KR20140005538U - 슬라브 궤도식 철도 시공용 이동식 충전재 배합 및 타설 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 철도 시공용 이동식 충전재 배합 및 타설 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 또는 열차에 탑재되어 이동할 수 있는 슬래브 궤도식 철도 시공용 이동식 충전재 배합 및 타설 장치에 관한 것이다. 본 고안에 따른 이동식 충전재 배합 및 타설 장치는, 궤도 또는 도로를 운행할 수 있는 바퀴가 달린 하부 지지판; 상기 하부 지지판에 고정되는 물을 저장하는 물 탱크; 상기 하부 지지판에 고정되는 시멘트를 포함하는 무수축 조성물을 저장하는 제1 저장조; 상기 하부 지지판에 고정되는 시멘트를 포함하는 무수축 조성물을 저장하는 제2 저장조; 상기 저장조로부터 무수축 조성물을 공급받아 배출하는 계량 배출조; 상기 계량 배출조에서 배출되는 무수축 조성물과 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 혼합하는 배합조; 및 상기 배합조에서 배합된 무수축 몰탈을 펌핑하여 배출하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬라브 궤도식 철도 시공용 이동식 충전재 배합 및 타설 장치{APPARATUS FOR MIXING AND POURING OF FILLER FOR RAIL CONSTRUCTION OF CONCRETE SLAB TRACK}

본 고안은 철도 시공용 이동식 충전재 배합 및 타설 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 또는 열차에 탑재된, 이동할 수 있는 슬래브 궤도식 철도 시공용 이동식 충전재 배합 및 타설 장치에 관한 것이다.

산업발전에 따른 수송량의 증가와 녹색성장의 대안으로 철도산업은 끊임없이 발전하고 있다. 그 중 철도의 궤도에 있어서, 종래에는 레일, 침목, 도상 밸러스트(track bed ballast)로 구성된 자갈도상 궤도가 설치되어 왔으나, 최근에는 자갈도상 궤도의 여러 단점을 보완 내지는 해결할 수 있는 슬래브 궤도가 설치되고 있는 추세이다.

자갈도상 궤도는 열차의 운행 시 레일을 통하여 전달되는 하중을 지반에 골고루 분산시킬 수 있는 장점이 있으나, 사용 기간이 길어지면 열차의 하중으로 인해 자갈이 깨지고 마모되는 등 파손되거나 변형되기 쉽다. 따라서 초기 설치비가 상대적으로 저렴할지라도 유지보수를 위해 많은 비용과 시간이 소요될 뿐만 아니라 열차 운행의 안정성에도 문제가 있다. 자갈도상 궤도의 이러한 문제점을 해결하기 위해, 현장 타설 콘크리트상 궤도가 개발되어 터널구간 등에서부터 사용되기 시작했다.

이 궤도는 자갈도상 궤도에 비해 초기 비용이 많이 들지만, 궤도의 강성이 높아서 열차의 하중으로 인한 파손이나 변형 발생이 적어 유지보수를 위한 노력을 절감시킨다. 그러나 현장 타설 콘크리트상 궤도는 현장에서 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하는 공법에 의해 설치되므로, 설치가 복잡하고 공사 기간이 오랜 걸린다는 등의 문제점이 인식되고 있다. 또한, 궤도 구조물이 파손될 경우 현장 타설 콘크리트도상 궤도는 열차 운행을 중단한 후 궤도 구조물 철거, 재시공, 콘크리트 양생 등 비교적 오랜 시간이 소요되는 공정이 필요하다.

위와 같은 문제점을 개선하기 위해 최근에는 프리캐스트 슬래브 궤도가 개발되었고 점점 기술적으로 개선되고 있다. 프리캐스트 슬래브 궤도는 공장에서 콘크리트 슬래브 패널을 미리 제작한 후 현장으로 운반하여, 사전에 조성된 노반과 콘크리트 기층 위에 올려놓고 조립함으로써 시공된다. 현장 타설 콘크리트도상 궤도와는 달리 규격화된 콘크리트 슬래브 패널을 공장에서 엄격한 품질관리를 통해 생산할 수 있으므로, 패널의 품질이 뛰어나고 현장에서의 거푸집 제작 및 설치, 콘크리트 타설, 양생 등의 복잡하고 시간을 요하는 공정을 획기적으로 줄이기 때문에 공사 기간을 단축할 수 있다.

