KR102122387B1 - 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템 - Google Patents

회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 제조관리시스템은 회전식 파쇄혼합장치를 개량토의 용도나 제조시의 사용재료의 성상이나 양에 따라 효율적으로 운용하기 위한 시스템이다. 본 시스템은 개량토의 목표품질에 관한 정보를 입력하기 위한 개량토정보 입력수단(101)과, 원료토에 관한 정보를 입력하기 위한 원료토정보 입력수단(102)과, 개량토의 목표품질의 실현에 적합한 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건 및 운전조건과 원료토에 관한 정보의 관계에 관한 데이터 또는 관계식을 기억시킨 설정기억수단(103)과, 개량토정보 입력수단(101)에 입력된 정보와 원료토정보 입력수단에 입력된 정보(102)에 기초해서 설정기억수단(103)에 기억된 데이터 또는 관계식을 이용하여 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 비교 또는 연산하여 결정하는 설정조건결정수단(104)을 구비하고 있다.

Description

회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템
본 발명은 건설발생토 등을 원료로 하여 개량토를 제조하기 위한 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템에 관한 것이다.
본원의 출원인은 건설발생토 등을 개량하여 유효하게 이용하기 위한 회전식 파쇄혼합공법 및 이 공법에 이용되는 회전식 파쇄혼합장치를 개발하고, 특허문헌 1 내지 7 외에 다수의 특허를 취득하였다.
회전식 파쇄혼합공법은 원통형 용기내에서 고속회전하는 띠형 충격부가부재(이하, 임펙트부재라고 함)를 구비한 회전식 파쇄혼합장치를 이용하고, 임펙트부재의 충격력에 의해 용기내에 투입된 건설발생토의 파쇄, 세립화를 수행하는 공법으로, 재료를 미세하고 균질하게 분산시키는 효과를 갖는다. 또한, 필요에 따라 첨가재로서 생석회, 소석회 등의 석회계 고화재나 보통시멘트, 고로시멘트 등의 시멘트계 고화재 혹은 고분자재료로 이루어지는 토질개량재 등을 혼합하여 개량토의 성상이나 강도 등을 조정할 수 있다.
이 회전식 파쇄혼합공법은 종래 공법에 비해 토사의 적용범위가 넓기 때문에 종래 공법에서는 개량이 어려웠던 토사도 균질하게 혼합할 수 있다. 즉, 고속회전하는 띠형 충격부가부재의 충격력에 의해 점토덩어리를 미세하게 풀고, 연암은 미세하게 파쇄하여 혼합하기 때문에 안정된 품질의 토사를 제조할 수 있다. 그 결과, 지금까지는 장외처분했던 건설발생토 등의 유효 이용이 도모되고, 환경부하의 저감, 공사비 사업비 비용의 삭감이 가능해진다.
이와 같이 회전식 파쇄혼합공법은 하나의 기구로 파쇄와 혼합을 동시에 수행할 수 있고, 고함수비 점성토부터 연암까지 폭넓은 토사 성상에 적응하기 때문에 건설발생토 등의 유효 이용에 적합했다.
일본 특허 제3554829호 공보 일본 특허 제3389202호 공보 일본 특허 제3643587호 공보 일본 특허 제3842062호 공보 일본 특허 제4601951호 공보 일본 특허 제4675571호 공보 일본 특허 제5847394호 공보
회전식 파쇄혼합공법에 있어서 개량을 목적으로 하는 재료(지반재료, 토질재료)는 흙을 대상으로 하고 있기 때문에 심도나 위치, 기후 등에 따라 흙의 성상은 변화한다. 그 때문에 2 내지 3종의 흙이나 바위를 혼합 혹은 파쇄혼합하여 입도 조정하는 경우나 흙에 첨가재를 혼합하는 경우, 플랜트의 규모나 능력에 비해 처리량이 과대하거나 임펙트부재의 개수나 회전수가 큰 경우 플랜트에 큰 부하가 걸려 문제가 발생할 우려가 있다.
한편, 플랜트의 규모나 능력에 비해 처리량이 과소하거나 임펙트부재의 개수나 회전수가 작은 경우 플랜트에 부하가 걸리지 않지만, 재료가 파쇄 부족이거나 혼합이 불충분하거나 하여 개량토의 품질이 저하되어 목표품질이 얻어지지 않는 등 개량토에 의한 시공에 지장이 생길 우려가 있다.
본 발명은 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조에 있어서의 상술한 바와 같은 과제의 해결을 도모한 것으로, 사용재료의 성상에 따라 플랜트사양(처리량, 임펙트부재의 개수, 회전수 등)을 최적화하여 고품질로 안정된 개량토를 제조하고, 적용개소에 안정된 개량토를 공급할 수 있는 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 원료가 되는 건설발생토 등의 지반재료로부터 개량토를 제조하기 위한 회전식 파쇄혼합장치를 이용하고, 개량토의 용도나 제조시의 사용재료의 성상이나 양에 따라 처리량, 임펙트부재의 개수, 회전수 등 플랜트의 사양을 최적화하여 고품질로 안정된 개량토를 제조할 수 있도록 하기 위한 제조관리시스템 및 제조방법에 관한 것이다.
