KR101111221B1 - 하수도관 갱생을 위한 절삭보링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 신관을 하수도관 내에 삽입하여 하수도관을 갱생하는 하수도관 갱생장치에 관한 것으로서, 하수도관 내에서 전후 이동 가능하도록 이루어진 이동 차체와, 상기 이동 차체의 후방에 위치되어 신관이 하수도관 내부로 삽입되게 하수도관의 내벽을 절삭하여 보링하는 절삭보링 헤드와, 상기 이동 차체에 구비되어 상기 절삭보링 헤드를 회전시키는 절삭구동기구와, 상기 이동 차체에 고정되어 상기 절삭보링 헤드 및 절삭구동기구가 이동 차체에 대하여 직선 이동이 가능하도록 지지하는 직동 가이드기구를 포함하여 구성됨으로써, 신관 삽입시 하수도관의 내경이 축소되는 것을 최소화함과 아울러, 하수가 남아 있는 상태에서도 하수관의 갱생 작업이 가능하여 갱생 작업이 용이하고 공사 기간을 단축할 수 있으며 공사비용도 크게 절감할 수 있고, 또한 하수도관이 틀어져 오차가 발생하는 경우에도 신관을 일정한 경사로 삽입하여 하수도관 갱생 공법의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 갖는다.

하수도관, 갱생, 신관, 이송, 보링, 비굴착

Description

하수도관 갱생을 위한 절삭보링장치{Boring apparatus for repairing sewage pipe}

본 발명은 불량 하수도관을 굴착하지 않고 그대로 둔 상태에서 신관을 삽입하여 갱생하는 하수도관 갱생장치 및 이를 이용한 하수도관 갱생 방법, 그리고 하수도관 갱생을 위한 절삭보링장치에 관한 것이다.

일반적으로 하수도관은 가정이나, 공장 등에서 발생된 하수나 폐수를 배출하기 위해 설치된 관으로서, 통상 하수 및 잔존물들이 고이지 않고 지속적으로 흘러가도록 적절한 기울기를 설정하여 지중에 매설하게 된다.

이러한, 하수도관은 토압(土壓)이나 차량의 하중에도 견딜 수 있는 강도를 갖도록 구성되며, 토관, 철근 콘크리트 관을 비롯하여, 강관, PVC관 등도 이용할 수 있으나, 통상적으로는 철근 콘크리트 관을 많이 이용되고 있다.

하수도관은 장시간 사용하게 되면, 관로가 막히거나 부분적으로 손상되어 하수 처리에 문제가 발생하게 되므로, 하수도관을 정비하거나 보수해야 한다. 따라서 하수도관이 설치 지역에는 일정 간격마다 맨홀을 구성하여, 맨홀을 통해서 하수도 관을 점검 또는 보수하게 된다.

하지만, 관의 손상이 심한 경우에는 맨홀을 통해 보수하는데 한계가 있으므로, 불량 하수도관을 새로운 하수도관으로 교체해야 한다. 그러나 하수도관으로 교체하는 공사는 지중에 매설된 불량 하수도관을 파내고 새로운 하수도관을 설치해야 하므로, 공사 기간이 상당히 길어짐은 물론 공사비도 대폭 상승하게 된다. 특히, 도심지 등에 매립된 하수도관을 교체할 때는 통행에 지장을 줄 뿐만 아니라 교통 체증의 원인이 되어 상당한 불편이 따르는 문제가 있다.

이와 같은 문제 때문에, 불량 하수도관을 교체하지 않고, 맨홀을 통해서 기존 관로를 갱생하는 방법들이 다양하게 시도되고 있다.

그 일례로, 공개특허 1998-71922호에서는, 액화 열경화성 수지를 하수도관 내에 반전시키는 방식으로 삽입하여 경화시킴으로써 불량 하수도관 내부를 라이닝하는 공법을 제시하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 공개특허 발명을 비롯한 종래의 하수도관 갱생 공법들은, 하수도관 내부에 새로운 관재를 투입하기 위해서, 하수도관 내에 존재하는 하수나 하수 찌꺼기(잔존물) 등을 완전히 제거한 다음, 하수도관 내부를 건조시킨 상태에서 하수도관 내부를 라이닝하는 공사를 진행하기 때문에 갱생 공정이 복잡하고, 공사 기간도 길어질 뿐만 아니라, 공사비용이 과도하게 소요되는 문제점이 있다.

