KR101976353B1 - 섬유보강재 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트에 사용되는 섬유보강재의 정확한 계량치 확보와 레미콘 제조공정에서 섬유보강재를 물 투입라인을 통해 배치플랜트(Batch Plant)로 공급함으로써 레미콘의 품질향상을 이룰 수 있도록 한 섬유보강재 공급장치에 관한 것이다.

Description

섬유보강재 공급장치{SUPPLY APPARATUS OF FIBER REINFORCEMENT}

본 발명은 콘크리트에 사용되는 섬유보강재의 정확한 계량치 확보와 레미콘 제조공정에서 섬유보강재를 물 투입라인을 통해 배치플랜트(Batch Plant)로 공급함으로써 레미콘의 품질향상을 이룰 수 있도록 한 섬유보강재 공급장치에 관한 것이다.

종래의 건설재료로 널리 사용되고 있는 몰탈/콘크리트는 가격이 저렴하고 압축강도, 내구성 및 강성 등의 우수한 물성을 가지고 있으나, 인장/휨강도 및 충격강도가 낮고 에너지 흡수능력도 작은 취성적성질을 나타내어 균열이 발생한다는 문제점이 있다.

이러한 균열 발생의 문제점을 해결하기 위한 대책의 일환으로 콘크리트가 경화하면서 발생하는 소성수축 및 건조수축 균열을 저감시키고 콘크리트의 휨강도, 인장강도의 증대를 위하여 콘크리트에 첨가하는 섬유보강재를 이용한 섬유보강콘크리트(FRC : Fiber Reinforced Concrete)가 활발하게 활용되고 있으나, 이러한 섬유보강콘크리트에 섬유보강재를 투입하는 방식이 종래에는 레미콘 공장의 배치플랜트(Batch Plant)에서 일일이 수동으로 투입하도록 되어 있어 정확한 계량치 확보가 어려워 레미콘 품질향상 달성이 곤란한 문제점이 있다.

등록실용신안공보 실1996-0009154호(1996.10.15. 공고) 공개실용신안공보 실1999-0035675호(1999.09.15. 공개) 등록특허공보 제10-1618278호(2016.05.14. 공고) 공개특허공보 제10-2009-0035082호(2009.04.09.)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 섬유보강재를 슬러리화하여 이를 배치플랜트로 공급한 후 레미콘 제조공정에 투입시킴으로써 섬유보강재의 정확한 계량치 확보가 가능토록 한 섬유보강재 공급장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 섬유보강재 공급장치는, 섬유보강재의 슬러리화를 위해 섬유보강재와 물이 일정비율로 투입되어 혼합되는 탱크; 상기 섬유보강재와 혼합되도록 물탱크의 물을 물 공급라인의 볼 밸브를 통해 상기 탱크에 투입시키는 펌프; 상기 탱크에 투입된 섬유보강재가 물과 혼합되어 슬러리화 되도록 작동하는 수중펌프; 및 상기 수중펌프에 의해 탱크에서 슬러리화된 섬유보강재를 배관라인을 통해 유입하여 콘크리트 제조 믹서로 보내는 복수 개의 배치플랜트로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 배관라인에는 탱크로부터 배치플랜트로의 섬유보강재 공급 제어용볼밸브와 버터플라이밸브가 각각 구성되고, 또 다른 배관라인에는 슬러리화된 섬유보강재가 다시 탱크로 유입되도록 제어하는 볼밸브가 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 탱크내에서 섬유보강재와 물은 1:50 의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 섬유보강재 공급장치는 다음과 같은 여러 가지 뛰어난 잇점이 있다.

첫째, 탱크에서 슬러리화된 일정량의 섬유보강재 중 배관라인의 밸브를 제어하여 계량된 량만큼만 배치플랜트에 공급한 후 레미콘 제조공정에 투입시키므로 정확한 계량치 확보가 가능하며, 레미콘 제조시마다 일일이 배치플랜트에 섬유보강재를 투입하여 콘트리트와 혼합시키는 종래 방식에 비해 인건비 절감이 가능하다.

