KR101076217B1 - 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템 - Google Patents

분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트나 모르타르를 호스를 통하여 이동시켜고 시멘트 광물계 급결제를 혼합시켜 임의 표면 위에 고속의 공기압에 의해서 타설하는 습식 숏크리트 시공장비 시스템으로, 레미콘에서 콘크리트 공급받아 급결제를 혼합한 후 급결제가 혼합된 콘크리트를 분사하는 숏크리트 장비부와; 시멘트 광물계 급결제를 상기 숏크리트 장비부에 공급하는 분말공급장치부와; 상기 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제가 상기 콘크리트에 혼합되기 쉬운 상태로 만들어 주는 역할과, 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 노즐에서 분산되는 압력을 증가시키는 역할과, 상기 분말공급장치부(2)에서 상기 숏크리트 장비부로 분말을 압송시키는 역할을 하는 압축공기를 생산하고 압축공기를 보내는 압축공기부로 구성되고, 상기 숏크리트 장비부는 레미콘에서 콘크리트를 받아 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 압송하는 압송펌프와; 상기 압송펌프에서 토출된 콘크리트가 압송되는 통로이고 상기 급결제가 중간에 혼합되는 콘크리트 압송관과; 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 분산되는 콘크리트분산부로 구성되고, 상기 콘크리트 압송관에는 상기 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합효율을 향상시키기 위하여 압축공기가 분사되는 후단인젝션링과, 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 노즐에서 분산되는 압력을 증가시키기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝션링과, 상기 후단인젝션링과 전단인젝션링의 사이에 설치되며 상기 분말공급장치부로부터 급결제가 공급되는 Y자관이 설치되며, 상기 분말공급장치부는 급결제가 저장되고 배출되는 급결제 탱크부와; 상기 압축공기부에서 압축공기를 받아 상기 급결제의 이송과 분사에 필요한 건조압축공기를 생산하는 건조압축공기 공급장치부와; 상기 급결제를 상기 급결제 탱크의 급결제 토출구에서 상기 콘크리트 압송관으로 이송시키는 급결제 이송관과; 상기 건조압축공기 공급장치부에서 생산된 건조압축공기가 공급되는 건조압축공기라인과; 상기 급결제의 유량을 제어하는 신호와 건조공기 공급장치부의 운전을 제어하는 제어부로 구성된다.
본 발명의 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템을 따르면 건조압축공기를 공급하고 수분의 역류를 막아 수분에 의해 급결제 탱크와 급결제 이송관 내의 급결제가 응결되는 것을 방지할 수 있으며, 전·후단 인젝터와 강선이 있는 Y자관을 사용하여 콘크리트와 급결제의 혼합 효율을 높일 수 있고 급결제 투입량을 정확하게 조절할 수 있어 리바운드량을 줄일 수 있으며, 후단인젝터와 Y자관과의 거리 및 Y자관과 전단인젝터와의 거리의 변경하여 시공 중 콘크리트 압송관이 막혔을 때 신속한 조치를 취할 수 있는 장점이 있으므로, 최종적으로 시공 시간과 투입되는 재료를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템{Wet Type Shotcrete Injection Device System equipped with Feeding Device of Cement Mineral Based Set Accelerator Powder}
본 발명은 시멘트 광물계 급결제를 사용하는 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 습식 숏크리트를 타설하도록 급결제 분말공급장치를 갖추고, 시멘트 광물계 급결제의 급격한 수경성에 대처하여 건조 압축공기를 생산하여 급결제를 공급하는 매체로 사용하여 급결제 공급라인의 말단에 부착된 Y자관을 통하여 콘크리트 압송관에 급결제를 투입하며, 급결제 투입을 하지 않는 스탠바이 상태에서는 바이패스 라인으로 건조 압축공기만 상기 콘크리트 압송관으로 분사되어 콘크리트에 함유된 수분이 급결제 공급라인으로 침투하는 것을 방지하여 급결제가 수분에 의해 라인에서 경화되는 것을 방지한 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 사회기반시설의 확충의 필요성 및 국토 이용의 효율성을 위하여 지상환경을 보존하고 국토의 효율적인 활용을 위하여 지하철, 도로, 국철 및 고속철도 공사 등에서 터널 및 지하공간의 건설공사가 증가하고 단면이 대형화되는 추세에 있다.
이와 같이, 대형화 되는 지하공사의 일환으로 터널시공, 댐공사 또는 지하구조물 공사에 주로 사용되는 공법을 나틈공법(NATM ; New Austrian Tunnelling Method)이라 하는데, 이는 단순한 굴착, 지보공의 수단, 지보공의 설치 순서 등이 아닌 현실에 맞게 판단하는 지반거동의 제 원칙에 따라 시공하는 것으로, 터널을 구성하는 주체가 주변지반이고 지보공은 지반 본래의 강도를 유지하고 보강하는 수단으로 생각하는 개념이며, 강재지보, 락볼트와 숏크리트를 지보재로 사용하고 암반 굴착 직후 원지반의 지지능력을 최대로 활용하여 지반을 안정화시킴으로써 터널의 안정성을 유지시키는 것으로 굴착면을 안정화 하는 굴착면 안정화 공법이다.
상기와 같은 굴착면 안정화 공법의 지보재로 사용되는 숏크리트(Shotcrete)는 암반 또는 지반을 보강하여 붕괴를 방지하기 위한 작업으로써, 별도의 거푸집이 필요 없이 숏크리트 장비를 사용하여 굴착된 원지반에 공기압 및 펌프의 압력으로 분사 고착시키는 콘크리트로써, 지반의 이완을 방지하여 원지반의 강도를 유지하고 콘크리트 아치로서 하중을 분담시켜 굴착면을 평활하게 하여 응력집중을 방지하므로 조기에 강도 확보, 굴착암반과의 부착성 향상, 리바운드와 분진 발생을 최소화 하는 기능이 함께 요구된다.
이러한, 숏크리트 시공방식에는 건식공법과 습식공법의 두가지 종류가 있으며, 습식 공법은 다시 에어압송식과 펌프 압송식으로 나눌 수 있다.
상기 건식공법은 충분히 건조된 상태의 골재를 충분히 건배합한 후 급결제를 혼합하여 분사장치로 공급시켜 압축공기로 압송하여 노즐에서 분사하는 방식으로 이때 배합수는 노즐 내에서 골재와 혼합되어 시공면에 고속으로 분사 고착된다.
그러나, 건식공법은 재료관리, 배합비, 물공급 및 급결제 공급이 습식공법에 비하여 어려워 재료의 품질관리가 일정하지 않고 분진 및 리바운드 발생이 많아져 재료의 손실 비용이 크다는 단점이 있으며, 재료의 보관 역시 습식에 비하여 어렵다.
일반적으로 물이 투입되지 않은 상태에서 재료가 건비빔 되어야 함으로 모래나 자갈이 여러 가지 이유로 표면수를 함유하고 있는 경우 시멘트와 혼합이 완료되고 빠른 시간 내에 작업위치로 운송되어 사용하지 않으면 응고가 시작되어 숏크리트의 품질이 저하되기도 한다. 따라서 재료보관에 각별히 주의를 요하는데 강수 및 직사광선에 노출되지 않도록 하여야 하며 반입재료는 사전검사를 통해 입도분포 외에 골재의 표면수량을 검사토록 한다. 함유기준은 믹서의 성능에 따라 혼합시간, 혼합 후 운반 및 대기시간 등 여러 가지 요소들이 간단한 현장실험을 통해 작업이 크게 영향을 주지 않는 범위를 정하도록 한다.
이에 비해, 습식 공법은 물을 첨가하여 모든 재료를 잘 혼합한 후 분사장치에 공급하고 노즐에서 압축공기를 가하여 분사속도를 증가시켜 시공면에 분사 고착하는 방식으로 재료의 혼합시 콘크리트 배치플랜트를 사용하고 운송시 콘크리트 믹서트럭을 이용하기 때문에 재료의 관리나 품질유지가 상대적으로 건식공법에 비하여 매우 유리하고 리바운드 및 분진발생이 적은 장점이 있는 반면 시공기계가 크고 작업성이 떨어지는 단점이 있다.
