굴착지반 잔류물 제거장치{removal apparatus for residue of excavation ground}
본 발명은 지하 굴착장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 지하 굴착시 발생되는 슬라임, 모래, 자갈 등을 피스톤 진공력을 이용하여 외부로 배출시키는 굴착지반 잔류물 제거장치에 관한 것이다. 일반적으로 공사현장에서는 기초 토목공사시에 지반에 파일을 박아주기 위해 지반 굴착공사를 하게 된다. 그리고 지반굴착공사가 완료되면 굴착된 지반 내부에 콘크리트 공사등을 하게 된다. 이 때, 굴착된 지반 내부에는 슬라임, 모래, 자갈 등의 잔류물이 남게되며 상기 잔류물을 제거한 상태에서 굴착된 지점에 콘크리트등의 몰타르 공사를 하게되므로 잔류물은 반드시 제거되어야만 한다. 종래기술에 따른 잔류물 제거장치는 대한민국특허청 등록실용신안공보 등록번호 제182739호 및 제138140호에 슬라임 배출장비가 소개되어 있다. 상기의 종래기술은 지반굴착도중 발생하는 슬라임을 비산시키지 않고 포집하여 배출시키는 장치로서 발생되는 슬라임은 어느 정도 제거 가능하나 굴착된 부분에 잔류하는 슬라임, 모래, 자갈 등의 제거는 사실상 불가능 하다. 따라서 잔류한 슬라임 등의 잔류물을 제거하기 위해 굴착된 지점에 물을 투입하고 펌프 등을 이용하여 물을 퍼내는 방식으로 잔류물을 제거하고 있으나, 이는 슬라임등의 작은 잔류물 제거는 가능하나 모래, 자갈등의 제거는 사실상 불가능하며 제거효율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 제거하기 위해 안출된 것으로, 굴착 지반 내부로 투입되어 피스톤의 유동에 의한 진공압력을 형성시켜 굴착지점의 이물질을 외부로 배출시키는 굴착지반 잔류물 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1 - 본 발명에 따른 굴착지반 잔류물 제거장치의 사시도. 도2 - 요부종단면도. 도3 - 개폐부재에 덮개가 설치된 형상을 나타낸 평면도. 도4 - 개폐제어부재가 설치된 형상을 나타내 도. 도5 - 제어편에 걸림편이 걸림되는 형상을 나타낸도. 도6 - 제어편에 걸림편이 걸림해제되는 형상을 나타낸 도. 도7 - 압력발생부재 상승 시 제거장치의 동작을 나타낸 도. 도8 - 압력발생 부재가 완정 상승한 경우 제거장치의 동작을 나타낸 도. < 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 > 100 : 본체 101 : 지지부 102 : 결합돌기 103 : 힌지고정부 104 : 본체공간부 110 : 개폐부재 111 : 힌지결합부 112 : 개폐판 113 : 걸림편 114 : 결합돌편 115 : 유입구 116 : 결합홈 120 : 압력발생부재 121 : 피스톤로드 122 : 결합부 123 : 피스톤 124 : 밀폐볼 125 : 밀폐편 125a : 밀폐링 126 : 결합고리 127 : 유동로 128 : 밀폐링 129 : 관통공 130 : 덮개 131 : 탄성부재 140 : 개폐제어부재 141 : 로드 142 : 제어편 143 : 탄성스프링 144 : 로드편
