KR100317818B1 - 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치 - Google Patents
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Abstract
1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
품질이 안정화되고, 시공성이 좋은 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치를 제공한다.
3. 발명의 해결방법의 요지
현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치에 있어서, 사용되는 원료를 원하는 양만큼 정확히 계량하여 투입하기 위한 원료투입수단; 정확히 계량된 정량의 혼합수를 유입받아 상기 원료투입수단으로부터 투입된 원료를 슬러리화하는 혼합수단; 기포제 원액을 정량 투입시키고, 상기 혼합수를 정량 투입시켜, 상기 기포제 원액과 혼합수가 혼합되도록 하고, 상기 혼합된 기포제 희석액을 압축공기를 이용해 발포하는 기포군 생성수단; 및 상기 혼합수단에 의해 생성된 슬러리를 펌핑하고, 상기 펌핑된 슬러리의 외주 혹은 중앙부에 상기 기포군이 압입되도록 하여 이송관로를 따라 이송시키는 이송수단을 구비한다.
4. 발명의 중요한 용도
경량기포콘크리트를 현장에서 타설하는데 이용된다.
Description
본 발명은 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 종래 현장 타설용 경량기포콘크리트 타설장치를 개선하여, 현장에서 타설되는 경량기포콘크리트의 품질을 향상시키고, 시공성을 향상시킨 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치에 관한 것이다.
경량기포콘크리트는 공동주택의 바닥 단열층에 사용되는 시멘트 2차 제품으로, 최근들어 건물의 단열에 대한 규제가 강화되면서 경량기포콘크리트의 품질을 향상시키기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있다.
도1은 종래 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치의 구성도로서, 도면에서 11은 원료 투입기, 12는 혼합부, 13은 기포제 희석액 저장용기, 14는 펌프, 15는 콤프레셔, 16은 발포기, 17은 이송펌프를 각각 나타낸다.
일반적으로 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치는 크게 원료투입부, 혼합부, 기포발생부, 이송부로 구성되는데, 각 기능부들의 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 원료투입부(11)는 시멘트와 경량 첨가물을 투입하기 위한 장치로, 이는 벨트 콘베이어의 전단에 호퍼(원료 투입구)를 설치하여, 호퍼에 원료를 채워 놓고, 모터의 구동에 의해 콘베이어 벨트가 돌아가면서 호퍼에 채워진 원료가 콘베이어 벨트를 타고 이송되도록 하는 구조로 되어 있다. 이와 같은 종래 원료투입부(11)는 원료가 대기 중에 노출된 상태로 있기 때문에 분진이 발생되고, 계량을 할 수 없기 때문에 작업자의 숙련도에 따라 원료가 많이 투입되거나 적게 투입되어 제품의 품질이 균질하지 않는 등의 문제점이 있다.
혼합부(12)에는 분체 원료(시멘트)와 경량첨가물, 혼합수(물), 기포군이 동시에 투입되어 혼합되는 기능부로, 일반적으로 원통형의 통안에 임펠라가 설치된 구조로 구성되어 있으며, 원통의 설치 형태에 따라 수직형 믹서나 수평형 믹서로 구분된다. 이러한 혼합부(12)는 짧은 시간내에 원료를 혼합해야 하므로, 임펠라의 성능에 따라 교반이 제대로 되지 않는 경우가 발생하고, 이러한 문제를 극복하기 위해 일부에서는 믹서 2대를 연결하여 사용하는 경우도 있다. 또한, 분체 원료(시멘트)와 경량 첨가물, 혼합수, 기포군이 동시에 투입되기 때문에, 기포군이 분체 원료나 경량 첨가물, 혼합수에 의해 소포되는 량이 많아, 실제 소요량보다 많은 기포군을 필요로 하게 된다. 참고로 기포제의 주원료는 단백질로 형성되어 있기 때문에 경화되었을 때, 원료 입자 사이에 단백질 막을 형성하여 압축강도가 하락하는 원인이 된다.기포발생부는 기포제를 기포군으로 만드는 기능부로, 이는 기포액 약 2∼4%를 희석한 용액을 저장하는 기포제 희석액 저장용기(13)와, 상기 기포제 희석액을 펌핑하기 위한 분무기용 투입펌프(14)와, 압축공기를 발생하는 콤프레셔(15)와, 투입펌프(14)에 의해 이송된 기포제 희석액에 압축공기를 불어넣어 기포군을 생성하는 발포기(15)로 구성된다. 기포군은 경량기포콘크리트의 제조시에 가장 중요한 역할을 하는 것으로, 기포군의 품질에 따라 경량기포콘크리트의 최종 품질이 좌우된다. 종래의 기포발생부는 기포원액을 물과 희석하여 사용하기 때문에, 희석된 기포제를 모두 사용하였을 경우 작업 도중에 기포제를 희석해야 하는 번거로움이 있고, 작업이 종료되었을 때 기포제 희석액이 남았을 경우 남은 희석액을 폐기 처리하는 문제와, 또 남은 희석액의 폐기 처리시 기포액의 손실로 인한 원가 상승, 폐기 처리 비용 추가 부담이 요구되고, 기포제 희석액이 저농도(약 2∼4%) 희석액이기 때문에, 희석액의 잔류량에 따라 기포의 비중이 낮아져, 제품의 품질이 균질하지 못한 문제점이 있었다.
