KR100562914B1 - 분사 방향의 조절이 가능한 분사노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 시공에 사용되는 모르타르의 분사를 위한 장공 형태의 스프레이 노즐에 관한 것이고, 구체적으로 모르타르를 압축 공기 및 펌프 장치를 사용하여 분사하면서 수평 및 수직의 단일 방향으로 제어를 하는 것이 가능하도록 하는 스프레이 노즐에 관한 것이다. 본 발명에 따른 분사노즐은 모르타르가 유입되는 유입공을 가진 유입부; 공기 압축기에서 압축된 공기를 이용하여 1차 추진력을 발생시키는 유도 홀 및 유도 홀로부터 유입된 공기로부터 2차 추진력을 발생시키는 공기 홀을 가지는 유도부; 및 모르타르와 공기의 혼합물의 유출되는 유출공을 가진 유출부를 포함하고, 상기에서 공기 홀은 사선 방향으로 직선의 통로를 형성하고 그리고 유출공은 측면이 직선으로 된 장공 형태가 되는 것을 특징으로 한다.

분사노즐, 스프레이건, 장공형, 유도 홀, 공기 홀

Description

분사 방향의 조절이 가능한 분사노즐{A Spray-nozzle Capable of Adjusting the Spraying -direction}

도 1 및 도 2는 공지된 분사 노즐의 형태를 도시한 것이다.

도 3의 (가)는 분사 노즐의 측면도, (나)는 정면도 그리고 (다)는 측면도를 각각 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 분사 노즐을 포함하는 스프레이건을 도시한 것이다.

본 발명은 구조물의 시공에 사용되는 모르타르의 분사를 위한 장공 형태의 스프레이 노즐에 관한 것이고, 구체적으로 모르타르를 압축 공기 및 펌프 장치를 사용하여 분사하면서 수평 및 수직의 단일 방향으로 제어를 하는 것이 가능하도록 하는 스프레이 노즐에 관한 것이다.

모르타르는 시멘트 및 모래를 물로 반죽한 것을 말한다. 모르타르는 터널의 토지 보재, 기초 공사의 흙막이 공 또는 절토 사면의 안정화 공사와 같은 신설 구조물의 시공을 위하여 사용될 수 있다. 아울러 기존 콘크리트 구조물의 보수 또는 보강 공사의 경우 콘크리트 구조물의 열화, 중성화 방지 및 단면이 단락된 콘크리 트 부위를 제거하고 다양한 기능성을 제공하기 위하여 사용된다. 모르타르를 이용한 시공 방법으로 거푸집을 설치하지 않는 신속한 시공, 다짐 효과, 부착력 증대 그리고 밀실도와 같은 품질 및 자재 손실의 방지와 같은 이점을 가지는 모르타르 스프레이 공법이 일반적으로 사용되고 있다. 이와 같은 스프레이 공법에서 사용되는 모르타르 스프레이 장치는 믹서 장치, 공기 압축기, 발전기, 펌프 장치, 펌프 호스, 스프레이 건 및 스프레이 노즐을 포함한다. 모르타르의 시공을 위하여 물 및 유기계 수지가 믹서 장치에서 모르타르로 배합이 되어 펌프 장치를 이용하여 10 내지 40 ㎏/㎥의 압력으로 펌프 호스를 통하여 펌프 호스의 끝 부분에 연결된 쇼트 스프레이 건으로 이송이 된다. 공기 압축기가 5 내지 12 ㎏/㎥의 압력을 쇼트 스프레이건에 발생시키면 이송된 모르타르는 공기 압력에 의하여 노즐을 통하여 확산 분무가 되면서 시공이 이루어진다. 이러한 과정에서 펌프 장치의 압력은 펌프 호스의 길이가 더 길게 될수록 높은 압력으로 모르타르를 이송시키고 되고 그리고 공기 압축기의 압력도 이러한 압력에 따라 변화하게 된다.

