KR100919730B1 - A horizontal excavator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수평 굴착기에 관한 것으로서, 승강 유닛에 의해 승강운동 가능하게 마련된 베이스 프레임에 회전운동 가능하게 탑재된 회전 프레임과; 그 회전 프레임상에 직선왕복운동 가능하도록 순차적으로 설치된 제 1 슬라이드 블록 및 제 2 슬라이드 블록과; 제1 슬라이드 블록에 구비된 구동 유닛에 의해 회전 구동되도록 외팔보 구조로 설치되는 중공형 굴착 케이싱과; 제 2 슬라이드 블록에 구비된 구동원에 의해 굴착 케이싱과 반대방향으로 회전 구동되도록 굴착 케이싱의 중공부에 삽입되는 스크류 로드와; 굴착 케이싱과 스크류 로드의 선단부에 각각 착탈 가능한 상태로 설치되는 제 1 굴착용 비트 및 제 2 굴착용 비트와; 굴착 케이싱을 회전 가능한 상태로 지지하도록 회전 프레임의 선단부에 구비된 홀더 프레임;을 포함하는 구성적 특징을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 지반의 수평 천공시 굴착 케이싱 및 그 내부의 스크류 로드를 서로 대향되게 동시에 회전운동시켜 굴착되는 흙을 보다 원활하게 배출시킬 수 있는 작용효과를 통하여 굴착효율 향상을 배가시킬 수가 있다. The present invention relates to a horizontal excavator, comprising: a rotating frame mounted rotatably on a base frame provided to be capable of lifting and lowering by a lifting unit; A first slide block and a second slide block sequentially installed on the rotating frame to enable a linear reciprocating motion; A hollow excavation casing installed in a cantilever structure so as to be rotationally driven by a drive unit provided in the first slide block; A screw rod inserted into a hollow portion of the excavation casing so as to be driven to rotate in a direction opposite to the excavation casing by a drive source provided in the second slide block; A first drilling bit and a second drilling bit installed in a detachable state at the distal end of the drilling casing and the screw rod, respectively; And a holder frame provided at the tip of the rotating frame to support the excavation casing in a rotatable state. According to this configuration, the excavation casing and the screw rod therein can be rotated to face each other at the same time in the horizontal drilling of the ground to increase the excavation efficiency through the effect that can smoothly discharge the excavated soil.
Description
본 발명은 수평 굴착기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하 암반수 채수를 위한 방사형 집수정에 유공관(Strainer)을 설치하기 위한 수평정 착정용 수평 굴착기에 관한 것이다.The present invention relates to a horizontal excavator, and more particularly, to a horizontal excavator for horizontal well landing for installing a perforator (Strainer) in a radial catchment for underground rock water harvesting.
최근, 산업발전과 인구증가 등에 따른 환경변화로 인하여 물에 대한 수요가 증가하고 있는 추세에 있으며, 이러한 상황에서 여러 선진국가에서는 충분한 수자원을 확보하기 위하여 막대한 노력과 예산을 투입하고 있다. 이러한 수자원 확보를 위한 노력의 일예로서, 주로 유럽의 선진국가에서는 수도물의 생산을 위해서 표류수를 직접 취수하는 경우가 적으며, 호수나 강변에 방사형 집수정을 설치하여 여과시킨 다음 취수하여 정수하는 강변여과 공법의 적용에 의해 정수과정에서 가능한 화학약품을 적게 사용하려는 노력을 기울이고 있다.Recently, the demand for water is increasing due to environmental changes caused by industrial development and population growth. In this situation, many developed countries have put enormous efforts and budgets to secure sufficient water resources. As an example of efforts to secure such water resources, mainly in developed countries in Europe, drift water is rarely taken directly for the production of tap water. Due to the application of the process, efforts are being made to use as few chemicals as possible in the water purification process.
일반적으로, 방사형 집수정은 대수층에서 많은 양의 물을 양수할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 심지어 강에서 대수층과 집수정으로의 유입율을 매우 높일 수 있는 등의 장점을 가지고 있으므로, 오염에 취약한 강물의 이용이 불가피한 우리나라에서도 방사형 집수정 도입이 늘어나고 있는 추세이다. In general, the radial catchment has the advantage of pumping a large amount of water from the aquifer and even increases the flow rate from the river to the aquifer and the sump. In Korea, the introduction of radial catchment is increasing.
상술한 바와 같은 방사형 집수정은 도 1에 예시한 바와 같이 토사층이나 사력층 및 풍화/퇴적층(A)을 지나 연암층(B)과 경암층(C)에 이르기까지 방사상의 수직정(1)을 시공한 다음, 수직정(1)의 저부에 설치한 수평 굴착기(10)를 통하여 연암층(B)과 경암층(C)의 사이에 위치하는 대수층(D)에 수평정(2)을 굴착하고, 그 수평정(1)에 여과용 유공관(Strainer; S)을 설치하여 암반지하수를 다량으로 집수할 수 있도록 시공된다. As illustrated in FIG. 1, the radial water collecting well has radial vertical wells 1 extending from the soil layer, the dead sand layer, and the weathering / sedimentation layer A to the soft rock layer B and the hard rock layer C. After construction, the horizontal well 2 is excavated in the aquifer layer D, which is located between the soft rock layer B and the hard rock layer C, through a horizontal excavator 10 installed at the bottom of the vertical well 1. In the horizontal well (1) by installing a filtering pipe (Strainer; S) is constructed to collect a large amount of rock groundwater.
