KR101846527B1 - 진동스크린 프레임 구조체를 활용하는 석분미립자 분리 및 포집수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 채석장이나 폐콘크리트 처리장 또는 토,사석 선별/파쇄 현장에서 발생되어 10~13mm 범위의 체(sieve)를 통과하여 얻어진 석분 골재로부터 5.0mm 범위 미만의 부순 모래를 얻을 때 5.0mm 크기 이하의 골재 중에 포함되어 있는 0.08mm 이하의 석분미립자를 효율적으로 분리해내기 위한 구성을 진동스크린 프레임 구조 체에서 수행하기 위한 석분미립자 분리 및 포집수단에 관한 기술이다.
본원은 진동스크린 프레임구조에서 5.0mm 크기 이하의 미세 입도 골재를 분류하기 위해 설치되는 체 걸름망과 상기 체 걸름망을 통과하여 분리된 낙하골재를 이송용 컨베이어벨트로 안내하기 위해 하향축소 경사면을 형성한 배출슈트와 체걸름망에서 낙하된 분리골재를 외부로 배출하기 위해 배출슈트 하단부에 설치되는 이송용 컨베이어벨드가 상향으로 이동하는 구성을 포함하여 운전되는 진동스크린 프레임 구조체의 배출슈트 내부공간에 내부공기를 외부로 흡입하여 배출시키기 위한 석분흡입장치가 설치되고 석분흡입장치의 단부가 싸이클론 및 집진기에 연결되어 흡입되는 구성을 이루며 체 걸름망을 통과하여 낙하되는 5.0mm 크기 이하 배출골재 중 0.08mm 이하의 석분미립자를 석분흡입장치를 통하여 싸이클론 및 집진기로 배출시키는 구성으로 적용되는 석분미립자 분리 및 포집수단 관련 기술이다.

Description

진동스크린 프레임 구조체를 활용하는 석분미립자 분리 및 포집수단 {Vibration screen for selecting apparatus and aggregate selecting equipment within the same}

본 발명은 채석장이나 폐콘크리트 처리장 또는 토,사석 선별/파쇄 현장에서 발생되어 10~13mm 범위의 체(sieve)를 통과하여 얻어진 부순 골재로부터 5.0mm 크기 미만의 부순 모래를 얻을 때 5.0mm 크기 이하의 골재 중에 포함되어 있는 0.08mm 이하의 석분미립자를 효율적으로 분리 및 포집하기 위한 구성을 진동스크린 프레임 구조 자체에서 수행하기 위한 석분미립자 분리 및 포집수단에 관한 기술이다.

각종 토목, 건축 공사에 사용되는 콘크리트 구조물에는 자갈(굵은 골재)과 모래(부순모래, 세골재)가 적절한 비율로 시멘트와 혼합되어 사용된다.

최근에는 천연 골재의 고갈로 인하여 채석장에서 파쇄된 석재로 자갈, 모래를 생산하거나 또는 건설 폐기물 처리장에서 폐콘크리트로부터 자갈, 모래를 분리시켜 재활용하거나, 각종 공사장에서 양질의 토,사석을 선별,파쇄, 세척, 체거름 과정을 통하여 모래, 자갈을 생산하고 있는 실정이다.

그러나 굵은 골재(자갈)은 크기 별로 선별되어 생산이 가능하나 본원에서 제공하자 하는 입도 크기 0.08mm 이상 4.75mm 이하 범위의 부순 모래를 얻기 위해서는 최소 범위로 3~4차례 파쇄과정을 거쳐 10mm 이하 크기로 잘게 파쇄되어야 하고, 그 중에서 5mm 이하의 체를 통과시켜 0.08mm ~ 4.75mm 범위의 부순 모래를 선별 하기란 많은 시설과 공정이 뒤따르며 매우 어려운 작업이다.

더욱 5mm 이하의 체를 통과한 부순 모래를 선별했다 하더라도 그 중 0.08mm체를 통과하는 석분미립자가 7% 이상 혼합되는 경우 추후 콘크리트 구조물에 균열(실금)이 발생시키게 되므로 7% 이상 혼합 사용이 금지되고 있다.

따라서 5mm체를 통과시켜 4.75mm이하의 입자를 선별하듯이 체 내경 규격이 4.75mm, 2.36mm, 1.18mm, 0.6mm, 0.3mm, 0.15mm 범위의 메쉬 공(hole)을 갖는 표준체를 통하여 원하는 입자를 선별하는 것은 기존의 진동스크린 시설에서는 체막힘 현상으로 인해 불가능 한 것으로 인식되어 왔는바, 이는 0.08mm ~ 4.75mm 범위의 부순 모래는 표면적이 커서 공기 중의 수분과 결합되어 2~3%의 수분함량만 있어도 체거름망 구멍을 쉽게 통과하지 못하고 체의 눈살에 달라 붙어 구멍을 막아 버리는 형상이 발생하기 때문에 부순 모래를 선별하기 위해서는 통상적으로 고압 살수 수세식이나 고온 가열 건조법 등 이 사용되어 왔다.

그러나 고압 살수 수세식이 적용될 경우 탈수 시설을 비롯한 폐수정화시설에 많은 지하수가 사용되어야 하고 응집제 등의 약품 비용이 소요되며 특히나 원석에 따라 다르나 모래 생산량의 약 10~20% 범위로 진흙 형태의 슬러지가 발생함으로 그 처리 비용이 막대하며 슬러지의 해양투기가 금지되어 있으므로 그 매립지도 없는 실정이었다.