모르타르를 분사하기 위한 스프레이건은 도 1에서 제시된 형태와 같은 것이 공지되어 있다. 도 1의 (가)는 스프레이건의 중심 부분에서 공기압으로 추진시켜 모르타르를 확산 및 분무시키는 형태 그리고 도 1의 (나)는 스프레이건의 외벽에서 공기압으로 추진시키는 형태를 도시한 것이다. 도 1의 (나)와 같은 형태는 모르타르의 막힘 현상이 감소가 된다는 이점을 가진다. 모르타르의 시공 장치에서 스프레이건은 압축 공기와 모르타르를 혼합하여 분출을 시키는 기능을 가진 것이며 그리고 스프레이건의 분사 노즐은 이러한 스프레이건의 끝 부분에 연결되어 모르타르 분무가 최종적인 분무 형태를 결정하는 중요한 기능을 가진다.

도 2의 (가) 및 도 2의 (나)는 스프레이건에 결합이 되는 공지된 분사 노즐을 도시한 것이다. 도 2의 (가)에 도시된 테이프 형태의 노즐은 모르타르를 먼 거리까지 분사할 수 있다는 이점을 가지며 철근의 조립이 복잡한 곳, 요철이 심한 곳 또는 접근이 어려운 곳의 시공을 위하여 일반적으로 사용될 수 있다. 이러한 테이프 형태의 노즐의 경우 모르타르가 테이퍼가 시작되는 부분에서 압축 공기와 혼합이 되어 노즐 테이퍼를 통과하면서 작은 직경을 가지는 끝 부분을 통하여 분사가 이루어진다. 이와 같은 테이퍼가 진 직경으로 인하여 강한 추진력이 발생이 되므로 모르타르는 먼 거리까지 분사될 수 있다. 이러한 이점을 가지는 반면 테이프 형태의 노즐은 심한 압력으로 인하여 노즐 테이퍼의 끝 부분에서 심한 떨림 및 소음이 발생하기 쉽고 아울러 공기 중으로 모르타르가 확산이 되는 과정에서 모르타르의 비산이 크게 되고 그리고 반발력으로 인하여 모르타르가 유실될 수 있다는 단점을 가진다. 도 2의 (나)에 도시된 형태의 원형 노즐은 금속 재질로 제작이 된다. 원형 노즐의 경우 스프레이건의 외벽에서 전달된 압축 공기는 여러 개의 사선 공기 홀을 통하여 노즐로 유도되어 노즐의 끝 부분에서 모르타르와 혼합이 되고 그리고 공기와 혼합된 모르타르는 회전 및 확산을 통하여 시공 부위로 분사된다. 이러한 원형 노즐의 특징은 사선 공기 홀을 통하여 유입된 공기가 와류를 형성하여 분사되는 모르타르에 대하여 고른 공기압을 유도할 수 있다는 점이다. 이로 인하여 원형의 노즐에서 발생할 수 있는 모르타르의 일부만이 분사되는 현상이 방지될 수 있다. 그러나 이와 같은 공지된 원형 노즐의 경우 압축공기의 회전으로 인하여 모르타르 중 비중 및 입도가 큰 조성물은 반발력으로 인하여 유실되고 그리고 비중이 작은 조성물은 심하게 비산이 될 수 있다는 단점을 가진다.

제시된 공지의 분사 노즐은 아래와 같은 문제점을 가진 것으로 알려져 있다.

먼저 분사된 모르타르가 공중으로 비산이 되기 때문에 환경문제를 유발시킬 수 있고 아울러 작업자의 건강을 해칠 수 있다는 점이다.

공지된 테이퍼 형태의 노즐은 모르타르가 폭발하면서 분사가 되므로 테이퍼의 끝 부분 주변으로 심한 비산이 발생하고 그리고 리바운드가 되는 모르타르로 인하여 자재손실이 많아질 수 있다는 단점을 가진다. 또한 원형 노즐은 압축 공기의 회전으로 인하여 모르타르가 외부로 비산이 될 수 있다는 문제점을 가진다. 위와 같은 모르타르의 비산은 근로자의 건강 및 작업 환경에 심각한 문제를 유발시킬 수 있다. 아울러 일반적으로 모르타르에는 환경에 유해한 물질을 포함하고 있어 비산이 되는 모르타르는 환경 문제를 유발시킬 수 있다.