한편, 상술한 바와 같은 방사형 집수정의 수평정 굴착을 위한 수평 굴착기의 일예가 대한민국 등록특허공보 10-0545567호 및 등록실용신안공보 20-0361243호에 상세하게 개시되어 있다.On the other hand, an example of a horizontal excavator for horizontal well drilling of the radial catchment as described above is disclosed in detail in Korean Patent Publication No. 10-0545567 and Korean Utility Model Publication No. 20-0361243.
그런데, 종래의 통상적인 수평 굴착기는 굴착 케이싱의 내부에 삽입된 오거 스크류를 회전운동시켜 수평정을 굴착하게 됨에 따라 굴착되는 흙의 원활한 배출이 어려워 굴착효율이 떨어지는 문제점이 있다.By the way, the conventional horizontal excavator has a problem in that the excavation efficiency is difficult to smoothly discharge the excavated soil as the horizontal well is excavated by rotating the auger screw inserted into the excavation casing.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 수평 굴착기가 지니는 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 지반의 수평 천공시 굴착 케이싱 및 그 내부의 스크류 로드를 서로 대향되게 동시에 회전운동시켜 굴착되는 흙의 원활한 배출작용을 통하여 굴착효율을 향상시킨 수평 굴착기를 제공하기 위한 것이다. Therefore, the present invention was created in view of the problems of the conventional horizontal excavator as described above to improve this, the object of the present invention is to simultaneously rotate the excavation casing and the screw rod therein at the time of horizontal drilling of the ground facing each other It is to provide a horizontal excavator that improves the drilling efficiency through the smooth discharge action of the soil excavated by movement.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수평 굴착기는, 승강 유닛에 의해 승강운동 가능하게 마련된 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임에 회전운동 가능하게 탑재된 회전 프레임과; 상기 회전 프레임상에 직선왕복운동 가능하도록 순차적으로 설치된 제 1 슬라이드 블록 및 제 2 슬라이드 블록과; 상기 제1 슬라이드 블록에 구비된 구동 유닛에 의해 회전 구동되도록 외팔보 구조로 설치되는 중공형 굴착 케이싱과; 상기 제 2 슬라이드 블록에 구비된 구동원에 의해 상기 굴착 케이싱과 반대방향으로 회전 구동되도록 상기 굴착 케이싱의 중공부에 삽입되게 설치되는 스크류 로드와; 상기 굴착 케이싱과 스크류 로드의 선단부에 각각 착탈 가능한 상태로 설치되는 제 1 굴착용 비트 및 제 2 굴착용 비트와; 상기 굴착 케이싱을 회전 가능한 상태로 지지하도록 상기 회전 프레임의 선단부에 구비된 홀더 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a horizontal excavator according to the present invention includes a base frame provided to be capable of lifting and lowering by a lifting unit; A rotating frame mounted to the base frame so as to be rotatable; A first slide block and a second slide block sequentially installed on the rotating frame to enable a linear reciprocating motion; A hollow excavation casing installed in a cantilever structure so as to be rotationally driven by a drive unit provided in the first slide block; A screw rod installed to be inserted into a hollow portion of the excavation casing so as to be driven to rotate in a direction opposite to the excavation casing by a drive source provided in the second slide block; A first drilling bit and a second drilling bit installed in a detachable state at the distal end of the drilling casing and the screw rod; And a holder frame provided at the tip of the rotating frame to support the excavation casing in a rotatable state.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 승강 유닛은 상기 베이스 프레임의 탑재를 허용하도록 복수의 잭실린더가 설치된 것이 바람직하다.According to one aspect of the invention, the lifting unit is preferably provided with a plurality of jack cylinder to allow the mounting of the base frame.
상기 회전 프레임의 가장자리에는 복수의 아웃 리거 실린더가 더 구비될 수 있다.A plurality of outrigger cylinders may be further provided at the edge of the rotating frame.
상기 구동 유닛은 상기 제 1 슬라이드 블록에 설치된 1쌍의 유압 모터와, 상기 유압모터에 의해 회전 구동하도록 상기 제 1 슬라이드 블록에 내장되어 상기 굴착 케이싱의 착탈을 허용하는 중공형 스핀들축을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The drive unit includes a pair of hydraulic motors installed in the first slide block, and a hollow spindle shaft embedded in the first slide block to be rotated by the hydraulic motor to allow attachment and detachment of the excavation casing. It is preferable.
상기 제 1 슬라이드 블록과 제 2 슬라이드 블록은 각각 상기 회전 프레임에 설치된 액튜에이터 실린더에 의해 직선왕복운동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.It is preferable that the first slide block and the second slide block are each installed in a linear reciprocating motion by an actuator cylinder installed in the rotating frame.
