KR20190103663A - Pumping concrete transfer condition evaluation and management system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건설현장에서 배관을 통해 압송되는 콘크리트의 이송상태를 정확하게 계측 판단하고, 이에 기초하여 신속한 조치를 통해 효율적인 이송상태를 유지할 수 있도록 하여 이송 압력을 효율적으로 유지하고, 배관 내 폐색을 방지할 수 있도록 하는 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a conveying concrete conveying state evaluation and maintenance system, and more particularly, to accurately measure and determine the conveying state of the concrete conveyed through the pipe at the construction site, and to maintain an efficient conveying state through quick measures based thereon The present invention relates to a system for evaluating and maintaining a conveyed concrete conveying state, which enables to maintain a conveying pressure efficiently and prevent a blockage in a pipe.
본 발명은 한국산업기술진흥원이 지원하는 국제공동기술개발사업(한-독 공동 R&D)으로 수행된 연구결과이다(과제번호: N040900010, 연구과제명: 콘크리트 고효율(30%) 압송 및 폐색 방지 기법 개발)The present invention is the result of a research conducted by the International Joint Technology Development Project (Korea-Germany Joint R & D) supported by the Korea Industrial Technology Development Institute (Task No .: N040900010, Project Title: Concrete high efficiency (30%). )
고층 건물에서 콘크리트를 타설하기 위해서는 펌프를 구비한 콘크리트 펌핑 장치를 이용하여 호퍼내의 콘크리트를 고층까지 압송하는 방식으로 콘크리트를 타설하게 되는데, 이때 호퍼의 배출관으로부터 타설 장소까지는 수개의 붐을 연결하여 콘크리트를 필요한 높이까지 압송하게 된다.In order to pour concrete in a high-rise building, concrete is pumped by pumping the concrete in the hopper up to a high floor using a concrete pumping device equipped with a pump. In this case, several concrete booms are connected from the discharge pipe of the hopper to the casting site. It will be pumped to the required height.
그러나 이처럼 고압의 펌프 압송으로 콘크리트를 타설할 경우에는 고층으로 갈수록 관로내에 상당한 압력이 가해지게 되며, 이에 따라 관로를 따라 압송되는 내부 콘크리트 역시 내부 압력에 의해 그 물리적 특성이 크게 변화하게 된다.However, when the concrete is poured by high pressure pump pressure, a considerable pressure is applied to the pipeline as it goes up to a higher floor. Accordingly, the internal characteristics of the concrete that are pushed along the pipeline also change greatly due to internal pressure.
특히 물리적 특성의 변화중 재료 분리가 발생할 경우 골재들이 뭉치게 되어 유동을 방해하게 되고 배관과의 마찰력을 높여 유동을 위해 필요한 펌프의 압력을 높이게 되어 압송을 못하게 된다.In particular, when material separation occurs during the change of physical properties, aggregates may be aggregated to hinder flow and increase frictional pressure with pipes, thereby increasing the pressure of a pump necessary for flow, and thus preventing pressure feeding.
이로 인해 점진적인 폐색이 발생할 경우 펌프장비에 압력이 증가하며 배관내 압력도 함께 증가하는 경향을 나타내게 되고, 이러한 경우 굳어가고 있는 콘크리트를 밀어내기 위해 펌프카에 상당한 부하가 걸리게 되고, 이 경우 펌프카의 용량이상의 압력을 요구하게 되어, 기존 펌프카로 해결할 수 없고, 조치를 위해 상당한 시간이 필요하게 되어, 결국 배관이 막히고, 이에 따른 비용이 발생하게 되며, 공사기간이 연장되는 등의 불이익이 발생하게 되는 문제점이 있다.As a result of this, when the gradual blockage occurs, the pressure in the pump equipment increases and the pressure in the pipe also increases. In this case, a considerable load is applied to the pump car to push out the concrete that is hardening. The pressure required, which can not be solved by the existing pump car, it takes a considerable amount of time to take action, the pipe is clogged, resulting in a cost, and the disadvantages such as prolonged construction period have.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 건설현장에서 배관을 통해 압송되는 콘크리트의 이송상태를 정확하게 계측 판단하고, 이에 기초하여 신속한 조치를 통해 효율적인 이송상태를 유지할 수 있도록 하여 이송 압력을 효율적으로 유지하고, 배관 내 폐색을 방지할 수 있도록 하는 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention for solving the above-described problems, the precise measurement of the conveying state of the concrete conveyed through the pipe at the construction site, and accurately determine, and based on this to maintain the efficient conveying state through a quick action conveying pressure The purpose of the present invention is to provide a system for evaluating and maintaining a pressurized concrete conveying state, which can efficiently maintain and prevent blockage in a pipe.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 콘크리트가 압송되는 이송배관의 외면에 권선되는 전도성 재질의 전자기장 발생부; 상기 전자기장 발생부에 펄스 신호를 인가하기 위한 펄스 신호를 발생시키는 펄스 발생부; 상기 이송배관에 하나 이상 설치되어 이송배관 내의 압력을 측정하기 위한 압력 측정부; 상기 압력 측정부에서 측정된 검출 신호를 제공받아 수집하는 데이터 수집부; 및 상기 펄스 발생부에서 발생되는 펄스의 밴드폭과 주파수 및 진폭을 조절하고, 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터에 근거하여 압송되는 콘크리트의 이송상태를 정량적으로 평가하고 화면에 디스플레이하며, 설정된 관리 기준값으로 수동 또는 자동으로 관리하기 위한 제어부;를 포함하는 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the objects and other features of the present invention, the electromagnetic field generating unit of the conductive material is wound on the outer surface of the conveying pipe is concrete conveyed; A pulse generator for generating a pulse signal for applying a pulse signal to the electromagnetic field generator; At least one pressure measuring unit installed at the conveying pipe to measure a pressure in the conveying pipe; A data collector configured to receive and collect a detection signal measured by the pressure measurer; And adjusting the bandwidth, frequency, and amplitude of the pulses generated by the pulse generator, quantitatively evaluating and displaying the transport state of the concrete to be transported based on the data collected by the data collector, and setting the management reference value. It is provided with a pressure concrete conveying state evaluation and maintenance system, including; a control unit for manual or automatic management.
