KR100970236B1

KR100970236B1 - 자화식 주교장치

Info

Publication number: KR100970236B1
Application number: KR1020100007346A
Authority: KR
Inventors: 박근태; 곽창진; 최재희; 신창섭
Original assignee: 극동엔지니어링(주); (주)케이지엔지니어링; 주식회사 청아건설
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2010-07-16

Abstract

본 발명은 지반의 보강이나 차수(遮水)를 위하여 지반 내부에 시멘트액이나 물유리(water glass) 등의 주입액을 고압으로 주입하는 주교(注膠)장치에 관한 것으로, 주교장치를 구성하는 혼합기(mixer), 교반기 및 로드(rod)에 영구자석을 설치하여 배합수(配合水) 또는 주입액을 자화처리(磁化處理)할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여 주입액을 구성하는 입자간 재료분리를 방지하고 유동성을 확보함은 물론 고결후 강도 또한 확보함으로써, 주교를 통한 지반개량효과를 제고하고, 주교장치의 폐색 등 고장을 방지하여 전체 장치의 내구성을 확보하며 유지관리 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

자화식 주교장치{MAGNETIZATION TYPE GROUTING APPARATUS}

본 발명은 지반의 보강이나 차수(遮水)를 위하여 지반 내부에 시멘트액이나 물유리(water glass) 등의 주입액을 고압으로 주입하는 주교(注膠)장치에 관한 것으로, 주교장치를 구성하는 혼합기(mixer), 교반기 및 로드(rod)에 영구자석을 설치하여 배합수(配合水) 또는 주입액을 자화처리(磁化處理)할 수 있도록 한 것이다.

주교란 연약지반, 댐 등 수공구조물의 기초지반 또는 터널 주변지반과 같이 지반개량, 차수 및 지반 지지력 강화 필요성이 있는 지점에 시멘트액 또는 물유리 등의 주입액을 고압으로 주입하여 토립자간 공극이나 암반의 절리 및 공동에 충전되도록 함으로써 지지력 또는 차수능을 향상시키는 지반개량공법으로서, 통상 선단부에 주입액 분출 노즐 등이 형성된 로드(rod)를 소요지점까지 관입시키거나, 팩커(packer)가 설치된 로드를 기 천공된 주입공에 투입한 후 주입액을 압송하여 지반에 침투시키게 되며, 침투된 주입액은 고결(固結)되어 지반내 주상체(柱狀體) 또는 벽체(壁體)를 견고하게 형성하게 된다.

이러한 주교를 수행하는 주교장치는 시멘트 등 입자상 재료와 배합수를 최초 혼합하여 주입액을 구성하는 혼합기, 혼합된 주입액을 교반하여 재료분리 및 불요(不要) 고화를 방지하는 교반기 및 교반된 주입액을 지반내 로드를 통하여 고압으로 주입하는 주입장비 등으로 구성된다.

주교에 사용되는 주입액은 지반내 소요지점까지 압송되는 과정에서는 유동성을 유지하여야 하는 반면 일단 지반내 침투된 후에는 가급적 급결되어 지하수에 의한 주입액의 유실을 방지하여야 할 필요성이 있다.

이에 주입액에는 조강(早强)시멘트가 적용되며 주교장치는 혼합기 및 교반기가 일관구성되어 주입직전까지 지속적인 교반을 실시함으로써 불요(不要) 고화 및 재료분리 등을 방지하게 된다.

