KR100460833B1 - 하수관 보수용 신축 주름 방식 에어 패커장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수관 보수용 신축 주름 방식 에어 패커장치에 관한 것으로, 그 목적은 하수관 내벽에 넓은 분포로 밀착하므로 전체적인 보수 면적을 일정한 압력으로 향상시킬 수 있어서 보수 시간도 짧게 소요됨과 동시에 보수 작업 후에 보수가 끝난 하수관 상태를 검사할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 구성은 주입된 공기의 팽창에 의해 첨착재가 발라진 경화수지가 하수도관에 첨착되도록 경화수지가 감기는 패커와, 이 패커를 구동하는 구동장치와, 패커의 진행방향쪽에 하수관 내면을 이동하면서 결함의 여부와 보수 진행 상황을 감지하는 카메라부와, 상기 각 장치에 공기와 전원을 공급하는 케이블 릴로 구성된 하수관 보수용 패커장치에 있어서, 상기 패커의 몸체 양단에 하수관 보수 면적을 증가시키고, 접촉 면적에 대해서 전체적으로 균등한 압력을 가하도록 신축성이 있는 주름관부(2)로 형성하되, 이 주름관부(2)는 패커의 둘레방향으로 V자형 홈이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

하수관 보수용 신축 주름 방식 에어 패커장치{Air packer of flexible method for sewage repair}

본 발명은 하수관 보수용 신축 주름 방식 에어 패커장치에 관한 것으로, 자세하게는 패커 몸체 양단에 신축성이 있는 V자형의 주름 관을 설치하여 공기 주입시 패커 표면 전체가 일정하게 부풀어 오르도록 함과 동시에 보수가 끝난 하수관 상태를 검사하기 위해 카메라 검사 장비를 설치한 에어 패커장치에 관한 것이다.

지금까지 하수도관 부설작업은 묻어 버리면 끝이라는 인식으로 작업을 했기 때문에 이음부의 부실로 인하여 가정에서 흘러나오는 생활수와 기타 오수는 이음부를 통해 전부 땅으로 누수 되어 관속에는 하수가 흐르지 않으며, 반대로 하류의 지하수가 있는 곳에서는 외침수가 맑은 상태로 관속으로 들어와서 하수처리장으로 흘러드는 현실로서, 오수가 스며들어 지하수가 오염되는 환경보존과 하수도 시설물의 본래 목적달성을 위해서는 하수도관 보수가 절실하다.

상기 하수관을 보수하기 위해서는 땅을 굴착하여 파손된 하수관을 작업 위치로 노출시켜야 하는데 이 경우 굴착공사로 인한 심각한 교통 체증이 야기되며, 시간과 비용이 많이 소요되기 때문에 이 방법은 비효율적이다.

따라서, 지면을 굴착하지 않고 인간 작업자 또는 특수 장치를 하수관 내로 직접 투입시켜 보수 작업을 수행하고 있다.

하수관 검사/보수 로봇에 의한 하수관의 상태를 검사하고, 보수를 위한 준비를 한 후, 그 파손된 부분의 보수를 위한 장비의 개발이 필요하였다.

상기와 같은 목적하에서 하수관 속의 파손된 관로를 보수하기 위하여 개발된 패커 장비는 관로 속에 투입되어 패커에 수지포를 첨착하여 정확히 파손된 부위로 위치시키고 패커에 압축 공기를 주입하여 그 수지포를 파손 부위에 부착하는 방법이다.

이때 수지포는 시간이 경과되면 자연 경화되어 자체적으로 형태를 유지하면서 파손된 부위에 부착되면서 모양을 형성하게 된다.

이와 같이 수지포가 경화된 후에는 패커 내의 압축 공기를 제거하여 패커를 축소시키고 보수가 완료되면 다음 작업을 계속적으로 수행하도록 하였다.

그러나 기존의 패커는 패커 표면의 중앙부가 부풀어 하수관 내벽에 밀착하므로 그 면적이 작아 보수에 있어서 시간이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다.

기존의 보수용 패커는 보수를 위한 방법에 있어서 필러(filer)에 의한 방법과 수지 첨착 방법이 있다.

