KR20160067247A - 터널공사현장의 분진제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 일단부위에는 분진을 포함하는 공기가 유입되는 유입구(12)가 마련되는 제1덕터(10)와; 하부에는 배수로(26)가 마련되며, 타단부위에는 분진이 제거된 공기가 배출되는 배출구(22)가 마련되는 제2덕트(20)와; 일단부위는 제1덕트(10)와 연통되며 타단부위는 제2덕트(20)와 연통되는 중간덕트(30)와; 중심축상에 급수로(43)가 마련되어 제1덕트(10)의 내부 중앙부위에 회전가능하게 설치되는 샤프트(42)와, 급수로(43)와 연통되는 제1저수통(45)이 내부에 마련되어 샤프트(42)의 타단부위에 결합되는 회전판(44)과, 상호간에 일정간격 이격되어 회전판(44)의 모서리부위를 따라 방사형으로 설치되는 복수 개의 팬(46)과, 각 팬(46)의 내부에 설치되되 개구된 일단부위는 제1저수통(45)의 모서리부위를 따라 방사형으로 형성되는 연결유로(47)와 연통되고 외부로 노출되는 일측면에는 다수의 제1분사홈(49)이 마련되는 제1분사봉(48)과, 제1덕트(10)의 외부에 마련되어 샤프트(42)를 회전시키는 구동모터(420)가 구비되는 1차분진제거수단(40)과; 제2덕트(20)에 수직하게 장착되는 필터(60)와; 저수조(72)와 급수펌프(74)로 이루어져 제1덕트(10) 외부에 마련되는 급수수단(70)을; 포함하여 이루어지는 터널공사현장의 분진제거장치를 제공한다.

Description

터널공사현장의 분진제거장치{A dustproof device for tunneling work}
본 발명은 분진제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발파작업이 수행되는 터널 등과 같은 공사현장에 위치하여 발파작업에 의해 공기 중에 부유하는 분진을 용이하게 제거하여 보다 쾌적한 작업환경을 제공해 줄 수 있는 분진제거장치에 관한 것이다.
통상적으로 터널을 굴착 시공할 때는 다이너마이트를 이용하여 암석을 작은 조각으로 깬 다음, 굴착기 및 헤머드릴 등을 사용하여 파들어가면서 시공하게 된다. 이럴 경우, 발파작업에 의해 엄청난 양의 분진이 발생하게 되는데, 이러한 분진은 터널 내부의 공기 중으로 비산되어 작업시야를 방해하게 됨은 물론 공사현장에서 작업하는 작업자의 호흡에도 상당한 장애를 주게 된다.
이를 위해, 송풍기를 이용하여 터널 내부에 외부의 신선한 공기를 유입시켜 분진이 혼합된 공기를 외부로 밀어 내어 공기를 순환시키거나, 또는 분진이 혼입되어 있는 터널 내부의 공기를 흡입해 외부로 강제 배출시키는 방법을 사용하고 있으며, 터널 내부로 공기를 순환시키는 수단으로는 송풍팬이 주로 사용된다.
하지만, 터널 시공의 경우 상당한 깊이를 따라 굴착이 이루어지기 때문에 사용되는 송풍팬의 용량도 이에 대응하여 커질 수 밖에 없는데, 이럴 경우 송풍팬의 작동에 따른 소음으로 인해 공사현장의 작업환경이 상당히 악화됨으로써 작업능률이 현저시 떨어지는 단점이 있다. 게다가, 터널 내부에서 발생하는 분진을 송풍팬을 이용하여 대기중으로 강제 배출한다는 점에서 이로 인한 주변 대기오염이 가중되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록실용신안 제0400253호는 도 4와 같은 구성의 분진집진제거장치를 제안한 바 있다. 이 기술은, 분진이 혼합된 터널 내부의 공기를 포집하여 분진을 제거하는 집진기(10)와, 집집기(10)에 의해 분진이 제거된 공기를 필터링하는 여과필터(20)와, 집진기(10)에 의해 분진이 제거된 공기를 배출시키고 이와 동시에 살수기(13)로부터 분사되는 물의 일부를 외부로 배출시키는 송풍기(30)로 구성된 특징이 있다.
대한민국 등록실용신안 제0400253호에서 제안하는 분진집진제거장치는 차량에 설치되어 차량과 함께 이동이 가능하다는 점에서 편리함이 있으나, 대규모의 터널 공사 현장이 아닌 경우 차량이 터널 내부의 작업현장 인근으로 진입하는 것 자체가 곤란하기 때문에 상당길이의 송풍관이 반드시 구비되어야 하는 단점이 있고, 차량이 터널 외부에 정차해서 분진을 제거하는 작업을 수행하는 경우에는 인근 지역으로 상당한 소음을 유발시키는 문제가 있다.