또한, 상기한 바와 같은 종래의 하수도관 갱생 공법들은, 단순히 하수도관의 내부에 하나의 층을 더 구성하여 하수도관을 보수하는데 불과하기 때문에 하수도관 이 노후하거나 지반 침하 등의 원인으로, 하수도관이 틀어지거나 변형되는 등의 문제가 발생되어도 이를 초기 하수도관 설치시와 같이 다시 일정한 경사도를 갖는 하수도관 연결 상태로 복원하기 어려운 문제가 발생된다. 하수도관이 틀어진 상태 그대로 하수도관을 갱생하게 되면, 하수도관의 연결 상태가 바르지 않으므로, 일부 구간에 침전물이 장기간 쌓이게 되고, 이로 인하여 하수의 배출이 원활하게 이루어지지 않거나, 장시간 쌓은 침전물 등에 의해 하수도관이 더 틀어지거나 라이닝 부분의 내구성을 떨어뜨려 사용 수명을 크게 단축하게 되는 문제가 발생된다.

또한, 종래 하수도관 갱생 공법들은, 하수도관 내부에 라이닝층이 추가로 형성됨에 따라 라이닝한 두께만큼 관경이 좁아져 하수 배출 용량이 줄어들게 된다. 이는 평소에는 문제가 되지 않을 수 있으나, 비가 많이 내리는 등 하수 배출량이 많아지는 경우에는 하수가 맨홀을 통해 외부로 넘치게 되어 홍수 피해의 원인이 될 수 있는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하수도관의 내부를 절삭 보링하면서 신관을 압입하여 하수도관을 갱생할 수 있도록 함으로써, 하수도의 하수 배출용량 축소 문제를 최소화할 수 있고, 하수가 남아 있는 상태에서도 하수관의 갱생 작업이 가능하여, 갱생 작업이 용이하고, 공사 기간을 단축할 수 있으며, 공사비용도 절감할 수 있는 하수도관 갱생장치 및 이를 이용한 하수도관 갱생 방법, 그리고 절삭보링장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 하수도관이 틀어져 오차가 발생하는 경우에도 신관을 일정한 경사로 삽입하여 하수도관 연결 오차를 보정할 수 있도록 함으로써 하수 및 하수 찌꺼기 등의 배출이 원활하게 이루어질 수 있고, 이에 따라 갱생 후에도 하수도관의 수명이 장시간 유지되어 갱생 작업의 신뢰성을 높일 수 있는 하수도관 갱생장치 및 이를 이용한 하수도관 갱생 방법, 그리고 절삭보링장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 하수도관 갱생장치는, 통형 구조를 갖는 신관을 하수도관 내에 삽입하여 하수도관을 갱생하는 하수도관 갱생장치로서, 하수도관 사이의 맨홀 내에 위치되어 상기 신관을 하수도관 내부로 밀어 넣어 삽입하는 신관이송장치와; 상기 신관이송장치에 의해 하수도관 내측으로 삽입되 는 신관이 하수도관 내부로 원활하게 삽입될 수 있도록 하수도관의 내면을 절삭하는 동시에, 관의 삽입 이동을 안내하는 절삭보링장치를 포함한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 신관이송장치는, 하나의 힌지점을 중심으로 회전하는 한 쌍의 접이식 브래킷과, 이 한 쌍의 접이식 브래킷 사이에 구비되어 접이식 브래킷의 간격을 확장 및 수축시키는 유압 실린더와, 상기 한 쌍의 접이식 브래킷의 양쪽 끝단부를 지지하는 레일 베드와, 상기 접이식 브래킷의 한쪽 끝단부에 연결되어 레일 베드를 따라 이동하는 슬라이딩체와, 이 슬라이딩체에 구비되어 신관에 결합되는 신관 결합체를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이때 상기 한 쌍의 접이식 브래킷은 한쪽 끝단부가 상기 레일 베드에 그 위치가 고정된 상태에서 상대 회전 가능하게 연결되고, 다른 쪽 끝단부가 상기 슬라이딩체를 통해 상기 레일 베드를 따라 슬라이딩 가능하게 연결되는 것이 바람직하다.

