KR20140009893A - 안전 블라스팅 장치 - Google Patents

Abstract

장치 내 잔류 물질의 배출시간을 감소시키고, 유사시에는 연마재 분사가 빠르게 중지될 수 있도록 한 안전 블라스팅 장치가 제공된다. 안전 블라스팅 장치는, 압축공기와 연마재를 함께 분사하는 노즐부, 노즐부에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부, 노즐부에 연마재를 공급하는 연마재 공급부, 일측에 압축공기 공급부가 연결되고 타측에 연마재 공급부가 연결되며, 일단부에 노즐부가 연결되어 압축공기와 연마재를 혼합하여 노즐부로 제공하는 연결관, 및 일단이 연마재 공급부와 노즐부 사이의 연결관에 연결되며 타단은 연결관보다 저압 상태를 유지하는 바이패스 관을 포함한다.

Description

안전 블라스팅 장치 {Safety Blasting apparatus}

본 발명은 연마재를 분사하여 대상물 표면을 가공하는 블라스팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 장치 내 잔류 물질의 배출시간을 감소시키고, 유사시에는 연마재 분사가 빠르게 중지될 수 있도록 한 안전 블라스팅 장치에 관한 것이다.

블라스팅 장치(Blasting machine/apparatus)는 분말형태의 연마재(Abrasive material)를 고속으로 분사하여 연마재가 분사되는 대상물의 표면을 가공하는 장치이다. 연마재는 블라스팅 장치로부터 고속으로 분사되어 대상물의 표면에 충돌하면서 대상물의 표면을 일정 깊이로 식각하거나, 대상물의 표면에 부착된 각종 이물질을 제거하게 된다.

블라스팅 장치로부터 분사되는 연마재로는 입상(粒狀)으로 가공된 경도가 높은 각종의 광물질이나 금속 등이 사용되며, 연마 대상의 표면 경도에 따라 특정 물질이 한정적으로, 또는 서로 다른 이종의 물질이 복합적으로 사용될 수 있다. 각 입자가 뾰족한 돌출부를 갖도록 고경도의 금속재를 분쇄하여 제작된 연마 입자는 특히, 그릿(Grit)이라 불리며, 다이캐스팅 가공된 주물의 주물면을 다듬거나 오래된 강판의 녹을 제거하는 데 더욱 효과적으로 사용될 수 있다.

이러한 블라스팅 장치에는 전술한 바와 같이 연마재를 고속으로 분사하기 위해 내부에 압축공기 및 연마재가 유동하는 관로가 마련되어 있으며, 관로의 단부에는 연마재가 분사되는 노즐이 형성되어 있다. 노즐은 작업자에 의해 수동으로 조작되거나, 작업 로봇에 결합되어 자동으로 조작될 수도 있다. 대한민국 등록특허 제10-1052689호에는 이러한 블라스팅 장치의 일 예가 개시되어 있다.

이 때, 연마재는 압축공기에 기인한 관로 내 외부 사이의 압력 차에 의해 고속으로 유동하여 노즐이 형성된 작업지점까지 이송된 후 대상물에 분사되는데, 연마재의 분사가 이루어지는 작업지점과, 압축공기 및 연마재가 공급되는 공급지점은 상당히 멀리 떨어져 있을 수 있다. 예를 들어, 선박의 건조 및 보수 시에는 도색과정의 정지작업으로 표면의 식각 및 처리작업이 이루어질 수 있으며, 이 때 압축공기 및 연마재의 공급지점과 작업지점 사이의 거리는 백 미터 이상이 될 수 있다.

따라서, 종래 블라스팅 장치 자체는 오프상태로 설정되었다 하더라도, 관로 내부에 잔류하는 압축공기 및 연마재가 비교적 장시간 동안, 모두 배출되고 난 후에야 비로소 작업이 안전하게 종료되는 불편함이 있었다. 또한, 작업자가 분사노즐이 달린 호스를 놓친다거나, 오조작에 의해 블라스팅 장치가 작동되는 것과 같은 작업상의 안전사고가 발생한 경우, 연마재의 분사를 즉각적으로 중지시켜 이를 해소할 수 있는 방법이 전무하여 작업장의 안전수준이 상당한 수준으로 유지되기 어렵다는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1052689호, (2011.07.28), 도면 2

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이러한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 장치 내 잔류물질의 배출시간을 감소시키고, 유사시 연마재 분사가 빠르게 중단되도록 하여, 작업장의 안전사고 등에 효과적으로 대응할 수 있도록 한 안전 블라스팅 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 안전 블라스팅 장치는, 압축 공기와 연마재를 함께 분사하는 노즐부; 상기 노즐부에 상기 압축 공기를 공급하는 압축공기 공급부; 상기 노즐부에 상기 연마재를 공급하는 연마재 공급부; 일측에 상기 압축공기 공급부가 연결되고 타측에 상기 연마재 공급부가 연결되며, 일단부에 상기 노즐부가 연결되어 상기 압축공기와 상기 연마재를 혼합하여 상기 노즐부로 제공하는 연결관; 및 일단이 상기 연마재 공급부와 상기 노즐부 사이의 상기 연결관에 연결되며 타단은 상기 연결관보다 저압 상태를 유지하는 바이패스 관을 포함한다.

