KR100789054B1 - 친환경 블라스트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블라스트 장치에 관련되는 것으로서 보다 구체적으로는 연마재의 재활용이 가능하며, 대기로 배출되는 폐기물을 정화처리하여 환경공해를 줄일 수 있도록 하는 친환경 블라스트 장치에 관한 기술로 제1싸이클론이 구비되어 재 사용 가능한 연마재를 분리시켜 재활용하도록 하는 블라스트 장치에 있어서, 상기 제1싸이클론의 배기구와 연결되어 폐기물이 투입되고 상기 폐기물은 원심력을 받아 저비중 입자만이 중심부에 형성되는 제1배기구를 통해서 배출되도록 하는 제2싸이클론과; 상기 제2싸이클론 내경면을 따라 원형을 이루도록 설치되며, 다수의 투수홀이 구비되어 외부로부터 공급되는 물이 상기 투수홀을 통해 분무되어 상기 폐기물과 접촉되도록 하는 투수관과; 상기 제1배기구와 연결되어 흡입력을 발생시키는 흡입팬;을 포함하여 구성되어 폐기물을 효율적으로 정화처리함을 특징으로 하는 친환경 블라스트 장치에 관한 것이다..

블라스트, 친환경, 연마재, 모래, 폐기물, 환경오염, 정화처리, 싸이클론

Description

친환경 블라스트 장치{Environmentally freindly blast apparatus}

도1은 종래기술에 따른 블라스트기의 개략적인 구성도.

도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 구성되는 블라스트 장치의 개략적인 구성도.

도3은 제2싸이클론 내부에 설치된 투수관의 설치상태를 보여주는 평단면도.

도4는 투수관의 설치상태를 보여주는 측면단면도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 프레임 200 : 제1싸이클론

210 : 배기구 300 : 제2싸이클론

310 : 제1배기구 400 : 투수관

410 : 투수홀 500 : 제3싸이클론

600 : 흡입팬 700 : 저수탱크

710 : 배수관 720 : 배출관

800 : 거름망체

본 발명은 블라스트 장치에 관련되는 것으로서 보다 구체적으로는 연마재의 재활용이 가능하며, 대기로 배출되는 폐기물을 정화처리하여 환경공해를 줄일 수 있도록 하는 친환경 블라스트 장치에 관한 기술이다.

표면가공 방법의 하나로 널리 활용되는 기술이 블라스팅 기술이며, 여기에 사용되는 대표적인 연마재로는 모래나 금속볼 등이 있다. 흔히, 모래를 이용한 블라스팅 가공을 샌드 블라스트 가공이라 하는데 가공대상물에 고속으로 모래 입자를 투사하여 표면을 연마하거나 경우에 따라서는 도장이 잘 입혀지도록 표면에 요철을 형성시키도록 한다.

가공대상물에 대해 고속으로 충돌하게 되는 모래는 보다 작은 입자로 파쇄되는데 일정 크기 이하로 미소한 입자로 되면 더 이상 연마재로서 활용이 어렵다. 따라서 일정 크기 이하의 모래 입자 등은 분리하여 폐기해야 할 필요성이 있었다. 연마재의 재활용이 가능한 블라스트 장치는 다수 알려져 있는데, 이에 대해서는 상세히 살펴보기로 한다. 한편, 블라스팅 가공 중에는 많은 분진도 발생되므로 재활용 가능한 연마재를 제외한 나머지는 폐기물로 분류된다. 상기 폐기물에는 유해한 입자상 물질 등이 다량 포함되므로 이러한 폐기물에 대한 집진설비가 요구된다.

만약, 블라스트 장치에서 발생되는 폐기물이 대기로 방류되면 환경오염을 유발하게 되므로 폐기물에 대한 처리방안은 무엇보다 중요한 부분이라 할 것이다.

관련된 종래기술로 실용신안 출원번호 제1993-0005722호의 "연소재 흡입장치 가 부가된 숏블라스트기" 나 특허등록번호 제522367호의 "연마재의 재사용이 증가된 샌드 블라스트 장치"가 있다.

