보조교반장치를 구비한 다축 교반 굴착기

보조교반장치를 구비한 다축 교반 굴착기{Earth auger machine}

도 1은 본 고안을 설명하기 위한 다축 교반 굴착기의 단면도.

도 2는 본 고안의 보조교반장치를 3축 굴착로드에 적용한 실시예.

도 3은 도 2의 AA선 단면도.

도 4는 본 고안의 보조교반장치를 5축 굴착로드에 적용한 실시예.

도 5는 도 4의 BB선 단면도.

도 6은 본 고안의 보조교반장치의 측면도.

도 7은 본 고안의 보조교반장치의 다른 실시예.

도 8은 종래 기술

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a,1b : 모터

2 : 기어박스 21∼25 : 로드연결축

3 : 굴착로드 31∼35 : 로드조인트

4 : 오거헤드 5 : 굴착날개

6 : 교반날개 7 : 지지밴드

71 : 축수부 72 : 연결부

8 : 보조교반장치 81 : 브라켓

82 : 지지축 83,83a : 회전체

831 : 회전원판 832 : 톱니

본 고안은 연약지반 개량공사 또는 지중 물막이 연속벽 구축공사 등을 시공하기 위하여 지반을 굴착함과 동시에 굴착되는 토사층에 공압과 시멘트풀 및 약품 등을 주입시키면서 지반을 굴착 및 교반하는 굴착로드를 1축에서부터 5축까지 선택적으로 장착할 수 있도록 하는 다축 교반 굴착기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 다축 교반 굴착기에 2축 이상으로 장착되는 굴착로드들 사이의 양측에 장착되어 서로 이웃하는 굴착로드 각각에 형성된 굴착날개 및 교반날개들이 서로 겹쳐진 상태로 굴착 및 교반하게 되는 부분이 땅콩과 같이 잘룩한 가는 허리모양으로 굴착 및 교반되는 부분을 각 굴착로드의 굴착날개 및 교반날개의 회전반경과 같은 폭으로 확장시킨 상태로 굴착함과 동시에 교반할 수 있도록 하는 보조교반장치를 구비한 다축 교반 굴착기� � 관한 것이다.

일반적으로 다축 교반 굴착기는 2축 이상의 굴착로드를 장착하여 연약지반을 개량하거나 또는 지중 물막이 연속벽을 구축하는 공사에 사용되고 있는바, 다축 교반 굴착기에 장착되는 굴착로드에는 지반을 굴착 및 교반하기 위한 오거헤드와 굴착날개 및 교반날개를 구비하고 있으며, 상기한 굴착날개와 교반날개들은 서로 이웃하는 굴착로드에 형성된 것끼리 부딪치지 않는 범위내에서 서로 겹치는 상태로 지반을 굴착 및 교반할 수 있는 직경과 길이를 가지고 있다.

