KR20080093626A - 준설 배송관내 밀도 스캔 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정장치는, 준설물이 이송되는 배송관 주위에 설치되어 상기 배송관을 중심으로 회전운동하는 내부 프레임; 상기 내부 프레임에 가이드 봉으로 연결되어 상기 내부 프레임의 회전운동시 함께 회전하고, 상기 가이드 봉을 따라 일 방향으로 직선운동을 함과 동시에 상기 가이드 봉을 중심으로 축 회전운동을 하는 외부 프레임; 상기 외부 프레임의 일측에 설치되어 상기 배송관으로 방사선을 조사하는 방사선 소스; 및 상기 배송관을 사이에 두고 상기 방사선 소스에 대향하도록 상기 외부 프레임의 타측에 배치되어 상기 배송관을 투과한 방사선을 감지하는 방사선 디텍터를 포함한다.
준설, 밀도, 방사선, 배송관

Description

준설 배송관내 밀도 스캔 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING AND SCANNING DENSITY INSIDE A DREDGING PIPELINE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 정면도이다.
도 3은 외부 프레임이 소정 거리 하강한 후의 모습을 나타낸 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 정면도이다.
도 4는 내부 프레임이 90°회전한 후의 모습을 나타낸 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 정면도이다.
도 5는 외부 프레임이 가이드 봉을 중심으로 45°회전한 후의 모습을 나타낸 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 측면도이다.
<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>
10: 내부 프레임 11: 베어링
12: 베어링 하우징 15: 제1 구동 모터
16: 기어 17: 띠형 기어
20: 가이드 봉 21: 상부 가이드 봉
22: 하부 가이드 봉 30: 외부 프레임
31: 제2 구동 모터 32: 피니언 기어
33: 제3 구동 모터 34: 회전 기어
35: 고정 기어 40: 방사선 소스
50: 방사선 디텍터 100: 밀도 스캔 측정 장치
200: 배송관 211: 랙 기어
본 발명은 방사선을 이용한 준설 배송관내 밀도 스캔 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물과 흙, 모래 등의 준설물이 흐르는 배송관에 방사선을 조사하여 배송관 내의 준설물 밀도를 측정하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 준설작업시 발생하는 흙, 모래, 자갈 등이 포함된 준설물은 배송관을 통하여 이송된다. 그런데, 준설물은 배송관 내에 이송되면서 지속적으로 침전이 발생하며, 이 침전에 의해 배송관의 단면적은 점차 좁아지고, 관내 저항은 증가하게 되어 결국, 준설물의 이송 효율이 저하된다. 심한 경우, 침전에 의해 배송관이 막히는 경우도 발생한다. 이와 같은 현상을 미연에 방지하기 위해, 배송관 내의 준설물의 유동상태를 미리 파악할 필요성이 대두되었다.
종래에는 방사선을 배송관에 조사하여 배송관 내부의 평균 밀도값을 측정하는 방법을 사용함으로써, 준설물의 유동상태를 파악하였다. 즉, 종래에는 수평으로 놓인 배송관의 상부에서 방사선을 조사 및 투과시킨 후 검출되는 값을 이용하여 준설물 밀도의 단면적 평균값을 구하였다. 그러나, 이러한 방법은 배송관의 일 단면에 대한 평균값이기 때문에 관 내부의 상태를 대략적으로 추론할 수 있을 뿐이며, 배송관의 단면적 중 어느 부분까지 침전이 이루어졌는지 정확하게 관 내부의 유동상태를 파악할 수는 없다.
또한, 종래 방사선을 이용한 밀도 측정 장치는 배송관 주위에 고정 설치되기 때문에, 배송관 내부의 밀도를 다른 방향에서 측정하기 위해서는, 밀도 측정 장치를 해체 한 후 다시 그 방향에 맞도록 재 설치해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 준설작업시 배송관으로 이송되는 준설물의 밀도를 방사선을 이용하여 측정하는 경우, 배송관 주위의 모든 방향으로 자유롭게 이동하면서 배송관 내부의 준설물에 대한 밀도를 측정할 수 있는 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치는, 준설물이 이송되는 배송관 주위에 설치되어 상기 배송관을 중심으로 회전운동하는 내부 프레임; 상기 내부 프레임에 가이드 봉으로 연결되어 상기 내부 프레임의 회전운동시 함께 회전하고, 상기 가이드 봉을 따라 일 방향으로 직선운동을 함과 동시에 상기 가이드 봉을 중심으로 축 회전운동을 하는 외부 프레임; 상기 외부 프레임의 일측에 설치되어 상기 배송관으로 방사선을 조사하는 방사선 소스; 및 상기 배송관을 사이에 두고 상기 방사선 소스에 대향하도록 상기 외부 프레임의 타측에 배치되어 상기 배송관을 투과한 방사선을 감지하는 방사선 디텍터를 포함한다.