대한민국 등록실용신안 제0400253호, 대한민국 등록특허 제0511159호
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 터널 내부에서 발파작업이 수행되는 인근 지점에 설치되거나 또는 해당 지점으로 용이하게 이동하여 발파작업으로 인해 생성되는 분진을 공기로부터 용이하게 제거할 수 있는 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 일단부위에는 분진을 포함하는 공기가 유입되는 유입구(12)가 마련되는 제1덕터(10)와; 하부에는 배수로(26)가 마련되며, 타단부위에는 분진이 제거된 공기가 배출되는 배출구(22)가 마련되는 제2덕트(20)와; 일단부위는 제1덕트(10)와 연통되며 타단부위는 제2덕트(20)와 연통되는 중간덕트(30)와; 중심축상에 급수로(43)가 마련되어 제1덕트(10)의 내부 중앙부위에 회전가능하게 설치되는 샤프트(42)와, 급수로(43)와 연통되는 제1저수통(45)이 내부에 마련되어 샤프트(42)의 타단부위에 결합되는 회전판(44)과, 상호간에 일정간격 이격되어 회전판(44)의 모서리부위를 따라 방사형으로 설치되는 복수 개의 팬(46)과, 일측면이 외부로 노출된 상태로 각 팬(46)의 내부에 설치되되 개구된 일단부위는 제1저수통(45)의 모서리부위를 따라 방사형으로 형성되는 연결유로(47)와 연통되고 외부로 노출되는 일측면에는 다수의 제1분사홈(49)이 마련되는 제1분사봉(48)과, 제1덕트(10)의 외부에 마련되어 샤프트(42)를 회전시키는 구동모터(420)가 구비되는 1차분진제거수단(40)과; 제2덕트(20)의 배수로(26)와 배출구(22) 사이에 수직하게 장착되는 필터(60)와; 저수조(72)와, 일단부위가 샤프트(42)의 급수로(43)와 연결되는 제1급수관(73)을 통해 샤프트(43)로 물을 공급하는 급수펌프(74)로 이루어져 제1덕트(10) 외부에 마련되는 급수수단(70)을; 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
상기 중간덕트(30)에는, 상호 대향하며 중간덕트(30)의 내면에 설치되는 한쌍의 제2저수통(52, 56)과, 방사형으로 다수의 제2분사홈(53)이 마련되며 개구된 양단부위가 제2저수통(52, 56) 각각과 연통되도록 설치되는 복수 개의 제2분사봉(54)으로 이루어지는 2차분진제거수단(50)이 구비될 수 있다.
이때, 상기 필터(60)와 배출구(22) 사이에는 보조필터(80)가 구비될 수 있다.
본 발명은 일정속도로 회전하며 분진을 덕트 내부로 포집하는 팬 내부에 물을 분사할 수 있는 제1분사봉을 배치하여 공기로부터 1차로 분진을 제거하고, 공기가 이동하는 덕트 내부에 제2분사봉을 복수 개 배치하여 2차로 분진을 제거하며, 필터를 통해 최종적으로 분진이 제거된 공기만을 외부로 배출하되 발파현장의 인접 지점에 설치하거나 인접 지점으로 접근하는 것이 가능하도록 구성함으로써, 송풍팬의 작동으로 인한 소음 발생을 최대한 억제함과 동시에 공기로부터 보다 완전하게 분진을 제거할 수 있게 되어 쾌적한 작업현장을 조성할 수 있도록 해준다.
도 1은 본 발명에 따른 분진제거장치의 개략적인 전체구성도.
도 2a는 본 발명에 따른 분진제거장치에 있어 팬과 제1분사봉의 개략적인 작동구성도.
도 2b는 도 2a에 있어 A-A´라인의 개략적인 단면구성도.
도 3은 본 발명에 따른 분진제거장치에 있어 제2차분진제거수단의 개략적인 사시구성도.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 분진제거장치의 개략적인 전체구성도를 보여주며, 도 2a는 본 발명에 따른 분진제거장치에 있어 팬과 제1분사봉의 개략적인 작동구성도를 보여준다. 도면에 개시된 것과 같이, 본 발명은 터널 내부에서 발파작업이 일어나는 작업현장 인근 지점에 위치하는 분진제거장치로서, 제1, 2덕트(10, 20)와 중간덕트(30), 1차분진제거수단(40) 및 필터(60), 그리고 급수수단(70)을 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 상세하게 살펴본다.