이러한, 습식 숏크리트는 사용되는 재료나 배합, 각종 시공조건 및 타설방법 등에 민감하게 영향을 받기 때문에 콘크리트를 급결시켜 지반에 부착하기 위한 혼화제인 급결제(Accelerator)의 품질과 콘트리트의 제반 여건에 따라 리바운드의 양과 시공능률에 변화가 심하게 나타나며 타설 장비의 특성에 따라 숏크리트의 시공품질에 많은 차이를 가지기 때문에 품질 관리상의 어려움이 많고 이로 인해 지보성능이 저하되는 문제가 발생되고 있다.
상기와 같이 콘크리트의 혼화제로 사용되는 급결제는 물유리계액상 급결제와 알루민산소다계 액상급결제를 들 수 있으며, 최근에는 유럽에서 사용되고 있는 알칼리프리계 액상 급결제가 사용되고 있다. 이들 액상 급결제는 콘크리트를 펌프로 압송하는 장비에서 액상용 정량펌프로 액상급결제를 이송하여 분사노즐에 부착된 액상급결제 투입용 노즐을 통하여 콘크리트에 혼합하고 여기에 압축공기를 투입하여 분사압력을 높이는 방법으로 시공되고 있다.
이러한, 종래기술의 물유리계 액상 급결제를 사용하는 경우에는 시공면에 부착되지 못하고 떨어지는 콘크리트 즉 리바운드가 많을 뿐 아니라 장기강도가 감소하고 지하수에 의해 숏크리트가 분해되어 사용이 규제되어 왔다.
현재에는 물유리계 액상 급결제의 문제점을 해소하기 위하여 알루민산소다계 액상급결제가 주로 사용되고 있으나 강알칼리로서 자극성이 강하여 인체에 화상이나 부식을 주는 등 독성이 심하며 응결촉진효과가 약하여 리바운드 량이 많고 장기강도가 감소되는 문제점이 있었다.
더구나, 액상급결제는 약 50%가 물로 이루어져 있기 때문에 사용량을 늘릴수록 콘크리트의 물의 비율이 높아져서 슬럼프가 높을 경우 시공이 어려워지므로 콘크리트의 슬럼프를 최대한 낮게 관리해야 하는 어려움이 있으며 지하수가 새어나오는 용수부위에 시공할 경우 급결제 양을 늘리면 오히려 콘크리트의 흐름성이 커져서 시공이 어려워지는 문제가 있어 시공에 많은 지장을 초래하고 있다. 최근에 사용되기 시작하는 알칼리프리계 급결제는 인체에 무해하고 장기강도가 높아 내구성 증진의 효과가 있으나 액상이라는 점에서는 전술한 바와 같이 콘크리트 슬럼프에 민감하고 응결촉진효과가 약하여 리바운드 양이 많으며 필요에 따라 사용량을 늘릴 경우 시공이 어려워지는 문제점이 있었다.
이와 같은, 문제점을 극복하기 위해 최근에는 시멘트 구성 광물의 일종인 칼슘알루미네이트를 주성분으로 하는 시멘트 광물계 급결제를 개발, 적용하여 널리 사용되고 있다.
이러한, 시멘트 광물계 급결제는 시멘트광물이 주성분이므로 자극성이 적어서 인체에 해가 적고 응결촉진효과가 우수하여 리바운드 양이 적을 뿐만 아니라 장기강도가 높아서 터널의 내구성을 높이는 효과가 있으며, 분말이므로 사용량을 늘리면 콘크리트의 물의 비율이 오히려 낮아지는 효과가 있으므로 부착력이 우수하여 용수부위에도 시공성이 우수할 뿐만 아니라 콘크리트의 슬럼프에 둔감하기 때문에 현장의 품질관리가 용이해지는 등 많은 장점을 가지고 있다.
상기와 같은, 시멘트 광물계 급결제는 많은 장점에도 불구하고 물과 접촉하면 자체 경화 되는 단점 때문에 건식공법에는 기존 시스템에 무리 없이 적용되고 있으나 습식 공법에 있어서는 특수한 장비가 사용되고 있는데 이들 장비들은 재료상태에 따른 시공성능의 민감성과 합류관 막힘, 분진의 발생 등 시공상의 많은 문제가 발생하고 있다.
분말상인 급결제를 투입하기 위해 특수한 장비가 사용되게 되는데, 급결제가 분말이며 물과 접촉하면 자체가 경화되는 특성 때문에 숏크리트 분사를 위하여 이송되는 콘크리트 내부에 급결제를 압축공기와 혼합하여 분사시켜 혼합하는 장치가 개발되어 사용되고 있다.
이와 같은, 분말형 급결제를 사용한 습식 숏크리트 타설은 압송방식에 따라 두가지의 시공시스템을 적용하고 있는데, 콘크리트 이송에 있어서 압축공기로 연속적으로 이송하는 공기압송식과, 일반적으로 콘크리트 펌프카와 유사하여 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 이송하는 펌프압송식으로 구분한다.
상기 공기압송식 콘크리트 타설장치는 공기압송펌프에서 나온 압송압력으로 콘크리트 분사연결관의 분사노즐에 도달하기 전의 일정구간에 급결제합류관을 결합하고 분말공급장치의 급결제연결관을 연결하여 급결제를 함유한 압축펌프에서 형성된 압축공기를 투입한 후 분사노즐에 이르기까지 연장되는 분사연결관 내에서 혼합이 이루어지도록 하는 장치로써, 낮은 압력으로 특수 암반에 시공되는 것으로 시공 속도가 낮기 때문에 공사기간이 길어지고 효율성도 떨어지는 문제점이 있었다.
상기 펌프압송식 콘크리트 타설장치는 압송펌프에서 압송된 콘크리트를 콘크리트 수송관 및 콘크리트 수송호스를 통하여 압축공기합류관에 도달하고, 압축공기합류관의 일측에 연결하여 공기압축펌프에서 공급되는 압축공기로 콘크리트를 분산하며, 압축공기의 압력으로 수송호스를 거쳐 급결제합류에 도달하면 분말공급장치에서 송출되는 급결제를 함유한 압축공기와 합류되고, 콘크리트 수송호스 내에서 혼합이 이루어져 최종적으로 분사노즐을 통하여 분사된다.
여기서, 압축공기합류관에서 압축공기를 혼합하는 것은 콘크리트가 압송되는 상태에서는 콘크리트의 점성과 수송관의 저항으로 인해 급결제합류관에서 급결제를 함유한 압축공기를 투입하기 어려울 뿐만 아니라 혼합이 불균일해지는 문제가 발생하기 때문에 콘크리트를 공기로 분산하여 이송하기 위한 것이다.
