KR101156663B1 - 숏크리트 시공장비에서의 복합ｙ관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 콘크리트 압송부 구조는 전단은 상기 압송펌프와 결합되고, 후단은 분사노즐이 형성된 콘크리트 분산부와 결합되는 압송관과; 상기 압송펌프 방향의 상기 압송관에 설치되며 콘크리트를 잘게 부셔주고 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합 효율을 향상시키기 위하여 압축공기가 분사되며, 콘크리트에 첨가되어 부착력을 향상시키고 신속한 경화로 강도 발현을 가속화시키는 급결제가 인입되는 복합Y관과; 상기 압송관의 말단에 설치되어 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 콘크리트 분산부에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝터로 구성되며, 상기 복합Y관은 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하기 위하여 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고, 상기 압송관이 양단에 결합되고 본체를 이루는 본체케이싱과, 상기 본체케이싱의 측면에 결합되고 압축공기가 인입되며 20~90°의 인입각도를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 후단인입관과, 상기 압축공기 후단인입관과 직각 방향으로 10~20cm 전단에 설치되어 상기 급결제가 인입되는 급결제 인입관으로 구성된다.
본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따르면 급결제 인입관에 일체로 장착된 압축공기 후단인입관이 형성된 복합Y관이 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고, 2개소로 압축공기가 인입되는 인젝션 링이 형성된 전단 인젝터를 사용하여 재료의 분산성을 극대화하여 젖은 레미콘이 막히는 것을 억제하고 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하여 기존공법에 비해 비용절감, 균질한 혼합으로 내구성 증대, 작업능률 향상의 효과가 있다.

Description

숏크리트 시공장비에서의 복합Ｙ관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조{Structure of Concrete Pressure Feeding Parts Equipped with Combination Y Pipe and Front Injector in Shotcrete Construction Equipment}

본 발명은 시멘트 광물계 급결제를 사용하는 습식 숏크리트 시공장비 시스템의 콘크리트 압송부의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레미콘에서 콘크리트를 받아 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 압송하는 압송펌프와, 상기 압송펌프에서 토출된 콘크리트가 압송되는 통로이고 급결제가 중간에 혼합되는 콘크리트 압송부와; 급결제가 혼합된 콘크리트가 외부로 분산되는 콘크리트 분산부로 구성되는 숏크리트 시공장비의 콘크리트 압송부에 관한 것으로, 상기 콘크리트 압송부는 전단은 상기 압송펌프와 결합되고, 후단은 분사노즐이 형성된 콘크리트 분산부와 결합되는 압송관과; 상기 압송펌프 방향의 상기 압송관에 설치되며 콘크리트를 잘게 부셔주고 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합 효율을 향상시키기 위하여 압축공기가 분사되며, 콘크리트에 첨가되어 부착력을 향상시키고 신속한 경화로 강도 발현을 가속화시키는 급결제가 인입되는 복합Y관과; 상기 압송관의 말단에 설치되어 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 콘크리트 분산부에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝터로 구성되며, 상기 복합Y관은 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하기 위하여 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고, 상기 압송관이 양단에 결합되고 본체를 이루는 본체케이싱과, 상기 본체케이싱의 측면에 결합되고 압축공기가 인입되며 20~90°의 인입각도를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 후단인입관과, 상기 압축공기 후단인입관과 직각 방향으로 10~20cm 전단에 설치되어 상기 급결제가 인입되는 급결제 인입관으로 구성되는 콘크리트 압송부의 구조에 관한 것이다.

최근 들어, 사회기반시설의 확충의 필요성 및 국토 이용의 효율성을 위하여 지상환경을 보존하고 국토의 효율적인 활용을 위하여 지하철, 도로, 국철 및 고속철도 공사 등에서 터널 및 지하공간의 건설공사가 증가하고 단면이 대형화되는 추세에 있다.

이와 같이, 대형화 되는 지하공사의 일환으로 터널시공, 댐공사 또는 지하구조물 공사에 주로 사용되는 공법을 나틈공법(NATM ; New Austrian Tunnelling Method)이라 하는데, 이는 단순한 굴착, 지보공의 수단, 지보공의 설치 순서 등이 아닌 현실에 맞게 판단하는 지반거동의 제 원칙에 따라 시공하는 것으로, 터널을 구성하는 주체가 주변지반이고 지보공은 지반 본래의 강도를 유지하고 보강하는 수단으로 생각하는 개념이며, 강재지보, 락볼트와 숏크리트를 지보재로 사용하고 암반 굴착 직후 원지반의 지지능력을 최대로 활용하여 지반을 안정화시킴으로써 터널의 안정성을 유지시키는 것으로 굴착면을 안정화 하는 굴착면 안정화 공법이다.

상기와 같은 굴착면 안정화 공법의 지보재로 사용되는 숏크리트(Shotcrete)는 암반 또는 지반을 보강하여 붕괴를 방지하기 위한 작업으로써, 별도의 거푸집이 필요 없이 숏크리트 장비를 사용하여 굴착된 원지반에 공기압 및 펌프의 압력으로 분사 고착시키는 콘크리트로써, 지반의 이완을 방지하여 원지반의 강도를 유지하고 콘크리트 아치로서 하중을 분담시켜 굴착면을 평활하게 하여 응력집중을 방지하므로 조기에 강도 확보, 굴착암반과의 부착성 향상, 리바운드와 분진 발생을 최소화 하는 기능이 함께 요구된다.