본 발명에 있어서, 상기 전자기장 발생부는 이송배관의 외면에 45도의 각도로 기울어져 권선되는 코일로 이루어지고, 상기 펄스 발생부는 이송배관 내부에 반대 방향으로 작용하는 자기장을 교차 발생시키는 H 브리지 회로를 포함하여 구성되고, 상기 H 브리지 회로는 H의 형상을 이루며 배치되는 4개의 전력용 반도체 소자와, 일정 주기를 갖는 구형파(矩形波)를 생성하여 상기 전력용 반도체 소자의 제1 내지 제4 게이트 단자 각각으로 공급하는 펄스 제너레이터(Pulse Generator)와, 상기 펄스 제너레이터에서의 구형파 생성과 상기 전력용 반도체 소자에의 구형파 공급을 조절하여 상기 4개의 전력용 반도체 소자가 2개씩 교차로 턴온되면서 상기 코일에 반대방향의 전류가 교차로 인가되도록 제어하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는 게이드 단자 중 제1 게이트와 제3 게이트 및 제2 게이트와 제4 게이트에 180도의 위상차를 갖는 구형파가 인가되어 상기 컨트롤러에서 구형파가 인가되는 순서에 따라 게이트가 교차로 열고 닫히면서 상기 인덕터에 전류를 인가하도록 이루어질 수 있다.In the present invention, the electromagnetic field generating unit is made of a coil that is inclined at an angle of 45 degrees to the outer surface of the conveying pipe, the pulse generating unit includes an H bridge circuit for cross-generating a magnetic field acting in the opposite direction inside the conveying pipe Wherein the H bridge circuit generates four power semiconductor elements arranged in an H shape, and generates a square wave having a predetermined period to generate first to fourth gate terminals of the power semiconductor element, respectively. A pulse generator for supplying the power generator, a square wave generation in the pulse generator, and a square wave supply to the power semiconductor device, and the four power semiconductor devices are alternately turned on each other in the opposite direction to the coil. And a controller for controlling the current to be applied crosswise, wherein the controller includes one of the gate terminals. A square wave having a phase difference of 180 degrees may be applied to the first gate, the third gate, and the second gate and the fourth gate so that the gate is opened and closed in the order in which the square wave is applied by the controller, thereby applying current to the inductor. .
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 데이터 수집부로부터 입력되는 전압 신호를 압력 파형 형태의 전압 신호를 분할하여 압력의 산술 평균값, RMS 평균값, 최대값을 산출하고, 산출된 산술 평균값, RMS 평균값, 최대값중 어느 하나의 이상값과 설정된 관리 기준값에 근거하여 콘크리트의 이송상태를 정량적으로 평가하는 상태 평가부; 상기 상태평가부에서 평가된 결과값에 기초하여 이송배관 내의 압력 제어를 위한 펄스의 주기와 진폭을 연산하여 상기 펄스 발생부로 전달하기 위한 펄스 조절부; 상기 상태 평가부에서 평가된 결과, 상기 데이터 수집부로부터의 압력신호를 압력 파형 형태의 전압 신호로 변환시킨 결과를 디스플레이하고, 상기 펄스 조절부에서 산출된 값을 디스플레이하는 디스플레이부, 및 사용자가 관리 기준값을 입력하는 조작부;를 포함할 수 있다.In the present invention, the control unit calculates the arithmetic mean value, RMS average value, maximum value of the pressure by dividing the voltage signal in the form of pressure waveform from the voltage signal input from the data collection unit, the calculated arithmetic mean value, RMS average value, maximum A state evaluation unit for quantitatively evaluating the transport state of the concrete based on any one of the values and the set management reference value; A pulse adjusting unit for calculating a period and an amplitude of a pulse for controlling the pressure in the conveying pipe based on the result value evaluated by the state evaluating unit and transferring the calculated period and amplitude to the pulse generating unit; A display unit which displays the result of the evaluation by the state evaluating unit, the result of converting the pressure signal from the data collecting unit into a voltage signal in the form of a pressure waveform, and displays the value calculated by the pulse adjusting unit, and the user manages It may include a; operation unit for inputting a reference value.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 펄스 조절부가 펄스 발생부로 펄스 신호를 출력하고, 상기 압력 측정부인 압력 센서 및 상기 데이터 수집부를 통해 전압 신호를 입력받고, 상기 제어부의 상태 평가부는 다시 콘크리트의 이송상태를 정량적으로 평가하고, 평가 결과를 다시 펄스 조절부로 피드백하여 이송배관 내의 압력 제어를 위한 펄스의 주기와 진폭을 연산하여 상기 펄스 조절부에서 해당 밴드폭과 주기와 진폭을 갖는 펄스로 제어하여 펄스 발생부를 통해 출력하도록 이루어질 수 있다.In the present invention, the control unit outputs a pulse signal to the pulse generator to the pulse generator, and receives a voltage signal through the pressure sensor and the data collection unit, the pressure measuring unit, the state evaluation unit of the control unit again transfer state of concrete Quantitatively, and the feedback is fed back to the pulse controller to calculate the period and amplitude of the pulse for pressure control in the feed pipe, and the pulse controller controls the pulse having the corresponding bandwidth and period and amplitude to generate the pulse. It can be made to output through the negative.
본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템에 의하면, 건설현장에서 배관을 통해 압송되는 콘크리트의 이송상태를 정확하게 계측 판단하여 신속한 조치를 통해 효율적인 이송상태를 유지할 수 있도록 하여 이송 압력을 효율적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the pressurized concrete conveying state evaluation and maintenance system according to the present invention, it is possible to accurately measure and determine the conveying state of the concrete conveyed through the pipe in the construction site to maintain an efficient conveying state through prompt measures to efficiently convey the conveying pressure It has a sustainable effect.
또한, 본 발명에 의하면, 콘크리트 이송 배관의 외측면에 전자기장을 인가하여 콘크리트 유동시 발생하는 슬립 레이어 내의 물분자의 운동특성을 변화시켜 유속을 증가시키고, 유속 증가로 인해 점성력보다 큰 관성력으로 인해 압송 압력을 절감시킬 수 있도록 하여 배관 내 폐색을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by applying an electromagnetic field to the outer surface of the concrete conveying pipe to change the movement characteristics of the water molecules in the slip layer generated during the concrete flow to increase the flow rate, due to the increase in flow rate due to inertial force greater than the viscous force The pressure can be reduced to prevent the blockage in the pipe.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 구성하는 전자기장 발생부인 인덕터의 권선 형태 및 자기장의 방향을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 구성하는 펄스 발생부의 회로부의 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 구성하는 압력측정부인 압력센서에 의해 수신된 압력 데이터의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 구성하는 압력측정부인 압력센서를 2개 이상으로 하여 특정 거리별로 설치하는 경우에서의 측정값 분포를 나타내는 그래프이다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a pressure concrete transport state evaluation and maintenance system according to the present invention.
2 is a view schematically showing the winding form and the direction of the magnetic field of the inductor which is an electromagnetic field generating unit constituting the pressure concrete transport state evaluation and maintenance system according to the present invention.
Figure 3 is a circuit diagram of the circuit portion of the pulse generating unit constituting the pressure concrete transport state evaluation and maintenance system according to the present invention.
Figure 4 is a graph showing an example of the pressure data received by the pressure sensor which is a pressure measuring unit constituting the pressure concrete transport state evaluation and maintenance system according to the present invention.