이와 같은, 종래 기술의 시멘트 광물계 급결제를 사용하는 습식 숏크리트 타설장치는 이송되는 콘크리트가 급결제합류관에서 분사노즐에 도달하기까지 단계에서 콘크리트가 관내의 저항으로 인해 누적되면서 급결제합류관 내에 높은 압력이 발생하게 되고 콘크리트 또는 콘크리트에 포함된 수분이 급결제수송호스 측으로 역류하여 급결제가 수분과 반응하여 응결되어 급결제 수송호스 및 급결제합류관 내에 빈번하게 코팅이 생성되거나 막힘이 발생하므로 급결제가 원활하게 공급되지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 콘크리트 압송펌프의 두개의 피스톤이 서로 교대되는 순간에 재료공급이 일시적으로 중단되는 맥동현상을 완화시키기 위해 관내에 걸리는 최대 압력이 급결제합류관에 공급되는 급결제를 함유한 압축공기의 압력보다 적도록 형성하여 극복하여 왔으나, 순간적으로 압력변화가 큰 맥동현상으로 콘크리트 이송량이 일시적으로 증가하면 압력변화가 더욱 증가되면서 순간적으로 콘크리트 역류현상이 발생하여 코팅현상이나 막힘 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
상기 역류현상을 해소하기 위하여 급결제합류관에 투입되는 급결제가 혼합된 압축공기의 압력을 높이는 방법이 있으나, 공기압축펌프의 용량의 한계가 있으며, 분말공급장치의 유량이 증가되면 압축공기의 제습효과가 저하되어 수분이 유입되고 급결제가 호스 내에서 경화되는 문제가 발생될 뿐만 아니라 유속이 증가하여 연장호스 내에서 재료분리가 발생하며 혼합효율이 저하되기 때문에 단순한 방법으로 해결할 수 없는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 급결제 탱크 내에서 수분에 의해 응결되는 것을 방지하기 위하여 노점이 -20℃ 이하인 건조압축공기를 생산하여 사용하고 급결제 이송에 사용하고, 급결제공급장치를 개선하기 위하여 급결제 탱크 내에 교반기를 두고 외부에 바이브레이트를 두어 응결되는 것을 방지하며 개선된 피더장치를 채택하고, 급결제 이송관으로 인입되는 수분을 건조압축공기 및 체크밸브로 차단하며, 콘크리트와 급결제의 혼합 효율을 높이기 위하여 Y자관을 개선한 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템을 제공함에 있다.
본 발명은 콘크리트나 모르타르를 호스를 통하여 이동시켜고 시멘트 광물계 급결제를 혼합시켜 임의 표면 위에 고속의 공기압에 의해서 타설하는 습식 숏크리트 시공장비 시스템이다.
상기 습식 숏크리트 시공장비 시스템은 레미콘에서 콘크리트 공급받아 급결제를 혼합한 후 급결제가 혼합된 콘크리트를 분사하는 숏크리트 장비부와; 시멘트 광물계 급결제를 상기 숏크리트 장비부에 공급하는 분말공급장치부와; 상기 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제가 상기 콘크리트에 혼합되기 쉬운 상태로 만들어 주는 역할과, 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 노즐에서 분산되는 압력을 증가시키는 역할과, 상기 분말공급장치부(2)에서 상기 숏크리트 장비부로 분말을 압송시키는 역할을 하는 압축공기를 생산하고 압축공기를 보내는 압축공기부로 구성된다.
상기 숏크리트 장비부는 레미콘에서 콘크리트를 받아 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 압송하는 압송펌프와; 상기 압송펌프에서 토출된 콘크리트가 압송되는 통로이고 상기 급결제가 중간에 혼합되는 콘크리트 압송관과; 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 분산되는 콘크리트분산부로 구성된다.
상기 콘트리트분산부에는 상기 급결제가 혼합된 콘크리트를 분산시키기 위한 노즐이 설치된다.
상기 콘크리트 압송관에는 상기 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합효율을 향상시키기 위하여 압축공기가 분사되는 후단인젝션링과, 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 노즐에서 분산되는 압력을 증가시키기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝션링과, 상기 후단인젝션링과 전단인젝션링의 사이에 설치되며 상기 분말공급장치부로부터 급결제가 공급되는 Y자관이 설치된다.
상기 분말공급장치부는 급결제가 저장되고 배출되는 급결제 탱크부와; 상기 압축공기부에서 압축공기를 받아 상기 급결제의 이송과 분사에 필요한 건조압축공기를 생산하는 건조압축공기 공급장치부와; 상기 급결제를 상기 급결제 탱크의 급결제 토출구에서 상기 콘크리트 압송관으로 이송시키는 급결제 이송관과; 상기 건조압축공기 공급장치부에서 생산된 건조압축공기가 공급되는 건조압축공기라인과; 상기 급결제의 유량을 제어하는 신호와 건조공기 공급장치부의 운전을 제어하는 제어부로 구성된다.
상기 건조압축공기라인은 상기 급결제 탱크로 인입되는 메인 건조압축공기라인과; 상기 급결제가 공급되고 있지 않을 때는 상기 급결제 탱크로 인입되지 않고 바로 상기 급결제 이송관으로 결합되어 수분이 상기 급결제 탱크와 급결제 이송관으로 침입되는 것을 방지하는 바이패스 건조압축공기라인과; 공기압으로 제어하는 기기가 있을 시 제어용 건조압축공기라인으로 구성된다.
상기 건조압축공기 공급장치부는 상기 압축공기부에서 생산되는 압축공기를 저장하여 큐션 역할을 하는 압력탱크와; 상기 압축공기를 1차 여과하고 기수를 분리하는 세퍼레이터와; 1차 제습을 위해 압축공기의 온도를 낮추는 에어쿨러와; 상기 에어 쿨러를 거친 압축공기를 노점이 -20℃ 이하의 건조압축공기로 만드는 에어 드라이어와; 상기 에어 드라이어에서 혼입될 수 있는 이물질을 여과하는 메인 에어필터와; 상기 건조압축공기의 압력을 상기 분말공급장치에서 필요한 일정 압력으로 감압시키는 감압변과; 상기 압력탱크에서 에프터필터까지의 건조압축공기라인으로 구성된다.
상기 메인 건조압축공기라인에는 상기 급결제 탱크로 건조압축공기의 공급을 제어하기 위하여 제어부의 신호에 의해 On/Off되는 건조압축공기 자동공급밸브와, 상기 건조압축공기 자동공급밸브를 통하지 않고 상기 급결제 탱크로 건조압축공기를 보내는 보조건조압축공기라인과, 상기 보조건조압축공기라인에 설치되어 상기 건조압축공기 공급밸브의 고장 시나 수동으로 건조압축공기의 공급이 필요 시 사용되는 건조압축공기 수동공급밸브와, 오일이나 이물질이 급결제 탱크로 혼입되는 것을 방지하기 위한 파이널필터가 설치되며, 상기 바이패스 건조압축공기라인에는 급결제가 공급되고 있을 때는 닫혀있고, 상기 건조압축공기 자동공급밸브가 닫힐 시 상기 급결제 이송관으로 수분이 침입하는 것을 방지하기 위하여 제어부의 신호에 의해 열리는 바이패스 자동밸브와, 오일이나 이물질이 혼입되는 것을 방지하기 위한 파이널필터가 설치되고, 상기 급결제 이송관에는 상기 제어부의 신호에 의해 급결제 공급을 On/Off 하는 급결제 공급밸브와, 급결제의 역류를 방지하기 위한 체크밸브가 설치되는 구조이다.
상기 급결제 탱크부는 상기 급결제가 저장되고 배출되는 급결제 탱크와, 상기 급결제 탱크의 하부에 설치되어 상기 건조압축공기의 압력과 회전에 의해 상기 급결제를 배출시키는 급결제 피더와 상기 급결제 피더를 회전시키는 급결제 피더모터로 구성된다.
상기 급결제 탱크는 5kg/㎠의 사용압력을 견디는 압력 용기이고, 외부는 보온처리되어 상기 급결제가 굳는 것을 방지하며, 상기 급결제 피더는 회전수에 의해 상기 급결제의 토출량이 변화되고, 상기 급결제 피더모터는 회전수를 조정할 수 있게 주파수를 조정하며 상기 제어부에 설치된 인버터로 제어되어 상기 급결제 피더의 회전수를 제어하며, 상기 급결제 탱크의 측면에는 상기 급결제의 응결을 방지하고 하부로 배출을 도와주기 위해 탱크 측면을 두드려주는 바이브레이터가 설치되는 구조이다.
상술한 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템으로 본 발명의 해결하려는 과제를 해결할 수 있다.