그 일례로서, 도 8의 도시와 같이 3축의 굴착로드를 사용하여 연약지반 개량공사를 하거나 또는 지중 물막이 연속벽 구축공사를 시공할 때의 종래 기술은, 3축의 굴착로드(100) 각각에 등각도상으로 형성된 복수의 교반날개(200)들이 서로 이웃하는 교반날개들의 회전반경이 서로 겹쳐지는 연결부분(300)이 형성되도록 하므로서 3축의 굴착로드(100)에 의해 굴착 및 교반하는 굴착공들이 서로 연결된 상태로 지반을 개량하거나 지중 물막이 연속벽을 구축하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술은 각 축의 굴착로드(100)들은 서로 이웃하는 교반날개(200)들끼리 겹쳐지는 연결부분(300)의 두께(T)와 폭(S)이 작은 크기로 형성될 수밖에 없기 때문에 서로 이웃하는 굴착로드(100)의 교반날개(200)들의 회전반경(D)에 대하여 상기한 연결부분(300)의 폭(S)은 마치 땅콩껍질형상과 같이 잘룩한 모양으로 형성되며, 이로 인해 지중 물막이 연속벽 구축공사 후 지하에서 발생되는 토압이나 수압은 교반날개(200)들에 의해 두꺼운 두께를 가지도록 굴착 및 교반된 회전반경(D)의 부분 보다 작은 폭(S)으로 형성된 연결부분(300)쪽으로 집중되는 현상이 나타나 그 연결부분(300)이 쉽게 붕괴되는 하자가 발생될 우려가 있다는 것이 문제점으로 지적되어 왔다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 교반 굴착기에 조립식으로 장착되는 2축 이상의 굴착로드를 사용하여 연약지반을 개량하거나 또는 지중 물막이 연속벽을 구축하기 위한 공사를 시공할 때 서로 이웃하는 굴착로드들의 굴착날개 및 교반날개들이 서로 겹쳐지는 연결부분을 확장시킬 수 있도록 하므로서 다축의 굴착로드를 사용하여 지반을 굴착 및 교반시 서로 이웃하는 굴착로드들의 굴착날개 및 교반날개들이 서로 겹쳐지는 상태로 형성되는 연결부분이 마치 땅콩모양과 같이 잘룩하게 나타나지 않고 상기 굴착날개 및 교반날개의 회전반경과 같은 폭으로 넓게 확장된 상태로 굴착 및 교반할 수 있도록 하는 보조교반장치가 구비된 다축 교반 굴착기를 제공하는데 목적을 두고 고안한 것이다.

본 고안은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 수단으로서,

복수의 굴착로드들을 일정간격으로 유지시키면서 회전가능하게 붙잡아주는 복수의 축수부와 이들 각 축수부들을 연결시키는 연결부가 형성되어 있는 지지밴드를 구비하고 있는 다축 교반 굴착기에 있어서,

상기 지지밴드에는 서로 이웃하는 축수부들 사이사이의 양측에 서로 마주하도록 복수쌍 돌출 형성되는 브라켓과, 상기 각 쌍의 브라켓 각각에 양단이 연결되는 지지축과, 상기 지지축에 회전가능하게 설치되는 회전체로 이루어진 보조교반장치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조교반장치의 회전체는 다수개의 회전원판으로 형성되고, 상기한 회전원판들은 지지축에 각기 개별적으로 회전할 수 있도록 설치된 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전체의 회전원판은 주연부에는 톱니가 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조교반장치의 회전체는 단일체로 형성되며, 그 양단의 직경은 가장 작고 중심부로 갈수록 직경이 점차적으로 커지는 항아리모양의 단면으로 형성된 것임을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안을 설명하기 위한 다축 교반 굴착기의 단면도이며, 도 2는 본 고안의 보조교반장치를 3축 굴착로드에 적용한 실시예이고, 도 3은 도 2의 AA선 단면도이며, 도 4는 본 고안의 보조교반장치를 5축 굴착로드에 적용한 실시예이고, 도 5는 도 4의 BB선 단면도이며, 도 6은 본 고안의 보조교반장치의 측면도이고, 도 8은 본 고안의 보조교반장치의 다른 실시예를 도시한 것이다.

본 고안은 도 1의 도시와 같이 두대의 모터(1a)(1b) 각각은 기어박스(2)의 좌,우 양측에 장칙되어 있으며, 상기 가 모터(1a)(1b)의 구동기어(도시 생략)는 기어박스(2)의 좌,우 양측 내부 각각에 회전가능하게 장착되어 있다.

상기 기어박스(2)에는 복수의 로드연결축(21∼25)들이 회전가능하게 설치되어 있으며, 또한 상기한 복수의 로드연결축들 각각에 축착된 연동기어(21a∼25a)들은 서로 이웃하는 것끼리 맞물린 상태로 연결되어 있다.

상기 모터(1a)(1b) 각각의 구동기어는 상기한 복수의 로드연결축들 중 좌,우 양측 끝단에 형성된 로드연결축(21)(25)의 연동기어(21a)(25a)에 치합되어 있다.

