KR102394265B1 - 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치에 관한 것으로, 공급관을 통하여 공급되는 건식 숏크리트 혼합물인 재료가 분사노즐로 분사되기 전에 고압의 물이 물주입구를 통하여 주입되어 물분사구로 분사되도록 공급관의 일단부와 일측이 결합되고 타측이 연통관의 일측과 결합되는 물분사링을 통하여 공급되는 물과 제1차 배합이 이루어진 후, 압축공기에 의하여 작동하는 에어모터에 의하여 회전되는 오거를 구비하고 상기 오거의 중심축에 일정 간격으로 십자형태로 수직 고정된 재료분리편으로 구성된 믹성오거부에 의하여 이송 재료가 제2차 배합된 후 일정 길이의 유연성을 가지는 분사호스의 단부에 결합된 분사노즐로 숏크리트되는 것에 관한 것이다.

Description

분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치{Dry Shotcrete mixing hose device for dust redution and remixing}

본 발명은 공급관을 통하여 공급되는 건식 숏크리트 혼합물이 분사노즐로 분사되기 전에 물분사링을 통하여 공급되는 물과 제1차 배합이 이루어진 후, 압축공기에 의하여 작동하는 에어모터에 의하여 회전되는 오거를 구비한 믹싱오거에 의하여 제2차 배합된 후 일정 길이의 유연성을 가지는 분사호스의 단부에 결합된 분사노즐로 숏크리트되는 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치에 관한 것이다.

일반적으로 습식 숏크리트 공법은 도 1과 같이 시멘트와 약 19mm 이하의 골재, 그리고 물이 미리 혼합된 몰탈이 호스를 통하여 이송되고 호스 끝에서 압축 공기가 로봇팔이 달린 펌프카 장비를 사용하여 몰탈을 고속으로 분사시켜주는 공법으로서, 습식 숏크리트 공법은 시멘트와 물 등의 각 재료를 미리 정확히 계량하여 충분히 혼합할 수 있어 균일한 품질확보가 가능하고, 시공속도가 약 100~150㎡/hr로 건식 숏크리트 공법에 비하여 빠르고, 넓은 비탈면에 연속적인 타설이 가능하며, 자재의 리바운드현상이 약 20 ~ 30%로 비교적 자재손실이 적고 분진이 약 10 mg/㎠로 적어 환경문제가 거의 없는 반면, 간이 배치플랜트 설치가 필요하여 재료 공급에 있어서 제약을 받고, 장비와 자재배합에 따라 시공높이가 약 100m이내로 제한을 받을 뿐만 아니라 약 40m 이상은 장비사용료가 고가이며, 투입되는 장비가 대형이고 호스가 막힐 경우 이를 뚫고 청소하기가 곤란한 단점이 있다.

또한, 건식 숏크리트 공법은 도 2와 같이 시멘트와 모래가 섞인 마른 골재가 강한 공기압에 의해 호스를 통하여 이송되고 호스 끝에서 별도로 분사되는 급결제가 희석된 물과 함께 뒤섞이면서 분사되는 공법으로서, 품질관리 면에서 재료의 현장혼합에 의한 재료의 불균일과 작업원의 숙련도 및 능력에 따라 차이가 생기고, 작업 높이가 습식 숏크리트 공법에 비하여 높은 약 300~500m까지 가능하며 일반적으로 약 150m~200m정도가 적정하다. 또한 건식 숏크리트 공법은 자재공급에 있어서 건조한 재료를 공급하므로 운반이 용이하여 공급 작업에 있어서 제약을 적게 받으며 사용 장비가 중·소형이기 때문에 장비의 보수 및 청소가 용이한 반면, 시공속도가 약 50~70㎡/hr로 비교적 느려 작은 면적의 분할시공에 적합하며, 자재의 리바운드현상이 약 30 ~ 40%로 커서 자재손실이 비교적 크며 분진이 약 30 ~ 40 mg/cm²로 커서 환경문제가 발생하게 된다.