상기 중공형 굴착 케이싱과 스크류 로드는 각각 복수의 단위체 착탈에 의해 신축 가능한 상태를 이룰 수 있도록 설치된다.The hollow drilling casing and the screw rod are installed to achieve a stretchable state by detaching a plurality of units.
상기 제 1 굴착용 비트는 상기 굴착 케이싱의 선단부에 착탈 가능하게 설치되는 원통형 몸체와, 그 원통형 몸체의 테두리 끝단부에 연속적으로 구비된 복수의 굴착용 바이트팁을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The first drilling bit is preferably configured to include a cylindrical body detachably installed at the distal end of the excavation casing, and a plurality of excavating bite tips continuously provided at the edge end of the cylindrical body.
상기 제 2 굴착용 비트는 상기 스크류 로드의 선단부에 결합되는 원통형 몸체를 가지며, 경사진 선단부를 가지는 복수의 플레이트형 날개부가 상기 원통형 몸체의 외주면을 따라 균등한 간격으로 배치되도록 길이방향으로 나란하게 직립된 상태로 설치되고, 상기 원통형 몸체와 플레이트형 날개부의 선단부에는 각각 복수의 단위 바이트팁이 구비되어 있는 것이 바람직하다.The second drilling bit has a cylindrical body coupled to the distal end of the screw rod, and the plurality of plate-shaped wings having the inclined distal end are erect side by side in the longitudinal direction so as to be disposed at equal intervals along the outer circumferential surface of the cylindrical body. It is preferably installed in a state, and the front end portion of the cylindrical body and the plate-shaped wing is preferably provided with a plurality of unit bite tip.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 수평 굴착기에 의하면, 지반의 수평 천공시 굴착 굴착 케이싱 및 그 내부의 굴착 스크류를 서로 대향되게 동시에 회전운동시켜 굴착되는 흙을 보다 원활하게 배출시킬 수 있는 작용효과를 통하여 굴착효율 향상을 배가시킬 수가 있다. According to the horizontal excavator according to the present invention having the configuration as described above, when the horizontal drilling of the ground, the excavation excavation casing and the excavation screw therein to rotate at the same time opposite to each other to smoothly discharge the excavated soil The effect can double the improvement of digging efficiency.
도 1은 방사형 집수정 및 그 시공과정을 설명하기 위해 도시해 보인 개략도,1 is a schematic view illustrating to illustrate a radial water collecting well and its construction process;
도 2는 본 발명에 따른 수평 굴착기를 개략적으로 도시해 보인 측면도,Figure 2 is a side view schematically showing a horizontal excavator according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 수평 굴착기를 개략적으로 도시해 보인 평면도,3 is a plan view schematically showing a horizontal excavator according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 수평 굴착기의 굴착 케이싱 및 스크류 로드를 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도,Figure 4 is a schematic perspective view showing an excerpt of the excavation casing and screw rod of the horizontal excavator according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 수평 굴착기의 굴착 케이싱에 구비된 굴착용 비트를 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도,Figure 5 is a schematic perspective view showing an excerpt of the excavation bit provided in the excavation casing of the horizontal excavator according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 수평 굴착기의 스크류 로드에 구비된 굴착용 비트를 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도,Figure 6 is a schematic perspective view showing the excavation bit is provided in the screw rod of the horizontal excavator according to the present invention,
도 7은 본 발명에 따른 수평 굴착기의 홀더 프레임을 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도,7 is a schematic perspective view showing an extract of a holder frame of a horizontal excavator according to the present invention,
도 8은 본 발명에 따른 수평 굴착기의 수평 위치결정을 위한 동작상태를 설명하기 도시해 보인 개략적 평면도. 8 is a schematic plan view illustrating an operating state for horizontal positioning of a horizontal excavator according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100...수평굴착기 110...베이스 프레임100 ... Horizontal Excavator 110 ... Base Frame
111...승강유닛 120...회전프레임111 ... Elevation unit 120 ... Rotating frame
121...슬라이드 레일 122...구동원 121 ... slide rail 122 ...
123, 124...실린더 130...제 1 슬라이드 블록 130M...구동유닛 140...제 2 슬라이드 블록123, 124 Cylinder 130 ... Slide 1 130M Drive unit 140 Slide 2
150...굴착 케이싱 151...제 1 굴착 비트150 ... excavation casing 151 ... 1st excavation bit
151a...케이싱 비트 151b...바이트팁151a ... casing bit 151b ... byte tip
160...스크류 로드 161...제 2 굴착 비트160 ... screw rod 161 ... second drilling bit
161a...원통형 몸체 161b...플레이트형 날개부161a ... cylindrical body 161b ... plate wing
161c...바이트팁 161d...키이홈161c ... Byte Tip 161d ... Keyway
170...홀더 프레임 171...제 1 홀더170 holder holder 171 first holder
172...제 2 홀더 171a, 172a...척부재172 second holder 171a, 172a chuck member
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 굴착기를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a horizontal excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 굴착기(100)는, 복수의 승강 유닛(111)에 의해 승강운동 가능하게 마련된 베이스 프레임(110)과, 그 베이스 프레임(110)에 회전운동 가능하게 설치된 회전 프레임(120)을 포함하여 이루어진다.2 and 3, the horizontal excavator 100 according to the preferred embodiment of the present invention includes a base frame 110 provided to be capable of lifting and lowering by a plurality of lifting units 111, and the base frame 110. It comprises a rotating frame 120 is installed to enable a rotational movement.