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원통형상으로 형성되며 상측에 지지부가 형성된 본체와; 상기 본체의 하부면에 형성되고, 중앙에 이물질이 유입되는 유입구가 형성되며 상기 본체의 외표면에 힌지결합되어 하측으로 개폐되는 개폐부재와; 상기 본체의 내주면에 밀착된 피스톤이 형성되고, 본체의 내주면을 따라 상하로 유동되어 상기 개폐부재 상부의 본체공간부에 진공압력을 발생시키는 압력발생부재와; 상기 개폐부재의 상측에 힌지결합되어 압력발생부재의 상측유동에 의해 발생되는 본체공간부의 진공력에 의해 개방되며, 중력에 의해 자동 닫힘되는 덮개;그리고, 상기 본체의 외표면에 결합 형성되어 상기 개폐부재의 단부가 걸림되어 개폐부재를 잠금/해제시키는 개폐제어부재;를 포함하여 구성되는 굴착지반 잔류물 제거장치를 기술적 요지로 한다. 여기서, 상기 개폐부재는, 중앙부에 유입구가 형성되며 상기 본체의 하부면에 결함되는 개폐판과; 상기 개폐판을 본체에 힌지결합시키는 힌지결합부와; 상기 개폐판의 단부에 연결형성되고 중앙부에 가로방향으로 연장된 결합홈이 형성되어 상기 개폐제어부재가 걸림되는 걸림편; 그리고, 상기 개폐판의 상측으로 돌출된 형상으로 형성되어 상기 덮개가 힌지결합되는 결합돌편;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 압력발생부재는, 상기 지지부를 관통하여 상기 본체의 내부로 형성된 피스톤로드와; 상기 피스톤로드에 결합되며, 중앙부에 원통형상의 유동로가 형성된 결합부와; 상기 결합부의 단부에 형성되고, 중앙부에 관통공이 형성된 원판형상으로 형성되며 상기 본체의 내주면에 밀착결합되며 상기 피스톤 로드의 유동력을 전달받아 본체내벽면을 따라 상하로 유동되는 피스톤; 상기 결합부의 유동로에 수용되어 상하로 유동되는 밀폐볼; 그리고, 상기 피스톤의 관통공에 설치되어 상기 밀폐볼의 하측이탈을 방지시키는 밀폐편;을 포함하여 구성되고, 상기 피스톤 및 밀폐편의 외표면에는 밀폐링이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 개폐제어부재는, 상기 본체의 외표면에 결합되어 회전되는 로드와; 상기 로드의 하단부에 일체로 형성되고 상측은 직사각형 형상이며 하측으로 테이퍼지도록 형성되어 상기 걸림편의 결합홈으로 삽입되어 회전 걸림/해제 시키는 제어편; 그리고 일측은 상기 로드측에 연결되고 타측은 상기 본체측에 결합되어 상기 로드에 원상회복력을 전달시키는 탄성스프링:을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 피스톤의 상측유동에 의한 본체공간부에 진공이 발생되어 굴착지반 내부에 잔류하는 잔류물이 본체공간부로 유입되어 외부로 배출되므로 잔류물의 제거가 용이하다는 이점이 있다. 이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다. 도1은 본 발명에 따른 굴착지반 잔류물 제거장치의 사시도이고, 도2는 요부종단면도이고, 도3은 개폐부재에 덮개가 설치된 형상을 나타낸 평면도이고, 도4는 개폐제어부재가 설치된 형상을 나타내 도이고, 도5는 제어편에 걸림편이 걸림되는 형상을 나타낸도이고, 도6은 제어편에 걸림편이 걸림해제되는 형상을 나타낸 도이고, 도7은 압력발생부재 상승 시 제거장치의 동작을 나타낸 도이고, 도8은 압력발생 부재가 완정 상승한 경우 제거장치의 동작을 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 굴착지반 잔류물 제거장치는 크게 본체(100)와, 개폐부재(110)와, 압력발생부재(120)와, 덮개(130) 그리고 개폐제어부재(140)로 구성된다. 먼저 본체(100)에 대해 설명한다. 