본 발명의 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템을 따르면 건조압축공기를 공급하고 수분의 역류를 막아 수분에 의해 급결제 탱크와 급결제 이송관 내의 급결제가 응결되는 것을 방지할 수 있으며, 전·후단 인젝터와 강선이 있는 Y자관을 사용하여 콘크리트와 급결제의 혼합 효율을 높일 수 있고 급결제 투입량을 정확하게 조절할 수 있어 리바운드량을 줄일 수 있으며, 후단인젝터와 Y자관과의 거리 및 Y자관과 전단인젝터와의 거리의 변경하여 시공 중 콘크리트 압송관이 막혔을 때 신속한 조치를 취할 수 있는 장점이 있으므로, 최종적으로 시공 시간과 투입되는 재료를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 전체 시스템 구성도
도 2는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 분말공급장치부 구성도
도 3은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 콘크리트 압송관 내의 재료 흐름 상태도
도 4는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 급결제 탱크부 전체도
도 5는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 급결제 탱크 상세도
도 6은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 급결제 피더 단면도
도 7은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 급결제 피더 휠 상세도
도 8은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 인젝터 단면도 및 측면도
도 9는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 Y자관 개략도
먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다
이하, 본 발명에 따른 "분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템"에 관한 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 전체 시스템 구성도이며, 도 2는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 분말공급장치부 구성도이고, 도 3은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 콘크리트 압송관 내의 재료 흐름 상태도이며, 도 4는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 급결제 탱크부 전체도이고, 도 5는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 급결제 탱크 상세도이며, 도 6은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 급결제 피더 단면도이고, 도 7은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 급결제 피더 휠 상세도이며, 도 8은 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 인젝터 단면도 및 이고, 도 9는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템에 따른 Y자관 개략도이다.
도 1에 도시되어 있는 것 같이 상기 습식 숏크리트 시공장비 시스템(A)은 레미콘(B)에서 콘크리트 공급받아 급결제를 혼합한 후 급결제가 혼합된 콘크리트를 분사하는 숏크리트 장비부(1)와; 시멘트 광물계 급결제를 상기 숏크리트 장비부(1)로 공급하는 분말공급장치부(2)와; 상기 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제가 상기 콘크리트에 혼합되기 쉬운 상태로 만들어 주는 역할과, 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 노즐에서 분산되는 압력을 증가시키는 역할과, 상기 분말공급장치부(2)에서 상기 숏크리트 장비부(1)로 분말을 압송시키는 역할을 하는 압축공기를 생산하고 압축공기를 보내는 압축공기부(3)로 구성된다.
상기 숏크리트 장비부(1)는 상기 레미콘(B)에서 콘크리트를 받아 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 압송하는 압송펌프(11)와; 상기 압송펌프(11)에서 토출된 콘크리트가 압송되는 통로이고 상기 급결제가 중간에 혼합되는 콘크리트 압송관(12)과; 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 분산되는 콘크리트 분산부(13)로 구성되고, 상기 콘트리트 분산부(13)에는 상기 급결제가 혼합된 콘크리트를 분산시키기 위한 노즐(131)이 설치되며, 상기 노즐은 우레탄 테이퍼 노즐을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 콘크리트 압송관(12)에는 상기 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합효율을 향상시키기 위하여 상기 압축공기가 분사되는 후단인젝터(121)와, 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 노즐(131)에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝터(122)와, 상기 후단인젝터(121)과 전단인젝터122)의 사이에 설치되며 상기 분말공급장치부(2)로부터 급결제가 공급되는 Y자관(123)이 설치된다.
시공 중 상기 콘크리트 압송관(12)이 막혔을 때 신속한 조치를 위하여 상기 후단인젝터(121)와 Y자관(123)과의 거리는 0.3~30m이고, Y자관(123)과 전단인젝터(122)와의 거리는 0.3~5m인 것이 바람직하다.
상기 분말공급장치부는 급결제가 저장되고 배출되는 급결제 탱크부(21)와; 상기 압축공기부에서 압축공기를 받아 상기 급결제의 이송과 분사에 필요한 건조압축공기를 생산하는 건조압축공기 공급장치부(22)와; 상기 급결제를 상기 급결제 탱크부(21)의 급결제 토출구(21213)에서 상기 콘크리트 압송관(12)으로 이송시키는 급결제 이송관(23)과; 상기 건조압축공기 공급장치부(22)에서 생산된 건조압축공기가 공급되는 건조압축공기라인(24)과; 상기 급결제의 토출 유량을 제어하고 건조공기 공급장치부(22)의 운전을 제어하는 제어부(26)로 구성된다.
상기 압축공기부(3)는 압축공기를 생산하는 에어컴프레셔(31)와, 상기 압축공기를 보내는 압축공기라인(32)으로 구성된다.
본 발명의 습식 숏크리트 시공장비 시스템을 전반적으로 설명하면 본 발명에 사용되는 급결제는 시멘트 광물계 급결제로서 대부분 칼슘알루미네이트계 광물을 주체로 하고 있기 때문에 급결제 자체가 매우 급격한 수경성을 가지고 있어 물과 접촉하면 수초 이내로 응결이 시작된다.
따라서 건식으로 재료를 미리 혼합하여 최종단계에서 물이 혼합되는 건식공법에서는 문제가 없으나 젖은 콘크리트에 급결제를 혼합하는 습식공정에 있어서는 급결제를 최종 분사직전에 혼합하여야 하며 이때 급결제의 정량적인 투입과 재료의 혼합방법이 문제가 된다.
액상급결제에 있어서는 액체이므로 정량펌프로 쉽게 정량투입이 가능하며 콘크리트와의 순간적 혼합이 용이하지만, 시멘트 광물계 급결제에 있어서는 정량적인 투입을 위해서 분말을 정량적으로 토출하여 건조압축공기로 이송하기 위한 상기 분말공급장치부(2)를 필요로 하며 상기 Y자관(123)에서 콘크리트에 혼합하게 된다.
상기 습식 숏크리트 시공장비 시스템(A)에 장착되어 있는 상기 분말공급장치부(2)는 급결제 탱크부(21)에서 급결제 피더모터(213)의 회전에 의해 정량적으로 토출된 급결제를 건조압축공기로 밀어내어 상기 콘크리트 압송관(12)에 부착된 상기 Y자관(123)으로 이송시키기 위한 장비로서 압축공기에 수분이 있을 경우 탱크 및 라인에서 급결제가 경화되는 문제가 발생되기 때문에 건조압축공기 공급장치부(22)가 부착되어 있다.
상기 숏크리트 장비부(1)의 압송펌프(11)와 콘크리트 분산부(13)는 공지된 기술이 많으므로 본 발명에서 상세한 설명은 생략한다.
도 2에 도시되어 있는 것 같이 상기 분말공급장치부는 급결제가 저장되고 배출되는 급결제 탱크부(21)와; 상기 압축공기부에서 압축공기를 받아 상기 급결제의 이송과 분사에 필요한 건조압축공기를 생산하는 건조압축공기 공급장치부(22)와; 상기 급결제를 상기 급결제 탱크부(21)의 급결제 토출구(21213)에서 상기 콘크리트 압송관(12)으로 이송시키는 급결제 이송관(23)과; 상기 건조압축공기 공급장치부에서 생산된 건조압축공기가 공급되는 건조압축공기라인(24)과; 상기 급결제의 토출 유량을 제어하고 건조공기 공급장치부(22)의 운전을 제어하는 제어부(26)로 구성된다.
상기 급결제 탱크부(21)는 상기 급결제가 저장되고 배출되는 급결제 탱크(211)와, 상기 급결제 탱크(211)의 하부에 설치되어 상기 건조압축공기의 압력과 회전에 의해 상기 급결제를 배출시키는 급결제 피더(212)와 상기 급결제 피더(212)를 회전시키는 급결제 피더모터(213)로 구성된다.
상기 급결제 탱크(211)는 5kg/㎠의 사용압력을 견디는 압력 용기이고, 외부는 보온처리되어 상기 급결제가 굳는 것을 방지한다.