이러한, 숏크리트 시공방식에는 건식공법과 습식공법의 두가지 종류가 있으며, 습식 공법은 다시 에어압송식과 펌프 압송식으로 나눌 수 있다.

상기 건식공법은 충분히 건조된 상태의 골재를 충분히 건배합한 후 급결제를 혼합하여 분사장치로 공급시켜 압축공기로 압송하여 노즐에서 분사하는 방식으로 이때 배합수는 노즐 내에서 골재와 혼합되어 시공면에 고속으로 분사 고착된다.

그러나, 건식공법은 재료관리, 배합비, 물공급 및 급결제 공급이 습식공법에 비하여 어려워 재료의 품질관리가 일정하지 않고 분진 및 리바운드 발생이 많아져 재료의 손실 비용이 크다는 단점이 있으며, 재료의 보관 역시 습식에 비하여 어렵다.

일반적으로 물이 투입되지 않은 상태에서 재료가 건비빔 되어야 함으로 모래나 자갈이 여러 가지 이유로 표면수를 함유하고 있는 경우 시멘트와 혼합이 완료되고 빠른 시간 내에 작업위치로 운송되어 사용하지 않으면 응고가 시작되어 숏크리트의 품질이 저하되기도 한다. 따라서 재료보관에 각별히 주의를 요하는데 강수 및 직사광선에 노출되지 않도록 하여야 하며 반입재료는 사전검사를 통해 입도분포 외에 골재의 표면수량을 검사토록 한다. 함유기준은 믹서의 성능에 따라 혼합시간, 혼합 후 운반 및 대기시간 등 여러 가지 요소들이 간단한 현장실험을 통해 작업이 크게 영향을 주지 않는 범위를 정하도록 한다.

이에 비해, 습식 공법은 물을 첨가하여 모든 재료를 잘 혼합한 후 분사장치에 공급하고 노즐에서 압축공기를 가하여 분사속도를 증가시켜 시공면에 분사 고착하는 방식으로 재료의 혼합시 콘크리트 배치플랜트를 사용하고 운송시 콘크리트 믹서트럭을 이용하기 때문에 재료의 관리나 품질유지가 상대적으로 건식공법에 비하여 매우 유리하고 리바운드 및 분진발생이 적은 장점이 있는 반면 시공기계가 크고 작업성이 떨어지는 단점이 있다.

이러한, 습식 숏크리트는 사용되는 재료나 배합, 각종 시공조건 및 타설방법 등에 민감하게 영향을 받기 때문에 콘크리트를 급결시켜 지반에 부착하기 위한 혼화제인 급결제(Accelerator)의 품질과 콘트리트의 제반 여건에 따라 리바운드의 양과 시공능률에 변화가 심하게 나타나며 타설 장비의 특성에 따라 숏크리트의 시공품질에 많은 차이를 가지기 때문에 품질 관리상의 어려움이 많고 이로 인해 지보성능이 저하되는 문제가 발생되고 있다.

상기와 같이 콘크리트의 혼화제로 사용되는 급결제는 물유리계액상 급결제와 알루민산소다계 액상급결제를 들 수 있으며, 최근에는 유럽에서 사용되고 있는 알칼리프리계 액상 급결제가 사용되고 있다. 이들 액상 급결제는 콘크리트를 펌프로 압송하는 장비에서 액상용 정량펌프로 액상급결제를 이송하여 분사노즐에 부착된 액상급결제 투입용 노즐을 통하여 콘크리트에 혼합하고 여기에 압축공기를 투입하여 분사압력을 높이는 방법으로 시공되고 있다.

이러한, 종래기술의 물유리계 액상 급결제를 사용하는 경우에는 시공면에 부착되지 못하고 떨어지는 콘크리트 즉 리바운드가 많을 뿐 아니라 장기강도가 감소하고 지하수에 의해 숏크리트가 분해되어 사용이 규제되어 왔다.

현재에는 물유리계 액상 급결제의 문제점을 해소하기 위하여 알루민산소다계 액상급결제가 주로 사용되고 있으나 강알칼리로서 자극성이 강하여 인체에 화상이나 부식을 주는 등 독성이 심하며 응결촉진효과가 약하여 리바운드 량이 많고 장기강도가 감소되는 문제점이 있었다.

더구나, 액상급결제는 약 50%가 물로 이루어져 있기 때문에 사용량을 늘릴수록 콘크리트의 물의 비율이 높아져서 슬럼프가 높을 경우 시공이 어려워지므로 콘크리트의 슬럼프를 최대한 낮게 관리해야 하는 어려움이 있으며 지하수가 새어나오는 용수부위에 시공할 경우 급결제 양을 늘리면 오히려 콘크리트의 흐름성이 커져서 시공이 어려워지는 문제가 있어 시공에 많은 지장을 초래하고 있다. 최근에 사용되기 시작하는 알칼리프리계 급결제는 인체에 무해하고 장기강도가 높아 내구성 증진의 효과가 있으나 액상이라는 점에서는 전술한 바와 같이 콘크리트 슬럼프에 민감하고 응결촉진효과가 약하여 리바운드 양이 많으며 필요에 따라 사용량을 늘릴 경우 시공이 어려워지는 문제점이 있었다.

