KR102030489B1 - 이중 회전 날개를 갖는 교반기 및 이를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템 - Google Patents

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이승문
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Abstract

본 발명은 이중 회전 날개를 갖는 교반기 및 이를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템에 관한 것으로, 특히 본 발명에 따른 교반기는 내부에 개량토가 유입되는 하우징; 상기 하우징을 길이방향으로 관통하도록 설치되며 상기 길이방향을 중심으로 회전하는 회동축; 상기 회동축의 회전을 제어하는 구동모터; 상기 회동축의 길이 방향을 따라 상기 회동축을 나선형으로 감싸도록 연결되어 상기 회동축의 회동에 따라 함께 회전하는 제1날개부재; 및 상기 회동축의 길이 방향을 따라 상기 회동축을 나선형으로 감싸도록 연결되어 상기 회동축의 회전에 따라 함께 회전하며, 상기 회동축과의 이격거리가 상기 제1날개부재와 상기 회동축과의 이격거리 보다 크도록 위치되는 제2날개부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 회전 날개를 갖는 교반기 및 이를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템 {Lightning System with Double Rotating Wings and Light Weight Mixing Soil}
본 발명은 이중 회전 날개을 갖는 교반기 및 이를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 회전 방향과 크기가 상이한 이중 날개가 장착된 교반기가 구비된 이중 회전 날개를 갖는 교반기 및 이를 이용한 경량 혼합토 배합 시스템에 관한 것이다.
건설현장에서 주로 발생하는 토사는 자갈과 암석을 비롯하여 모래, 실트 및 점토질 진흙 등 다양하다.
모래와 같은 양질의 발생토는 건설 골재로 활용되고 있으나, 공학적으로 불리한 점토와 실트는 폐기 처리하거나 해양에 매립되어 왔다.
이러한 점토나 실트를 현장에서 유효 활용하기 위한 일반적인 사용 방법으로 는 시멘트와 물을 특정한 크기의 배합조에 적절하게 넣어 혼합한 후 기계적으로 교반하여 활용하는 방법이 있었다.
그러나 종래의 이런 방법은 점토와 시멘트 교반 시 점토의 점성에 의해 구동장비의 부압이 크게 작용하여 구동장비에 무리한 에너지가 소모되면서 고장이 자주 발생하고 에너지 소진이 많은 문제점이 있었다.
또한, 교반시 배합토가 특정 위치로 쏠리는 현상이 발생하면서 배합토의 균질한 교반이 어려웠던 문제점도 있었다.
한편, 이러한 종래의 경량토사 생산 기술은 실무자가 원하고자 하는 수준의 배합 및 배합조건이 자동으로 이루어지는 자동화 시스템이 구비되지 않아 실무자가 일일이 배합조건을 현장에서 맞춰야 하는 번거로움이 있었다.
따라서, 토사와 물과 시멘트를 배합하는 장치 중 교반 날개의 회전 방향 설정과 크기 조절을 통해 부하가 저감되도록 하고, 혼합토의 최적 배합 및 경량 기포제와의 배합 또한 자동으로 이루어지도록 하는 교반기 및 경량 혼합토 배합 시스템에 관한 연구가 시급한 실정이다.
[특허문헌] KR 10-0901107 (등록일자 2009년 05월 29일)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 교반시 개량토의 특정 방향으로의 쏠림을 방지하고, 혼합토의 최적 배합 및 경량 기포제와의 배합이 자동으로 이루어질 수 있도록 하는 교반기 및 경량 혼합토 배합 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기는 내부에 개량토가 유입되는 하우징; 상기 하우징을 길이방향으로 관통하도록 설치되며 상기 길이방향을 중심으로 회전하는 회동축; 상기 회동축의 회전을 제어하는 구동모터; 상기 회동축의 길이 방향을 따라 상기 회동축을 나선형으로 감싸도록 연결되어 상기 회동축의 회동에 따라 함께 회전하는 제1날개부재; 및 상기 회동축의 길이 방향을 따라 상기 회동축을 나선형으로 감싸도록 연결되어 상기 회동축의 회전에 따라 함께 회전하며, 상기 회동축과의 이격거리가 상기 제1날개부재와 상기 회동축과의 이격거리 보다 크도록 위치되는 제2날개부재;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1날개부재는 상기 회동축의 일측에서 타측으로 상기 회동축을 순방향으로 감싸는 나선상을 갖고, 상기 제2날개부재는 상기 회동축의 일측에서 타측으로 상기 회동축을 역방향을 감싸는 나선상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 회동축과 상기 제1날개부재 사이에 위치하고 상기 회동축과 상기 제1날개부재를 연결하며, 막대 형상을 갖고 서로 일정 간격 이격되게 구비된 복수의 제1연결부재; 및 상기 회동축과 상기 제2날개부재 사이에 위치하고 상기 회동축과 상기 제2날개부재를 연결하며, 막대 형상을 갖고 서로 일정 간격 이격되게 구비된 복수의 제2연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 회동축을 나선형으로 감싸는 상기 제1날개부재의 감긴 횟수는 상기 회동축을 나선형으로 감싸는 상기 제2날개부재의 감긴 횟수보다 더 많은 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템은 