Figure 5 is a graph showing the measurement value distribution in the case of installing at a specific distance by using two or more pressure sensors that constitute the pressure concrete conveying state evaluation and maintenance system according to the present invention.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. Further objects, features and advantages of the present invention can be more clearly understood from the following detailed description and the accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Prior to the detailed description of the present invention, the present invention may be variously modified and may have various embodiments, and the examples described below and illustrated in the drawings are intended to limit the present invention to specific embodiments. It is to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms "... unit", "... unit", "... module", and the like described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which means hardware or software or hardware and It can be implemented in a combination of software.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals will be given the same reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 구성하는 전자기장 발생부인 인덕터의 권선 형태 및 자기장의 방향을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 구성하는 펄스 발생부의 회로부의 회로도이다. 도 4는 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 구성하는 압력측정부인 압력센서에 의해 수신된 압력 데이터의 일 예를 나타내는 그래프이며, 도 5는 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 구성하는 압력측정부인 압력센서를 2개 이상으로 하여 특정 거리별로 설치하는 경우에서의 측정값 분포를 나타내는 그래프이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a pressure transport concrete transport state evaluation and maintenance system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a pressure concrete transport state evaluation and maintenance system according to the present invention, Figure 2 is an inductor which is an electromagnetic field generating part constituting the pressure concrete transport state evaluation and maintenance system according to the present invention FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a winding form and a direction of a magnetic field, and FIG. 3 is a circuit diagram of a circuit unit of a pulse generating unit constituting a pressure concrete transport state evaluation and maintenance system according to the present invention. Figure 4 is a graph showing an example of the pressure data received by the pressure sensor which is a pressure measuring unit constituting the pressure concrete transport state evaluation and maintenance system according to the present invention, Figure 5 is a pressure concrete conveyance state evaluation according to the present invention And distribution of measured values in the case where two or more pressure sensors, which constitute the maintenance system, are installed at specific distances.
본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템은, 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 콘크리트가 압송되는 이송배관의 외면에 권선되는 전도성 재질의 전자기장 발생부(100); 상기 전자기장 발생부(100)에 펄스 신호를 인가하기 위한 펄스 신호를 발생시키는 펄스 발생부(200); 상기 이송배관에 하나 이상 설치되어 이송배관 내의 압력을 측정하기 위한 압력 측정부(300); 상기 압력 측정부(300)에서 측정된 검출 신호를 제공받아 수집하는 데이터 수집부(400); 및 상기 펄스 발생부(200)에서 발생되는 펄스의 밴드폭과 주파수 및 진폭을 조절하고, 상기 데이터 수집부(400)에서 수집된 데이터에 근거하여 압송되는 콘크리트의 이송상태를 정량적으로 평가하고 화면에 디스플레이하며, 설정된 관리 기준값으로 수동 또는 자동으로 관리하기 위한 제어부(500);를 포함한다.The transport concrete evaluation and maintenance system according to the present invention, as shown in Figures 1 to 5, the electromagnetic
상기 전자기장 발생부(100)는 이송배관의 외측면에 구리와 같은 전도성 재질의 코일이 소정 횟수 권선되는 인덕터로 이루어진다. 여기에서, 상기 인덕터(코일)은 압송대상인 콘크리트의 물성에 따라 이에 필요한 전자기장의 크기가 결정되고 이에 따른 권선수를 갖고 이송배관의 외측에 권선된다.The electromagnetic
상기 인덕터(코일)은 수직으로 권선되는 것을 기본으로 하나, 변형 예로서 도 2에 나타낸 바와 같이, 이송배관을 통한 콘크리트의 유동 진행방향과 비스듬하게 기울어진 상태(약 40~50°의 기울기)로 권선되어 이루어질 수도 있다. 이와 같이 인덕터(코일)이 비스듬하게 권선되는 변형 예의 작용 효과에 대해서는 후술하는 펄스 발생부(200)와 연계하여 설명한다.The inductor (coil) is based on a vertical winding, but as a modified example, as shown in Figure 2, in a state inclined obliquely to the flow direction of the concrete through the transfer pipe (inclination of about 40 ~ 50 °) It may be made by winding. As described above, the effect of the modified example in which the inductor (coil) is wound obliquely will be described in connection with the
여기에서, 상기 인덕터(코일)은 이송배관의 외주면에 결합되며 코일이 권취되기 위한 홈이 외주면에 형성되어 있는 코일 보빈(미도시)을 통해 이송배관의 외측면에 구비될 수 있다. 이러한 코일 보빈을 개재하여 코일이 권선되는 경우는, 설치 후 외부자극이나 이송 콘크리트의 유동에 의한 이송배관의 움직임 등에 의해 코일이 서로 엉키는 것을 방지할 수 있게 되어 균일한 자기장을 안전하게 생성할 수 있다.Here, the inductor (coil) is coupled to the outer circumferential surface of the conveying pipe and may be provided on the outer surface of the conveying pipe through a coil bobbin (not shown) formed on the outer circumferential surface of the coil winding. When the coil is wound through the coil bobbin, the coils can be prevented from being entangled by external stimulation or the movement of the conveying pipe due to the flow of the conveying concrete after installation, thereby safely generating a uniform magnetic field.
또한, 상기 인덕터(코일)가 이송배관 전체에 대하여 감기기보다는 이송배관 내에서 이송되는 콘크리트의 흐름을 모니터링 하는 등 후술하는 제어부를 구성하는 디스플레이부를 통해 파악된 폐색 예상지점이나, 폐색 추정지역에 있는 이송배관에 부분적으로 설치하는 것이 바람직하다.In addition, the inductor (coil) to monitor the flow of concrete transported in the transport pipe, rather than wound around the entire transport pipe, such as to monitor the expected location of the occlusion through the display unit constituting the control unit to be described later, or transfer in the occlusion estimation area It is desirable to install partly in the pipe.
다시 말해서, 이송배관 전체에 대하여 인덕터(코일)를 설치할 경우에는 설치를 위한 비용과 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 자기장 발생을 위해 공급하는 전력도 배관 전체 길이에 대한 저항을 고려하여 공급되어야 하므로 대용량의 전력공급이 요구되는 등 유지 및 관리에 어려움도 있는바, 상기한 바와 같이 폐색 예상지점이나 폐색 추정지역에 부분적으로 설치하는 것이 바람직하다.In other words, in case of installing the inductor (coil) for the entire conveying pipe, it is not only costly and time-consuming to install, but also the power supplied for generating the magnetic field must be supplied in consideration of the resistance to the entire length of the pipe. There is also difficulty in maintenance and management, such as the need for power supply, so it is desirable to partially install at the expected point of occlusion or the estimated occlusion area as described above.
또한, 상기 인덕터(코일)는 변형 예로서 이송배관의 외주면에 비스듬하게 경사져서 권선될 수 있는데, 이 경우 40~50°의 각도로 기울어지게 권선됨으로써 상기 코일로의 전류 공급 시 발생되는 자기장이 이송 콘크리트의 유동 진행방향과 나란한 방향의 수평력뿐만 아니라 이송 콘크리트의 유동방향과는 수직한 방향의 수직력까지 생성할 수 있게 되어, 콘크리트 유동 시 발생하는 슬립 레이어 내의 물분자의 운동특성을 변화시켜 유속을 증가시키면서 관벽 내에 퇴적되는 슬러리를 부유시켜 제거할 수 있게 된다. 이와 같이 인덕터가 이송배관의 외측에 비스듬하게 권선되는 경우에는, 수평력과 수직력이 고르게 생성될 수 있도록 상기 인덕터(코일)는 약 45°의 각도를 이루면서 권선되는 것이 바람직하다.In addition, the inductor (coil) may be wound obliquely on the outer circumferential surface of the transfer pipe as a variant, in which case the magnetic field generated when the current is supplied to the coil is transferred by being inclined at an angle of 40 to 50 °. As well as the horizontal force in the direction parallel to the flow direction of the concrete as well as the vertical force in the direction perpendicular to the flow direction of the conveying concrete, it is possible to change the motion characteristics of the water molecules in the slip layer during the concrete flow to increase the flow rate The slurry deposited in the pipe wall can be suspended and removed. In this case, when the inductor is wound obliquely on the outside of the conveying pipe, the inductor (coil) is preferably wound at an angle of about 45 ° so that horizontal and vertical forces are evenly generated.