상기 안전 블라스팅 장치는, 상기 연결관에 연결되며 상기 압축 공기의 공급량을 조절하는 압축공기 제어 밸브; 상기 연결관에 연결되며 상기 연마재의 공급량을 조절하는 연마재 공급 밸브; 및 상기 연마재 공급 밸브와 상기 노즐부 사이의 상기 연결관에 연결되며, 상기 압축공기와 상기 연마재가 혼합된 혼합기의 공급량을 제어하는 혼합기 제어 밸브를 더 포함하되, 상기 바이패스 관은 상기 혼합기 제어 밸브와 상기 노즐부 사이에 연결될 수 있다.

상기 안전 블라스팅 장치는, 상기 바이패스 관에 연결되어 상기 바이패스 관을 개폐하는 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 안전 블라스팅 장치는, 상기 바이패스 관의 타단에 결합되어 상기 연마재를 회수하는 연마재 회수부를 더 포함할 수 있다.

상기 바이패스 관은 상기 연마재 공급부에 연결될 수 있다.

상기 연마재 공급부는, 연마재 저장탱크 및 연마재 공급탱크를 포함하며, 상기 연마재 저장탱크는 내부에 음압이 형성되는 제1 저장탱크 및 상기 제1 저장탱크와 연결된 제2 저장탱크를 포함하며, 상기 연마재 공급탱크는 상기 제2 저장탱크와 연마재 이송로를 통해 연결되고 내부압이 대기압보다 높지 않은 제1 공급탱크, 상기 혼합관과 직결되는 제3 공급탱크 및 상기 제1 공급탱크와 상기 제3 공급탱크 사이를 연결하는 제2 공급탱크를 포함할 수 있다.

상기 바이패스 관은 상기 제1 저장탱크 및 상기 제1 공급탱크 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.

본 발명에 의한 안전 블라스팅 장치는, 내부 압력차를 이용하여 장치 내잔류 물질의 배출 시간을 큰 폭으로 감소시킬 수 있으며, 유사시에는 연마재의 분사가 빠르게 중단되도록 할 수 있다. 이에 따라 블라스팅 작업이 안정적으로 종료 및 재개되어 작업능률이 향상되고, 안전 사고 발생시에는 이에 즉각적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.

또한, 외부로 분사되지 않은 연마재는 곧바로 회수되어 재사용 될 수 있어, 불필요한 연마재의 낭비가 방지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치의 구성도이다.
도 2a 내지 도 3b는 도 1의 안전 블라스팅 장치의 종료과정을 도시한 작동도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치의 구성도이다.
도 5는 도 4의 안전 블라스팅 장치의 잔류 압축공기의 분사압 및 분사시간 변화의 추이를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치의 구성도이다.
도 7은 도 6의 안전 블라스팅 장치의 작동상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 3b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치(1)는 노즐부(500), 노즐부(500)에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부(100), 노즐부(500)에 연마재를 공급하는 연마재 공급부(200), 일 측에는 압축공기 공급부(100)가 연결되고 타 측에는 연마재 공급부(200)가 연결되며 일 단부에 노즐부(500)가 연결되는 연결관(300) 및, 일단이 연마재 공급부(200)와 노즐부(500) 사이의 연결관(300)에 연결되되, 타단은 연결관(300)보다 저압인 상태를 유지하는 바이패스 관(400)을 포함한다. 연결관(300)은 압축공기와 연마재를 혼합하여 노즐부(500)로 제공하게 되며, 노즐부(500)는 연결관(300)을 통해서 혼합기의 형태로 제공된 압축공기와 연마재를 고속으로 분사하게 된다.

즉, 압축공기는 고압으로 압축된 상태로 연결관(300) 내부에 공급되어 연결관(300)의 내부와 외부 사이에 순간적인 압력차를 발생시키며, 이로 인한 공기의 유동에 따라 연마재가 노즐부(500) 밖으로 빠르게 분사되는 것이다. 노즐부(500)의 끝단은 점차 좁아지는 형태로 형성되어 노즐부(500) 내부의 유체가 외부로 토출되려는 압력 즉, 분사압을 더욱 증가시킬 수 있다.

이 때, 연결관(300)의 일 지점에 연결된 바이패스 관(400)은 연결관(300) 내부에 압력이 저하되는 압력 저하점을 형성하여 압축공기 및 연마재가 노즐부(500)가 아닌, 바이패스 관(400)을 통해 우회하도록 할 수 있다. 따라서, 불의의 사고로 인해, 연마재가 목표물이 아닌 다른 지점에 분사되어 작업자 등에 상해를 입힐 수 있는 위험한 상황에서도, 이를 긴급히 중지시켜 작업자를 보호하고 사고 상황에 빠르게 대처할 수 있는 것이다.

또한, 이와 같은 긴급한 사고 상황이 아니더라도, 연결관(300) 내부에 남은 고압의 잔류 압축공기를 바이패스 관(400)으로 우회시켜, 잔류 연마재와 잔류 압축공기를 포함하는 장치 내 잔류 물질의 최종 배출시간을 대폭 감소시키고, 블라스팅 작업이 효율적으로 종료 및 재개되도록 할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치(1)의 각 구성부에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

압축공기 공급부(100)는 연결관(300)의 일 측에 연결되는 것으로, 실린더나 터빈 등을 이용하여 유체를 압축하고 이를 고압상태로 제공하는 컴프레서(Compressor)로 형성될 수 있다. 압축공기 공급부(100)와 연결관(300)이 연결되는 연결지점은 연결관(300) 전체에 압축공기가 용이하게 제공될 수 있도록, 연결관(300)이 시작되는 지점 즉, 노즐부(500)의 반대편 끝단부에 형성될 수 있다.