상기 급결제 피더(212)는 회전수에 의해 상기 급결제의 토출량이 변화되는 것이 바람직하다.
상기 급결제 피더모터(213)는 회전수를 조정할 수 있게 주파수를 조정하며 상기?제어부(26)에 설치된 인버터(2131)로 제어되어 상기 급결제 피더(212)의 회전수를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 건조압축공기 공급장치부(22)는 상기 압축공기부(3)에서 생산되는 압축공기를 저장하여 큐션 역할과 이물질 제거 역할을 하는 압력탱크(221)와; 상기 압축공기를 1차 여과하고 기수를 분리하는 세퍼레이터(Separator)(222)와; 1차 제습을 위해 상기 압축공기의 온도를 낮추는 에어 쿨러(223)와; 상기 에어 쿨러를 거친 상기 압축공기를 노점이 -20℃ 이하의 건조압축공기로 만드는 에어 드라이어(224)와; 상기 에어 드라이어(224)에서 혼입될 수 있는 이물질을 여과하는 메인 에어필터(225)와; 상기 건조압축공기의 압력을 상기 분말공급장치부(2)에서 필요한 일정 압력으로 감압시키는 감압변(226)과; 상기 압력탱크(221)에서 상기 메인 에어필터(225)까지의 압축공기가 통과하는 압축공기라인(227)으로 구성된다.
상기 건조압축공기라인(24)은 상기 급결제 탱크부(21)로 인입되는 메인 건조압축공기라인(241)과; 상기 급결제가 공급되고 있지 않을 때는 상기 급결제 탱크부(21)로 인입되지 않고 바로 상기 급결제 이송관(23)으로 결합되어 수분이 상기 급결제 탱크부(21)와 급결제 이송관(23)으로 침입되는 것을 방지하는 바이패스 건조압축공기라인(242)과; 공기압으로 제어하는 기기가 있을 시 제어용 건조압축공기라인(243)으로 구성된다.
상기 메인 건조압축공기라인(241)에는 상기 급결제 탱크부(21)로 상기 건조압축공기의 공급을 제어하기 위하여 상기 제어부(26)의 신호에 의해 On/Off되는 건조압축공기 자동공급밸브(2411)와, 상기 건조압축공기 자동공급밸브(2411)를 통하지 않고 상기 급결제 탱크부(21)로 상기 건조압축공기를 보내는 보조건조압축공기라인(2412)과, 상기 보조건조압축공기라인(2412)에 설치되어 상기 건조압축공기 공급밸브의 고장 시나 수동으로 건조압축공기의 공급이 필요 시 사용되는 건조압축공기 수동공급밸브(24121)와, 오일이나 이물질이 상기 급결제 탱크부(21)로 혼입되는 것을 방지하기 위한 파이널필터(2413)가 설치된다.
상기 바이패스 건조압축공기라인(242)에는 상기 급결제가 공급되고 있을 때는 닫혀있고, 상기 건조압축공기 자동공급밸브(2411)가 닫힐 시 상기 급결제 이송관(23)으로 수분이 침입하는 것을 방지하기 위하여 상기 제어부(26)의 신호에 의해 열리는 바이패스 자동밸브(2421)와, 오일이나 이물질이 혼입되는 것을 방지하기 위한 파이널필터(2422)가 설치된다.
상기 급결제 이송관(23)에는 상기 제어부(26)의 신호에 의해 급결제 공급을 On/Off 하는 급결제 공급밸브(231)와, 상기 급결제의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(232)가 설치되는 구조이다.
상기 급결제 공급밸브(231), 건조압축공기 자동공급밸브(2411) 및 바이패스 자동밸브(2421)는 탄성튜브를 건조압축공기를 사용하는 엑츄에이터(2311)로 눌러 유량을 제어하는 핀치밸브 타입이다.
상기 핀치밸브타입이 고장률과소모량이 많고 건조압축공기로 구동되어 복잡하므로 상기 급결제 공급밸브(231), 건조압축공기 자동공급밸브(2411) 및 바이패스 자동밸브(2421)는 전기식 다이아프램밸브 타입인 것이 바람직하다.
부언해서 설명하면, 급결제 투입량은 인버터(2131)에 의해 상기 급결제 피더모터(213)의 회전속도를 제어함으로서 정량적으로 제어되며 재료 토출량의 보정시험을 통하여 상기 인버터(2131)의 수치와 재료투입량의 비례그래프를 작성하여 상기 인버터(2131)의 수치로 조절할 수 있도록 해야한다..
상기 에어 드라이어(224)를 통해 완전히 제습된 상기 건조압축공기는 상기 바이배스 건조압축공기라인(242) 통해 상기 Y자관(123)에 건조압축공기만 투입하는 stand-by 상태와 상기 급결제 공급밸브(231)를 열어 급결제에 상기 건조압축공기를 투입하는 시공 상태로 전환이 되도록 되어 있는데 이것은 상기 Y자관(123)에 지속적으로 상기 건조압축공기가 공급되어 콘크리트가 역류되지 않도록 하기 위한 장치들이다.
상기 분말공급장치부(2)의 작동원리는 분말공급시스템을 작동하면 Stand-By 상태(시공대기상태)로 되어 상기 급결제 탱크(211)의 하부에 있는 상기 급결제 공급밸브(231)가 닫히고 상기 바이패스 자동밸브(2421)가 열려 건조압축공기가 상기 Y자관(123)으로 공급되는 상태가 되며 급결제 투입을 개시하면 반대로 상기 급결제 탱크(211) 측 상기 급결제 공급밸브(231)가 열리고 상기 바이패스 건조압축공기라인(242)의 바이패스 자동밸브(2421)이 닫혀 상기 건조압축공기는 상기 급결제 탱크(211)의 하부의 급결제 피더(212)의 피더 휠(2122)을 통과하며 급결제를 정량적으로 끌어내어 상기 Y자관(123)으로 이송하게 되며, 상기 메인 건조압축공기라인(241)의 건조압축공기 자동공급밸브(2411)은 분말공급시스템을 작동되는 상황에서는 오픈해두어도 상기 급결제 공급밸브(231)가 닫혀 있기 때문에 무방하다.
이 과정은 상기 급결제 공급밸브(231)과 바이패스 자동밸브(2421)에 의해 순간적으로 전환되어 상기 Y자관(123)의 압력이 저하되지 않도록 하고 있는데 이것은 콘크리트가 역류되면 수분으로 인해 급결제가 경화되어 막힘이 발생하기 때문에 항상 압력을 유지토록 하는 것이며, 급결제의 토출량은 상기 급결제 피더(212)의 속도를 변화시켜 조절하는데 이때 급결제 피더모터(213)의 속도는 상기 제어부(26)에 부착된 인버터(2131)의 주파수로 조절한다,
상기 건조압축공기 공급장치부(22)에 대해 상세히 설명하면 아래와 같다.
상기 압력탱크(221)는 상기 압축공기부(3)에서 생산되는 압축공기를 저장하여 갑자기 많이 양을 쓸 때 큐션 역할과 이물질 제거 역할과 고온의 압축공기가 냉각되면서 수분이 발생하는 수분을 제거하는 역할을 한다.
상기 압력탱크(221)에는 수분을 하부에서 자동으로 배출하는 오토트랩과 수동드레인 밸브와 탱크 내부의 압축공기압을 측정하는 압력계(2511b)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 세퍼레이터(Separator)(222)는 상기 압축공기에 포함된 사이즈가 큰 이물질을 1차 여과하고 기수를 분리하는 역할을 하며, 하부에 물을 자동으로 배출하는 오토트랩이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 에어 쿨러(223)는 냉동식 타입을 사용하여 압축공기 온도를 4~8℃로 낮추어 압축공기의 절대습도량을 낮추어 압축공기 중의 수분이 배출되도록 한다.
