KR100405065B1 - 하수도 박스, 암거의 퇴적물 준설장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인 카메라를 통한 원격조작으로 바닥에 쌓인 퇴적물을 효율적으로 준설하도록 하는 경제적인 하수도 박스, 암거의 준설장치에 관한 것이다.

본 발명은, 몸체에 후술하는 토출수단을 지지하기 위한 지지부를 구비하며, 유압에 의한 무한궤도 구동방식의 트랙슈를 장착하고 원격조정되는 무인 로봇대차와; 상기 로봇대차에 후술하는 지지수단을 통하여 지지되며, 퇴적물을 부수어 흡입부로 모아들이기 위한, 구동수단을 구비한 양방향 스크류와, 상기 양방형 스크류를 내부에 수용 지지하며 소정 폭을 구비한 호퍼와, 상기 호퍼에 연통 장착되며 퇴적물을 강력 흡입하기 위한 토출펌프와, 상기 토출펌프에 연결되는 토출관을 포함하여 이루어지는 토출수단과; 상기 로봇대차에 설치되는 CC-TV 카메라와; 상기 로봇대차 지지부에 일측이 힌지 장착되고, 다른 일측은 상기 호퍼에 연결되어 호퍼를 지지하기 위한 암과, 호퍼의 상기 암에 일측이 고정되며 호퍼의 높낮이 및 각도조정이 가능하기 위한 다수의 실린더를 포함하여 구성되는 호퍼 지지수단과; 상기 로봇대차 트랙슈의 구동부, 토출펌프, 스크류 구동수단, 및 지지수단의 다수의 실린더들을 구동시키기 위한 유압라인을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 것임.

Description

하수도 박스, 암거의 퇴적물 준설장치{Dredging apparatus for sewerage-box or culvert}

본 발명은 하수도 박스 또는 암거 내부의 퇴적물을 준설하기 위한 준설장치에 관한 것으로서, 특히 무인 카메라를 통한 원격조작으로 바닥에 쌓인 퇴적물을 효율적으로 준설하도록 하는 경제적인 하수도 박스, 암거의 준설장치에 관한 것이다.

근래에 들어 생활 하수 및 산업폐수는 날로 증가하고 있으며 비가 많은 지역이나 집중호우가 있는 경우에는 다량의 빗물이 하수관을 흐르게 되고, 이러한 경우에 하수관 내부를 흐르는 생활 하수는 물론 빗물과 함께 떠내려오는 하수에 실린 부유물이나 토사 등은 자연 퇴적하거나, 또는 굴곡 관로나 확대 관로 등에서 유속이 느려져 퇴적하기 쉽다.

퇴적량이 증가하게 되면 하수관로가 점차 막히게 되며 심지어는 역류하여 장마시에는 주거지역이 침수되는 피해를 입기도 한다. 이러한 피해를 방지하려면 하수관 설치 및 유수관리를 잘하여야 하며, 산업활동이 활발해져 갈수록 하수도의 유지 관리는 매우 중요한 것이다.

하수도 박스 또는 암거의 내부에 퇴적된 슬러지 등의 청소 준설작업은 박스 내부에 많은 량의 모래, 슬러지가 모여 적재되고, 내부의 유독가스 및 악취와 기타 오물이 있어 무척 불결, 위험하고 어려운 것이 현실이다.

이렇게 인력이 투입되기 어려운 하수도 박스 또는 암거의 준설 및 청소장치의 종래 기술로서는 준설흡입 차량을 이용 인력으로 호스를 끌고 들어가 흡입시키거나, 디젤 건설중기인 소형 스키트로타를 이용 준설작업을 실시하고 있으나, 그 장비 또한 박스관 내부에 많은 물이 흐르기 때문에 작업이 불가능하며, 또한 매연으로 인한 위험성 등으로 하여 준설업 종사자 들의 한결같은 바램은 무인 구동 장비의 출현이다.