연마재 공급부(200)는 적어도 하나의 탱크를 포함하는 연마재의 저장공간으로 이루어질 수 있다. 도면상으로는 간단하게 도시되었으나, 연마재 공급부(200)는 서로 다른 내부압을 유지하도록 설정 가능한 복수의 탱크들로 구성될 수 있으며, 이를 통해 연결관(300)의 타 측에 연마재(A)를 용이하게 공급할 수 있다. 연마재 공급부(200)가 연결되는 연결관(300)의 타 측은, 유동하는 압축공기가 연마재와 서로 용이하게 혼합될 수 있도록, 압축공기 공급부(100)와 노즐부(500)의 사이에 형성될 수 있다.

연결관(300)은 압축공기 공급부(100)로부터 노즐부(500)를 향해 연장된 관로로써 형성될 수 있으며, 전술한 바와 같이 압축공기 공급부(100), 연마재 공급부(200), 노즐부(500) 및 바이패스 관(400)은 모두 연결관(300)에 연결된다. 따라서, 연결관(300) 내부로 공급되는 압축공기의 공급량과, 연마재의 공급량, 및 노즐부(500)로 제공되는 압축공기와 연마재가 혼합된 혼합기의 공급량을 제어하기 위해, 연결관(300)에는 압축공기 제어밸브(310), 연마재 공급밸브(320), 혼합기 제어밸브(330)가 각각 서로 다른 위치에 형성된다

연결관(300)은 서로 독립적으로 형성된 하나 이상의 관로가 복합적으로 결합되어 이루어진 것일 수 있으며, 도시된 바와 같이, 압축공기와 연마재가 혼입되는 혼합관(301)과, 압축공기와 연마재가 혼합된 혼합기를 노즐부(500)를 향해 고속으로 이동시키는 분사관(303), 그리고 혼합관(301)과 분사관(303)의 사이를 서로 연결하는 분기관(302)으로 나뉘어질 수 있다. 이러한 경우, 압축공기 제어밸브(310), 연마재 공급밸브(320), 및 혼합기 제어밸브(330)는 모두 혼합관(301)에 형성되되, 압축공기 제어밸브(310) 및 연마재 공급밸브(320)는 각각 압축공기 공급부(100) 및 연마재 공급부(200)와 인접한 위치에, 혼합기 제어밸브(330)는 혼합관(301)과 분사관(303)이 서로 연결되는 지점 즉, 분기관(302)과 인접한 위치에 형성될 수 있다.

이 때, 각각의 밸브는 목적에 따라 서로 상이한 종류의 밸브로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 압축공기 제어밸브(310)는 기체의 흐름제어에 적합한 볼 밸브(Ball valve)로 이루어지고, 연마재 공급밸브(320)는 연마재 공급을 허용 또는 차단하는 방식으로 운용되는 게이트 밸브(Gate valve)로 이루어지며, 혼합기 제어밸브(330)는 혼합기 공급량을 유동적으로 조절가능한 핀치 밸브(Pinch valve)로 이루어질 수 있다.

바이패스 관(400)은 일단이 연결관(300)과 연결된 관로로써 형성될 수 있으며, 타단은 연결관(300)보다 저압인 상태로 유지된다. 따라서, 연결관(300)과 연결된 연결지점에 압력이 낮아지는 압력 저하점을 형성할 수 있다. 바이패스 관(400)은 연마재 공급부(200)와 노즐부(500)의 사이, 구체적으로는 혼합기 제어밸브(330)와 노즐부(500) 사이의 분기관(302)에 연결될 수 있으며, 따라서, 압력 저하점은 분기관(302)의 내부에 형성될 수 있다. 바이패스 관(400)의 직경은 연결관(300)의 직경보다 상대적으로 넓게 형성되어 자연스럽게 저압상태를 유도할 수 있다.

바이패스 관(400)은 바이패스 관(400)을 개폐하여 바이패스 관(400)과 연결관(300)의 내부를 서로 연결하거나, 연결상태를 해제하는 바이패스 밸브(410)를 포함한다. 따라서, 분기관(302) 내부의 압력 저하점은 바이패스 밸브(410)가 열리는 때 형성되며, 바이패스 밸브(410)가 닫히면 형성되지 않는다. 바이패스 밸브(410)는 예를 들어, 전술한 핀치 밸브(Pinch valve)로 형성하는 것이 가능하다.

연결관(300)에 연결되지 않은 바이패스 관(400)의 타단에는 연마재 회수부(420)가 결합될 수 있다. 연마재 회수부(420)는 유사시 바이패스 관(400)을 개방함으로써 압축공기와 함께 바이패스 관(400)으로 우회된 연마재를 회수하는 역할을 한다. 따라서, 안전 블라스팅 장치(1)의 외부로 분사되지 않은 연마재가 낭비되지 않고, 장치 내부로 다시 공급될 수 있다. 연마재 회수부(420)는 탱크나, 적당한 크기의 보울(Bowl), 또는 파우치(Pouch) 형태 등 연마재가 유입될 수 있는 유입공간이 마련된 것이면 어떠한 형태로든 형성될 수 있으며, 그 크기나 형상에 제약을 받지 않는다.