다음으로, 상기 펄스 발생부(200)는 인덕터(코일)에 펄스 신호를 인가하여 인덕터에서 발생하는 전자기장에 의해 콘크리트 유동시 발생하는 슬립 레이어(slip layer) 내의 물분자의 운동특성을 변화시켜 유속을 증가시켜 이송배관 내의 압력을 감소시키기 위한 것이다.Next, the
상기 펄스 발생부(200)는 특정 구성의 회로를 이용하여 주기적 펄스파(예를 들면, 구형파)를 생성시킨다. 상기 회로는 일반적인 펄스발생기와 동일하며 회로의 밴드폭와 주파수, 진폭은 하기에서 설명할 제어부(500)의 펄스 조절부(520)를 통해 입력받게 된다. 이때, 펄스 발생부(200)는 두 개의 펄스 발생기의 펄스를 조합할 수 있도록 설계되며, 이를 이용하여 두 개의 펄스가 맥놀이를 일으켜서 전체 펄스의 형상과 사양을 갖도록 할 수 있다.The
본 발명에서 상기 펄스 발생부(200)의 회로는 이송배관 내부에 반대 방향으로 작용하는 자기장을 교차 발생시키는 H 브리지 회로를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In the present invention, the circuit of the
구체적으로, 상기 H 브리지 회로는 도 3에 나타낸 바와 같이, H의 형상을 이루며 배치되는 4개의 전력용 반도체 소자(210)와, 일정 주기를 갖는 구형파(矩形波)를 생성하여 상기 전력용 반도체 소자(210)의 게이트 단자(211) 각각으로 공급하는 펄스 제너레이터(Pulse Generator)(220)와, 상기 펄스 제너레이터(220)에서의 구형파 생성과 상기 전력용 반도체 소자(210)에의 구형파 공급을 조절하여 상기 4개의 전력용 반도체 소자(210)가 2개씩 교차로 턴온되면서 상기 코일에 반대방향의 전류가 교차로 인가되도록 제어하는 컨트롤러(230)를 포함하여 구성된다.Specifically, as shown in FIG. 3, the H bridge circuit generates four
이때, 상기 전력용 반도체 소자(210)는 영문자 H의 형상을 이루도록 배치되는 전력용 반도체 1 내지 전력용 반도체 4로 구성되며, 상기 인덕터(100)이 4개의 전력용 반도체 모두에 전기적으로 연결되도록 구성된다. 그에 따라, 전력용 반도체 1과 전력용 반도체 2의 사이에 상기 인덕터(100)의 일단이 연결되고, 전력용 반도체 3과 전력용 반도체 4의 사이에 상기 인덕터(100)의 타단이 연결되어 4개의 전력용 반도체 소자(210)와 인덕터(100)이 전체적으로 영문자 H의 형상을 이루며 상호 연결된다.In this case, the
이러한 상기 전력용 반도체 소자(210)는 이송배관의 슬립 레이어 내의 물분자의 운동특성 변화 또는 폐색 방지를 위해 필요한 전기장 용량 또는 이송배관의 직경에 따라 상기 인덕터(100)에 인가해주는 전류 및 전압의 크기에 의해 다양한 종류로 이루어질 수 있음은 물론이며, 구동전력이 작고 고속스위칭이 가능한 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)로 구성되는 것이 바람직하다.The
이러한 IGBT는 파워 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)와 바이폴러 트랜지스터의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속스위칭, 고내압화(高耐壓化), 및 고전류 밀도화(高電流密度化)가 가능한 소자인바, 작은 구동전력에 의해 고속스위칭을 구현하고자 하는 경우에 적합한 전력용 반도체 소자이다.The IGBT is a switching device having a structure of a power MOSFET (metal oxide semi-conductor field effect transistor) and a bipolar transistor, and has low driving power, high speed switching, high breakdown voltage, and high current density. It is a device capable of high densities, and is a power semiconductor device suitable for implementing high speed switching with small driving power.
또한, 상기 전력용 반도체 소자(210)는 경우에 따라 무접점식 릴레이로서 반도체를 이용한 전자릴레이인 SSR(Solid State Relay)로 구성될 수도 있음은 물론이다. 이러한 전력용 반도체 소자에 공급되는 전원(Vcc)은 기본적으로 AC 전원을 연결하여 사용하는 것이 바람직하나, AC 전원을 공급하기 어려운 상황에서는 배터리와 같은 DC 전원을 이용하여 구성될 수도 있음은 물론이다.In addition, the
이처럼 전력용 반도체 소자(210)로 공급되는 전원은 이송배관의 내경 및 이송배관 내에서 이동하는 콘크리트의 유속에 의해 계산되는 값에 따라 달라질 수 있다.As such, the power supplied to the
또한, 상기 전력용 반도체 소자 각각의 게이트 단자(Gate1, Gate2, Gate3, Gate4)에는 상기 펄스 제너레이터(220)에서 생성된 구형파가 인가될 수 있도록 각 게이트 단자(211)가 상기 펄스 제너레이터(220)에 연결된다. 이와 같이 상기 펄스 제너레이터(220)에서 생성된 후 컨트롤러(230)의 제어에 의해 각 전력용 반도체(220)의 게이트 단자(211)로 인가되는 구형파에 의해 각 전력용 반도체의 턴온 여부가 교대로 변경되면서 인덕터(100)를 흐르는 전류의 방향이 반대로 변경되게 된다.In addition, each
상기 펄스 제너레이터(220)는 180도의 위상차가 일정 주기로 반복되는 구형파를 생성하도록 구성되며, 생성된 구형파를 상기 전력용 반도체의 각 게이트 단자(211)로 공급할 수 있도록 일단이 4개의 전력용 반도체(220)의 각 게이트 단자(Gate1, Gate2, Gate3, Gate4)(211)에 연결된다.The
이러한 펄스 제너레이터(220)에 의해 생성되는 구형파의 주기나 크기는 제어부(500)의 펄스 조절부(520)에 의해 조절되게 된다.The period or magnitude of the square wave generated by the
상기 컨트롤러(230)는 상기 인덕터(100)에 인가되는 전류가 상기 펄스 제너레이터(220)에서 생성된 구형파의 위상변화에 따라 반대방향으로 교대로 인가될 수 있도록, 상기 전력용 반도체 1과 그 대각선 방향에 위치하는 전력용 반도체 4의 각 게이트 단자(211)에는 동일한 위상의 구형파가 인가되게 하고, 상기 전력용 반도체 2와 그 대각선 방향에 위치하는 전력용 반도체 3의 각 게이트 단자에는 상기 전력용 반도체 1, 4에 인가되는 구형파와는 180도의 위상차를 갖는 동일한 위상의 구형파가 인가되도록 조절한다. 그에 따라, 상기 전력용 반도체 1, 4와 전력용 반도체 2, 3는 게이트 단자에 인가되는 구형파의 위상변화에 따라, 교대로 턴온되면서 상기 인덕터(100)을 통하여 전류가 흐르게 된다.The
따라서, 전력용 반도체 1, 4의 각 게이트 단자(Gate 1, 4 Input)에 구형파의 신호가 인가될 경우에는 전력용 반도체 1, 4가 함께 턴온되면서, 전원(Vcc)에서 전력용 반도체 1과 코일(coil)(120) 및 전력용 반도체 4를 통하여 전류가 흐르게 되며, 이러한 전류의 흐름으로 인하여 상기 인덕터(100)에서는 좌측에서 우측으로 전류가 흐르게 된다. 이때, 상기 전력용 반도체 2, 3의 각 게이트 단자에는 전력용 반도체 1, 4의 각 게이트 단자로 인가되는 신호와는 180도의 위상차를 갖는 신호가 공급되므로 턴오프 상태를 유지하게 된다.Therefore, when a square wave signal is applied to each gate terminal (Gate 1, 4 Input) of the power semiconductors 1 and 4, the power semiconductors 1 and 4 are turned on together, and the power semiconductor 1 and the coil in the power supply Vcc. A current flows through the coil 120 and the power semiconductor 4, and the current flows from the left to the right in the