이송부는 혼합부의 믹서에 의해 혼합된 슬러리를 타설공간까지 이송하는 기능부로, 이는 주로 모노펌프를 이용하고 있다. 모노펌프는 철제 케이스 안에 스테이트라고 부르는 고무가 장착되어 있으며, 스테이트 내부에 로타라고 부르는 철제 회전체가 설치되어 있다. 이 철제 회전체인 로타가 회전하면서 슬러리를 가입 이송하게 된다. 이러한 종래 이송펌프(17)는 슬러리가 이송될 때, 로타나 스테이트가 쉽게 마모 된다. 이로 인해 로타나 스테이트 사이에 틈새가 발생되면 이송압의 감소로, 기포의 소포량이 증가하게 되고, 따라서 저층 시공시보다 고층 시공시의 이송량이 감소하고 제품 비중이 높아지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 현장에서 타설되는 경량기포콘크리트의 품질을 향상시키고, 시공성을 향상시킨 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도1은 종래 경량기포콘크리트 제조장치의 구성도.
도2는 본 발명에 따른 경량기포콘크리트 제조장치의 구성도.
도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 물 기포원액 혼합기의 단면도 및 평면도.
도4a 및 도4b는 기포군 슬러리 혼합기의 구조도 및 평면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21,25 : 사일로 22 : 속도조절기
23 : 스크류 콘베이어 24 : 1차 믹서
26 : 2차 믹서 27 : 기포 원액 저장용기
28,30,31 : 정량 펌프 29 : 물 저장용기
32 : 물 기포원액 혼합기 33,38 : 역류방지밸브
34 : 콤프레셔 35 : 발포기
36 : 슬러리 이송펌프 37 : 기포군 슬러리 혼합기
39 : 압력계 40 : 이송호스
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치에 있어서, 사용되는 원료를 원하는 양만큼 계량하여 투입하기 위한 원료투입수단; 정량의 혼합수를 유입받아 상기 원료투입수단으로부터 투입된 원료를 슬러리화 하는 혼합수단; 기포제 원액을 정량 투입시키고, 상기 혼합수를 정량 투입시켜, 상기 투입된 기포제 원액과 상기 투입된 혼합수가 혼합되도록 하고, 상기 혼합된 기포제 희석액을 압축공기를 이용해 발포하는 기포군 생성수단; 및 상기 혼합수단에 의해 생성된 슬러리를 펌핑하고, 상기 펌핑된 슬러리의 외주 혹은 중앙부에 상기 기포군 생성수단에 의해 생성된 기포군이 압입되도록 하여 이송관로를 통해 이송하는 이송수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치의 구성도로서, 도면에서 21은 시멘트 저장용 사일로, 22는 속도조절기, 23은 스크류 콘베이어, 24는 1차 믹서, 25는 경량첨가물 저장용 믹서, 26은 2차 믹서, 27은 기포원액 저장용기, 29는 혼합수(물) 저장용기, 28,30,31은 정량펌프, 32는 물 기포원액 혼합기, 33,38은 역류방지용 밸브, 34는 콤프레셔, 35는 발포기, 36은 이송펌프, 37은 기포군 슬러리 혼합기, 39는 압력계, 40은 이송호스를 각각 나타낸다.
본 발명에 따른 경량기포콘크리트 제조장치의 원료투입부는 종래 벨트 콘베이어 대신에, 시멘트 저장용 사일로(21)와, 원통 실린더 안에 스크류를 설치한 스크류 콘베이어(23)와, 상기 스크류 콘베이어(23)를 구동시키는 모터의 회전 속도를 조절하기 위한 속도조절기(22)를 구비하여, 속도조절기(22)를 통해 스크류의 회전 속도를 일정한 속도로 조절함으로써, 사일로(21)에 저장된 시멘트가 원하는 양만큼 투입되도록 한다. 따라서, 투입되는 시멘트의 양을 정확히 계량할 수 있으며, 사일로를 이용함으로, 작업 시 분진이 발생되지 않는다. 한편, 사일로 대신에 종래와 같이 호퍼를 사용하는 것도 가능하나, 바람직하게는 사일로를 사용하는 것이 더 좋다.