바이패스 관(400)의 일 측에는 바이패스 관(400)의 내부압을 감소시키는 음압 펌프(430)가 형성될 수 있다. 음압 펌프(430)는 바이패스 관(400)과 직접 연결될 수 있으나, 도시된 바와 같이 연마재 회수부(420)가 형성된 경우, 연마재 회수부(420) 내부를 함께 저압 상태로 유지시키기 위해 바이패스 관(400)과 결합된 연마재 회수부(420)와 연결될 수도 있다. 따라서, 음압 펌프(430)로 인해 바이패스 관(400)의 타단부는 연결관(300)보다 저압상태로 유지되고, 이로 인해 바이패스 관(400)이 개방되는 경우, 압축공기 및 연마재는 바이패스 관(400)을 향해 즉각적으로 우회될 수 있는 것이다.

하지만, 바이패스 관(400)의 타단부를 저압상태로 유지하기 위해 반드시 음압 펌프(430)가 필요한 것은 아니며, 예를 들어, 바이패스 관(400)의 타단부를 간단히 외부로 개방하는 것 만으로도 상대적으로 높은 압력으로 유지되는 연결관(300)보다는 저압인 상태로 유지될 수 있다. 그러나, 음압 펌프(430) 또는 그 밖의 기술을 사용하여 연결관(300)과 바이패스 관(400) 사이의 압력차이를 증가시킬수록, 압축공기 및 연마재가 바이패스 관(400)으로 우회하는 속도가 증가하여 작업자가 위험 상태에서 더욱 빠르게 구출될 수 있을 것이다. 음압 펌프(430)는 예를 들어, 가변식 베인(Vane)이나 로터리식 회전 기어를 포함하고 있는 진공 펌프(Vacuum pump)로 이루어질 수 있다.

노즐부(500)는 압축공기와 연마재가 함께 분사되는 분사로이며, 블라스팅 작업을 위한 대상물을 향해 정렬하여 사용된다. 노즐부(500)는 작업자가 수동으로 조작할 수 있도록 작업 호스에 직접 연결된 것일 수도 있으며, 작업 대상의 주위로 자동 주행하는 작업 로봇의 일 측에 결합된 것일 수도 있다. 특히, 작업 호스 등에 직접 연결된 노즐부(500)의 경우에는 고압으로 주입되는 압축공기 및 연마재에 의해 반발력을 가지는 작업 호스 때문에 작업자가 이를 놓치는 사고가 빈번하게 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 유사시의 경우에는 즉시 바이패스 밸브(410)를 열어 압축공기 및 연마재를 안전 블라스팅 장치(1)의 내부로 우회시켜야 하는 것이다. 또한, 노즐부(500)가 작업 로봇에 결합된 경우라 하더라도, 오조작에 의해 엉뚱한 곳에 연마재를 분사하는 사고상황이 발생할 수 있으므로, 이러한 경우에도 역시 바이패스 밸브(410)를 열어 연마재의 분사가 빠르게 중지되도록 할 수 있는 것이다.

이하, 도 2a 내지 도 3b를 참조하여, 안전 블라스팅 장치의 종료과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 3b는 도 1의 안전 블라스팅 장치의 종료과정을 도시한 작동도이다. 각각의 도면에 도시된 밸브들은 개방된 상태는 백색으로, 폐쇄된 상태는 흑색으로 구분하여 표시하였다.

우선, 도 2a를 참조하면, 안전 블라스팅 장치(1)를 사용한 블라스팅 작업이 정상적으로 종료하게 되면, 일단 연마재 공급밸브(320)를 닫아 연결관(300) 내부로의 연마재(A) 공급을 차단한다. 하지만, 이 때에도 연결관(300), 특히, 분사관(303) 내부에는 연결관(300)을 따라 유동하던 연마재(A)가 잔류하게 된다. 연결관(300) 특히, 작업지점까지 연장된 분사관(303)의 길이가 길수록 연마재(A)의 잔류량은 많아질 수 있다.

따라서, 도시된 바와 같이 잔류 연마재(A)를 노즐부(500)를 통해 모두 배출하여야 한다. 이를 위해 작업 종료 시점에서 압축공기 제어밸브(310) 및 혼합기 제어밸브(330)는 개방된 상태로, 연마재 공급밸브(320) 및 바이패스 밸브(410)는 폐쇄된 상태로 각각 유지된다.

이어서, 도 2b를 참조하면, 연결관(300) 내부의 잔류 연마재(A)가 모두 배출되고 나면, 연마재(A)는 더 이상 노즐부(500) 외부로 분사되지 않는다. 하지만, 연마재(A)가 완전히 배출된 후에도 연결관(300) 내부에 남은 압축공기는 지속적으로 노즐부(500)를 통해 분사된다. 따라서, 분사되는 연마재(A)가 시야에서 사라진 경우라 하더라도, 작업이 완전하게, 안전한 상태로 종료되는 것이 아니며, 연결관(300) 내부의 압축공기까지 모두 배출되고 난 후에야 블라스팅 작업이 최종적으로 종료되는 것이다. 노즐부(500)를 통해 분사되는 압축공기의 분사물은 시각적으로 용이하게 지각되기 어려워 작업자에게는 오히려 더 위험할 수 있다.

