KR20150069811A - 비정질 섬유의 투입장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 비정질 섬유의 엉킴을 방지할 수 있고, 적정한 길이의 비정질 섬유가 채택하여 적정량으로 계량하여 투입할 수 있도록 개선된 비정질 섬유의 투입장치를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 섬유의 투입장치는 콘크리트 혼합물에 투입되어 강도를 증가시키기 위한 비정질 섬유가 저장되는 저장호퍼; 상기 저장호퍼의 내부에 적어도 하나로 설치되며, 다수의 구멍이 형성되어 상기 구멍보다 짧은 비정질 섬유가 낙하되도록 제공되는 다공망; 상기 저장호퍼에 제공되어 상기 비정질 섬유가 상기 다공망을 통과하도록 진동을 부여하는 진동발생부; 및 상기 저장호퍼의 하부에 제공되어 상기 다공망을 통과한 비정질 섬유의 무게에 따라 개폐제어되는 개폐부;를 포함한다.

Description

비정질 섬유의 투입장치 {FEEDING APPARATUS OF AMOPHOUS STEEL FIBER}
본 발명은 비정질 섬유의 투입장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트 혼합물을 제조하는 과정에서 정량의 비정질 섬유를 투입할 수 있도록 한 비정질 섬유의 투입장치에 관한 것이다.
일반적으로 소성변형은 재료가 가진 탄성한계 이상의 형태변형이 가해진 뒤에 원래의 형태로 돌아가지 못하여 발생하는 영구적인 모양의 변형을 말한다. 이렇게 힘을 가하여 소성변형으로 모양을 바꿀 수 있는 성질을 가소성이라고 한다.
결정질 재료에서 소성변형은 그 재료의 구조와 재료 내에 존재하는 결정학적 결함들과 밀접한 상관관계를 가지며, 재료 내부에 존재하는 선결함인 전위(dislocation)의 이동을 통해 소성변형이 이루어진다.
한편, 비정질 소재는 금속을 용융상태에서 응고할 때, 임계 냉각속도 이상의 빠른 속도로 냉각하는 경우 원자가 규칙적으로 배열하여 결정화할 시간이 없어 액상의 무질서한 원자배열 상태를 고체에서까지 유지하게 된다. 즉, 임계 냉각속도보다 빠른 속도로 냉각되는 액상은 평형 융점 이하의 과냉액상영역에서 액상의 점도가 매우 높아져 액상 내 원자의 유동도가 크게 떨어지게 된다.
따라서 매우 빠른 냉각속도에서 유동성을 잃은 원자가 비형평상구조내에서 고착되게 되어 고상의 특성이 나타나게 된다.
이와 같은 구조를 지닌 합금을 비정질 합금이라 통칭하며, 비정질 소재는 원자 구조적 측면에서 원자배열이 단범위 규칙을 가진다.
이러한 구조적인 요인(No slip system, No grain boundary, No crystallization)에서 비정질 구조를 가진 소재는 기존의 결정상과는 전혀 상이한 물리적, 화학적, 그리고 기계적 특성을 나타내며, 일반적인 금속 합금에 비하여 높은 강도, 낮은 마찰계수, 높은 부식 저항성, 우수한 연자성 등의 특성을 가지므로 공학적으로 응용 가능성이 매우 높은 소재이다.
이러한 비정질 소재는 비정질 섬유 형태로 제조할 수 있으며, 일반 강섬유에 비해 인장강도 및 내식성이 우수한 기계적 특성을 나타내어 콘크리트 보강용으로 활용하고자 하는 연구개발이 진행되고 있다.
비정질 섬유를 콘크리트에 섞어서 사용하기 위해서는 콘크리트를 구성하는 시멘트, 자갈, 모래 등의 재료와 함께 믹서기 내에서 일정 시간 동안 섞어야 한다.
한편, 종래에 콘크리트에 혼합되던 강섬유의 경우에는 섬유의 무게가 무겁고, 섬유 엉킴 현상이 없어 간단한 진동에 의해 강섬유를 계량할 수 있었다.
그런데, 비정질 섬유는 길이가 5mm 내지 30mm수준이고, 두께는 28㎛ 내지 40㎛이며, 폭은 1.7mm 내지 3.0mm 정도로 두께가 매우 얇고 무게가 가벼우며 유연한 특성으로 인해 비정질 섬유간의 엉킴이 매우 빈번하게 발생한다.
