KR100812570B1 - 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치 - Google Patents

터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치에 관한 것이다.
본 발명은 모터(110)에 의해 펌핑되는 분무펌프(120)가 탑재되며 지면 또는 레일을 따라 이동 가능한 바퀴를 가져서 된 프레임(100)과; 상기 프레임(100)에 제공되며 상기 분무펌프(120)의 물공급부(122)와 호스(130)로 연결되어 펌핑동작을 통해 물을 분사하는 노즐관체(200)와; 상기 프레임(100)에 제공되며 상기 노즐관체(200)를 유동시켜 물의 분사 범위를 크게 확장시키는 노즐 유동수단(300)을 제공하여서 된다.
이상에서와 같은 본 발명은, 물을 고압으로 분사시키는 노즐관체가 떨리면서 물을 분사시켜 발파 작업공간의 터널 단면 전체를 스크린화 하여 유해가스 입자가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
터널, 발파, 노즐

Description

터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치{a nozzle device}
본 발명은 터널 굴착에 따른 발파 작업에 의해 발생되는 분진 또는 먼지를 물을 통해 제거하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 발파 위치에 배치된 상태에서 발파 작업에 따른 먼지의 발생과 동시에 물을 분사시켜 먼지를 제거하고자 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 도로를 구축하기 위해 터널을 굴착하게 되는 경우 발파 작업을 수행하게 되는데, 터널 내부에서 발파 작업을 수행하는 경우 화약 폭파에 따른 분진 또는 먼지 등의 유해가스가 발생하게 되며, 이때 작업자는 유해가스가 완전히 외부로 배출된 다음 다른 작업을 수행하게 된다. 이에따라 발파 작업후 작업자가 다른 작업을 연속적으로 진행하지 못해 불필요하게 작업시간이 지연되는 문제점이 있었다.
이를 해결하고자 종래에는 터널 내부에 송풍관을 설치하고 발파 작업과 동시에 발생되는 유해가스를 송풍관을 통해 외부로 배출시키는 방법이 제시된 바 있다.
하지만, 상기와 같이 유해가스를 송풍관을 통해 외부에 그대로 배출하게 되는 경우 외부 구조물 또는 외부 환경을 크게 오염시키게 되어 민원 야기 및 또 다른 문제점를 발생시키게 되었다.
상기한 방식에서 오염문제를 해결하고자 송풍관에 필터를 제공하여 분진을 필터링 시킨 후 필터링 된 공기를 외부로 배출시키는 장치가 제안된 바 있으나, 이는 터널의 길이가 아주 짧은 구간에서는 가능하지만 터널의 길이가 긴 경우 해당 길이만큼의 송풍관 및 필터링 장치가 필요함에 따라 송풍관들의 연결 또는 필터링 장치의 설치에 따른 작업 및 설치비용이 크게 상승되는 문제점이 있어왔다.
최근에는 터널의 내벽면에 둘레를 따라 고압파이프를 설치하고 이 고압파이프에 다수개의 노즐을 설치하여 노즐을 통해 분사되는 물을 통해 유해가스 입자를 제거하는 기술이 제안된 바 있다.
하지만, 상기한 고압파이프는 터널의 내벽에 고정 설치되는 것이어서 터널의 굴착 진행에 따라 설치하고자 하는 경우 그 비용이 크게 상승되는 문제점이 있게 된다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 터널의 굴착 공사에서 발파 작업이 이루어지는 근접된 위치에 물을 분사하는 살수 장치를 제공할 수 있도록 하여 발파 작업과 동시에 물을 분사시켜 분진 또는 먼지를 조기에 제거할 수 있도록 하는데 있다.
또한, 물을 고압으로 분사시키는 노즐관체가 좌우로 호형각을 유지하며 반복된 유동력을 가지도록 하여 물 분사시 터널 단면 전체에 고른 분사력을 가지게 되어 유해가스 입자가 외부로 배출되는 것을 방지하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 모터에 의해 펌핑되는 분무펌프가 탑재되며 지면 또는 레일을 따라 이동 가능한 바퀴를 가져서 된 프레임과; 상기 프레임에 제공되며 상기 분무펌프의 물공급부와 호스로 연결되어 펌핑동작을 통해 물을 분사하는 노즐관체와; 상기 프레임에 제공되며 상기 노즐관체를 유동시켜 물의 분사 범위를 크게 확장시키는 노즐 유동수단을 제공하여서 된다.