이러한 바램에 따른 무인 준설장치로서,

고압수 분사식을 이용한 것으로서, 도 7에 도시된 바와 같이 유압모터에 의해 회전되는 로터리 날(101)에 의해 퇴적토를 분쇄하며 토사 와류를 발생시켜 원심펌프에 의해 토출관(102)을 통하여 외부로 토출하도록 하는 기술이 제안된 바 있다.

도 7의 (a)도는 전체 구성도이며, (b)도는 (a)도의 C 시선 확대도이다.

상기 종래 기술은 도 7에 도시된 바와 같이, 대차(104)를 움직이는 바퀴가전,후륜(105)(106)으로 구성되어 굴곡이 불규칙한 진흙뻘로 이루어진 하수도 박스 또는 암거의 바닥면에서의 이동이 실제적으로는 불가능하였다.

즉, 전륜(105) 또는 후륜(106) 중 어느 한쪽이 진흙뻘에 빠지게 되고, 움직이지를 못해 작업이 불가능하며, 한편으로 상기 토출관(102)으로는 바로 앞에 위치되는 퇴적물만 흡일될뿐 로터리 하우징(107)의 양측으로 진입된 토사는 흡입되지 못하고 적체되어 장치의 전진을 불가능하게 하는 문제점이 있어 실제로는 전혀 실용성이 없어 사용되지 못하고 있는 실정이다.

한편, 종래기술의 토출펌프는 케이싱의 유체 입구와 출구가 직선방향으로 되고, 그 사이에 임펠러가 설치됨으로써 유입된 유체가 임펠러를 통과하여 출구로 나가는 과정에서 일부는 곧바로 나가지 못하고, 임펠러와 출구측 케이싱 공간에서 겉돌음이 발생하여 유체의 토출효율을 저하시키고, 임펠러의 샤프트 지지부인 리테이너 측에는 압력부하가 발생되어 리테이너 등의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은, 유독가스, 악취, 오물, 많은 물 등으로 사람의 접근이 어려운 하수도 박스 또는 암거 내부를 무인로봇을 원격조정하여 청소 준설하는 장치로서,

유압에 의하여 작동되며 CC-TV 카메라를 구비한 무인로봇대차와, 퇴적물을부수어 토출위치로 이송시키는 양방향 스크류와 퇴적물을 흡입하기 위해 특수 제작된 양정 토출펌프 및 소정 간격으로 돌편을 부여하여 노젓는 식의 무한궤도 구동방식의 트랙슈 등을 구비함으로써,

무인작업으로서 진흙뻘 바닥에서도 장비의 이동이 원활하게 이루어지고, 퇴적물을 효율적으로 토출, 준설시켜 작업시간을 현저히 단축시키며, 하수도 박스, 암거의 관리를 용이하게 하여 수질개선과 환경공해 방지, 장마철의 주택가 침수를 방지토록 하는 하수도 박스, 암거의 준설장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 토출수단의 토출펌프를 유체의 겉돌음이 방지되도록 하는 강력한 강제순환식 펌프로 구성함으로 토출효율을 현저히 향상시키고, 기기의 수명도 연장토록 하는 하수도 박스, 암거의 준설장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 측면도.

도 2는 도 1의 평면도.

도 3은 도 2의 A시선 일부 발췌도.

도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 토출펌프의 임펠러 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예의 유압흐름도.

도 6은 도 1의 일 실시예의 작동 상태도.