제1덕트(10)는 분진을 포함하는 공기가 유입되어 이동하는 덕트로서, 일단부위에는 공기와 분진이 유입되는 유입구(12)가 마련된다. 제1덕트(20)는 분진이 제거된 공기가 배출되는 덕트로서, 하부에는 배수로(26)가 마련되며, 타단부위에는 분진이 제거된 공기가 배출되는 배출구(22)가 마련된다. 배수로(26)가 마련되는 제2덕트(20)의 중간부위는 분진을 함유한 물의 용이한 배출을 위해 하방으로 경사져 형성되는 것이 바람직하다.
중간덕트(30)는 제1, 2덕트(10, 20) 사이에 위치하는 덕트로서, 일단부위는 제1덕트(10)와 연통되며 타단부위는 제2덕트(20)와 연통된다. 제1덕트(10)를 통해 이동하던 분진이 물과 혼합되어 중간덕트 바닥으로 떨어지는 경우 이들의 용이한 이동을 위해 중간덕트는 도면과 같이 하방으로 일정각도 경사져 형성되는 것이 바람직하다.
1차분진제거수단(40)은 제1덕트(10)로 유입되는 공기 중의 분진을 1차 제거하는 수단으로서, 샤프트(42)와 회전판(44), 팬(46)과 제1분사봉(48)을 포함하여 이루어진다.
샤프트(42)는 중심축상에 급수로(43)가 마련되어 제1덕트(10)의 내부 중앙부위에 설치된다. 도면부호 410, 430 각각은 지지관 및 지지봉으로서, 지지관(410)은 샤프트(42)가 정위치에서 회전할 수 있도록 해주며, 지지봉(430)은 지지관(410)을 제1덕트(10) 내부에 고정한다. 지지관(410)은 샤프트(42)의 전방 및 후방 부위 각각에 설치될 수 있으며, 그 내면에는 샤프트(42)가 회전할 수 있도록 베어링(미도시)이 마련될 수 있다.
도면부호 420은 구동모터이며, 도면부호 440은 구동벨트이고, 도면부호 460, 480 각각은 제1, 2구동풀리이다. 제1구동풀리(460)은 구동모터(420)와 축연결되며, 제2구동풀리(480)는 샤프트(42)의 외면에 고정결합된다. 구동모터(420)가 작동하여 회전력이 발생하면, 제1구동풀리(460) 및 구동벨트(440)를 통해 제2구동풀리(480)로 전달되고, 이를 통해 샤프트(42)는 일정속도로 회전하게 된다.
회전판(44)은 샤프트(42)의 타단부위에 결합되며, 그 내부에는 급수로(43)와 연통되는 제1저수통(45)이 마련된다. 제1저수통(45)은 일정 폭(일정 수직높이)을 가지는 원판구조로 이루어질 수 있으며, 도면과 같이 모서리부위를 따라 방사형으로 형성되는 연결유로(47)가 마련된다.
팬(46)은 복수 개로 이루어지며, 회전판(44)의 모서리부위를 따라 상호간에 일정간격 이격되어 방사형으로 설치된다. 팬(46)의 일측부위는 도 2b에 개시된 것과 같이 개구된다. 팬에 개구부를 형성한 이유는 제1분사봉(48)을 통해 분사되는 물을 제1덕트(10) 내부공간으로 용이하게 가이드하기 위함이다.
제1분사봉(48)은 각 팬(46)의 내부에 설치되되, 일측면이 외부로 노출된 상태로 각 팬(46)의 내부에 설치된다. 제1분사봉(48)의 일단부위는 개구되며, 개구부는 제1저수통(45)의 연결유로(47)와 연통된다. 또한, 외부로 노출되는 일측면에는 복수 개의 제1분사홈(49)이 마련된다.
한편, 본 발명은 중간덕트(30) 내부에 2차분진제거수단(50)이 설치되는 경우를 제안한다. 이럴 경우, 1차분진제거수단(40)에 의해 걸러지지 않은 분진은 중간덕트(30)를 이동하면서 다시 한번 제거될 수 있다. 2차분진제거수단(50)은 한쌍의 제2저수통(52, 56) 및 복수 개의 제2분사봉(54)으로 이루어질 수 있다.