회전식 파쇄혼합장치 자체의 기본형태는 배경기술의 항에서 설명한 공지의 것으로, 원료토 및 필요에 따라 첨가되는 토질개량재로서의 첨가재를 내부에 투입하여 파쇄 및 혼합하기 위한 원통형 용기와, 상기 용기에 상기 원료토를 투입하기 위한 투입구와, 상기 용기내에서 상기 원료토가 파쇄 및 혼합 처리되어 제조된 개량토를 꺼내기 위한 취출구와, 상기 원통형 용기의 중심에 설치된 연직방향의 회전축과, 상기 회전축에 1단 또는 복수단에 장착되고, 상기 회전축의 회전에 의해 용기내에서 원심회전하고, 상기 원료토를 파쇄 및 혼합하는 복수의 임펙트부재(띠형 충격부가부재)를 구비한 회전식 파쇄혼합장치를 이용한다.
본 발명의 제조관리시스템은 이러한 회전식 파쇄혼합장치를 개량토의 용도나 제조시의 사용재료의 성상이나 양에 따라 효율적으로 운용하기 위한 시스템으로 이하의 a 내지 d의 수단을 구비하고 있다.
a．상기 개량토의 목표품질에 관한 정보를 입력하기 위한 개량토정보 입력수단
b. 상기 원료토에 관한 정보를 입력하기 위한 원료토정보 입력수단
c. 상기 개량토의 목표품질의 실현에 적합한 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건(운전조건을 포함함)과 상기 원료토에 관한 정보의 관계에 관한 데이터(기존의 실적에 기초한 데이터를 포함함) 또는 관계식을 기억시킨 설정기억수단
d. 상기 개량토정보 입력수단에 입력된 정보와 상기 원료토정보 입력수단에 입력된 정보에 기초해서 상기 설정기억수단에 기억된 데이터 또는 관계식을 이용하여 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 비교 또는 연산하여 결정하는 설정조건결정수단
본 발명에 있어서 상기 개량토의 목표품질에 관한 정보에는 개량토의 용도 또는 강도에 관한 정보, 개량토의 입도에 관한 정보, 개량토의 함수비에 관한 정보, 및 개량토의 성상에 관한 정보 중 적어도 2 이상을 포함하는 것으로 한다.
또한, 상기 원료토에 관한 정보에는 원료토의 종류에 관한 정보, 원료토의 입도에 관한 정보, 원료토의 함수비에 관한 정보, 및 원료토의 성상에 관한 정보 중 적어도 2 이상을 포함하는 것으로 한다.
상기 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건에는 상기 회전축의 회전수, 상기 임펙트부재의 형태 또는 사양, 상기 임펙트부재의 위치 또는 개수, 상기 회전식 파쇄혼합장치의 처리량(예를 들어 처리총량, 1시간당 혹은 1일당 제조토량 등) 또는 가동시간에 관한 조건 중 적어도 2 이상을 포함하는 것으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제조관리시스템에 있어서는 기왕의 시공실적 등을 기초로 개량목표에 따른 사용재료(지반재료, 토질재료)와 첨가재, 그리고 최적의 개량품질이 얻어지는 플랜트사양의 조합을 데이타베이스화하여 플랜트시스템에 내장함으로써 플랜트의 사양을 최적화하여 고품질로 안정된 개량토를 제조할 수 있다.
또한, 개량토의 제조플랜트에는 회전식 파쇄혼합장치뿐만 아니라 원료토의 반송설비나 첨가재의 공급설비, 개량토의 반출설비 등이 포함되고, 원료토나 첨가재, 개량토의 보관설비 등이 더 설치되는 경우도 있고, 이들의 가동, 운전조건 등도 포함하여 종합적으로 관리하는 시스템으로 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 제조관리시스템 있어서 설정조건결정수단에 의해 결정된 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건이나 운전조건, 다른 설비의 가동, 운전상황 등을 표시하는 디스플레이 등의 표시수단을 설치하면 플랜트설비의 관리상황을 시각화할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조관리시스템에 의해 제조된 개량토가 목표품질을 만족시키고 있는 것의 확인으로서 회전식 파쇄혼합장치로부터 배출된 개량토의 품질을 측정하고, 측정된 품질의 정보를 입력하기 위한 개량토 측정품질정보 입력수단 및 입력된 개량토의 측정품질의 정보와 개량토의 목표품질을 대비하여 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 보정하는 피드백수단을 설치함으로써 목표품질을 만족시키지 못한 경우의 수정이나 과잉의 품질로 된 경우의 수정을 수행할 수 있다.
또한, 원료토에 대해서도 기후나 채취위치의 변화, 그 외의 영향에 의해 제조중에 원료토의 성상이 변화하는 경우가 있기 때문에 적시에 원료토의 함수비나 강도, 개량토의 품질을 측정하여 이들 데이터도 리얼타임으로 플랜트시스템에 반영시키고, 데이타베이스에 축적하여 시스템의 정밀도를 높이고, 개량품질과 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 회전식 파쇄혼합장치는 상기 개량토정보 입력수단을 통해 입력된 상기 개량토의 품질목표에 관한 정보에 기초하여 첨가재를 첨가할 수 있다.