공지된 분사 노즐이 가진 다른 문제는 시공 품질이 저하될 수 있다는 점이다. 공지된 분사 노즐의 경우 모르타르가 노즐 내에서 압축 공기와 회전하면서 혼합이 되고 그리고 모르타르는 노즐의 끝 부분에서 원형으로 분사되어 시공 부위에 원형으로 부착이 된다. 회전이 되면서 일종의 와류를 형성하여 분사되는 모르타르는 반발력으로 인하여 모르타르 중 가벼운 것은 공중으로 비산이 되고 그리고 무거운 것은 시공 부위에 부딪힐 때 충격으로 인하여 유실이 될 수 있다. 이로 인하여 시공 부위의 모르타르의 2 내지 4 ㎜ 두께 내에서는 잔골재에 해당하는 규사의 함유량이 현저하게 감소가 될 수 있다. 그리고 이것은 모르타르가 경화되는 경우 건 조 수축을 발생시키고 아울러 모르타르의 부착력을 감소를 시키고 이로 인하여 균일 및 들뜸과 같은 현상을 발생시킬 수 있다. 또한 원형으로 회전 확산이 된 모르타르는 직선 끝 부분이나 모서리와 같은 부분에 시공이 되는 경우 원하지 않는 부위에 피착이 되고 그리고 일정한 두께로 시공이 이루어지지 않을 수 있다는 문제점을 가진다.

본 발명의 목적은 직선 형태의 통로가 형성된 사선의 공기 홀 및 장공형의 유출구를 가진 단일 방향으로 분사되는 스프레이건의 분사노즐을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회전 베어링을 포함하여 단일 방향으로 분사되는 모르타르의 분사 방향을 조절하는 것이 가능한 스프레이건의 분사노즐을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따른 분사노즐은 모르타르가 유입되는 유입공을 가진 유입부; 공기 압축기에서 압축된 공기를 이용하여 1차 추진력을 발생시키는 유도 홀 및 유도 홀로부터 유입된 공기로부터 2차 추진력을 발생시키는 공기 홀을 가지는 유도부; 및 모르타르와 공기의 혼합물의 유출되는 유출공을 가진 유출부를 포함하고, 상기에서 공기 홀은 사선 방향으로 직선의 통로를 형성하고 그리고 유출공은 측면이 직선으로 된 장공 형태가 될 수 있다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 유도 홀은 사선 형태로 유도부의 끝 부분까지 연장이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 공기 홀은 유출부의 중간 부분까지 연장이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 분사 노즐은 회전이 가능한 회전 베어링을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따른 분사 노즐을 포함하는 스프레이건이 제공될 수 있다.

아래에서 본 발명의 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 사용하여 상세하게 설명이 된다. 제시된 실시 예에서 자명한 사항이나 공지된 사항은 구체적으로 설명이 되지 않는다. 그러나 이것은 본 발명의 이해의 명확성을 위한 것이며 이러한 것들이 본 발명의 범위에서 제외한다는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 스프레이건의 분사 노즐(3)을 도시한 것이다.

도 3의 (가)는 분사 노즐(3)의 측면도, (나)는 정면도 그리고 (다)는 측면도를 각각 도시한 것이다.

도 3의 (가)를 참조하면, 본 발명에 따른 분사 노즐(3)은 모르타르가 유입되는 유입부(31), 혼합 공기가 유입되는 유도부(33) 및 공기와 모르타르의 혼합물이 유출되는 유출부(35)를 포함한다. 유입부(31)로 물과 시멘트의 혼합물이 유입되면 공기 압축기(도시되지 않음)에서 일정한 압력, 예를 들어 5 내지 13 ㎏/㎥의 압력으로 압축된 공기가 한 쌍의 유도 홀(331a, 331b)을 통하여 유입되면서 혼합물에 대한 1차 추진력을 발생시킨다. 압축된 공기의 1차 추진력에 의하여 각각 한 쌍으로 형성된 사선 에어 홀(333a, 333b)을 통하여 공기가 유입되면서 혼합물에 대한 2차 추진력을 발생시켜 유출부(35)에 형성된 유출공(351)을 통하여 시공 부분에 혼합물을 분사시키게 된다. 도 3의 (가)에 도시된 것처럼 한 쌍의 유도 홀(331a, 331b)은 유도부(33)의 위쪽에서 유출공(351)을 향하여 경사진 형태로 연결되고 그리고 이와 같은 한 쌍의 유도 홀(331a, 331b)은 공지된 형태에 따라 이루어질 수 있다.