한쌍의 제2저수통(52, 56)은 상호 대향하며 중간덕트(30)의 내면에 설치된다. 제2저수통(52, 56) 각각의 내부에는 일정양의 물을 저장하기 위한 공간이 마련된다. 제2분사봉(54) 각각은 개구된 양단부위가 제2저수통(52, 56) 각각과 연통되며, 방사형으로 복수 개의 제2분사홈(53)이 마련된다. 중간덕트(30)가 원형으로 이루어지면 제2저수통 각각도 이에 대응하는 구조로 이루어질 수 있음은 물론이다.
필터(60)는 제2덕트(20)의 배수로(26)와 배출구(22) 사이에 수직하게 장착된다. 필터(60)는 1차분진제거수단(40) 및 2차분진제거수단(50)에 의해 걸러지지 않은 분진을 제거하는 수단이다. 분진을 포함하는 물방울을 제거하는 수단으로 기능하는 경우에는 그물망구조로 이루어질 수 있을 것이다.
또한, 본 발명은 필터(60)와 배출구(22) 사이에 보조필터(80)가 구비되는 경우도 배제하지 않는다. 보조필터(80)의 필터(60)를 보조하는 수단으로서 그 구성 및 기능은 필터(60)와 대동소이하게 이루어질 수 있다.
급수수단(70)은 1차분진제거수단(40) 및 2차분진제거수단(50)에 물을 공급하는 장치이다. 급수수단(70)은 저수조(72), 급수펌프(74)를 포함하여 이루어진다. 저수조(72)는 외부로부터 물을 공급받아 일정 양의 물을 저장하는 탱크로서 제1덕트(10) 외부에 설치된다.
급수펌프(74)는 물을 공급하는 수단으로서, 급수펌프(74)에는 제1, 2급수관(73, 75)이 연결된다. 이중에서, 제1급수관(73)의 일단부위는 샤프트(42)의 급수로(43)와 연결되어 물이 공급되며, 제2급수관(75)의 일단부위는 한쌍의 제2저수통 중에서 일측의 제2저수통(52)과 연결되어 물이 공급된다. 한쌍의 제2저수통 중에서 타측의 제2저수통(56)을 통한 물은 제3급수관(77)을 통해 저수조(72)로 회수된다.
도면부호 76은 회수탱크이며, 도면부호 78은 필터링수단이다. 회수탱크(76)는 배수로(26)를 통해 외부로 배출되는 분진을 포함하는 물을 임시 저장하는 장소이며, 필터링수단(78)을 통해 저수조(72)로 이동한다. 필터링수단(77)에는 필터와 송급펌프가 구비된다.
본 발명은 발파현장 인접 지점에 설치되는 구성으로 이루어져 분진제거작업을 수행하는 것을 상정하고 있으나, 이와 달리 휠이 마련되는 이동대차에 장착되어 장소를 달리하며 정차하여 분진제거작업을 수행하는 경우도 배제하지 않는다. 이럴 경우, 이동대차에는 전진 및 후진을 위한 별도의 동력수단이 마련될 수 있으며, 본 발명은 이동대차가 자동차로 이루어지는 경우도 배제하지 않는다.
상기와 같은 본 발명의 개략적인 작동구성을 전술한 설명부분 및 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
미도시된 제어장치에서 신호가 입력되면, 구동모터(420)와 급수펌프(74)가 작동한다. 구동모터(420)가 작동하면, 회전력은 제1, 2구동풀리(460, 480)을 통해 샤프트(42)로 전달되고 이에 따라 팬(46)이 일정속도로 회전한다. 팬(46)이 일정속도로 회전하면, 제1덕트(10)의 유입구(22)를 통해 분진과 공기가 흡입되면서 제1덕트(10)를 따라 이동한다(①).
한편, 급수펌프(74)가 작동하면, 저수조(72)에 저장된 물은 제1, 2급수관(73, 75) 각각을 통해 1, 2차분진제거수단(40, 50)으로 지속적으로 전달된다. 제1급수관(73)을 통해 전달되는 물은 샤프트(42)의 급수로(43) 및 회전판(44)의 제1저수통(45)을 거쳐 제1분사봉(48)의 제1분사홈(49)을 통해 제1덕트(10) 내부공간으로 분사된다.
이에 따라, 제1덕트(10) 내부공간을 따라 이동하는 분진 대부분은 제1분사홈(49)에서 분사되는 수증기에 의해 포집되고 일부 분진은 공기와 함께 중간덕트(30)로 진입한다(②). 분진을 포집한 수증기 중 일부는 중간덕트(30)로 진입하는 과정에서 서로 합쳐져 물방울로 변화되면서 중간덕트(30) 바닥으로 낙하하게 되고, 중간덕트(30)의 바닥면을 따라 흘러내리게 된다.