이렇듯, 조강시멘트를 주입액에 적용하고 주입액의 조강성에 따른 불요 고화를 방지하여 위하여 지속적인 교반을 실시함에도 불구하고, 대수층(帶水層)을 비롯한 지반내 침투된 후 고결되는 과정에서 주입액을 구성하는 재료가 분리되거나 유실되어 소기의 강도를 발현하지 못할 수 있을 뿐 아니라, 재료분리 내지 편중에 따른 주입액의 불요 고화로 인하여 주교장치를 구성하는 각 구성요소간 연결관로 및 로드(rod)의 폐색(閉塞)을 유발하여 주교효율을 저하하고 장치고장을 야기하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 입자상 재료와 배합수를 혼합하여 주입액을 구성하는 혼합기(10)와 혼합기(10)와 연결되어 주입액을 지속적으로 교반하는 교반기(20)와, 교반기(20)와 연결되어 주입액을 지반내 로드(rod)(30)로 압송하는 주입장비(39)로 구성된 주교장치에 있어서, 혼합기(10)에 배합수를 공급하는 급수구(11), 혼합기(10)에서 배출된 주입액이 교반기(20)로 유입되는 유입구(21) 또는 주입장치로 주입액을 공급하는 교반기(20)의 송출구(26) 중 적어도 하나에는 자화관(40a)이 연결되되, 이 자화관(40a)은 관체(42)의 외주면에 영구자석(41a)이 부착되어 구성됨을 특징으로 하는 자화식 주교장치이다.

또한, 교반기(20) 내부의 교반익(22)에는 판상의 영구자석(41b)이 부착되되, 교반익(22)의 표면과 상기 영구자석(41b) 사이에는 판상의 완충판(23)이 밀착 적층됨을 특징으로 하는 자화식 주교장치이며, 로드(30)에는 로드(30)와 동일한 외경의 자화관(40c)이 체결되되, 이 자화관(40c)의 내부에는 외경이 자화관(40c)의 내경과 동일한 원통형 영구자석(41c)이 결합되거나, 자화관(40c)의 내부에 자화관(40c)과 동일한 내경의 호형(弧形) 단면을 가지는 다수의 영구자석(41c)이 설치되되, 자화관(40c)의 내주면에는 상기 영구자석(41c)과 동형(同形), 동수(同數)의 결합홈(33)이 형성되어, 이 결합홈(33)에 상기 영구자석(41c)이 결합됨을 특징으로 하는 자화식 주교장치이다.

본 발명을 통하여 주입액을 구성하는 입자간 재료분리를 방지하고 유동성을 확보함은 물론 고결후 강도 또한 확보함으로써, 주교를 통한 지반개량효과를 제고하고, 주교장치의 폐색 등 고장을 방지하여 전체 장치의 내구성을 확보하며 유지관리 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 구성 모식도
도 2는 본 발명의 혼합기 일 실시예 분해사시도
도 3은 본 발명의 자화관 일 실시예 사시도
도 4는 도 3 실시예의 자화관 분해사시도
도 5는 본 발명의 교반기 일 실시예 부분절단 사시도
도 6은 도 5 실시예의 교반기 교반익 발췌 분해사시도
도 7은 본 발명의 로드 일 실시예 대표단면도
도 8은 도 7 실시예의 로드내 자화관 부분절단 사시도
도 9는 본 발명 로드내 자화관의 변형된 실시예 부분절단 분해사시도

본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 1은 본 발명의 전반적 구성을 하나의 도면에 표현한 모식도로서, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 주교장치는 입자상 재료와 배합수를 혼합하여 주입액을 구성하는 혼합기(10)와 혼합기(10)와 연결되어 주입액을 지속적으로 교반하는 교반기(20)와, 교반기(20)와 연결되어 주입액을 지반내 로드(rod)(30)로 압송하는 주입장비(39)로 등으로 구성된다.

또한, 이들 구성요소 사이에는 주입액의 원활한 압송을 위한 압송펌프(59) 등의 가압수단이 설치될 수 있다.

본 발명에서는 배합수 또는 주입액을 자화하는 수단으로서 배관 또는 로드(30)에 설치되어 관로를 통과하는 배합수 또는 주입액을 자화하는 자화관(40)과, 표면에 판상 영구자석(41b)이 부착된 자화형 교반익(22)을 적용하였는데, 이들 자화관(40) 및 교반익(22) 공히 영구자석(41)의 자력에 의하여 주입액을 자화하게 된다.