내부에 수용되는 개량토를 교반 및 혼합하는 배합기; 상기 배합기와 연결되어 상기 배합기로 시멘트를 공급하는 시멘트공급라인; 상기 배합기와 연결되며 상기 배합기로 물을 공급하는 정수공급라인; 상기 배합기와 연결되며 상기 배합기로 점토를 공급하는 점토공급라인; 상기 배합기와 연결되며 상기 배합기에서 교반 및 혼합이 완료된 개량토가 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크와 연결되어 상기 저장탱크에 저장된 개량토를 공급받고 상기 공급받은 개량토를 기포와 혼합시키는 혼합기; 및 상기 혼합기와 연결되며 상기 혼합기의 내부로 기포를 공급하는 기포공급라인;을 포함하고, 상기 배합기는 상기 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 시멘트공급라인은 상기 배합기로 공급되는 시멘트 용량을 측정하는 제1센서; 상기 시멘트가 상기 배합기로 유입될 수 있도록 개폐되는 제1밸브;를 포함하고, 상기 정수공급라인은 상기 배합기로 공급되는 물의 용량을 측정하는 제2센서; 상기 물이 상기 배합기로 유입될 수 있도록 개폐되는 제2밸브;를 포함하며, 상기 점토공급라인은 상기 배합기로 공급되는 점토 용량을 측정하는 제3센서; 상기 점토가 상기 배합기로 유입될 수 있도록 개폐하는 제3밸브;를 포함하고, 상기 제1센서, 제2센서 및 제3센서에서 측정된 정보를 입력받고 상기 입력받은 정보를 기반으로 상기 제1밸브, 제2밸브 및 제3밸브의 개폐를 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 배합기는 상기 배합기 내부에 구비되고, 내부에 수용되는 개량토의 점성을 측정하는 점성측정센서; 상기 점성측정센서에 의해 측정된 개량토의 점성이 기 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 회동축의 회전이 가감되도록 구동모터의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 점성측정센서에서 측정된 정보를 입력 받고, 상기 입력 받은 정보를 기반으로 상기 제어부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 점성측정센서는 상기 제1날개부재 및 제2날개부재에 구비되거나, 상기 제1연결부재 및 제2연결부재에 구비되는 복수의 로드셀일 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기 및 이를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템에 의하면, 회전방향과 크기가 다른 이중의 교반날개를 장착한 교반기를 사용함으로써 교반시 개량토의 쏠림현상을 방지하여 교반기의 구동모터의 부하가 저감되도록 하고 교반기의 교반에너지가 절감되며 교반이 완료된 개량토의 균질성이 증대되는 효과가 있다.
또한, 경량 혼합토의 배합 시스템을 자동화함으로써 실무자가 일일이 배합조건을 현장에서 맞춰야 하는 번거로움 없이 원하고자 하는 수준의 배합이 가능하여 혼합토의 제조 공정을 단순화 할 수 있으며, 보다 효율적이고 용이하게 설계목적에 적합한 혼합토를 배합할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템의 배합기 및 저장탱크를 나타내는 상세도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이종 회전 날개를 갖는 교반기를 나타낸 상세도이다.
도 5은 본 발명에 따른 이종 회전 날개를 갖는 교반기를 나타낸 사시도이다.
도 6는 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템의 컨트롤러를 나타낸 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 나타내는 개념도이다.
본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기는 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(110), 회동축(120), 구동모터(130), 제1날개부재(141), 제2날개부재(142) 및 연결부재(150)를 포함한다.
구체적으로, 상기 하우징(110)은 내부에 개량토가 유입되어 상기 개량토를 교반하기 위하여 사용되고, 일정한 부피를 가지는 직육면체 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 개량토는 진흙, 시멘트 및 물을 혼합하여 생성되는 토사를 의미하고, 상기 개량토에 기포를 혼합한 것을 혼합토, 기포 혼합토 또는 경량 혼합토 라고 정의한다.
또한, 상기 개량토 및 혼합토는 건설현장에서 건설골재로 주로 활용되고 있다.
상기 회동축(120)은 상기 회동축(120)의 길이 방향을 중심으로 회전하는 봉형상으로 상기 하우징(110)의 일측에서 타측으로 관통되도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 회동축의 일측은 상기 하우징을 관통하면서 상기 하우징의 외부로 돌출될 수 있는데, 상기 회동축(120)이 상기 하우징(110)을 관통하는 부분에는 하우징(110) 내부의 물질들이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 밀폐부재가 구비될 수 있다.
상기 밀폐부재는 탄성을 지닌 고무 또는 합성수지 등의 재질로 구성된 탄성 밀봉부재를 사용할 수 있으나 동일한 효과를 내는 다른 재질로 이루어진 밀봉부재의 사용을 배재하는 것은 아니다.