제2급수관(75)을 통해 전달되는 물은 도면부호 52의 제2저수통을 통해 제2분사봉(54) 각각으로 분배되며, 제2분사봉(54)을 통해 이동하는 물 중의 일부는 제2분사홈(53)을 통해 중간덕트(30) 내부공간으로 분사된다. 이에 따라, 공기와 함께 중간덕트(30)를 따라 이동하는 잔존하는 분진은 제2분사홈(53)에서 분사되는 수증기에 재차 포집되며, 분진이 걸러진 공기가 제2덕트(20)로 이동한다(③).
분진을 포집한 수증기 중 일부는 제2덕트(20)로 진입하는 과정에서 서로 합쳐져 물방울로 변화되면서 제2덕트(20) 바닥으로 낙하하게 되고, 중간덕트(30) 바닥을 통해 이동하는 물과 함께 배수로(26)를 통해 외부로 배출된다. 분진이 중복하여 걸러진 공기는 최종적으로 필터(60)와 보조필터(80)를 통과하면서 완전히 정화되어 제2덕트(20)의 배출구(22)를 통해 작업현장으로 공급된다(④).
각 제2분사봉(54)을 통해 이동하는 물 중에서 제2분사홈(53)으로 분사되지 않고 남은 물은 도면부호 56의 제2저수통(56)에 일시 저장된 다음, 제3급수관(77)을 통해 저수조(72)로 회수되어 다음 이동을 준비한다. 배수로(26)를 통해 외부로 배출되는 오염된 물은 회수탱크(76)에 일시 저장되고, 이후 필터링수단(78)을 통해 정수된 상태에서 저수조(72)로 회수된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
10 : 제1덕트 20 : 제2덕트
30 : 중간덕트 40 : 1차분진제거수단
50 : 2차분진제거수단 60 : 필터
70 : 급수수단 80 : 보조필터

Claims (3)

  1. 일단부위에는 분진을 포함하는 공기가 유입되는 유입구(12)가 마련되는 제1덕터(10)와;
    하부에는 배수로(26)가 마련되며, 타단부위에는 분진이 제거된 공기가 배출되는 배출구(22)가 마련되는 제2덕트(20)와;
    일단부위는 제1덕트(10)와 연통되며 타단부위는 제2덕트(20)와 연통되는 중간덕트(30)와;
    중심축상에 급수로(43)가 마련되어 제1덕트(10)의 내부 중앙부위에 회전가능하게 설치되는 샤프트(42)와, 급수로(43)와 연통되는 제1저수통(45)이 내부에 마련되어 샤프트(42)의 타단부위에 결합되는 회전판(44)과, 상호간에 일정간격 이격되어 회전판(44)의 모서리부위를 따라 방사형으로 설치되는 복수 개의 팬(46)과, 일측면이 외부로 노출된 상태로 각 팬(46)의 내부에 설치되되 개구된 일단부위는 제1저수통(45)의 모서리부위를 따라 방사형으로 형성되는 연결유로(47)와 연통되고 외부로 노출되는 일측면에는 다수의 제1분사홈(49)이 마련되는 제1분사봉(48)과, 제1덕트(10)의 외부에 마련되어 샤프트(42)를 회전시키는 구동모터(420)가 구비되는 1차분진제거수단(40)과;
    제2덕트(20)의 배수로(26)와 배출구(22) 사이에 수직하게 장착되는 필터(60)와;
    저수조(72)와, 일단부위가 샤프트(42)의 급수로(43)와 연결되는 제1급수관(73)을 통해 샤프트(43)로 물을 공급하는 급수펌프(74)로 이루어져 제1덕트(10) 외부에 마련되는 급수수단(70)을;
    포함하여 이루어지는 터널공사현장의 분진제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중간덕트(30)에는, 상호 대향하며 중간덕트(30)의 내면에 설치되는 한쌍의 제2저수통(52, 56)과, 방사형으로 다수의 제2분사홈(53)이 마련되며 개구된 양단부위가 제2저수통(52, 56) 각각과 연통되도록 설치되는 복수 개의 제2분사봉(54)으로 이루어지는 2차분진제거수단(50)이 구비되는 것을 특징으로 하는 터널공사현장의 분진제거장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 필터(60)와 배출구(22) 사이에는 보조필터(80)가 구비되는 것을 특징으로 하는 터널공사현장의 분진제거장치.
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