따라서 상기 두대의 모터(1a)(1b)가 각각 구동하여 구동기어를 도면상 시계 방향으로 회전구동시킨다고 가정할 때 상기한 각 구동기어들로부터 직접 회전동력을 전달받는 양측 연동기어(21a)(25a)와 가운데 있는 연동기어(23a)들은 도면상 반시계방향으로 회전하게 되고, 나머지 연동기어(22a)(24a)들은 도면상 시계방향으로 회전하게 된다.

상기 각 로드연결축(21∼25)들의 상,하단은 기어박스(2)의 상,하면으로 돌출되어 있는데, 상기 로드연결축들의 상단에는 스위벨(부호 생략)이 각각 장착되어 있고, 하단에는 로드조인트(31∼35)들이 착탈가능하게 조립되어 있다.

상기 각 로드조인트(31∼35)들 각각에는 연결로드(도시 생략)와 굴착로드(3)가 선택적으로 연결된다.

예를 들어, 상기 기어박스(2)에 3축의 굴착로드(3)를 설치하고자 할 때에는 도 1의 도시를 참조할 때 좌,우측 및 가운데에 위치한 3개의 로드조인트(31,33,35) 각각에 연결로드와 굴착로드를 연결 조립하는 것이며, 또는 상기 기어박스(2)에 5축의 굴착로드(3)를 설치하고자 할 때에는 총 5개로 형성된 로드조인트 전부 각각에 연결로드와 굴착로드(3)를 각각 연결 조립하면 된다.

상기 복수의 로드조인트들 각각에 선택적으로 연결 조립되는 복수의 굴착로드(3)들은 각각의 하단에 장착되어 지반을 굴착하는 오거헤드(4)와, 상기 오거헤드 상측에 나선형이나 또는 날개형으로 형성되는 굴착날개(5) 및 상기 굴착날개의 상측에 등각도상으로 형성된 교반날개(6)로 이루어져 있으며, 상기 복수의 굴착로드들 각각은 지지밴드(7)에 의하여 일정한 간격을 유지한 상태로 지지되어 회전작동하도록 구성되어 있다.

본 고안의 특징은, 상기 복수의 굴착로드(3)들을 지지하는 지지밴드(7)의 양측에 서로 이웃하는 양측의 굴착로드(3) 각각에 형성된 상기 굴착날개(5) 및 교반날개(6)들의 회전반경(D)이 서로 겹쳐지게 되는 연결부분(70)의 폭을 확장시킨 상태로 굴착 및 교반하게 되는 보조교반장치(8)를 형성한 것에 있다.

상기 보조교반장치(8)는 지지밴드(7)에 일정간격으로 형성된 복수의 축수부(71)들 중 서로 이웃하는 축수부(71)들 각 사이의 양측에 서로 마주하도록 돌출 형성되는 복수쌍의 브라켓(81)들과, 상기 각 쌍의 브라켓에 양단이 지지되는 지지축(82)들과, 상기 각 지지축(82)에 회전가능하게 설치되는 회전체(83)로 구성되어 있으며, 상기 회전체(83)는 다수개의 회전원판(831)들이 지지축(82)에 각기 개별적으로 회전하도록 끼워져 있으며, 또한 상기 각 회전원판(831)들의 주연부에는 톱니(832)가 다수 형성되어 있다.

그리고, 상기 보조교반장치(8)는 도 3의 도시와 같이 상기 지지밴드(7)에 일정간격으로 형성된 복수의 축수부(71)들 각각을 이어주는 연결부(72) 각각의 양측에서 서로 마주하도록 돌출되는 복수쌍의 브라켓(81)에 회전체(83)를 형성시킬 수 있으며, 또는 도 5의 도시와 같이 상기 지지밴드(7)에서 서로 이웃하는 축수부(71)에서 서로 마주하도록 돌출된 브라켓(81)에 회전체(83)를 형성시킬 수 있다.