둘째, 탱크에서 슬러리화된 섬유보강재를 배치플랜트를 통해 레미콘 제조공정에 투입하므로 섬유보강재가 레미콘 내에 골고루 분산 혼합되어 품질향상이 가능하다.

도 1은 본 발명의 섬유보강재 공급장치를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 섬유보강재 공급장치의 흐름을 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명의 섬유보강재 공급장치의 탱크 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 섬유보강재 공급장치의 탱크 일부 구성을 나타낸 단면도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

섬유보강콘크리트(FRC : Fiber Reinforced Concrete)가 활발하게 활용되고 있으며, 이러한 섬유보강콘크리트는 콘크리트의 인장강도와 균열에 대한 저항성을 높이고 인성을 대폭 개선시킬 목적으로 몰탈/콘크리트 중에 각종 섬유를 분산시켜 만든 구조용 복합재료로써 섬유가 시멘트 메트릭스 내에 골고루 분산되어 보강되고 섬유 혼입이 쉽기 때문에 여러 형태의 콘크리트 제품 생산에 적용하기 쉽다는 장점이 있다.

이러한 섬유보강콘크리트에 사용되는 섬유보강재는 콘크리트가 경화하면서 발생되는 소성수축 및 건조수축 균열을 저감시키고 콘크리트의 인장/휨강도의 증대를 위하여 콘크리트에 첨가하는 물질이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 섬유보강재 공급장치는, 섬유보강재의 슬러리화를 위해 섬유보강재와 물이 일정비율로 투입되어 혼합되는 탱크(10); 상기 섬유보강재와 혼합되도록 물탱크(22)의 물을 물 공급라인(20)의 볼 밸브(23)의 제어에 의해 상기 탱크(10)에 투입시키는 펌프(21); 상기 탱크(10)에 투입된 섬유보강재가 물과 혼합되어 슬러리화 되도록 작동하는 수중펌프(30); 및 상기 수중펌프(30)에 의해 탱크(10)에서 슬러리화된 섬유보강재를 배관라인(50A)(50A')을 통해 유입하여 일정량씩 콘크리트 제조 믹서로 보내는 복수 개의 배치플랜트(40)(41)로 구성된다.

상기 물 공급라인(20)의 볼밸브(23)는 펌프(21)의 구동에 의해 물탱크(22)로부터 물이 상기 탱크(10)로 일정량만이 유입되도록 개폐 제어된다.

상기 배치플랜트(40)(41)를 본 발명에서는 두 개로 구성하였으나, 설계에 따라 개수 변경이 가능하다.

상기 탱크(10), 수중펌프(30) 및 배치플랜트(40)(41) 사이에는 슬러리화된 섬유보강재가 흐를 수 있도록 배관라인(50A)(50A')(50B)(50B')이 각각 구성된다.

상기 배관라인(50A)(50A')은 수중펌프(30)와 배치플랜트(40)(41) 사이에 각각 연결되어 슬러리화된 섬유보강재가 수중펌프(30)로부터 배치플랜트(40)(41)로 각각 흐를 수 있도록 하며, 또 다른 배관라인(50B)(50B')은 상기 배관라인(50A)(50A')과 탱크(10)를 연결하도록 다른 일측으로 구성되어, 수중펌프(30)로부터 배관라인(50A)(50A')으로 유입된 슬러리화된 섬유보강재가 상기 탱크(10)로 재유입되도록 한다.

또한, 상기 수중펌프(30)의 구동에 의해 섬유보강재가 물과 혼합하여 슬러리화되도록 섬유보강재와 물의 순환 통로 역할을 하는 상기 배관라인(50A)(50A')과 탱크(10) 사이에는 또 다른 배관라인(60)이 구성되어 있고, 상기 배관라인(60)은 도 1과 같이 배관라인(50A)과 탱크(10)를 연결하도록 구성된다.

이러한 배관라인(60)은, 탱크(10) 내부의 섬유보강재와 물이 수중펌프(30)의 구동에 의해 배관라인(50A)(50A')과 배관라인(60)을 통해 탱크(10)로 유입되는 동작이 반복되도록 함으로써 섬유보강재의 슬러리화가 가능하도록 한다.