상기 승강 유닛(111)은 베이스 프레임(110)을 승강운동시켜 세팅(setting) 높낮이를 조절하는 기능을 수행하게 된다. 이러한 구성은 수평정 굴착시 굴착툴의 정확한 천공 위치에 대한 높이 설정을 제어하게 되는 것으로서, 예컨대 잭실린더 등과 같은 통상적인 공지공용의 승강수단이 적용될 수 있다.The elevating unit 111 performs the function of adjusting the setting height by elevating the base frame 110. This configuration is to control the height setting for the exact puncturing position of the excavation tool during horizontal drilling, for example, a conventional publicly available lifting means such as jack cylinder can be applied.
상기 베이스 프레임(110)과 회전 프레임(120)은 방사형 집수정의 직경 규모에 따라 그 내부에 수용되어 바닥에 안착될 수 있는 규격으로 직사각형 구조를 형성하도록 철강재로 제작되는 것이 바람직하다.The base frame 110 and the rotating frame 120 is preferably made of steel to form a rectangular structure in a standard that can be accommodated therein and seated on the floor according to the diameter scale of the radial catchment.
상기 회전 프레임(120)은 베이스 프레임(110)에 마련된 구동원(122)에 의해 자유로운 회전운동이 가능하도록 설치된다. 이러한 구성은 수직정 벽체의 일정 높이에 방사상으로 배치되는 수평정의 배치 각도에 따른 복수의 수평 굴착 위치 설정을 제어하기 위한 기능을 수행하게 되는 것으로서, 상기 구동원(122)은 예를 들어 스윙모터와 스윙 베어링 등과 같은 통상의 회전 구동수단을 포함하는 구성이 적용될 수 있다.The rotation frame 120 is installed to allow a free rotation movement by the drive source 122 provided in the base frame 110. Such a configuration is to perform a function for controlling a plurality of horizontal excavation positioning according to the horizontal angle of the vertical alignment disposed radially at a certain height of the vertical wall, the drive source 122, for example, swing motor and swing A configuration including conventional rotational drive means such as a bearing can be applied.
상기 회전 프레임(120)에는 제1슬라이드 블록(130)과 제2슬라이드 블록(140)이 굴착방향을 따라 순차적으로 배치되어 직선왕복운동 가능한 상태로 설치된다. The first slide block 130 and the second slide block 140 are sequentially disposed along the excavation direction in the rotating frame 120 and are installed in a state capable of linear reciprocating motion.
상기 제1슬라이드 블록(130)과 제2슬라이드 블록(140)은 회전 프레임(120)에 각각 설치된 실린더 123과 124(도 2와 도 3 참조) 및 실린더 141(도 2참조)의 구동에 의해 연동하여 진퇴운동할 수 있도록 상기 회전 프레임(120)에 마련된 1쌍의 공용 슬라이드 레일(121)을 따라 직선왕복운동 가능하게 설치되어 있다.The first slide block 130 and the second slide block 140 are interlocked by driving the cylinders 123 and 124 (see FIGS. 2 and 3) and the cylinder 141 (see FIG. 2) installed in the rotating frame 120, respectively. The linear reciprocating motion is installed along the pair of common slide rails 121 provided on the rotating frame 120 so as to move forward and backward.
상기 제1슬라이드 블록(130)에는 외팔보 구조로 설치된 파이프 형태의 중공형 굴착 케이싱(150)이 회전구동 가능한 상태로 설치된다. The hollow slide casing 150 having a pipe shape installed in the cantilever structure is installed in the first slide block 130 in a state capable of rotationally driving.
상기 중공형 굴착 케이싱(150)은 도 4 및 도 5에 발췌하여 도시한 바와 같이 선단부에 제1 굴착 비트(151)를 구비하고, 제1슬라이드 블록(130)에 마련된 구동 유닛(130M)에 의해 회전 구동되어 굴착을 위한 추진축의 기능을 수행하도록 기능하게 된다.The hollow excavation casing 150 has a first drilling bit 151 at the tip portion as shown in FIGS. 4 and 5, and is driven by a drive unit 130M provided in the first slide block 130. It is driven to rotate to perform the function of the propulsion shaft for the excavation.