그간 국내에 적용되는 숏크리트 공법은 터널 1차지보재 및 비탈면 보호공에만 주로 사용되고 있어서 구조물 보수보강을 위한 고성능 숏크리트의 개발이 절실히 요구되고 있다. 특히, 교량의 하부의 열화부 구조물의 보수보강 대상이 증대됨에 따라 구조물의 천정부에 적용하기 위한 상향 고성능 숏크리트의 적용이 필요함에도 종래 습식 숏크리트에 급결제를 사용할 경우 강도 및 내구성 등이 저하될 우려가 있으며, 숏크리트에 있어서 속경성 재료의 사용이 필요함에 따라 공급호스에서 급결현상이 적은 건식 숏크리트 공법의 적용이 요구되는데, 건식 숏크리트 공법은 공급호스에서의 급결현상을 줄일 수 있는 반면 재료의 믹싱타임이 적고, 분진과 리바운드가 크다는 단점을 가지고 있다.

따라서 습식이나 건식 숏크리트 공법의 채택은 재료의 품질관리, 자재공급, 작업 높이, 시공속도, 자재손실 및 시공환경, 그리고 장비운용 등을 전반적으로 검토하여 정하여 지게 되며, 특히, 건식 숏크리트 공법 적용이 요구되는 상황에서 상기와 같이 건식 숏크리트 공법이 가진 단점을 해소하기 위한 다양한 공법이 개발되고 있다.

종래 건식 숏크리트 공법을 개선하기 위한 대한민국 등록특허 제10-0814915호인 "건식 및 반건식 쇼크리트 타설을 위한 믹싱 숏크리트건"은 숏크리트건내에서 물과 공기, 물과 공기와 자재를 단계적으로 혼합 믹싱 하여 숏크리트의 품질을 향상시킬 수 있는 숏크리트건을 제공하기 위한 것으로, 상기 선 발명은 압축공기공급홀과 물공급홀을 구비하는 노즐헤드와, 상기 노즐헤드에 결합되어 압축공기를 공급하는 압축공기 합류관과, 상기 노즐헤드에 결합되어 물을 공급하는 물합류관과, 상기 노즐헤드에 일측단이 연결되고 타측단이 분사노즐에 연결되는 믹싱튜브를 포함하도록 구성되어 있는데, 상기 선 발명은 압축공기와 물공급홀로 물과 자재를 혼합한 후 믹싱튜브 내에 설치된 다수의 돌출날개나 돌출핀을 통하여 재배합되는 것을 특징으로 하고 있으나, 상기 돌출날개나 돌출핀이 고정되어 있어 이를 지나는 자재에 대한 재배합의 성능을 높이는데 한계가 있을 뿐만 아니라 분사노즐에 곧 바로 하우징이 연결되어 있어서 믹싱타임의 부족하면서도 다양한 형태로 이루어진 현장에 숏크리트할 수 있는 현장 작업성이 떨어지는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0814915호(2008. 03. 12. 등록)

이에 상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 고압의 물을 공급하여 건식 재료와 물을 제1차 배합한 다음, 압축공기에 의해 작동되는 오거가 장착된 믹싱오거부로 제2차 배합함으로써 배합을 보다 효과적으로 하는 것을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 제1, 2차 배합된 재료가 믹싱오거부의 단부로부터 분사노즐 사이에 설치된 2 ~ 4m의 긴 분사호스를 통과함으로써 믹싱타임을 더욱 높이면서 분진 및 리바운드율을 저감시키는 것을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 유연성을 가지는 분사호스가 길게 형성되어 있고 이에 연결된 분사노즐로 암벽 등 다양한 형태로 이루어진 현장에 숏크리트할 수 있는 현장 작업성을 높이는 것을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 물분사링의 물분사구는 분사된 물이 와류형태로 토출되도록 이송 재료의 수평 토출방향 중심으로 약 2 ~ 10도의 경사각을 가지면서 물분사링의 중심에서 약 2 ~ 5도 편심을 가지도록 구성되어 건식 재료와 물이 골고루 섞이게 하는 것을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 오거와 오거 사이에 일정 간격으로 십자형태로 수직 고정된 재료분리편에 의하여 재료가 재분리된 다음 오거에 의하여 재배합이 반복적으로 이루어짐으로써 재료의 믹싱효과를 높이는 것을 제공함에 있다.