또한 상기와 같은 고압 살수 수세식의 단점을 보완하기 위해 고온 가열방법으로 로타리 킬른의 가열 장치를 이용하여 분리대상 10mm 이하의 석분을 고온으로 가열/건조시켜 원하는 치수의 부순 모래를 얻기 위한 체가름이 실시되기도 하였으나, 체가름 효율이 낮고 별도의 많은 시설비와 연료비가 소요되며 분진 발생 등으로 민원을 유발하는 문제점도 갖고 있었다.

출원인은 상기와 같은 많은 문제점을 갖는 수세식 공법이나 열풍가열에 의한 공법을 사용하지 않고 별도의 고가시설 없이 0.08mm~4.75mm 범위의 부순 모래를 선별할 수 있는 수단으로 5mm 이하의 부순 모래를 효율적으로 선별하기 위한 체 거름망 및 그 이용방법을 창안하여 등록특허 10-1489362호로 등록받은 바 있다.

상기 등록특허 기술은 일정범위의 입도크기로 골재를 분리하기 위해 사용되는 체 거름망(sieve)에서, 외경이 0.1~ 1.6 mm 범위로 제공되는 철선을 이용하여 내경 0.08~4.75mm 범위의 메쉬 공(hole)을 갖는 체를 만들 때 체 장착부와 걸음부를 갖는 구조의 체걸음망이 다수 개로 만들어져 진동스크린 상부에 다수개가 겹쳐 올려져 고정될 때 개개의 체 거름망 상단부는 진동스크린 프레임에 고정되고 체 거름망의 측면 및 하단은 고정되지 않는 구조를 이루며 개개의 체 걸음망 사이로는 중간겹침부를 갖도록 적용되어 진동스크린 본체와 체 거름망의 진동이 서로 다르게 적용되는 구조를 이루고 입도 크기 0.08~4.75mm 범위의 모래를 선별하도록 적용되는 구성을 특징으로 하는 골재 분리용 체 거름망 관련 특허기술이다.

출원인은 출원인의 사업장에 등록특허 10-1489362호 기술이 적용되어 설치된 건식 골재분리장치(DRY TEST 1~3)와 기존의 습식 골재분리장치(WET TEST 1~3)를 적용하는 과정에서 분류된 골재 입도별 분포도를 확인하기 위하여 한국건설생활환경시험연구소에 분류 골재의 입도분포도 측정을 의뢰하였으며 통보받은 결과는 표 1과 같았다.

결과 항목	건식 시험결과			습식 시험결과			기준(%)
	1	2	3	1	2	3
5㎜	99	99	99	98	99	100	90~100
2.5㎜	75	75	70	74	77	78	80~100
1.2㎜	48	51	44	47	49	50	50~90
0.6㎜	27	31	25	26	27	28	25~65
0.3㎜	18	20	16	13	14	15	10~35
0.15㎜	13	14	12	5	6	6	2~15
0.08㎜	10.1	10.7	9.4	1.7	2.2	2.3	7이하
조립율	3.20	3.10	3.34	3.37	3.29	3.24

출원인은 건식분리공정과 습식분리공정을 통해 얻어지는 부순모래 중의 미립분의 특성을 분석하기 위해 건식 공정(DRY TEST 1~3)으로 생산된 부순 모래 샘플에 대하여 부순 모래의 입자(mm)크기의 지름 별 중량의 분포도를 확인하는 실험결과로 도 1a의 결과를 얻을 수 있었고, 출원인 회사(금광 개발)에 설치된 습식공정(WET TEST 1~3)을 통하여 얻은 부순모래의 입자크기의 지름 별 중량 분포도를 확인한 실험결과로 도 1b의 결과를 확인할 수 있었다.

도 1a의 결과로부터 건식 공정이 적용되는 지름 0.08㎜이하의 미립분은 중량비 약 10%로 법적 기준치(7% 이하)를 상회하므로, 전체 미립분 중 약 30% 이상을 제거해야 하는 결과를 확인할 수 있었고, 도 1b의 결과로부터 습식 공정이 적용되는 지름 0.08㎜이하의 미립분의 입자 지름 별 중량 분포가 도 1b와 같이 나타나며, 지름 0.08㎜이하의 미립분은 중량비 약 2%로 법적 기준치(7% 이하)를 만족하는 것이나 습식공정을 적용하기 위해서는 제반 부수비용(수세 처리시설 구축 및 유지보수)이 많이 소요되는 구조이므로 건식 분리공정을 통하여 얻는 미립분을 효과적으로 제거하는 기술의 개발이 요구되었다.

본원은 건식공정으로 분류되는 부순모래 중의 석분미립자를 효과적으로 제거하여 0.08㎜이하의 미립자 중량비가 법적 기준치(7%) 이하가 되도록 적용가능한 수단을 찾고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다.

본원은 건식 골재분리장치로부터 얻는 0.08mm 범위의 석분미립자가 7.0 wt% 이상으로 불량을 나타내는 문제점을 해소하기 위해 신규의 미분분리시설을 설치하지 않고 기존에 골재를 분리하기 위해 사용되는 진동스크린 구조체 내부에 싸이클론 및 집진기와 연결되는 석분흡입관을 설치하여 5.0mm 크기 이하의 골재로 분류된 미세골재 중에 포함되는 0.08mm 이하의 석분미립자가 7.0wt% 이하로 얻을 수 있는 석분미립자 분리 및 포집수단을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원은 건식공정으로 분류되는 부순모래 중의 미립분을 효과적으로 제거하여 석분미립자 중량비가 법적 기준치(7%) 이하가 되도록 새로운 시설투자 없이 기존에 설치된 진동스크린 구조체를 활용하는 분리 및 포집수단을 찾기 위한 기술이다.