상기 제 1 굴착 비트(151)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 원통형 케이싱 비트(151a)의 끝단부에 다수의 바이트팁(151b)를 용접하여 선단면이 날카로운 나사산 형태를 이루도록 구비하여 굴착작업을 수행하도록 되어 있다. 그리고, 상기 제 1 굴착 비트(151a)와 중공형 굴착 케이싱(150)은 예를 들어 양자의 결합부에 각각 상보적으로 결합되는 나사부를 가공형성함으로써, 착탈 가능한 상태를 이룰수가 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, the first drilling bit 151 is provided by welding a plurality of bite tips 151b at the end of the cylindrical casing bit 151a to form a sharp thread shape. It's supposed to do the job. In addition, the first drilling bit 151a and the hollow drilling casing 150 may form a detachable state by, for example, forming a threaded portion that is complementarily coupled to the coupling portion thereof.
상기 구동 유닛(130M)은 제1슬라이드 블록(130)에 설치된 1쌍의 유압 모터(M1)(M2) 및 그로부터 출력되는 동력 전달을 위한 기어군(G)에 연결되어 회전 구동하도록 내장된 중공형 스핀들축(S)을 포함하여 구성된다.The drive unit 130M is connected to a pair of hydraulic motors M1 and M2 installed in the first slide block 130 and a gear group G for transmitting power output therefrom, and is built in a hollow type so as to drive rotation. It comprises a spindle axis (S).
상기 중공형 굴착 케이싱(130)은 스핀들축(S)에 착탈 가능한 상태로 결합되며, 복수의 단위체 착탈에 의해 가변 가능한 길이를 가질 수 있도록 설치된다.The hollow excavation casing 130 is coupled in a detachable state to the spindle shaft (S), it is installed to have a variable length by detachable a plurality of units.
상기 중공형 굴착 케이싱(130)은 스핀들축(S)은 예를 들어 양자의 결합부에 각각 상보적으로 결합되는 나사부를 가공형성함으로써, 착탈 가능한 상태를 이룰수가 있다.The hollow drilling casing 130 is a spindle shaft (S), for example, by forming a threaded portion that is complementarily coupled to each of the coupling portion, it can achieve a removable state.
상기 제2슬라이드 블록(140)에는 상기 스핀들축(S)과 굴착 케이싱(150)의 중공부에 동축상으로 삽입되는 스크류 로드(160)가 설치된다.The second slide block 140 is provided with a screw rod 160 which is inserted coaxially into the hollow portion of the spindle shaft (S) and the excavation casing (150).
상기 스크류 로드(160)는 도 4 및 도 6에 발췌하여 도시한 바와 같이 선단부에 제2 굴착 비트(161)가 설치되며, 제2슬라이드 블록(140)에 설치된 구동부(140M)에 의해 상기 굴착 케이싱(150)의 회전방향과 반대방향으로 회전 구동되도록 제어되어 굴착추진 기능을 수행하는 것으로서, 복수의 단위체가 예를 들어 나사결합에 의한 착탈에 의해 가변 가능한 길이를 가질 수 있도록 설치된다.As shown in FIGS. 4 and 6, the screw rod 160 is provided with a second drilling bit 161 at a distal end thereof, and the drilling casing is driven by a driving unit 140M installed at the second slide block 140. It is controlled to be driven to rotate in the direction opposite to the rotation direction of 150 to perform the excavation propulsion function, a plurality of units are installed to have a variable length by detachable by, for example, screwing.
상기 제 2 굴착 비트(161)는 도 6에 발췌하여 도시한 바와 같이 상기 스크류 로드(160)의 선단부에 결합되는 원통형 몸체(161a)를 가지며, 경사진 선단부를 가지는 복수의 플레이트형 날개부(161b)가 상기 원통형 몸체(161a)의 외주면을 따라 균등한 간격으로 배치되도록 길이방향으로 나란하게 직립된 상태로 설치되며, 상기 원통형 몸체(161a)와 플레이트형 날개부(161b)의 끝단부에는 각각 복수의 단위 바이트팁(161c)이 용접되어 선단면이 날카로운 나사산 형태를 이루도록 구비되어 굴착작업을 수행하도록 되어 있다. As shown in FIG. 6, the second drilling bit 161 has a cylindrical body 161a coupled to the tip of the screw rod 160 and has a plurality of plate-shaped wings 161b having an inclined tip. ) Are installed side by side in the longitudinal direction so as to be arranged at equal intervals along the outer circumferential surface of the cylindrical body (161a), each of the plurality of ends of the cylindrical body (161a) and the plate-shaped wing (161b) The unit bite tip 161c is welded so that the front end surface is formed to form a sharp screw thread to perform excavation work.
그리고, 상기 제 2 굴착 비트(161)의 원통형 몸체(161a)의 후단부에는 스크류 로드(160)의 선단부와 착탈 가능하도록 결합되기 위한 키이홈(161d)이 마련되어 있다. 상기 키이홈(161d)은 도시되어 있지 않은 스크류 로드(160)의 선단부에 구비된 결합돌기(미도시)와의 상보적인 작용에 의해 록킹/언록킹됨으로써, 제 2 굴착 비트(161)가 스크류 로드(160)의 선단부에 착탈할 수 있도록 기능하게 된다.In addition, a key groove 161d is provided at a rear end of the cylindrical body 161a of the second drilling bit 161 so as to be detachably coupled to the front end of the screw rod 160. The key groove 161d is locked / unlocked by a complementary action with a coupling protrusion (not shown) provided at the tip of the screw rod 160, which is not shown, so that the second drilling bit 161 is screw rod ( 160 to be detachable to the front end function.