본 발명의 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조방법은 상술한 제조관리시스템을 이용한 개량토의 제조순서를 제공하는 것으로, 상기 개량토정보 입력수단에 의해 상기 개량토의 용도 또는 강도에 관한 정보, 개량토의 입도에 관한 정보, 개량토의 함수비에 관한 정보, 및 개량토의 성상에 관한 정보 중 적어도 2 이상을 입력하는 단계와, 상기 원료토정보 입력수단에 의해 상기 원료토의 종류에 관한 정보, 원료토의 입도에 관한 정보, 원료토의 함수비에 관한 정보, 및 원료토의 성상에 관한 정보 중 적어도 2 이상을 입력하는 단계와, 상기 개량토정보 입력수단 및 상기 원료토정보 입력수단에 의해 입력한 정보에 기초해서 상기 설정기억수단에 기억된 데이터 또는 관계식을 이용하여 상기 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 비교 또는 연산하여 결정하는 단계와, 상기 설정조건결정수단에 의해 결정된 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건에 기초하여 상기 회전식 파쇄혼합장치를 가동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전식 파쇄혼합장치를 가동시키는 단계는, 상기 개량토정보 입력수단을 통해 입력된 상기 개량토의 품질목표에 관한 정보에 기초하여 첨가재를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 제조관리시스템에 있어서는 기왕의 시공실적 등을 기초로 개량목표에 따른 사용재료와 첨가재, 그리고 최적의 개량품질이 얻어지는 플랜트사양의 조합을 데이타베이스화하여 플랜트시스템에 내장함으로써 플랜트의 사양을 최적화하여 고품질로 안정된 개량토를 제조할 수 있다.
또한, 제조중에도 원료토의 함수비나 강도 및 개량토의 품질을 측정하여 이들 데이터도 리얼타임으로 플랜트시스템에 반영시킴으로써 시스템의 정밀도를 높이고, 개량품질과 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 이용하는 회전식 파쇄혼합장치에 의한 개량토의 제조의 기구를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에서 이용하는 회전식 파쇄혼합장치의 기구의 일례를 도시한 연직단면도이다.
도 3은 본 발명에서 이용하는 회전식 파쇄혼합장치의 기구의 일례를 도시한 수평단면도이다.
도 4는 임펙트부재의 다른 형태예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 회전식 파쇄혼합장치를 이용하여 원료토에 대해 첨가재를 첨가하여 개량토를 제조하는 공정의 일례를 도시한 개요도이다.
도 6은 본 발명의 제조관리시스템에 있어서의 모니터상의 운전관리화면의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 있어서의 개량토의 제조공정을 나타내는 플로차트이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 발명에서 이용하는 회전식 파쇄혼합장치에 의한 개량토의 제조의 기구를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 2, 도 3은 회전식 파쇄혼합장치의 기구의 일례를 각각 연직단면도, 수평단면도로서 도시한 것이다.
회전식 파쇄혼합장치(1)의 본체부분은 원료토(R1, R2, R3) 및 필요에 따라 첨가되는 첨가재를 내부에 투입하여 파쇄혼합하기 위한 원통형 용기(2)와, 용기(2)에 원료토(R1, R2, R3)를 투입하기 위한 투입구(3)와, 용기(2)내에서 원료토(R1, R2, R3)가 파쇄혼합 처리되어 제조된 개량토(T)를 꺼내기 위한 취출구(4)와, 원통형(2) 용기의 중심에 설치된 연직방향의 회전축(5)과, 회전축(5)에 1단 또는 복수단에 장착되고, 회전축(5)의 회전에 의해 용기(2)내에서 원심회전하고, 원료토(R1, R2, R3)를 파쇄혼합하는 복수의 임펙트부재(띠형 충격부가부재)(6)를 구비하고 있다.
도 1에서는 예를 들어 건설발생토인 원료토(R1)가 점토 및 실트, 원료토(R2)가 사질토, 원료토(R3)가 연암 및 자갈이라고 상정하고, 이들 원료토(R1, R2, R3)를 투입구(3)로부터 용기(2)내에 투입하고, 회전축(5)의 회전에 의해 임펙트부재(6)를 고속회전시키고, 투입된 원료토(R1, R2, R3)를 파쇄 혹은 해쇄함과 함께 균일하게 혼합해 간다.
또한, 실제로는 현장의 상황, 개량토의 용도, 목표품질 등에 따라 원료토가 현장발생토 등의 1종류 혹은 2종류이고, 필요에 따라 석회나 시멘트계 고화재 등의 토질개량재로서의 첨가재를 첨가하는 것이 수행된다.
용기(2)내에서는 고속회전하는 임펙트부재(6)의 타격력에 의해 연암이나 자갈을 미세하게 부수면서 점토나 실트 등의 점성질의 재료를 미세하게 풀고, 복수종의 원료토(R1, R2, R3)를 미세하고 균일하게 혼합하여 고품질의 개량토(T)를 얻을 수 있다.
개량토(T)는 그 용도에 따라 함수비나 강도, 점성, 유동성 등의 성상이 목표품질이 되도록 원료토(R1, R2, R3)의 선택, 조합(배합량 등), 파쇄혼합의 정밀도 등을 조정하는데, 필요에 따라 용기(2)내에 석회나 시멘트계 고화재 등의 첨가재를 첨가하여 파쇄혼합함으로써 용도에 따른 목표품질이 얻어지도록 한다.
첨가재는 원료토(R1, R2, R3)와 함께 투입구(3)로부터 투입하거나 혹은 별도로 첨가재용 주입구를 설치하여 투입한다.