본원발명자는 진동스크린 구조체 내부에 약간의 변형을 가하여 5.0mm 크기 이하의 골재로 분류된 미세골재 중에 포함되는 0.08mm 이하의 석분미립자를 7.0wt% 이하로 얻을수 있는 가능성을 찾기 위해 흡기 및 배기 장치의 기초 설계와 성능 검토를 위한 기초자료를 얻기 위해 입자가 받는 중력과 유동장(공기 흐름) 내에서의 항력을 고려하여 유동 시뮬레이션(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하고자 하였다.

유동 시뮬레이션을 통해 이론적으로 미립분 입자가 중력을 극복하고 상방향 또는 측방향으로 이동하기 위한 최소 풍속을 계산하고자 하였고, 그 실험결과로 도 2와 같이 미립분 입자 지름 별 중력 극복 최소 풍속 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있었는바, 계산 시 입자 밀도는 부순 모래의 밀도 기준인 2.50g/㎤로 설정하였다.

도 2의 실험결과에 따르면, 미립분 입자 크기가 0.08㎜(법적 미립분 크기 기준)인 경우, 0.5m/s 이상의 풍속이 주어지면 중력을 극복하고 상방 이동이 가능하므로, 미립분 흡입구 주변 풍속이 0.5m/s 이상이 되도록 흡배기 장치의 구조나 Fan의 풍량을 설계하면, 지름이 0.08㎜ 이하인 미립분 입자를 충분히 제거할 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다.

미립분 크기가 예를 들어 지름0.08㎜(기준) 보다 큰 입자가 흡배기 장치에 일부 흡입될 수 있으나, 이 경우 Fan과 흡배기 장치 사이에 연결된 싸이클론(Cyclone) 및 집진기 장치를 통해서 분리가 가능할 것이며, 기존 사용 중인 진동스크린의 배출슈트 내부나 또는 외부에 흡기장치 또는 배기장치를 설치하여 미립분을 효과적으로 제거하기 위해 공기흐름을 형성하기 위한 형태는 다양한 변형예가 적용될 수 있을 것인바 대표적인 실시양태로 도 3 및 도 4와 같이 제시되어 구현될 수 있을 것이다.

본원 기술사상은 기본적으로 5.0mm 크기 이하의 골재 중 0.08mm 이하의 석분미립자를 분리하는데 별도의 분리장치를 거치지 않고, 기존에 5.0mm 크기 이하의 골재를 분리하기 위한 진동스크린 프레임 구조체를 그대로 활용하여 석분미립자를 분리하는 수단을 찾기 위한 기술이므로, 도 3에서 A-1로 표시되는 그림에서는 진동스크린 프레임 구조는 생략되어 나타내지 않은 상태로 5.0mm 크기 이하의 미세입도 골재를 분류하기 위해 설치되는 체 걸름망이 상부에 위치하고 그 저부로는 체 걸름망을 통과하여 분리된 낙하골재를 이송용 컨베이어벨트로 안내하기 위해 밑으로 향하여 축소경사면을 형성한 배출슈트의 구조만을 나타낸 것이고, A-2로 표시되는 그림에서는 5.0mm 크기 이하의 미세입도 골재를 분류하기 위해 설치되는 체 걸름망이 상부에 위치하고 그 저부로 축소경사면을 형성한 배출슈트의 중간 위치에 경사판이 추가된 상태로 적용되는 그림을 나타낸 것이다.

B-1 및 B-2는 상기의 A-1 또는 A-2 내부에 설치되는 미분흡입수단의 일 적용예를 나타낸 것으로, B-1으로 표시되는 그림은 측면의 화살표 방향에서 중앙으로 석분미립자를 끌어들여 중앙부로 수집된 석분미립자를 전방에서 화살표 방향으로 외부로 배출시키는 미분흡입수단(일종의 다각형 관)의 일 적용예를 나타낸 것이고, B-2는 B-1의 상부 구성이 평판으로 있으면 그 상부에 미분이 쌓일 수 있으므로 양쪽으로 분산되는 경사형 삿갓형태 구조를 이루고 측면의 화살표 방향에서 중앙으로 석분미립자를 끌어들이고 중앙부의 전방에서 화살표 방향으로 외부로 배출시키는 석분흡입수단의 일 적용예를 나타낸 것이며, C-1은 상기 A-1의 구조 내부에 B-1이 설치된 적용예를 나타낸 것이고, C-2는 상기 A-2의 구조 내부에 B-2가 설치된 적용예를 나타낸 것으로, 상기 구조가 진동스크린 설비 내부에 설치되는 미분흡입수단으로 적용되기 위해 진동스크린 설비의 길이에 맞춘 관 형태로 관의 시작점 또는 끝점에서 공기를 흡입하는 구성을 이루면 관의 측면 화살표 방향으로 미분입자를 흡입하는 형태로 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

이 때 석분흡입장치(관)의 길이가 길수록 압력 강하에 의해 흡입구 풍속이 감소하여 장치 성능이 저하될 우려가 있으므로 석분흡입장치의 끝부분(말단부)으로 갈수록 단면적이 감소하도록 설계하여 풍속 및 성능 저하를 완화시키도록 적용됨이 바람직하며, A-2와 같이 배출슈트 내부에 경사판이 추가되는 구성을 이루고 석분흡입장치도 B-2와 같이 경사형 삿갓구조를 이루도록 적용되는 경우 공기 흐름이 원활해지므로 미립분 제거 효율을 높이고, 설비 내부에 미립분이 적체되는 현상을 방지할 수 있다.