이 때, 도시된 바와 같이, 압축공기 제어밸브(310) 및 혼합기 제어밸브(330)를 연마재 공급밸브(320)와 동일하게 폐쇄된 상태로 전환하고, 이와 동시에 바이패스 밸브(410)를 개방하게 되면, 전술한 바와 같이 분기관(302) 내부에 압력 저하점이 생성되어 압축공기는 바이패스 관(400)으로 우회된다(화살표 참조). 따라서, 노즐부(500) 밖으로 분사되는 압축공기의 분사량 및 분사시간이 빠른 속도로 감소하고, 이에 따라 블라스팅 작업이 종래에 비해 빠르게 종료될 수 있는 것이다. 이를 통해, 목적한 대상물에 대한 블라스팅 작업을 종료하고, 타 대상물에 대한 블라스팅 작업을 재개하는 과정이 용이하게 진행될 수 있으며, 작업자의 안전 역시 상당한 수준으로 보장될 수 있다.

한편, 도 3a를 참조하면, 압축공기 제어밸브(310), 연마재 공급밸브(320), 및 혼합기 제어밸브(330)를 개방된 상태로 유지하고, 바이패스 밸브(410)를 폐쇄하여 블라스팅 작업을 하는 도중에, 노즐부(500)의 정렬상태가 의도치 않게 변화될 수 있으며, 이로 인해 연마재(A)가 대상물(B)이 아닌 작업장 내의 다른 지점에 분사되는 사고상황이 발생할 수 있다. 연마재(A)는 압축공기와 함께 고속으로 분사되므로, 이러한 상황은 작업자가 상해를 입을 수도 있는 매우 위급한 상황이다.

하지만, 기존의 블라스팅 장치는 특별한 조치수단이 구비되어 있지 않아, 단순히 연마재(A) 및 압축공기의 공급을 차단할 뿐, 연마재(A)와 압축공기의 공급이 차단된 후에도 계속 방출되는 잔류 연마재(A) 및 잔류 압축공기를 제어할 수 없었다. 따라서, 이러한 위급상황이 즉각적으로 해소되기 어려웠다.

이어서, 도 3b를 참조하면, 본 발명에 의한 안전 블라스팅 장치(1)는 이러한 위급 상황에서 바이패스 밸브(410)를 개방하여, 압축공기뿐만 아니라, 분사되는 연마재(A)까지 장치의 내부로 회수할 수 있다. 따라서, 연결관(300) 내부의 잔류 연마재(A) 및 잔류 압축공기 역시 바이패스 밸브(410)를 따라 모두 우회되어 노즐부(500)를 통한 연마재(A) 및 압축공기의 분사가 신속하게 중단되고, 위급 상황에 효과적으로 대처할 수 있는 것이다.

이 때, 바이패스 밸브(410)를 개방하는 동시에, 압축공기 제어밸브(310), 연마재 공급밸브(320), 및 혼합기 제어밸브(330)는 모두 폐쇄된 상태로 전환되며, 바이패스 관(400)을 통해 회수된 연마재(A)는 연마재 회수부(420) 내부로 유입되어, 저장되고, 이후 다시 재사용될 수 있다. 이러한 일련의 과정에서, 바이패스 관(400)의 일 측에 형성된 음압 펌프(430)는 연결관(300)과 바이패스 관(400) 사이의 내부 압력차를 증가시켜 연마재(A) 및 압축공기의 회수가 더욱 빠르게 이루어지도록 할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치의 구성도이고, 도 5는 도 4의 안전 블라스팅 장치의 잔류 압축공기의 분사압 및 분사시간 변화의 추이를 도시한 그래프이다.

우선 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치(1-1)는 연마재 회수부(420-1)를 포함하되, 연마재 회수부(420-1)가 압축공기는 통과하고, 회수된 연마재(A)는 통과하지 못하는 미세 망체로 형성된, 막이나 주머니를 포함할 수 있다. 이러한 막이나 주머니는 예를 들어, 극세사로 교차 직조된 직물로 이루어진 것일 수 있다.

이와 같은 경우, 바이패스 밸브(410)를 개방하고, 압축공기 제어밸브(310), 연마재 공급밸브(320), 및 혼합기 제어밸브(330)가 폐쇄되면, 압축공기와 함께 바이패스 관(400)으로 우회된 연마재(A)는 연마재 회수부(420-1)에 수용되고, 미세 망체 사이의 공극을 통해 압축공기는 연마재 회수부(420-1)의 외부로 모두 방출될 수 있다. 따라서, 연마재 회수부(420-1) 내외부에 압축공기를 배출하거나 또는 외부로 유동시키기 위한 유동로를 부가적으로 설치할 필요가 없어 연마재 회수부(420-1)가 간편하게 구성될 수 있다. 또한, 연마재 회수부(420-1)는 착탈식 주머니로 형성되어 회수된 연마재(A)를 재사용하거나 또는 폐기하는 데 용이하게 이용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 바이패스 관(도 4의 400 참조)의 잔류 물질 회수효과에 대해 좀 더 상세하게 알 수 있다. 각각의 그래프는 잔류 압축공기의 분사압 변화 추이를 바이패스 관(400)의 폐쇄상태(a), 및 바이패스 관(400)의 개방상태(b)에 따라 구분하여 도시한 것으로서, 분사압은 Bar 단위로 표시되고, 분사시간은 sec 단위로 표시되었다. 또한 각각의 분사압은 호스 형태로 구성된 분사관(도 4의 303 참조)의 길이가 120m, 내경이 25A, 분사압 6bar에서 노즐부(도 4의 500 참조)는 분사구 내경이 6Φ인 경우를 기준으로 하여 분사구가 위치하는 노즐부(500) 끝단으로부터 측정된 것이다.