상기 제2슬라이드 블록(140)의 구동부(140M)는 제2슬라이드 블록(140)에 설치된 유압모터(M3)와 감속기(미도시) 및 기어군(미도시)을 포함하여 상기 스크류 로드(160) 및 굴착 케이싱(150)과 함께 소위, 굴착용 오거 유닛(auger unit)을 이루게 된다.The driving unit 140M of the second slide block 140 includes a hydraulic motor M3 installed in the second slide block 140, a reduction gear (not shown), and a gear group (not shown), and the screw rod 160. And the excavation casing 150 together to form a so-called excavation auger unit.
한편, 상기 회전 프레임(120)의 외곽 모서리부에는 각각 아웃 리거(out riger) 실린더(C1 ~ C4)가 설치된다. 상기 아웃 리거 실린더(C1 ~C4)는 굴착 시공시에 수직정의 벽체에 밀착되도록 신장 지지되어 일종의 앵커 기능을 수행하게 된다. 이러한 구성에 의해 회전 프레임(120)의 유동을 방지하여 수평 굴착기 전체를 안정된 상태로 세팅해 놓은 상태에서 굴착작업을 수행할 수 있게 된다.Meanwhile, out riger cylinders C1 to C4 are installed at outer corners of the rotating frame 120, respectively. The outrigger cylinders C1 to C4 are extended and supported to be in close contact with the wall of the vertical tablet during excavation construction to perform a kind of anchor function. By such a configuration, it is possible to prevent the flow of the rotating frame 120 to perform excavation work in a state in which the entire horizontal excavator is set in a stable state.
그리고, 상기 회전 프레임(120)의 선단부에는 외팔보 구조로 설치된 굴착 케이싱(150)을 회전 가능한 상태로 지지하여 주기 위한 홀더 프레임(170)이 설치되어 있다.In addition, a holder frame 170 for supporting the excavation casing 150 installed in the cantilever structure in a rotatable state is installed at the distal end of the rotating frame 120.
상기 홀더 프레임(170)은 도 7에 도시된 바와 같이 말발굽 형태의 요홈을 가지는 제 1 홀더(171)와 제 2 홀더(172)를 가지며, 각각의 말발굽 형태의 요홈에 중공형 굴착 케이싱(150)이 회전 가능하게 안착된 상태로 지지된다.As shown in FIG. 7, the holder frame 170 has a first holder 171 and a second holder 172 having grooves in the form of a horseshoe, and hollow drilling casings 150 in the grooves in the form of a horseshoe. It is supported in a rotatably seated state.
그리고, 상기 제 1 홀더(171)는 회전 프레임(120)의 끝단부에 고정된 상태로 설치되며, 상기 제 2 홀더(172)는 회전 프레임(171)에 설치된 실린더(172c)에 의해 회동 가능하도록 제 1 홀더(171)와 대면한 상태로 나란하게 배치된다.In addition, the first holder 171 is installed in a state fixed to the end of the rotary frame 120, the second holder 172 to be rotatable by the cylinder 172c installed on the rotary frame 171. It is disposed side by side in a state facing the first holder 171.
또한, 상기 제 1 홀더(171)와 제 2 홀더(172)의 말발굽 형태의 요홈 내측에는 내장된 실린더(미도시)에 의해 서로 근접 및 이격되도록 구동되는 1쌍의 척부재(171a)(172a)가 설치되어 있다. 상기 척부재(171a)(172a)는 굴착기의 가동이 정지된 상태에서 각각 단위 중공형 굴착 케이싱(150)의 연결부를 사이에 두고 선단부의 굴착 케이싱과 후단부의 굴착 케이싱을 각각 척킹하도록 되어 있다.In addition, a pair of chuck members 171a and 172a are driven in the horseshoe-shaped grooves of the first holder 171 and the second holder 172 to be adjacent to and spaced apart from each other by a built-in cylinder (not shown). Is installed. The chuck members 171a and 172a are configured to chuck the excavation casing at the front end and the excavation casing at the rear end with the connection portions of the unit hollow excavation casing 150 interposed therebetween, respectively, in the state in which the operation of the excavator is stopped.
따라서, 중공형 굴착 케이싱(150)의 착탈시 초기동작으로서, 상기 척부재(171a)(172a)가 선단부의 굴착 케이싱과 후단부의 굴착 케이싱을 각각 척킹한 상태에서, 제 2 홀더(172)가 실린더(172c)의 구동에 의해 일정 각도 회전운동하도록 제어됨으로써, 후단부의 굴착 케이싱이 회전운동하면서 선단부의 굴착 케이싱과 나사 결합된 상태를 해제시키거나 또는 결합시킬 수 있게 된다.Therefore, as the initial operation when the hollow drilling casing 150 is attached and detached, the second holder 172 is a cylinder in the state that the chuck members 171a and 172a chuck the drilling casing at the front end and the drilling casing at the rear end, respectively. By being controlled to rotate at a predetermined angle by the driving of 172c, the excavation casing at the rear end can be released or engaged with the excavation casing at the front end while being rotated.