도 4의 그림에서도 A-1 및 A-2는 도 3과 동일하고 B-1 및 B-2는 진동스크린 설비의 배출슈트 측벽 외부에 흡배기장치가 설치되어 외부에서 배출슈트 내부의 석분미립자를 흡입하는 구성으로 적용시킬 수 있음을 나타낸 것이다.

본원 발명자는 도 3의 C-2 형태의 실시양태로 석분흡입장치를 구성하여 진동스크린으로 공급된 입자가 흡배기 장치를 통해 제거되는 유동 시뮬레이션(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 실시한 도면으로 도 5a에서는 배출슈트 내부에서 미세입자의 분산흐름을 나타내기 위해 좌측의 1/2 흐름만을 사시도 형태로 나타낸 것이고, 도 5b에서는 도 5a의 시뮬레이션 도면의 단면부를 나타내어 배출슈트 내부에서 미세입자의 분산흐름을 나타내기 위해 역시 좌측의 1/2 흐름만을 단면을 투시형태로 나타낸 것이며, 상기 도 5a,b의 실시양태로 적용하면서 입자크기 별, Fan 풍량 별 제거효율(설비에 투입된 입자 중 흡배기 장치로 제거된 입자의 비율)을 계산하여 도 5c의 결과를 얻을 수 있었다.

도 5a는 도 3의 C-2 실시형태로 석분흡입장치를 구성하고 Fan 풍량을 400㎥/min으로 설정하는 경우 지름 0.02㎜ 입자의 80%, 지름 0.04㎜ 입자의 60%, 지름 0.08㎜ 입자의 54%를 제거 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.(전체 미립분 중 평균 약 60% 제거)

동일한 장치 구성으로 Fan 풍량을 200㎥/min으로 조정하는 경우 지름 0.02㎜ 입자의 60%, 지름 0.04㎜ 입자의 43%, 지름 0.08㎜ 입자의 25%를 제거 가능함을 예측할 수 있었다.(전체 미립분 중 평균 약 40% 제거)

즉, 본원 기술을 통해 부순 모래 중 미립분 함량의 법적 기준치(7% 이하)를 만족하기 위한 미립분 제거 목표(전체 미립분 중 30% 이상 제거)를 충분히 달성할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 이의 현장 실시형태는 장치의 크기와 내부 부피에 따라 Fan 풍량을 변경하여 미립분 제거율을 사용자가 원하는 수준으로 조절이 가능함을 확인할 수 있었다..

따라서 본원은 5.0mm 크기 이하의 미세입도 골재를 분리하기 위해 설치되는 진동스크린 프레임 구조체를 활용하는 석분미립자 분리 및 포집방법에서, 진동스크린 프레임 구조에서 5.0mm 크기 이하의 미세입도 골재를 분류하기 위해 설치되는 체 걸름망과 상기 체 걸름망을 통과하여 분리된 낙하골재를 이송용 컨베이어벨트로 안내하기 위해 하향축소 경사면을 형성한 배출슈트와 체걸름망에서 낙하된 분리골재를 외부로 배출하기 위해 배출슈트 하단부에 설치되는 이송용 컨베이어벨드가 상향으로 이동하는 구성을 포함하여 이루어지는 진동스크린 구조체 내부에서 5.0mm 크기 이하의 골재를 분류하기 위해 설치되는 체 걸름망의 저부위치에 설치되는 양측의 배출슈트 안쪽 내부에 0.08mm 크기 이하로 분진 상태인 석분미립자를 외부로 배출하기 위한 석분흡입장치가 설치되고 석분흡입장치의 단부가 싸이클론 및 집진기에 연결되어 흡입되는 구성을 통하여 본원의 목적을 달성할 수 있다.

본원 기술사상은 5.0mm 크기 이하의 미세입도 골재를 분리하기 위해 설치되는 진동스크린 프레임 구조체를 이용하는 석분미립자 분리 및 포집장치에서, 진동스크린 프레임구조의 상부로 5.0mm 크기 이하의 골재를 분류하기 위한 체 걸름망이 설치되고, 상기 체 걸름망을 통과하여 낙하되는 분리골재를 하향축소 경사면을 형성하며 이송용 컨베이어벨드로 안내하는 배출슈트가 설치되며, 상기 체 걸름망을 통과한 분리골재가 내향 경사면을 이룬 배출슈트를 거쳐 컨베이어벨드 상부로 안내되어 외부로 배출되는 구성을 갖는 통상의 진동스크린 구조체의 배출슈트 내부공간에 0.08mm 크기의 미립도 분진상태인 석분미립자를 외부로 배출하기 위한 석분흡입장치가 설치되고 석분흡입장치의 단부가 싸이클론 및 집진기에 연결되어 흡입되는 구성을 포함하여 이루어지는 석토미립자 분리 및 포집장치를 특징으로 한다.