여기서, 상기 배송관의 외주면에는 베어링이 설치되고, 이 베어링을 구속하는 베어링 하우징은 상기 내부 프레임에 고정된다. 또한, 상기 베어링 하우징에는 일단에 기어가 장착된 제1 구동 모터가 고정되고, 상기 기어는 배송관의 외주면을 따라 위치하는 띠형 기어에 맞물려 회전함으로써, 상기 내부 프레임을 회전시킨다.
또한, 상기 내부 프레임은 90°단위로 회전할 수 있다.
또한, 상기 가이드 봉은 일면에 그 길이 방향으로 랙 기어가 형성되고, 상기 외부 프레임에는 상기 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비한 제2 구동 모터가 설치되어 상기 외부 프레임을 승강시킬 수 있다. 이때, 상기 방사선 소스와 상기 방사선 디텍터는 상기 외부 프레임에 일체로 고정되어 외부 프레임의 승강시 함께 이동한다.
또한, 상기 외부 프레임에는 상기 가이드 봉과 나란하게 배치되는 제3 구동 모터가 설치되고, 상기 제3 구동 모터는 일단에 회전 기어를 구비하여 상기 가이드 봉에 설치된 고정 기어에 맞물려 회전함으로써, 상기 외부 프레임의 축 회전 운동을 구현할 수 있다.
또한, 상기 외부 프레임은 상기 가이드 봉을 중심축으로 45°단위로 축 회전할 수 있다.
또한, 상기 내부 프레임과 상기 외부 프레임은 사각틀 형상으로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치(100)는 배송관(200)의 외주면에 회전 가능하도록 설치되는 내부 프레임(10), 내부 프레임(10)에 가이드 봉(20)으로 연결되는 외부 프레임(30), 및 외부 프레임(30)에 설치되는 방사선 소스(40)와 방사선 디텍터(50)를 포함한다.
배송관(200)과 내부 프레임(10) 사이에는, 내부 프레임(10)의 회전을 원활히 하기 위해 베어링(11)이 설치되며, 이 베어링(11)은 내부 프레임(10)에 일체로 고정된 베어링 하우징(12)에 구속된다. 베어링의 원활한 거동을 위해 베어링(11)과 배송관(200) 사이에는 베어링 레일(미도시)이 설치될 수 있다. 베어링(11)은 볼 베어링으로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 내부 프레임(10)과 베어링 하우징(12)은, 조립 및 해체가 용이하도록 각각 상·하로 분리 형성되어 조립 볼트와 너트(미도시)에 의해 체결될 수 있다. 내부 프레임(10)은 사각틀 형상으로 이루어지나, 그 형상은 이에 한정되지 않으며 원형 등 다양하게 변형될 수 있다.
베어링 하우징(12)의 일측에는 내부 프레임(10)의 회전 운동을 구현하는 제1 구동 모터(15)가 설치된다. 제1 구동 모터(15)의 일단에는 기어(16)가 장착되며, 이 기어(16)는 매개 기어(18)를 통하여 배송관(200)의 외주면을 따라 설치되는 띠형 기어(17)와 맞물린다. 다만, 기어(16)는 상기 띠형 기어(17)에 직접 맞물리도록 설치될 수도 있다.
그리고, 내부 프레임(10)의 상측과 하측에는, 배송관(200)을 사이에 두고 서로 동일 선상에 대향 배치되는 상부 가이드 봉(21)과 하부 가이드(22)가 고정된다. 상,하부 가이드 봉(21)(22)은 외부 프레임(30)을 관통하며, 외부 프레임(30)의 승강 운동시 가이드 역할을 한다.
외부 프레임(30)은, 내부 프레임(10)과 같이 사각틀 형상으로 이루어지며, 내부 프레임(10)의 외측에서 가이드 봉(20)으로 연결되어 내부 프레임(10)의 회전시 함께 회전하게 된다. 외부 프레임(30)의 형상도 내부 프레임(10)과 같이 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
그리고, 상부 가이드 봉(21) 주위의 외부 프레임(30)에는 외부 프레임(30)의 승강 운동을 위한 제2 구동 모터(31)가 고정 설치된다. 제2 구동 모터(31)의 일단 에는 상부 가이드 봉(21)과 맞물리는 피니언 기어(32)가 장착된다. 이를 위해, 상부 가이드 봉(21)은 단면이 사각형으로 형성되며, 일면에 랙 기어(211)가 형성된다. 즉, 제2 구동 모터(31)의 피니언 기어(32)와 상부 가이드 봉(21)의 랙 기어(211)가 서로 맞물리게 되는 것이다.
하부 가이드 봉(22)은 외부 프레임(30)의 승강 운동시 경로의 직진성을 확보하도록 외부 프레임(30)을 가이드한다. 또한, 상,하부 가이드 봉(21)(22)과 외부 프레임(30) 사이에는 외부 프레임(30)의 원활한 이동을 위해 베어링(미도시)이 설치될 수 있다.
