KR20090069273A - 캐리어 기체 경로 내에 오거를 투여하는 연마 블라스팅 장치 - Google Patents

Abstract

연마 미립자 물질을 기체 스트림에 디스펜스하는 장치로서, 장치는, a. 미립자 연마 물질을 받아들이는 가압된 호퍼(hopper); 및 b. 상기 호퍼에 결합된 것으로서, 상기 호퍼로부터 미립자 물질을 받아들이기 위한 입구, 하우징으로부터 미립자 물질의 운반을 위한 배출구, 및 상기 입구에서 상기 배출구로 미립자 물질을 이송하기 위해 상기 하우징 내에 위치된 스크루를 구비하는 상기 하우징을 포함하는, 가압된 컨베이어를 포함한다. 또한, 상기 장치 및 상기 장치를 포함하는 파이프 세정 시스템을 사용하여 미립자 연마재를 디스펜스하는 방법이 제공된다.

Description

캐리어 기체 경로 내에 오거를 투여하는 연마 블라스팅 장치{Abrasive blasting apparatus with dosing auger in the carrier gas path}

본 발명은 디스펜스(dispense) 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내부 파이프 벽들을 세정할 목적으로 파이프 내 기체 스트림에 연마 미립자 물질을 디스펜스하는 장치 및 이러한 장치를 사용하여 내부 파이프 벽들을 세정하는 방법에 관한 것이다.

결절들(tubercle)은 강철 주조 수도 본관(water mains) 내부의 부식의 결과로서 형성되고 녹 등과 같은 부식물 층들로 이루어져, 시간이 지남에 따라 쌓여 금속이 유실된 국부적인 영역들 상에 덩어리들 및 무더기들을 형성한다.

결절들은 파이프들의 내부 구멍을 심하게 감소시켜, 흐름을 감소시키게 되고 파이프를 통한 물의 공급을 유지하기 위해 펌핑 압력에 증가가 필요하게 된다.

결절들을 제거하는 현재의 방법들은 회전하는 봉들 상에 파이프 내부에서 회전되어, 파이프 벽에 충돌하여 결절 성장물을 잘라내는 강철 프레일들(steel flail)의 사용을 수반한다. 이 방법은 파이프 내부로부터 벗겨낸 결절 파편을 쏟아 버리기 위해서 많은 량의 물을 사용하고 이 더러운 폐수는 표면 드레인들(surface drain)로 내버리는데, 이것은 명백히 환경적으로 바람직하지 않다. 또한, 파이프 벽에 충돌하는 강철 프레일들의 물리적 작용은 파이프 이음부들에서 파이프를 이동(dislodge)시킬 수 있고, 그럼으로써 파이프라인 서플라이에서 누출을 야기할 수 있다.

스카우러(scourer)처럼 작용하게 파이프를 통해 송풍되는 모래 혹은 돌과 같은 물질을 사용하여 결절(tuberculation)을 분리함으로써 내부 파이프 벽으로부터 파편을 제거하는 몇가지 기존의 방법들이 있다. 그러나, 이러한 방법들은 흔히 성공적이지 못하고 이들은 골재(aggregate) 물질에 의한 충돌로부터 파이프의 내부 벽들에의 손상을 최소화/방지하면서도 확실히 효과적인 세정이 있을 수 있게 측정 및 제어된 방식으로 파이프 내로 물질을 운반하지 못한다.

그러므로 세정 공정 동안에 파이프의 내부 표면들로부터 파편의 세정을 최대화하면서 파이프의 내부 벽들에의 손상을 최소화/방지하기 위해서 제어된 방식으로 파이프 내에 골재 물질을 운반하는 효과적이고 신뢰성 있는 방법에 대한 필요성이 있다.

발명의 요약

본 발명은 종래 기술의 문제들을 해결하고자 하는 것이다.

따라서, 본 발명의 제 1 면은 연마 미립자 물질을 기체 스트림에 디스펜스(dispense)하는 장치를 제공하는 것으로, 상기 장치는 연마 미립자 물질을 기체 스트림에 디스펜스하는 장치로서, 상기 장치는,

a. 미립자 연마 물질을 받아들이는 가압된 호퍼(hopper); 및

b. 상기 호퍼에 결합된 것으로서, 상기 호퍼로부터 미립자 물질을 받아들이 기 위한 입구, 하우징으로부터 미립자 물질의 운반을 위한 배출구, 및 상기 입구에서 상기 배출구로 미립자 물질을 이송하기 위해 상기 하우징 내에 위치된 스크루를 구비하는 상기 하우징을 포함하는, 가압된 컨베이어를 포함한다.