상기 배관라인(50A)(50A')과 배관라인(60)을 흐르는 섬유보강재는 밸브(51)(51')(61)에 의해 각각 제어된다.

상기 슬러리화된 섬유보강재는 개개의 섬유로 풀어져서 물속에 전체적으로 균등하게 분포되어 있는 상태를 유지하며, 이렇게 슬러리화된 섬유보강재를 만들기 위해서는 섬유보강재와 물의 비율을 1:50으로 하는 것이 바람직하다.

상기 섬유보강재와 물이 탱크(10) 내부에 위치한 수중펌프(30)의 구동에 의해 슬러리화할 때까지의 시간은 슬러리화되는 량(섬유보강재와 물의 량)과 수중모터의 용량에 따라 달라지며, 물의 온도가 높으면 슬러리화되는 시간이 짧아지고 물의 온도가 낮으면 슬러리화 되는 시간이 길어지는 차이가 있으나, 본 발명에서는 상온(15 ~ 30℃)의 물을 사용하여 온도차에 의한 슬러리화 시간이 영향받는 것을 최소화하였으며, 이에 따른 수중펌프의 용량(Hp)과 슬러리화 량(ℓ)에 따른 슬러리화 시간을 측정하면 아래에 나타난 표 1과 같다.

상기 각각의 배관라인(50A)(50A')에는 수중펌프(30)의 구동에 의해 슬러리화된 섬유보강재의 배치플랜트(40)(41)로의 유입을 제어하도록 볼밸브(51)(51')와 버터플라이밸브(70)(71)가 각각 구성된다.

상기 배관라인(50A)(50A')에는 수중펌프(30)의 구동에 의해 슬러리화된 섬유보강재가 제어되도록 상기와 같이 볼밸브(51)(51')가 구성되는바 볼밸브(51)(51')의 온(ON)을 통해 배관라인(50A)(50A')으로 유입된 섬유보강재가 배치플랜트(40)(41)로 각각 유입되도록 배치플랜트(40)(41)와의 사이에 버터플라이밸브(70)(71)가 각각 구성되는 것이다.

또한, 상기 배관라인(50B)(50B')에는 배치플랜트(40)(41)로 각각 유입되던 슬러리화된 섬유보강재가 버터플라이밸브(70)(71)의 오프(OFF)로 인해 유입 차단되었을 경우 이를 탱크(10)로 재유입되도록 제어하는 볼밸브(52)(52')가 각각 구성된다.

상기 섬유보강재의 슬러리화를 위한 배관라인(60)에는 섬유보강재를 슬러리화 시킬 때만 섬유보강재가 흐를 수 있도록 제어하는 볼밸브(61)가 구성된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 섬유보강재 공급장치의 순환 동작을 수중펌프(30)의 구동에 의해 탱크(10)로부터 하나의 배치플랜트(40)로 유입되는 것을 예로 들어 설명한다.

먼저, 탱크(10)에 섬유보강재와 물을 1:50의 비율로 투입하되, 펌프(21)의 구동에 의해 물탱크(22)로부터 물 공급라인(20)을 통해 탱크(10)로 유입시키는 제1단계(S1);

상기 탱크(10)에 섬유보강재와 물이 1:50의 비율로 투입된 상태에서 배관라인(50A)에 구성된 볼밸브(51)는 오프(OFF), 배관라인(60)에 구성된 볼밸브(61)는 온(ON)시킨 상태에서 수중펌프(30)를 구동시켜 섬유보강재와 물이 상기 배관라인(60)을 통해 순환되도록 하여 섬유보강재를 슬러리화하는 제2단계(S2);

상기 일정시간동안 수중펌프(30)를 구동시켜 섬유보강재를 슬러리화시킨 후, 배관밸브(60)에 구성된 볼밸브(61)는 오프(OFF), 배관라인(50B)에 구성된 볼밸브(52)도 오프(OFF), 수중펌프(30)와 배치플랜트(40)를 연결하고 있는 배관라인(50A)에 구성된 볼밸브(51)와 버터플라이밸브(70)를 각각 온(ON)시켜 탱크(10) 내부에 있던 슬러리화된 섬유보강재를 정해진 량만큼 배치플랜트(40)로 유입시키는 제3단계(S3);