도 7은 종래 기술의 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 본 발명에 따른 하수도 박스, 암거 준설장치

10: 무인로봇대차 11: 몸체

12: 지지부 13: 트랙슈

13a: 돌편 14: 구동부

20: 토출수단 21: 양방향 스크류

22: 호퍼 23: 토출펌프

23a: 임펠러 23aa: 임펠러 날개

4: 토출관 25: 구동수단

25a: 유압모터 25b: 체인

25c: 스프로켓 26: 베어링

30: 지지수단 31: 암

32: 높낮이 조절실린더 33: 각도 조절실린더

40: CC-TV 카메라 50: 유압라인

상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 하수도 박스, 암거의 준설장치는,

유압에 의하여 작동되며 CC-TV 카메라를 구비하고 후술하는 토출수단을 지지하기 위한 지지부를 형성하며, 무한궤도 구동방식의 트랙슈를 장착하고, 원격조정되는 무인 로봇대차와;

상기 로봇대차에 후술하는 지지수단을 통하여 지지되며, 퇴적물을 부수어 흡입부로 모아들이기 위한, 구동수단을 구비한 양방향 스크류와, 상기 양방형 스크류를 내부에 수용 지지하며 소정 폭을 구비한 호퍼와, 상기 호퍼에 연통 장착되며 퇴적물을 강력 흡입하기 위한 토출펌프와, 상기 토출펌프에 연결되는 토출관을 포함하여 이루어지는 토출수단과;

상기 로봇대차 지지부에 일측이 힌지 장착되고, 다른 일측은 상기 호퍼에 연결되어 호퍼를 지지하기 위한 암과, 상기 암에 일측이 고정되며 호퍼의 높낮이 및 각도조정이 가능하기 위한 다수의 실린더를 포함하여 구성되는 호퍼 지지수단과;

상기 로봇대차 트랙슈의 구동부, 토출펌프, 스크류 구동수단, 및 지지수단의 다수의 실린더들을 구동시키기 위한 유압라인을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 로봇대차의 무한궤도 구동방식의 트랙슈에는 소정 간격으로 소정 높이의 돌편이 돌출 부여됨이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 토출펌프의 임펠러는 다수의 날개를 소정각으로 구비하되, 상기 날개는 직선으로 이루어지고, 임펠러의 후단을 막는 밑판이 일체로 형성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 지지수단은 양단이 호퍼 및 로봇대차의 지지부와 힌지결합되는 암과, 상기 토출수단의 높낮이를 조정하기 위하여 상기 암과 로봇대차의 지지부 사이에 부여되는 높낮이 조절실린더와, 상기 호퍼의 각도 조절을 위하여 상기 암과 호퍼 사이에 부여되는 각도 조절실린더를 구비하여 형성됨이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 CC-TV 카메라는 상하좌우 방향으로 원격 각도조정이 가능하기 위한 구관절 연결부와 이를 원격으로 조정하기 위한 원격조정수단을 구비함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 하수도 박스, 암거의 준설장치에 대한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 하수도 박스, 암거의 준설장치의 구성을 개략적으로 보이는 측면도이며, 도 2는 도 1의 평면도 이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일 실시예의 하수도 박스, 암거의 준설장치(1)는,

몸체(11)에 후술하는 토출수단(20)을 지지하기 위한 지지부(12)를 구비하며, 유압에 의한 무한궤도 구동방식의 트랙슈(13)를 장착하고 원격조정되는 무인 로봇대차(10)와;

상기 로봇대차(10)에 후술하는 지지수단(30)을 통하여 지지되며, 퇴적물을 부수어 흡입부로 모아들이기 위한, 구동수단을 구비한 양방향 스크류(21)와, 상기 양방형 스크류(22)를 내부에 수용 지지하며 소정 폭을 구비한 호퍼(22)와, 상기 호퍼(22)에 연통 장착되며 퇴적물을 강력 흡입하기 위한 토출펌프(23)와, 상기 토출펌프(23)에 연결되는 토출관(24)을 포함하여 이루어지는 토출수단(20)과;

상기 로봇대차(10)의 소정 위치에 설치되는 CC-TV 카메라(30)와;

상기 로봇대차 지지부(12)에 일측이 힌지 장착되고, 다른 일측은 상기 호퍼(22)에 연결되어 호퍼를 지지하기 위한 암(31)과, 상기 암(31)에 일측이 고정되며, 호퍼(22)의 높낮이 및 각도조정이 가능하기 위한 다수의 실린더(32)(33)를 포함하여 구성되는 호퍼 지지수단(30)과;

상기 로봇대차 트랙슈(13)의 구동부(14), 토출펌프(23), 스크류구동수단(25), 및 지지수단(30)의 다수의 실린더(32)(33)들을 구동시키기 위한 유압라인을 포함하여 구성된다.