상기 노즐 유동수단은 상기 프레임에 제공되는 모터와, 이 모터의 축상에 제공되는 원판의 원주면 일측에 제공되는 편심축과, 일단이 상기 프레임에 회전 가능하게 힌지 연결되고 타단부에 노즐관체가 결합되는 유동바와, 일단이 상기 편심축에 결합되고 타단이 상기 유동바의 중간부에 힌지핀을 통해 회전 가능하게 결합되 는 연결바로 구성된다.
또한, 상기 프레임에 상기 유동바와 동일한 구조를 취하며 상기 노즐관체를 결합시킨 연동바가 회동가능하게 힌지 결합되도록 하고 이 연동바와 상기 유동바가 링크편으로 연결되어 연동되도록 함이 가능할 것이다.
또한, 상기 연결바의 힌지핀이 결합되는 상기 유동바의 힌지홀은 상하 연장된 장홀로 이루어지도록 하여 간섭 문제를 해결하도록 함이 가능하다.
또한, 상기 유동바 또는 상기 연동바는, 상기 프레임에 힌지 고정되는 회동부와 상기 노즐관체를 고정하는 고정부로 분리되어 이루어지도록 하고, 상기 회동부의 상측단부 표면에 상하 방향으로 등간격의 고정홀을 다수개 형성하고, 상기 고정부에 상기 회동부의 단부가 삽입되도록 가이드홈 및 상기 회동부의 고정홀 중 어느 하나에 고정되어 상기 회동부와 상기 고정부를 연결 고정하는 고정핀이 결합되는 길이조절부재를 더 결합하여 구성함이 가능할 것이다.
또한, 상기 유동바 또는 상기 연동바에 결합되는 상기 노즐관체가 그 내륜의 외접면이 구면각을 가지며 외륜에 슬라이드 결합되는 회동 베어링으로 결합되어 상기 유동바에 대해 상기 노즐관체의 양쪽 단부가 슬라이드 유동될 수 있도록 함이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치는, 물을 고압으로 분사시키는 노즐관체가 떨리면서 좌우 왕복 이동하면서 물을 분사시켜 발파 작업공간의 터널 단면 전체를 스크린화 하여 유해가스 입자가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 물 분사에 따라 터널의 집수구를 통해 배출되는 물을 드럼스크린을 통해 필터링 한 후 분무펌프를 통해 재 분사시킬 수 있어 배출수에 의한 오염원 제거는 물론 물을 효율적으로 이용하는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 노즐을 이용한 살수 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하며 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등은 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은, 도 1 내지 도 3의 도시에 의하여, 모터(110)에 의해 펌핑되는 분무펌프(120)가 탑재되며 지면 또는 레일을 따라 이동 가능한 바퀴를 가져서 된 프레임(100)과, 상기 프레임(100)에 제공되며 상기 분무펌프(120)의 물공급부(122)와 호스(130)로 연결되어 펌핑동작을 통해 물을 분사하는 노즐관체(200)와, 상기 프레임(100)에 제공되며 상기 노즐관체(200)를 유동시키는 노즐 유동수단(300)을 제공하여서 된다.
즉, 터널 발파 작업시 터널 내에 설치된 상태에서 터널 내부에 발파에 따른 비산 먼지가 발생되는 경우 전원 인가에 따라 상기 모터(110)에 의해 분무펌프(120)가 작동되어 노즐관체(200)를 통해 물이 분사되게 된다. 이때 노즐 유동수단(300)이 동작되어 노즐관체(200)를 유동시켜 물이 터널 내부에 고르게 분사되어 비산먼지를 낙하시킬 수 있게 된다.
상기 프레임(100)은, 각 파이프 등을 통해 제작되며 저면에 지면에서 이동될 수 있도록 바퀴가 제공될 수 있다. 또한 바퀴가 지면에 설치된 레일을 따라 이동될 수 있도록 설치될 수 있다.
그리고 상기 프레임(100)에는 모터(110)와, 상기 모터(110)의 회전력을 통해 펌핑 동작을 수행하는 분무펌프(120)가 설치된다. 또한, 상기 분무펌프(120)의 물공급부(122)에는 호스(130)가 결합되며, 상기 호스(130)의 단부에는 노즐관체(200)가 결합된다.