또한 상기 보조교반장치(8)는 도 8의 도시와 같이 상기 지지밴드(7)의 서로 이웃하는 축수부(71) 각각에 서로 마주하게 돌출되거나 또는 서로 이웃하는 축수부(71)를 연결하는 연결부(72)에 소로 마주하게 돌출되는 복수쌍의 브라켓(81) 각각의 지지축(82)에 회전가능하게 장착되는 회전체(83a)는 양단의 직경이 가장 작고 중심부로 갈수록 직경이 점차로 커지는 항아리모양의 단면을 가지는 단일체로 형성시킬 수 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

본 고안의 다축 교반 굴착기는 종래와 마찬가지로 연약지반을 개량할 때 또는 지중 물막이 연속벽을 구축할 때 그 시공현상의 지질상태에 따라 기어박스(2)에 장착된 총 5개의 로드조인트(31∼35) 각각에 연결로드 및 굴착로드(3)를 선택적으로 연결 조립하여 사용한다.

예를 들어, 도 2의 도시와 같이 3축의 굴착로드(3)를 사용하여 지반을 굴착하고자 할 때에는 앞에서 설명한 바 있듯이 상기 기어박스(2)에 장착된 총 5개의 로드조인트들 중 와,우 양측과 가운데에 위치한 로드조인트(31,33,35) 각각에 연결로드 및 굴착로드(3)를 순서대로 연결 조립하는 것인데, 이와 같이 3축으로 조립되는 굴착로드(3)의 경우는 축간거리가 길며, 이에 따라 각 굴착로드(3)를 붙잡아주는 지지밴드(7)의 각 축수부(71)를 연결하는 연결부(72)도 긴 길이로 형성되는 한편, 서로 이웃하는 굴착로드(3)들의 교반날개(6)가 서로 겹쳐진 상태로 굴착 및 교반하게 되는 연결부분(70)은 상기한 긴 길이로 형성된 연결부(72)의 중간부위에서 두께(T)는 좁고, 폭(S)은 작은 크기로 형성되므로(도 3 참조), 이때에는 보조교반장치(8)의 브라켓(81)을 상기 지지밴드(7)의 연결부(72)에서 돌출되도록 형성하고 다수의 원판(831)으로 된 회전체(83)를 형성하게 되면 연결부분(70)을 교반날개(6)의 회전반경(D)과 같은 폭으로 넓게 확장시킬 수 있게 된다.

즉, 3축의 굴착로드(3)들이 지반을 굴착하면서 하강작동을 하게 될 때에는 각 굴착로드의 오거헤드(4) 및 교반날개(5)들에 의해 서로 겹쳐지는 상태로 굴착되는 연결부분(70)의 양측에 잘룩하게 형성된 부분을 보조교반장치(8)가 긁어주는 상태로 붕괴시키면서 하강이동하게 되며, 상기 각 굴착로드(3)들을 설정된 심도까지 굴착한 다음 굴착로드(3)을 상승작동시킬 때에도 상기 각 보조교반장치(8)들이 연결부분(70)을 긁어주면서 상승이동하게 되므로서 서로 이웃하는 굴착로드(3)들 사이에서 굴착날개(5) 및 교반날개(6)들이 서로 겹치는 연결부분(7)의 폭을 넓게 확장시키게 되는 것이며, 또한 상기 각 보조교반장치(8)의 회전체(83)는 주연부에 톱니(832)가 형성된 다수의 회전원판(831)들이 개별적으로 회전하면서 토사를 긁어주기 때문에 연결부분(70) 양측의 토 사를 굴착 및 교반하여 확장시키는 작동이 원활하게 이루어지게 되는 것이다.