상기 기술들에서는 연마재의 재활용이 가능하도록 하기 위한 싸이클론이 구비됨은 언급되어 있으나 보다 적극적으로 폐기물에 대한 처리방안은 제시되지 않았다.

한편, 본 출원인에 의해 출원된 특허출원번호 제2005-0087307호의 "편심된 롤러를 구비한 블라스트기"가 공개된 바 있으며, 도1은 이에 따른 블라스트기의 개략적인 구성도를 보여준다.

도시된 바와 같이 연마재가 분사되는 노즐이 구비되며 가공대상물과 충돌된 연마재 및 분진 등의 폐기물은 하부로 낙하되어 스크류웜이송장치에 의해 한곳으로 수집된 후 배관을 따라 상승되어 호퍼(싸이클론)로 공급된다. 상기 싸이클론으로 투입되는 연마재와 폐기물은 원심력의 영향으로 비중이 큰 입자는 싸이클론 하부로 낙하되어 다시 재사용되며, 입자가 작은 파쇄된 연마재나 분진 등은 싸이클론 상부로 연장되는 배기구를 통해 상승되어 배출된다.

상기 기술에서도 폐기물에 대한 구체적인 처리방안이 제시되지 않았으므로 타 종래기술과 마찬가지의 문제점이 있었다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 재사용 가능한 연마재와 폐기물을 분리하되, 상기 폐기물은 별도의 과정으로 처리하여 유해한 입자상 물질 등을 수집할 수 있도록 하는 친환경 블라스트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서는 대기로 배출되는 공기가 청정한 상태를 유지하므로 환경오염을 방지하는데 기여할 수 있도록 함에 목적을 둔다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 제1싸이클론이 구비되어 재 사용 가능한 연마재를 분리시켜 재활용하도록 하는 블라스트 장치에 있어서, 상기 제1싸이클론의 배기구와 연결되어 폐기물이 투입되고 상기 폐기물은 원심력을 받아 저비중 입자만이 중심부에 형성되는 제1배기구를 통해서 배출되도록 하는 제2싸이클론과; 상기 제2싸이클론 내경면을 따라 원형을 이루도록 설치되며, 다수의 투수홀이 구비되어 외부로부터 공급되는 물이 상기 투수홀을 통해 분무되어 상기 폐기물과 접촉되도록 하는 투수관과; 상기 제1배기구와 연결되어 흡입력을 발생시키는 흡입팬;을 포함하여 구성되어 폐기물을 효율적으로 정화처리함을 특징으로 하는 친환경 블라스트 장치에 관한 것이다.

또한 상기 친환경 블라스트 장치는 상기 제2싸이클론 하부에 형성되는 저수탱크와; 상기 제2싸이클론 하단부에서 연결되는 배수관의 말단부와 연결되며 상기 저수탱크 내부에 설치되어 이물질을 걸러주는 거름망체와; 상기 저수탱크 및 투수관과 연결되어 상기 투수관으로 물을 공급하는 펌프;를 더 포함하여 구성되는 것으로 함이 바람직하다.

또한 상기 친환경 블라스트 장치에서 상기 투수관은 상기 제2싸이클론 내경면과 이격거리를 둔 상태로 설치되며, 상기 투수홀은 상기 내경면을 향해서 형성되 는 것으로 함이 바람직하다.

또한 상기 친환경 블라스트 장치에서 상기 제2싸이클론은 하단부가 V 자형으로 이루어져 상기 배수관과 연결되는 부분에서 가장 직경이 작도록 구성되는 것으로 함이 바람직하다.

더욱 바람직하게 상기 제1배기구와 송풍팬 사이에는 제3싸이클론이 더 결합되어져 원심력으로 잔존하는 이물질을 재처리하는 것으로 하는 친환경 블라스트 장치를 구성함이 적합하다.

그리고 본 발명에 따른 친환경 블라스트 장치에서 상기 제3싸이클론은 그 하단부에 상기 배수관과 연결되는 배출관이 더 구비되어 걸러진 이물질을 상기 거름망체로 이송되게 하는 것으로 함이 또한 바람직하다.