또한, 하부 가이드 봉(22) 주위의 외부 프레임(30)에는 제3 구동 모터(33)가 고정 설치되어, 외부 프레임(30)이 가이드 봉(20)을 힌지축으로 하여 소정 각도 회전할 수 있도록 한다. 제3 구동 모터(33)의 구동축은 하부 가이드 봉(22)과 나란한 방향으로 배치된다.
그리고, 외부 프레임(30)에는 배송관(200)을 사이에 두고 서로 대향 배치되는 방사선 소스(40)와 방사선 디텍터(50)가 설치된다. 방사선 소스(40)와 방사선 디텍터(50)는 외부 프레임(30)에 일체로 고정되어 외부 프레임(30)과 일체로 거동한다. 방사선 소스(40)는 외부 프레임(30)의 일측에 설치되어 배송관(200) 측으로 방사선을 투과시키고, 방사선 디텍터(50)는 상기 배송관(200)을 통과한 방사선의 투과도를 감지하여 배송관(200) 내 준설물의 밀도를 소정의 데이터로 산정한다.
즉, 준설물에 흙, 자갈 등의 부유물들의 양이 증가하면 방사선의 투과도는 낮아지고, 부유물들의 양이 감소하면 방사선의 투과도는 높아지게 되는데, 방사선 디텍터(50)는 이와 같은 원리를 이용하여 배송관(200) 내 준설물의 밀도를 측정할 수 있는 것이다.
지금까지, 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치(100)에 대한 구조에 대해 살펴보았으며, 이하에서는 상기 장치의 작동에 대해서 살펴보기로 한다.
도 3은 외부 프레임이 소정 거리 하강한 후의 모습을 나타낸 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 정면도이고, 도 4는 내부 프레임이 90°회전한 후의 모습을 나타낸 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 정면도이며, 도 5는 외부 프레임이 가이드 봉을 중심으로 45°회전한 후의 모습을 나타낸 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치의 측면도이다.
먼저, 도 1 및 도 3을 참고하여, 외부 프레임(30)의 승강 운동에 대해서 살펴본다. 외부 프레임(30)의 승강 운동은 제2 구동 모터(31)에 의해 구현된다. 즉, 제2 구동 모터(31)가 회전하면, 이에 연결된 피니언 기어(32)가 회전하게 되며, 피니언 기어(32)는 상부 가이드 봉(21)에 형성된 랙 기어(211)를 따라 맞물려 회전하면서 이동하게 된다. 여기서, 상부 가이드 봉(21)과 내부 프레임(10)은 배송관(200)에 의해 구속되어 상하 방향으로 움직일 수 없으므로, 제2 구동 모터(31)와 일체로 고정된 외부 프레임(30)이 피니언 기어(32)의 이동을 따라 승강하게 된다. 외부 프레임(30)의 상승 및 하강은 제2 구동 모터(31)의 회전방향의 변경에 의해 구현될 수 있다.
외부 프레임(30)의 승강에 따라, 방사선 소스(40)와 방사선 디텍터(50)는 배송관(200)에 수직 방향으로 자유롭게 이동할 수 있게 되고, 수직방향에 따른 배송 관(200) 내부의 밀도 분포를 정확히 측정할 수 있다.
다음으로, 도 1 및 도 4를 참고하여, 내부 프레임(10)의 회전 운동에 대해서 살펴본다. 내부 프레임(10)의 회전 운동은 제1 구동 모터(15)에 의해 구현된다. 즉, 제1 구동 모터(15)가 회전하면, 이에 연결된 기어(16) 및 매개 기어(18)는 배송관(200)의 외주면에 고정된 띠형 기어(17)에 맞물리면서 회전하게 된다. 이때, 띠형 기어(17)는 배송관(200)에 고정되고, 제1 구동 모터(15)는 베어링 하우징(12)에 고정되며, 베어링 하우징(12)은 배송관(200)에 회전할 수 있도록 설치되므로, 결국 기어(16) 및 매개 기어(18)는 띠형 기어(16)에 맞물려 회전하면서 배송관(200)의 외주면을 따라 이동하게 된다. 상기 기어(15) 및 매개 기어(18)가 이동하면, 베어링 하우징(12)은 배송관(200)을 중심으로 회전하게 된다. 또한, 베어링 하우징(12)의 회전에 의해, 베어링 하우징(12)이 고정된 내부 프레임(10)도 함께 회전하게 된다.
내부 프레임(10)이 회전하면, 이 회전력은 상,하부 가이드 봉(21)(22)을 통하여 외부 프레임(30)에 그대로 전달되어 외부 프레임(30)도 동일하게 회전하게 된다. 따라서, 내부 프레임(10)의 회전으로 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치(100) 전체가 회전하게 된다.