상기 호스(130)는, 휘어짐이 가능하며 수압에 견딜 수 있는 재질로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기 프레임(100)의 전방에는 보호부재(700)가 세워져 설치되며, 상기 보호부재(700)는 상기 프레임(100)에 탑재되는 부품들을 터널 발파에 따른 파편 등으로부터 보호하게 된다. 바람직하게는 상기 프레임(100)에 제공되는 각 부품을 전부 커버하되 노즐관체(200)의 선단부 만이 노출되도록 구현함이 바람직할 것이다.
상기 노즐 유동수단(300)은, 상기 프레임(100)에 제공되는 모터(310)와, 이 모터(310)의 축상에 제공되는 원판(312)의 원주면 일측에 제공되는 편심축(320)과, 일단이 상기 프레임(100)에 회전 가능하게 힌지(333) 연결되고 타단부에 노즐관체(200)가 결합 고정되는 유동바(330)와, 일단이 상기 편심축(320)에 결합되고 타단이 상기 유동바(330)의 중간부에 힌지핀(342)을 통해 회전 가능하게 결합되는 연 결바(340)로 구성된다.
상기 유동바(330)는, 상기 프레임(100)에 힌지(333) 고정되는 하측 회동부(330b)와 상기 노즐관체(200)를 고정하는 고정부(330a)로 분할 구성되며 분할된 상태 회동부(330a)와 고정부(330a)는 길이조절부재(500)의 고정핀(520)을 통해 상하로 길이 조절 가능하게 구성된다.
그리고, 상기 프레임(100)에는 상기 유동바(330)와 동일한 구조를 취하며 상기 노즐관체(200)를 결합시킨 연동바(350)가 회동가능하게 힌지(353) 결합되고, 상기 연동바(350)와 상기 유동바(330)가 링크편(360)으로 연결되어 구성되도록 함이 가능하다.
이와같은 경우 상기 유동바(330)를 중심으로 양쪽에 연동바(350)들을 링크편(360)을 통해 다수개 연결 할 수 있게 된다.
상기 연동바(350) 또한, 상기 유동바(330)와 동일하게 상기 노즐관체(200)를 고정하는 고정부(350a)와 상기 프레임(100)에 힌지(353) 결합되는 회동부(350b)로 구성되며 이들이 길이조절부재(500)로 길이 조절 가능하도록 연결된다.
그리고, 상기 연결바(340)의 힌지핀(342)이 결합되는 상기 유동바(330)의 힌지홀은 상하 연장된 장홀(332)로 이루어지도록 함이 바람직하며, 이는 상기 편심축(320)의 원운동시 상기 힌지핀(342)이 상기 장홀(332)을 슬라이드 이동하며 상기 회동바(330b)를 회동시켜 간섭 문제를 해소시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 길이조절부재(500)는, 서로 분리된 상기 회동부(330b)(350b)와 상기 노즐관체(200)를 고정하는 고정부(330a)(350a)를 연결 및 길이 조절이 가능하 도록 하기 위한 것이다.
이는, 상하 한 쌍으로 이루어지고 그 내측에 상하로 가이드홈이 형성되도록 틈새를 가지며 서로 보올트(510) 결합되며 그 상측단이 상기 고정부(330a)(350a)에 고정되고, 표면에 선택된 상기 고정홀(331)(351)에 결합되어 상기 회동부와 고정부를 일체로 연결하는 고정핀(520)이 결합된다.
또한, 상기 유동바(330)와 상기 연동바(350)에 결합되는 상기 노즐관체(200)가 그 내륜의 외접면이 구면각을 가지며 외륜에 슬라이드 결합되는 회동 베어링(400)으로 결합된다.
즉, 상기 유동바(330)의 상측 고정부(330a)에는 상기 회동 베어링(400)의 외륜이 결합되고, 이 회동 베어링(400)의 내륜이 상기 노즐관체(200)에 결합되어 상기 고정부(330a)에 대해 상기 노즐관체(200)의 양쪽 단부가 유동될 수 있게 된다.
다시말해, 상기 노즐관체(200)는 한 쪽이 호스(130)를 통해 연결되어 있어 물 분사에 따른 수압 발생시 호스(130)가 떨리게 되는 경우 상기 노즐관체(200)의 전방 단부가 유동되어 물이 떨리면서 분사되도록 유도하게 된다. 이때 유동바(330)가 상기 프레임(100)에 대해 반복 회동하면서 상기 노즐관체(200)를 이동시키게 되어 결국, 노즐관체(200)를 통한 물 분사시 떨림과 호형 운동을 동시에 수행함에 따라 물의 분사 범위를 더욱 크게 확장할 수 있게 된다. 이때 상기 회동 베어링(400)이 상기 유동바(330)에 대해 상기 노즐관체(200)의 양쪽 단부가 슬라이드 유동될 수 있도록 하게 된다.