도 3의 (나)를 참조하면 2차 추진력을 형성시키는 사선의 공기 홀(333a, 333b)은 각각 한 쌍으로 네 개가 도시되어 있지만 특별히 제한이 되는 것은 아니며 필요에 따라 임의의 개수로 형성이 될 수 있다. 유출공(351)은 측면이 직선으로 연장된 원형(장공형)이 된다. 도시된 것처럼 직선으로 연장된 측면은 대향으로 형성된 사선의 공기 홀(333a, 333b) 사이에 형성이 되고 그리고 아래쪽 및 위쪽의 원호는 마주보는 한 쌍의 유도 홀(331a, 331b) 사이에 형성이 된다. 이와 같은 형태의 직선의 측면을 가진 타원 형태(장공형)는 분사되는 모르타르의 비산을 방지하고 시공 부위에 균일하게 부착이 되도록 한다. 또한 이와 같은 형태의 직선의 측면을 가진 타원 형태의 유출공(351)은 단일 방향으로 모르타르가 분사가 이루어지도록 한다.

도 3의 (다)를 참조하면, 본 발명에 따른 노즐(3)의 경우 사선의 공기 홀(333a, 333b)은 외부로부터 공기가 유입되는 공기 홀(333a, 333b)의 시작 부분과 공기가 모르타르와 혼합이 되는 끝 부분이 경사진 직선 형태가 된다. 이와 같은 경사진 직선 형태의 공기 홀(333a, 333b)은 분사되는 모르타르가 와류를 형성하면서 분사가 되는 것을 방지한다. 도 2에서 제시된 공지된 분사 노즐의 경우, (가)의 테이퍼 형태의 분사 노즐은 유입공에서 유출공에 이르는 모르타르의 통로가 테이퍼가 진 형태가 된다. 그리고 (나)의 원형 노즐은 B-B 단면 및 C-C 단면의 압축 공기 통로가 시작 부분과 끝 부분이 서로 달라져서 전체적으로 나선 형태의 통로가 형성이 된다.

본 발명에 따른 분사 노즐(3)은 유입공에서 유출공에 이르는 통로가 일정한 단면 직경을 가지고 그리고 동시에 사선의 공기 홀(333a, 333b)은 직선의 통로가 되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 사선의 공기 홀(333a, 333b)은 유출부(35)까지 직선의 통로 형태로 연장이 된다. 도 3의 (다)에 도시된 것처럼 한 쌍의 유도 홀(331a, 331b)은 유도부(33)까지 연장이 되고 그리고 네 개의 사선의 공기 홀(333a, 333b)은 유출부(35)까지 연장이 된다. 이와 같은 형태는 유도 홀(331a, 331b)은 모르타르에 대한 공기의 1차 추진력 그리고 공기 홀(333a, 333b)은 공기의 2차 추진력을 발생시키기 위한 것이다.

도 3의 (가), (나) 및 (다)에서 제시된 본 발명의 따른 분사 노즐(3)의 구체적인 크기는 공지된 분사 노즐의 크기에 따르거나 또는 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 선택될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 분사 노즐(3)을 포함하는 스프레이건(4)을 도시한 것이다.

본 발명에 따른 분사 노즐(3)은 공지의 믹서 장치, 공기 압축기, 발전기, 펌프 장치, 펌프 호스 및 스프레이건에 장착되어 사용될 수 있다. 도 3과 관련되어 위에서 설명을 한 것처럼 본 발명에 따른 분사 노즐(3)은 직선의 측면을 가진 타원 의 유출공(도 3의 (나) 참조)을 가진다. 이러한 형태의 유출공은 단일 방향으로 분사가 제어가 될 수 있도록 한다. 분사가 단일 방향으로 이루어지고 이로 인하여 분사 방향을 변화시킬 필요가 있으며 이를 위하여 본 발명에 따른 분사 노즐(3)은 회전 베어링(도시되지 않음)을 포함한다. 회전 베어링은 분사 노즐(3)이 360도 회전가능하도록 함으로서 임의의 방향으로 필요에 따라 분사 방향이 조절될 수 있도록 한다.