이와 같은, 문제점을 극복하기 위해 최근에는 시멘트 구성 광물의 일종인 칼슘알루미네이트를 주성분으로 하는 시멘트 광물계 급결제를 개발, 적용하여 널리 사용되고 있다.

이러한, 시멘트 광물계 급결제는 시멘트광물이 주성분이므로 자극성이 적어서 인체에 해가 적고 응결촉진효과가 우수하여 리바운드 양이 적을 뿐만 아니라 장기강도가 높아서 터널의 내구성을 높이는 효과가 있으며, 분말이므로 사용량을 늘리면 콘크리트의 물의 비율이 오히려 낮아지는 효과가 있으므로 부착력이 우수하여 용수부위에도 시공성이 우수할 뿐만 아니라 콘크리트의 슬럼프에 둔감하기 때문에 현장의 품질관리가 용이해지는 등 많은 장점을 가지고 있다.

상기와 같은, 시멘트 광물계 급결제는 많은 장점에도 불구하고 물과 접촉하면 자체 경화 되는 단점 때문에 건식공법에는 기존 시스템에 무리 없이 적용되고 있으나 습식 공법에 있어서는 특수한 장비가 사용되고 있는데 이들 장비들은 재료상태에 따른 시공성능의 민감성과 합류관 막힘, 분진의 발생 등 시공상의 많은 문제가 발생하고 있다.

분말상인 급결제를 투입하기 위해 특수한 장비가 사용되게 되는데, 급결제가 분말이며 물과 접촉하면 자체가 경화되는 특성 때문에 숏크리트 분사를 위하여 이송되는 콘크리트 내부에 급결제를 압축공기와 혼합하여 분사시켜 혼합하는 장치가 개발되어 사용되고 있다.

이와 같은, 분말형 급결제를 사용한 습식 숏크리트 타설은 압송방식에 따라 두가지의 시공시스템을 적용하고 있는데, 콘크리트 이송에 있어서 압축공기로 연속적으로 이송하는 공기압송식과, 일반적으로 콘크리트 펌프카와 유사하여 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 이송하는 펌프압송식으로 구분한다.

상기 공기압송식 콘크리트 타설장치는 공기압송펌프에서 나온 압송압력으로 콘크리트 분사연결관의 분사노즐에 도달하기 전의 일정구간에 급결제합류관을 결합하고 분말공급장치의 급결제연결관을 연결하여 급결제를 함유한 압축펌프에서 형성된 압축공기를 투입한 후 분사노즐에 이르기까지 연장되는 분사연결관 내에서 혼합이 이루어지도록 하는 장치로써, 낮은 압력으로 특수 암반에 시공되는 것으로 시공 속도가 낮기 때문에 공사기간이 길어지고 효율성도 떨어지는 문제점이 있었다.

상기 펌프압송식 콘크리트 타설장치는 압송펌프에서 압송된 콘크리트를 콘크리트 수송관 및 콘크리트 수송호스를 통하여 압축공기합류관에 도달하고, 압축공기합류관의 일측에 연결하여 공기압축펌프에서 공급되는 압축공기로 콘크리트를 분산하며, 압축공기의 압력으로 수송호스를 거쳐 급결제합류에 도달하면 분말공급장치에서 송출되는 급결제를 함유한 압축공기와 합류되고, 콘크리트 수송호스 내에서 혼합이 이루어져 최종적으로 분사노즐을 통하여 분사된다.

여기서, 압축공기합류관에서 압축공기를 혼합하는 것은 콘크리트가 압송되는 상태에서는 콘크리트의 점성과 수송관의 저항으로 인해 급결제합류관에서 급결제를 함유한 압축공기를 투입하기 어려울 뿐만 아니라 혼합이 불균일해지는 문제가 발생하기 때문에 콘크리트를 공기로 분산하여 이송하기 위한 것이다.

이와 같은, 종래 기술의 시멘트 광물계 급결제를 사용하는 습식 숏크리트 타설장치는 이송되는 콘크리트가 급결제합류관에서 분사노즐에 도달하기까지 단계에서 콘크리트가 관내의 저항으로 인해 누적되면서 급결제합류관 내에 높은 압력이 발생하게 되고 콘크리트 또는 콘크리트에 포함된 수분이 급결제수송호스 측으로 역류하여 급결제가 수분과 반응하여 응결되어 급결제 수송호스 및 급결제합류관 내에 빈번하게 코팅이 생성되거나 막힘이 발생하므로 급결제가 원활하게 공급되지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 콘크리트 압송펌프의 두개의 피스톤이 서로 교대되는 순간에 재료공급이 일시적으로 중단되는 맥동현상을 완화시키기 위해 관내에 걸리는 최대 압력이 급결제합류관에 공급되는 급결제를 함유한 압축공기의 압력보다 적도록 형성하여 극복하여 왔으나, 순간적으로 압력변화가 큰 맥동현상으로 콘크리트 이송량이 일시적으로 증가하면 압력변화가 더욱 증가되면서 순간적으로 콘크리트 역류현상이 발생하여 코팅현상이나 막힘 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