상기 회동축(120)은 상기 하우징(110) 외부로 관통한 일단에 후술할 전기 모터 또는 유압모터로 이루어진 구동모터(130)와 연결되어 구동모터(130)의 동력에 의해 회전할 수 있다.
상기 구동모터(130)는 상기 회동축(120) 중 상기 하우징(110)을 관통한 일단에 설치되는 것으로 상기 회동축(120)의 회전을 제어하는 장치이다.
구체적으로, 상기 구동모터(130)는 전기모터 또는 유압모터를 사용할 수 있으나 본 발명에서의 상기 구동모터(130)는 동일한 효과를 내는 다른 구동 장비의 사용을 배제하는 것을 아니다.
본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기는 상기 회동축(120)의 길이방향을 따라 나선형으로 감싸도록 구비되어 상기 하우징(110)에 유입된 개량토를 교반하기 위한 날개부재(140)를 포함할 수 있다.
상기 날개부재(140)는 제1날개부재(141) 및 제2날개부재(142)를 포함할 수 있다.
상기 제1날개부재(141)는 상기 회동축(120)의 길이 방향을 따라 상기 회동축(120)을 나선형으로 감싸도록 연결될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1날개부재(141)는 상기 회동축(120)의 길이 방향을 따라 일정간격 이격되게 나선형으로 감싸도록 연결되어 장착될 수 있다.
이와 달리, 다른 실시 예에서, 상기 제1날개부재(141)의 일부는 상기 회동축(120)의 길이 방향을 따라 상기 회동축(120)을 상이한 간격으로 이격되게 나선형으로 감싸도록 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1날개부재(141)는 상기 회동축(120)의 회동에 따라 함께 회전한다.
상기 제2날개부재(142)는 상기 회동축(120)의 길이 방향을 따라 상기 회동축(120)을 나선형으로 감싸도록 연결될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2날개부재(142)는 상기 회동축(120)의 길이 방향을 따라 상기 회동축(120)을 일정 간격 이격되게 나선형으로 감싸도록 연결되어 장착될 수 있다.
이와 달리, 다른 실시 예에서, 상기 제2날개부재(142)의 일부는 상기 회동축(120)의 길이 방향을 따라 상기 회동축(120)을 상이한 간격으로 이격되게 나선형으로 감싸도록 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2날개부재는 상기 회동축(120)의 회동에 따라 함께 회전하게 된다.
또한, 상기 제2날개부재(142)와 상기 회동축(120)과의 이격거리는 상기 제1날개부재(141)와 상기 회동축(120)과의 이격거리보다 더 크도록 위치하여 상기 제2날개부재(142)가 상기 제1날개부재(141)의 바깥쪽에 나선상으로 설치되게 된다.
예를 들면, 상기 제2날개부재(142)와 상기 회동축(120)의 최대 이격거리는 상기 제1날개부재(141)와 상기 회동축(120)과의 최대 이격거리 보다 더 클 수 있다.
상기 제1날개부재(141)는 상기 회동축(120)의 일측에서 타측으로 상기 회동축(120)을 순방향으로 감싸는 나선상을 갖는다.
또한, 상기 제2날개부재(142)는 상기 회동축(120)의 일측에서 타측으로 상기 회동축(120)을 역방향으로 감싸는 나선상을 갖는다.
따라서, 상기 제1날개부재(141)와 상기 제2날개부재(142)는 회동축(120)의 회전에 의해 상기 회동축(120)을 중심으로 회전할 때 상기 하우징의 내부에 수용되는 개량토가 서로 반대 방향으로 이동하게 되는 것이다.
한 개의 날개부재(140)를 가졌던 종래의 교반기(100)는 날개부재(140)에 의해 한 방향으로 회전하는 개량토가 하우징 일측에 쏠리는 현상이 발생하고, 이러한 쏠림 현상에 의해 교반기(100)를 구동하는 구동모터(130)의 부압이 크게 작용하여 구동모터(130)의 고장이 빈번하게 발생하거나 교반기(100)의 교반 에너지가 증대되는 문제점이 있었다.
그러나, 감긴 방향이 다른 상기 제1날개부재(141)와 상기 제2날개부재(142)가 개량토를 교반하게 되면 개량토가 상기 제1날개부재(141)와 상기 제2날개부재(142)의 영향을 받아 좌우로 이동하면서 교반이 이루어게 되고 이렇게 좌우 이동에 의한 교반의 경우 일측에 개량토가 쏠리는 현상을 방지할 수 있으며 이러한 쏠림 현상이 없는 교반기(100)는 구동모터(130)의 부하를 저감할 수 있고 개량토의 균일한 교반이 가능하게 되는 것이다.