스크루 컨베이어의 사용은 기체 스트림에 연마 물질의 운반도 제어 및 측정될 수 있게 하는 잇점이 있다. 연마 물질은 예를 들면 중력에 의해서 및/또는 가압되어, 혹은 당업자에게 공지된 이외 임의의 다른 적합한 수단에 의해서, 호퍼에서 컨베이어로 운반되며, 여기서 연마 물질은 스크루의 동작으로 컨베이어 하우징을 통해 이동되기 전에 스크루와 컨베이어 하우징 사이에 공백들(void)을 채운다. 이에 따라, 기체 스트림으로 연마 물질의 지속적인 운반이 있다. 운반 레이트는 스크루의 속도 및/또는 스크루와 컨베이어 하우징 간에 공백들의 량을 조절함으로써 제어될 수 있다.

일 실시예에서, 호퍼 및 컨베이어는 파이프라인 내 압력과 동일한 소정의 압력 이상으로까지 가압된다.

미립자는 바람직하게는 다음의 조건들 중 하나 이상에 따른다.

1. 모스 경도계(Mohs scale)로 6.5보다 크거나 같은 경도;

2. BS EN 933 Part 5, 단락 3, 부단락 3.5에 인용된 바와 같은 다음의 정의 들 내에 드는 조건들로서, 표면의 90% 이상이 분쇄 혹은 부서진, 완전히 분쇄되거나 부서진 입자(분쇄 혹은 부서진 표면들이라는 것은 분쇄에 의해 생성되거나 자연력들에 의해 부서지고 경계가 예리한 에지들 및 선택적으로는 >90 %의 각상(angularity)이 있는 그래블(gravel) 입자의 면들(facet)을 의미할 것이다);

3. 비중이 2.5 g/cm³ 되고 1.3 내지 1.6 g/cm³의 벌크 밀도(bulk density)를 갖는다;

4. 화성 기원(igneous origin)이다.

5. 10 mm, 20 mm 및/또는 30 mm로 경사져(graded) 있다;

6. 완전히 세척되고 건조되고 모든 미세물들(fine)이 제거되었다.

많은 미립자 물질들이 사용될 수도 있으나, 바람직하게 미립자 물질은 플린트(flint), 처트(chert) 혹은 화강암(granite) 혹은 당업자에게 공지된 이외 어떤 다른 적합한 골재 혹은 강철을 절단한 조각들 등과 같은 임의의 적합한 인공 미립자 물질 중 하나 이상이다.

패니큘레이트(paniculate) 물질이 난기류(turbulent airflow) 내에 놓여져 파이프의 대향 단부로 추진된다. 난기류는 벽들에 있는 파이프의 중심에서 더 빠르게 이동하고 그러므로 파이프의 내부 표면에서 미립자 입자를 자동으로 세게 보낸다. 세정 공정은, 난류 공기의 속도와, 미립자 물질의 무게와 예리함(sharpness)과의 조합이, 결절들의 피각질의 바깥 외피에 충돌하여 이 피각질을 제거하여 밑에 연한 습기찬 부식 층을 노출시켜 이어 미립자 물질을 충돌시킴으로서 쉽게 제거되기에 충분할 때 달성된다.

미립자 물질은 파이프 부분을 통해 이동 동안에 끊임없이 파이프의 벽에 충돌하고 불균일한 분배로 추진력을 잃게 되어 막히게 한다.

그러므로, 이러한 시스템이 적합하게 작동하기 위해서, 파이프 전체에 걸쳐 고른 분배를 제공하기 위해서 균일하고 제어된 방식으로 기류에 미립자 물질이 부가되는 것이 중요하다. 이것은 스크루 컨베이어에 의해서, 특히, 위에 논의된 바와 같이, 가압된 호퍼로부터 미립자 물질이 공급되는 가압된 스크루 컨베이어에 의해 달성된다. 스크루 컨베이어들은 미립자 물질을 고르게 분배시킬 수 있는 잇점을 제공하며 시스템에 막힘을 야기함이 없이 기체 스트림에 미립자 물질의 분배 및 운반의 시작 및 중단을 할 수 있게 한다.