도 4에서 제시된 본 발명에 따른 분사 노즐(3)을 포함하는 스프레이건(4)의 경우 유도 홀을 통하여 유입된 압축 공기에 의하여 모르타르의 공기 중 분사를 위한 1차 추진력을 발생시킨다. 1차 추진력에 의하여 직선 형태로 형성된 사선의 공기 홀을 통하여 유출공을 통하여 단일 방향으로 모르타르가 공기 중으로 분사되어 시공 부위에 부착된다. 모르타르가 단일 방향으로만 분사가 되므로 필요에 따라 분사 방향을 변화시키기 위하여 회전 베어링이 수동 또는 자동으로 일정한 방향으로 회전하여 모르타르의 분사 방향을 변화시킨다. 회전 베어링이 360도 회전 가능하도록 설치가 되고 그리고 이로 인하여 원하는 임의의 방향으로 분사의 조절이 가능하게 된다.

이와 같이 수직 또는 수평으로 시공 부위에 피착이 되는 모르타르는 1초에 약 1 cm의 두께를 시공하는 것이 가능하도록 함으로써 작업성을 향상시킨다.

도 4에서 설명이 되지 않는 도면 부호 42는 모르타르의 분사 형태, 그리고 도면 부호 41은 압축 공기 주입구를 각각 나타낸 것이다.

위에서 본 발명이 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실 시 예는 예시적인 것이며 본 발명의 범위는 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 사상의 범위 내에서 만들 수 있는 실시 예에 대한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한이 되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 스프레이건의 분사노즐은 대단위 면적 내지 협소 면적에 걸쳐 관계없이 시공이 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 기존의 스프레이 노즐은 시공면적이 가로 0.5m× 세로 0.5m과 같은 협소한 면적이나 교량의 슬래브 하면과 같이 거더 및 가로보가 있는 제한 단면에는 사용할 수가 없다는 단점을 가진다. 이는 회전 원형으로 분사되는 모르타르로 인해 협소하거나 제한된 면적에는 피착 부위에 이외에 부착되는 모르타르가 많아지기 때문이다. 그러나 본 발명에 따른 분사노즐은 수평 또는 수직의 단일방향으로 제어 분사되므로 모르타르의 피착 면적이 최소한으로 유지될 수 있다. 그리고 이로 인하여 시공 면적에 관계없이 시공가능하다는 이점을 가진다.

아울러 본 발명에 따른 분사 노즐은 잔골재의 탈락이 발생되지 않고 종래의 압축 공기 회전 노즐로 인한 비산 그리고 피착 면과 모르타르의 건조 수축과 같은 문제를 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 분사노즐은 압축공기를 1차 및 2차로 구분하여 1차의 공기압은 전진을 위한 압력 그리고 회전이 아닌 일직선의 2차 공기압은 회전 또는 와류가 아닌 직선 형태의 공기 압력을 발생시킴으로서 분사되는 모르타르의 비산을 방지할 수 있다. 이로 인하여 모르타르가 리바운드가 되는 양을 최소화시키고 그리고 모르타르가 가진 물리 및 화학적 성질을 그대로 구현할 수 있다 는 이점을 가진다. 그리고 이로 인하여 소정의 두께가 빠르게 시공됨으로 작업성을 향상시키고 그리고 비산이 억제되므로 폐쇄된 공간에서 근로자의 건강과 자연생태계의 손상을 방지할 수 있다는 이점을 가진다.

Claims (5)

1. 모르타르 시공을 위한 스프레이건의 분사노즐에 있어서,

   모르타르가 유입되는 유입공을 가진 유입부;

   공기 압축기에서 압축된 공기를 이용하여 1차 추진력을 발생시키는 유도 홀 및 유도 홀로부터 유입된 공기로부터 2차 추진력을 발생시키는 공기 홀을 가지는 유도부;및

   모르타르와 공기의 혼합물의 유출되는 유출공을 가진 유출부를 포함하고,

   상기에서 공기 홀은 사선 방향으로 직선의 통로를 형성하고 그리고 유출공은 측면이 직선으로 된 장공 형태가 되는 것을 특징으로 하는 분사노즐.
2. 청구항 1에 있어서, 유도 홀은 사선 형태로 유도부의 끝 부분까지 연장이 되는 것을 특징으로 하는 분사노즐.
3. 청구항 1에 있어서, 공기 홀은 유출부의 중간 부분까지 연장이 되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
4. 청구항 1에 있어서, 분사 노즐은 회전이 가능한 회전 베어링을 포함하는 분사 노즐.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중의 어느 하나에 따른 분사 노즐을 포함하는 스프레이건.

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