상기 본체(100)는 상하가 개구된 대략 원통형상으로 구성되며, 상기본체(100)의 상면에는 상측으로 돌출되어 연결된 형상의 지지부(101)가 형성된다. 그리고 상기 지지부(101)의 대략 중앙부에는 상하로 관통된 원형상의 통공이 형성되어 후술하는 피스톤 로드(121)가 상기 통공으로 삽입되어 통공의 안내를 받아 상하로 유동된다. 또한 상기 본체(100)의 외표면에는 중앙부에 통공을 가진 결합돌기(102)가 형성되어 후술하는 개폐제어부재(140)의 로드(141)가 상기 결합돌기(102)의 통공내부로 삽입됨에 의해 상기 본체(100)의 외표면에 결합된다. 상기 본체(100)의 외표면 하단부 인접부에는 후술하는 개폐부재(110)의 힌지결합부(111)가 걸림 고정되는 힌지고정부(103)가 형성되어 힌지결합부(111)가 힌지고정부(103)에 결합되어 개폐부재(110)가 상기 본체(100)에 회동되게 결합된다. 상기 개폐부재(110)는 상기 본체(100)의 하부면에 결합되는 바, 크게 개폐판(112)과, 힌지결합부(111)와, 걸림편(113) 그리고 결합돌편(114)으로 구성된다. 상기 개폐판(112)은 중앙부에 상하 관통된 유입구(115)가 형성되어 상기 본체(100)의 하부 개구부를 막는 형상으로 본체(100)에 결합된다. 그리고 상기 개폐판(112)의 일측 외표면에는 외표면과 연결된 힌지결합부(111)가 형성되고, 힌지결합부(111)에는 관통된 통공이 형성되고 상기 힌지결합부(111)가 상기 본체(100)에 형성된 힌지고정부(103)에 걸림되어 힌지로 결합되면 상기 개폐부재(110)가 상기 본체(100)에 회동가능하게 결합되며 상기 본체(100)의 하부개구부를 개방/폐쇄시키는 형상이 된다. 또한 상기 개폐판(112)의 타측 외표면에는 외표면과 연결되어 판형상의 걸림편(113)이 형성되어 상기 개폐부재(110)가 상기 본체(100)에 결합되는 경우, 상기 본체(100)의 외표면측으로 돌출되게 형성된다. 상기 걸림편(113)에는 소정폭을 가지며 가로방향으로 길게 연장된 결합홈(116)이 상하로 관통되어 형성되며, 상기 결합홈(116)에 후술하는 제어편(142)이 삽입되어 상기 걸림편(113)이 상기 제어편(142)의 상면에 놓여지게 됨에 의해, 상기 개폐부재(110)가 개폐제어부재(140)에 걸림되어 상기 본체(100)의 개구부에 결합된 형태가 된다. 상기 개폐판(112)의 상면에는 직사각형 형상의 결합돌편(114)이 상기 개폐판(112) 상면에 결합되어 상측으로 돌출된 형상으로 형성된다. 상기 결합돌편(114)은 3개가 형성되어 후술하는 덮개(130)가 상기 결합돌편(114)에 힌지결합되어 회동되게 개방된다. 상기 덮개(130)는 대략 판형상으로 형성되어 일측이 상기 결합돌편(114)에 힌지 결합되도록 형성되어 상기 개폐판(112)의 유입구를 개방/폐쇄시킨다. 그리고 상기 덮개(130)의 하면에는 탄성부재(131)가 밀착 설치되어 상기 덮개(130)가 덮이는 경우에 충격력을 흡수하여 결합돌편(114) 및 덮개(130)가 손상되는 것을 방지시킨다. 상기 압력발생부재(120)는 크게 프스톤 로드(121)와, 결합부(122)와, 피스톤(123)과, 밀폐볼(124) 그리고 밀폐편(125)으로 구성되어 상기 피스톤 로드(121)의 상하 운동에 의해 상기 덮개(130) 상측에 형성된 본체공간부(104) 내부에 진공력을 발생시킴에 의해 상기 덮개(130)를 개방하여 상기 개폐판(112)에 형성된 유입구(115)를 통하여 굴착지반에 잔류한 잔류물이 상기 본체(110) 내부로 유입되는 진공력을 제공한다 상기 피스톤 로드(121)는 상기 본체(100)의 지지부(101)에 형성된 통공을 통하여 상측으로 돌출된 막대형상 구성되며 상단부에는 크레인 등이 결합되는 결합고리(126)가 형성된다. 