본 발명에 의한 친환경 블라스트 장치에서 연마재로 사용되는 물질은 특별히 제한되는 것은 아니며, 모래나 금속볼 혹은 플라스틱 종류 등이 되어도 무방하다.

구체적인 실시예를 통한 보다 상세한 설명을 개시하며 이해의 편의를 돕기 위해 관련도면을 다수 첨부토록 한다. 본 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 실제 산업현장에 적용 가능한 형태로 현출시킨 것이며, 하나의 예에 불과한 것임을 지적해둔다. 따라서 본 발명의 기술적 사상 범위 내에서 단순한 구조적 변경이나 균등적 요소로의 치환 등의 실시도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이다.

도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 개략적인 구성도이며, 기본 적인 구성요소로 블라스팅 작업이 이루어지는 프레임(100)이 구비되고 상기 프레임(100) 상측으로 제1싸이클론(200)이 설치되고 제2싸이클론(300), 투수관(400) 및 흡입팬(600)이 또한 구비된다.

상기 프레임(100) 내부에는 연마재가 분출되는 노즐(110)이 구비되며 상기 노즐(110) 하부에 작업 대상물이 놓이는 작업대(120) 등이 배치된다. 그리고 상기 작업대 하측으로 스크류웜이송장치(130)가 배치되어 낙하되는 연마재 및 폐기물 등은 한곳으로 모이게 된다. 상기 스크류웜이송장치(130)에 의해 한곳으로 모인 연마재와 폐기물 등은 관로(140)를 따라 상측으로 이동되어 제1싸이클론(200) 내부로 공급된다. 후술하겠지만 흡입팬(600)에 의해 발생되는 흡입력에 의해서 연마재나 폐기물은 제1싸이클론(200) 내부로 공급될 수 있는 것이고, 상기 제1싸이클론 내부에서 형성되는 원심력 또한 흡입팬의 작용에 의한 것이다.

상기 제1싸이클론(200) 내부로 투입되는 연마재 등은 원심력에 의해 회전운동을 하게 되는데, 비중 차이에 의해서 무거운 입자상 물질은 제1싸이클론 내경면과 인접한 위치에서 하부로 낙하 된다. 반면에 가벼운 입자상 물질이나 분진 등은 제1싸이클론의 중심부로 모이게 되며 상기 제1싸이클론의 상측으로 연장되는 배기구(210)를 통해서 배출된다. 상기 제1싸이클론(200) 하부로 낙하되어 모이게 되는 무거운 입자상 물질은 재차 노즐(110)로 공급되어 블라스팅 작업에 사용된다.

언급된 무거운 입자상 물질이란 재활용이 가능한 정도의 입자크기를 갖는 연마재를 의미하며, 본 예의 경우 모래를 사용하고 있으나 연마재는 선택적으로 사용가능하므로 모래 이외의 플라스틱이나 금속재의 연마재를 사용할 수도 있다. 최 초 노즐을 통해서 투사되는 연마재는 작업 대상물과의 충돌에 의해 입자가 깨어져서 점차 작은 입자로 되는데, 어느 이하 수준으로 작아지면 연마재로서 사용이 불가능하게 된다. 한편, 가벼운 입자상 물질이란 연마재가 파쇄되어 더 이상 사용이 불가능한 것이나 가공 중 발생되는 분진 등을 의미한다. 상기 제1싸이클론에서의 재사용 가능한 연마재의 분리 정도는 제1싸이클론에 작용되는 원심력의 조절을 통해서 경험적으로 조정가능하다.

상술한 제1싸이클론에 의해서 재활용 가능한 연마재의 분리가 이루어지는데 이것은 공지된 기술인 바, 더 이상의 상세한 설명은 생략토록 한다.

본 발명에서는 공지의 제1싸이클론이 구비되는 블라스트 장치에서 추가적으로 제2싸이클론, 투수관 등이 더 구비되어 폐기물에 대한 정화효율을 높이고자 함에 주요한 특징이 있다.