상기 에어 드라이어(224)는 알루미나 겔이 들어있는 2개의 타워를 이용하여 알루미나 겔이 압축공기 내의 수분을 제거하고 수분을 함유한 알루미나 겔은 전기 히터로 가열하거나 자체 건조압축공기로 수분을 제거하는 재생을 하여 2개의 타워를 번갈아 사용하면서 서비스와 재생을 한다.
상기 메인 에어필터(225)는 상기 에어 드라이어(224)에서 혼입될 수 있는 알루미나 겔의 미분이나 이물질을 여과하는 역할을 하며 2개를 병열로 설치하여 1개는 서비스하고 1개는 스탠바이 상태로 두는 것이 바람직하다.
상기 감압변(226)은 상기 건조압축공기의 압력을 상기 분말공급장치부(2)에서 필요한 일정 압력으로 감압시키는 역할을 하며, 보통 왕복동식 압축기의 생산되는 압축공기의 압력이 6~8kg/㎠이므로 상기 급결제 이송용으로 사용하는 압력 5.0kg/㎠으로 감압하는 역할을 한다.
상기 건조압축공기라인(243)에는 제어용 건조압축공기의 쿠션 역할을 하는 보조압력탱크(2431)과, 상기 건조압축공기를 제어용으로 일정 압력으로 감압하는 감압변(2432)가 설치된다.
상기 건조압축공기라인(243)은 상기 급결제 공급밸브(231), 건조압축공기 자동공급밸브(2411) 및 바이패스 자동밸브(2421)는 탄성튜브를 건조압축공기를 사용하는 엑츄에이터(2311)로 눌러 유량을 제어하는 핀치밸브 타입일 때만 필요하며, 상기 급결제 공급밸브(231), 건조압축공기 자동공급밸브(2411) 및 바이패스 자동밸브(2421)는 전기식 다이아프램밸브 타입일 때는 필요하지 않다.
상기 급결제 탱크(211)의 용량을 연속시공에 적합토록 800kg으로 하는 것이 바람직하다.
또한 탱크용량 800kg을 커버하기 위해 시공초기에 탱크의 압력이 정상상태까지 상승되는 속도가 늦어 상기 Y자관(123)의 급결제 압력이 낮아지는 현상이 발생하므로 상기 보조건조압축공기라인(2412)의 건조압축공기 수동공급밸브(24121)로 개폐토록 하여 시공초기에 탱크의 압력을 미리 상승시켜 초기부터 급결제의 토출압이 정상상태가 되도록 하는 것이 바람직하다.
도 3에 도시되어 있는 것 같이 본 도면은 상기 콘크리트 압송관(12) 내에서의 콘크리트 흐름을 나타내며 상기 후단인젝터(121)에서 압축공기를 부사하여 콘크리트를 잘게 부수는 역할과, 상기 Y자관(123)에서 잘게 부서진 콘크리트와 급결제가 혼합하는 상태와, 상기 전단인젝터(122)에서 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 노즐(131)에서 분산되는 압력을 증가시키기 위해 압축공기가 분사되는 상태의 흐름을 보여주고 있다.
도 4에 도시되어 있는 것 같이 상기 급결제 탱크부(21)는 상기 급결제가 저장되고 배출되는 급결제 탱크(211)와, 상기 급결제 탱크(211)의 하부에 설치되어 상기 건조압축공기의 압력과 회전에 의해 상기 급결제를 배출시키는 급결제 피더(212)와 상기 급결제 피더(212)를 회전시키는 급결제 피더모터(213)로 구성된다.
도 5에 도시되어 있는 것 같이 상기 급결제 탱크(211)는 5kg/㎠의 사용압력을 견디는 압력 용기이고, 외부는 보온처리되어 상기 급결제가 굳는 것을 방지한다.
상기 급결제 탱크(211)의 상부는 맨홀(2112)가 형성되어 상기 맨홀(2112)에 맨홀뚜껑(2111)이 설치되며, 상기 맨홀뚜껑(2111)의 상기 급결제 탱크(211)의 사용압력에서 누설되지 않게 맨홀뚜껑 잠금쇠(21111)와 맨홀뚜껑을 열고 닫을 수 있게 맨홀뚜껑 힌지(21112)가 형성되며, 상기 급결제 탱크(211) 내의 압력을 균일하게 하기 위해 건조압축공기가 인입되는 건조압축공기 인입구(2114)와 상기 급결제 탱크(211) 내의 압력의 압력이 표시되는 압력계 설치구가 형성된다.
상기 급결제 탱크(211)의 하부에는 급결제 피더 결합 플랜지가 형성되고, 급결제 탱크(21)의 셀 부분에는 바이브레이터 베이스(2115)가 설치된다.
상기 급결제 탱크(21)의 측면에는 상기 급결제의 응결을 방지하고 하부로 배출을 도와주기 위해 탱크 측면을 두드려주는 2~4 개의 바이브레이터가 설치되는 구조이다.
상기 바이브레이터는 상기 분말공급장치부(2)에는 항상 압축공기가 있으므로 공기압으로 두드려주는 에어노커(Air Knocker) 타입을 사용하는 것이 바람직하다.
도 6에 도시되어 있는 것 같이 상기 급결제 피더(212)는 외형을 이루고 상기 급결제 탱크(211)와 결합되는 피더 케이싱(2121)과, 원추 형상의 하부에 다수 개의 날개(21221)가 부착되어 원주를 이루고 상기 날개(21221) 사이로 상기 급결제가 공급되어 상기 건조압축공기가 공급되는 부분에서 상기 급결제가 상기 급결제 이송관(23)으로 배출되며 회전하는 피더 휠(2122)과, 상기 급결제가 응결되는 것을 막기 위해 상기 피더 휠(2122) 상부에 형성된 교반기(2123)와, 상기 피더 휠(2122)을 회전시켜주며 웜기어(21241)가 부착된 웜회전축(2124)과, 상기 피더 휠(2122)의 중앙에 삽입 결합되어 상기 웜회전축(2124)과 웜휠(21242)로 맞물려 상기 피더 휠(2122)이 회전되게 하는 피더 휠 샤프트(2125)로 구성되는 구조이다.
상기 피더 케이싱(2121)에는 상기 급결제 탱크(211)의 급결제 피더 결합 플랜지(2113)과 결합하는 급결제 탱크 결합플랜지(21211)와 상기 건조압축공기가 상기 메인 건조압축공기라인(241)을 거쳐 인입되는 건조압축공기 인입구(21212)와, 상기 피더 휠(2122)의 날개(21221)에 충진된 급결제를 밀어 급결제와 건조압축공기가 혼합된 것이 토출되는 급결제 토출구(21213)가 형성된다.
상기 피더 케이싱(2121) 하부에는 상기 웜휠(21242)와 웜기어(21241)가 설치되는 기어설치부(21214)가 형성된다.
상기 급결제 피더(212)는 회전수에 의해 상기 급결제의 토출량이 변화된다.
상기 급결제 피더모터(213)는 회전수를 조정할 수 있게 주파수를 조정하며 상기 제어부(26)에 설치된 인버터(2131)로 제어되어 상기 급결제 피더(212)의 회전수를 제어한다.
급결제 투입량은 인버터(2131)에 의해 상기 급결제 피더모터(213)의 회전속도를 제어함으로서 정량적으로 제어되며 재료 토출량의 보정시험을 통하여 상기 인버터(2131)의 수치와 재료투입량의 비례그래프를 작성하여 상기 인버터(2131)의 수치로 조절할 수 있도록 해야한다.
도면의 파란색으로 된 건조압축공기가 상기 메인 건조압축공기라인(241)을 거쳐 건조압축공기 인입구(21212)로 인입되어 상기 피더 휠(2122)의 날개(21221)에 충진된 급결제를 밀어 급결제와 건조압축공기가 혼합된 것이 급결제 토출구(21213)으로 나와 상기 급결제 이송관(23)을 통하여 상기 Y자관(123)으로 인입된다.