상기 피스톤 로드(121)의 하단부에는 결합부(122)가 형성된다. 상기 결합부(122)는 일측은 상기 피스톤 로드(121)의 단부에 결합되며 타측은 후술하는 피스톤(123)에 결합된다. 그리고 상기 결합부(122)의 중앙부에는 하측이 개구된 원통형상의 유동로(127)가 형성되어 후술하는 밀폐볼(124)이 상기 유동로(127)를 따라 상하로 유동된다. 상기 피스톤(123)은 대략 원판형상으로 구성되어 상기 본체(100)의 내벽면에 끼이게 형성되며 상기 결합부(122)의 하단부에 결합 설치되어 피스톤 로드(121)의 유동방향과 동일하게 유동된다. 상기 피스톤(123)의 외표면에는 밀폐링(128)이 형성되어 상기 본체(100)에 형성된 본체공간부(104)측으로 외부의 공기 및 이물질이 무단으로 유입되는 것을 방지시킨다. 또한 상기 피스톤(123)의 중앙부에는 상기 결합부(122)의 유동로(127)에 대응되는 위치에 상하 관통된 관통공(129)이 형성된다. 이때 상기 결합부(122)의 유동로 내부에는 밀폐볼(124)이 삽입결합되어 있는바, 상기 밀폐볼(124)이 하측으로 무단 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 피스톤의 관통공(129)에는 밀폐편(125)이 착탈되게 결합된다. 상기 밀폐편(125)은 대략 원판형상으로 구성되며 상기 피스톤(123)에 결합된다. 상기 밀폐편(125)의 대략 중앙부에는 상기 밀폐볼(124)의 직경보다 조금 작은 통공이 형성된다. 그리고 상기 통공 주위의 밀폐편(125) 단부에는 밀폐링(125a)이 설치된다. 따라서 상기 유동로(127) 내부를 유동하는 밀폐볼(124)은 하측으로 무단 이탈되는 것이 방지됨과 동시에 밀폐볼(124)이 하측으로 유동되어 밀폐편(125)에 접촉되는 경우 상기 밀폐볼(124)이 상기 밀폐편(125)의 통공을 막음에 의해 상기 본체공간부(104)는 외부와 차단되게 된다. 즉, 상기 피스톤 로드(121)가 상측으로 이동하게 되는 경우, 상기 밀폐볼(124)은 중력 및 하향력을 받게 되어 하측으로 유동되어 상기 밀폐편(125)의 상측에 접촉되어 상기 밀폐편(125)의 통공을 폐쇄시킨다. 상기의 상태에서 상기 피스톤 로드(121)를 상측으로 계속 유동시키면 상기 피스톤(123) 또한 상측으로 유동되어 상기 본체공간부(104)에는 진공이 형성된다. 상기 진공력에 의해 상기 개폐부재(110)의 상면에 힌지 결합된 덮개(130)는 상측으로 회동되어 열리게 된다. 상기의 상태가 되면 상기 개폐판(112)의 유입구(115)가 개방되므로 상기 유입구(115)를 통하여 굴착지반 내부에 존재하는 잔류물들이 진공압력에 의해 상기 유입구(115)를 통하여 상기 본체공간부(104) 내부로 유입된다. 상기의 상태에서 피스톤 로드(121)의 유동이 중단되면 상기 본체공간부(104)의 진공도는 떨어지게 되므로 상기 덮개(130)는 중력에 의해 하측으로 회동유동된다. 따라서 상기 개폐판(112)의 유입구(115)가 막히게 되며, 상기 본체공간부(104)에는 굴착지반 내부에서 유입된 잔류물이 존재하게 된다. 그런 다음, 잔류물은 외부로 배출된다. 