또한, 상기 제1날개부재(141)와 상기 제2날개부재(142)는 회동축(120)을 나선형으로 감싸는 상기 제1날개부재(141)의 감긴 횟수가 상기 회동축(120)을 나선형으로 감싸는 상기 제2날개부재(142)의 감긴 횟수보다 더 많게 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같이 제1,2날개부재(141,142)의 감긴 횟수가 상이하게 구성됨에 따라 제1날개부재(141)와 제2날개부재(142)에 영향을 받는 개량토의 이동 속도에 차이가 나게 되고 이러한 속도의 차이는 개량토 교반의 효율성을 증대시켜 개량토의 균질성을 더욱 증대시키는 작용을 하게 된다.
구체적으로, 서로 인접한 제2날개부재(142)와 접하면서 이동되는 개량토의 이동속도는 서로 인접한 제1날개부재(141)와 접하면서 이동되는 개량토의 이동속도보다 느리게 이동하며, 이러한 이동 속도의 차이로 인해 개량토의 교반이 더 효율적으로 이루어지게 되는 것이다.
상기 연결부재(150)는 상기 회동축(120)과 상기 날개부재(140)를 연결하는 막대 형상으로 제1연결부재(151) 및 제2연결부재(152)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1연결부재(151)는 상기 회동축(120)과 상기 제1날개부재(141)를 연결하는 것으로 상기 회동축(120)과 상기 제1날개부재(141) 사이에 위치한다.
또한, 상기 제1연결부재(151)는 막대 형상으로 서로 일정 간격 이격되게 구비되는 복수개로 구성될 수 있다.
예를 들면, 복수의 상기 제1연결부재(151)는 회동축(120)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 상기 회동축(120)에 위치될 수 있다.
또한, 상기 지1연결부재(151)는 상기 회동축(120)으로부터 가장 멀리 떨어진 상기 제1날개부재(141)의 부분과 상기 회동축(120)을 연결할 수 있다.
상기 제2연결부재(152)는 상기 회동축(120)과 상기 제2날개부재(142)를 연결하는 것으로 상기 회동축(120)과 상기 제2날개부재(142) 사이에 위치한다.
또한, 상기 제2연결부재(152)는 막대 형상으로 서로 일정 간격 이격되게 구비되는 복수개로 구성될 수 있다.
예를 들면, 복수의 상기 제2연결부재(152)는 회동축(120)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 상기 회동축(120)에 위치될 수 있다.
또한, 상기 제2연결부재(152)는 상기 회동축(120)으로부터 가장 멀리 떨어진 상기 제2날개부재(142)의 부분과 상기 회동축(120)을 연결할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 및 제2연결부재(151,152)들의 길이는 서로 상이할 수 있다.
상기 제1연결부재(151)의 길이 방향과, 상기 제2연결부재(152)의 길이 방향은 상기 회동축(120)의 길이 방향과 교차할 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1연결부재(151)는 상기 회동축(120)의 중심에서 수직을 이루며 상기 제1날개부재(141)와 연결되고, 상기 제2연결부재(152)는 상기 회동축(120)의 중심에서 수직을 이루며 상기 제2날개부재(142)와 연결되어 구성될 수 있다.
다시 말하면, 상기 제1연결부재(151)의 길이 방향과, 상기 제2연결부재(152)의 길이 방향은 상기 회동축(120)의 길이 방향과 수직할 수 있다.
상기 연결부재(150)는 점성이 있는 개량토의 교반에 의해 상기 날개부재(140)가 파손되거나 이탈되지 않도록 지지할 수 있는 강도와 굵기를 갖는 구성일 수 있다.
또한, 개량토의 교반이 이루어지는 상기 제1날개부재(141)와 상기 제2날개부재(142) 사이의 공간을 확보할 수 있도록 설치될 수 있다.
따라서, 상기 제1날개부재(141)와 상기 제2날개부재(142) 사이에는 개량토의 교반을 위한 충분한 공간을 형성하게 하여 점성을 갖는 개량토의 교반이 원할하게 이루어 질 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템의 배합기 및 저장탱크를 나타내는 상세도이다.
본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템(200)은 도2 및 도 3에 도시된 바와 같이 배합기(210), 시멘트공급라인(220), 정수공급라인(230), 점토공급라인(240), 저장탱크(260), 혼합기(270) 및 기포공급라인(280)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 배합기(210)는 내부에 수용되는 개량토를 교반 및 혼합하는 장치이다.
상기 배합기(210)는 교반기(100), 점성측정센서(211) 및 제어부(212)를 포함할 수 있다.
상기 교반기(100)는 내부에 유입되는 개량토의 교반작용을 하는 것으로 본 발명에서의 교반기(100)는 상기한 이중 날개를 갖는 교반기(100)인 것을 특징으로 한다.
상기 점성측정센서(211)는 상기 배합기(210) 내부에 구비되고, 상기 배합기(210) 내부에 수용되는 개량토의 점성을 측정하는 장치이다.
상기 제어부(212)는 상기 점성측정센서(211)에 의해 측정된 개량토의 점성이 기 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 회동축(120)의 회전이 가감되도록 구동 모터(130)의 작동을 제어할 수 있다.