상기 양방향 스크류(21)는 스크류 날의 나선방향을 절반씩 서로 반대로 형성하여 스크류가 퇴적물을 파쇄하는 동시에 파쇄물을 양측에서 가운데로 모아들이는 이송기능를 갖도록 하였다.

도 3은 도 2의 A시선도로서 상기 양방향 스크류의 구동부의 일 실시예를 도시한 것이다.

상기 양방향 스크류의 구동수단(25)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 호퍼(22)의 일측 상부에 고정되는 유압모터(25a)와, 상기 유압모터 및 양방향 스크류(21) 일측 축단에 장착되는 스프로켓(25c)와 이들을 연결하는 체인(25b)으로 구성됨이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 로봇대차(10)의 무한궤도 구동방식의 트랙슈(13)에는 소정 간격으로 대차가 하수구 박스 바닥의 뻘 속에서 마치 노를 젖듯이 하여 이동하도록 소정 높이의 돌편(13a)이 링크에 돌출 부여됨이 바람직하다.

도 4는 상기 토출펌프 임펠러(23a)의 구성을 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이, 상기 토출펌프(23)의 임펠러(23a)는 다수의 날개(23aa)를 소정각으로 구비하되, 상기 날개(23aa)는 직선으로 형성되고, 임펠러의 후단을 막는 밑판(23ab)이 일체로 형성되었다.

상기 지지수단(30)은 양단이 호퍼(22) 및 로봇대차(10)의 지지부(12)와 힌지축(15)으로 결합되는 암(31)과, 상기 토출수단(20)의 높낮이를 조정하기 위하여 상기 암(31)과 로봇대차의 지지부(12) 사이에 부여되는 높낮이 조절실린더(32)와, 상기 호퍼(22)의 각도 조절을 위하여 상기 암(31)과 호퍼(22) 사이에 부여되는 각도 조절실린더(33)를 구비하여 형성되었다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 CC-TV 카메라(40)는 롯봇대차(10)의 전방 상단에 설치되되, 상하좌우 방향으로 각도조정이 가능하기 위한 구관절 연결부(미도시)와, 이를 원격으로 조정하기 위한 원격조정수단(미도시) 케이블 및 전원을 연결하여 하수도 박스 또는 암거 내부의 준설상태를 외부에서 모니터를 통해 녹화 확인할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압흐름도로서, 도시된 바와 같이, 한 대의 메인 유압펌프를 가지고 직렬식으로 연결해서 작동하는 방식이다.

메인펌프(501) 한쪽 라인에서 솔레노이드 전환밸브(502)를 통하여 토출펌프(23)의 구동모터(23a)로 연결되고,

메인펌프(501)의 다른 한쪽 라인에서 발생한 오일은 전환밸브(503)을 통하여 양방향 스크류(21)의 구동수단(25)의 유압모터(25a)를 작동 후 돌아오는 기름은 전환밸브(504)로 들어가서 트랙슈 무한궤도의 한쪽 구동 모터(14a)를 구동하고 나와 전환밸브(505)를 통하여 무한궤도의 다른 한쪽 모터(14b)로 가서 전,후진 좌우 조정작동을 구동시킨다.

무한궤도 구동부에서 작동하고 남은 오일은 전환밸브(506)(507)을 통하여 지지수단(30)의 높낮이 조절실린더(32)와 각도 조절실린더(33)를 작동시킨다.

미설명 부호 (508)은 압력계이다.