일 실시예에서, 컨베이어는 시간 당 150 내지 500 kg의 레이트(rate)의 기체 스트림에 미립자 물질을 공급하게 구성된다. 보다 바람직하게, 컨베이어는 시간 당 200 내지 400 kg의 레이트로, 특히 시간 당 250 내지 350 kg의 레이트로 기체 스트림에 미립자 물질을 공급하게 구성된다.

파이프라인의 부분을 세정하기 위해 필요로 되는 미립자 물질의 전형적인 량은 100 내지 500 kg이 될 것이다.

파이프라인에 오염량은 세정 작용에 저하가 거의 혹은 전혀 없이 파이프라인의 전체 길이를 따라 골재가 작용하므로, 파이프라인의 길이보다는, 사용되는 골재 량에 더 큰 영향을 미친다.

스크루는 수압으로 동력을 받을 수 있다. 대안적으로 스크루는 기계적으로 구동되거나 혹은 당업자에게 공지된 그외 어떤 다른 적합한 수단에 의해 구동될 수 있다.

일 실시예에서, 컨베이어는 순방향 혹은 반대되는 역방향으로 스크루를 구동하게 동작할 수 있다. 이것은 기체 스트림에 도달하기 전에 장치 내에 막혀 있을 수 있는 임의의 미립자 물질을 치우는 것이 요망될 때는 스크루의 방향이 역으로 될 수 있는 잇점이 있다.

장치는 사용에서 미립자 물질을 전달하는 기체 스트림을 제공하는 공기 공급부(air feed)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 면은 파이프들을 세정하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은,

a. 세정될 파이프 내에 공기 스트림을 제공하는 단계;

b. 상기 공기 스트림과 연통하는, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 장치를 제공하는 단계;

c. 상기 호퍼에 연마 미립자 물질을 제공하는 단계; 및

d. 상기 호퍼 및 상기 컨베이어를 가압하는 단계; 및

e. 상기 스크루를 회전시키고 상기 컨베이어를 통해 상기 미립자 물질을 상기 공기 스트림에 이동시키기 위해서 상기 컨베이어를 동작시키는 단계를 포함한다.

발명의 실시예가 첨부한 도면들을 참조하여 단지 예로서, 이제 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디스펜스 장치의 제 1 실시예의 예시도이다.

도 2는 도 1의 실시예를 탑재한 세정 시스템의 예시도이다.

도 3a 및 도 3b는 파이프라인의 부분이 세정됨을 보이는 것으로 도 2의 세정 시스템의 부분의 또 다른 예시도들이다.

도 1 내지 도 3의 실시예가 이제 이하 논의될 것이다.

장치(10)는 입구(32)를 갖춘 하우징(30)을 구비하는 골재 호퍼(20)를 포함하며 이 입구(32)를 통해 골재(40)가 호퍼(20) 내에 공급될 수 있다. 또한, 호퍼(20)는 스크루 컨베이어(50)에 결합되는 배출구(34)를 구비하며 이 스크루 컨베이어는 하우징(52) 그리고 하우징(52) 내에 위치되고 하우징(52)의 길이의 적어도 일부를 따라 출구(56)로 이송하게 배열된 스크루(54)를 포함하며 이 출구(56)를 통해 골재는 컨베이어를 떠나 파이프(60)의 부분을 통해 이동하는 가압된 공기 스트림(air stream)에 합류한다.

사용에서, 골재(100)는 하우징(30) 내 입구(32)를 통해 호퍼(20)에 공급된다. 호퍼(20)는 가압되고 골재는 연결 통로(36)를 통해 중력에 의해 스크루 컨베이어(50)를 향해 아래쪽으로 향하게 된다. 컨베이어에 들어갔을 때, 골재는 스크루(54)와 컨베이어 하우징(52)의 벽들(56) 사이에 스크루(54) 주위에 어떠한 빈 공간이든 채운다. 이어서 골재(100)는 측정된 방식으로 컨베이어(50)의 하우징(52)으로부터 그리고 가압된 공기 스트림(도 1에 도시되지 않음) 내로 운반되게 하기 위해서 제어된 레이트(rate)로 컨베이어(50)의 하우징(52)을 통해 이동된다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 파이프(60)의 부분을 세정하기 위해서 2개의 호퍼 및 컨베이어 구성들이, 기술된 실시예에서 사용될 수 있다.