본원 석분미립자 분리 및 포집장치에서 상기 배출슈트 내부공간에 외부공기를 공급해서 체 걸름망에서 낙하되는 미립도 분진을 비산시켜 석분흡입장치로 흡입되도록 적용되는 구성이 추가되어 적용하는 것이 가능함은 물론이며, 상기 배출슈트 내부에 경사판이 추가되어 미립분 제거 효율을 높이고, 배출슈트 내부에 미립분이 적체되는 현상을 방지하는 구성으로 적용되는 구성이 바람직하다.

이상의 본원 기술사상이 구현되는 실시양태는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용란에서 도면과 함께 상세히 설명된다.

본 특허의 기술은 부순 모래를 크기 별로 선별하기 위한 진동스크린 적용과정에서 자연스럽게 비산되는 석분미립자를 스크린 배출슈트 설비의 내부 또는 외부(또는 내 외부 전체)의 흡배기 장치를 통해 제거하므로, 기존의 건식 미립분 제거 방식(별도의 장치를 통해 미립분을 비산시킨 후 제거하는 것)과 차별화되는 효과를 갖는다.

또한 본원 출원 기술은 기존의 건식 미립분 제거 장치와 같이 별도의 비산 장치를 사용하는 경우 입자와 충돌하는 부품(임펠라)에 대한 소모가 큰 문제점을 갖는 것에 대하여 본원 기술이 적용되는 경우 이러한 추가적인 유지괸리 비용을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

본원 특허기술이 적용되는 경우 부순 모래를 크기 별로 선별하기 위한 스크린 장치를 그대로 활용하면서 석분흡입장치만 추가하면 적용할 수 있으므로 최소한의 개조 비용으로 충분한 미립분 제거 효과를 얻을 수 있는 기술이다.

도 1a : 건식공정으로 생산된 부순 모래 샘플에 대하여 부순 모래의 입자(mm)크기의 지름 별 중량의 분포도.
도 1b : 습식공정으로 생산된 부순 모래 샘플에 대하여 부순 모래의 입자(mm)크기의 지름 별 중량의 분포도.
도 2 : 분리된 골재 입자 지름 별 중력 극복 최소 풍속 시뮬레이션 결과그래프.
도 3 : 진동스크린의 배출슈트 내부에 흡배기 장치의 설치적용예시도.
도 4 : 진동스크린의 배출슈트 외부로 흡배기 장치가 설치되는 적용예.
도 5a : 본원 기술사상이 적용되는 미분흡입장치의 일 적용예에 따른 시뮬레이션의 투시상태의 사시도
도 5b : 상기 도 5a 시뮬레이션의 단면투시도
도 5c : 상기 미분흡입장치의 적용예에 따른 입자제거율 시뮬레이션 결과도.
도 6a : 종래기술에서 진동스크린이 사용되어 미립도 골재가 분리되는 설비 흐름예시도.
도 6b : 본원기술에서 진동스크린이 활용되어 석분미립자를 분리 및 포집하는 설비 흐름예시도.
도 7a : 본원 석분미립자 분리 및 포집장치가 흡기 및 배기수단을 갖는 경우의 측면예시도
도 7b : 도 7a 석분미립자 분리 및 포집장치의 상부평면도
도 7c : 도 7a 석분미립자 분리 및 포집장치에서 배출슈트의 단면예시도
도 8a : 본원 석분미립자 분리 및 포집장치가 흡기수단만을 갖고 적용되는 경우의 측면예시도.
도 8b : 도 8a 석분미립자 분리 및 포집장치에서 배출슈트의 단면예시도

상기의 과제의 해결 수단에 기재된 발명의 내용이 현장에 적용되기 위한 실시양태를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 6은 골재를 분류할 때 사용되는 설비 흐름도를 나타낸 것으로, 도 6a는 종래부터 골재 중의 미분을 분리하기 위해 적용되는 경우의 미분 분류 처리 흐름도를 나타낸 것이고, 도 6b는 본원 기술사상을 적용시키기 위해 변형된 양태로 적용시키는 석분 분류 흐름도를 나타낸 것이다.

일반적으로 골재를 체분리하여 입도별로 분류하기 위해 적용되는 미분 분리장치는 콘 크러셔나 임팩트 크라샤로 파쇄된 골재가 석분투입조(10)으로 유인된 후 예를 들어 10~ 13 mm 이하 입도크기로 분류된 세골재가 2단으로 구성된 진동스크린(20)으로 유입되고, 진동스크린의 상단에서는 5~13 mm 의 입도크기가 상부 체걸름망을 거쳐 분리되고 상부 체걸름망을 통과하지 않은 세골재는 다시 임펙트크러셔(30)로 보내져 다시 분쇄되어 진동스크린(20)으로 재순환되며, 5 mm 미만의 입도크기 미분골재는 진동스크린(20)의 저부 체걸름망을 거쳐 하단으로 분류되어 다시 미분분리기(40)로 보내지고 미분분리기(40)의 상단에는 송풍흡입장치(70) 및 미세먼지 필터용 집진기(60)와 연계된 싸이클론(50)과 연계되어 먼지상태와 같은 0.08mm 크기의 미세입자는 싸이클론(50)으로 보내지고 굵은입자는 저부배출구로 분리시키는 구조를 이루며 적용되어 왔음을 나타낸 것이다.