이후, 구형파의 위상변화에 따라 상기 전력용 반도체 2, 3의 각 게이트 단자(Gate 2, 3 Input)에 구형파의 신호가 인가될 경우에는 전력용 반도체 2, 3이 함께 턴온되면서, 전원(Vcc)에서 전력용 반도체 3과 인덕터(100) 및 전력용 반도체 2를 통하여 전류가 흐르게 되며, 이러한 전류의 흐름으로 인하여 상기 인덕터(100)에는 우측에서 좌측으로 전류가 흐르게 된다. 이때, 상기 전력용 반도체 1, 4의 각 게이트 단자에는 전력용 반도체 2, 3의 각 게이트 단자로 인가되는 신호와는 180도의 위상차를 갖는 신호가 공급되므로 턴오프 상태를 유지할 수 있게 된다.Subsequently, when a square wave signal is applied to each gate terminal (Gate 2, 3 Input) of the power semiconductors 2 and 3 according to the phase change of the square wave, the power semiconductors 2 and 3 are turned on together and the power supply Vcc In the current flows through the power semiconductor 3 and the
상기 H 브리지 회로에서 상호 대각선 방향에 위치하는 전력용 반도체1, 4의 게이트 단자와 전력용 반도체 2, 3의 게이트 단자에 동일한 위상의 구형파가 인가되게 하고, 전력용 반도체 1, 4의 게이트 단자와 전력용 반도체 2, 3의 게이트 단자에 인가되는 구형파는 상호 180도의 위상차를 갖게 함으로써, 대각선 방향에 위치하는 전력용 반도체가 동시에 턴온되면서 전류의 흐름을 형성할 수 있게 된다.In the H bridge circuit, a square wave having the same phase is applied to the gate terminals of the power semiconductors 1 and 4 and the gate terminals of the power semiconductors 2 and 3 located in the diagonal directions, and the gate terminals of the power semiconductors 1 and 4 Since the square waves applied to the gate terminals of the power semiconductors 2 and 3 have a phase difference of 180 degrees with each other, the power semiconductors located in the diagonal direction can be turned on at the same time to form a flow of current.
이와 같이 상기 컨트롤러(230)에서의 조절에 의해 일정 주기를 갖고 상호 반대방향으로 흐르는 전류가 상기 인덕터(100)로 인가되면, 인덕터(100) 주변에서는 자기장이 유도되어 코일 안쪽으로 강한 자기장을 형성하면서 자기력을 발생시키게 되며, 이러한 자기장과 자기력에 의하여 이송배관 내부에 있는 콘크리트에 함유되어 있는 극성입자들의 움직임을 야기할 수 있게 된다. 그에 따라, 이송콘크리트의 이송중 이송배관 내에 압력이 증가한 지점(또는 슬립 레이어가 쌓인 것으로 추정되는 위치)에 인덕터를 설치한다.As such, when currents flowing in opposite directions with a predetermined period by the
여기에서 상기 인덕터(120)는 이송배관 내 유동 진행방향에 수직한 방향으로 감아서 유동 진행 방향과 같은 방향으로만 자기력을 부가하는 대신, 그 변형 예로서 상기 인덕터(100)을 이송배관에 대하여, 즉 이송콘크리트의 유동 진행방향에 대하여 비스듬하게(약 45도의 기울어진 상태) 권선함으로써, 유동 진행 방향으로 자기력을 부가할 뿐만 아니라, 이송배관의 내주면에 달라붙은 슬립 레이어를 가진하여 슬립 레이어 내의 물분자의 운동특성을 변환시키고 이에 따라 유속을 증가시켜 이송배관 내 압력을 감소시킬 수 있게 된다.Here, the inductor 120 is wound in a direction perpendicular to the flow traveling direction in the transfer pipe to add a magnetic force only in the same direction as the flow travel direction, instead of the
이러한 변형 예와 같이 이송배관 내에서 이송되는 콘크리트의 유동 방향과 40~50°, 바람직하게는 45°의 기울어진 각도로 설치된 인덕터(100)에서 흐르는 전류의 흐름에 의해 상기 인덕터(100)에는 감겨진 코일에 수직한 방향, 즉 콘크리트의 유동 진행방향에 비스듬한 방향으로 자기장이 형성되고, 이러한 자기장은 이송배관을 통하여 이송되는 콘크리트 유동 시 발생하는 슬립 레이어 내의 물분자의 운동특성을 변화시킨다. 이때, 상기 콘크리트의 유동 진행방향에 비스듬한 방향으로 생성되는 자기장은 콘크리트의 이송 진행방향과 수평하게 작용하는 전단력뿐만 아니라, 배관의 내주면을 향하여, 즉 콘크리트의 유동 진행방향과는 수직하게 작용하는 수직력을 발생시킬 수 있게 되며, 이처럼 수직하게 작용하는 수직력은 이송배관의 내벽에 부딪혀 꺾이면서 폐색되는 슬러리들을 탈리시키는 힘을 생성할 수도 있다.As in this modified example, it is wound around the
이와 같이 배관 내주면을 향하여 작용하는 수직력에 의해 슬립 레이어 내의 물분자의 운동 특성을 변화시키고, 배관 내주면에 부딪힌 자기력의 수직 성분에 의해 배관 표면을 따라 전자기력이 와류를 형성하게 됨으로써 배관 표면을 타고 회전하는 회전력을 발생할 수 있게 되며, 그로 인하여 배관 내주면에 퇴적되어 있는 슬러리가 보다 손쉽게 표면에서 탈락되면서 부유할 수 있게 된다.As such, the movement of the water molecules in the slip layer is changed by the vertical force acting toward the inner circumferential surface of the pipe, and the electromagnetic force forms a vortex along the surface of the pipe by the vertical component of the magnetic force that strikes the inner circumferential surface of the pipe, thereby rotating the pipe surface. It is possible to generate a rotational force, thereby allowing the slurry deposited on the inner circumferential surface of the pipe to be more easily floated off the surface.