상기 배치플랜트(40)로의 슬러리화된 일정량의 섬유보강재의 유입완료 후, 버터플라이밸브(70)는 오프(OFF), 배관라인(50B)에 구성된 볼밸브(52)는 온(ON)시킴으로써 수중펌프(30)를 통해 배관라인(50A)에 유입되었던 슬러리화된 섬유보강재가 배관라인(50B)을 통해 탱크(10)로 재유입되도록 하는 제4단계(S4)로 이루어진다.

이때, 첨부된 도면의 도 1에 따른 탱크(10)의 경우, 일방향으로 수압을 발생시키는 수중펌프(30)의 구성상, 상기 수정펌프(30)의 하측(도 1 기준) 영역에 해당되는 탱크(10)에 수용된 물과 혼합되어 슬러리 상태인 섬유보강재의 운반의 어려움과, 물에 비해 하중을 갖음으로써 물에 가라앉는 섬유보강재의 슬러리화가 어려운 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 첨부된 도면의 도 3 및 도 4에 따른 탱크(10)의 구조를 제안한다.

첨부된 도면의 도 3에 따른 탱크(10)는,

상부탱크(11)와,

상기 상부탱크(10)에 연통구(12a)를 통해 연결되어 하측에 위치된 내측하부탱크(12)와,

상기 내측하부탱크(12)의 외측을 둘러싸도록 구성되되, 최상측의 높이가 내측하부탱크(12)보다 높게 구성된 외측하부탱크(13)를 포함하여 구성되도록 한다.

이때, 내측하부탱크(12)는 외측하부탱크(13)의 바닥면으로부터 일정간격 이격되도록 위치되되, 이격된 공간에 지지몸체(12d)를 이용하여 이격되도록 한다.

이러한 지지몸체(12d)는 내부가 중공인 상태로 비게 구성되고, 어느 하나 이상의 일면은 개방된 상태로 메쉬(12e)가 구비되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 내측하부탱크(12)는, 상기 연통구(12a)의 단부에 연결되된 몸체(12b)와, 상기 몸체(12b)의 상면 일측에 하나 이상 구성된 개구홀(12c)을 형성하도록 한다.

즉, 상기 내측하부탱크(12)에 수용된 물이 넘치게되면, 개구홀(12c)을 통해 외측하부탱크(13)로 낙류되고, 낙류된 물이 일정량을 초과하게 되면서 지지몸체(12d)의 메쉬(12e)를 통해 유입되고, 유입된 물의 양이 누적되면서 다시 몸체(12b)로 물이 역류하게 된다. 이를 위해 지지몸체(12d)와 몸체(12b)는 연통되도록 구성됨이 당연하다.

이때, 상기 내측하부탱크(12)의 몸체(12b)에 형성된 개구홀(12c)을 통해 물이 넘치는 이유는, 첨부된 도면의 도 4와 같이 내측하부탱크(12)에 섞음수단이 구성되기 때문이다.

이러한 섞음수단은, 첨부된 도면의 도 4와 같이 상기 내측하부탱크(12)의 개구홀(12c)이 형성된 내부 일측에 구성되고,

바닥면으로부터 수직으로 설치되되, 개구홀(12c)로부터 노출되도록 설치되고 2개가 일정간격으로 이격되어 설치된 가이드(121)와,

상기 2개의 가이드(121) 최상측에 각각 구비된 2개의 기어(122)와,

상기 각각의 가이드(121)를 타고 움직이되, 상기 기어(122)에 맞물려 기어(122)의 회전에 따라 구동되는 2개의 체인(123)과,

상기 2개의 체인(123) 사이에 결합된 프레임(124)을 포함하도록 구성된다.

이때, 기어(122)를 구동시키기 위한 모터가 별도의 지지판 구성을 더 포함하여 구성될 수 있음은 당연하다.