더욱이, 프리캐스트 슬래브 궤도는 규격화된 패널의 교체로 짧은 시간에 재시공이 가능할 뿐만 아니라 양생 과정이 필요하지 않으므로 파손 시 신속하게 열차 운행을 재개할 수 있다. 따라서 승객의 불편을 줄일 수 있고 보수비용과 영업손실을 최소화할 수 있어 전체 비용을 줄일 수 있다. 요컨대, 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템은 공장 제작 후 현장에서 기계화 시공을 함으로써 제품의 고품질, 시공속도 향상, 환경친화성, 유지보수가 용이하여 경제성을 대폭 향상시킬 수 있는 궤도 부설 공법이다.

이러한 프리캐스트 슬래브 궤도 공법은 패널을 설치하기 위해서, 패널을 기층상에 정위치에 고정하고, 패널과 기층 사이에는 시멘트를 주성분으로 무수축 조성물과 물이 혼련된 무수축 몰탈 조성물이 충진되어 고화되는 과정을 거치게 된다. 그런데 무수축 몰탈 조성물은 무수축 조성물이 물과 혼합될 경우 곧바로 고화가 시작되므로, 무수축 몰탈 조성물의 생산 공장이 시공 장소와 지나치게 멀어지게 되면 운반 도중 고화될 우려가 있어 왔다.

이를 해결하기 위해서 철로 공사 구간을 따라 다수의 무수축 몰탈 조성물의 생산 공장을 건설하는 방안이 사용되어 왔지만, 이로 인해 시공 비용의 증가를 피하기 어려운 문제가 있었다.

한편 대명산업 주식회사에 허여된 대한민국 특허 제1129533호에서는 이동식 아스팔트 믹싱 플랜트를 개시하고 있다. 이 이동식 플랜트는 믹싱용 플랜트를 자체 위에 수평으로 적재하여 운반한 후, 시공이 필요한 장소에서 수직으로 세워 믹싱하는 방식으로 구현된다. 이러한 장치는 믹싱용 플랜트를 시공 구간이 변경될 때마다 플랜트를 직립시켜야 하는 문제가 있으며, 차량 위에 기립된 믹싱용 플랜트가 넘어질 위험이 있다.

또한, 이러한 믹싱 플랜트는 원료 이송에 버킷엘리베이터를 사용함으로 인해, 상향 이송은 용이하지만, 고 유동성을 확보하기 위해서 정밀한 배합이 요구되는 무수축 충전재와 같은 제품을 믹싱하기에는 적합하지 않다는 문제가 있다.

본 고안에서 해결하고자 하는 과제는 이동식 무수축 몰탈 조성물 생산 장치를 개발하여, 몰탈 조성물의 원료를 운반하여 시공 장소에서 몰탈 조성물을 제조할 수 있는 새로운 이동식 장비를 제공하는 것이다.

본 고안에서 해결하고자 하는 과제는 슬라브 궤도식 철도 시공에 사용되는 정밀한 조성의 무수축 몰탈을 궤도 차량이나 트레일러의 좁은 공간에 제조할 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 고안은,

궤도 또는 도로를 운행할 수 있는 바퀴가 달린 하부 지지판;

상기 하부 지지판에 고정되는 물을 저장하는 물 탱크;

상기 하부 지지판에 고정되는 시멘트를 포함하는 무수축 조성물을 저장하는 제1 저장조;

상기 하부 지지판에 고정되는 시멘트를 포함하는 무수축 조성물을 저장하는 제2 저장조;

상기 저장조로부터 무수축 조성물을 공급받아 계량하여 배출하는 계량 배출조;

상기 계량 배출조에서 배출되는 무수축 조성물과 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 혼합하는 배합조; 및

상기 배합조에서 배합된 무수축 몰탈을 펌핑하여 배출하는 펌프;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 무수축 몰탈 충전재 배합 및 타설 장치를 제공한다.

본 고안에 있어서, 상기 제1 저장조와 상기 제2 저장조는 사일로 형태를 이루어, 상부는 원통이나 사각통과 같은 형태의 저장탱크가 형성되고, 하부는 아래로 갈수록 좁아지는 형태의 경사부가 형성된다. 상기 제1 저장조와 제2 저장조에는 무수축 조성물이 저장조 내부에서 정치되는 것을 방지할 수 있도록 바이브레이터가 장착된다.