예를들어, 상기 점성측정센서(211)는 상기 날개부재(140) 또는 상기 연결부재(150)에 부착된 복수의 로드셀일 수 있다.
이 경우, 상기 날개부재(140) 또는 상기 연결부재(150)에 가해지는 하중을 복수의 로드셀이 비교 연산하여 상기 하우징(110)의 내부에서 교반되는 개량토의 점성을 측정한다.
상기 로드셀에 가해지는 하중이 설정된 범위를 벗어나거나 상기 복수의 로드셀에 가해지는 하중이 고르지 않은 경우 상기 제어부(212)는 상기 구동모터(130)의 가동을 증대시켜 교반이 원할하게 이루어지게 한다.
구체적으로, 상기 제어부(212)는 개량토의 점성이 기설정된 값에 미치지 못하는 경우 상기 구동 모터(130)의 가동을 증대시켜 회동축(120)의 회전 속도를 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부(212)는 개량토의 점성이 기설정된 값에 도달하는 경우 상기 구동모터(130)의 가동을 중지시켜 회동축(120)의 회전을 중단시킬 수 있다.
따라서, 상기 제어부(212)와 상기 점성측정센서(211)의 작용으로 상기 배합기(210)는 개량토의 점성정도를 측정하고 교반 및 혼합이 완료될 때까지의 작동이 자동화되는 특징이 있다.
한편, 도시되지는 않았지만 상기 배합기(210)는 개량토 배출 자동 버터플라이밸브, 개량토로드셀, 개량토송급펌프 및 개량토 흡입자동 버터플라이밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 개량토 배출 자동 버터플라이밸브는 상기 배합기(210)와 연결된 배관에 장착되는 것으로 교반이 완료된 상기 개량토가 상기 배합기(210)에서 배출될 때 자동으로 개폐가 이루어지도록 하는 것이다.
상기 개량토로드셀은 상기 배합기의 하부에 복수개가 장착되어 상기 개량토의 하중값을 측정하는 장치이다.
또한, 상기 개량토로드셀은 감지신호를 사용자에게 알려주기 위하여 표시패널 또는 스피커 등과 연결 설치되어 숫자 또는 소리를 사용하여 사용자에게 신호를 알려주는 알림부(미도시)와 연결될 수 있다.
상기 개량토송급펌프는 상기 배합기(210)에서 교반이 완료된 개량토를 상기 저장탱크(260)로 송급하기 위해 작동되는 펌프일 수 있다.
상기 개량토 흡입자동 버터플라이밸브는 상기 배합기(210)와 연결된 배관 일측에 장착되는 것으로 개량토가 상기 배합기(210)로 흡입될 수 있도록 자동으로 개폐되는 자동 밸브일 수 있다.
상기 버터플라이밸브는 밸브 관내 원판 형상의 밸브 본체를 돌려 관로의 유량을 조절할 수 있는 것으로, 설정된 압력에 따라 밸브의 개폐가 자동으로 이루어지게 되는 것이다.
상기 시멘트 공급라인(220)은 제1센서(221), 제1밸브(222) 및 벌크이송스크류(미도시)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1센서(221)는 상기 배합기로 공급되는 시멘트의 용량을 측정하는 것으로, 상기 제1센서(221)는 시멘트의 하중을 측정하는 로드셀일 수 있으며 시멘트의 부피를 측정하는 부피측정기 일 수도 있고, 상기 로드셀과 상기 부피측정기를 모두 포함한 센서일 수 있다.
또한, 상기 로드셀은 감지신호를 사용자에게 알려주기 위하여 표시패널 또는 스피커 등과 연결 설치되어 숫자 또는 소리를 사용하여 사용자에게 신호를 알려주는 알림부(미도시)와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1센서(221)는 배합기(210)로 공급될 시멘트의 용량이 기설정된 개량토의 배합비에 적합한 용량인지를 감지할 수 있다.
또한, 상기 제1센서(221)는 상기 시멘트공급라인(220)의 일측에 장착될 수 있다.
상기 제1밸브(222)는 상기 시멘트공급라인(220)과 상기 배합기(210)을 연결하는 배관 일측에 설치되어 상기 시멘트가 상기 배합기(210)로 유입될 수 있도록 개폐될 수 있다.
또한, 상기 제1밸브(222)는 후술할 컨트롤러(250)의 제어에 의해 작동될 수 있다.
상기 벌크이송스크류(미도시)는 상기 시멘트공급라인에 구비되어 시멘트를 저장하는 시멘트저장조(미도시)의 하부 및 측면에 장착될 수 있다.
이송스크류 또는 스크류컨베이어(Screw Conveyor)는 반원통 속에서 나선 모양의 날개가 있는 축이 일정한 속도로 회전하면서 곡물, 석탄, 골재 및 시멘트 등 입자 형식의 고체 재료를 일정한 거리 만큼 이동시키는 이송 장치를 말한다.