따라서, 기존의 강섬유 투입장치를 이용하여 비정질 섬유를 투입할 경우, 비정질 섬유간의 엉킴으로 인해 비정질 섬유들이 뭉쳐서 이동하게 있으며, 이에 따라 정량의 비정질 섬유의 투입이 어려우며, 강섬유 투입장치의 설비 관리에도 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예는 비정질 섬유의 엉킴을 방지할 수 있고, 적정한 길이의 비정질 섬유가 채택하여 적정량으로 계량하여 투입할 수 있도록 개선된 비정질 섬유의 투입장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 섬유의 투입장치는 콘크리트 혼합물에 투입되어 강도를 증가시키기 위한 비정질 섬유가 저장되는 저장호퍼; 상기 저장호퍼의 내부에 적어도 하나로 설치되며, 다수의 구멍이 형성되어 상기 구멍보다 짧은 비정질 섬유가 낙하되도록 제공되는 다공망; 상기 저장호퍼에 제공되어 상기 비정질 섬유가 상기 다공망을 통과하도록 진동을 부여하는 진동발생부; 및 상기 저장호퍼의 하부에 제공되어 상기 다공망을 통과한 비정질 섬유의 무게에 따라 개폐제어되는 개폐부;를 포함한다.
또한, 상기 개폐부는 상기 저장호퍼의 하부에 대해 개폐가능하게 제공되는 도어와, 상기 도어에 적층되는 비정질 섬유의 무게를 측정하기 위한 하중측정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 개폐부의 하부에 제공되며 상기 비정질 섬유의 낙하를 위해 인력을 발생하는 자력발생부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 저장호퍼의 하부에 제공되어 상기 개폐부를 통과한 비정질 섬유를 콘크리트 혼합물 혼합설비로 공급하기 위해 연계되는 이송부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이송부는 적어도 하나의 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 진동발생부는 상기 저장호퍼의 적어도 일측에 연계되는 액츄에이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 진동발생부는 상기 다공망과 접촉하며 충격에 의해 진동을 발생하는 적어도 하나의 충격발생기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비정질 섬유의 엉킴을 방지할 수 있고, 적정한 길이의 비정질 섬유가 채택하여 적정량으로 계량하여 투입할 수 있어, 콘크리트 구조물의 강도 및 품질 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 섬유의 투입장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 섬유의 투입장치를 도시한 구성도.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 섬유의 투입장치를 이용하여 비정질 섬유를 투입하는 상태의 단면도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 섬유의 투입장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 섬유의 투입장치를 도시한 구성도이다. 또한, 도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 섬유의 투입장치를 이용하여 비정질 섬유를 투입하는 상태의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 비정질 섬유의 투입장치(10)는 콘크리트 혼합물 등에 혼합되어 믹스된 콘크리트의 강도를 증가시키기 위해 비정질 섬유를 적정량으로 투입하는 장치이다.
이러한 비정질 섬유의 투입장치(10)는 비정질 섬유가 저장되는 저장호퍼(20)를 포함할 수 있다. 저장호퍼(20)의 상부는 비정질 섬유가 공급될 수 있도록 개방되어 있고, 저장호퍼(20)의 상부 주변부는 비정질 섬유가 저장호퍼(20)의 내측 공간으로 투입되도록 내측으로 경사지게 배치될 수 있다.
또한, 저장호퍼(20)의 내부에는 적어도 하나의 다공망(30)이 설치될 수 있다. 다공망(30)에는 다수의 구멍이 형성될 수 있다. 일례로, 구멍(32)은 격자 형태로 배열된 다수의 와이어 사이의 공간으로 제공될 수 있다. 예컨대, 이러한 다공망(30)은 체(sieve), 매쉬(mesh) 형태로 제공될 수 있다.
이러한 다공망(30)의 구멍(32)으로는 서로 엉키지 않은 상태의 비정질 섬유가 낙하할 수 있다.
본 실시예에서 저장호퍼(20)의 내부에는 3개의 다공망(30)이 높이별로 설치될 수 있다. 즉, 본 실시예에서 저장호퍼(20)의 내부에는 제1다공망(30a), 제2다공망(30b) 및 제3다공망(30c)이 순차적으로 설치될 수 있으며, 비정질 섬유가 각각의 다공망(30)을 통과하는 과정에서 엉키지 않은 비정질 섬유만 선택적으로 낙하될 수 있다.