이후 구형파의 위상차가 바뀌어 상기 인덕터(100)을 통하여 전류가 흐르는 방향이 반대로 바뀌게 되면, 자기장은도 반대의 방향, 즉 좌측 아래쪽을 향하여 작용하면서 배관 내측에 쌓여있는 슬러리들을 탈리시킬 수도 있다.Then, if the phase difference of the square wave is changed so that the direction of current flows through the
다음으로, 상기 압력 측정부(300)는 이송배관 내의 압력을 측정하는 압력 센서로 이루어지는데, 바람직하게 도 5에 나타낸 바와 같이 압력 센서는 2개 이상 구비되어 이송배관 내 압력 구배를 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Next, the
계속해서, 상기 압력 측정부(300)에서 측정된 검출 신호를 제공받아 수집하는 데이터 수집부(400)는, 상기 압력 센서로부터 출력되는 압력 신호를 전압 신호를 변환시키도록 구성된다. 즉, 상기 데이터 수집부(400)는 A/D 컨버터를 포함하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키고, 이러한 디지털 신호를 이용하여 압력 센서의 압력신호를 압력 파형 형태의 전압 신호로 변환시켜 제어부(500)의 디스플레이부(530)를 통해 화면 상으로 표출되도록 한다.Subsequently, the
다음으로, 상기 제어부(500)는 상기 데이터 수집부(400)로부터 입력되는 전압 신호를 압력 파형 형태의 전압 신호를 분할하여 압력의 산술 평균값, RMS 평균값, 최대값을 산출하고, 산출된 산술 평균값, RMS 평균값, 최대값중 어느 하나의 이상값과 설정된 관리 기준값에 근거하여 콘크리트의 이송상태를 정량적으로 평가하는 상태 평가부(510)와, 상기 상태평가부(510)에서 평가된 결과값에 기초하여 이송배관 내의 압력 제어를 위한 펄스의 주기와 진폭을 연산하여 펄스 발생부(200)로 전달하기 위한 펄스 조절부(520)와, 상기 상태 평가부(510)에서 평가된 결과, 상기 데이터 수집부(400)로부터의 압력신호를 압력 파형 형태의 전압 신호로 변환시킨 결과를 디스플레이하고, 상기 펄스 조절부(520)에서 산출된 값을 디스플레이하는 디스플레이부(530), 및 사용자가 관리 기준값을 입력하는 조작부(540)을 포함한다.Next, the
여기에서, 상기 제어부(500)의 상태 평가부(510)는 상기 데이터 수집부(400)로부터 입력되는 전압 신호를 압력 파형 형태의 전압 신호를 분할하여 압력의 산술 평균값, RMS 평균값, 최대값을 산출하고, 산출된 산술 평균값, RMS 평균값, 최대값중 어느 하나의 이상값을 설정된 관리 기준값과 비교하는 비교 연산부(미도시), 및 상기 비교 연산부에서 산출된 산술 평균값, RMS 평균값, 최대값중 어느 하나의 이상값이 관리 기준값에 부합하는 경우 해당 관리 기준값을 상기 펄스 조절부(520)로 전달하여 자동 관리되도록 하는 자동 조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Here, the state evaluator 510 of the
또한, 상기 제어부(500)는 관리자 단말장치에 마련되는 연동 애플리케이션과 연동되는 애플리케이션 연동부(미도시)를 더 포함하여, 상기 관리자 단말장치의 연동 애플리케이션을 통해 제어 상황을 실시간 전송하며, 상기 연동 애플리케이션에는 상기 조작부(540)에 상응하는 조작 입력 화면이 구성되어 사용자 단말장치를 통해서도 원격 관리될 수 있도록 이루어질 수 있다.In addition, the
한편, 상기 데이터 수집부(400)와 제어부(500) 간은 유무선 통신을 통해 전달될 수 있도록 이루어질 수 있다.On the other hand, the
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effect of the transport concrete evaluation and maintenance system according to the present invention configured as described above are as follows.
본 발명의 동작을 이해하기 위한 기술적 전제를 설명하면, 물의 분자구조는 쌍극자구조로 되어 있어 유동에 전자기장을 인가할 경우 물분자의 운동을 조절하여 유동 특성을 변화시킬 수 있다. 즉 물분자에 전자기장을 인가하기만 하여도 물분자의 운동특성을 바꿀 수 있으며, 이때 펄스를 물분자의 유동방향에 따라 인가해 줄 경우 물분자의 유동을 사용자의 의도에 따라 유도할 수 있다. 기존 전자기장을 인가하여 물의 특성을 바꾸는 사례들은 많았지만 이는 단순히 물분자에 전자기장을 인가하여 분자 구조만을 변환시키는 것으로서 이 경우 물분자의 유동을 제어하기 위해선 많은 제약이 있다. 또한 이러한 전자기장을 인가해 주는 것은 정상상태의 유동에서는 어느 정도 유동을 제어하는 것이 가능하나 콘크리트 펌핑과 같이 혼합물의 비정상상태 유동에서는 적용할 수 없다.When explaining the technical premise for understanding the operation of the present invention, the molecular structure of the water is a dipole structure can be changed the flow characteristics by adjusting the movement of water molecules when applying an electromagnetic field to the flow. That is, the motion characteristics of the water molecules can be changed only by applying an electromagnetic field to the water molecules, and when a pulse is applied according to the flow direction of the water molecules, the flow of water molecules can be induced according to the user's intention. There have been many cases of changing the characteristics of water by applying the existing electromagnetic field, but this is simply applying the electromagnetic field to the water molecules to convert only the molecular structure, in which case there are many restrictions to control the flow of water molecules. In addition, the application of the electromagnetic field can control the flow to some extent in the steady state flow, but is not applicable to the abnormal state flow of the mixture such as concrete pumping.
이것을 극복하기 위한 방법이 전자기장을 비정상 유동상태에 따른 펄스 파형을 발생시켜 유동에 있어서 적합한 펄스를 구동시키는 방법이다.A method for overcoming this is to generate a pulse waveform according to an abnormal flow state of the electromagnetic field to drive a suitable pulse in the flow.
특히 이송배관 내 유동에서 특정 펄스를 인가할 경우 경계층 내에 크린 플로우(clean flow)라고 하는 유동을 일으키는 효과(리차드슨 효과 : Richardson effect)를 발생시켜 슬립 레이어 내에 유속을 증가시키고, 이러한 유속증가는 점성력 보다 큰 관성력을 발생시켜 슬립 레이어 내의 유동이 점성을 극복할 수 있도록 발달하게 된다.In particular, when a specific pulse is applied in the flow in the conveying pipe, it causes an effect called the clean flow in the boundary layer (Richardson effect), which increases the flow velocity in the slip layer. By generating a large inertia force, the flow in the slip layer is developed to overcome the viscosity.