바이패스 관(400)이 폐쇄된 상태(a) 즉, 연결관(도 4의 300 참조) 내에 압력 저하점이 형성되지 않은 경우, 최초에 측정된 분사압 5bar로부터 잔류 압축공기가 모두 배출되어 노즐부(500)의 분사압이 0bar까지 도달하는 데 걸리는 시간은 도시된 바와 같이 대략 13초 정도가 요소되어 분사시간 변화에 따라 분사압은 상대적으로 완만하게 감소한다. 반면, 바이패스 관(400)이 개방된 상태 즉, 연결관(300) 내에 압력 저하점이 형성되어 잔류 압축공기가 노즐부(500)가 아닌 바이패스 관(400)으로 우회되는 경우, 노즐부(500)의 분사압은 0bar까지 대략 4초 정도만에 신속하게 도달된다. 즉, 바이패스 관(400)이 개방됨으로써, 노즐부(500)의 분사시간이 종래의 1/3 이하로 단축되는 것이다. 따라서, 위급한 사고 상황에서 신속하고, 효과적으로 이를 해소할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치의 구성도이고, 도 7은 도 6의 안전 블라스팅 장치의 작동상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치(1-2)는 바이패스 관(400)이 연마재 공급부(200)에 직접 연결될 수 있다.

또한, 연마재 공급부(200)는 내부에 음압이 형성되는 제1 저장탱크(210), 및 제1 저장탱크(210)와 연결된 제2 저장탱크(220)로 이루어진 연마재 저장탱크(201)와, 제2 저장탱크(220)와 연마재 이송로(203)를 통해 연결되고 내부압이 대기압보다 높지 않은 제1 공급탱크(230), 전술한 혼합관(301)과 직결되는 제3 공급탱크(250), 및 제1 공급탱크(230)와 제3 공급탱크(250) 사이를 연결하는 제2 공급탱크(240)로 이루어진 연마재 공급탱크(202)를 포함한다.

즉, 연마재 공급부(200)는 서로 다른 복수의 탱크가 복합적으로 결합되어 이루어지며, 각각의 탱크와 연마재 이송로(203)는 압력조절관(214, 221, 232, 242, 244) 및 압력조절관(214, 221, 232, 242, 244)에 형성된 조절밸브(215, 222, 233, 243, 245, 251)를 통해 내부압이 적절하게 조절되어 연마재를 유연하게 이송하고 연결관(300) 내부로 공급할 수 있는 것이다. 이 때, 바이패스 관(400)은 연마재 공급부(200) 중 저압상태로 유지되는 제1 저장탱크(210) 및 제1 공급탱크(230) 중 적어도 하나에 연결되어 연마재와 압축공기를 전술한 바와 같이 용이하게 회수할 수 있다.

연마재 저장탱크(201)는 두 개의 탱크가 서로 적층되어 형성될 수 있다. 이 중 상부에 위치하는 제1 저장탱크(210)는 유입관(212)을 통해 연마재를 유입받는다. 이를 위해 제1 저장탱크(210)는 내부에 음압이 형성되며, 이는 제1 저장탱크(210)의 일 측에 전술한 음압 펌프와 같은 펌프장치(미도시)를 형성하여 용이하게 달성될 수 있다.

제2 저장탱크(220)는 제1 저장탱크(210)의 하부에 위치하며, 연마재 이송로(203)와 직결된다. 따라서, 제1 저장탱크(210)로 유입된 연마재는 제2 저장탱크(220)를 거쳐 연마재 이송로(203)로 주입될 수 있다. 이 때, 제2 저장탱크(220)와 제1 저장탱크(210)의 사이, 제2 저장탱크(220)와 연마재 이송로(203)의 사이에는 서로 다른 압력조절관(214, 221)이 각각 연결된다.

연마재 이송로(203)는 연마재 저장탱크(201)와 연마재 공급탱크(202) 사이, 구체적으로는 제2 저장탱크(220)와 제1 공급탱크(230) 사이를 연결하는 관로로써 형성될 수 있으며, 일 단부가 압축공기 공급부(100)와 연결된다. 따라서, 압축공기 공급부(100)에서 토출된 압축공기는 연마재 이송로(203)를 따라 제1 공급탱크(230)로 주입되고, 연마재 저장탱크(201)에서 토출된 연마재는 연마재 이송로(203)를 따라 제1 공급탱크(230)로 이송될 수 있다. 압축공기 및 연마재의 토출량 제어를 위해 연마재 이송로(203)에는 각각 압축공기 공급밸브(204) 및 연마재 이송밸브(205)가 형성된다.

연마재 공급탱크(202)는 연마재 저장탱크(201)와 분리되어 독립적으로 형성되며, 서로 다른 세 개의 탱크가 서로 적층되어 형성될 수 있다. 이 중 최상부에 위치하는 제1 공급탱크(230)는 내부가 대기압보다 높지 않게 유지된다. 따라서, 연마재 이송로(203)로 공급된 압축공기 및 연마재가 제1 공급탱크(230)로 용이하게 유입될 수 있다.