상기 역류현상을 해소하기 위하여 급결제합류관에 투입되는 급결제가 혼합된 압축공기의 압력을 높이는 방법이 있으나, 공기압축펌프의 용량의 한계가 있으며, 분말공급장치의 유량이 증가되면 압축공기의 제습효과가 저하되어 수분이 유입되고 급결제가 호스 내에서 경화되는 문제가 발생될 뿐만 아니라 유속이 증가하여 연장호스 내에서 재료분리가 발생하며 혼합효율이 저하되기 때문에 단순한 방법으로 해결할 수 없는 문제점이 있었다.

출원번호 10-2011-0066222로 출원한 분말공급장치를 갖춘 습식쇼크리트 시공장비 시스템의 콘크리트 압송부에는 콘크리트를 잘게 부셔주어 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합효율을 향상시키기 위하여 압축공기가 분사되는 후단인젝터와, 상기 급결제가 혼합된 콘크리트가 노즐에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝터와, 상기 후단 인젝터와 전단 인젝터의 사이에 설치되며 분말공급장치부로부터 급결제가 공급되는 Y자관이 설치되었으나 후단 인젝터를 사용할 경우 재료의 막힘 현상이 발생되어 압축공기의 공급이 원활치 못해 시공성이 저하되는 문제점과 막힐 경우 정비로 인해 작업시간이 지연되고 재료 혼합이 불균일한 문제점이 발생하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 압송관과, 복합Y관과 전단인젝터로 구성되며, 상기 복합Y관은 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하기 위하여 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고, 상기 압송관(1)이 양단에 결합되고 본체를 이루는 본체케이싱과, 상기 본체케이싱의 측면에 결합되고 압축공기가 인입되며 20~90°의 인입각도를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 후단인입관과, 상기 압축공기 후단인입관과 직각 방향으로 10~20cm 전단에 설치되어 상기 급결제가 인입되는 급결제 인입관으로 구성되고, 상기 전단 인젝터는 압축공기가 분사되고 상기 압송관과 결합되는 인젝터 몸체와; 상기 인젝터 몸체의 외부에 결합되어 압축공기가 인입되며, 인입된 압축공기가 골고루 분사되도록 챔버 역할을 하는 압축공기 인입케이싱으로 구성되며, 상기 인젝터 몸체에는 압축공기가 분사되는 링 형상의 인젝션 링과, 상기 압축공기 인입케이싱과 결합되는 케이싱 결합부와, 상기 압송관과 결합되는 압송관 결합구와, 원주를 따라 형성되고 압축공기의 챔버 역할을 하는 챔버홈이 형성되고, 상기 인젝션 링에는 압축공기가 상기 압송관으로 배출되는 다수 개의 인젝션 홀이 형성되며, 상기 압축공기 인입케이싱에는 압축공기가 인입되며, 60~80°의 인입각도를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 전단인입구가 형성되는 구조인 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조를 제공함에 있다.

본 발명은 레미콘에서 콘크리트를 받아 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 압송하는 압송펌프와, 상기 압송펌프에서 토출된 콘크리트가 압송되는 통로이고 급결제가 중간에 혼합되는 콘크리트 압송부와; 급결제가 혼합된 콘크리트가 외부로 분산되는 콘크리트 분산부로 구성되는 숏크리트 시공장비의 콘크리트 압송부에 있어서, 상기 콘크리트 압송부는 전단은 상기 압송펌프와 결합되고, 후단은 분사노즐이 형성된 콘크리트 분산부와 결합되는 압송관과; 상기 압송펌프 방향의 상기 압송관에 설치되며 콘크리트를 잘게 부셔주고 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합 효율을 향상시키기 위하여 압축공기가 분사되며, 콘크리트에 첨가되어 부착력을 향상시키고 신속한 경화로 강도 발현을 가속화시키는 급결제가 인입되는 복합Y관과; 상기 압송관의 말단에 설치되어 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 콘크리트 분산부에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝터로 구성된다.

상기 복합Y관은 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하기 위하여 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고, 상기 압송관이 양단에 결합되고 본체를 이루는 본체케이싱과, 상기 본체케이싱의 측면에 결합되고 압축공기가 인입되며 20~90°의 인입각도를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 후단인입관과, 상기 압축공기 후단인입관과 직각 방향으로 10~20cm 전단에 설치되어 상기 급결제가 인입되는 급결제 인입관으로 구성된다.

상기 전단 인젝터는 압축공기가 분사되고 상기 압송관과 결합되는 인젝터 몸체와; 상기 인젝터 몸체의 외부에 결합되어 압축공기가 인입되며, 인입된 압축공기가 골고루 분사되도록 챔버 역할을 하는 압축공기 인입케이싱으로 구성된다.