제2싸이클론(300)은 제1싸이클론(200)의 배기구(210)와 연결되며, 상기 배기구(210)를 통해서 배출되는 폐기물들은 상기 제2싸이클론(300) 내부로 공급되어 원심력에 의해서 비중에 따라 분리되어 저비중 입자 등만이 제1배기구(310)를 통해서 제2싸이클론 외부로 배출된다. 상기 제1싸이클론(200)에서 처리되어 제2싸이클론(300)으로 유입되는 폐기물에는 유해한 입자상 물질이나 분진 등이 혼합되어 있기 때문에 대기로 방류하기 전에 공기에 포함된 유해물질을 처리할 필요가 있다.

상기 제2싸이클론(300) 내부에는 원심력이 작용하므로 투입되는 폐기물은 비중 차이에 따라 회전반경에 차이를 보이게 된다. 하지만, 제1싸이클론(200)에서 1차적으로 분류가 된 상태이므로 제2싸이클론(300)에서는 인위적으로 공기와 폐기 물을 확실히 분리될 수 있도록 해주어야 한다.

제2싸이클론(300)으로 투입된 폐기물의 원활한 분리를 위해서 본 발명에서는 상기 제2싸이클론 내부에 물을 분사시키는 투수관(400)을 설치하도록 한다. 상기 투수관(400)은 제2싸이클론(300) 내부로 물을 분사시켜 폐기물과 접촉되도록 하여 인위적으로 질량을 증가시키게 되며, 따라서 물과 결합된 미세한 입자상 물질이나 분진 등은 공기와 확연히 질량 차이를 갖게 되고 원심력의 작용으로 순수한 공기나 물과 접촉되지 못한 미세한 물질들만이 상기 제1배기구를 통해서 배출된다.

상기 투수관(400)을 제2싸이클론(300) 내부에 설치함에 있어서는 상기 제2싸이클론(300) 내측 상부에 둠이 적합하며 상기 투수관(400)에는 다수의 투수홀(410)이 형성되어져 외부로부터 공급되는 물이 상기 투수홀(410)을 통해서 분사되게 한다.

상기 투수관의 보다 바람직한 설치 형태는 첨부되는 도3 또는 도4와 같도록 함이 적합하며, 상기 도3은 제2싸이클론 내부에 설치된 투수관의 설치상태를 보여주는 평단면도이고, 도4는 측면단면도에 해당된다.

도시된 바와 같이 상기 투수관(400)은 제2싸이클론(300) 내경면과 이격거리를 두도록 설치함이 적합하고 상기 투수관(400)에 형성되는 투수홀(410)은 제2싸이클론(300) 내경면을 향하도록 하여 상기 투수홀을 통해 분사된 물은 다시 제2싸이클론 내경면과 부딪혀 비산되어 보다 미세한 상태로 변할 수 있도록 함이 적합하다. 투수홀을 통해서 분사되어 상기 내경면과 부딪혀 비산되는 물 입자는 제2싸이클론으로 투입된 폐기물과 접촉되므로 상기 폐기물은 급격한 질량증가를 가지게 되어 제1배기구로 흡입되지 않고 하부로 낙하 된다.

본 실시예에서는 투수관(400)에 형성되는 투수홀(410)의 위치를 제2싸이클론(300) 내경면을 향하도록 하였으나, 상기 투수홀(410)은 제2싸이클론(300)의 중심부 혹은 비스듬한 각도를 갖거나 하방으로 향하도록 형성시켜도 무방하다. 또한, 다수의 투수홀(410)의 방향을 다 방향으로 조합시켜 구성하여도 무방하며, 상기 투수관의 갯수도 2개 이상으로 하여 구성할 수도 있다. 즉, 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서는 다양한 변경이 가능한 부분이다.

상기 제2싸이클론(300)에 구비되는 제1배기구(310)에는 흡입팬(600)이 연결되는데, 상기 흡입팬의 동작으로 연마재나 폐기물을 빨아들이는 흡입력이 생성되고 또한 상기 제1싸이클론과 제2싸이클론에 원심력을 발생시키게 된다.

상기 제2싸이클론(300)에서 제1배기구(310)를 통해서 배출되지 않고 낙하되는 물질은 별도로 수집하여 처리토록 함이 적합한데, 물과 미세한 입자상 모래나 분진이 함께 섞여 있으므로 물과 모래성분 및 분진은 분리시켜야 할 필요가 있다.