상기한 구성을 지닌 본 발명의 작용상태를 살펴 본다.

본 발명은 로봇대차 몸체(11)에 설치된 카메라(40)에 의하여 하수도 박스 또는 암거의 내부를 외부에서 모니터를 통하여 관찰하면서 무인작업으로 바닥의 준설 및 청소작업이 이루어지는데, 로봇대차(10)의 이동수단으로서 무한궤도 구동방식의 트랙슈(13)를 장착하되, 상기 트랙슈(13)의 링크에 소정 높이의 돌편(13a)을 부여함으로써 접지압이 낮은 압력하의 진창속에서도 마치 노를 젓듯이 전,후진 작업이 더욱 용이하도록 한다,

상기 토출수단(20)의 양방향 스크류(21)는 구동수단(25)에 의하여 회동되어 하수도 박스, 암거 내부에 쌓인 모래, 슬러지, 기타 오물 등의 퇴적물을 부수는 오가기능을 갖는 동시에 퇴적물을 가운데로 연속적으로 이동시켜 강력한 흡인작용을 하는 토출펌프(23)로 유입시킨다.

상기 토출펌프(23)는 특히 임펠러(23a)의 날개(23aa) 형상을 곡선형이 아닌 직선형으로 형성되고, 후단을 막는 밑판(23ab)이 일체로 형성되어 같이 회동됨으로써 흡입된 유체가 겉돌을 공간을 주지 않고 곧바로 날개의 측부에 위치되는 케이싱의 토출구로 토출되도록 한다.

따라서 토출펌프 내에서의 유체의 행로는 밑판(23ab)에 막혀 ㄴ자형으로 이루어지게 되고, 종래기술에서와 같은 임펠러와 출구측 케이싱 공간에서 겉돌음이 발생할 여지가 없음으로 토출력이 현저히 증대되어 강력한 힘을 갖는 토출펌프가 되고, 임펠러의 샤프트 밀폐지지부인 리테이너 측에 부하를 주지 않게 되어 기기의 수명을 극대화 시키게 된다.

하수구 박스, 암거 내부의 퇴적물의 준설작업은 퇴적물의 높이가 높은 경우가 많아 도 6에 도시된 바와 같이 벽을 헐어가듯이 전진해야 하는 경우가 많으며, 이 경우, 높은 곳의 퇴적물을 허물어 내리기도 해야 하는 등, 상기 호퍼(22) 및 호퍼(22)에 딸려있는 토출수단(20)은 카메라(40)에 의하여 관찰되는 퇴적물의 위치상태에 맞추어 지지수단의 조절실린더들(31)(32}을 조작시켜서 높낮이 및 각도를 적절하게 운용하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 하수도 박스, 암거의 준설장치(1)는 사람이 접근하기 어려운 하수도 박스, 암거의 내부를 준설, 청소함에 있어서, 단 한대의 메인 유압펌프(501)를 이용하여 장치 전체의 구동장치가 유기적으로 작동되며, CC-TV 카메라를 통한 원격관찰 및 원격제어시스템을 구비하고, 로봇대차(10)의 이동수단으로서 무한궤도 구동방식의 트랙슈(13)를 장착하되, 링크에 소정 높이의 돌편을 부여하여 기반 지지력이 약한 하수도 박스, 암거의 습한 진창에서도 준설작업이 용이하도록 하며, 오거기능과 더불어 호퍼 양측으로 들어오는 퇴적물을 가운데로 연속 이송시켜 토출펌프로 유입시키는 이송기능을 구비한 양방향 스크류(21)와 호퍼(22)가 퇴적물의 파쇄와 이송을 효율적으로 수행하고, 강력한 파워를 가진 토출펌프(23) 및 토출관(24)을 통하여 지상에 별도 설치된 침전조로 배출시키는 것이다.