상기 인젝터 몸체에는 압축공기가 분사되는 링 형상의 인젝션 링과, 상기 압축공기 인입케이싱과 결합되는 케이싱 결합부와, 상기 압송관과 결합되는 압송관 결합구와, 원주를 따라 형성되고 압축공기의 챔버 역할을 하는 챔버홈이 형성되고, 상기 인젝션 링에는 압축공기가 상기 압송관으로 배출되는 다수 개의 인젝션 홀이 형성되며, 상기 압축공기 인입케이싱(32)에는 압축공기가 인입되며, 60~80°의 인입각도를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 전단인입구가 형성되는 구조이다.

상기 본체케이싱은 상기 압축공기 후단인입관과 급결제 인입관이 결합되고 콘크리트의 분산 효율을 높이고 급결제와 잘 혼합되게 하기 위해 직경이 상기 압송관 보다 1.1~1.5배 큰 확관부과, 상기 압송관과의 결합부가 형성되며 상기 압송관과 직경이 동일한 연결부와, 상기 확관부와 연결부를 완만하게 결합시켜주는 경사부로 구성된다.

상기 압축공기 인입케이싱의 내부에는 상기 케이싱 결합부과 결합하는 2개소의 결합돌기가 형성되며, 상기 케이싱 결합부에는 상기 결합돌기가 삽입되는 결합홈로 형성되고, 상기 압송관과 복합Y관와의 결합, 상기 압송관과 전단 인젝터와의 결합은 퀵 커플링 타입이며, 상기 압축공기 후단인입관, 급결제 인입관 및 압축공기 전단인입구에는 원터치 커플링으로 압축공기라인이나 급결제 라인과 결합할 수 있도록 메일커플링이 형성되는 구조이고, 상기 급결제 인입관은 상기 확관부과 20~35°의 인입각도를 가지는 구조이다.

상술한 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조로 본 발명의 해결하려는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따르면 급결제 인입관에 일체로 장착된 압축공기 후단인입관이 형성된 복합Y관이 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고, 2개소로 압축공기가 인입되는 인젝션 링이 형성된 전단 인젝터를 사용하여 재료의 분산성을 극대화하여 젖은 레미콘이 막히는 것을 억제하고 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하여 기존공법에 비해 비용절감, 균질한 혼합으로 내구성 증대, 작업능률 향상의 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 숏크리트 시공장비 설명도
도 2는 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 전체 단면도
도 3은 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 복합Y관 사시도
도 4는 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 복합Y관 정면 및 평면 개략도
도 5는 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 전단 인젝터 분해 사시도
도 6은 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 전단 인젝터 단면도
도 7은 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 인젝터 몸체 단면도

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조"를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다

이하, 본 발명에 따른 "숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조"에 관한 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 숏크리트 시공장비 설명도이며, 도 2는 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 전체 단면도이고, 도 3은 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 복합Y관 사시도이며, 도 4는 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 복합Y관 정면 및 평면 개략도이고, 도 5는 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 전단 인젝터 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 전단 인젝터 단면도이고, 도 7은 본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따른 인젝터 몸체 단면도이다.

도 1에 도시되어 있는 것 같이 숏크리트 시공장비(A)는 레미콘(B)에서 콘크리트를 받아 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 압송하는 압송펌프(A1)와, 상기 압송펌프(A1)에서 토출된 콘크리트가 압송되는 통로이고 급결제가 중간에 혼합되는 콘크리트 압송부(A2)와; 급결제가 혼합된 콘크리트가 외부로 분산되는 콘크리트 분산부(A3)로 구성되며, 본 발명은 상기 콘크리트 압송부(A2)의 구조에 관한 것이다.

상기 급결제는 시멘트 광물계 급결제를 공급하는 분말공급장치부에서 공급되고, 상기 압축공기는 압축공기부에서 생산되어 공급된다.

도 2에 도시되어 있는 것 같이 상기 콘크리트 압송부(A2)는 전단은 상기 압송펌프(A1)와 결합되고, 후단은 분사노즐(A31)이 형성된 콘크리트 분산부(A3)와 결합되는 압송관(1)과; 상기 압송펌프(A1) 방향의 상기 압송관(1)에 설치되며 콘크리트를 잘게 부셔주고 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합 효율을 향상시키기 위하여 압축공기가 분사되며, 콘크리트에 첨가되어 부착력을 향상시키고 신속한 경화로 강도 발현을 가속화시키는 급결제가 인입되는 복합Y관(2)과; 상기 압송관(1)의 말단에 설치되어 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 콘크리트 분산부(A3)에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝터(3)로 구성된다.

상기 복합Y관(2)은 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하기 위하여 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고, 상기 압송관(1)이 양단에 결합되고 본체를 이루는 본체케이싱(21)과, 상기 본체케이싱의 측면에 결합되고 압축공기가 인입되며 20~90°의 인입각도(221)를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 후단인입관(22)과, 상기 압축공기 후단인입관(22)과 직각 방향으로 10~20cm 전단에 설치되어 상기 급결제가 인입되는 급결제 인입관(23)으로 구성된다.