본 발명에서의 벌크이송스크류는 상기 시멘트저장조에 저장되어 있는 시멘트의 굳음을 방지하기 위한 장치이다.
상기 정수공급라인(230)은 제2센서(231), 제2밸브(232) 및 정수송급펌프(미도시)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2센서(231)는 상기 정수공급라인(230)에서 상기 배합기(210)로 공급되는 물의 용량을 측정할 수 있다.
상기 제2센서(231)는 상기 배합기로 공급되는 물의 용량을 측정하는 것으로, 상기 제2센서(231)는 물의 하중을 측정하는 로드셀일 수 있으며 물의 부피를 측정하는 부피측정기 일 수도 있고, 상기 로드셀과 상기 부피측정기를 모두 포함한 센서일 수 있다.
또한, 상기 제2센서(231)는 상기 정수공급라인(230)의 일측에 장착될 수 있다.
상기 제2밸브(232)는 상기 정수공급라인(230)과 상기 배합기(210)를 연결하는 배관 일측에 설치되어 물이 상기 배합기(210)로 유입될 수 있도록 개폐될 수 있다.
또한, 상기 제2밸브(232)는 후술할 컨트롤러(250)의 제어에 의해 기설정된 물의 용량만큼 배출될 수 있도록 자동으로 작동될 수 있다.
따라서, 상기 제2밸브(232)는 정수차단버터플라이밸브일 수 있으나 동일한 효과를 내는 다른 유형의 자동 밸브일 수도 있다.
상기 정수공급펌프(미도시)는 상기 제2밸브(232)의 개방에 의해 물이 상기 배합기(210)로 이동할 수 있도록 할 수 있다.
상기 점토공급라인(240)은 제3센서(241) 및 제3밸브(242)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제3센서(241)는 상기 배합기(210)로 공급되는 점토의 용량을 측정하는 센서이다.
상기 제3센서(241)는 상기 배합기로 공급되는 점토의 용량을 측정하는 것으로, 상기 제3센서(241)는 점토의 하중을 측정하는 로드셀일 수 있으며 점토의 부피를 측정하는 부피측정기 일 수도 있고, 상기 로드셀과 상기 부피측정기를 모두 포함한 센서일 수 있다.
또한, 상기 제3센서(241)는 상기 배합기(210)에 연결되어 상기 배합기(210)로 점토를 투입하는 점토투입배관라인에 장착될 수 있다.
상기 제3밸브(242)는 상기 점토공급라인(240)과 상기 배합기(210)를 연결하는 점토투입배관라인 일측에 설치되어 점토가 상기 배합기(210)로 유입될 수 있도록 개폐될 수 있다.
또한, 상기 제3밸브(242)는 후술할 컨트롤러(250)의 제어에 의해 기설정된 점토의 용량만큼 배출될 수 있도록 자동으로 작동될 수 있다.
따라서, 상기 제3밸브(242)는 점토흡입자동버터플라이밸브일 수 있으나 동일한 효과를 내는 다른 유형의 자동 밸브일 수도 있다.
상기 저장탱크(260)는 상기 배합기(210)에서 교반 및 혼합이 완료된 개량토가 유입되어 저장되는 것이다.
구체적으로, 상기 저장탱크(260)는 도 3에 도시된 바와 같이 체인콘베이어(261), 개량토걸림체(262) 및 개량토배출자동버터플라이밸브(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 체인콘베이어(chain conveyor)(261)는 상기 저장탱크(260)의 내측하부에 장착될 수 있다.
구체적으로, 상기 체인 컨베이어(261)는 엔드리스(Endless)로 감긴 체인에 의하여 적재물을 운반시키거나 또는 체인에 스크레이퍼(Scraper), 바켓트(Bucket) 등을 부착하여 적재물을 운반시키는 기계장치이다.
본 발명에서의 상기 체인 컨베이어(261)는 상기 저장탱크(260)에 저장된 개량토가 침전되는 것을 방지하기 위하여 장착되는 장치이다.
상기 개량토걸림체(262)는 상기 저장탱크(260)의 상단 일측에 구비된 것으로, 상기 배합기(210)에서 교반이 완료된 배합토가 상기 저장탱크(260)로 유입될 때 통과해야 하는 걸림망 또는 걸림체일 수 있다.
따라서, 상기 개량토걸림체(262)는 상기 저장탱크(260) 중 개량토가 유입되는 일측에 장착될 수 있다.
이에, 교반이 완료된 개량토는 상기 저장탱크(260)로 유입되어 상기 개량토걸림체(262)를 통과한 후 저장탱크(260)에 저장되는 것이다.
상기 개량토배출자동버터플라이밸브(미도시)는 상기 저장탱크(260)에 저장되어 있던 개량토가 시공 장소로 공급되기 위하여 저장탱크(260)에서 배출될 수 있도록 개폐되는 자동 밸브일 수 있다.
상기 혼합기(270)는 상기 저장탱크(260)에서 개량토를 공급받아 후술할 기포공급라인(280)에서 공급되는 기포와 개량토를 혼합시킬 수 있다.