도 2에 도시하는 바와 같이 용기(2)는 지지프레임(7)으로 지지되고, 용기(2)의 상부에 원료토 등을 투입하기 위해서 투입구(3)가 설치되고, 용기(2)의 하부로 개량토가 배출되는 취출구(4)가 설치되어 있다. 또한, 투입구(3) 및 취출구(4)의 내면에는 각각 토사의 부착을 방지하기 위한 고분자판(3a, 4a)이 장착되어 있다.
회전축(5)은 용기(2)내의 중심부에 수직으로 배치되는 상하 한쌍의 베어링(8a, 8b)에 의해 회전이 자유롭게 지지된다. 상부의 베어링(8a)은 용기(2)의 상부에 가설된 스포크 또는 스테이(도시생략) 등에 의해 용기(2)내의 상부 중심부에 지지되어 있다. 하부의 베어링(8b)에 대해서도 용기(2)의 하부에 배치된 스포크 또는 스테이 등에 의해 용기(2)의 하부 중심부에 지지되어 있다.
도 2, 도 3에 도시한 예에서는 용기(2)가 상부통체(2a), 하부통체(2b), 중간통체(2c)의 3개 부분으로 나뉘어져 있고, 중간통체 회전용 모터(15)에 의해 중간통체(2c)가 회전축(5)과 역방향으로 회전하도록 되어 있다. 도면중 16a, 16b는 중간통체(2c)의 외주에 설치된 플랜지(2d)를 지지하기 위한 중간통체 회전지지 베어링이다.
중간통체(2c)의 내면에는 세로로 연장되는 띠형의 스크레이퍼(9)가 복수개(도면에서는 4개) 장착되어 있고, 중간통체(2c)가 회전축(5)과 역방향으로 회전함으로써 용기(2) 내면에 부착되는 토사를 긁어낼 수 있게 되어 있다.
도 2, 도 3의 실시형태에 있어서의 임펙트부재(6)는 금속제 체인(6a)의 선단에 강제 후판(6b)을 장착한 것으로, 회전축(5)의 주위에 복수단(도면에서는 3단), 방사상으로 장착하고 있다. 이 임펙트부재(6)는 원료토의 종류나 성상, 처리량, 첨가재의 종류, 양, 개량토의 목표품질 등에 따라 장착하는 개수를 조정할 수 있다.
임펙트부재(6)의 장착에 대해서는 체인(6a)의 기단부측에 있는 체인고리를 회전축(5)의 외주에 설치한 상하 한쌍의 플랜지(21a, 21b) 사이에 개재시키고, 플랜지(21a, 21b)의 로크구멍과 체인고리를 상하에 일치시킨 후, 이들 구멍에 로크핀(22)을 끼워넣음으로써 수행된다.
임펙트부재(6)는 회전식 파쇄혼합장치(1)가 정지한 상태에서는 아래쪽으로 늘어진 상태에 있고, 용기(2)의 외측에 장착한 모터(11)를 구동함으로써 원동풀리(12), 벨트(13), 종동풀리(14)를 개재시켜 회전축(5)이 고속회전하고, 이에 수반하는 원심회전에 의해 도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이 수평면내에서 고속회전한다.
도 2에 있어서 부호 36은 회전식 파쇄혼합장치(1)에서 제조되고, 취출구(4)로부터 배출된 개량토를 반출하기 위한 배출컨베이어(36)이다.
도 4는 임펙트부재(6)의 다른 형태예를 도시한 것이다.
도 4의 (A)의 임펙트부재(6)는 금속제 체인(6a)을 주체로 하여 구성되어 있는 것이다. 도 4의 (B)의 임펙트부재(6)는 금속제 블레이드(6c)를 주체로 하여 구성되어 있는 것이다. 도 4의 (C)의 임펙트부재(6)는 가요성이 있는 금속제 와이어(6d)로 이루어지는 것이다. 도 4의 (D)의 임펙트부재(6)는 다각형 금속제 와셔(6e)를 볼트·너트로 집결한 구조의 것으로 이루어진다.
그 외 금속제 로드, 금속제 블레이드, 금속제 체인, 금속제 와이어 등의 선단에 구형, 큐브형, 원주형 등 적당한 형상의 해머를 장착한 해머형 임펙트부재 등을 사용할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 회전식 파쇄혼합장치를 이용하여 원료토(R)에 대해 첨가재(A)를 첨가하여 개량토(T)를 제조하는 공정의 일례를 도시한 것이다.
제조공정의 흐름은 백호(31)로 원료토(R)를 토사호퍼(32)에 투입하고, 토사피더(33)로 정량공급하고, 계량컨베이어(원료토의 중량을 계량하는 벨트스케일)(34)를 거쳐 투입컨베이어(35)로부터 회전식 파쇄혼합장치(1)에 투입하고, 회전식 파쇄혼합장치(1)로 제조된 개량토(T)를 배출컨베이어(36)로 꺼내는 흐름이 된다.
이 예에서는 현장에 첨가재 저장 사일로(37)가 설치되고, 계량컨베이어(34)로 계량되어 투입컨베이어(35)로 운반되고 있는 원료토에 첨가재를 첨가재피더(38)로부터 정량공급하여 원료토(R)와 첨가재(A)가 회전식 파쇄혼합장치(1)에 동시에 투입되는 경우이다.