본 발명인 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치는, 공급관으로부터 이송되는 재료가 물과 제1차 배합이 이루어지도록 고압의 물이 물주입구를 통하여 주입되어 물분사구로 분사되도록 공급관의 일단부와 일측이 결합되고 타측이 연통관의 일측과 결합되는 물분사링, 상기 연통관의 타측과 일측이 결합되며 압축공기로 작동하는 에어모터에 의하여 오거를 회전시키는 에어모터부, 상기 에어모터부의 타측과 일측이 결합되는 오거하우징과 상기 에어모터에 의하여 회전하는 오거로 상기 제1차 배합이 이루어진 재료를 다시 제2차 배합하는 믹싱오거부, 상기 오거하우징의 타측에 일단부가 결합되고 타단부가 분사노즐에 결합되면서 유연한 재질로 형성된 분사호스로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 물분사링은 주입된 물이 각각의 물분사구로 공급되도록 물연통로가 형성되며, 물분사구는 분사된 물이 와류형태로 토출되도록 이송 재료의 수평 토출방향 중심으로 약 2 ~ 10도의 경사각을 가지면서 물분사링의 중심에서 약 2 ~ 5도 편심을 가지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 에어모터부는 에어모터에 공기를 주입하는 에어주입부, 에어모터, 에어모터를 지지하면서 에어모터와 에어외주관을 결합시키는 지지대로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 오거와 오거 사이에 일정 간격으로 십자형의 재료분리편이 설치되어 재료의 분리와 재배합이 반복적으로 이루어져 믹싱 되게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 에어외주관 외주면과 오거하우징 및 연통관과, 물분사링의 외주면과 연통관 및 공급관은 나사결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고압의 물을 공급하여 건식 재료와 물을 제1차 배합한 다음, 압축공기에 의해 작동되는 오거가 장착된 믹싱오거부로 제2차 배합함으로써 배합을 보다 효과적으로 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제1, 2차 배합된 재료가 믹싱오거부의 단부로부터 분사노즐 사이에 설치된 긴 분사호스를 통과함으로써 믹싱타임을 더욱 높이면서 분진 및 리바운드율을 저감시키는 효과가 있으며, 다양한 형태로 이루어진 현장에 숏크리트할 수 있는 현장 작업성을 높이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 물분사링의 물분사구는 분사된 물이 와류형태로 토출되어 건식 재료와 물이 골고루 섞이게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 오거와 오거 사이에 일정 간격으로 설치된 십자형의 재료분리편에 의하여 재료가 재분리된 다음 오거에 의하여 재배합이 반복적으로 이루어짐으로써 재료의 믹싱효과를 높이는 효과가 있다.

도 1은 습식 숏크리트 공법에 적용되는 장비에 의한 숏크리트 실시도
도 2는 건식 숏크리트 공법에 적용되는 장비에 의한 숏크리트 실시도
도 3은 본 발명이 적용된 전체 상태도
도 4는 본 발명 일부 절개 사시도
도 5는 본 발명 일부 절개 확대사시도 및 물분사링 결합 단면도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명이 적용된 전체 상태도로서, 도면에는 구체적으로 도시하지 아니하였으며 시멘트와 모래가 섞인 마른 골재, 또는 필요하면 급결제가 포함된 재료가 강한 공기압에 의해 공급관(50)을 통하여 이송된 후 공급관(50)에 결합된 물분사링(40)에서 토출되는 물과 제1차 배합이 이루어진 후 연통관(20)을 통과한 후, 에어모터부(30)의 에어모터(31)에 의하여 구동되는 믹싱오거부(10)에서 제2차 배합이 이루어진 후 믹싱오거부(10)의 단부로부터 분사노즐(70) 사이에 설치된 2 ~ 4m의 긴 분사호스(60)를 통과함으로써 믹싱타임을 더욱 높이면서 분진 및 리바운드율을 저감시키며, 유연성을 가지는 분사호스(60)가 길게 형성되어 있어 이에 연결된 분사노즐(70)로 암벽 등 다양한 형태로 이루어진 현장에 숏크리트할 수 있는 현장 작업성을 높이는 효과가 있다.