상기 제1 저장조와 제2 저장조 사이에는 제1 이송관로가 형성되어 제1 저장조에 저장된 무수축 조성물이 제2 저장조로 이송된다. 상기 제1 이송관로는 제1 저장조의 경사부 하단에서 제2 저장조의 경사부 상단으로 연결되고, 무수축 조성물의 이송을 위한 스크루 컨베이어가 내장되어, 제1 저장조의 무수축 조성물이 제2 저장조로 이송된다.

상기 제2 저장조와 계량 배출조 사이에는 제2 이송관로가 형성되어 제2 저장조에서 저장된 무수축 조성물이 계량 배출조로 이송된다. 상기 제2 이송관로는 제2 저장조의 경사부 하단에서 계량 배출조의 상단으로 연결되고, 무수축 조성물의 이송을 위한 스크루 컨베이어가 내장되어, 제2 저장조의 무수축 조성물이 계량 배출조로 이송된다. 제2 이송관로는 제2 저장조 하단에서 계량 배출조 상부까지의 급경사에서 원활한 이송을 위해 2 이상의 관로로 형성될 수 있다.

본 고안에 있어서, 상기 계량 배출조는 상광 하협의 깔때기 형태를 이루며, 상단에는 제2 이송관로로부터 무수축 조성물이 유입되고 하단 배출구에는 회전에 의해서 배출량을 조절하는 배출 스크루가 형성되며, 소정의 제어된 속도로 회전하면서 무수축 조성물이 정량 배출된다. 상기 배출 스크루는 스크루 내부에 공극을 없애 정확한 정량이 이루어질 수 있도록 상향 경사지게 설치된다.

상기 계량 배출조의 하단에는 물탱크로부터 유입되는 물과 계량 배출조로부터 정량 배출되는 무수축 조성물을 혼합하여, 혼합된 무수축 몰탈을 배출하는 배합조가 형성된다. 상기 배합조는 연속 믹싱 형태로 이루어져 유입되는 무수축 조성물과 물을 혼합하여 무수축 몰탈을 연속적으로 배출하게 된다.

상기 배합조의 하단에는 배합조에서 배출되는 무수축 몰탈을 펌핑하는 펌프조가 형성된다. 상기 펌프조는 무수축 몰탈을 저장하는 펌프 저장조와 펌프 저장조에 저장된 무수축 몰탈을 펌핑하는 펌프로 이루어진다.

본 고안에 따른 장치를 이용할 경우, 무수축 몰탈이 생산 장소에서 시공 장소까지 이송하는 동안 고화되는 문제를 해결할 수 있다. 이에 따라, 시공 장소 가까운 곳에서 무수축 몰탈을 생산용 배합 공장을 설치해야 하는 문제가 해결되었다. 특히, 2개의 저장조에 다량의 무수축 조성물을 저장할 수 있어, 한 번의 배차에 의한 시공할 수 있는 작업 구간이 길어지게 된다.

또한, 지상에는 무수축 조성물을 저장했다가 본 고안에 따른 이동 장치에 실어 줄 수 있는 저장조만 설치하면, 무수축 몰탈을 생산하기 위한 별도의 배합 공장을 설치할 필요가 없게 되어, 공사 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 이동식 무수축 몰탈 조성물 생산 장치의 측면도이다.
도 2는 본 고안에 따른 이동식 무수축 몰탈 조성물 생산 장치의 평면도이다.
도 3은 지상 저장조에서 본 고안에 따른 이동식 무수축 몰탈 조성물 생산 장치에 무수축 조성물을 충진하는 도면이다.

이하, 실시예를 통해서 본 고안을 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 고안을 상세하게 설명하기 위한 것이며, 본 고안을 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 이동식 무수축 몰탈 생산 장치(A)는 레일을 따라 시공 장소까지 운행할 수 있는 철도 궤도용 바퀴들(10)이 부착된 하부 지지판(100)가 형성된다. 시공장소까지 철도의 레일 시공 완공되지 않은 경우, 상기 하부지지판(100)은 트럭에 의해서 이동되는 트레일러일 수 있다.

상기 하부 지지판(100)의 상부에는 물을 저장하기 위한 물탱크(110)가 설치된다. 상기 물탱크(110)는 직육면체 또는 원통형으로 이루어질 수 있으며, 볼트 접합 또는 용접 등에 의해서 하부 지지판(100)에 고정된다.