제조관리시스템은 이하와 같은 구성으로 할 수 있다.
a．개량토정보 입력수단
개량토의 목표품질에 관한 정보를 입력하기 위한 수단으로, 구체적으로는 현장 또는 제어실 등에 설치한 컴퓨터 혹은 모바일단말기 등에 인스톨한 관리소프트에 대하여 개량토의 목표품질을 입력하게 된다.
개량토의 목표품질에 관한 정보로서는 개량토의 용도 또는 강도에 관한 정보, 개량토의 입도에 관한 정보, 개량토의 함수비에 관한 정보, 및 개량토의 성상에 관한 정보 중 적어도 2 이상을 포함하는 것으로 한다.
개량토의 용도로서는 예를 들어 공작물의 되메우기, 건축물의 되메우기, 토목구조물의 뒤채움, 하천축제용 성토, 도로용 성토, 토지조성용 성토, 철도 성토, 공항 성토, 수면매립 등이 있다.
또한, 현지발생토가 중금속이나 VOC(휘발성 유기화합물) 등의 유해물질로 오염되어 있는 경우의 무해화처리 등도 포함된다. 이 경우에는 개량토의 제조에 있어서 불용화 혹은 정화를 위한 첨가재를 혼합한다.
개량토의 강도는 용도와도 관련되는데, 강도에 관한 정보로서는 목적에 따라 콘지수(kN/m2), 1축압축시험에 의한 1축압축강도(kN/m2), 3축압축시험에 의한 점착력(kN/m2) 및 내부마찰각(φо), 압밀시험, 그 외 종래부터 수행되고 있는 각종 시험방법에 의한 강도에 관련된 정보를 이용할 수 있다.
개량토의 입도에 관한 정보로서는 개량토에 있어서의 입도분포, 세립분함유율(%), 최대입경(mm) 등이 있는데, 목적에 따라 적당히 선택할 수 있다.
개량토의 함수비(w%)는 흙의 상태의 판단지표로서 이용되고, 개략적인 흙의 종류와 함수비의 관계로서는 예를 들어 부식토는 100 내지 1300%, 충적점토는 50 내지 90%, 홍적토는 30 내지 50%, 모래는 8 내지 15%, 자갈은 2 내지 5% 정도로 되어 있다.
개량토의 성상에 관한 정보로서는 예를 들어 흙의 콘시스턴시의 지표로서의 액성한계·소성한계 시험 등의 정보나 발수시험에 의한 발수계수 등이 있다.
b．원료토정보 입력수단
상기 원료토에 관한 정보를 입력하기 위한 수단으로, 개량토의 목표품질에 관한 정보와 마찬가지로 현장 또는 제어실 등에 설치한 컴퓨터 혹은 모바일단말기 등에 인스톨한 관리소프트에 대해 원료토의 정보를 입력하게 된다.
원료토에 관한 정보에는 원료토의 종류에 관한 정보, 원료토의 입도에 관한 정보, 원료토의 함수비에 관한 정보, 및 원료토의 성상에 관한 정보 중 적어도 2 이상을 포함하는 것으로 한다. 원료토는 1종류에 한정하지 않고, 복수종 이용되는 경우에는 각각의 원료토의 정보를 입력한다.
원료토의 종류는 원료토로서 이용되는 현장발생토의 종류이고, 흙의 입도조성이나 액성한계, 소성한계에 기초하여 분류되는데, 천연재료나 인공재료, 혼합물의 유무 등도 추가로 고려된다.
원료토의 입도, 함수비, 성상 등은 개량토에 대하여 설명한 것과 마찬가지이지만, 원료토로서 현장발생토 등을 이용하는 경우, 함수비나 콘시스턴시라는 흙의 성상은 맑은 하늘 혹은 우천이 계속되는 등 기후에 크게 좌우되기 때문에 개량토의 제조관리에 있어서 중요하다.
또한, 원료토의 종류와 원료토의 입도조성이나 액성한계, 소성한계는 관련되는 개념인데, 대략적인 분류로서의 원료토의 종류를 파악하고, 또한 구체적인 수치로 표시되는 입도, 함수비, 성상 등의 정보를 기초로 개량토의 목표품질이나 처리량 등에 따라 회전식 파쇄혼합장치의 운전조건, 필요에 따라 첨가되는 첨가재의 배합 등이 결정된다.
c．설정기억수단
구체적으로는 관리소프트가 인스톨된 컴퓨터 혹은 모바일단말기의 하드디스크 혹은 CD, DVD, USB 플래시메모리 등의 외부기억장치를 기억매체로서 이용하고, 개량토의 목표품질의 실현에 적합한 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건 혹은 운전조건과 원료토에 관한 정보의 관계에 관한 데이터 또는 관계식을 기억시킨 것이다.
설정기억수단에 축적되는 데이터나 관계식은 과거의 개량토 제조의 실적으로부터 얻어진 데이터나 이론치, 실험치 등을 기초로 원료토와의 관계에서 개량토의 목표품질을 달성하는 데 있어서 최적이라고 생각되는 설정을 기억시키는 것으로 제조실적의 축적에 의해 수시로 갱신할 수 있다.
또한, 현장에서 공사가 진행될 때에 실제로 얻어진 개량토의 품질에 관한 정보를 기초로 피드백 혹은 갱신해 갈 수도 있다.