상기 레일 베드에는, 맨홀 내부에 신관이송장치의 설치 위치를 고정함과 동시에 높이를 조절할 수 있도록 지지장치가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 절삭보링장치는, 하수도관 내에서 전후 이동 가능하도록 이루어진 이동 차체와, 상기 이동 차체의 후방에 위치되어 하수도관 내벽을 절삭하는 절삭보링 헤드와, 상기 이동 차체에 구비되어 상기 절삭보링 헤드를 회전시키는 절삭구동기구와, 상기 절삭보링 헤드의 후방에 위치되어 신관에 결합되는 신관 전방 결합체와, 상기 신관 전방 결합체를 비롯하여 절삭보링 헤드, 절삭구동기구가 이동 차체에 대 하여 직선 이동이 가능하도록 지지하는 직동 가이드기구를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 상기 절삭보링장치는, 상기 이동 차체가 하수도관의 길이 방향으로 이동하는 것을 제한하는 동시에 신관이 삽입되는 센터 위치를 조절할 수 있도록 하는 차체 고정장치를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 직동 가이드기구는, 상기 절삭구동기구의 구동축이 회전될 수 있도록 지지하는 구동축 지지체와, 상기 이동 차체에 구비되어 구동축 지지체와 함께 절삭구동기구의 전후 이동을 안내하는 안내기구를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 절삭보링장치는, 신관의 삽입 위치를 보다 정확하게 결정할 수 있도록 하수도관의 상태 및 경사도를 측정하는 배관상태 검출장치가 더 포함되어 구성되는 것이 바람직하다.

상기 절삭보링장치는 하수도관 내부에서 전후 이동시키는 견인장치와 연결되어 구성될 수 있다.

이때, 상기 견인장치는, 하수도관 내부에서 이동하는 견인 차체와, 상기 견인 차체를 구동하는 주행 구동부와, 상기 신관삽입장치 및 절삭보링장치에 구비된 유압 장비에 유압을 제공할 수 있도록 이루어진 유압 제어장치를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 주행 구동부는 주행 모터와, 상기 주행 모터의 회전력을 바퀴에 전달하는 동력전달기구들을 포함하고, 상기 동력전달기구는 양쪽 앞바퀴 사이에 연결된 구동축과, 주행 모터에서 구동축에 동력을 전달하는 베벨기어와, 양쪽 뒷바퀴 사이에 연결된 종동축과, 상기 구동축과 종동축 사이에 연결되어 구동축의 회전력을 종동축에 전달하는 전달기어세트를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

다음, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 하수도관 갱생방법은, 상기한 본 발명의 하수도관 갱생장치를 이용하여 제1맨홀과 제2맨홀 사이에 연결된 하수도관에 신관을 삽입하여 하수도관을 갱생하는 방법으로서, 상기 제1맨홀에 상기 신관이송장치를 장착하고 하수도관 내에 절삭보링장치를 위치시킨 상태에서 신관의 양단부를 신관이송장치와 절삭보링장치에 각각 연결하는 제1단계와; 상기 제1단계 후에, 신관의 삽입 방향으로 신관의 앞쪽에서 상기 절삭보링장치를 구동하여 하수도관 내부를 일정 깊이로 절삭하여 보링하는 동시에, 신관의 뒤쪽에서 상기 신관이송장치를 이용하여 신관을 밀어 넣어 삽입하는 제2단계와; 상기 제2단계를 진행하는 과정에서 신관이 하수도관 내에 삽입되면, 신관 후방에 결합된 신관이송장치를 분리하고, 새로운 신관을 하수도관에 삽입된 신관에 연결한 다음, 새로운 신관의 후방에 신관이송장치를 결합시키는 제3단계와; 제2단계와 제3단계를 반복하여 신관을 계속 연결하면서 상기 제1맨홀과 제2맨홀 사이의 하수도관에 신관을 삽입하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1단계에서, 신관 및 신관이송장치는 제1맨홀 쪽으로 삽입하고, 절삭보링장치는 제2맨홀 쪽에서 삽입한 다음, 신관의 양쪽에 신관이송장치 및 절삭보링장치를 각각 연결하는 것이 바람직하다.