또한, 상기 혼합기(270)는 후술할 압송펌프(290)에 의해 내부로 유입된 개량토가 와류 또는 난류 상태로 통과하여 기포와 원활하게 혼합될 수 있도록 상기 혼합기(270) 내부에 개량토를 와류 또는 난류시키는 장치를 더 포함할 수 있다.
상기한 개량토의 와류 또는 난류 장치는 본 발명에서 특정한 구성을 한정하는 것은 아니고 동일한 효과를 내는 종래의 기술을 참조하여 당업자가 적절하게 구성할 수 있는 구조일 수 있다.
이에, 상기 혼합기(270)는 시멘트, 점토 및 물을 혼합하여 교반한 개량토에 기포를 혼합함으로서 혼합토 즉 경량 혼합토를 형성하게 하는 것이다.
구체적으로, 상기 혼합토는 균질하게 분포된 기포에 의해 무게가 가벼워 하중이 경감되므로 경량 혼합토 또는 경량기포혼합토라고도 한다.
상기 혼합토는 단위 중량을 기포의 양에 따라 조절할 수 있으며 일반적으로 6~12kN/㎥ 에서 임의로 설정이 가능할 수 있다.
또한, 상기 혼합토는 유동성이 우수하여 펌프 압송에 의한 시공이 가능하며, 다짐·조임·고정 및 균일화 작업이 불필요하여 시공 인력이 절감되는 장점이 있다.
또한, 상기 혼합토는 준설토 및 건설발생토를 친환경적으로 유효하게 재활용이 가능하도록 하고, 내부 독립된 기포 형성으로 충격 완화 및 동상 방지의 효과가 우수한 장점이 있다.
상기 혼합토는 토사에 비해 고강도이고, 일축압축강도는 1,000kPa 정도까지 조절이 가능하고 변형계수는 50~130qu 이다.
또한, 상기 혼합토는 강도가 재령 7~14일까지 급격히 증가하고, 양생압력의 증가에 따라 다소 증가할 수 있다.
상기 기포공급라인(280)은 상기 혼합기(270)로 기포를 공급하는 것으로 상기 혼합기(270)에 연결되어 설치될 수 있다.
또한, 상기 기포공급라인(280)은 공기를 압축하는 콤프레셔를 사용할 수 있다.
한편, 상기 교반기(100)와 상기 혼합기(270) 사이에는 압송펌프(290)가 장착될 수 있다.
상기 압송펌프(290)는 교반이 완료된 개량토를 시공 장소까지 고압으로 토출시키기 위한 것으로, 상기 기포공급라인(280)과 하나의 하우징에 수납되어 일체로 보관될 수 있으나 일체가 아닐 경우 같은 장소에 위치하여 운반 및 취급이 편리하게 할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 기포공급라인(280)에서 기포가 혼합되어 시공장소로 공급되는 혼합토의 밀도를 측정하기 위한 밀도계(미도시)가 더 장착될 수 있다.
상기 밀도계(미도시)는 혼합토의 최종 밀도를 측정한다.
도 4는 본 발명에 따른 이종 회전 날개를 갖는 교반기를 나타낸 상세도이고.도 5은 본 발명에 따른 이종 회전 날개를 갖는 교반기를 나타낸 사시도이다.
도 4 또는 도 5는 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기(100)의 실측 사진으로 본 발명의 이해를 돕기 위해 도시한 도이다.
도 6는 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템의 컨트롤러를 나타낸 블럭도이다.
본 발명에 따른 경량 혼합토 배합 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 혼합토를 만드는 일련의 공정들이 컨트롤러(250)에 의해 제어될 수 있다.
구체적으로, 상기 컨트롤러(250)는 상기 제1센서(221), 제2센서(231) 및 제3센서(241)에서 측정된 정보를 입력받아 상기 정보를 기반으로 상기 제1밸브(222), 제2밸브(232) 및 제3밸브(242)의 개폐를 제어할 수 있다.
예를들어, 상기 컨트롤러(250)는 상기 제1센서(221)를 통해 상기 배합기(210)로 공급되는 시멘트의 용량에 대한 정보와, 상기 제2센서(231)를 통해 상기 배합기(210)로 공급되는 물의 용량에 대한 정보와, 상기 제3센서(241)를 통해 상기 배합기(210)로 공급되는 점토의 용량에 대한 정보를 입력받아 상기 배합기(210)의 내부에서 교반 및 혼합되는 개량토의 배합성분 비를 산출하고, 상기 산출된 개량토의 배합 성분 비가 기 설정된 배합 성분 비와 다른 경우 부족한 성분을 상기 배합기(210)로 더 공급시키도록 상기 제1밸브(222) 내지 제3밸브(242)의 개폐를 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템은 시멘트공급라인(220)에서 공급된 시멘트, 정수공급라인(230)에서 공급된 물 및 점토공급라인(240)에서 공급되는 점토의 중량을 상기 제1센서(221), 제2센서(231) 및 제3센서(241)에서 기설정된 용량에 적합하도록 측정하고 상기 제1밸브(222), 제2밸브(232) 및 제3밸브(242)의 개방으로 시멘트와 물과 점토가 배합기에 유입되고, 상기 배합기(210)에서 이중 회전 날개를 갖는 교반기의 교반 작용에 의해 개량토의 균질한 교반이 이루어지며 교반작용이 진행되는 동안 점성측정센서(211) 및 제어부(212)의 작용으로 개량토 교반의 점성을 측정하여 교반기(100)의 구동을 가감 및 중단하고, 교반이 완료된 개량토는 압송펌프(290)의 압력으로 혼합기(270)에 유입되어 기포공급라인(280)에서 유출된 기포와 혼합되어 경량 혼합토를 형성하게 되는 것이다.