또한, 상기 하부 지지판(100)의 상부에는 시멘트를 포함하는 무수축 조성물을 저장하기 위한 제1 저장조(120)가 상기 물탱크(110)의 일측에 위치한다. 상기 제1 저장조(120)는 상부에 직육면체 형태의 제1 저장탱크(121)가 형성되고, 하부에는 사각 깔때기 형태로 아래쪽으로 갈수록 좁아지는 제1 경사부(122)가 형성되며, 상기 제1 저장조(120)은 제1 저장탱크(121)의 사각의 모서리 하단을 지지하는 제1 지지프레임(123)에 의해서 하부지지판(100)에 고정된다.

또한, 상기 하부 지지판(100)의 상부에는 시멘트를 포함하는 무수축 조성물을 저장하기 위한 제2 저장조(130)가 상기 제1 저장조(120)의 옆에 위치한다. 상기 제2 저장조(130)는 상부에 직육면체 형태의 제2 저장탱크(131)가 형성되고, 하부에는 사각 깔대기 형태로 아래쪽으로 갈수록 좁아지는 제2 경사부(132)가 형성되며, 상기 제2 저장조(130)은 제2 저장탱크(131)의 사각의 모서리 하단을 지지하는 제2 지지프레임(133)에 의해서 하부지지판(100)에 고정된다.

또한, 상기 하부 지지판(100)의 상부에는 상기 제2 저장조(130)으로부터 무수축 조성물을 공급받아 배출하는 계량 배출조(140)가 상기 제2 저장조(130)의 옆에 위치한다. 상기 계량 배출조(140)는 깔때기 형태를 이루며, 계량 배출조(140)의 모서리를 지지하는 제3 지지프레임(143)에 의해서 하부 지지판(100)에 고정된다. 상기 계량배출조(140)의 하단 출구에는 회전수가 조절되는 스크루가 내재된 배출관(141)이 형성된다. 상기 배출관(141)은 계량배출조(140)의 하단에서 상향하여 배치되며, 무수축 조성물이 미끄러지지 않고 상향 이동할 수 있도록 30°정도로 경사지게 배치된다.

제1 저장조(120)의 제1 경사부(122)의 하단에는, 제1 저장조에 저장된 무수축 조성물을 제2 저장조로 이동시킬 수 있도록, 제2 저장조(130)의 제2 경사부(132)의 상단과 연통되는 제1 이송관로(124)가 형성된다.

상기 제1 이송관로(124) 내에는 모터에 의해서 회전하는 스크루(125)가 내재되어 있으며, 상기 스크루(125)의 회전에 의해서 무수축 조성물이 이송된다. 제1 이송관로(124)는 무수축 조성물이 미끄러지지 않고 스크루(125)의 회전에 의해 제2 저장조로 상향 이송이 가능하도록 경사도가 30°정도로 유지하게 된다.

제2 저장조(130)의 제2 경사부(132)의 하단에는, 제2 저장조에 저장된 무수축 조성물을 계량 배출조(140)의 상부로 이송시킬 수 있도록, 계량 배출조(140)의 상부에 연결되는 제2 이송관로(135)가 형성된다. 제2 이송관로(135)는 두 개의 관로로 이루어지며, 내부에 스크루에 의한 스크루 컨베이어(도시되지 않음)가 내장되어 무수축 조성물은 이동시킨다. 상기 제2 이송관로는 급경사에서 따른 이송량 저하를 막기 위해서 2개가 평행하게 배치된다.

상기 배출 계량조(140)의 하부에는 배출 계량조(140)에서 스크루의 회전에 의해서 정량 배출되는 무수축 조성물과 물탱크(110)으로부터 유입되는 물을 혼련하여 배출할 수 있는 배합조(150)가 배치된다. 상기 배합조(150)의 하단에는 배합용 스크루(151)이 형성되어 물과 무수축 조성물을 혼합하여 연속적으로 배출하게 된다.

상기 배합조(150)의 하부에는 제조된 무수축 몰탈을 펌핑하여 배출하는 펌핑 저장조(161)와 이를 펌핑하는 펌프(162)로 이루어진다.