즉, 상기 홀더 프레임(170)은 굴착 케이싱(150)을 회전 가능한 상태로 지지하여 주는 동시에 단위 굴착 케이싱의 착탈을 위한 초기 회전 토오크 부여 기능을 수행하도록 기능하게 된다.That is, the holder frame 170 supports the excavation casing 150 in a rotatable state, and at the same time, performs a function of providing an initial rotational torque for attaching and detaching the unit excavation casing.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 수평 굴착기의 동작상태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation state of the horizontal excavator according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the drawings.
먼저, 본 발명에 따른 수평 굴착기(100)를 이용하여 수평정을 시공하기 위해서는, 도 1 및 도 8에 예시한 바와 같이 수직 상태로 굴착 시공이 완료된 방사상 수직정(1)의 내부에 크레인 등을 이용하여 수평 굴착기(100)를 하강시켜서 바닥에 안정된 상태로 놓이도록 설치한다. 이와 같이 수직정(1)의 바닥에 안착된 수평 굴착기(100)는 콘트롤러(미도시)의 운전제어에 따라 수평정 굴착을 위한 위치 좌표(높이 및 수평상의 위치 또는 배치 각도) 설정에 대한 초기 세팅상태로 가동되기 시작한다.First, in order to construct a horizontal well using the horizontal excavator 100 according to the present invention, a crane or the like inside the radial vertical well 1 in which excavation construction is completed in a vertical state as illustrated in FIGS. 1 and 8. By using the horizontal excavator 100 is lowered and installed to be placed in a stable state on the floor. As described above, the horizontal excavator 100 seated on the bottom of the vertical well 1 has an initial setting for setting position coordinates (height and horizontal position or placement angle) for horizontal well excavation according to the operation control of a controller (not shown). It starts running in a state.
먼저, 수직정(1)의 벽체에 굴착하고자 하는 수평정(2A)(2B)의 높이에 맞추기 위한 초기 세팅을 위하여 수직정(1)의 외부에 마련되어 있는 콘트롤러(미도시)의 운전제어를 통하여 승강유닛(111)을 구동제어하여 베이스 프레임(110)의 높이가 조절되도록 동작제어하게 된다. 이러한 베이스 프레임(110)의 높이 조절 동작에 따라 수직정(2A)(2B)을 굴착하기 위한 설계 높이에 굴착 케이싱(150) 및 그 중공부의 스크류 로드(160)의 선단부에 각각 결합된 제1 굴착 비트(151)와 제 2 굴착 비트(161)의 굴착 높이에 대한 위치결정이 이루어진다.First, through an operation control of a controller (not shown) provided outside of the vertical well 1 for initial setting to fit the height of the horizontal well 2A, 2B to be excavated to the wall of the vertical well 1. Operation control of the elevating unit 111 is controlled to adjust the height of the base frame 110. According to the height adjustment operation of the base frame 110, the first excavation coupled to the distal end of the excavation casing 150 and the screw rod 160 of the hollow portion at the design height for excavating the vertical tablets 2A and 2B, respectively. The positioning of the drilling height of the bit 151 and the second drilling bit 161 is made.
이어서, 베이스 프레임(110)에 마련된 구동원(122; 스윙모터와 스윙 베어링)을 구동제어하여 도 8에 예시한 바와 같이 회전 프레임(120)을 회전운동시킴으로써, 제1 굴착 비트(151)와 제 2 굴착 비트(161)가 수직정(1)의 일정 높이에서 방사상으로 배치되는 수평정(2A)(2B)의 굴착 위치좌표에 일치하도록 회전운동 각도를 조절하여 최종 굴착 위치결정 동작을 완료하게 된다. Subsequently, drive control of the drive source 122 (swing motor and swing bearing) provided in the base frame 110 is performed to rotate the rotating frame 120 as illustrated in FIG. 8 to thereby rotate the first drilling bit 151 and the second. The drilling bit 161 adjusts the rotational movement angle to correspond to the excavation position coordinates of the horizontal wells 2A and 2B radially disposed at a predetermined height of the vertical well 1 to complete the final excavation positioning operation.
상기한 바와 같이 굴착 위치결정 동작이 완료되면, 회전 프레임(120)의 외곽 모서리부에 각각 구비된 아웃 리거(out riger) 실린더(C1~C4)가 신장되도록 구동제어되어 수직정(1)의 벽체에 밀착되도록 지지된 상태를 유지하게 된다. 이러한 동작 결과에 따라 아웃 리거(out riger) 실린더(C1~C4)가 앵커 기능을 수행하게 됨으로써, 회전 프레임(120)의 유동을 방지하여 수평 굴착기(100) 전체를 안정된 상태로 세팅해 놓은 상태에서 굴착작업을 수행할 수 있게 된다.As described above, when the excavation positioning operation is completed, the drive control so that the out riger cylinder (C1 ~ C4) provided in each of the outer edge of the rotary frame 120 is extended to the wall of the vertical well (1) It is maintained to be in close contact with the. Outriger cylinder (C1 ~ C4) performs the anchor function in accordance with the result of the operation, thereby preventing the flow of the rotating frame 120 in a state in which the entire horizontal excavator 100 is set in a stable state Excavation can be performed.