자화처리의 다양한 효과는 농업, 식품 및 의약 등 다양한 분야에서 입증된 바 있으며, 특히 건설분야에서는 콘크리트의 배합수에 자화수를 적용함으로써 블리딩(bleeding)을 비롯한 재료분리현상을 저감하고 시멘트 입자의 분산성을 개선하며, 양생된 콘크리트의 강도를 향상시키는 효과가 있음이 이미 밝혀진 바 있다.

그러나 이러한 자화 배합수에 의한 개질콘크리트는 현장배합을 전제로 하는 것으로, 레디믹스트콘크리트(ready mixed concrete)로 대표되는 대량생산 콘크리트에서는 그 효과가 입증된 바 없으며, 이는 도전체인 강철소재 믹서트럭(mixer truck)에 적재되어 장시간 운송되는 과정에서 자화처리 효과가 저감되어 소기의 개질효과를 기대할 수 없기 때문이다.

따라서, 시공과정에서 혼합기(mixer)(10), 교반기(20) 및 주입장치는 물론 다수의 압송펌프(59) 및 부속설비를 통과하는 주교용 주입액의 경우 최초 자화 배합수를 적용하는 것만으로 주입시까지 완벽한 자화처리 효과를 기대하기는 어려우며, 이에 본 발명에서는 혼합기(10)에 배합수를 공급하는 급수구(11), 혼합기(10)에서 배출된 주입액이 교반기(20)로 유입되는 유입구(21), 교반기(20) 내의 교반익(22), 주입장치로 주입액을 공급하는 교반기(20)의 송출구(26) 및 지반에 관입되는 로드(rod)(30)에 자화수단을 구성하여 자화처리 효과를 제고할 수 있도록 하였다.

본 발명에서 혼합기(10) 및 교반기(20)는 외주면에 영구자석(41a)이 부착되는 자화관(40a)이 적용되는 구성요소로서 이들의 구성은 도 1을 비롯하여 도 2 및 도 5에 각각 도시된 바와 같다.

혼합기(10)는 배합수와 시멘트 등의 입자상 재료가 최초로 혼합되는 곳으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 혼합조(15)와 혼합조(15) 상부에 설치된 급수구(11) 및 호퍼(12) 등으로 구성된다.

도시된 실시예에서는 고속전단 혼합기(10)가 예시되었는데, 고속전단 혼합기(10)는 혼합조(15)의 하부에 고속으로 회전하는 로터(13)를 설치하여 재료의 혼합 및 압송을 동시에 수행할 수 있도록 구성된 혼합기(10)로서, 로터(13)에 의하여 혼합 및 가압된 주입액은 배출구(14)를 통하여 압송된다.

혼합기(10)의 급수구(11)에는 자화관(40a)이 연결되어 혼합기(10)로 공급되는 배합수를 자화처리하게 되는데, 이러한 자화관(40a)의 구체적인 구성이 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.

도 3 및 도 4에서와 같이 본 발명의 자화관(40a)은 양단에 플랜지(flange)가 형성된 관체(42)의 외주면에 관체(42)의 외경과 일치하는 내경을 가지는 호형(弧形) 단면의 영구자석(41a)이 부착되어 구성되는데, 도시된 실시예에서와 같이 영구자석(41a) 외주면에는 환형(環形)의 압박대(43)를 결합하여 견고한 부착이 가능하도록 하며, 도 4에서와 같이, 관체(42)의 외주면과 영구자석(41a)의 내주면 사이에는 고무 등 탄성소재로 구성된 완충포(44)를 구성하여 혼합기(10)의 작동중 발생되는 진동에 의한 충격을 흡수하여 영구자석(41a)의 취성파괴 또는 피로파괴를 방지한다.

또한, 강철 등 도전체를 관체(42)의 소재로 적용할 경우 영구자석(41a)의 자기가 부분 차폐되어 자화처리효과가 저감될 수 있으므로, 합성수지제 관체(42)를 적용하면 자화처리효과를 배가할 수 있다.