수지 첨착 방법은 원통형 공기 주름관부 외경면에 점착 수지포를 둘러씌운 다음 그 표면에 경화수지를 바른 후 공기를 팽창시켜 결함이 있는 하수관 내경에 경화수지를 압착시켜 붙임으로써 보수를 완성한다.

종래의 방법중에서 "누수 파이프 실링 장치"(US 3958607)의 경우 같은 크기의 패커를 사용할 경우 경화수지와 하수관의 접촉면적이 작고, 전체적으로 균등한 압력을 제공하지 못한다.

그리고 "매설된 하수관 파이프의 보수 패커"(US 5322653)는 패커 장치의 길이가 길게 되기 때문에 파이프의 형상이 곡관인 경우 보수작업시 공간상의 제약을 받는다는 문제점이 발생된다.

또한 보수가 끝난 후 이를 원격지에서 실시간으로 보수 공사부위를 검사할 방법이 없다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 하수관 내벽에 넓은 분포로 밀착하므로 전체적인 보수 면적을 일정한 압력으로 향상시킬 수 있어서 보수 시간도 짧게 소요되는 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적은 패커 몸체 양단에 신축성이 있는 V자형의 주름 관을 설치하여, 공기 주입시 패커 표면 전체가 일정하게 부풀어 오르도록 하는 패커장치를 제공함으로써 달성된다.

도 1은 본 발명 패커장치 전체단면을 보인 실시예도이도,

도 2는 종래 및 본 발명의 패커를 보인 비교도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 패커 구동부 (2) : 주름관부

(3) : 케이블 릴부 (4) : 카메라부

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 주입된 공기의 팽창에 의해 첨착재가 발라진 경화수지가 하수도관에 첨착되도록 경화수지가 감기는 패커와, 이 패커를 구동하는 구동장치와, 패커의 진행방향쪽에 하수관 내면을 이동하면서 결함의 여부와 보수 진행 상황을 감지하는 카메라부와, 상기 각 장치에 공기와 전원을 공급하는 케이블 릴로 구성된 하수관 보수용 패커장치에 있어서,상기 패커의 몸체 양단에 하수관 보수 면적을 증가시키고, 접촉 면적에 대해서 전체적으로 균등한 압력을 가하도록 신축성이 있는 주름관부(2)로 형성하되, 이 주름관부(2)는 패커의 둘레방향으로 V자형 홈이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 패커장치 전체단면을 보인 실시예도이고, 도 2는 종래 및 본 발명의 패커를 보인 비교도로서 도 2의 (a)는 종래의 패커장치의 팽창전 및 팽창후의 모습을 보인 것이고, (b)는 본 발명의 팽창전 및 팽창 후의 모습을 보이고 있다.

본 발명의 패커장치는 접촉면적의 압력을 균등하게 하고 최대 접촉면적을 갖기 위한 하수관 보수용 신축 주름방식 에어 패커장치로 패커의 양단에 주름관을 설치하여 전체적인 보수 면적을 향상시켰다.

즉, 패커 몸체 양단에 신축성이 있도록 V자형의 주름 관을 설치하여 공기 주입시 패커 표면 전체가 일정하게 부풀어 올라 하수관 내벽에 밀착하므로 접촉 면적이 넓어 보수시간이 짧아지도록 구성하였다.

따라서 기존의 보수 방법보다 접촉효율을 높임으로써 하수관 로봇의 작업 능력을 향상시켰다.

아울러 기존 패커의 불 균포 압력의 문제점을 균일 분포 압력으로 첨착시킴으로써 작업의 효율성을 향상시키고 직경 300㎜의 하수관 내에도 투입하여 작업할 수 있는 크기의 신축 주름형 패커 장치이다.

또한 패커장치의 전단에 카메라부를 설치하여 원격지에서도 카메라로부터 전송된 화상을 통해 보수부위의 상태를 일괄적으로 검사하도록 구성하였다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.

(실시예)

패커의 설계 도면은 도 1에서 보는 바와 같다. 규격으로는 길이 700㎜, 내경 450㎜, 외경 230㎜ 이다. 고무풍선의 인장강도는 150㎏/㎠, 공기 압력은 1.5 ∼ 2 bar, 고무재질은 BR, 고무풍선의 두께는 5㎜ 이다.