상기 압송관(1)의 양단에는 퀵 커플링의 메일 커플링과 결합할 수 있게 피메일 커플링이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 압축공기 후단인입관(22)에서 이중으로 압축공기를 분사하여 콘크리트가 막히는 것을 방지할 수 있고, 콘크리트의 분산성이 좋아지게 해서 상기 급결제가 분말이므로 콘크리트와 분말의 혼합 효율을 향상시킨다.

상기 급결제 인입관(23)으로는 분말공급장치부에서 공급되는 급결제가 공급되며, 급결제는 압축공기에 의해 분말 상태로 압송되어 압축공기 후단인입관(22)를 통하여 공급되는 압축공기에 의해 분산성이 좋아진 콘크리트에 혼합되며, 시험 결과 급결제는 1개소에서 공급하는 것이 2개소로 공급하는 것보다 급결제가 서로 충돌을 방지하여 더 좋은 효과가 있었다.

상기 전단 인젝터(3)는 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 콘크리스 분산부(A3)에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 대칭되는 2개소에서 압축공기가 분사되어 효율을 높였다.

상기 압송관(1)과 복합Y관(2)와의 결합, 상기 압송관(1)과 전단 인젝터(3)와의 결합은 퀵 커플링 타입이며, 상기 압축공기 후단인입관(21), 급결제 인입관(22) 및 압축공기 전단인입구(321)에는 원터치 커플링으로 압축공기라인이나 급결제 라인과 결합할 수 있도록 메일커플링이 형성되는 구조인 것이 바람직하며, 원터치 커플링은 공용의 기술이므로 본 발명에서는 상세한 설명을 생략한다.

시공 중 상기 콘크리트 압송부(A2)이 막혔을 때 신속한 조치를 위하여 상기 복합Y관(2)에서 압축공기 후단인입관(21)과 급결제 인입관(22)과의 거리는 10~20cm이고, 상기 급결제 인입관(2)과 전단 인젝터(3)와의 거리는 0.5~2.0m인 것이 바람직하다.

도 3과 도 4에 도시되어 있는 것 같이 상기 복합Y관(2)은 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하기 위하여 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고 상기 압송관(1)이 양단에 결합되고 본체를 이루는 본체케이싱(21)과, 상기 본체케이싱의 측면에 결합되고 압축공기가 인입되며 20~90°의 인입각도(221)를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 후단인입관(22)과, 상기 압축공기 후단인입관(22)과 직각 방향으로 10~20cm 전단에 설치되어 상기 급결제가 인입되는 급결제 인입관(23)으로 구성되며, 상기 압축공기 후단인입관(22)과 급결제 인입관(23)이 일체화되고 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 콘크리트와 급결제의 충분한 혼합을 이룰 수 있다.

상기 압축공기 후단인입관(22)은 상기 압송펌프(A1) 방향의 상기 압송관(1)에 설치되며 콘크리트를 잘게 부셔주어 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합 효율을 향상시키기 위하여 압축공기를 분사하는 역할을 한다.

상기 압축공기 후단인입관(22)은 상기 전단 인젝터(3)의 상기 인젝션 링(311)이 있는 것보다는 없는 것이 막힘 현상이 없었고, 1개소 때보다는 2개소일 때 막힘 현상이 적었고, 콘크리트를 잘게 부수는 효과도 더 있었다.

상기 급결제 인입관(23)은 상기 압축공기 후단인입관(22)과 상기 콘크리트 분산부(A3) 방향으로 일정 거리를 두고 상기 본체케이싱(21)에 설치되고, 콘크리트에 첨가되어 부착력을 향상시키며 신속한 경화로 강도 발현을 가속화시키는 급결제를 공급하는 역할을 한다.

상기 급결제 인입관(23)으로는 분말공급장치부에서 공급되는 급결제가 공급되고, 급결제는 압축공기에 의해 분말 상태로 압송되어 상기 압축공기 후단인입관(22)을 통하여 공급되는 압축공기에 의해 분산성이 좋아진 콘크리트에 혼합되며, 시험 결과 급결제는 1개소에서 공급하는 것이 2개소로 공급하는 것보다 급결제가 서로 충돌을 방지하여 더 좋은 효과가 있었다.

상기 본체케이싱(21)은 상기 압축공기 후단인입관(22)과 급결제 인입관이 결합되고 콘크리트의 분산 효율을 높이고 급결제와 잘 혼합되게 하기 위해 직경이 상기 압송관(1) 보다 1.1~1.5배 큰 확관부(211)와, 상기 압송관(1)과의 결합부가 형성되며 상기 압송관(1)과 직경이 동일한 연결부(212)와, 상기 확관부(211)와 연결부(212)를 완만하게 결합시켜주는 경사부(213)로 구성된다.

즉 상기 본체케이싱(21)의 확관부(211)에서 경사부(213)로 좁아져 연결부(212)로 되기 때문에 넓은 부분에서 좁은 부분으로 되므로 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하기 때문에 기존 공법에 비해 비용절감, 균질한 혼합으로 내구성 증대, 작업능률 향상 효과가 있으며, 상기 확관부(211)은 직경 3인치 정도이고 연결부(212)는 2~2.5인치로 줄어드는 것이 바람직하다.