교반기(20)에는 주입액이 각각 유입 및 송출되는 유입구(21) 및 송출구(26)에 자화관(40a)을 설치하는 방법 외에도, 혼합기(10)에 비하여 상대적으로 저속 회전하는 교반익(22) 표면에 판상의 영구자석(41b)을 부착하는 방식이 적용될 수 있는데, 그 구체적인 실시예가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.

즉, 교반기(20)의 교반조(27) 내부에는 다수의 교반익(22)이 설치되는데, 이 교반익(22) 표면에 영구자석(41b)을 부착함으로써 주입액과 영구자석(41b)이 직접접촉될 수 있도록 함으로써 자화처리효과를 극대화한 것이다.

도 6에는 교반익(22)과 판상 영구자석(41b)의 부착방식이 구체적으로 도시되어 있는데, 도시된 바와 같이, 교반익(22)과 영구자석(41b) 사이에 판상의 완충판(23)을 적층함으로써 교반익(22)의 회전과정에서 발생되는 진동 및 충격을 완충판(23)이 흡수할 수 있도록 하였다.

또한, 도시된 실시예에서는 체결나사(25)를 통한 교반익(22) 및 영구자석(41b)간 접합이 이루어진 바, 체결나사(25)의 체결부위를 통한 영구자석(41b)으로의 진동 전파를 방지하기 위하여 영구자석(41b)의 체결나사(25) 체결부위에 완충링(24)을 추가로 구성하였다.

이렇듯, 혼합, 압송 및 교반 등 일련의 주입액 처리과정에서 자화처리된 주입액은 최종적으로 주입장비(39)에 장착된 로드(30)에 의하여 지반으로 주입되는데, 본 발명에서는 이 로드(30)에 자화관(40c)을 연결하여 주입액의 지반내 침투 직전까지 자화처리효과를 유지할 수 있도록 하였다.

도 7에 도시된 바와 같이, 주교시 지반내 관입되는 로드(30)는 다수의 단위 로드(30)가 연결되어 지반내 소요 심도까지 투입되는데, 동 도면의 타원내 확대부에서와 같이 로드(30)와 동일한 외경을 가지고 동일한 규격의 접합부가 형성된 자화관(40c)을 로드(30)와 연결하게 된다.

즉, 도 7 및 도 8에서와 같이, 일반적으로 단위 로드(30)간의 연결은 외주면에 나선이 형성된 축경부(31)와 이 축경부(31) 나선과 동일한 피치의 나선이 내주면에 형성된 확공부(32)를 로드(30)의 양단에 각각 형성하여 단위 로드(30)를 서로 나사결합함으로써 이루어지는 바, 상기 로드(30)의 축경부(31) 및 확공부(32)와 동일한 형상의 축경부(31) 및 확공부(32)를 자화관(40c)의 양단에도 각각 형성함으로써 일반 단위 로드(30)와 동일한 방식의 나사결합이 가능하도록 한 것이다.

또한, 도시된 실시예에서는 자화관(40c)의 내경은 로드(30)의 내경보다 확대되고, 자화관(40c)의 내경과 외경이 일치하는 원통형의 영구자석(41c)이 결합된 바, 도 7의 실시예에서와 같이, 자화관(40c)과 로드(30)의 체결시 자화관(40c) 상, 하부의 로드(30) 단부가 영구자석(41c)의 상, 하단에 밀착되면서 영구자석(41c)을 견고하게 고정하는 효과도 얻을 수 있다.

한편 도 9는 자화관(40c)내 영구자석(41c) 설치를 위하여 자화관(40c)의 내경을 확대하는 과정에서 자화관(40c)의 단면이 잠식됨에 따라 자화관(40c)이 전체 로드(30) 연결체에 있어서 취약부로 작용될 수 있으므로, 자화관(40c)에 다수의 결합홈(33)을 설치하고 이 결합홈(33)에만 영구자석(41c)을 결합함으로써 자화관(40c)의 강성을 유지할 수 있도록 한 것이다.