도 6b는 본원 기술사상이 접목되어 5 mm 미만의 입도크기로 분류하기 위해 저부 체걸름망을 거쳐 낙하되는 부순 모래 중 0.08mm 크기의 석분미립자를 분리시키기 위해 적용되는 석분 분류 수단으로 도 6a에서와 같이 별도의 미분분리기(40)가 설치되지 않는 상태에서 진동스크린(20) 구조체의 배출슈트 내부에 도 7에 제시되는 석분흡입관1(90)이나 도 8에 제시되는 석분흡입관2(95)를 설치하여 쉽고 안전하게 건식공정으로 분류되는 부순모래 중의 석분미립자를 효과적으로 제거하여 0.08mm 크기의 미립자 중량비가 법적 기준치(7%) 이하가 되도록 적용하고자 하는 기술의 처리흐름도를 나타낸 것으로 도 7이나 도 8에서 석분흡입장치의 구체적인 구성이 설명된다.

도 7은 본원 기술사상이 적용되어 진동스크린 구조 내부에 석분미립자 분리수단으로 흡기 및 배기수단이 함께 장착되어 사용될 수 있는 분리 및 포집장치로 적용될 수 있는 예시도를 나타낸 것으로, 도 7a에서는 진동스크린 구조를 요부시설만 투시형태로 표시되는 측면도 형태타내어 진동스크린 구조 내부의 배출슈트 공간에서 석분미립자 분리가 이루어지는 상태를 설명하고자 한 것이고, 도 7b에서는 진동스크린 구조를 요부시설만 투시형태로 상부형태에서 바라본 평면도로 나타내어 진동스크린 내부의 배출슈트 공간에서 공기흐름 및 석분미립자 분리가 이루어지는 상태를 설명하고자 한 것이고, 도 7c에서는 진동스크린 구조의 하단부에 설치되는 배출슈트 및 골재이송콘베이어의 단면도를 나타낸 것이다.

도 7에서 제시되는 본원의 특징부는 진동스크린 구조가 상단 체걸름망(21)을 갖고 하단 체걸름망(22)을 가지며 하단 체걸름망(22)저부은 체걸름망을 통과한 분리골재가 중심부를 향하여 점차 좁아지는 배출슈트(23) 하단으로 모여 화살표 방향으로 이동하는 골재이송용 컨베이어벨드(24)의 로드부에 담겨져 석분모래조로 보내지는 구성은 종래기술과 다를바 없으나, 본원의 특징부는 진동스크린의 배출슈트(23) 내부공간에 외부공기공급을 위한 공기분사장치(80)가 설치되고 배출슈트 내부공기를 외부로 배출시키기 위한 석분흡입관1(90)이 설치되고 석분흡입관1(90)의 단부가 싸이클론(50) 및 집진기(60)에 연결되어 흡입되는 구성을 이루며 하단 체걸름망(22)을 통과하여 낙하되는 5.0mm 크기 이하 배출골재 중 0.08mm 석분미립자를 석분흡입관1(90)을 통하여 싸이클론 및 집진기로 배출시키는 구성으로 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

도 7a에서는 진동스크린 구조 하단부에 위치하는 배출슈트 공간에서 하단 체걸름망(22)에서 낙하되는 석분미립자를 부유시키기 위해 외부공기를 분사 공급해주기 위한 공기분사장치(80)가 설치되고 배출슈트 내부에서 비산되는 석분미립자를 외부로 흡입하여 배출시키기 위한 흡입관통공(92)이 배출슈트 측벽에 설치되어 흡입배관(91) 및 석분흡입관1(90)을 통하여 싸이클론(50) 및 집진기(60)와 연결되어 흡입되는 구성으로 적용될 수 있음을 나타낸 것으로 석분흡입관1(90)을 통하여 싸이클론(50)으로 유입된 부순모래는 싸이클론 내부를 회전하면서 비중이 상대적으로무거운 0.08mm 이상의 부순모래는 이송콘베이어에서 실려오는 부순모래와 함께 화살표 방향으로 회전하며 낙하하여 부순모래층을 형성하고, 싸이클론 내부를 회전하면서 비중이 상대적으로 가벼운 0.08mm 이하의 석분은 송풍흡입장치(70)에서 빨아드리는 흡인력에 의해 집진기(60)를 거치며 집진기 필터에 걸려 0.08mm 이하의 석분이 걸러지게 되는 형태로 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

도 7b에서는 진동스크린의 배출슈트(23) 내부 공간에 외부공기 공급을 위한 공기분사장치(80)가 급기배관(81)을 거쳐 다수개의 공기분사공(82)을 통하여 하단 체걸름망(22)에서 낙하되는 석분미립자를 부유시키고, 부유된 석분미립자는 배출슈트 하단부에 설치되는 흡입관통공(92) 및 흡입배관(91)과 연결되고 흡입배관(91)은 분진흡입관1(90)을 통하여 싸이클론(50)과 연결되는 집진기(60)로 흡입되는 구성으로 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

도 7c에서는 진동스크린 구조 하단부에 위치하는 배출슈트(23)가 상단부(23a)와 하단부(23b)로 구분되어 설명되는 경우 배출슈트(23)의 하단 중심부에 설치된 급기배관(81)을 통하여 공급되는 외부 공기가 다수개의 공기분사공(82)을 통하여 하단 체걸름망(22)에서 낙하되는 석분미립자를 분산 및 비산시키고 배출슈트 하단부(23b) 양측벽에 설치된 흡입관통공(92)을 거쳐 흡입배관(91)과 연결되고 흡입배관(91)은 석분흡입관1(90)을 거쳐 싸이클론(50) 및 집진기(60)와 연결되어 배출슈트(23)의 내부 공기가 흡입될 때 흡입공기에 0.08mm 이하의 석분미립자가 함께 포함시켜 외부로 배출시키는 구성으로 적용될 수 있음을 나타낸 것으로,배출슈트(23)하단부에 밀착되는 골재이송용 컨베이어벨드(24)에서 분리골재가 담겨지는 중앙로드부(24a) 및 측면로드부(24b)는 도 7c 도면에서는 상하 화살표 만큼 떨어진 구조로 도시되어 있으나 실제적으로는 배출슈트의 하단부(23b)밑 부분에 밀착되어 적용된다.