상기 확관부(211)에는 상기 압축공기 후단인입관(22)과 상기 급결제 인입관(23)이 설치되며, 상기 압축공기 후단인입관(22)과 상기 급결제 인입관(23)의 간격은 10~20cm 인 것이 바람직하다.

상기 연결부(212)의 말단에는 메일커플링(2131)이 형성되어 상기 압송관(1)과 퀵커플링으로 결합된다.

상기 압축공기 후단인입관(22)과 상기 급결제 인입관(23)의 말단에는 원터치 커플링으로 압축공기라인이나 급결제 라인의 퀵 커플링의 피메일 커플링과 결합할 수 있도록 메일커플링(2131, 232)이 형성되는 구조인 것이 바람직하다.

상기 급결제 인입관(23)은 상기 확관부(211)와 20~35°의 인입각도(231)를 가지는 구조인 것이 바람직하다.

도 5와 도6에 도시되어 있는 것 같이 상기 전단 인젝터(3)는 상기 압송관(1)의 말단에 설치되어 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 콘크리트 분산부(A3)에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사되는 역할을 한다.

상기 전단 인젝터(3)는 압축공기가 분사되고 상기 압송관(1)과 결합되는 인젝터 몸체(31)와; 상기 인젝터 몸체(31)의 외부에 결합되어 압축공기가 인입되며, 인입된 압축공기가 골고루 분사되도록 챔버 역할을 하는 압축공기 인입케이싱(32)으로 구성된다.

상기 인젝터 몸체(31)에는 압축공기가 분사되는 링 형상의 인젝션 링(311)과, 상기 압축공기 인입케이싱(32)과 결합되는 케이싱 결합부(312)와, 상기 압송관(1)과 결합되는 압송관 결합구(313)와, 원주를 따라 형성되고 압축공기의 챔버 역할을 하는 챔버홈(314)이 형성된다.

상기 인젝션 링(311)에는 압축공기가 상기 압송관으로 배출되는 다수 개의 인젝션 홀(3111)이 형성된다.

상기 압축공기 인입케이싱(32)에는 압축공기가 인입되며, 60~80°의 인입각도를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 전단인입구(321)가 형성되는 구조이며, 압축공기가 상기 인젝션 홀(3111)의 1~2개서 바로 빠져나가지 않고 상기 챔버홈(314)를 채워 모든 상기 인젝션 홀(3111)에서 분사되도록 상기 인입각도를 60~80°로 하는 것이 좋으며 90°이상은 간섭이 일어나 좋지 않다.

상기 압축공기 인입케이싱(32)의 내부의 양단에서 0.5~10mm 떨어진 곳에는 원주를 따라 링 형상으로 상기 케이싱 결합부(312)과 결합하는 결합돌기(322)가 형성되며, 상기 케이싱 결합부(312)에는 상기 결합돌기(322)가 삽입되는 결합홈(3121)이 2개소 원주에 형성된다.

상기 압송관 결합구(313)는 상기 압송관(1)의 퀵 커플링의 피메일 커플링과 결합할 수 있게 메일 커플링 타입이어야 한다.

도7에 도시되어 있는 것 같이 상기 인젝터 몸체(31)는 압축공기가 분사되고 상기 압송관(1)과 결합되는 곳으로, 상기 인젝터 몸체(31)에는 압축공기가 분사되는 링 형상의 인젝션 링(311)과, 상기 압축공기 인입케이싱(32)과 결합되는 케이싱 결합부(312)와, 상기 압송관(1)과 결합되는 압송관 결합구(313)와, 원주를 따라 형성되고 압축공기의 챔버 역할을 하는 챔버홈(314)이 형성되며, 상기 인젝션 링(311)에는 압축공기가 상기 압송관으로 배출되는 다수 개의 인젝션 홀(3111)이 형성되어야 한다.

본 발명의 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조에 따르면 급결제 인입관에 일체로 장착된 압축공기 후단인입관이 형성된 복합Y관이 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고, 2개소로 압축공기가 인입되는 인젝션 링이 형성된 전단 인젝터를 사용하여 재료의 분산성을 극대화하여 젖은 레미콘이 막히는 것을 억제하고 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하여 기존공법에 비해 비용절감, 균질한 혼합으로 내구성 증대, 작업능률 향상의 효과가 있다.

