주입펌프의 종류와 패커 그리고 교반기

1. 나선형 로터 펌프

 

 ① 이중의 나선형고정자 안에서 1조의 로터가 돌아가는 펌프업니다.

주입제가 담긴 공간은 나선형 모양의 로터와 나선형 고정자에서부터 생기는 양의 방향으로 회전하는 로터를 딸 이동한다.

로터는 항상 원의 단면을 이루며 회전하고, 단면의 중심은 나선형으로써 로터축에 편심입니다.

고정자의 피치는 로터의 2배이며, 고정자와 로터의 맞물기는 고정자의 개구를 로터가 횡이동 할 수 있는 정도입니다.

물 붓기가 필요 없는 기계구조이며 밸브가 없습니다.

주입제와 접하여 작동되는 부분은 로터와 축뿐이며, 주입제를 보내기 위한 로터의 회전속도는 300rpm 정도입니다.

로더판은 경질의 크롬으로 도금되어 있으며 도금된 것이 많이 마모되면 재도금하여 사용할 수 있습니다.

고정자는 적당히 내구성 있는 고무나 합성고무로 되어 있으며 수명은 기술자들이 얼마나 잘 운영하느냐에 달려있으나 대개 1년 정도입니다.

마모가 되어서 새것으로 바꿀 때 프렌지나 덮개를 쉽게 해체할 수 있어 수분정도면 끝낼 수 있습니다.

 

 ② 이 펌프는 압력유지가 비교적 안정적이며 미국이나 유럽등에서 많이 쓰고 있는 기종입니다.(상품명 Mono또는 Moyno펌프) 필요동력은 7~15마력이며, 장점은 중량비로 모래:시멘트 = 4:1의 주입재까지 처리할 수 있다는 것입니다.

 

2. 피스톤펌프

 

 ① 이 펌프는 실린더내에서 피스톤이 왕복하는 것으로 그라우팅에 사용되는 것은 주로 2연식입니다.

피스톤이 한 방향으로 움직이면 주입재를 토출하고 다른 한쪽에서는 주입재를 흡입하여 다음단계의 토출을 준비합니다.

주입재의 펌프유입은 좌측의 아랫부분에서 되고 토출은 오른편 윗부분에서 이루어진다.

흡입을 할 때는 토출밸브를 막는 역순환방지 밸브가 있어야 하며 토즐을 할 때는 흡입밸브를 막는 역순환밸브가 있어야 합니다.

밸브는 구상과 판상이 있는데 구상의 밸브가 더 무난합니다.

밸브는 펌프의 효과적인 작동에 대단히 중요한 역할을 하므로 정지적으로 점검을 하여 지나치게 마모되었는지 너무 과도하게 막힘이 일어나는지 조사하여야 합니다.

 

 ② 피스톤 펌프는 행정중의 토출압력 및 토출량의 변동이 적고 설정된 최고 압력을 유지시키면서 토출량을 변경할 수 있으며 조작과 안전성이 뛰어나 널리 활용되고 있습니다.

또한 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 기종입니다.

 

피스톤 펌프

 

 

3. 다이어프럼 펌프

 

 ① 다이어프럼 펌프는 대게 한쌍으로 되어 있는 단동식 다이어프럼이 밸브가 있는 방 안에서 작동하며, 다이어프럼이 피스톤이나 크랭크의 힘으로 안팎으로 구불어지면서 주입재를 흡입하거나 토출 시킵니다.

다이어프럼이 오른쪽으로 구불어졌을 때 주입제방이 만들어지며 밸브가 닫혀지고 주입재가 위로 향하면서 왼쪽으로 구부러졌을 때 주입재가 토출됩니다.

이 펌프는 생산량은 적으나 고압인 55bars까지 올릴 수 있는 장점이 있습니다.

 

 

4. 패커

 

 ① 주입대상구간을 몇 개로 나누어 주입제가 나누어진 구간에만 들어가도록 하며 수압시험 때도 시험구간에만 주수되도록 하는 장치입니다.

또한 시추공 상부의 각종 조절장치를 단단하게 고정시키는 역할도 합니다.

이는 기본적으로 붕괴된 지층이나 팽창된 지층에도 자유롭게 설치할 수 있어야 하고 주입압력이 가하여지더라도 움직이지 않고 고정될 수 있어야 하며 확실하게 막음이 되어야 합니다.

 

 ② 기계식 패커 : 부드러운 고무로 만든 슬리브가 팽창하여 공벽에 밀착될 수 있도록 고안된 장치인데 지표에서 나사를 조이면 고무가 길이 방향으로 팽창하여 공벽에 부착됩니다.

팽창식은 조그마한 튜브로 공급되는 압축공기, 질소 또는 수압으로 인하여 고무가 팽창되도록 하는 장치입니다.

대게 주입공이 원형이고 편평한 경우에 사용합니다.

 

 ③ 팽창식 패커 : 공벽이 거칠어서 울퉁불퉁할 때 사용합니다.

즉 셰일, 사암, 석회암 등이 얕은 층후로 교호하여 발달하고 있어 공경이 불규칙한 퇴적암에는 적합합니다.

압력은 150kgf/cm까지 가능합니다.

 

 ④ 패커의 문제점 : 기계식은 공벽에 단단하게 밀착하여 약 50kgf/cm2 정도의 높은 압력을 적용할 수 있으나 주입공이 깊을 때는 너무 무거워서 다루기가 대단히 어려워 윈치등을 이용하여 이를 오르내려야 합니다.

일반적으로 사용할 수 있는 심도는 15m입니다.

팽창식은 공내를 오르내릴 때 거친 공벽에 의해 고무가 구멍이 나거나 찢어지기도 하며 고무의 팽창에도 한계가 있으므로 불규칙한 공벽에 완전하게 밀착되지 않을 수도 있습니다.

 

팽창식 패커

 

 ⑤ 패커를 사용할때 가장 큰 문제점은 패커장치의 튜브구경이 너무 작아서 블리딩 되는 물을 배제시킬 수 있는 장치를 할 수 없다는 점입니다.

또 다른 문제점은 주입제가 균열을 통하여 빠져나가 패커 위에 쌓여서 패커가 주입제에 의해 굳어버리는 것입니다.

이러한 현상은 현장에서 쉽게 판단하기 힘들것입니다.

5. 교반기

 ① 교반기는 혼합기에서 만들어진 주입재를 저장하는 곳으로서 주입펌프에 의해 주입공으로 보내지기 전까지 주입재가 침전되지 않도록 계속 교반하는 장치이며, 주입공으로 주입되지 못하고 파커에서부터 되돌아오는 주입재가 모아지는 곳이기도 합니다.

 

 ② 교반기의 크기는 대게 200L 짜리이고 rpm은 100이 적당합니다.

2조의 페달을 수직축에서 부착시키며 가장 아래쪽의 페달을 드럼의 바닥 가까이에 부착시켜야 주입재의 침전을 막을 수 있습니다.

 

교반기

 

 ③ 교반기의 드럼과 페달에는 앞서 사용하던 주입재가 붙어 있지 않도록 깨끗이 씻어야 하는데 그렇지 않으면 이들에 붙어 있던 고결된 주입재 덩어리가 주입호스나 연결부분에 끼어서 주입에 장애를 주기 때문입니다. 이를 막기 위해서는 교반기 토출구에 스크린을 설치 하여야 합니다.