또한, 제1 공급탱크(230)에는 바이패스 관(400)이 연결된다. 즉, 바이패스 관(400)은 대기압보다 높지 않게, 연결관(300)에 비해 상대적으로 저압상태로 유지되는 제1 공급탱크(230)에 연결되어, 전술한 압축공기 및 연마재의 회수과정을 용이하게 수행할 수 있는 것이다. 도면상으로는 바이패스 관(400)이 제1 공급탱크(230)와 연결된 상태로 도시되었으나, 이에 한정될 것은 아니며, 바이패스 관(400)의 타단이 저압상태로 유지될 수 있는 또 다른 곳, 이를 테면, 제1 저장탱크(210)와도 연결될 수 있다.

제2 공급탱크(240)는 제1 공급탱크(230)의 직하부 즉, 제1 공급탱크(230)와 제3 공급탱크(250)의 사이에 위치하며, 제3 공급탱크(250)는 다시 제2 공급탱크(240)의 직하부에 위치하여 결국, 연마재 공급탱크(202)는 연결관(300)에 연결된다. 이 때, 연마재 공급탱크(202)의 최하방에 위치하는 제3 공급탱크(250)가 연결관(300)과 직결되며, 제2 공급탱크(240)와 제3 공급탱크(250)의 사이, 및 제1 공급탱크(230)와 제2 공급탱크(240) 각각에는 서로 다른 압력조절관(244, 232, 242)이 연결된다.

지금까지 설명한 연마재 공급부(200) 및 바이패스 관(400)의 구성을 제외한 나머지 구성부 즉, 압축공기 공급부(100), 연결관(300), 노즐부(500) 및 각 밸브의 구성은 앞서 설명한 것과 동일한 것으로 이에 대한 설명은 앞의 설명사항으로 대신하고, 이하에서는, 연마재 공급부(200) 내의 연마재 이송과정을 중심으로 본 발명의 제3 실시예에 의한 안전 블라스팅 장치(1-2)의 작용에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

도 7을 참조하면, 연마재(A)는 최초에 유입관(212)을 통해 제1 저장탱크(210)로 유입된다. 이 때, 유입밸브(213)는 개방되며, 제1 저장탱크(210)의 내부(빗금부분)는 전술한 펌프장치 등을 통해 지속적으로 음압 상태로 유지된다.

제1 저장탱크(210)로 유입된 연마재(A)는 제1 저장탱크(210)의 하부에 마련된 개폐밸브(211)을 개방함으로써 다시 제2 저장탱크(220)로 유입될 수 있다. 이 때, 조절밸브(215)를 열어 제1 저장탱크(210)와 제2 저장탱크(220)사이에 연결된 압력조절관(214)을 개방하면, 제1 저장탱크(210)와 제2 저장탱크(220)는 일시적으로 모두 음압 상태로 전환되며, 연마재(A)는 자중에 의해 자연스럽게 낙하하여 제2 저장탱크(220)에 저장된다. 따라서, 연마재(A)는 별도의 압축공기 주입과정 등을 필요로 하지 않고도 용이하게 제2 저장탱크(220)에 저장될 수 있다.

이러한 과정을 통해 제2 저장탱크(220)에 적당량의 연마재(A)가 저장되면, 조절밸브(215) 및 개폐밸브(211)를 닫아 제1 저장탱크(210)와 제2 저장탱크(220)를 서로 격리시키고, 연마재 이송밸브(205)를 열어 연마재 이송로(203)에 연마재를 공급할 수 있다. 이 때, 압축공기 공급밸브(204)를 개방하고, 이와 함께, 조절밸브(222)를 열어 제2 저장탱크(220)와 연마재 이송로(203) 사이에 연결된 압력조절관(221)을 개방하면, 제2 저장탱크(220) 및 연마재 이송로(203)는 주입된 압축공기에 의해 고압상태가 된다.

한편, 연마재 이송로(203)의 단부에 연결된 제1 공급탱크(230)의 내부(빗금 부분)는 연결된 압력조절관(232)를 개방하여 연마재 이송로(203)보다 상대적으로 저압인 상태로 유지된다. 제1 공급탱크(230)에 연결된 압력조절관(232)은 외부로 개방된 것일 수 있으며, 따라서, 조절밸브(233)가 열린 상태에서 제1 공급탱크(230)는 대기압과 같은 압력을 유지할 수 있다.

이로 인해, 연마재(A)는 도시된 바와 같이 압력차에 의해 연마재 이송로(203)를 따라 제1 공급탱크(230)로 용이하게 유입될 수 있다. 이 때, 제1 공급탱크(230)의 하부에 위치하는 제2 공급탱크(240)에도 외부로 개방된 압력조절관(242)이 형성되며, 조절밸브(243)를 열어, 제2 공급탱크(240) 역시 제1 공급탱크(230)와 동일한 대기압 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 제1 공급탱크(230) 하부의 개폐밸브(231)를 개방하면, 연마재(A)는 제1 공급탱크(230)를 거쳐 제2 공급탱크(240)까지 도달할 수 있다. 이러한 과정을 거쳐 적절한 양의 연마재(A)가 공급된 후, 개폐밸브(231) 및 조절밸브(243)을 닫아 제1 공급탱크(230)와 제2 공급탱크(240)를 서로 격리시킬 수 있다.