상기 제2단계에서, 상기 절삭보링장치가 이동 차체, 신관에 결합되는 신관 전방 결합체, 하수도관 내벽을 절삭하는 절삭보링 헤드로 이루어지고, 신관 전방 결합체와 절삭보링 헤드가 이동 차체에 대하여 전후 이동이 가능하도록 구성될 때, 상기 이동 차체를 하수도관 내에 고정된 상태에서, 신관이송장치를 작동하여 신관을 하수도관 내부로 밀어 넣어 삽입하는 것이 바람직하다.

상기 제2단계에서, 상기 절삭보링장치가 이동 차체, 신관에 결합되는 신관 전방 결합체, 하수도관 내벽을 절삭하는 절삭보링 헤드로 이루어지고, 신관 전방 결합체와 절삭보링 헤드가 이동 차체에 대하여 전후 직선 이동이 가능하도록 이동 차체에 지지되게 구성된 상태에서, 하수도관의 반경 방향으로 이동 차체의 고정 위치를 변화시켜 절삭보링 헤드의 보링 센터 및 신관이 삽입되는 센터 위치를 조절하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 신관이 삽입되는 센터 위치를 설정할 때, 배관상태 측정장치를 이용하여 하수도관의 연결 상태 또는 배관 상태를 측정하여 신관을 삽입할 센터 위치를 결정하여 신관을 삽입하는 것이 바람직하다.

상기 제3단계에서, 하수도관에 삽입된 신관에 새로운 신관을 연결할 때, 절삭보링장치를 신관에서 멀어지는 방향으로 전진 이동시켜 고정하는 것이 바람직하다.

특히, 상기한 본 발명의 하수도관 갱생 방법은 하수도관 내에 하수가 남아 있는 상태에서 그대로 신관을 삽입하여 하수도관을 갱생할 수 있다.

또한, 상기 하수도관 내부에 신관을 삽입한 후에, 하수도관의 내벽과 신관 사이에 틈새가 발생할 경우에 하수도관과 신관 사이에 고압 모르타르를 충진할 수 있다.

다음, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 하수도관 갱생을 위한 절삭보링장치는, 하수도관 내에서 전후 이동 가능하도록 이루어진 이동 차체와, 상기 이동 차체의 후방에 위치되어 신관이 하수도관 내부로 삽입되게 하수도관의 내벽을 절삭하여 보링하는 절삭보링 헤드와, 상기 이동 차체에 구비되어 상기 절삭보링 헤드를 회전시키는 절삭구동기구와, 상기 이동 차체에 고정되어 상기 절삭보링 헤드 및 절삭구동기구가 이동 차체에 대하여 직선 이동이 가능하도록 지지하는 직동 가이드기구를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하수도관 갱생장치 및 이를 이용한 하수도관 갱생 방법, 그리고 절삭보링장치는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명은, 비굴착 방식으로 양쪽 맨홀 사이에서 하수도관의 내부를 절삭 보링하면서 신관을 압입하는 방식으로 삽입하여 갱생하기 때문에, 일정한 형태를 갖는 신관이 하수도관 내에 바로 삽입되어 설치됨으로 인하여 하수도관 라이닝 작업의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

또한 본 발명은, 하수도관을 일정 깊이로 절삭 보링한 후에 신관을 삽입하여 라이닝하기 때문에 신관 삽입으로 인해 발생할 수 있는 하수도관의 관경 축소를 최소화하여, 초기 하수배출 설계용량을 그대로 유지할 수 있게 되어, 홍수 피해 발생 등을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

또한 본 발명은, 하수도관을 절삭 보링하고, 이 부분에 신관을 압입하여 설치하게 되므로, 하수가 잔존하는 상태에서도 라이닝 작업이 가능하여, 종래와 같이 하수도관을 세정 및 건조하는 공정이 불필요하게 되고, 이에 따라 갱생 작업성이 향상됨은 물론 공사 기간을 크게 단축할 수 있으며, 또한 공사비용도 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

또한 본 발명은, 장시간 사용이나 지반 침하 등에 의해 하수도관이 틀어져 오차가 발생하는 경우에도, 일정한 경사도 또는 직진도로 하수도관 내부를 절삭 보링한 후에 신관을 삽입하여 라이닝하기 때문에 하수도관을 갱생하면서 경사 틀어짐 등의 오차를 보정할 수 있고, 이에 따라 하수 및 하수 찌꺼기 등의 배출이 원활하게 이루어질 수 있게 되고, 갱생 후에도 하수도관의 수명이 길어지게 되어 갱생 작업의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 제공하게 된다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 하수도관 갱생장치는 주로 콘크리트 하수도관의 보수 및 정비에 이용된다. 물론, 콘크리트 소재의 하수도관에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 PVC 하수도관 등 다른 소재로 이루어진 하수도관에도 널리 적용될 수 있음은 물론이다.

