수 있다.
따라서, 상기 굴착과 강관이나 콘크리트관(80)의 연결 및 유압잭의 신장을 반복하면 계획된 선형의 시공을 완료[0043]
할 수 있게 된다.
한편, 기존의 하수관을 신관으로 교체하는 경우의 굴착시에는 기존의 하수관에 연결되어 있는 작은 지선들이 절[0044]
단될 수 있는데, 이 때 지선에 흐르던 하수를 유공관(90)의 슬롯(92)을 통하여 유공관(90)과 메인 케이스(10)
사이 공간으로 유도하여 갱 밖으로 중단없이 흘려보내게 되고 상기 유공관(90)도 굴착추진과 더불어 유공관(9
0)끼리 계속 연결시켜 나감과 동시에, 2중관 형태의 굴착기로 지선을 절단하면서 일정한 길이만큼 굴착하고 난
후에는 절단된 지선이 유공관(90) 및 대체되는 관(80)에 연통되도록 유공관(90)과 대체되는 관(80)을 천공하여
지선을 대체되는 강관 또는 콘크리트관(80)에 연결함으로써 절단된 지선 내의 하수가 새로 대체된 강관 또는 콘
크리트관(80) 내부로 흐르게 한다.
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상기와 같이 절단된 지선 모두를 강관 또는 콘크리트관(80)에 연결시킨 후에는 유공관(90)과 강관 또는 콘크리[0045]
트관(80) 사이 공간을 시멘트 몰탈로 채워 넣어 그라우팅함으로써 3중관 형태의 견고한 관으로 마무리 한다.
상기에서는 본 발명에 대한 특정의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한[0046]
정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 요지를 벗어
남이 없이 다양하게 변경시킬 수 있을 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 종래의 방패형 회전식 굴착장치의 구조를 나타내는 종단면도.[0047]
도 2 는 본 발명에 따른 수평 회전링 굴착장치의 일실시예의 내부구조를 나타내는 종단면도.[0048]
도 3 은 본 발명에 따른 수평 회전링 굴착장치의 다른 실시예의 내부구조를 나타내는 종단면도.[0049]
도 4 는 도 3의 선도체의 결합사시도.[0050]
도 5 는 본 발명에 따른 수평 회전링 굴착장치의 동력전달 체계를 나타내는 확대단면도.[0051]
도 6 은 본 발명에 따른 수평 회전링 굴착장치의 사이드 롤러 부분을 나타내는 확대단면도.[0052]
도 7 은 도 3 의 A-A'선 단면도.[0053]
도 8 은 도 3 의 B-B'선 단면도.[0054]
도 9 는 본 발명에 따른 수평 회전링 굴착장치의 최선단 회전 비트와 스크류 날개를 나타내는 정면도.[0055]
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *[0056]
10: 메인 케이스 20: Inner Sleeve[0057]
21: 사이드 롤러 22: 롤러 시트[0058]
23: 롤러 24: 비트[0059]
25: 초경재 26: 플랜지 원반[0060]
27: 스크류 28: 리테이너[0061]
30: 받침대 31: 오목레일[0062]
40: 동력모터 41: 감속기[0063]
42: 피니온 기어 43: 링 기어[0064]
44: 샤프트 50: 노즐장치[0065]
60: 커버 61: 고무판[0066]
70: 호퍼 71: 파이프[0067]
72: 진공통 73: 진공펌프[0068]
74: 모터 80: 강관, 콘크리트관[0069]
81: 유압실린더 82: 연결부[0070]
90: 유공관 91: 패드[0071]
92: 슬롯[0072]
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도면
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도면7
도면8
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도면9
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