회전식 파쇄혼합장치의 설정조건이란 예를 들어 회전축(임펙트부재)의 회전수, 임펙트부재의 형태 또는 사양, 임펙트부재의 위치 또는 개수, 회전식 파쇄혼합장치의 처리량(예를 들어 처리총량, 1시간당 혹은 1일당 제조토량 등), 가동시간에 관한 조건 등이다.
또한, 개량토의 제조플랜트에는 회전식 파쇄혼합장치뿐만 아니라 원료토의 반송설비나 첨가재의 공급설비, 개량토의 반출설비 등이 포함되고, 원료토나 첨가재, 개량토의 보관설비 등이 더 설치되는 경우도 있고, 이들의 가동, 운전조건 등도 포함하여 종합적으로 관리하는 시스템으로 할 수도 있다.
d．설정조건결정수단
구체적으로는 인스톨된 관리소프트에 의해 컴퓨터 혹은 모바일단말기의 연산기능, 비교기능 등을 이용하고, 개량토정보 입력수단에 입력된 정보와 원료토정보 입력수단에 입력된 정보에 기초해서 설정기억수단에 기억된 데이터 또는 관계식을 이용하여 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건 혹은 운전조건을 결정한다.
기본적으로는 개량토의 목표품질이나 원료토의 정보를 입력함으로써 자동적으로 설정조건 혹은 운전조건이 결정된다. 설정조건에 따라 임펙트부재의 위치나 개수를 조정하고, 회전식 파쇄혼합장치 및 주변설비의 운전제어에 관한 지시를 부여한다.
표 1은 개량토의 목표품질, 원료토의 정보, 설정조건의 관계를 예로서 간략화하여 나타낸 것이다. 항목은 설명과 지면의 형편상 대표적인 항목만을 나타낸 것으로, 실제로는 항목이 많은수록 보다 효율이 좋은 제어를 수행할 수 있다.
Figure 112018114089523-pct00001
또한, 본 발명의 제조관리시스템에 있어서 설정조건결정수단에 의해 결정된 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건이나 운전조건, 다른 설비의 가동, 운전상황 등을 표시하는 모니터(디스플레이) 등의 표시수단을 더 설치하면 플랜트설비의 관리상황을 시각화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제조관리시스템에 있어서의 모니터상의 운전관리화면의 일례를 도시한 도면으로, 회전식 파쇄혼합장치를 포함한 개량토 제조플랜트 전체의 운전상황을 관리시스템의 화면상에서 볼 수 있도록 한 것이다.
화면의 좌상부분은 플랜트의 운전시간이나 원료토나 개량토의 배합, 함수비 등을 표시하고 있다. 화면의 우상부분은 원료토 등의 공급량과 개량토의 제조량을 그래프로 표시할 수 있도록 한 것이다(도면에서는 구체적인 그래프의 선은 생략되어 있음). 화면의 아래부분은 모식화하여 표시한 플랜트의 각 위치의 상황을 수치로 표시하도록 한 것이다.
도 6에서 인출선과 부호로 표시되는 화면상의 문자는 다음과 같다.
51: 플랜트운전화면, 52: 리턴(X), 53: 계량(M), 54: 환경설정(C), 55: 계량개시(F1), 56: 데이터수집화면(F6), 57: 동작모드설정(F5), 58: 종료, 59: 1일 운전시간, 60: 누적운전시간, 61: 항목, 62: 배합비(%), 63: 함수비(%), 64: 사력토, 65: 점성토, 66: 미사용, 67: 첨가제, 68: 가수 1, 69: 가수 2, 70: 개량토, 71: 공급량 및 제조량, 72: 개량토, 73: 사력토, 74: 점성토, 75: 미사용, 76: 첨가제, 77: 가수 1, 78: 가수 2, 81: 개량토, 82: 사력토, 83: 점성토, 84: 미사용, 85: 첨가제, 86: 가수 1, 87: 가수 2, 88: 트위스터 1(회전식 파쇄혼합장치의 제품명), 91: 계량정지중, 92: 함수비계측 없음, 93: 건조중량 배합비 제어
또한, 본 발명의 제조관리시스템에 의해 제조된 개량토가 목표품질을 만족시키고 있는 것의 확인으로서 회전식 파쇄혼합장치로부터 배출된 개량토의 품질을 측정하고, 측정된 품질의 정보를 입력하기 위한 개량토 측정품질정보 입력수단 및 입력된 개량토의 측정품질의 정보와 개량토의 목표품질을 대비하여 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 보정하는 피드백수단을 설치함으로써 목표품질을 만족시키지 못한 경우의 수정이나 과잉의 품질이 된 경우의 수정을 수행할 수 있다.
또한, 원료토에 대해서도 기후나 채취위치의 변화, 그 외의 영향에 의해 제조중에 원료토의 성상이 변화하는 경우가 있기 때문에 적시에 원료토의 함수비나 콘지수, 개량토의 품질을 측정하여 이들 데이터도 리얼타임으로 플랜트시스템에 반영시키고, 데이타베이스에 축적하여 시스템의 정밀도를 높이고, 개량품질과 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
도 7은 본 발명에 있어서의 개량토의 제조공정을 플로차트로 간략화하여 나타낸 것으로, 개략적으로는 이하의 순서로 개량토의 제조가 수행된다.