도 4는 본 발명 일부 절개 사시도이며, 도 5는 도 4에 대한 일부 절개 확대사시도 및 물분사링 결합 단면도를 나타낸 것으로, 공급관(50)으로부터 이송되는 시멘트와 모래가 섞인 마른 골재, 또는 필요하면 급결재가 포함된 재료가 물과 제1차 배합이 이루어지도록 고압의 물이 물주입구(43)를 통하여 주입되어 물분사구(41)로 분사되도록 공급관(50)의 일단부와 일측이 결합되고 타측이 연통관(20)의 일측과 결합되는 물분사링(40)이 구비되는데, 물분사링(40)의 외주면은 나사산(44)이 형성되어 있어 나사산이 형성된 연통관(20) 및 공급관(50)의 나사산(51)과 나사결합된다. 물분사링(40)은 주입된 물이 각각의 물분사구(41)로 공급되도록 물연통로(42)가 형성되며, 물분사구(41)는 도면에 구체적으로 도시하지 않았으나, 분사된 물이 와류형태로 토출되도록 이송 재료의 수평 토출방향 중심으로 약 2 ~ 10도의 경사각을 가지면서 물분사링(40)의 중심에서 약 2 ~ 5도 편심을 가지도록 구성됨으로써 건식 재료와 물이 섞이는 제1합 배합에 있어서 재료를 보다 골고루 섞어 재료 배합의 효율성을 높여 준다.

상기 연통관(20)의 타측과 일측이 결합되며 압축공기로 작동하는 에어모터(30)에 의하여 오거(11)를 회전시키는 에어모터부(30)와 상기 에어모터부(30)의 타측과 일측이 결합되는 오거하우징(12)과 상기 에어모터(31)에 의하여 회전하는 오거(11)로 상기 제1차 배합이 이루어진 재료를 다시 제2차 배합하는 믹싱오거부(10)가 구비되며, 에어모터부(30)의 에어외주관(34)의 외주면은 오거하우징(10) 및 연통관(20)과 나사결합된다. 또한, 에어모터부(30)는 에어모터(31), 상기 에어모터(31)에 압축공기를 주입하는 에어주입구(32), 에어모터(31)를 중심에서 지지하면서 에어모터(31)와 에어외주관(34)을 결합시키는 지지대(32)로 구성되는데, 에어주입구(32)에서 주입되는 압축공기에 의하여 작동되는 에어모터(31)는 일반적으로 널리 사용되는 것을 적용하며 에어모터(31)와 에어외주관(34) 사이로 제1차로 배합된 재료가 지지대(32) 사이를 통과하여 제2차 배합이 이루어지는 믹싱오거부(10)로 이송된다.