본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실제예 및 도면에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하수도 박스, 암거의 준설장치는,

사람이 접근하기 어려운 하수도 박스, 암거의 내부를 준설, 청소함에 있어서, 단 한대의 메인 유압펌프를 이용, 전체 구동시스템이 유기적으로 작동되도록 하며, 무인로봇으로 하여 접지압이 낮은 진창으로 이루어진 환경에서 이동이 용이토록 하고, 오거기능과 더불어 호퍼 양측으로 들어오는 퇴적물을 가운데로 연속 이송시켜 토출펌프로 유입시키는 이송기능을 구비한 양방향 스크류와 호퍼가 퇴적물의 파쇄와 이송을 효율적으로 수행하고, 강력한 파워를 가진 토출펌프를 구비하여 효율적인 준설작업이 이루어지도록 함으로써,

하수도 박스, 암거 내부의 준설 및 청소작업을 용이하게 하고, 유독 가스, 악취 등으로 부터 작업자 보호하며, 많은 양의 작업을 단 시간 내에 수행토록 하여 작업시간 을 현저히 단축시키고, 아울러 공사비용을 현저히 절감토록 하며,

하수도의 관리를 효율적으로 하여 수질개선과 환경공해방지, 장마철 고질적인 침수지역의 완화 등 경제적 파급효과가 대단히 큰 매우 유익한 기술이다.

Claims (5)

1. 몸체에 후술하는 토출수단을 지지하기 위한 지지부를 구비하며, 유압에 의한 무한궤도 구동방식의 트랙슈를 장착하고 원격조정되는 무인 로봇대차와;

   상기 로봇대차에 후술하는 지지수단을 통하여 지지되며, 퇴적물을 부수어 흡입부로 모아들이기 위한, 구동수단을 구비한 양방향 스크류와, 상기 양방형 스크류를 내부에 수용 지지하며 소정 폭을 구비한 호퍼와, 상기 호퍼에 연통 장착되며 퇴적물을 강력 흡입하기 위한 토출펌프와, 상기 토출펌프에 연결되는 토출관을 포함하여 이루어지는 토출수단과;

   상기 로봇대차에 설치되는 CC-TV 카메라와;

   상기 로봇대차 지지부에 일측이 힌지 장착되고, 다른 일측은 상기 호퍼에 연결되어 호퍼를 지지하기 위한 암과, 호퍼의 상기 암에 일측이 고정되며 호퍼의 높낮이 및 각도조정이 가능하기 위한 다수의 실린더를 포함하여 구성되는 호퍼 지지수단과;

   상기 로봇대차 트랙슈의 구동부, 토출펌프, 스크류 구동수단, 및 지지수단의 다수의 실린더들을 구동시키기 위한 유압라인을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 하수도 박스, 암거의 준설장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 로봇대차의 무한궤도 구동방식의 트랙슈에는 소정 간격으로 소정 높이의 돌편이 돌출 부여됨을 특징으로 하는 하수도 박스, 암거의 준설장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 토출펌프의 임펠러는 다수의 날개를 소정각으로 구비하되, 상기 날개는 직선으로 이루어지고,

   임펠러의 후단을 막는 밑판이 일체로 형성됨을 특징으로 하는 하수도 박스, 암거의 준설장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 지지수단은 양단이 호퍼 및 로봇대차의 지지부와 힌지결합되는 암과, 상기 토출수단의 높낮이를 조정하기 위하여 상기 암과 로봇대차의 지지부 사이에 부여되는 높낮이 조절실린더와, 상기 호퍼의 각도 조절을 위하여 상기 암과 호퍼 사이에 부여되는 각도 조절실린더를 구비하여 형성됨을 특징으로 하는 하수도 박스, 암거의 준설장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 CC-TV 카메라는 상하좌우 방향으로 각도조정이 가능하기 위한 구관절 연결부와, 이를 원격으로 조정하기 위한 원격조정수단이 구비됨을 특징으로 하는 하수도 박스, 암거의 준설장치.