여기서, 상기 회동 베어링(400)은, 공지의 구름 베어링이 적용되며 내륜의 외측에 구면각이 형성되어 있어 외륜에 대해 내륜이 회전 및 회동각을 가질 수 있게 된다.
상기 연결바(340)는, 일단이 상기 편심축(320)에 회전 가능하게 끼워져 결합되도록 결합홀이 형성되고, 타단에 상기 유동바 또는 연동바에 형성된 힌지홀에 결합되도록 힌지핀(342)이 제공된다.
또한, 상기 유동바(330)와 연동바(350)의 상단에는 상기 노즐관체(200)가 하나 또는 다수개 결합되어 제공됨이 가능하다.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 다른 예를 도시한 것이며, 이는 상기 분무펌프(120)로 공급되는 물유입구(124)에 필터(126) 및 물을 필터링 시키는 공지의 드럼스크린(800)을 더 구비함을 도시한 것이다.
상기 드럼스크린(800)은, 공지의 기술로 터널 내부에서 발생된 물을 집수관으로 유입시켜 이를 망사형의 회전드럼을 통해 필터링시킨 후 상기 물유입구(124)로 재공급 시키는 장치이다.
즉, 상기 분무펌프(120)로 물이 공급되도록 하는 물유입구(124)에 필터(126)와 2방향을 갖는 밸브(128)를 설치한다. 이때, 상기 밸브(128)의 한 쪽 입구에는 외부 원수관이 연결되도록 하고 다른 한 쪽 입구에 터널 내부에서 발생된 물을 집수시켜 필터링시키는 드럼스크린(800)으로 부터 공급되는 물공급관(810)이 연결되도록 하여서 된다.
또한, 상기 프레임(100)에는, 상기 모터들과 분무펌프를 동작시키는 스위칭 수단이 더 제공된다.
상기 스위칭 수단은, 상기 프레임(100)에 제공되어 발파에 따른 풍압력에 의해 회동되는 회동편과, 이 회동편의 회동시 접촉되어 스위칭 되는 스위칭 센서로 구성함이 바람직하다.
이외에도 작업자의 조작이 가능한 무선 리모트콘크롤러에 의한 스위칭 또는 발파에 따른 충격음을 감지하여 스위칭 하도록 함이 가능할 것이다.
이상에서와 같이 구성되는 본 발명에 따른 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치의 작업 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와같이 터널 발파 작업 공간과 근접된 위치에 프레임(100)을 위치시킨 상태에서 터널 발파 작업이 발생되면 스위칭 수단의 신호값에 따라 모터(110)를 구동시킨다. 그러면 모터(110)의 동작에 의해 분무펌프(120)가 작동되어 펌핑된 물은 물공급관(122) 및 호스(130) 연결된 노즐관체(200)를 통해 고압으로 발산되게 된다. 이때, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와같이 노즐 유동수단(300)의 모터(310)가 동작되어 원판(312)을 회전시키게 되고, 동시에 원판(312)에 제공된 편심축(320)이 원판(312)의 중심에 대해 A,B,C,D 방향으로 원운동 되면서 연결바(340)를 이동시키며 이와 동시에 상기 연결바(340)는 상기 유동바(330)를 이동시키게 된다. 이에따라 상기 유동바(330)는 상기 프레임(100)에 결합된 힌지(333) 점을 중심으로 좌우 왕복하면서 상기 노즐관체(200)를 이동시켜 물이 분사되도록 하게 된다. 이때 상기 노즐관체(200)의 후방단부는 호스(130)의 단부가 연결되어 있고 상기 유동바(330)가 회동 베어링(400)을 통해 노즐관체(200)와 연결되어 있어 상기 노즐관체(200)의 전방 단부는 그 유동력이 크게 형성되고 이에따라 분사 범위가 넓게 확장되는 형태를 제공하게 된다.