또한, 이러한 일련의 과정은 상기 컨트롤러(250)에 의해 제어될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 이중 회전 날개를 갖는 교반기 및 이를 포함한 경량 혼합토 배합 시스템에 의하면, 회전방향과 크기가 다른 이중의 교반날개를 장착한 교반기를 사용함으로써 교반시 배합토의 쏠림현상을 방지하여 교반기의 구동모터의 부하가 저감되도록 하고 교반기의 교반에너지가 절감되며 교반이 완료된 배합토의 균질성이 증대되는 효과가 있다.
또한, 경량 혼합토의 배합 시스템을 자동화함으로써 실무자가 일일이 배합조건을 현장에서 맞춰야 하는 번거로움 없이 원하고자 하는 수준의 배합이 가능하고 설계목적에 적합한 혼합토를 보다 효율적이고 용이하게 배합할 수 있는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 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 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100 : 교반기
110 : 하우징
120 : 회동축
130 : 구동모터
140 : 날개부재
141 : 제1날개부재
142 : 제2날개부재
150 : 연결부재
151 : 제1연결부재
152 : 제2연결부재
200 : 경량 혼합토 배합 시스템
210 : 배합기
211 : 점성측정센서
212 : 제어부
220 : 시멘트공급라인
221 : 제1센서
222 : 제1밸브
230 : 정수공급라인
231 : 제2센서
232 : 제2밸브
240 : 점토공급라인
241 : 제3센서
242 : 제3밸브
250 : 컨트롤러
260 : 저장탱크
261 : 체인콘베이어
262 : 개량토걸림체
270 : 혼합기
280 : 기포공급라인
290 : 압송펌프

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 내부에 수용되는 개량토를 교반 및 혼합하는 배합기;
    상기 배합기와 연결되어 상기 배합기로 시멘트를 공급하는 시멘트공급라인;
    상기 배합기와 연결되며 상기 배합기로 물을 공급하는 정수공급라인;
    상기 배합기와 연결되며 상기 배합기로 점토를 공급하는 점토공급라인;
    상기 배합기와 연결되며 상기 배합기에서 교반 및 혼합이 완료된 개량토가 저장되는 저장탱크;
    상기 저장탱크와 연결되어 상기 저장탱크에 저장된 개량토를 공급받고 상기 공급받은 개량토를 기포와 혼합시키는 혼합기; 및
    상기 혼합기와 연결되며 상기 혼합기의 내부로 기포를 공급하는 기포공급라인;을 포함하고,
    상기 배합기는,
    회동축에 일정 간격 이격되게 나선상으로 감싸 배치되고 상기 회동축과 함께회동하는 서로 다른 직경을 갖는 다수개의 회전 날개를 갖는 교반기;
    상기 배합기 내부에 수용되는 개량토의 점성을 측정하는 점성측정센서; 및
    측정된 상기 개량토의 점성이 기 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 회동축의 회전이 가감되도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 혼합토 배합 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 시멘트공급라인은,
    상기 배합기로 공급되는 시멘트 용량을 측정하는 제1센서;
    상기 시멘트가 상기 배합기로 유입될 수 있도록 개폐되는 제1밸브;를 포함하고,
    상기 정수공급라인은,
    상기 배합기로 공급되는 물의 용량을 측정하는 제2센서;
    상기 물이 상기 배합기로 유입될 수 있도록 개폐되는 제2밸브;를 포함하며,
    상기 점토공급라인은,
    상기 배합기로 공급되는 점토 용량을 측정하는 제3센서;
    상기 점토가 상기 배합기로 유입될 수 있도록 개폐하는 제3밸브;를 포함하고,
    상기 제1센서, 제2센서 및 제3센서에서 측정된 정보를 입력받고 상기 입력받은 정보를 기반으로 상기 제1밸브, 제2밸브 및 제3밸브의 개폐를 제어하는 컨트롤러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 혼합토 배합 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 점성측정센서는,
    상기 회전 날개에 구비되는 복수의 로드셀인 것을 특징으로 하는 경량 혼합토 배합 시스템.
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