도 7에 도시되어 있는 것 같이 상기 피더 휠(2122)는 원추 형상의 하부에 다수 개의 날개(21221)가 부착되어 원주를 이루고 상기 날개(21221) 사이로 상기 급결제가 공급되어 상기 건조압축공기가 공급되는 부분에서 상기 급결제가 상기 급결제 이송관(23)으로 배출되며 회전하며,
상기 피더 휠(2122)의 중앙에는 피더 휠 샤프트(2125)가 삽입되는 피더 휠 샤프트 삽입홀(21222)이 형성되며, 피더 휠 샤프트 삽입홀(21222)에 피더 휠 샤프트(2125)를 삽입한 후 상기 교반기(2123)를 결합하여 상기 피더 휠(2122)이 회전 할 때 상기 교반기(2123)이 같이 회전하여 상기 급결제가 응결되는 것을 방지한다.
도 8에 도시되어 있는 것 같이 후단인젝터(121)는 상기 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합효율을 향상시키기 위하여 상기 압축공기가 분사되며, 전단인젝터122)는 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 노즐(131)에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사된다.
상기 후단인젝터(121)과 전단인젝터122)의 내부에는 상기 압축공기가 골고루 분사되도록 하는 인젝션링(1211, 1221)이 형성되고, 상기 인젝션링(1211, 1221)에는 상기 압축공기가 상기 콘크리트 압송관(12)으로 배출되는 다수 개의 인젝션홀(12111, 12211)이 형성되는 구조이다.
상기 후단인젝터(121)과 전단인젝터122)에는 압축공기인입구(1212, 1222)가 형성되어 압축공기가 인입된다.
시공 중 상기 콘크리트 압송관(12)이 막혔을 때 신속한 조치를 위하여 상기 후단인젝터(121)와 Y자관(123)과의 거리는 0.3~30m이고, Y자관(123)과 전단인젝터(122)와의 거리는 0.3~5m인 것이 바람직하다.
도 9에 도시되어 있는 것 같이 상기 Y자관(123)은 상기 급결제가 인입되는 인입부(1231)와, 상기 콘크리트와 급결제의 혼합물에 회전을 주는 강선부(1232)로 구성되며, 상기 인입부(1231)와 강선부(1232)는 막혔을 때나 시공 완료 후 청소를 위해 분리될 수 있는 구조인 것이 바람직하다.
상기 Y자관(123)의 급결제 투입각도(d)는 20~35도인 것이 바람직하다.
상기 인입부(1231)에는 상기 급결제가 인입되는 인입구(12311)가 형성된다.
상기 강선부(1232)의 내부에는 혼합 효율을 높이기 위하여 상기 콘크리트와 급결제가 회전되게 나사 모양으로 홈을 판 강선(腔線)(12321)이 형성되는 구조인 것이 바람직하다.
상기 강선부(1232)의 길이는 20~30cm인 것이 바람직하다.
본 발명의 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템을 따르면 건조압축공기를 공급하고 수분의 역류를 막아 수분에 의해 급결제 탱크와 급결제 이송관 내의 급결제가 응결되는 것을 방지할 수 있으며, 전·후단 인젝터와 강선이 있는 Y자관을 사용하여 콘크리트와 급결제의 혼합 효율을 높일 수 있고, 급결제 투입량을 정확하게 조절할 수 있어 리바운드량을 줄일 수 있으며, 후단인젝터와 Y자관과의 거리 및 Y자관과 전단인젝터와의 거리의 변경하여 시공 중 콘크리트 압송관이 막혔을 때 신속한 조치를 취할 수 있는 장점이 있으므로, 최종적으로 시공 시간과 투입되는 재료를 줄일 수 있는 효과가 있다.
제: 습식 숏크리트 시공장비 시스템 B : 레미콘
1 : 숏크리트 장비부 11 : 압송펌프
12 : 콘크리트 압송관 121 : 후단인젝터
1211 : 후단인젝션링 1212 : 압축공기인입구
12111 : 후단인젝션홀 122 : 전단인젝션터
1221 : 전단인젝션링 1222 : 압축공기인입구
12211 : 전단인젝션홀 123 : Y자관
1231 : 인입부 12311 : 인입구
1232 : 강선부 12321 : 강선
13 : 콘크리트 분산부 131 : 노즐
2 : 분말공급장치부
21 : 급결제 탱크부 211 : 급결제 탱크
2111 : 급결제 피더 결합 오프닝 212 : 급결제 피더
2121 : 피더 케이싱 21211 : 급결제 탱크 결합플랜지
21212 : 건조압축공기 인입구 21213 : 급결제 배출부
21214 : 기어설치부
2122 : 피더 휠 21221 : 날개
2123 : 교반기 2124 : 웜회전축
21241 : 웜기어 21242 : 웜휠
2125 : 피더 휠 샤프트 213 : 급결제 피더모터
2131 : 인버터 22 : 건조압축공기 공급장치부
221 : 압력탱크 222 : 세퍼레이터
223 : 에어 쿨러 224 : 에어 드라이어
225 : 메인 에어필터 226 : 감압변
227 : 압축공기라인 23 : 급결제 이송관
231 : 급결제 공급밸브 2311 : 엑츄에어터
232 : 체크밸브 24 : 건조압축공기라인
241 : 메인 건조압축공기라인 2411 : 건조압축공기 자동공급밸브
2412 : 보조건조압축공기라인 24121 : 건조압축공기 수동공급밸브
2413 : 파이널필터 242 : 바이패스 건조압축공기라인
2421 : 바이패스 자동밸브 2422 : 파이널필터
243 : 제어용 건조압축공기라인 2431 : 보조압력탱크
2432 : 감압변 2511a,b,c,d,e : 압력계
26 : 제어부 261 : 제어선
3 : 압축공기부 31 : 에어컴프레셔
32 : 압축공기라인

Claims (9)

  1. 콘크리트나 모르타르를 호스를 통하여 이동시켜고 시멘트 광물계 급결제를 혼합시켜 임의 표면 위에 고속의 공기압에 의해서 타설하는 습식 숏크리트 시공장비 시스템(A)에 있어서,
    상기 습식 숏크리트 시공장비 시스템(A)은 레미콘(B)에서 콘크리트를 공급받아 급결제를 혼합한 후 급결제가 혼합된 콘크리트를 분사하는 숏크리트 장비부(1)와;
    시멘트 광물계 급결제를 상기 숏크리트 장비부(1)로 공급하는 분말공급장치부(2)와;
    상기 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제가 상기 콘크리트에 혼합되기 쉬운 상태로 만들어 주는 역할과, 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 노즐에서 분산되는 압력을 증가시키는 역할과, 상기 분말공급장치부(2)에서 상기 숏크리트 장비부(1)로 분말을 압송시키는 역할을 하는 압축공기를 생산하고 압축공기를 보내는 압축공기부(3)로 구성되고,
    상기 숏크리트 장비부(1)는 상기 레미콘(B)에서 콘크리트를 받아 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 압송하는 압송펌프(11)와;
    상기 압송펌프(11)에서 토출된 콘크리트가 압송되는 통로이고 상기 급결제가 중간에 혼합되는 콘크리트 압송관(12)과;
    상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 분산되는 콘크리트 분산부(13)로 구성되고,
    상기 콘트리트 분산부(13)에는 상기 급결제가 혼합된 콘크리트를 분산시키기 위한 노즐(131)이 설치되며,
    상기 콘크리트 압송관(12)에는 상기 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합효율을 향상시키기 위하여 상기 압축공기가 분사되는 후단인젝터(121)와, 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 노즐(131)에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝터(122)와, 상기 후단인젝터(121)과 전단인젝터122)의 사이에 설치되며 상기 분말공급장치부(2)로부터 급결제가 공급되는 Y자관(123)이 설치되고,
    상기 분말공급장치부는 급결제가 저장되고 배출되는 급결제 탱크부(21)와;