본 발명에 따른 혼합부는 1차 믹서(24)와 2차 믹서(26)의 형태로 구성된다. 1차 믹서(24)는 투입된 시멘트를 슬러리화 하기 위한 것으로, 스크류 콘베이어(23)를 구동시키는 모터에 의해 구동되고, 스크류 콘베이어와 유사한 구조로 원통형 실린더 내부에 투입된 원료가 믹싱되면서 이송될 수 있도록 날개가 부착되어 있다. 따라서, 원료투입용 스크류 콘베이어(23)에 의해 정량의 원료가 상기 스크류 콘베이어(23)에 연결된 1차 믹서(24)로 이송되고, 정량 펌프(30)에 의해 혼합수(물) 저장용기(29)에 저장된 물을 원하는 양만큼 1차 믹서(24)로 투입하여, 이송된 원료를 슬러리화 한다. 한편, 보다 정확한 혼합수의 투입량을 측정하기 위해 유량 측정기가 정량 펌프(30)의 후단에 설치될 수 있다. 이와 같이 1차 믹서를 이용하여 원통형 실린더 내에서 원료를 슬러리화 하기 때문에, 원료가 외부로 노출되지 않아 분진이 발생되지 않으며, 원료를 1차 믹싱하여 균질한 슬러리를 만들 수 있다. 이렇게 만들어진 슬러리는 2차 믹서(26)로 이송되는데, 2차 믹서(26)에 경량첨가물과 같은 다른 원료들이 추가 투입될 수 있다. 이를 위해 경량첨가물 저장용 사일로(25)가 구비되며, 마찬가지로 모터의 속도를 조절하는 속도조절기와 스크류 콘베이어가 설치되어, 원하는 양만큼의 경량첨가물이 투입되도록 한다. 2차 믹서(26)는 종래의 믹서와 유사한 구조를 가지며, 1차 믹서(24)에 의해 투입된 슬러리와 경량첨가물을 혼합하는 기능을 한다. 이와 같이 본 발명에 따른 혼합부는 1차 믹서와 2차 믹서로 구성되어 원료들이 잘 섞일 수 있도록 한다.
본 발명에서는 기포를 발생시킴에 있어, 기포제 원액과 혼합수인 물을 각각 저장하고, 이들이 원하는 양만큼씩 혼합되도록 구성하였다. 즉, 본 발명에 따른 기포발생부에서는 기포제 원액을 저장하기 위한 용기(27)와 물을 저장하기 위한 용기(29)가 각각 구비되고, 상기 용기들(27,29)에 저장된 기포제 원액과 물을 각각의 정량펌프(28,31)를 이용해 원하는 양만큼씩 펌핑한다. 그리고, 이렇게 원하는 양만큼씩 펌핑된 기포제 원액과 물을 배관 내부에 날개가 형성된 혼합기(32)를 이용해 혼합한다. 여기서, 물과 기포제 원액의 희석 농도는 물과 기포제 원액의 이송 비에 의해 결정된다.
물 기포원액 혼합기(32)는 도3a 및 도3b에 도시되어 있는 바와 같이 원통형의 관 내부에 유입되는 액체에 와류를 형성하기 위한 날개들이 다수개 설치되어 있다. 즉, 원통형의 관 내부에 일정한 경사각을 가지고 서로 대응되게 다수개의 날개들을 고정 설치하여, 유입된 액체들의 흐름을 보장하면서도 기포제 원액과 물이 섞일 수 있도록 한다.
이렇게 혼합된 기포제 원액과 물이 역류되지 않도록 역류방지 밸브(33)가 구비되고, 이를 통해 기포제 희석액이 발포기(35)로 유입된다. 또한 발포기(35)에는 압축공기 발생기인 콤프레셔(34)에 의해 발생된 압축공기가 유입된다. 이러한 과정을 통해 발포기(35)에서는 기포군이 형성된다.
본 발명에서는 이송펌프(36)가 피스톤식 펌프로서, 피스톤의 1행정으로 슬러리의 흡입과 배출이 동시에 이루어지므로 맥동이 최소화 되고, 적은 동력으로 고층까지 슬러리를 이송할 수 있다. 본 발명에서는 이송펌프(36)의 후단에서 기포군과 슬러리를 혼합하도록 한다. 즉, 도4a 및 도4b에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 기포군을 이송펌프(36)의 토출구와 이송관로 사이에 개재시킨 혼합기(37)의 각 주입관을 통해 몰탈 슬러지의 외주 또는 중심부에 압입한다. 따라서, 몰탈 자신의 선회 에너지나 거품액의 확산 에너지 등에 의해 기포군은 조대화하는 일없이 균등분포한다. 이와 같은 슬러리 기포군 혼합기(37)는 1995년 4월 18일에 일본에서 공개된 특개평 7-100813호에 기재되어 있다.