본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템은 이러한 리차드슨 효과를 응용하여 비정상상태의 혼합물인 굳지 않은 콘크리트의 이송배관 내 유동에 적용하여 배관 압송시 발생하는 압력강하를 예측평가하고, 유지 관리하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템을 적용할 경우 이송배관 내 이상 압력상태를 제어하고, 액츄에이터인 펌프의 한계 압력으로 압송이 불가한 경우의 유동을 가능하도록 하며 이를 통해 보다 안정적이고 빠른 타설을 유도할 수 있다. 이러한 방법을 적용하기 위해서는 굳지 않은 콘크리트의 특성을 파악해야 한다.The conveying concrete conveying state evaluation and maintenance system according to the present invention applies such a Richardson effect to the flow in the conveying pipe of unconsolidated concrete, which is a mixture of abnormal state, to predict and evaluate the pressure drop occurring during the conveying of the pipe, and maintain In order to apply the transport concrete evaluation and maintenance system according to the present invention according to the present invention, the abnormal pressure state in the transport pipe is controlled, and the flow in the case where the pump is impossible due to the limit pressure of the pump as an actuator This can lead to more stable and faster pouring. In order to apply this method, it is necessary to understand the characteristics of the concrete that is not hardened.
굳지 않은 콘크리트의 압송시 이송배관 내에는 크게 두가지 층이 생긴다. 주로 골재와 시멘트 페이스트, 몰탈로 이루어지는 플러그존(Plug zone)과 시멘트 밀크와 물로 이루어진 슬립 레이어(Slip layer)가 생기게 된다. 이중 슬립 레이어에서는 시멘트 페이스트와 함께 물의 함유량이 높아지며, 이 부위에서는 뉴턴유체의 속도분포가 발생하며 점성력이 지배적이 된다. 따라서 압송에 있어서 실제 이송배관과 마찰이 일어나는 부분이면서 전체 압송을 위한 소요 압력이 이 부위의 유동에 지배를 받게 된다.When conveying the hardened concrete, two layers are formed in the conveying pipe. A plug zone mainly composed of aggregate, cement paste and mortar, and a slip layer composed of cement milk and water are created. In the double slip layer, the water content increases with the cement paste, where the velocity distribution of the Newtonian fluid occurs and the viscous force becomes dominant. Therefore, the pressure required for the total pressure is controlled by the flow of this part while friction is part of the actual conveying pipe in the feeding.
조작부를 통한 사용자에 수동 조작 또는 자동 조절부를 통해 관리 기준값을 설정한 상태에서 시스템이 동작되면, 펄스 조절부(520)는 펄스 발생부(200)로 펄스 신호를 출력하고, 압력 센서(300)와 데이터 수집부(400)를 통해 전압 신호를 입력받고, 제어부(500)의 상태 평가부(510)는 다시 콘크리트의 이송상태를 정량적으로 평가하고, 평가 결과를 다시 펄스 조절부(520)로 피드백하여 이송배관 내의 압력 제어를 위한 펄스의 주기와 진폭을 연산하여 펄스 조절부(520)에서 해당 밴드폭과 주기와 진폭을 갖는 펄스로 제어하여 펄스 발생부(200)를 통해 출력한다.When the system is operated in a state in which a management reference value is set through a manual operation or an automatic control unit by a user through the operation unit, the pulse control unit 520 outputs a pulse signal to the
한편, 펄스 발생부(200)에서 펄스 신호를 인덕터(100)로 인가하면 인덕터에서 전자기장이 발생하여 이송배관 내의 물뿐만이 아니라 물입자와의 혼합물들에 있어서도 동일한 효과를 발생시킬 수 있다.Meanwhile, when the
다시 말해서, 액상의 콘크리트를 이송배관 내에서 유동시킬 때 이송배관 표면에 발생하는 슬립 레이어에서의 시멘트 밀크층의 유속을 증가시키고 슬립 레이어의 두께를 발달시켜 콘크리트층과 압송 배관의 마찰을 줄이게 되며, 이송배관내 압송 압력을 감소시킬 수 있다.In other words, when the liquid concrete flows in the conveying pipe, the flow rate of the cement milk layer in the slip layer occurring on the surface of the conveying pipe is increased and the thickness of the slip layer is developed to reduce the friction between the concrete layer and the pressure feeding pipe, It is possible to reduce the pressure feeding pressure in the conveying pipe.
또한, 본 발명의 인덕터는 수직방향으로 권선되는 것을 기본 구성으로 하나, 변형 예로서 비스듬하게 경사지게 권선되도록 할 수 있어 이송배관의 내주면을 향하여, 즉 콘크리트의 유동 진행방향과는 수직하게 작용하는 수직력을 발생시킬 수 있게 되며, 이처럼 수직하게 작용하는 수직력은 이송배관의 내벽에 부딪혀 꺾이면서 폐색된 슬러리 또는 폐색을 일으킬 수 있는 슬러리들을 탈리시키는 힘을 생성하여 보다 손쉽게 이송배관의 표면에서 탈락되면서 부유할 수 있도록 할 수 있다.In addition, the inductor of the present invention has a basic configuration that is wound in a vertical direction, but as a variation can be to be inclined obliquely as a variant to the vertical force acting toward the inner circumferential surface of the conveying pipe, that is perpendicular to the flow flow direction of the concrete This vertical force acting vertically creates a force to detach the blocked slurry or sludges that may cause the blockage as it collides with the inner wall of the conveying pipe, thereby allowing it to float off the surface of the conveying pipe more easily. You can do that.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템에 의하면, 건설현장에서 배관을 통해 압송되는 콘크리트의 이송상태를 정확하게 계측 판단하여 신속한 조치를 통해 효율적인 이송상태를 유지할 수 있도록 하여 이송 압력을 효율적으로 유지할 수 있는 이점이 있다.According to the evacuated concrete conveying state evaluation and maintenance system according to the present invention as described above, by accurately measuring and determining the conveying state of the concrete conveyed through the pipe at the construction site to maintain an efficient conveying state through prompt measures There is an advantage that can maintain the feed pressure efficiently.