세정될 파이프라인(110)의 제 1 단부(end)에 2개의 디젤 엔진 장치들(70)이 제공되며, 각각의 디젤 장치는 개별적인 헬리컬 블로어(helical blower)(72)를 구동한다. 헬리컬 블로어들(72)은 가압된 난기류를 생성하기 위해 개별적으로 혹은 병렬로 동작될 수 있다. 기술된 실시예가 각각이 개별적 헬리컬 블로어(72)를 구동하는 것인 2개의 디젤 엔진 장치(70)를 채용할지라도, 하나보다 더 많은 헬리컬 블로어(72)를 구동하기 위해 하나의 디젤 엔진 장치(70)가 채용될 수 있거나 2개 이상의 디젤 엔진 유닛들(70)이 임의의 요망되는 수의 헬리컬 블로어들(72)을 구동하는데 사용될 수도 있음을 알아야 한다.

배출구 파이프 구조(80)로부터 진동을 제거하기 위해서 플랜지된(flanged) 유연한 스테인리스 스틸 호스를 통해 블로어 배출구에 연결된다. 블로어(72)로부터 공기는 호스를 통해서 배출구 파이프 구조(80) 내로 토출된다.

배출구 파이프 구조(80)는 세정될 파이프라인(110)에 유연한 호스(85)를 통해 연결된다. 세정될 파이프 구조(110)는 덕 푸트 벤드(ducksfoot bend)(122)에 부착된 VJ 커플링(120)에 끼워맞추어진다. VJ 커플링(120) 및 벤드(122)는 애크로우 스트러트(acrow strut)(124) 및 나무 블록(126)을 사용하여 가압되고 있을 때 파이프라인으로부터 커플링이 분리되는 것을 방지하기 위해서 대향한 파이프에 대해 버티게 된다. 그러나, 기술된 구성에 대안으로 혹은 이와 조합하여, 결합 배출구 파이프 구조(80) 및 파이프라인(110)을 고정시키는 임의의 적합한 구성이 사용될 수 있음을 알 것이다.

기술된 실시예에서 파이프라인(110)을 통하는 공기의 추진 특성들은 다음과 같다.

추진

고 용량: 초당 적어도 60m 및 바람직하게는 초당 90m를 달성한다.

저압: 최대 2.5 바(bar).

품질: 100% 오일 무

난기류가 달성되는 파이프라인(110) 내에서 충분한 높은 속도가 달성됨이 발견되었다. 이것은 벽에 인접한 기류를 감속시키는 파이프라인(110)의 내부 벽의 드래그 효과(drag effect)에 의해 야기된다. 기류의 속도가 클수록, 파이프라인(110)의 중심에서 흐름과 파이프라인(110)의 벽에서 흐름 간에 흐름 차이(differential)가 더 커지고 이에 따라 파이프라인(110) 내 기류의 난류가 더 커지게 된다.

난류는 곧은 파이프라인만으로 시스템의 사용을 국한시키지 않기 위해서 벤드들 주위에 유지될 수 있다. T-부품들(T-piece)이 파이프라인(110) 내 설치되는 경우 흐름은 공기를 늦추고 난류를 생성할 벽이 전혀 없기 때문에 약간 더 층류로 되며 이에 따라 골재는 파이프를 따라 계속 진행하고 T-부품의 유통관에 들어가지 않게 된다.

블로어들(72)의 크기는, 일정하고 제어된 유속이 전체 시스템 전체에 걸쳐 유지될 수 있게 함으로써 에너지를 저장하고 이를 집중적으로 방출할 어떠한 요구조건이든 혹은 파이프라인(110)을 통하는 공기의 요구된 량을 제공하는 더 큰 압력들을 발생할 필요성을 제거할 수 있게 하는 충분한 흐름들을 발생할 수 있게 하기 위해서 선택된다.

블로어들(72)에 의해 발생된 압력은 파이프라인(110)으로부터 주 토출 라인 에 웨이스트 게이트 장치(waste gate arrangement)를 제어하는 적합한 압력 제어 장치의 사용에 의해 제어되며, 이에 따라 조작자가 시스템 내 압력 량을 제어하게 하며 시스템의 장치가 다음을 달성할 수 있게 한다.

1. 대량의 물 제거를 위한 낮은 압력, 즉 <0.5, 이에 따라 필수적인 제어를 유지하고 장치의 동작 동안 안전한 작동 환경을 보장한다;

2. 세정 목적들을 위해 요구될 때 2.5 바의 큰 압력.