또한, 저장호퍼(20)의 일측에는 비정질 섬유가 다공망(30)을 통과하도록 진동을 부여하는 진동발생부(40)가 제공될 수 있다.
본 실시예에서 진동발생부(40)는 저장호퍼(20)에 진동을 발생할 수 있으며, 이에 따라 다공망(30) 상부에 위치한 비정질 섬유가 진동에 의해 흔들리는 과정에서 다공망(30)의 구멍을 통과하며 낙하할 수 있다.
본 실시예에서 진동발생부(40)는 저장호퍼(20)의 일측에 연결되는 액츄에이터(42)를 포함할 수 있다. 이 액츄에이터(42)는 타단이 작업영역의 바닥면에 직접 설치될 수 있으며, 저장호퍼(20)를 지지하는 프레임(12)의 일측에 설치되는 것도 가능하다.
여기서, 액츄에이터(42)는 작동로드(42a) 및 작동로드(42a)가 신축가능하게 설치된 실린더를 포함할 수 있다. 또한, 실린더의 일측에는 실린더 내의 유압 조정을 위한 펌프가 구비될 수 있으며, 이 펌프의 작동압에 의해 작동로드(42a)가 신축하며 저장호퍼(20)를 진동시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서 저장호퍼(20)의 하부에는 다공망(30)을 통과한 비정질 섬유의 무게에 따라 개폐제어되는 개폐부(50)가 제공될 수 있다.
본 실시예에서 개폐부(50)는 저장호퍼(20)의 하부에 대해 개폐가능하게 제공되는 도어(door)(52)를 포함할 수 있고, 이 도어(52)에는 적층된 비정질 섬유의 무게를 측정하기 위한 (도시되지 않은) 하중측정부가 제공될 수 있다.
하중측정부는 로드셀(road cell)을 포함할 수 있으며, 도어(52)에 적층되는 비정질 섬유의 무게에 따라 발생하는 전압차를 이용하여 비정질 섬유의 무게를 측정할 수 있다.
또한, 도어(52)는 적어도 하나의 플레이트 형태로 제공될 수 있고, 저장호퍼(20)의 하부에 힌지부재 등을 매개로 회전 가능하게 개폐될 수 있다.
여기서, 도어(52)의 개방되는 형태는 한정되지 않으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 도어(52)는 수평 방향으로 이동하며 개폐될 수 있으며, 이를 위해 도어(52)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 도어 액츄에이터(54)가 연결될 수 있다.
또한, 개폐부(50)의 하부에는 비정질 섬유의 낙하를 위해 인력을 발생하는 자력발생부(56)가 더 제공될 수 있다.
자력발생부(56)는 진동부의 진동과 협력하여 비정질 섬유가 다공망(30)을 통과하여 낙하되도록 인력을 발생할 수 있다. 여기서, 자력발생부(56)는 전자석을 포함할 수 있으며, 이 전자석에 전원을 공급함에 따라 자력을 발생할 수 있고, 비정질 섬유의 배출시에는 전원의 공급을 차단하여 비정질 섬유가 하부로 쉽게 배출되도록 할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예는 자력발생부(56)의 자력발생과, 도어(52)의 개폐 및 도어(52)에 적층된 비정질 섬유의 무게를 판단하여 도어 액츄에이터(54)의 작동을 제어하는 제어부(60)가 구비될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 저장호퍼(20)는 콘크리트 혼합설비의 상부에 설치되어 비정질 섬유를 콘크리트 혼합설비로 직접 공급할 수 있으며, 또는 콘크리트 혼합설비로 콘크리트, 자갈, 모래 등의 혼합물을 공급하기 위해 연계되는 이송부(70)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 이송부(70)는 적어도 하나의 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.
일례로, 저장호퍼(20)의 하부에는 제1컨베이어 벨트(72)가 설치될 수 있다. 또한, 제1컨베이어 벨트(72)는 콘크리트 혼합설비로 콘크리트, 자갈, 모래 등의 혼합물을 공급하는 제2컨베이어 벨트(74)에 연계될 수 있다.