숏크리트 시공장비(A)
A1 : 압송펌프 A2 : 콘크리트 압송부
A3 : 콘크리트 분산부 B : 레미콘
1 : 압송관 2 : 복합Y관
21 : 본체케이싱 211 : 확관부
212 : 연결부 2121 : 메일커플링
213 : 경사부
22 : 압축공기 후단인입관 221 : 인입각도
222 : 메일커플링 23 : 급결제 인입관
231 : 인입각도 232 : 메일커플링
3 : 전단 인젝터
31 : 인젝터 몸체 311 : 인젝션 링
3111 : 인젝션 홀 312 : 케이싱 결합부
3121 : 결합홈 313 : 압송관 결합구
32 : 압축공기 인입케이싱 321 : 전단인입구
3211 : 인입각도 322 : 결합돌기

Claims (3)

1. 레미콘(B)에서 콘크리트를 받아 두 개의 피스톤으로 콘크리트를 밀어 압송하는 압송펌프(A1)와, 상기 압송펌프(A1)에서 토출된 콘크리트가 압송되는 통로이고 급결제가 중간에 혼합되는 콘크리트 압송부(A2)와; 급결제가 혼합된 콘크리트가 외부로 분산되는 콘크리트 분산부(A3)로 구성되는 숏크리트 시공장비(A)의 콘크리트 압송부(A2)에 있어서,
   상기 콘크리트 압송부(A2)는 전단은 상기 압송펌프(A1)와 결합되고, 후단은 분사노즐(A31)이 형성된 콘크리트 분산부(A3)와 결합되는 압송관(1)과;
   상기 압송펌프(A1) 방향의 상기 압송관(1)에 설치되며 콘크리트를 잘게 부셔주고 상기 급결제의 공급을 원활하게 하고 분말의 혼합 효율을 향상시키기 위하여 압축공기가 분사되며, 콘크리트에 첨가되어 부착력을 향상시키고 신속한 경화로 강도 발현을 가속화시키는 급결제가 인입되는 복합Y관(2)과;
   상기 압송관(1)의 말단에 설치되어 급결제가 혼합된 콘크리트가 상기 콘크리트 분산부(A3)에서 분산되는 압력을 증가시키고 맥동 감소와 혼합을 균일하게 하기 위해 압축공기가 분사되는 전단 인젝터(3)로 구성되며,
   상기 복합Y관(2)은 콘크리트를 순간적으로 체류시켜 급결제를 충분히 혼합 후 송출하기 위하여 중앙에서는 일정 길이만큼 직경의 크기가 유지되고 양단에서는 직경이 축소되는 구조이고 상기 압송관(1)이 양단에 결합되고 본체를 이루는 본체케이싱(21)과,
   상기 본체케이싱(21)의 측면에 결합되고 압축공기가 인입되며 20~90°의 인입각도(221)를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 후단인입관(22)과,
   상기 압축공기 후단인입관(22)과 직각 방향으로 10~20cm 전단에 설치되어 상기 급결제가 인입되는 급결제 인입관(23)으로 구성되고,
   상기 전단 인젝터(3)는 압축공기가 분사되고 상기 압송관(1)과 결합되는 인젝터 몸체(31)와;
   상기 인젝터 몸체(31)의 외부에 결합되어 압축공기가 인입되며, 인입된 압축공기가 골고루 분사되도록 챔버 역할을 하는 압축공기 인입케이싱(32)으로 구성되며,
   상기 인젝터 몸체(31)에는 압축공기가 분사되는 링 형상의 인젝션 링(311)과, 상기 압축공기 인입케이싱(32)과 결합되는 케이싱 결합부(312)와, 상기 압송관(1)과 결합되는 압송관 결합구(313)와, 원주를 따라 형성되고 압축공기의 챔버 역할을 하는 챔버홈(314)이 형성되고,
   상기 인젝션 링(311)에는 압축공기가 상기 압송관으로 배출되는 다수 개의 인젝션 홀(3111)이 형성되며,
   상기 압축공기 인입케이싱(32)에는 압축공기가 인입되며, 60~80°의 인입각도를 가지고 서로 180°로 대칭되는 2개의 압축공기 전단인입구(321)가 형성되는 구조인 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 본체케이싱(21)은 상기 압축공기 후단인입관(22)과 급결제 인입관이 결합되고 콘크리트의 분산 효율을 높이고 급결제와 잘 혼합되게 하기 위해 직경이 상기 압송관(1) 보다 1.1~1.5배 큰 확관부(211)와, 상기 압송관(1)과의 결합부가 형성되며 상기 압송관(1)과 직경이 동일한 연결부(212)와, 상기 확관부(211)와 연결부(212)를 완만하게 결합시켜주는 경사부(213)로 구성되며,
   상기 급결제 인입관(23)은 상기 확관부(211)와 20~35°의 인입각도를 가지는 구조인 것을 특징으로 하는 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조
   
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 압축공기 인입케이싱(32)의 내부에는 상기 케이싱 결합부(312)과 결합하는 2개소의 결합돌기(322)가 형성되며,
   상기 케이싱 결합부(312)에는 상기 결합돌기(322)가 삽입되는 결합홈(3121)으로 형성되고,
   상기 압송관(1)과 복합Y관(2)와의 결합, 상기 압송관(1)과 전단 인젝터(3)와의 결합은 퀵 커플링 타입이며,
   상기 압축공기 후단인입관(21), 급결제 인입관(22) 및 압축공기 전단인입구(321)에는 원터치 커플링으로 압축공기라인이나 급결제 라인과 결합할 수 있도록 메일커플링이 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 숏크리트 시공장비에서의 복합Y관과 전단인젝터를 갖춘 콘크리트 압송부 구조

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