도 4는 내부 프레임(10)이 90°회전한 경우를 도시하고 있으나, 회전 각도는 0°부터 360°범위 내에서 자유롭게 변경될 수 있다.
마지막으로, 도 1 및 도 5를 참고하여 외부 프레임(30)이 가이드 봉(20)을 힌지축으로 하여 회전하는 운동(이하, "경사 운동"이라 함)에 대해서 설명한다. 경사 운동은 제3 구동 모터(33)의 회전에 의해 구현된다. 즉, 제3 구동 모터(33)가 회전하면, 그 회전력은 일단에 장착된 회전 기어(34)에 그대로 전달된다. 회전 기어(34)는 하부 가이드 봉(22)에 설치된 고정 기어(35)와 맞물려 회전한다. 여기서, 고정 기어(35)는 고정되어 있으므로, 회전 기어(34)는 고정 기어(35)와 맞물리면서 고정 기어(35)의 외주면을 따라 이동하게 된다. 이 회전 기어(34)의 이동력은 제3 구동 모터(33) 및 외부 프레임(30)에 전달되어, 결국 외부 프레임(30)이 경사 운동을 할 수 있도록 한다. 여기서, 경사 운동시, 상부 가이드 봉(21)은, 랙 기어(211)와 피니언 기어(32)의 맞물림을 유지하도록 외부 프레임(32)과 함께 회전할 수도 있다.
도 5에는 외부 프레임(30)이 45°회전한 것으로 도시되었으나, 그 각도는 0°부터 90°범위 내에서 자유롭게 변경될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 밀도 스캔 측정장치(100)는 내부 프레임(10)의 회전 운동, 외부 프레임(30)의 승강 운동 및 경사 운동을 통하여 배송관(200)의 어느 위치에서도 자유롭게 밀도를 측정함으로써, 배송관(200) 내 준설물의 유동 상태를 정확히 파악할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였고, 준선물의 배송관을 예시하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 그 대상은 기타 여러 가지 물질을 이송하는 배송관에도 적용할 수 있는 것이며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치는 배송관 주위에 설치된 방사선 소스 및 방사선 디텍터의 위치를 별도의 해체 작업 없이 자유롭게 변경시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치는 다각도로 배송관 주변의 위치에서 준설물의 밀도를 측정할 수 있으므로, 배송관의 일 단면에 대한 평균적인 밀도값 뿐만 아니라, 단면적 일부의 국부적인 밀도값도 측정할 수 있다.

Claims (5)

  1. 준설물이 이송되는 배송관 주위에 설치되어 상기 배송관을 중심으로 90°단위로 회전 운동하는 내부 프레임;
    상기 내부 프레임에 가이드 봉으로 연결되어 상기 내부 프레임의 회전운동시 함께 회전하고, 상기 가이드 봉을 따라 일 방향으로 직선운동을 함과 동시에 상기 가이드 봉을 중심으로 축 회전운동을 하는 외부 프레임;
    상기 외부 프레임의 일측에 설치되어 상기 배송관으로 방사선을 조사하는 방사선 소스; 및
    상기 배송관을 사이에 두고 상기 방사선 소스에 대향하도록 상기 외부 프레임의 타측에 배치되어 상기 배송관을 투과한 방사선을 감지하는 방사선 디텍터를 포함하며,
    상기 배송관의 외주면에는 베어링이 설치되고, 이 베이링를 구속하는 베어링 하우징이 상기 내부 프레임에 고정되며,
    상기 베어링 하우징에는 일단에 기어가 장착된 제1 구동 모터가 고정되고, 상기 기어는 배송관의 외주면을 따라 위치하는 띠형 기어에 맞물려 회전함으로써, 상기 내부 프레임을 회전시키는 것을 특징으로 하는 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 봉은 일면에 그 길이 방향으로 랙 기어가 형성되고, 상기 외부 프레임에는 상기 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비한 제2 구동 모터가 설치되어 상기 외부 프레임을 승강시키며,
    상기 방사선 소스와 상기 방사선 디텍터는 상기 외부 프레임에 일체로 고정되어 상기 외부 프레임과 함께 승강하는 것을 특징으로 하는 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외부 프레임에는 상기 가이드 봉과 나란하게 배치되는 제3 구동 모터가 설치되고, 상기 제3 구동 모터는 일단에 회전 기어를 구비하여 상기 가이드 봉에 설치된 고정 기어에 맞물려 회전함으로써, 상기 외부 프레임의 축 회전 운동을 구현하는 것을 특징으로 하는 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외부 프레임은 상기 가이드 봉을 중심축으로 45°단위로 축 회전하는 것을 특징으로 하는 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내부 프레임과 상기 외부 프레임은 사각틀 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 준설 배송관내 밀도 스캔 측정 장치.
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