    상기 압축공기부에서 압축공기를 받아 상기 급결제의 이송과 분사에 필요한 건조압축공기를 생산하는 건조압축공기 공급장치부(22)와;
    상기 급결제를 상기 급결제 탱크부(21)의 급결제 토출구(21213)에서 상기 콘크리트 압송관(12)으로 이송시키는 급결제 이송관(23)과;
    상기 건조압축공기 공급장치부에서 생산된 건조압축공기가 공급되는 건조압축공기라인(24)과;
    상기 급결제의 토출 유량을 제어하고 건조공기 공급장치부(22)의 운전을 제어하는 제어부(26)로 구성되며,
    상기 Y자관(123)의 급결제 투입각도(d)는 20~35도이고,
    상기 Y자관(123)은 상기 급결제가 인입되는 인입부(1231)와, 상기 콘크리트와 급결제의 혼합물에 회전을 주는 강선부(1232)로 구성되고,
    상기 인입부(1231)에는 상기 급결제가 인입되는 인입구(12311)가 형성되며,
    상기 강선부(1232)의 내부에는 혼합 효율을 높이기 위하여 상기 콘크리트와 급결제가 회전되게 나사 모양으로 홈을 판 강선(腔線)(12321)이 형성되는 구조인 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 건조압축공기 공급장치부(22)는 상기 압축공기부(3)에서 생산되는 압축공기를 저장하여 큐션 역할과 이물질 제거 역할을 하는 압력탱크(221)와;
    상기 압축공기를 1차 여과하고 기수를 분리하는 세퍼레이터(Separator)(222)와;
    1차 제습을 위해 상기 압축공기의 온도를 낮추는 에어 쿨러(223)와;
    상기 에어 쿨러를 거친 상기 압축공기를 노점이 -20℃ 이하의 건조압축공기로 만드는 에어 드라이어(224)와;
    상기 에어 드라이어(224)에서 혼입될 수 있는 이물질을 여과하는 메인 에어필터(225)와;
    상기 건조압축공기의 압력을 상기 분말공급장치부(2)에서 필요한 일정 압력으로 감압시키는 감압변(226)과;
    상기 압력탱크(221)에서 상기 메인 에어필터(225)까지의 압축공기가 통과하는 압축공기라인(227)으로 구성되고,
    상기 건조압축공기라인(24)은 상기 급결제 탱크부(21)로 인입되는 메인 건조압축공기라인(241)과;
    상기 급결제가 공급되고 있지 않을 때는 상기 급결제 탱크부(21)로 인입되지 않고 바로 상기 급결제 이송관(23)으로 결합되어 수분이 상기 급결제 탱크부(21)와 급결제 이송관(23)으로 침입되는 것을 방지하는 바이패스 건조압축공기라인(242)과;
    공기압으로 제어하는 기기가 있을 시 제어용 건조압축공기라인(243)으로 구성되며,
    상기 메인 건조압축공기라인(241)에는 상기 급결제 탱크부(21)로 상기 건조압축공기의 공급을 제어하기 위하여 상기 제어부(26)의 신호에 의해 On/Off되는 건조압축공기 자동공급밸브(2411)와, 상기 건조압축공기 자동공급밸브(2411)를 통하지 않고 상기 급결제 탱크부(21)로 상기 건조압축공기를 보내는 보조건조압축공기라인(2412)과, 상기 보조건조압축공기라인(2412)에 설치되어 상기 건조압축공기 공급밸브의 고장 시나 수동으로 건조압축공기의 공급이 필요 시 사용되는 건조압축공기 수동공급밸브(24121)와, 오일이나 이물질이 상기 급결제 탱크부(21)로 혼입되는 것을 방지하기 위한 파이널필터(2413)가 설치되며,
    상기 바이패스 건조압축공기라인(242)에는 상기 급결제가 공급되고 있을 때는 닫혀있고, 상기 건조압축공기 자동공급밸브(2411)가 닫힐 시 상기 급결제 이송관(23)으로 수분이 침입하는 것을 방지하기 위하여 상기 제어부(26)의 신호에 의해 열리는 바이패스 자동밸브(2421)와, 오일이나 이물질이 혼입되는 것을 방지하기 위한 파이널필터(2422)가 설치되고,
    상기 급결제 이송관(23)에는 상기 제어부(26)의 신호에 의해 급결제 공급을 On/Off 하는 급결제 공급밸브(231)와, 상기 급결제의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(232)가 설치되는 구조이며,
    상기 압축공기부(3)는 압축공기를 생산하는 에어컴프레셔(31)와, 상기 압축공기를 보내는 압축공기라인(32)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 급결제 탱크부(21)는 상기 급결제가 저장되고 배출되는 급결제 탱크(211)와, 상기 급결제 탱크(211)의 하부에 설치되어 상기 건조압축공기의 압력과 회전에 의해 상기 급결제를 배출시키는 급결제 피더(212)와 상기 급결제 피더(212)를 회전시키는 급결제 피더모터(213)로 구성되며,
    상기 급결제 탱크(211)는 5kg/㎠의 사용압력을 견디는 압력 용기이고, 외부는 보온처리되어 상기 급결제가 굳는 것을 방지하며,
    상기 급결제 피더(212)는 회전수에 의해 상기 급결제의 토출량이 변화되고,
    상기 급결제 피더모터(213)는 회전수를 조정할 수 있게 주파수를 조정하며 상기 제어부(26)에 설치된 인버터(2131)로 제어되어 상기 급결제 피더(212)의 회전수를 제어하고,
    상기 급결제 탱크(21)의 측면에는 상기 급결제의 응결을 방지하고 하부로 배출을 도와주기 위해 탱크 측면을 두드려주는 바이브레이터가 설치되는 구조인 것을 특징으로 하는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 후단인젝터(121)과 전단인젝터122)의 내부에는 상기 압축공기가 골고루 분사되도록 하는 인젝션링(1211, 1221)이 형성되고, 상기 인젝션링(1211, 1221)에는 상기 압축공기가 상기 콘크리트 압송관(12)으로 배출되는 다수 개의 인젝션홀(12111, 12211)이 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    시공 중 상기 콘크리트 압송관(12)이 막혔을 때 신속한 조치를 위하여 상기 후단인젝터(121)와 Y자관(123)과의 거리는 0.3~30m이고, Y자관(123)과 전단인젝터(122)와의 거리는 0.3~5m인 것을 특징으로 하는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 급결제 공급밸브(231), 건조압축공기 자동공급밸브(2411) 및 바이패스 자동밸브(2421)는 탄성튜브를 건조압축공기를 사용하는 엑츄에이터(2311)로 눌러 유량을 제어하는 핀치밸브 타입인 것을 특징으로 하는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 급결제 공급밸브(231), 건조압축공기 자동공급밸브(2411) 및 바이패스 자동밸브(2421)는 전기식 다이아프램밸브 타입인 것을 특징으로 하는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 급결제 피더(212)는 외형을 이루고 상기 급결제 탱크(211)와 결합되는 피더 케이싱(2121)과, 원추 형상의 하부에 다수 개의 날개(21221)가 부착되어 원주를 이루고 상기 날개(21221) 사이로 상기 급결제가 공급되어 상기 건조압축공기가 공급되는 부분에서 상기 급결제가 상기 급결제 이송관(23)으로 배출되며 회전하는 피더 휠(2122)과, 상기 급결제가 응결되는 것을 막기 위해 상기 피더 휠(2122) 상부에 형성된 교반기(2123)와, 상기 피더 휠(2122)을 회전시켜주며 웜기어(21241)가 부착된 웜회전축(2124)과, 상기 피더 휠(2122)의 중앙에 삽입 결합되어 상기 웜회전축(2124)과 웜휠(21242)로 맞물려 상기 피더 휠(2122)이 회전되게 하는 피더 휠 샤프트(2125)로 구성되는 구조인 것을 특징으로 하는 분말공급장치를 갖춘 습식 숏크리트 시공장비 시스템
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