이후, 제2 공급탱크(240) 및 제3 공급탱크(250)와 각각 인접하게 배치된 조절밸브(245, 251)를 열어 제2 공급탱크(240)와 제3 공급탱크(250) 사이에 연결된 압력조절관(244)을 개방하고, 동시에 연결관(300)의 압축공기 제어밸브(310)역시 개방하게 되면, 압력조절관(245, 251)을 통해 유입된 압축공기에 의해 이번에는 제2 공급탱크(240)와 제3 공급탱크(250)가 모두 고압상태로 유지된다. 이 때, 제2 공급탱크(240) 하부의 개폐밸브(241)를 개방함으로써, 연마재(A)는 스스로 낙하하여 최종적으로, 제3 공급탱크(250) 내부에 대기상태로 유지될 수 있다.

이와 같이 대기상태를 유지하고 있는 연마재(A)는 제3 공급탱크(250)와 연결관(300)의 사이에 형성된 연마재 공급밸브(320)를 개방하여 연결관(300) 내부로 즉시 공급될 수 있으며, 공급된 연마재(A)는 압축공기와 함께 고속으로 유동하여 노즐부(500)로 분사될 수 있는 것이다.

이러한 일련의 연마재 이송과정 동안, 제1 저장탱크(210) 및 제1 공급탱크(230)(각각 빗금부분)는 압축공기가 공급되고 있는 연결관(300)에 비해 각각 음압, 또는 대기압과 같은 상대적으로 저압인 상태로 유지된다. 따라서, 바이패스 관(400)은 제1 저장탱크(210) 및 제1 공급탱크(230) 중 적어도 하나와 연결되어 유사시 연마재(A) 및 압축공기를 회수하고, 회수된 연마재(A)는 별도의 주입과정 없이 즉각적으로 안전 블라스팅 장치(1-2) 내부에서 재사용될 수 있는 것이다.

이상, 첨부된 도면과 함께 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1, 1-1, 1-2: 안전 블라스팅 장치
100: 압축공기 공급부 200: 연마재 공급부
201: 연마재 저장탱크 202: 연마재 공급탱크
203: 연마재 이송로 204: 압축공기 공급밸브
205: 연마재 이송밸브 210: 제1 저장탱크
211, 231, 241: 개폐밸브 212: 유입관
213: 유입밸브
214, 221, 232, 242, 244: 압력조절관
215, 222, 233, 243, 245, 251: 조절밸브
220: 제2 저장탱크 230: 제1 공급탱크
240: 제2 공급탱크 250: 제3 공급탱크
300: 연결관 301: 혼합관
302: 분기관 303: 분사관
310: 압축공기 제어밸브 320: 연마재 공급밸브
330: 혼합기 제어밸브 400: 바이패스 관
410: 바이패스 밸브 420, 420-1: 연마재 회수부
430: 음압 펌프 500: 노즐부
A: 연마재 B: 대상물

Claims (7)

1. 압축공기와 연마재를 함께 분사하는 노즐부;
   상기 노즐부에 상기 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부;
   상기 노즐부에 상기 연마재를 공급하는 연마재 공급부;
   일측에 상기 압축공기 공급부가 연결되고 타측에 상기 연마재 공급부가 연결되며, 일단부에 상기 노즐부가 연결되어 상기 압축공기와 상기 연마재를 혼합하여 상기 노즐부로 제공하는 연결관; 및
   일단이 상기 연마재 공급부와 상기 노즐부 사이의 상기 연결관에 연결되며 타단은 상기 연결관보다 저압 상태를 유지하는 바이패스 관을 포함하는 안전 블라스팅 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 연결관에 연결되며 상기 압축공기의 공급량을 조절하는 압축공기 제어밸브;
   상기 연결관에 연결되며 상기 연마재의 공급량을 조절하는 연마재 공급밸브; 및
   상기 연마재 공급밸브와 상기 노즐부 사이의 상기 연결관에 연결되며, 상기 압축공기와 상기 연마재가 혼합된 혼합기의 공급량을 제어하는 혼합기 제어밸브를 더 포함하되,
   상기 바이패스 관은 상기 혼합기 제어밸브와 상기 노즐부 사이에 연결되는 안전 블라스팅 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 바이패스 관에 연결되어 상기 바이패스 관을 개폐하는 바이패스 밸브를 더 포함하는 안전 블라스팅 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 바이패스 관의 타단에 결합되어 상기 연마재를 회수하는 연마재 회수부를 더 포함하는 안전 블라스팅 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 바이패스 관은 상기 연마재 공급부에 연결되는 안전 블라스팅 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 연마재 공급부는
   연마재 저장탱크 및 연마재 공급탱크를 포함하며,
   상기 연마재 저장탱크는
   내부에 음압이 형성되는 제1 저장탱크 및
   상기 제1 저장탱크와 연결된 제2 저장탱크를 포함하며,
   상기 연마재 공급탱크는
   상기 제2 저장탱크와 연마재 이송로를 통해 연결되고 내부압이 대기압보다 높지 않은 제1 공급탱크,
   상기 혼합관과 직결되는 제3 공급탱크 및
   상기 제1 공급탱크와 상기 제3 공급탱크 사이를 연결하는 제2 공급탱크를 포함하는 안전 블라스팅 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 바이패스 관은 상기 제1 저장탱크 및 상기 제1 공급탱크 중 적어도 하나에 연결되는 안전 블라스팅 장치.
   

Images