지적한 바와 같은 목적을 위해서 본 발명에서는 도2에 도시된 바와 같이 상기 제2싸이클론(300) 하부에 저수탱크(700)를 두도록 하였고, 상기 저수탱크(700) 내부에 거름망체(800)를 두며 상기 저수탱크(700)와 투수관(400)을 연결시켜 투수관으로 물을 공급하는 펌프(p)를 두도록 하였다. 상기 저수탱크(700)에 저장된 물은 상기 펌프(p)에 의해 투수관(400)으로 공급되며 상기 투수관(400)에 형성되는 투수홀(410)로 분사되는 물은 제2싸이클론(300) 하단부에 연결되는 배수관(710)을 따라 이동되어 상기 저수탱크(700) 내부에 설치되는 거름망체(800)로 유입된다.

즉, 상기 배수관(710)의 일단부는 제2싸이클론(300) 하단부에서 연결되고 타단부는 저수탱크(700) 내부에 설치되는 거름망체(800)와 연결되는 구조를 이루는 것이고, 상기 거름망체로 물과 이물질들이 함께 유입된다. 상기 거름망체(800)는 물만을 통과시킬 수 있는 것이며 메쉬 형태의 것이거나 여과지와 같은 것으로 함이 바람직하다. 따라서 저수탱크에 담긴 물은 자연증발되는 경우 등을 제외하고는 계속 순환되므로 반복적인 사용이 가능하다.

상기 제2싸이클론(300)을 구성함에 있어서 상기 제2싸이클론의 하단부는 도면과 같이 V 자형을 이루어 하부로 갈수록 직경이 감소되게 하여 상기 배수관(710)은 가장 직경이 작게 되는 부분에서 결합되도록 함이 바람직하다. 제2싸이클론의 하부를 경사지게 형성하므로 물과 결합된 폐기물은 원활하게 배수관으로 이동될 수 있다.

본 발명에 따른 친환경 블라스트 장치를 구성함에 있어서 더욱 바람직한 구성으로는 상기 제1배기구(310)와 흡입팬(600) 사이에 제3싸이클론(500)을 두어서 다시 한번 정화처리를 행하도록 한다.

상기 제2싸이클론(300)에서는 물을 이용하여 흡입된 공기에 포함된 폐기물을 효율적으로 분리시키도록 하나 제1배기구(310)를 통해서 배출되는 공기에는 여전히 미세한 유해물질이 남아 있을 수 있으므로 상기 제3싸이클론(500)을 이용하여 잔존하는 이물질을 분리하도록 하는 것이 좋다. 그리고 상기 제3싸이클론(500)의 하단부에는 상기 배수관(710)과 연결되는 배출관(720)을 결합시켜 걸러진 이물질을 상기 거름망체에 도달될 수 있도록 구성함이 적합하다.

상기 제3싸이클론(500)을 두는 경우 흡입팬(600)은 제3싸이클론의 상부에 연결하는 것이 바람직하다. 상기 흡입팬을 통하여 대기로 유출되는 공기는 정화가 된 상태이므로 환경오염을 방지하는데 크게 기여할 수 있다. 상기 흡입팬에도 별도의 집진망을 더 두어서 거름작용이 일어나도록 구성하여도 무방하다.

이하, 본 발명에 의한 친환경 블라스트 장치의 전체적인 작동원리에 대해 개략적으로 설명하기로 한다.

금속, 플라스틱 혹은 모래 중에서 선택되는 어느 하나를 연마재로 하여 블라스팅 가공을 실시하며, 노즐을 통해서 고속으로 분출되는 연마재는 가공 대상물과 부딪힌 후 하부로 낙하된다. 연마재는 가공 대상물과의 충돌로 파쇄되기도 하며 이와 동시에 분진이 형성되고 가공 대상물의 표면에 부착되었던 이물질 등이 제거된다. 사용된 연마재나 분진 등은 스크류웜이송장치에 의해 수집되어 강한 흡입력이 작용하는 관로를 따라 제1싸이클론 내부로 이동된다.