상기의 잔류물 배출은 상기 개폐부재(110)를 개방시킴에 의해 배출되는 바, 상기 개폐부재(110)의 잠금/해제는 개폐제어부재(140)에 의해 이루어진다. 상기 개폐제어부재(140)는 크게 로드(141)와, 제어편(142)과, 탄성스프링(143) 그리고 로드편(144)으로 구성된다. 먼저 상기 로드(141)에 대해 설명한다. 상기 로드(141)는 막대형상으로 구성되며 상기 본체(100)의 외표면에 형성된 통공 내부로 삽입되어 상기 본체(100)의 외표면에 결합 설치되며 상기 로드(100)의 하단부에는 제어편(142)이 상기 로드와 일체로 형성된다. 상기 제어편(142)은 특정모양을 가지게 되는 바, 상기 제어편(142)의 상부면은 소정폭을 가지는 직사각형 형상으로 형성되며 하측으로 테이퍼지게 형성되어 하단부는 대략 뾰쪽한 형상이 된다. 그리고 상기 제어편(142)의 폭 및 직사각형 형상은 상기 걸림편(113)에 형성된 결합홈(116)보다 상대적으로 작게 형성되어 상기 결합홈(116)을 통하여 상기 제어편(142)의 하단부가 삽입되도록 구성된다. 여기서 상기 제어편(142)의 직사각형 가로방향의 길이는 상기 결합홈(116)의폭 보다는 크게 형성된다. 따라서 상기 제어편(142)의 하단부 부터 상기 결합홈(116)에 삽입됨에 의해 상기 제어편(142)이 상기 결합홈(116)에 완전히 삽입되면, 상기 로드(141)를 소정 회전시키면 상기 제어편(142)이 소정 회동되어 상기 제어편(142)의 상부면과 상기 걸림편(113)이 상호간에 엇갈리게 됨에 의해 상기 걸림편(113)이 상기 제어편(142)의 상면에 놓여지게 되어 상기 개폐부재(110)가 잠금된다. 상기 로드(141)의 회전은 탄성스프링(143)에 의해 원상 제어되는 바, 상기 탄성스프링(143)의 일측은 상기 본체(100)의 외표면에 고정되고, 상기 탄성스프링(143)의 타측은 상기 로드(141)가 결합된 로드편(144)에 연결되어 상기 로드(141)에 원상복원력을 공급하게 된다. 즉, 상기 개폐부재(110)를 개폐하고자 하는 경우에는, 상기 제어편(142)과 상기 걸림편(113)을 결합해제 시켜야 하는 바, 상기 로드(141)를 소정방향으로 회전시키면 상기 로드(141)의 회전에 의해 상기 제어편(142)이 소정 회전되다. 제어편(142)의 회전에 의해 상기 제어편(142)은 가로방향으로 놓여지고 상기 가로방향으로 형성된 걸림편(113)의 결합홈(116)의 방향과 일체되게 되어 상기 걸림편(113)이 상기 제어편(142)으로 이탈될 수 있도록 된다. 상기의 상태가 되면 상기 개폐부재(110)에 작용되는 중력에 의해 상기 개폐부재(110)는 힌지축을 중심으로 소정 회동되어 상기 본체(100)의 하단부가 개방되어 상기 본체공간부(104)에 잔류된 잔류물이 외부로 배출된다. 개폐부재(110)가 개방되면 상기 로드(141)는 탄성스프링(143)의 탄성력에 의해 원상방향으로 복귀되며 제어편(142) 또한 원상방향으로 복귀된다. 상기의 상태에서 상기 개폐부재(110)를 잠금하고자 하면, 사용자는 상기 개폐부재(110)를 상측으로 소정회동시켜 상기 걸림편(113)의 결합홈(116)이 상기 제어편(142)에 대응되게 한 다음, 상측방향의 힘을 가한다. 상측방향의 힘에 의해 상기 걸림편(113)이 상기 제어편(142)의 테이퍼부를 따라 상기 걸림편(113)의 상측으로 이동 걸림된다. 이때 상기 로드(141)는 걸림편(113)의 결합에 의해 소정 회전되며 탄성스프링(143)에는 소정의 탄성력이 걸리게 된다. 