상기 프레임(124)은 첨부된 도면의 도 4와 같이 뼈대 형태로 구성되며, 이러한 프레임(124)이 뼈대 형태로 구성되는 이유는, 수중에서 물밖으로 체인(123)을 따라 움직일 때 이동이 수월하게 하도록 하기 위함이다.

또한, 상기 프레임(124)의 상측으로는 제1 면(125)이 부착되고, 하측으로는 제2 면(126)이 부착될 수 있는데, 이때 부착의 형태는 접착, 테이핑 등 한정되지 않는다.

이때, 제1 면(125)은 가능한한 구멍이 작은 면(일반 면 등)을 사용하도록 하고, 제2 면(126)은 메쉬 크기가 제1 면(125)에 비해 큰 것을 사용하도록 한다.

이때, 제1 면(125)과 제2 면(126)은, 일체로 구성되어 상면, 하면으로 취급되고, 프레임(124)에 덮어 씌어지도록 구성될 수도 있다. 즉, 봉합을 통해 일체로 구성되는 것이다.

이러한 구성에 의하면, 내측하부몸체(12)에 수용된 물이 섞음수단에 의해 하측에 위치되었어도 상측으로 순환될 수 있게 된다. 이에 따라, 물과 섬유보강재의 혼합이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

상기에서 첨부된 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명의 첨부된 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10 : 탱크 20 : 물 공급라인
23, 51, 51', 52, 52' 61 : 볼밸브 30 : 수중펌프
40, 41 : 배치플랜트
50A, 50A', 50B, 50B', 60 : 배관라인
70, 71 : 버터플라이밸브

Claims (3)

1. 섬유보강재의 슬러리화를 위해 섬유보강재와 물이 일정비율로 투입되어 혼합되는 탱크(10);
   상기 섬유보강재와 혼합되도록 물탱크(22)의 물을 물 공급라인(20)의 볼 밸브(23)를 통해 상기 탱크(10)에 투입시키는 펌프(21);
   상기 탱크(10)에 투입된 섬유보강재가 물과 혼합되어 슬러리화 되도록 작동하는 수중펌프(30); 및
   상기 수중펌프(30)에 의해 탱크(10)에서 슬러리화된 섬유보강재를 배관라인(50A)(50A')을 통해 유입하여 일정량씩 콘크리트 제조 믹서로 보내고, 상기 배관라인(50A)(50A')에 남아있던 슬러리화된 섬유보강재를 다시 탱크(10)로 유입시키는 배관라인(50B)(50B')이 연결된 복수 개의 배치플랜트(40)(41);로 구성되되,
   상기 탱크(10)에는 섞음수단이 구비됨으로 인해, 상기 탱크(10) 내부의 섬유보강재와 물의 혼합이 골고루 이루어지도록 하며,
   상기 탱크(10)는,
   상부탱크(11)와,
   상기 상부탱크(11)에 연통구(12a)를 통해 연결되어 하측에 위치된 내측하부탱크(12)와,
   상기 내측하부탱크(12)의 외측을 둘러싸도록 구성되되, 최상측의 높이가 내측하부탱크(12)보다 높게 구성된 외측하부탱크(13)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 섬유보강재 공급장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 섞음수단은,
   상기 내측하부탱크(12)의 내부 일측에 구성되되,
   바닥면으로부터 수직으로 설치되되 상기 내측하부탱크(12)의 외부로 노출될 정도의 길이를 갖도록 설치되고 2개가 일정간격으로 이격되어 설치된 가이드(121)와,
   상기 2개의 가이드(121) 최상측에 각각 구비된 2개의 기어(122)와,
   상기 각각의 가이드(121)를 타고 움직이되, 상기 기어(122)에 맞물려 기어(122)의 회전에 따라 구동되는 2개의 체인(123)과,
   상기 2개의 체인(123) 사이에 결합된 뼈대 형태의 프레임(124)과,
   상기 프레임(124)의 상측으로 구비된 제1 면(125)과, 하측으로 구비된 제2 면(126)을 포함하되,
   상기 제2 면(126)은 상기 제1 면(125) 보다 메쉬 크기가 큰 것을 특징으로 하는, 섬유보강재 공급장치.
   
   
3. 삭제

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