(1) 개량토 정보입력(101)
개량토의 목표품질에 관한 정보로서 전술한 개량토의 용도, 강도, 입도, 함수비, 그 외의 성상 등에 관한 데이터를 컴퓨터 혹은 모바일단말기 등으로부터 입력한다.
(2) 원료토 정보입력(102)
원료토에 관한 정보로서 전술한 원료토의 종류, 입도, 함수비, 그 외의 성상 등에 관한 데이터를 컴퓨터 혹은 모바일단말기 등으로부터 입력한다.
(3) 장치설정조건 기억데이터(103)
전술한 바와 같이 과거의 개량토 제조의 실적으로부터 얻어진 데이터나 이론치, 실험치 등을 기초로 원료토와의 관계에서 개량토의 목표품질을 달성하는 데 있어서 최적이라고 생각되는 설정을 기억시키는 것으로 제조실적의 축적에 의해 수시로 갱신할 수 있다.
(4) 장치설정조건 비교·연산(104)
상기 (1), (2)의 단계에서 입력된 정보와 (3) 단계의 실적기억수단에 기억된 데이터 또는 관계식을 이용하여 비교 또는 연산을 수행하여 회전식 파쇄혼합장치나 주변설비의 설정조건을 컴퓨터의 비교·연산기능을 이용하여 결정한다.
(5) 장치설정조건 표시(105)
(4)의 단계에서 결정된 회전식 파쇄혼합장치나 주변설비의 설정조건을 컴퓨터 등의 모니터화면상에 표시하여 오퍼레이터 혹은 관리자가 시각적으로 파악할 수 있도록 한다.
(6) 장치운전(106)
(4)의 단계에서 결정된 회전식 파쇄혼합장치나 주변설비의 설정조건을 기초로 플랜트를 가동시킨다.
(7) 운전상황측정(107)
운전상황에 대해서는 회전식 파쇄혼합장치의 각처에 설치되는 센서 혹은 모니터링장치 등으로부터의 데이터를 직접관리시스템에 보냄으로써 운전상황을 리얼타임으로 파악할 수 있다.
주변설비에 대해서도 토사의 반송에 계량컨베이어 등을 이용함으로써 리얼타임으로 정보를 얻을 수 있다.
(8) 운전상황표시(108)
회전식 파쇄혼합장치 및 플랜트 전체의 운전상황을 컴퓨터 등의 모니터화면상에 표시한다.
예를 들어 전술한 도 6과 같이 운전상황을 관리시스템의 화면상에서 볼 수 있도록 한 것을 이용할 수 있다.
또한, (5) 단계의 장치설정조건 표시는 화면의 전환에 의해 동일한 모니터상에 표시할 수 있다.
(9) 개량토의 품질측정(109)
제조된 개량토에 대하여 목표품질에 관한 정보로서 이용한 강도, 입도, 함수비, 그 외의 성상에 관한 시험을 수행하고, 제조된 개량토가 목표품질을 달성하고 있는지의 여부를 확인한다.
(10) 목표품질과의 비교(110)
(9)의 단계에서 측정된 개량토의 품질이 목표품질을 만족시키고 있는 경우에는 (12)의 단계로 이행하여 운전을 계속할 수 있다.
(9)의 단계에서 측정된 개량토의 품질이 목표품질을 만족시키지 못한 경우에는 (11)의 단계로 이행한다.
(11) 장치설정조건의 보정(111)
(10)의 단계에서 개량토의 품질이 목표품질을 만족시키지 못한다고 판정된 경우에는 목표품질과의 차로부터 설정조건의 보정을 수행하기 위한 조건을 구하고, (4)의 단계로 되돌린다.
(12) 운전계속(112)
(10)의 단계에서 개량토의 품질이 목표품질을 만족하고 있다고 판정된 경우에는 플랜트의 운전을 계속할 수 있고, 소정의 처리량이 달성되면 운전을 종료한다.
또한, 이상의 플로우는 설명상 단계를 간략화한 것이며 실제로는 더욱 세세한 제어를 수행할 수 있다.