또한 패커의 사용 재료는 SUS 304, AL plate, SS 41, 고무 풍선 등을 사용하였다.

본 발명 패커의 주요 구성은 패커 구동부(1), 주름관부(2), 케이블 릴부(3), 카메라 부(4) 등으로 이루어진다.

상기 본 발명의 패커 구동부(1)는 도 1에서와 같이 하수관 내경 면에 완전히 밀착하여 작업시 진동이나 충격으로 인한 이탈 현상에도 충분히 견딜 수 있게 하였다.

또한 하수관의 이물질에도 용이하게 움직일 수 있고, 패커 작업시 지하의 오수가 스며들지 않도록 하였다.

이 모든 조건을 만족하기 위해 SUS 304 재질을 선택하였고, 패커의 몸체 앞, 뒤에 각각 구동 바퀴를 제작하여 설치하였다.

또한 구동부 앞, 뒤에는 케이블 릴을 연결할 수 있는 견인 고리를 제작하여 부착하고, 와이어로프를 이용하여 지상에서 용이하게 조정할 수 있도록 하였다.

상기 와이어로프는 중심에 섬유질을 가진 7가닥 6꼬임으로 구성된 것을 선택하였다.

또한 패커 중앙 부분에는 하수관 안에 있는 물이 작업시 패커를 통과하여 흐를 수 있도록 파이프를 사용하여 제작하였다.

상기에서 사용된 파이프는 PVC(poly vinyl chloride)수지를 사용하여 만든 편수 칼라관 A형 VP-PR 파이프인 KSM-3401로 선정하였다.

상기 구동 장치는 하수관의 내면에 밀착하여 움직이도록 제작하였다.

이를 위해 바퀴 부착을 위한 브라켓을 제작하여 바퀴를 90°간격으로 배치하여 힘이 일정하게 분포되도록 제작하였다.

본 발명의 주름관부(2)는 도 1에서와 같이 패커를 이루는 고무 튜브의 양측에 형성되는데, 패커는 내부로 공기가 유입되어 표면이 팽창하며, 그 팽창한 표면에 미리 설치한 수지가 하수관 표면에 완전히 밀착하도록 한 다음, 그 수지가 완전히 경화되면 그 내부의 공기를 제거하여 작업을 끝내는 방식으로 하수관 내의 한정된 공간에서 작업이 이루어진다.

본 발명에서는 고무 튜브 재질을 선정하였다. 이 고무 튜브 재질은 신축성과 탄력성을 갖으며, 이물질 및 작업 조건이 열악한 상태에서도 장기간 견딜 수 있도록 제작하였다.

또한 제작된 고무 튜브는 작업시 1.5 ∼ 2 bar 정도의 공기 압력이 유입되므로 이를 유지할 수 있도록 하였다. 그래서 인장강도가 150㎏f/㎠인 BR재질을 선정하였다.

상기 고무튜브로 이루어진 패커의 양측에는 주름관(2)이 형성되어 있는데, 외부의 공기 압축기로부터 압축된 공기는 바퀴 고정을 위해 설치된 브라켓을 통해 공급되며, 그 공기는 고무 튜브 내로 들어간다.

이 고무 튜브의 형태를 만들기 위해 파이프와 고무 튜브 사이에 MC재질을 선정하였다.

상기 재질을 이용하여 파이프 양쪽에 설치하도록 하였다. 이 MC 재질 블록의 설치시 공기가 유출되는 것을 방지하기 위해 o-ring을 이용하여 처리하도록 하였고, MC 블록을 패커 구동부와 체결하기 위해 별도로 MC 블록 고정용 너트(nut)를 제작하여 설치하도록 하였다.

그리고, 패커 구동부와 주름관부의 체결은 강철 밴드를 사용하고, 또한 주름 관을 설치하여 공기 유입으로 인한 팽창시 작업 유효 면적을 넓게 하도록 하였다.

상기 도 1에서와 같이 케이블 릴부(3) 지상에서 패커로 압축 공기와 카메라 부의 전원을 공급하고 카메라 영상 신호를 전송하기 위한 장치이다.

이 공기 호스 릴의 중앙부로 압축 공기와 전원 및 신호 선을 연결할 수 있도록 하였다.