제1컨베이너 벨트는 제어부(60)에 의해 구동이 제어될 수 있으며, 바람직하게는 도어(52)가 개방된 상태에서만 회전하도록 제어될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 진동부는 액츄에이터(42)에 의해 저장호퍼(20)가 전체적으로 유동하며 진동을 발생하는 것으로 설명하고 있으나, 진동부의 구성은 한정되지 않으며 다양한 형태로 변형될 수 있다.
일례로, 진동부는 다공망(30) 또는 저장호퍼(20)와 접촉하며 충격에 의해 진동을 발생하는 충격발생기를 포함할 수 있으며, 충격발생기 외에도 다양한 방식으로 진동을 발생하기 위한 구조가 적용될 수 있다.
전술된 바와 같이 구성된 비정질 섬유의 투입장치(10)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 저장호퍼(20)의 상부 개방부를 통해 비정질 섬유를 공급한다. 이때, 저장호퍼(20)의 상부로 공급된 비정질 섬유는 저장호퍼(20)의 내부에 설치된 다공망(30)을 통과하는 과정에서 엉키지 않은 비정질 섬유만 구멍을 통과하여 낙하한다.
이때, 저장호퍼(20)에 저장된 비정질 섬유는 제1다공망(30a), 제2다공망(30b) 및 제3다공망(30c)을 통과하는 과정에서 엉키지 않은 비정질 섬유가 선택적으로 낙하될 수 있다. 비정질 섬유는 저장호퍼(20)에 발생하는 진동에 의해 낙하가 촉진될 수 있고, 저장호퍼(20)의 낙하 외에도 자력발생부(56)에서 발생하는 자력에 의해 낙하가 촉진될 수 있다.
한편, 제3다공망(30)을 통과한 비정질 섬유는 개폐부(50)의 도어(52)에 적층된다.
이때, 도어(52)는 적층된 비정질 섬유의 무게를 측정하게 되며, 이들 비정질 섬유가 설정된 무게에 도달하면 자력발생부(56)로 공급되는 전원을 차단한 상태에서 도어(52)를 개방하여 비정질 섬유가 하부로 배출되도록 한다.
이와 같이 배출된 비정질 섬유는 이송부(70) 또는 직접 콘크리트 혼합설비로 공급된다.
본 발명의 명세서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
10: 비정질 섬유의 투입장치 20: 저장호퍼
30: 다공망 32: 구멍
40: 진동발생부 42: 액츄에이터
50: 개폐부 52: 도어
54: 도어 액츄에이터 56: 자력발생부
60: 제어부 70: 이송부

Claims (7)

  1. 콘크리트 혼합물에 투입되어 강도를 증가시키기 위한 비정질 섬유가 저장되는 저장호퍼;
    상기 저장호퍼의 내부에 적어도 하나로 설치되며, 다수의 구멍이 형성되어 상기 구멍보다 짧은 비정질 섬유가 낙하되도록 제공되는 다공망;
    상기 저장호퍼에 제공되어 상기 비정질 섬유가 상기 다공망을 통과하도록 진동을 부여하는 진동발생부; 및
    상기 저장호퍼의 하부에 제공되어 상기 다공망을 통과한 비정질 섬유의 무게에 따라 개폐제어되는 개폐부;
    를 포함하는 비정질 섬유의 투입장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐부는 상기 저장호퍼의 하부에 대해 개폐가능하게 제공되는 도어와,
    상기 도어에 적층되는 비정질 섬유의 무게를 측정하기 위한 하중측정부를 포함하는 비정질 섬유의 투입장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐부의 하부에 제공되며 상기 비정질 섬유의 낙하를 위해 인력을 발생하는 자력발생부를 더 포함하는 비정질 섬유의 투입장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장호퍼의 하부에 제공되어 상기 개폐부를 통과한 비정질 섬유를 콘크리트 혼합물 혼합설비로 공급하기 위해 연계되는 이송부를 더 포함하는 비정질 섬유의 투입장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 이송부는 적어도 하나의 컨베이어 벨트를 포함하는 비정질 섬유의 투입장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동발생부는 상기 저장호퍼의 적어도 일측에 연계되는 액츄에이터를 포함하는 비정질 섬유의 투입장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동발생부는 상기 다공망과 접촉하며 충격에 의해 진동을 발생하는 적어도 하나의 충격발생기를 포함하는 비정질 섬유의 투입장치.
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