이하 설명되는 본 발명의 실시예에서는 주로 콘크리트 소재로 이루어진 하수 도관을 중심으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수도관 갱생장치를 이용하여 하수도 갱생(보수)과정을 보여주는 전체 구성도이다.

도 1에서 참조 번호 1은 콘크리트 하수도관이고, 참조 번호 5는 맨홀 부분을 나타낸다.

본 발명에 따른 하수도관 갱생장치는 노후된 콘크리트 하수도관(1) 내부에 신관(10)을 삽입하여 설치하도록 구성되는데, 이때 사용되는 신관(10)은 PVC 등 합성수지관으로 이루어지는 것이 바람직하다. 물론, 합성수지관 외에도 금속관 등 통상적으로 하수도관(1)으로 이용되는 다른 관재를 이용할 수 있다.

신관(10)은 맨홀(5)을 통해 콘크리트 하수도관(1)을 삽입되어 라이닝하는 구조로 설치되므로, 각각의 신관 길이는 맨홀(5)을 통해 하수도관(1) 내에 삽입될 수 있는 길이로 설정되는 것이 바람직하다.

이러한 신관(10)을 콘크리트 하수도관(1)에 삽입하는 본 발명의 기본적인 방법은, 신관 삽입 방향으로 신관(10)의 앞쪽에서는 절삭보링장치(30)를 이용하여 하수도관(1)의 내면을 일정 깊이만큼 절삭하면서 전진하고, 신관(10)의 뒤쪽에서는 신관이송장치(20)가 신관(10)을 콘크리트 하수도관(1)에 밀어 넣으면서 라이닝(lining)하는 방법으로 이루어진다.

이때 신관(10)의 길이는 맨홀(5)을 삽입한 후에 하수도관(1)에 밀어 넣을 수 있는 길이로 제한되므로, 일정 길이의 신관(10)을 도 1에서와 같이 나사 조립 방식(S)으로 연속 이어가는 방식으로 연결하도록 설정되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 하수도관 갱생장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 하수도관 갱생장치는, 도 1의 왼쪽으로부터, 크게 신관이송장치(20), 절삭보링장치(30), 견인장치(100)로 나누어져 구성되는 것이 바람직하다.

신관이송장치(20)는, 위에서도 설명한 바와 같이 맨홀(5) 내에 위치되어 신관(10)을 하수도관(1) 내부로 밀어 넣어주는 장비이다.

절삭보링장치(30)는, 하수도관(1) 내면을 절삭하여 신관(10)이 하수도관(1) 내부로 원활하게 삽입되어 설치되도록 하는 장비이며, 견인장치(100)는 절삭보링장치(30)를 하수도관(1) 내부에서 전후 이동시키는 장비이다. 본 실시예에서는 절삭보링장치(30)와 견인장치(100)가 분리되어 각각 설치된 구성을 예시하고 있으나, 실시 조건에 따라서는 일체형 구조로 설치하여 구성할 수 있다.

본 실시예의 도면에서와 같이 절삭보링장치(30)와 견인장치(100)를 분리형 구조로 구성하는 이유는, 300mm의 내경을 가진 소형 하수도관(1)을 보수하고자 할 때, 함께 구성할 경우에 장치의 구성이 복잡해지고, 길이가 커지게 됨에 따라 하수도관(1)의 내부에서 이동이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 따라서 절삭보링장치(30)와 견인장치(100)를 분리하여 구성함으로써 소형 하수도관(1) 내에서 절삭보링장치(30)의 작동 및 이동이 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

물론, 하수도관(1)의 내경이 1000mm 이상 등 대형인 경우에는 절삭보링장치(30)와 견인장치(100)를 하나의 몸체(차체)에 모두 구성하는 것도 가능하고, 또 한 제작비용의 다소 상승될 수 있으나, 소형 부품 및 정밀 조립 방식 등을 이용하여 구성하는 경우에 역시 하나의 몸체에 구성하는 것도 가능하다.