또한, 노즐관체(200)를 갖는 연동바(350)가 링크편(360)을 통해 좌우 왕복 이동되는 유동바(330)에 추가로 연결되는 경우 2개의 노즐관체(200)를 통해 비산되는 먼지를 제거할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 노즐을 이용한 살수 장치의 구성도,
도 2는 도 1에서 노즐 유동수단의 측면 사용 상태도,
도 3은 도 2의 정단면 요부도,
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예의 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 프레임
110: 모터 120: 분무펌프
122: 물공급부 124: 물유입구
126: 필터 128: 밸브
130: 호스
200: 노즐관체
300: 노즐 유동수단
310: 모터 312: 원판
320: 편심축 330: 유동바
340: 연결바 350: 연동바
400: 회동 베어링
500: 길이조절부재
520: 고정핀
700: 보호부재
800: 드럼스크린

Claims (9)

  1. 모터(110)에 의해 펌핑되는 분무펌프(120)가 탑재되며 지면 또는 레일을 따라 이동 가능한 바퀴를 가져서 된 프레임(100)과;
    상기 프레임(100)에 제공되며 상기 분무펌프(120)의 물공급부(122)와 호스(130)로 연결되어 펌핑동작을 통해 물을 분사하는 노즐관체(200)와;
    상기 프레임(100)에 제공되며 상기 노즐관체(200)를 유동시켜 물의 분사 범위를 크게 확장시키는 노즐 유동수단(300)을 제공하여서 됨을 특징으로 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노즐 유동수단(300)은
    상기 프레임(100)에 제공되는 모터(310)와,
    이 모터(310)의 축상에 제공되는 원판(312)의 원주면 일측에 제공되는 편심축(320)과,
    일단이 상기 프레임(100)에 회전 가능하게 힌지 연결되고 타단부에 노즐관체(200)가 하나 또는 다수개 결합되는 유동바(330)와,
    일단이 상기 편심축(320)에 결합되고 타단이 상기 유동바(330)의 중간부에 힌지핀을 통해 회전 가능하게 결합되는 연결바(340)로 구성됨을 특징으로 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프레임(100)에 상기 유동바(330)와 동일한 구조를 취하며 상기 노즐관체(200)를 하나 또는 다수개 결합시킨 연동바(350)가 회동가능하게 힌지 결합되도록 하고 이 연동바(350)와 상기 유동바(330)가 링크편(360)으로 연결되어 구성됨을 특징으로 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 연결바(340)의 힌지핀(342)이 결합되는 상기 유동바(330)의 힌지홀은 상하 연장된 장홀(332)로 이루어짐을 특징으로 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 유동바(330) 또는 상기 연동바(350)는, 상기 프레임(100)에 힌지 고정되는 회동부(330b)(350b)와 상기 노즐관체를 고정하는 고정부(330a)(350a)로 분리되어 이루어지도록 하고, 상기 회동부의 상측단부 표면에 상하 방향으로 등간격의 고정홀(331)(351)을 다수개 형성하고, 상기 고정부에 상기 회동부의 단부가 삽입되 도록 가이드홈 및 상기 회동부의 고정홀 중 어느 하나에 고정되어 상기 회동부와 상기 고정부를 연결 고정하는 고정핀(520)이 결합되는 길이조절부재(500)를 더 결합하여서 됨을 특징으로 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유동바(330) 또는 상기 연동바(350)에 결합되는 상기 노즐관체(200)가 그 내륜의 외접면이 구면각을 가지며 외륜에 슬라이드 결합되는 회동 베어링(400)으로 결합되어 상기 유동바(330)에 대해 상기 노즐관체(200)의 양쪽 단부가 슬라이드 유동될 수 있도록 함을 특징으로 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프레임(100)의 전방에 상기 프레임(100)에 탑재된 부품들을 보호할 수 있도록 보호부재(700)가 더 설치됨을 특징으로 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치.
  8. 제1항 내지 제3항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임(100)에, 상기 모터들과 분무펌프를 동작시키는 스위칭 수단을 제공하며;
    상기 스위칭 수단이,
    상기 프레임(100)에 제공되어 발파에 따른 발파 압력에 의해 회동되는 회동편과, 이 회동편의 회동시 접촉되어 스위칭 되는 스위칭 센서임을 특징으로 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분무펌프(120)로 물이 공급되도록 하는 물유입구(124)에 필터(126)와 2방향을 갖는 밸브(128)를 설치하되, 상기 밸브(128)의 한 쪽 입구에 외부 원수관이 연결되도록 하고 다른 한 쪽 입구에 터널 내부에서 발생된 물을 집수시켜 필터링시키는 드럼스크린(800)으로 부터 공급되는 물공급관이 연결되도록 하여서 됨을 특징으로 하는 터널의 발파 공사시 적용되는 비산 먼지 제거용 살수 장치.
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