다음, 도 4의 도시와 같이 5축의 굴착로드(3)를 사용하여 지반을 굴착하고자 할 때에는 앞에서 설명한 바 있듯이 상기 기어박스(2)에 장착된 총 5개의 로드조인트(31,32,33,34,35) 전부에 연결로드 및 굴착로드(3)를 순서대로 연결 조립하게 되는데, 이때 5축으로 조립되는 굴착로드(3)들은 그 축간거리가 3축보다 훨씬 짧아지게 된다. 이에 따라 각 굴착로드(3)를 붙잡아주는 지지밴드(7)의 각 축수부(71)를 연결하는 연결부(72)도 짧은 길이로 형성되기 때문에 상기 보조교반장치(8)의 브라켓(81)은 도 5에 도시된 바와 같이 서로 이웃하는 축수부(71)에서 서로 마주하도록 형성하여 회전체(83)를 조립 설치하며, 이렇게 형성된 보조교반장치(8)는 5축의 굴착로드(3)들이 지반을 굴착할 때 서로 이웃하는 굴착로드(3)들의 각 굴착날개(5) 및 교반날개(6)들이 서로 겹쳐지는 상태로 지반을 굴착 및 교반하게 되는 연결부 분(70)을 회전반경(D)과 같은 폭으로 확장시킬 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 보조교반장치(8)의 회전체(83)를 지지축(82)에 개별적으로 회전가능하게 설치되는 다수의 회전원판(831)으로 형성하여서 된 실시예는 상기 보조교반장치(8)의 회전체(83)에 비교적 부하가 덜 걸리는 연약지반을 굴착작업에의 적용이 용이하지만, 단단한 지반을 굴착하게 될 때에는 다수개의 회전원판(831)으로 형성된 회전체(83)는 단단한 지층에 의해 파손될 우려가 있다.

따라서 단단한 지반을 굴착할 때에는 단단한 지층으로부터 걸리는 큰 부하에 견딜 수 있어야 하는바, 이때에는 도 8에 도시된 바와 같이 보조교반장치(8)의 회전체(83a)를 마치 항아리모양을 갖도록 단일체로 형성된 것을 사용하게 될 경우에는 상기 회전체(83a)가 단단한 지층에 부딪칠 때 발생되는 파손되지 않고 지층을 긁어서 붕괴시킬 수 있게 되므로서 굴착로드의 굴착작업시 각 굴착날개(5) 및 교반날개(6)에 의해 겹쳐지게 굴착된 및 교반되는 연결부분(70)을 확장시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기한 회전체(83)는 직경이 가장 크게 형성된 중간부분에는 톱니모양의 요철부가 형성되어 있어 지반 굴착시 서로 이웃하는 굴착로드(3)들의 각 굴착날개(5) 및 교반날개(6)들이 서로 겹치는 상태로 굴착 교반하는 연결부분(70)의 폭(S) 양측의 토사를 긁어주어 굴착공을 넓혀주는 확장작동이 원활하게 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 본 고안에 의하면 다축 교반 굴착기를 이용하여 연약지반 개량공사를 시공하거나 또는 지중 물막이 연속벽 구축공사를 시공함에 있어 지반을 소구경으로 굴착시공하고자 할 때에는 5축의 굴착로드를 연결 조립하여 굴착 시공할 수 있고, 대구경으로 굴착시공하고자 할 때에는 3축의 굴착로드를 연결 조립하여 굴착 시공할 수 있는 것이며, 지반 굴착 시공시 서로 이웃하는 굴착로드 각각에 형성된 굴착날개 및 교반날개들이 서로 겹쳐지는 상태로 굴착 및 교반되는 연결부분의 양측을 긁어 붕괴시키면서 교반하여 확장시킬 수 있도록 하는 효과를 제공하며, 나아가 다축의 굴착로드를 사용하여 굴착하고자 하는 굴착공을 폭을 굴착날개 및 교반날개의 회전반경과 같은 넓은 폭으로 굴착 및 교반할 수 있도록 하므로서 제방뚝 지하 물막이, 쓰 레기 매립장 폐수 및 침출수 지하 물막이 등과 같은 지중 물막이 연속벽 구축공사 또는 연약지반 개량공사를 효율적으로 시공할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.