도 8은 본원 기술사상이 적용되어 제공되는 석분미립자 분리 및 포집장치의 또 다른 실시양태의 석분흡입장치를 나타낸 것으로, 도 8에 제시되는 석분흡입장치는 과제의 해결 수단 기재에서 도 3의 C-2타입으로 설명된 기술이 현장에 적용되는 경우의 실시형태를 도 8a에서는 석분미립자 분리 및 포집장치가 흡기수단만을 갖고 적용되는 경우의 측면예시도를 나타낸 것이고, 도 8b에서는 도 8a 석분미립자 분리 및 포집장치에서 배출슈트의 단면예시도를 나타낸 것이다.

도 8의 실시양태는 진동스크린의 하단 체걸름망(22)에서 낙하하는 부순 모래 중 석분미립자 함량이 법적 기준치(7% 이하)를 만족하기 위한 설비를 별도로 설치하지 않고 진동스크린 구조 자체에서 낙하되는 0.08mm 미립분 중 30% 이상만을 제거하면 상기 목적을 충분히 달성할 수 있으므로, 도 7에서와 같이 별도의 블로워(80)나 급기배관(81),공기분사공(82) 등이 설치되지 않고 싸이클론(50) 및 집진기(60)에서 흡입하는 흡입동력만 이용하여 부순모래 중의 미립분을 효과적으로 제거하여 0.08mm 이하의 석분미립자 중량비가 법적 기준치(7%) 이하가 되도록 적용될 수 있는 장치를 나타낸 것이다.

도 8a에서는 진동스크린 구조 하단부에 위치하는 배출슈트(23) 공간 내부에 석분흡입관2(95)가 설치되는데 석분흡입관2(95)의 선단부(95a)는 내부관경이 넓고 흡입관의 후단부(95b)는 내부 관경이 좁은 구조를 이루도록 하여 석분흡입관2(95)의 길이가 길수록 압력 강하에 의해 흡입풍량이 감소하여 흡입성능이 저하될 수 있는 문제점을 대비하여 선단부(95a)에서 후단부(95b)로 갈수록 단면적이 감소하도록 설계되는 구성을 이루고, 석분흡입관2(95)의 측면부에는 공기흡입용 관통공(97)이 설치되되 내부관경이 넓은 선단부(95a)는 측면부 상하 위치에 관통공(97a,97b)이 설치되고 내부관경 높이가 낮은 후단부(95b)는 측면부에 하나의 관통공이 설치된 구조를 이루고 석분흡입관2(95)의 선단부(95a)가 싸이클론(50) 및 집진기(60)와 연계된 구조를 이루고 석분흡입관2(95)을 통하여 싸이클론(50)로 유인된 석분 중 상대적으로 가벼운 0.08mm 이하의 석분은 송풍흡입장치(70)에서 빨아드리는 흡인력에 의해 집진기(60)를 거치며 집진기 필터에 걸려 0.08mm 이하의 석분이 걸러지게 되는 형태로 배출슈트(23) 내부로 낙하되는 0.08mm 석분미립자중의 30~50 % 정도를 흡입하여 배출시키는 구성으로 적용되는 실시양태를 내부 투시형태의 측면도로 나타낸 것이다.

도 8b에서는 상기 도 8a에 제시되는 진동스크린의 배출슈트(23)를 싸이클론(50) 연결부 쪽에서 석분흡입관2(95)의 선단부(95a)를 바라본 형태에서의 단면도를 나타낸 것으로, 배출슈트 형상이 상단부(23a)에서 하단부(23b)를 향하여 점차 좁아지는 내향 축소 경사면을 이루는 배출슈트(23)의 중심부 위치에 경사판(94)이 추가 설치되어 하단 체걸름망(22)에서 낙하되는 미립자분을 석분흡입관2(95) 쪽으로 보내주도록 하고 배출슈트(23)의 하단 중심 위치에는 석분흡입관2(95)가 설치되되 석분흡입관2(95)의 상단부에는 양쪽면으로 하향 경사면을 형성하는 삿갓부(95c)를 갖도록 하여 석분흡입관(95)의 상단부에 석분이 쌓여 적체되지 않도록 하며 석분흡입관2(95)의 측면부에는 관통공(97a,97b)이 설치되고 석분흡입관2(95)의 선단부(95a)가 싸이클론(50) 및 집진기(60)와 연계되고 집진기(60)는 송풍흡입장치(70)에서 흡입하는 흡입압으로 배출슈트(23) 내부에서 낙하되는 0.08mm 이하의 석분 미립자 중 30~50 % 정도를 흡입하여 배출할 수 있음을 나타낸 것이다.