즉, 자화관(40c)의 내부에 자화관(40c)과 동일한 내경의 호형(弧形) 단면을 가지는 다수의 영구자석(41c)을 설치하되, 자화관(40c)의 내주면에는 상기 영구자석(41c)과 동형(同形), 동수(同數)의 결합홈(33)을 형성하고, 이 결합홈(33)에 상기 영구자석(41c)이 결합하는 것이다.

이상에서와 같은 본 발명의 자화식 주교장치를 통하여 주교공정 전반에서 주입액의 자화처리효과를 유지할 수 있으며, 이로써 주교품질을 제고할 수 있다.

10 : 혼합기
11 : 급수구
12 : 호퍼(hopper)
13 : 로터(rotor)
14 : 배출구
15 : 혼합조
20 : 교반기
21 : 유입구
22 : 교반익
23 : 완충판
24 : 완충링
25 : 체결나사
26 : 송출구
27 : 교반조
30 : 로드(rod)
31 : 축경부(縮徑部)
32 : 확공부(擴孔部)
33 : 결합홈
39 : 주입장비
40 : 자화관
41 : 영구자석
42 : 관체(管體)
43 : 압박대
44 : 완충포
59 : 압송펌프

Claims

삭제
입자상 재료와 배합수를 혼합하여 주입액을 구성하는 혼합기(10)와 혼합기(10)와 연결되어 주입액을 지속적으로 교반하는 교반기(20)와, 교반기(20)와 연결되어 주입액을 지반내 로드(rod)(30)로 압송하는 주입장비(39)로 구성된 주교장치에 있어서,
교반기(20) 내부의 교반익(22)에는 판상의 영구자석(41b)이 부착되되, 교반익(22)과 판상의 영구자석(41b)은 체결나사(25)로 결합되고;
교반익(22)의 표면과 상기 영구자석(41b) 사이에는 판상의 완충판(23)이 밀착 적층되며;
영구자석(41b)의 체결나사(25) 체결부위에는 완충링(24)이 설치되어, 교반익(22)의 회전과정에서 발생되는 진동 및 충격을 완충판(23)이 흡수하고, 체결나사(25)의 체결부위를 통한 영구자석(41b)으로의 진동 전파를 방지함을 특징으로 하는 자화식 주교장치.
삭제
입자상 재료와 배합수를 혼합하여 주입액을 구성하는 혼합기(10)와 혼합기(10)와 연결되어 주입액을 지속적으로 교반하는 교반기(20)와, 교반기(20)와 연결되어 주입액을 지반내 로드(rod)(30)로 압송하는 주입장비(39)로 구성된 주교장치로서, 로드(30)는 다수의 단위 로드(30)가 연결되어 구성되되, 로드(30)간의 연결은 외주면에 나선이 형성된 축경부(31)와 이 축경부(31) 나선과 동일한 피치의 나선이 내주면에 형성된 확공부(32)를 각 단위 로드(30)의 양단에 각각 형성하여 단위 로드(30)들을 서로 나사결합함으로써 이루어지며, 로드(30)에는 로드(30)와 동일한 외경을 가지고 내부에 영구자석(41c)이 설치된 자화관(40c)이 체결된 주교장치에 있어서,
상기 로드(30)의 축경부(31) 및 확공부(32)와 동일한 형상의 축경부(31) 및 확공부(32)가 자화관(40c)의 양단에 각각 형성되고;
자화관(40c)의 내부에는 자화관(40c)과 동일한 내경의 호형(弧形) 단면을 가지는 다수의 영구자석(41c)이 설치되되, 자화관(40c)의 내주면에는 상기 영구자석(41c)과 동형(同形), 동수(同數)의 결합홈(33)이 형성되고, 이 결합홈(33)에 상기 영구자석(41c)이 결합되어, 자화관(40c)과 로드(30)의 체결시 자화관(40c) 상, 하부의 로드(30) 단부가 영구자석(41c)의 상, 하단에 밀착되면서 영구자석(41c)을 고정함을 특징으로 하는 자화식 주교장치.