본 발명의 믹싱오거부(10)는 중심축을 가진 오거(11)와 오거(11)를 원통형으로 감싸고 있는 오거하우징(12), 오거(11)의 중심축에 일정 간격으로 십자형태로 수직 고정된 재료분리편(13)이 설치되는데, 상기 재료분리편(13)은 오거(11)와 오거(11) 사이에 일정 간격으로 십자형의 돌출편으로 수직 고정되게 설치되어 있기 때문에 제1차 배합에서 이송된 재료가 앞부분에 설치된 오거(11)에 의하여 먼저 제2차 배합이 이루어진 다음 계속 이어져 이송되는 상기 재료가 재료분리편(13)에 의하여 재료 분리가 이루어진 다음 또 다시 이어지는 오거(11)와 재료분리편(13)에 의하여 제2차 배합과 재료 분리가 반복적으로 이루어짐에 따라 전체적으로 재료분리와 재배합이 반복적으로 이루어짐에 따른 믹싱효과를 높이는 제2차 배합이 이루어지게 된다. 믹싱오거부(10)의 오거하우징(12) 길이는 제2차 배합에 있어서 재료의 믹싱 정도를 차이에 따라 정해지는데 일반적으로 0.5 ~ 1m의 크기로 하면 적당하다.

본 발명의 오거하우징(12)의 타측에 일단부가 결합되고 타단부가 분사노즐(70)에 결합되면서 유연한 재질로 형성된 분사호스(60)가 구성되어 있는데, 앞서 제1, 2차 배합된 재료가 믹싱오거부(10)의 단부로부터 분사노즐(60) 사이에 설치된 2 ~ 4m의 긴 분사호스(60)를 통과함으로써 믹싱타임을 더욱 높이면서 분진 및 리바운드율을 저감시킬 뿐만 아니라, 분사호스(60)가 유연성을 가지면서 길게 형성되어 있음으로 인하여 분사노즐(70)로 암벽 등 다양한 형태로 이루어진 현장에 숏크리트할 수 있는 현장 적용성을 높여 준다.

이상과 같이 본 발명은, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10: 믹싱오거 11: 오거
12: 오거하우징 13: 재료분리편
121: 나사산 20: 연통관
21, 22: 나사산 30: 에어모터부
31: 에어모터 32: 에어주입구
33: 지지대 34: 에어외주관
40: 물분사링 41: 물분사구
42: 물연통로 43: 물주입구
44: 나사산 50: 공급관
51: 나사산 60: 분사호스
70: 분사노즐

Claims (9)

1. 공급관으로부터 이송되는 재료가 물과 제1차 배합이 이루어지도록 고압의 물이 물주입구를 통하여 주입되어 물분사구로 분사되도록 공급관의 일단부와 일측이 결합되고 타측이 연통관의 일측과 결합되는 물분사링;
   상기 연통관의 타측과 일측이 결합되며 압축공기로 작동하는 에어모터에 의하여 오거를 회전시키는 에어모터부;
   상기 에어모터부의 타측과 일측이 결합되는 오거하우징과 상기 에어모터에 의하여 회전하는 오거로 상기 제1차 배합이 이루어진 재료를 다시 제2차 배합하는 믹싱오거부;
   상기 오거하우징의 타측에 일단부가 결합되고 타단부가 분사노즐에 결합되면서 유연한 재질로 형성된 분사호스로 이루어지며,
   상기 에어모터부는 에어모터에 공기를 주입하는 에어주입부, 에어모터, 에어모터를 지지하면서 에어모터와 에어외주관을 결합시키는 지지대로 형성된 것을 특징으로 하는 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 물분사링은 주입된 물이 각각의 물분사구로 공급되도록 물연통로가 형성된 것을 특징으로 하는 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 오거와 오거 사이에 일정 간격으로 십자형의 재료분리편이 설치되어 재료의 분리와 재배합이 반복적으로 이루어져 믹싱 되게 하는 것을 특징으로 하는 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 분사호스의 길이는 2 내지 4m인 것을 특징으로 하는 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서
   상기 에어외주관의 외주면은 오거하우징 및 연통관과 나사결합되는 것을 특징을 하는 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 물분사링의 외주면은 연통관 및 공급관과 나사결합되는 것을 특징으로 하는 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 믹싱오거부는 오거와 오거하우징, 오거의 중심축에 일정 간격으로 십자형태로 수직 고정된 재료분리편으로 구성된 것을 특징으로 하는 분진저감 및 재배합용 건식숏크리트 믹싱호스 장치.
   
   
   

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