본원 기술이 적용되는 진동스크린 구조체는 그 자체에 진동을 주는 바이브레이션 장치가 설치되어 있기 때문에 배출슈트(23)의 벽체에 설치된 경사판(94)이나 또는 석분흡입관2(95)의 상단부에 걸쳐진 삿갓부(95c)는 낙하되는 미립분이 계속 흔들리면서 낙하하게 되므로 어느 한쪽에 적체되지 않고 일정량씩 하강하도록 흔들어주는 효과를 제공하게 되며 상기 석분흡입관2(95)의 선단부(95a)와 싸이클론(50)의 연결부위는 현장의 상황에따라 넓은 선단부를 수용하고 점차 좁아지는 원뿔형흡입부(96) 구조를 이루고 싸이클론(50) 및 집진기(60)와 연결되어 흡입효율을 높이는 구성으로 적용될 수 있음은 당연하다 할 것이다.

이상의 설명에서는 본 발명의 기술사상이 적용되는 실시형태을 도면을 제시하여 설명하고 있으나, 본원 기술이 도면의 실시양태에 의해 제한적으로 해석되어서는 아니될 것이며, 본원 기술사상은 청구범위 기재의 발명 구성을 포함하는 기술이 기존의 기술과 주합되어 당업자에게 변형되어 적용될 수 있는 범위까지 균등론으로 보호되어야 할 것이다.

10 : 석분투입조 20 : 진동스크린
21 : 상단 체걸름망 22 : 하단 체걸름망
23 : 배출슈트 24 : 콘베이어벨드
30 : 임펙트크러셔 40 : 미분분리기
50 : 싸이클론 60 : 집진기
70 : 송풍흡입장치 80 : 공기분사장치
81 : 급기배관 82 : 공기분사공
90 : 석분흡입관1 91 : 흡입배관
92 : 흡입관통공 95 : 석분흡입관2
96 : 원뿔형흡입부 97 : 공기흡입용 관통공

Claims (4)

1. 진동스크린 프레임구조에 5.0mm 크기 이하의 미세입도 골재를 분류하기 위한 체 걸름망이 설치되고, 상기 체 걸름망을 통과하여 분리된 낙하골재를 이송용 콘베이어벨트로 안내하기 위한 배출슈트가 설치되며, 상기 체 걸름망에서 낙하된 분리골재를 외부로 배출하기 위해 배출슈트 하단부에 이송용 콘베이어벨트가 포함되어 운전되는 진동스크린 구조체를 이용하는 석분미립자 분리 및 포집방법에 있어서,
   상기 5.0mm 크기 이하의 골재를 분류하기 위해 설치되는 체 걸름망 저부위치에 설치되는 배출슈트는 내측벽에 경사판(94)이 설치되고 내부에는 0.08mm 크기의 석분미립자를 외부로 배출하기 위한 석분흡입장치가 설치되며 석분흡입장치의 단부가 싸이클론 및 집진기에 연결되어 배출슈트 내부의 석분미립자를 흡입시키는 구성을 포함하되,
   상기 석분흡입장치인 석분흡입관2(95)의 선단부(95a)는 내부관경이 넓고 석분흡입관의 후단부(95b)는 내부 관경이 좁은 구조를 이루며 선단부(95a)에서 후단부(95b)로 갈수록 단면적이 감소되는 구조이고, 석분흡입관2(95)의 측면부에는 공기흡입용 관통공(97)이 설치되며, 석분흡입관2(95)의 상단부에는 양쪽면으로 하향 경사면을 형성하는 삿갓부(95c)가 설치되는 구성을 이루어서 진동스크린 자체의 진동에 의해 낙하되는 미립분이 석분흡입관2(95) 상부로 적체되지 않도록 분리 효과를 높이는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 석분미립자 분리 및 포집방법.
2. 진동스크린 프레임구조에 5.0mm 크기 이하의 미세입도 골재를 분류하기 위한 체 걸름망이 설치되고, 상기 체 걸름망을 통과하여 분리된 낙하골재를 이송용 콘베이어벨트로 안내하기 위한 배출슈트가 설치되며, 상기 체 걸름망에서 낙하된 분리골재를 외부로 배출하기 위해 배출슈트 하단부에 이송용 콘베이어벨트가 설치되어 운전되는 진동스크린 구조체를 활용하는 석분미립자 분리 및 포집장치에 있어서,
   상기 체 걸름망 저부위치에 설치되는 배출슈트의 내측벽에는 경사판(94)이 설치되고 배출슈트 내부에는 0.08mm 크기의 석분미립자를 외부로 배출하기 위한 석분흡입장치가 설치되며 석분흡입장치의 단부가 싸이클론 및 집진기에 연결되어 배출슈트 내부의 석분미립자를 흡입시키는 구성을 포함하되,
   상기 석분흡입장치인 석분흡입관2(95)의 선단부(95a)는 내부관경이 넓고 흡입관의 후단부(95b)는 내부 관경이 좁은 구조를 이루며 선단부(95a)에서 후단부(95b)로 갈수록 단면적이 감소되는 구조를 이루고, 석분흡입관2(95)의 측면부에는 공기흡입용 관통공(97)이 설치되며, 석분흡입관2(95)의 상단부에는 양쪽면으로 하향 경사면을 형성하는 삿갓부(95c)가 설치되는 구성을 이루어서 진동스크린 자체의 진동에 의해 낙하되는 미립분이 계속 흔들리면서 석분흡입관2(95) 상부로 적체되지 않도록 분리효과를 높이는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 석분미립자 분리 및 포집장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 배출슈트 내부공간에 외부공기를 공급해서 체 걸름망에서 낙하되는 석분미립자를 비산시켜 석분흡입장치로 흡입이 용이하도록 적용되는 구성이 추가되어 적용되는 것을 특징으로 하는 석분미립자 분리 및 포집장치.
4. 삭제

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