또한, 본 발명에 의하면, 콘크리트 이송 배관의 외측면에 전자기장을 인가하여 콘크리트 유동시 발생하는 슬립 레이어 내의 물분자의 운동특성을 변화시켜 유속을 증가시키고, 유속 증가로 인해 점성력보다 큰 관성력으로 인해 압송 압력을 절감시킬 수 있도록 하여 배관 내 폐색을 방지할 수 있도록 하는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, by applying an electromagnetic field to the outer surface of the concrete conveying pipe to change the movement characteristics of the water molecules in the slip layer generated during the concrete flow to increase the flow rate, due to the increase in flow rate due to inertial force greater than the viscous force There is an advantage in that the pressure can be reduced to prevent the blockage in the pipe.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments and the accompanying drawings described herein are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Therefore, since the embodiments disclosed herein are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Modifications and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 전가지장 발생부(인덕터)
200: 펄스 발생부
210: 전력용 반도체 소자
211: 게이트 단자
220: 펄스 제너레이터
230: 컨트롤러
300: 압력측정부(압력 센서)
400: 데이터 수집부
500: 제어부
510: 상태 평가부
520: 펄스 조절부
530: 디스플레이부
540: 조작부100: all field generator (inductor)
200: pulse generator
210: power semiconductor device
211: gate terminal
220: pulse generator
230: controller
300: pressure measuring unit (pressure sensor)
400: data collector
500: control unit
510: state evaluation unit
520: pulse control unit
530: display unit
540: control panel
Claims (4)
상기 전자기장 발생부에 펄스 신호를 인가하기 위한 펄스 신호를 발생시키는 펄스 발생부;
상기 이송배관에 하나 이상 설치되어 이송배관 내의 압력을 측정하기 위한 압력 측정부;
상기 압력 측정부에서 측정된 검출 신호를 제공받아 수집하는 데이터 수집부; 및
상기 펄스 발생부에서 발생되는 펄스의 밴드폭과 주파수 및 진폭을 조절하고, 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터에 근거하여 압송되는 콘크리트의 이송상태를 정량적으로 평가하고 화면에 디스플레이하며, 설정된 관리 기준값으로 수동 또는 자동으로 관리하기 위한 제어부;를 포함하는
압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템.
Electromagnetic field generating unit of the conductive material is wound on the outer surface of the conveying pipe is pressed concrete;
A pulse generator for generating a pulse signal for applying a pulse signal to the electromagnetic field generator;
At least one pressure measuring unit installed at the conveying pipe to measure a pressure in the conveying pipe;
A data collector configured to receive and collect a detection signal measured by the pressure measurer; And
Adjust the bandwidth and frequency and amplitude of the pulse generated by the pulse generator, and quantitatively evaluate and display the transport state of the concrete to be transported based on the data collected by the data collector, and set to the set management reference value Control unit for manual or automatic management; including
Evacuated concrete conveyance condition evaluation and maintenance system.
상기 전자기장 발생부는 이송배관의 외면에 수직으로 권선되는 코일로 이루어지고,
상기 펄스 발생부는 이송배관 내부에 반대 방향으로 작용하는 자기장을 교차 발생시키는 H 브리지 회로를 포함하여 구성되고,
상기 H 브리지 회로는 H의 형상을 이루며 배치되는 4개의 전력용 반도체 소자와, 일정 주기를 갖는 구형파(矩形波)를 생성하여 상기 전력용 반도체 소자의 제1 내지 제4 게이트 단자 각각으로 공급하는 펄스 제너레이터(Pulse Generator)와, 상기 펄스 제너레이터에서의 구형파 생성과 상기 전력용 반도체 소자에의 구형파 공급을 조절하여 상기 4개의 전력용 반도체 소자가 2개씩 교차로 턴온되면서 상기 코일에 반대방향의 전류가 교차로 인가되도록 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 컨트롤러는 게이드 단자 중 제1 게이트와 제3 게이트 및 제2 게이트와 제4 게이트에 180도의 위상차를 갖는 구형파가 인가되어 상기 컨트롤러에서 구형파가 인가되는 순서에 따라 게이트가 교차로 열고 닫히면서 상기 인덕터에 전류를 인가하도록 이루어지는
압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템.
The method of claim 1,
The electromagnetic field generating unit is made of a coil wound perpendicular to the outer surface of the conveying pipe,
The pulse generator comprises an H bridge circuit for cross-generating a magnetic field acting in the opposite direction inside the transfer pipe,
The H bridge circuit generates four power semiconductor elements arranged in a shape of H, and pulses for generating square waves having a predetermined period and supplying them to the first to fourth gate terminals of the power semiconductor element. A pulse generator, a square wave generation in the pulse generator, and a square wave supply to the power semiconductor device are controlled to alternately turn on the four power semiconductor devices, so that the current in the opposite direction is applied to the coil. Includes a controller that controls the
The controller has a square wave having a phase difference of 180 degrees applied to the first gate, the third gate, and the second gate and the fourth gate among the gate terminals, and the gate is opened and closed in the order in which the square wave is applied in the controller. Made to apply current
Evacuated concrete conveyance condition evaluation and maintenance system.
상기 제어부는
상기 데이터 수집부로부터 입력되는 전압 신호를 압력 파형 형태의 전압 신호를 분할하여 압력의 산술 평균값, RMS 평균값, 최대값을 산출하고, 산출된 산술 평균값, RMS 평균값, 최대값중 어느 하나의 이상값과 설정된 관리 기준값에 근거하여 콘크리트의 이송상태를 정량적으로 평가하는 상태 평가부;
상기 상태평가부에서 평가된 결과값에 기초하여 이송배관 내의 압력 제어를 위한 펄스의 주기와 진폭을 연산하여 상기 펄스 발생부로 전달하기 위한 펄스 조절부;
상기 상태 평가부에서 평가된 결과, 상기 데이터 수집부로부터의 압력신호를 압력 파형 형태의 전압 신호로 변환시킨 결과를 디스플레이하고, 상기 펄스 조절부에서 산출된 값을 디스플레이하는 디스플레이부, 및
사용자가 관리 기준값을 입력하는 조작부;를 포함하는
압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템.
The method according to claim 1 or 2,
The control unit
The voltage signal input from the data collector is divided into a voltage waveform in the form of a pressure waveform to calculate an arithmetic mean value, an RMS mean value, and a maximum value of the pressure. A state evaluation unit for quantitatively evaluating a transport state of concrete based on a set management reference value;
A pulse adjusting unit for calculating a period and an amplitude of a pulse for controlling the pressure in the conveying pipe based on the result value evaluated by the state evaluating unit and transferring the calculated period and amplitude to the pulse generating unit;
A display unit configured to display a result calculated by the condition evaluator, converting the pressure signal from the data collector into a voltage signal in the form of a pressure waveform, and displaying a value calculated by the pulse controller;
A control unit for inputting a management reference value by the user;
Evacuated concrete conveyance condition evaluation and maintenance system.
상기 제어부는
상기 펄스 조절부가 펄스 발생부로 펄스 신호를 출력하고, 상기 압력 측정부인 압력 센서 및 상기 데이터 수집부를 통해 전압 신호를 입력받고, 상기 제어부의 상태 평가부는 다시 콘크리트의 이송상태를 정량적으로 평가하고, 평가 결과를 다시 펄스 조절부로 피드백하여 이송배관 내의 압력 제어를 위한 펄스의 주기와 진폭을 연산하여 상기 펄스 조절부에서 해당 밴드폭과 주기와 진폭을 갖는 펄스로 제어하여 펄스 발생부를 통해 출력하도록 이루어지는
압송 콘크리트 이송상태 평가 및 유지관리 시스템.The method of claim 3,
The control unit
The pulse controller outputs a pulse signal to a pulse generator, and receives a voltage signal through the pressure sensor, which is the pressure measuring unit, and the data collector, and the state evaluator of the controller quantitatively evaluates the transport state of concrete again, and the evaluation result. Is fed back to the pulse control unit to calculate the period and amplitude of the pulse for pressure control in the conveying pipe, and the pulse control unit to control the pulse having the band width, period and amplitude to output through the pulse generator
Evacuated concrete conveyance condition evaluation and maintenance system.
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