상기의 상태에서 상기 걸림편(113)이 상기 제어편(142)의 상측까지 이동되면 상기 걸림편(113)에 의해 상기 제어편(142)에 전달되는 힘은 사라지게 되고, 상기 제어편(142)은 상기 탄성스프링(143)의 탄성력에 의해 소정 회동되어 상기 걸림편(113)의 결합홈(116)과는 엇갈리게 회전되고, 상기 걸림편(113)이 상기 제어편(142) 상면에 접촉결합되어 상기 개폐부재(110)가 상기 본체(100)의 하단부를 폐쇄시킨다. 상기의 구성에 의한 작동효과는 후술하는 바와 같다. 사용자가 굴착지반 내부에 잔류하는 잔류물을 제거하기 위해서는 상기 굴착지반 내부로 물을 충전시킨다. 통상 굴착지반 내부에는 물이 충전되어 있기 때문에 굴착지반 내부에 물이 있는 경우에는 물을 따로이 충전시킬 필요가 없다. 상기의 상태에서 상기 피스톤 로드(121)의 상단부에 형성된 결합고리(126)를 크레인 등에 결합시켜 장치 전체를 굴착지반 내부로 투입시킨다. 그런 다음, 상기 크레인을 들어 올리면 상기 피스톤 로드(121)에 크레인의상향력이 전달되고 상기 피스톤로드(121)가 상측으로 유동된다. 피스톤 로드(121)의 상측유동에 의해 상기 피스톤(123)도 상측으로 유동된다. 그리고 상기 밀폐볼(124)은 중력에 의해 하측에 밀착되어 밀폐편(125)의 통공을 폐쇄시킨다. 상기의 상태가 되면 상기 본체공간부(104)는 넓어지게 되어 상기 본체공간부(104)가 진공이 되게 된다. 따라서 상기 본체공간부(104)에 형성된 진공력에 의해 상기 덮개(130)가 상측으로 회동 개방되게 되며 상기 덮개(130)의 개방에 의해 상기 개폐판(112)의 유입구(115)를 통하여 굴착지반 내부에 존재하는 잔류물이 상기 본체공간부(104) 내부로 유입된다. 그리고 상기 크레인을 계속하여 들어 올리면 피스톤로드(121)는 상측으로 유동되어 상기 결합부(122)가 상기 지지부(101)의 하면에 접촉되면 상기 피스톤 로드(121)는 더 이상 상측으로 이동되지 못한다. 상기의 상태가 되면 상기 본체공간부(104) 내부에는 더 이상 진공력이 발생되지 못하게 된다. 따라서 상기 장치 전체가 상측으로 들리게 되며 상기 덮개(130)는 중력에 의해 하측으로 회동되어 상기 개폐판(112)의 유입구를 폐쇄시키게 된다. 이 때에 상기 본체공간부(104) 내부로 유입된 잔류물은 본체공간부(104) 내부에 잔류하게 되며 외부로 배출시켜야 한다. 상기 잔류물을 제거하기 위해 사용자는 상기 개폐제어부재(140)의 로드(141)를 소정 회전시키게 되고 상기 로드(141)의 회전에 의해 상기 제어편(142)과 상기 걸림편(113)은 결합해제 된다. 결합 해제되면 상기 개폐부재(110)는 중력에 의해힌지축을 중심으로 하측으로 회동되어 상기 본체(100)의 하부 개구부가 개방되며 상기 본체공간부(104) 내부에 수용된 잔류물은 하부 개구부를 통하여 외부로 배출된다. 잔류물이 외부로 배출되면 상기 개폐부재(110)를 본체(100)에 결합시켜 상기에서 진행된 동일한 과정을 반복하여야 하는 바, 상기 개폐부재(110)를 상측으로 회전시켜 상기 걸림편(113)을 상기 제어편(142)과 결합시키면 된다.
상기의 구성에 의한 본 발명은, 피스톤의 유동에 의한 진공압력을 이용하여 굴착지반 내부의 잔류물을 효과적으로 배출시키는 효과가 있다. 그리고 굴착지반 내부의 잔류물을 사용자가 원하는 지점에 유출시킴에 의해 잔류물 처리가 용이하다는 효과가 또한 있다. |