상기 슬러리 기포군 혼합기(37)에 의해 만들어진 경량기포콘크리트의 역류를 방지하기 위해 역류방지 밸브(38)가 구비되고, 상기 역류방지 밸브(38)를 통과한 기포콘크리트는 이송관로를 통해 타설 현장으로 이송된다. 한편, 이송관로 상에는 압력계(39)가 설치될 수 있으며, 역류방지 밸브(38)의 후단에는 이송량을 초과하는 경량기포콘크리트의 슬러리를 외부로 배출하기 위한 드레인이 설치된다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 의하면 원료를 정량 투입할 수 있고, 2차에 걸친 원료의 혼합을 통해 원료의 혼합성능을 향상시킬 수 있으며, 기포제 원액을 사용함으로 기포제 사용량의 절감 및 기포 품질을 향상시킬 수 있어, 경량기포콘크리트의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (13)
- 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치에 있어서,사용되는 원료를 원하는 양만큼 계량하여 투입하기 위한 원료투입수단(21,22,23,25);정량의 혼합수를 유입받아 상기 원료투입수단으로부터 투입된 원료를 슬러리화하는 혼합수단(24,26);기포제 원액을 정량 투입시키고, 상기 혼합수를 정량 투입시켜, 상기 투입된 기포제 원액과 상기 투입된 혼합수가 혼합되도록 하고, 상기 혼합된 기포제 희석액을 압축공기를 이용해 발포하는 기포군 생성수단(28,31,32,33,34,35); 및상기 혼합수단에 의해 생성된 슬러리를 펌핑하고, 상기 펌핑된 슬러리의 외주 혹은 중앙부에 상기 기포군 생성수단에 의해 생성된 기포군이 압입되도록 하여 이송관로를 통해 이송하는 이송수단(36,37,38,39)을 구비하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 원료투입수단은,각 원료를 저장하는 적어도 두개 이상의 저장수단;동력을 제공하는 동력제공수단;상기 동력제공수단의 회전 속도를 조절하는 속도조절수단; 및상기 동력제공수단에 의해 제공된 동력에 의해 회전하며, 상기 저장된 각 원료를 상기 혼합수단으로 투입하는 적어도 두개 이상의 투입수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 저장수단 각각은 사일로를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 투입수단 각각은, 원통의 실린더 안에 스크류가 설치된 스크류식 콘베이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 혼합수단은,상기 정량 투입된 혼합수와 상기 원료투입수단으로부터 투입된 결합재를 혼합하여 1차 슬러리화 하는 1차 혼합수단; 및상기 1차 혼합수단에 의해 생성된 슬러리와 상기 원료투입수단으로부터 투입된 경량 첨가물을 혼합하는 2차 혼합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 1차 혼합수단은,상기 동력제공수단으로부터 동력을 제공받고, 상기 투입수단과 연설되며, 원통의 실린더 안에 날개가 부착된 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 기포군 생성수단은,기포제 원액을 정량 펌핑하는 제1 펌핑수단;혼합수를 정량 펌핑하는 제2 펌핑수단;상기 정량 펌핑된 기포제 원액과 혼합수를 배관 내부에서 혼합되도록 하는 혼합수 기포원액 혼합수단;압축공기를 발생하는 압축공기 발생수단; 및상기 혼합수 기포원액 혼합수단의 기포제 희석액과 상기 압축공기를 이용해 발포하는 발포수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 혼합수 기포원액 혼합수단은,배관 내부에 일정한 경사각을 갖는 다수개의 날개를 고정 설치하여, 유입된 액체가 와류에 의해 희석되도록 하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 혼합수 기포원액 혼합수단과 상기 발포수단 사이에 설치된 제1 역류방지용 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 이송수단은,상기 혼합수단의 슬러리를 펌핑하는 이송펌프;상기 이송펌프 후단에 설치되고, 외주면에 상기 기포군을 압입하기 위한 다수개의 주입구가 형성된 슬러리 기포군 혼합수단; 및상기 기포군과 슬러리가 혼합된 경량기포콘크리트의 펌핑 압력을 계측하기 위한 압력계를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 슬러리 기포군 혼합수단과 상기 압력계 사이에 설치된 제2 역류방지용밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제2 역류방지용 밸브의 후단에 설치되어, 이송능력을 넘어 펌핑된 경량기포콘크리트를 외부로 방출하기 위한 드레인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
- 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 이송펌프는 피스톤식 펌프를 포함하여, 피스톤의 1행정으로 슬러리의 흡입과 배출이 동시에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 현장 타설용 경량기포콘크리트 제조장치.
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