R, R1, R2, R3: 원료토 T: 개량토
1: 회전식 파쇄혼합장치 2: 용기
2a: 상부통체 2b: 하부통체
2c: 중간통체 2d: 플랜지
3: 투입구 3a: 부착방지 고분자판
4: 취출구 4a: 부착방지 고분자판
5: 회전축 6: 임펙트부재
6a: 금속제 체인 6b: 강제 후판
6c: 금속 블레이드 6d: 금속제 와이어
6e: 와셔 7: 지지프레임
8a, 8b: 베어링 9: 스크레이퍼
11: 모터 12: 원동풀리
13: 벨트 14: 종동풀리
15: 중간통체 회전용 모터 16a, 16b: 중간통체 회전지지 베어링
21a, 21b: 플랜지 22: 로크핀
31: 백호 32: 토사호퍼
33: 토사피더 34: 계량컨베이어
35: 투입컨베이어 36: 배출컨베이어
37: 첨가재 저장 사일로 38: 첨가재피더

Claims (6)

  1. 원료토 및 필요에 따라 첨가되는 토질개량재로서의 첨가재를 내부에 투입하여 파쇄 및 혼합하기 위한 원통형 용기와, 상기 용기에 상기 원료토를 투입하기 위한 투입구와, 상기 용기내에서 상기 원료토가 파쇄 및 혼합 처리되어 제조된 개량토를 꺼내기 위한 취출구와, 상기 원통형 용기의 중심에 설치된 연직방향의 회전축과, 상기 회전축에 1단 또는 복수단에 장착되고, 상기 회전축의 회전에 의해 용기내에서 원심회전하고, 상기 원료토를 파쇄 및 혼합하는 복수의 띠형 충격부가부재를 구비한 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템으로서,
    상기 개량토의 목표품질에 관한 정보를 입력하기 위한 개량토정보 입력수단과,
    상기 원료토에 관한 정보를 입력하기 위한 원료토정보 입력수단과,
    상기 개량토의 목표품질의 실현에 적합한 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건과 상기 원료토에 관한 정보의 관계에 관한 데이터 또는 관계식을 기억시킨 설정기억수단과,
    상기 개량토정보 입력수단에 입력된 정보와 상기 원료토정보 입력수단에 입력된 정보에 기초해서 상기 설정기억수단에 기억된 기존의 데이터 또는 관계식을 이용하여 상기 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 비교 또는 연산하여 결정하는 설정조건결정수단을 구비하고,
    상기 개량토의 목표품질에 관한 정보에는 개량토의 용도에 관한 정보, 개량토의 강도에 관한 정보, 개량토의 입도에 관한 정보, 개량토의 함수비에 관한 정보, 및 개량토의 성상에 관한 정보를 포함하고,
    상기 원료토에 관한 정보에는 원료토의 종류에 관한 정보, 원료토의 입도에 관한 정보, 원료토의 함수비에 관한 정보, 및 원료토의 성상에 관한 정보를 포함하고,
    상기 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건에는 상기 회전축의 회전수, 상기 띠형 충격부가부재의 형태 또는 사양, 상기 띠형 충격부가부재의 위치 및 개수, 상기 회전식 파쇄혼합장치의 처리량 또는 가동시간에 관한 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 설정조건결정수단에 의해 결정된 상기 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 표시하는 표시수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전식 파쇄혼합장치로부터 배출된 개량토의 측정품질의 정보를 입력하기 위한 개량토 측정품질정보 입력수단과, 입력된 개량토의 측정품질의 정보와 상기 개량토의 목표품질을 대비하여 상기 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 보정하는 피드백수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 회전식 파쇄혼합장치는 상기 개량토정보 입력수단을 통해 입력된 상기 개량토의 품질목표에 관한 정보에 기초하여 첨가재를 첨가하는 것을 특징으로 하는 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조관리시스템.
  5. 원료토 및 필요에 따라 첨가되는 토질개량재로서의 첨가재를 내부에 투입하여 파쇄 및 혼합하기 위한 원통형 용기와, 상기 용기에 상기 원료토를 투입하기 위한 투입구와, 상기 용기내에서 상기 원료토가 파쇄 및 혼합 처리되어 제조된 개량토를 꺼내기 위한 취출구와, 상기 원통형 용기의 중심에 설치된 연직방향의 회전축과, 상기 회전축에 1단 또는 복수단에 장착되고, 상기 회전축의 회전에 의해 용기내에서 원심회전하고, 상기 원료토 및 첨가재를 파쇄 및 혼합하는 복수의 띠형 충격부가부재를 구비한 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조방법으로서,
    상기 회전식 파쇄혼합장치에는
    상기 개량토의 목표품질에 관한 정보를 입력하기 위한 개량토정보 입력수단과,
    상기 원료토에 관한 정보를 입력하기 위한 원료토정보 입력수단과,
    상기 개량토의 목표품질의 실현에 적합한 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건과 상기 원료토에 관한 정보의 관계에 관한 기존의 데이터 또는 관계식을 기억시킨 설정기억수단과,
    상기 개량토정보 입력수단에 입력된 정보와 상기 원료토정보 입력수단에 입력된 정보에 기초해서 상기 설정기억수단에 기억된 기존의 데이터 또는 관계식을 이용하여 상기 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 비교 또는 연산하여 결정하는 설정조건결정수단을 구비한 제조관리시스템이 설치되어 있고,
    상기 개량토정보 입력수단에 의해 상기 개량토의 용도에 관한 정보, 개량토의 강도에 관한 정보, 개량토의 입도에 관한 정보, 개량토의 함수비에 관한 정보, 및 개량토의 성상에 관한 정보를 입력하는 단계와,
    상기 원료토정보 입력수단에 의해 상기 원료토의 종류에 관한 정보, 원료토의 입도에 관한 정보, 원료토의 함수비에 관한 정보, 및 원료토의 성상에 관한 정보를 입력하는 단계와,
    상기 개량토정보 입력수단 및 상기 원료토정보 입력수단에 의해 입력한 정보에 기초해서 상기 설정기억수단에 기억된 데이터 또는 관계식을 이용하여 상기 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건을 비교 또는 연산하여 결정하는 단계와,
    상기 설정조건결정수단에 의해 결정된 회전식 파쇄혼합장치의 설정조건에 기초하여 상기 회전식 파쇄혼합장치를 가동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 회전식 파쇄혼합장치를 가동시키는 단계는,
    상기 개량토정보 입력수단을 통해 입력된 상기 개량토의 품질목표에 관한 정보에 기초하여 첨가재를 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 파쇄혼합장치를 이용한 개량토의 제조방법.
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