다음으로, 본격적인 수평정 굴착 동작이 수행하기 위해서 회전 프레임(120)에 각각 설치된 실린더 123과 124 및 실린더 141의 구동에 의해 제1슬라이드 블록(130)과 제2슬라이드 블록(140)이 회전 프레임(120)의 슬라이드 레일(121)을 따라 굴착방향으로 연동하여 직선 이동하도록 제어된다.Next, in order to perform a full-scale horizontal drilling operation, the first slide block 130 and the second slide block 140 are rotated by the driving of the cylinders 123, 124, and the cylinder 141 installed in the rotation frame 120, respectively. Along with the slide rail 121 of 120 is controlled to move in a linear movement in the excavation direction.
이어서, 제1슬라이드 블록(130)과 제2슬라이드 블록(140)의 직선 이동과 시차를 두고 제1슬라이드 블록(130)에 마련된 구동 유닛(130M)과 제2슬라이드 블록(140)에 설치된 구동부(140M)의 구동제어에 따라 중공형 굴착 케이싱(150)과 제1 굴착 비트(151) 및 스크류 로드(160)와 제2 굴착 비트(161)가 회전운동하도록 제어된다.Subsequently, the driving unit 130M provided in the first slide block 130 and the driving unit installed in the second slide block 140 with the linear movement and the parallax between the first slide block 130 and the second slide block 140 ( According to the driving control of 140M, the hollow drilling casing 150, the first drilling bit 151, the screw rod 160, and the second drilling bit 161 are controlled to rotate.
따라서, 상술한 바와 같은 제1슬라이드 블록(130)과 제2슬라이드 블록(140)의 직선 운동과 동시에 중공형 굴착 케이싱(150)과 제1 굴착 비트(151) 및 스크류 로드(160)와 제2 굴착 비트(161)의 회전운동에 의해 굴착추진력이 생성되어 수평정의 굴착 시공이 이루어지게 된다.Therefore, the hollow drilling casing 150, the first drilling bit 151, the screw rod 160 and the second at the same time as the linear movement of the first slide block 130 and the second slide block 140 as described above Excavation thrust force is generated by the rotational movement of the excavation bit 161 to achieve a horizontal excavation construction.
본 발명에 의한 수평 굴착기(100)에 따르면, 굴착 케이싱(150)의 제1 굴착 비트(151)에 의한 환형상의 굴착부 형성과 그 내부에 스크류 로드(160)의 제2 굴착 비트(161)에 의한 중앙 굴착부 형성에 의한 2중 구조의 굴착시공에 의해 굴착속도를 대폭 높일 수 있게 된다.According to the horizontal excavator 100 according to the present invention, an annular recess is formed by the first drilling bit 151 of the drilling casing 150 and the second drilling bit 161 of the screw rod 160 therein. By excavating construction of the double structure by forming the central excavation portion by this it is possible to significantly increase the excavation speed.
그리고, 수평정의 굴착 시공시 굴착 케이싱(150)과 스크류 로드(160)가 서로 반대방향으로 회전운동하게 됨에 따라 제2 굴착 비트(161)에 의해 굴착되는 토사가 스크류 로드(160)의 날개와 굴착 케이싱(150)의 내벽 사이에 엉켜서 막히는 현상이 원천적으로 배제되도록 작용함으로써 보다 용이한 토사 배출작용을 통하여 굴착효율을 높일 수 있게 된다.In addition, as the excavation casing 150 and the screw rod 160 rotate in opposite directions during the excavation construction of the horizontal well, the earth and sand excavated by the second excavation bit 161 are excavated with the wing of the screw rod 160. The entanglement between the inner walls of the casing 150 is prevented from being blocked at the source, thereby increasing the excavation efficiency through easier soil discharge.
본 발명에 의한 수평 굴착기(100)의 굴착동작이 진행됨에 따라 수평정의 굴착 길이가 길어짐으로써, 상기 홀더 프레임(170)의 제 1 홀더(171)와 제 2 홀더(172)를 구동 제어함으로써, 굴착 케이싱(150)과 스크류 로드(160)의 별개 단위체를 각각 추가적으로 결합시켜 축 길이가 연장된 상태로 굴착동작을 수행할 수 있게 된다As the excavation operation of the horizontal excavator 100 according to the present invention progresses, the excavation length of the horizontal tablet is increased, thereby driving and controlling the first holder 171 and the second holder 172 of the holder frame 170. The separate units of the casing 150 and the screw rod 160 are further coupled to each other so that the drilling operation can be performed with the shaft length extended.
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