호스의 길이는 70m 이므로 이를 지탱할 수 있는 강도를 가진 열연 압연 강판을 사용하여 제작하였다.

이 공기 호스 릴이 회전할 경우 공압 라인이 같이 회전하면 라인이 꼬이므로 이를 방지하기 위해 에어 로터리 조인트를 설치하여 호스 릴이 회전하여도 공압 라인은 회전하지 않도록 하였다.

그리고, 전원 및 영상 신호 선은 호스 릴의 중앙에 슬립 링을 설치하여 연결하였다.

또한 압축 공기, 전원 및 신호선의 옆에는 작업이 끝났을 때, 패커를 인양하기 위한 케이블이 설치되었다.

도 1에서와 같이 패커가 관로 속을 진행 및 작업할 경우 이 모든 작업 상황을 감시하기 위해 카메라를 구비한 카메라부(4)를 설치하였다.

상기 카메라는 몸체 부의 앞단에 관로 진행에 있어서의 진동과 충돌에 견딜 수 있도록 견고하게 제작하였다.

또한 관 내벽을 검사하기 위해 회전을 할 수 있도록 전기 모터와 카메라의 시야를 확보하기 위해 조명을 설치하였으며, 물이 스며들지 않도록 방수처리가 되어 있다.

상기 카메라부(4)에 사용된 재료는 AL 6061, SUS 304, 강화 유리 5㎜를 사용하였다.

상기와 같은 본 발명 패커를 사용한 보수 방법을 설명하면 다음과 같다.

하수관 속의 파손된 관로를 보수하기 위하여 발명 신축 주름방식의 패커 장비를 하수관로 속에 투입한 후, 패커에 경화수지를 첨착하여 정확히 파손된 부위로 위치시키고 패커에 컴프레셔로 압축 공기를 주입하여 그 경화수지를 파손 부위에 부착하는 방법이다.

이때 경화수지는 30분정도 시간이 경과되면 자연 경화되어 자체적으로 형태를 유지하면서 결함 부위에 부착된다.

이와 같이 경화수지가 경화된 후에는 패커 내의 압축 공기를 제거하여 주름관부를 축소시키고 보수가 완료되도록 하였다.

상기 작업 후 패커 장치를 구동시켜 전단에 설치된 카메라장치를 사용하여 보수 부위를 원격지에서 검사하면 작업이 종료된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 패커장치를 사용하여 도 2와 같이 종래 및 본 발명 패커의 비교 성능시험을 하였다.

성능시험결과 개발된 패커는 패커 몸체 양단에 신축성이 있는 V자형의 주름 관을 설치함으로서 공기 주입시 패커 표면 전체가 일정하게 부풀어 올랐다.

따라서 하수관 내벽에 넓은 분포로 밀착하므로 전체적인 보수 면적을 향상시킬 수 있으며, 보수시간도 짧게 소요된다는 장점을 확인하였다.

그리고 보수 작업 후에 보수가 끝난 하수관 상태를 검사하기 위해 탑재한 카메라 검사 장비에 의해 보수 작업 후 하수관 상태를 하수관 밖의 차량에 탑재되어 있는 컨트롤 룸(control room)에 설치하여 원격으로 검사할 수 있다는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명의 패커장치는 패커 양단에 V형 주름을 형성함으로써 균등한 압력과 넓은 면적을 가지고 작업의 효율성을 증가시킬 수 있어서 산업상의 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 주입된 공기의 팽창에 의해 첨착재가 발라진 경화수지가 하수도관에 첨착되도록 경화수지가 감기는 패커와, 이 패커를 구동하는 구동장치와, 패커의 진행방향쪽에 하수관 내면을 이동하면서 결함의 여부와 보수 진행 상황을 감지하는 카메라부와, 상기 각 장치에 공기와 전원을 공급하는 케이블 릴로 구성된 하수관 보수용 패커장치에 있어서,

   상기 패커의 몸체 양단에 하수관 보수 면적을 증가시키고, 접촉 면적에 대해서 전체적으로 균등한 압력을 가하도록 신축성이 있는 주름관부(2)로 형성하되, 이 주름관부(2)는 패커의 둘레방향으로 V자형 홈이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 하수관 보수용 신축 주름 방식 에어 패커장치.