도 1 내지 2에서 도시된 이동식 무수축 몰탈 생산 장치(A)를 이용한 시공은 다음과 같이 이루어진다. 무수축 조성물 생산 공장에서 제조된 무수축 조성물은 차량을 이용하여 이송되어 저장 사이로(200)에 저장된다. 저장 사이로(200)의 일 측에는 버킷엘리베이터(210)이 형성되어 있어, 저장 사이로(200)의 하단에서 배출되는 무수축 조성물을 사이로 상부로 이송하여, 버킷엘리베이터(210)의 상부에 부착된 배출관을 통해서 이동식 무수축 몰탈 생산 장치(A)의 제1 저장조(120)과 제2 저장조(130)에 저장하게 된다. 제1 저장조(120)과 제2 저장조(130)의 상부에 부착된 개폐구를 통해서 버킷엘리베이터(210)을 통해 이송된 무수축 조성물이 충진된다.

무수축 조성물이 충진된 이동식 무수축 몰탈 생산 장치(A)는 궤도 또는 도로를 따라서 프리캐스트 슬래브 궤도가 시공되는 장소까지 이동한다. 시공 장소에 도착하면 제2 저장조(130)의 저장탱크(131)와 제1 저장조(120)의 저장탱크(121)에 저장된 무수축 조성물을 제1 이송관로(123)와 제2 이송관로(133)를 통해서 배출 계량조(140)로 이송시키고, 배출 계량조(140)에서 배합조(150)의 상단으로 정량 배출한다. 배합조(150)에서는 물탱크(110)에서 정량 배출되는 물과 무수축 몰탈의 고유동성을 충족시킬 수 있도록 혼합되고, 펌핑을 위해서 펌핑 저장조(161)로 배출되고, 펌프(162)를 이용해서 펌프(162) 전단에 부착된 배출 호스(163)를 통해 슬라브와 기층 사이의 공간에 충진되고, 고화된다.

100: 하부 지지판 110: 물탱크
120: 제1 저장조 130: 제2 저장조
140: 배출 계량조 150: 배합조
160: 펌프조

Claims (8)

1. 궤도 또는 도로를 운행 가능한 차량에 탑재될 수 있는 하부 지지판;
   상기 하부 지지판에 고정되는 물을 저장하는 물 탱크;
   상기 하부 지지판에 고정되는 시멘트를 포함하는 무수축 조성물을 저장하는 제1 저장조;
   상기 하부 지지판에 고정되는 시멘트를 포함하는 무수축 조성물을 저장하는 제2 저장조;
   상기 저장조로부터 무수축 조성물을 공급받아 배출하는 계량 배출조;
   상기 계량 배출조에서 배출되는 무수축 조성물과 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 혼합하는 배합조; 및
   상기 배합조에서 배합된 무수축 몰탈을 펌핑하여 배출하는 펌프;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 무수축 몰탈 충전재 배합 및 타설 장치
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 저장조와 상기 제2 저장조는 원통이나 다각기둥 형태를 이루며, 하부에는 아래로 갈수록 좁아지는 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 이동식 무수축 몰탈 충전재 배합 및 타설 장치.
3. 제2항에 있어서,
   제1 저장조의 경사부 하단과 제2 저장조의 경사부 상단이 연통되는 제1 이송관로가 형성되고, 상기 제1 이송관로 내에는 이송용 스크루가 내장된 것을 특징으로 하는 이동식 무수축 몰탈 충전재 배합 및 타설 장치.
4. 제2항에 있어서,
   제2 저장조의 하단에는 2개의 경사부가 형성되고, 각각의 배출구에 계량 배출조의 상단으로 연결되는 2개의 제2 이송관로가 형성된 것을 특징으로 하는 이동식 무수축 몰탈 충전재 배합 및 타설 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 계량 배출조는 상광 하협의 깔때기 형태를 이루며, 상단에는 제2 이송관로로부터 무수축 조성물이 유입되고 하단 배출구에는 회전에 의해서 배출량을 조절하는 배출 스크루가 형성되며, 소정의 제어된 속도로 무수축 조성물이 배출되는 것을 특징으로 하는 이동식 무수축 몰탈 충전재 배합 및 타설 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 계량 배출조의 배출 스크루는 상향하여 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 이동식 무수축 몰탈 충전재 배합 및 타설 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 배합조는 상기 계량 배출조의 하단에 설치되고, 물탱크로부터 유입되는 물과 계량 배출조로부터 배출되는 무수축 조성물을 혼합하여, 혼합된 무수축 몰탈을 연속적으로 배합하는 연속 배합조인 것을 특징으로 하는 무수축 몰탈 충전재 배합 및 타설 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 저장조 및 제2 저장조에는 바이브레이터가 더 설치된 것을 특징으로 하는 몰탈 충전재 배합 및 타설 장치.

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