제1싸이클론에서는 연마재 중 재사용이 가능한 연마재만이 선별되어 낙하되어 다시 노즐 측으로 공급되며, 그 외의 물질은 폐기물로 분류되어 배기구를 통해서 배출되어 제2싸이클론으로 유입된다. 상기 제1싸이클론의 배기구와 연결된 제2싸이클론에서는 공기에 포함된 폐기물의 제거를 위해 원심력과 물을 이용한 폐기물의 흡착으로 질량을 증가시켜 분리토록 한다. 상기 제2싸이클론 내부에 설치되는 투수관에 형성된 투수홀로 물이 분사되어 폐기물과의 접촉이 원활하도록 하며, 물과 접촉된 폐기물은 낙하되어 저수탱크로 수집된다. 상기 저수탱크에는 거름망 체가 있어 물로부터 폐기물을 걸러 여과시키며 여과된 물은 다시 펌프에 의해서 투수관으로 공급될 수 있다.

제2싸이클론에 구비되는 제1배기구로 배출되는 공기속에는 여전히 미세한 유해물질이 함유될 수 있으므로 제3싸이클론에 의해서 다시 한번 정화처리된 후 흡입팬을 통해서는 정화된 공기가 대기로 방류된다.

본 발명에 따른 친환경 블라스트 장치는 재활용이 가능한 연마재만 별도로 분리하여 낭비를 줄이는 것을 기본으로 하되, 공기에 포함되어 폐기되는 폐기물을 완전히 제거할 수 있으므로 환경오염을 방지하는데 크게 기여할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 비산되는 먼지를 비롯한 유해성분들을 효율 높게 제거시키므로 작업자의 건강을 확보할 수 있다는 효과가 있고, 유해산업으로 분류되지 않아 기업측에서는 공장부지 선정 등에서 매우 유리한 지위를 확보할 수 있다는 부수적인 효과도 있다.

Claims (6)

1. 제1싸이클론이 구비되어 재 사용 가능한 연마재를 분리시켜 재활용하도록 하는 블라스트 장치에 있어서,

   상기 제1싸이클론의 배기구와 연결되어 폐기물이 투입되고 상기 폐기물은 원심력을 받아 저비중 입자만이 중심부에 형성되는 제1배기구를 통해서 배출되도록 하는 제2싸이클론과;

   상기 제2싸이클론 내경면을 따라 원형을 이루도록 설치되며, 다수의 투수홀이 구비되어 외부로부터 공급되는 물이 상기 투수홀을 통해 분무되어 상기 폐기물과 접촉되도록 하는 투수관과;

   상기 제1배기구와 연결되어 흡입력을 발생시키는 흡입팬;을 포함하여 구성되어 폐기물을 효율적으로 정화처리함을 특징으로 하는 친환경 블라스트 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 친환경 블라스트 장치는,

   상기 제2싸이클론 하부에 형성되는 저수탱크와;

   상기 제2싸이클론 하단부에서 연결되는 배수관의 말단부와 연결되며 상기 저수탱크 내부에 설치되어 이물질을 걸러주는 거름망체와;

   상기 저수탱크 및 투수관과 연결되어 상기 투수관으로 물을 공급하는 펌프;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 블라스트 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 투수관은,

   상기 제2싸이클론 내경면과 이격거리를 둔 상태로 설치되며, 상기 투수홀은 상기 내경면을 향해서 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 블라스트 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 제2싸이클론은,

   하단부가 V 자형으로 이루어져 상기 배수관과 연결되는 부분에서 가장 직경이 작도록 구성됨을 특징으로 하는 친환경 블라스트 장치.
5. 제2항 또는 제4항에 있어서,

   상기 제1배기구와 흡입팬 사이에는,

   제3싸이클론이 더 결합되어져 원심력으로 잔존하는 이물질을 재처리하는 것을 특징으로 하는 친환경 블라스트 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제3싸이클론은,

   그 하단부에 상기 배수관과 연결되는 배출관이 더 구비되어 걸러진 이물질을 상기 거름망체로 이송되게 함을 특징으로 하는 친환경 블라스트 장치.

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