블로어들(72)은 약 150℃의 고온의 공기를 생성하는데 이것은 디젤 엔진 장치들(70)의 기계적 동작과 공기의 가압 동안 전환되는 열 에너지 둘 다의 결과이다. 이 열은 동작동안 사용되어 파이프라인(110)의 내벽을 건조시킨다. 벽 및 이의 오염물을 건조시킬 때, 오염물들, 즉 결절들은 건조해지고 부서지게 되어 더 쉽게 제거할 수 있게 된다.

본 발명은 더 긴 길이들 및 더 큰 직경의 파이프들이 본 발명을 사용하여 세정될 수 있음을 알게 될지라도, 80 mm 내지 150 mm 직경 및 길이가 1000 미터까지의 매우 오염된 파이프들을 성공적으로 세정할 수 있다. 또한, 공정은 요망되는 공기 압력 등을 달성하는 장비의 적합한 선택에 의해 파이프의 임의의 크기를 수용하게 수정될 수도 있다. 세정 동작을 수행하는 장치는 파이프라인들이 세정을 요구하는 서로 다른 장소들로 장치를 용이하게 이송할 수 있게 쉽게 휴대되는 것이 바람직하다. 그러나, 사용되는 장비가 너무 커서 쉽게 휴대될 수 없는 작업의 규모가 요망되는 경우, 장치는 현장에서 조립되고, 파이프라인을 세정하는데 사용되고, 이어서 분해되어, 사용을 위해 재조립되기 전에 새로운 장소로 이송될 수 있음을 알 게 될 것이다.

발명의 면들이 첨부한 도면들에 도시된 실시예를 참조하여 기술되었을지라도, 발명은 도시된 정밀한 실시예로 제한되지 않으며 다양한 변경들 및 수정들이 더 이상의 발명적 숙련 및 노력없이 달성될 수 있음을 알아야 한다.

Claims (10)

1. 연마 미립자 물질을 기체 스트림에 디스펜스(dispense)하는 장치에 있어서, 상기 장치는,

   a. 미립자 연마 물질을 받아들이는 가압된 호퍼(hopper); 및

   b. 상기 호퍼에 결합된 것으로서, 상기 호퍼로부터 미립자 물질을 받아들이기 위한 입구, 하우징으로부터 미립자 물질의 운반을 위한 배출구, 및 상기 입구에서 상기 배출구로 미립자 물질을 이송하기 위해 상기 하우징 내에 위치된 스크루를 구비하는 상기 하우징을 포함하는, 가압된 컨베이어를 포함하는, 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 호퍼 및 상기 콘베이어는 소정의 압력까지 가압되는, 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 미립자 물질은 플린트(flint), 처트(chert), 및 화강암(granite) 중 하나 이상을 포함하는, 장치.
4. 전술한 청구항 중 한 항에 있어서, 상기 콘베이어는 시간 당 200 내지 400 kg의 상기 기체 스트림에 미립자를 공급하게 구성되는, 장치.
5. 전술한 청구항 중 한 항에 있어서, 상기 스크루는 수압으로 동력이 가해지 는, 장치.
6. 전술한 청구항 중 한 항에 있어서, 상기 콘베이어는 순방향 혹은 반대되는 역 방향으로 상기 스크루를 구동하게 동작하는, 장치.
7. 전술한 청구항 중 한 항에 있어서, 상기 장치는 사용에서 상기 미립자 물질을 전달하는 상기 기체 스트림을 제공하는 공기 공급부를 더 포함하는, 장치.
8. 파이프들을 세정하는 방법에 있어서, 상기 방법은,

   a. 세정될 파이프 내에 공기 스트림을 제공하는 단계;

   b. 상기 공기 스트림과 연통하는, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 장치를 제공하는 단계;

   c. 상기 호퍼에 연마 미립자 물질을 제공하는 단계; 및

   d. 상기 호퍼 및 상기 컨베이어를 가압하는 단계; 및

   e. 상기 스크루를 회전시키고 상기 컨베이어를 통해 상기 미립자 물질을 상기 공기 스트림에 이동시키기 위해서 상기 컨베이어를 동작시키는 단계를 포함하는, 파이프 세정 방법.
9. 실질적으로, 첨부한 도면들을 참조하여 위에 기술된, 장치.
10. 실질적으로, 첨부한 도면들을 참조하여 위에 기술된, 방법.

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