이제, 상기한 바와 같이 구성되는 신관이송장치(20), 절삭보링장치(30), 견인장치(100)에 대하여, 도 2 내지 도 16을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신관이송장치(20)를 보여주는 도면이고, 도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 절삭보링장치(30)를 보여주는 도면들이며, 도 9 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 견인장치(100)를 보여주는 도면들이다.

먼저, 도 2를 참조하여, 신관이송장치(20)에 대하여 설명한다.

신관이송장치(20)는, 확장 가능한 구조로 이루어져, 맨홀(5) 내에서 신관(10)을 하수도관(1) 내부로 밀어 넣는 장비이다.

이러한 신관이송장치(20)는, 하나의 힌지점(21)을 중심으로 회전하면서 확장 및 수축이 가능하게 연결된 한 쌍의 접이식 브래킷(22)이 구비된다. 이 접이식 브래킷(22)은 유압 실린더(23) 등에 의해 그 간격이 좁혀지거나 확장될 수 있게 구성된다. 물론, 유압 실린더(23) 외에도 한 쌍의 접이식 브래킷(22) 사이의 간격을 조절할 수 있는 장비이면, 다양하게 채택하여 구성할 수 있다. 예로 들면 직선 이동 기구인 리니어 액추에이터(모터)를 이용하여 구성할 수도 있다.

상기 한 쌍의 접이식 브래킷(22)의 양쪽 끝단부에는 레일 베드(24)가 길게 연결된다. 이때 한쪽 끝단부(22F)는 레일 베드(24)에 그 위치가 고정된 상태에서 상대 회전이 가능하게 연결되고, 다른 쪽 끝단부(22M)는 레일 베드(24)를 따라 슬라이딩 가능하게 연결된다.

접이식 브래킷(22)의 다른 쪽 끝단부(22M)와 레일 베드(24) 사이에는 레일 베드(24)를 따라 이동하는 슬라이딩체(25)가 구비되고, 이 슬라이딩체(25)에는 신관(10)에 결합되는 신관 결합체(27)가 설치된다.

여기서 상기 접이식 브래킷(22)의 다른 쪽 끝단부(22M)는 상기 슬라이딩체(25)에 회전 가능하게 연결되고, 슬라이딩체(25)는 상기 레일 베드(24)를 따라 안정적으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 롤러(26)들이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 신관 결합체(27)는 도 1에서와 같이 신관(10)의 후방에서 신관을 하수도관(1) 내부에 압입 즉, 밀어 넣어주기 위해 결합되는 부분으로서, 통상 신관(10)이 원형 구조로 이루어지므로, 역시 원판형 구조로 형성되어 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 신관 결합체(27)는 상기 접이식 브래킷(22)으로부터 슬라이딩체(25)를 통해 전달되는 이송력을 신관(10) 전체에 충분히 전달할 수 있는 구조이면, 원판형 구조에 한정되지 않고 그 모양을 다양하게 변형시켜 구성할 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성되는 신관이송장치(20)는 맨홀(5) 내부에 설치 위치를 고정함과 아울러, 높이를 조절할 수 있는 지지장치(28)가 구비된다.

지지장치(28)는 상기 레일 베드(24)에 연결되어 설치되는 것이 바람직하고, 높이 조절 방식은 유압 실린더 등을 이용한 자동식, 또는 스크루 결합 구조 등을 이용한 수동식 등 필요에 따라 적절하게 선택하여 구성할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 신관이송장치(20)는, 한 쌍의 접이식 브래킷(22)이 서로 모아지는 방향 즉, 접힘 상태에서, 유압 실린더(23)에 유압이 제공되면, 접이식 브래킷(22)의 한 쪽 끝단부(22F)는 레일 베드(24)에 그대로 고정되어 있는 상태에서 다른 쪽 끝단부(22M)가 슬라이딩체(25)를 밀어주게 된다. 이때 슬라이딩체(25)는 레일 베드(24)를 따라 전진하게 되고, 이 슬라이딩체(25)에 고정되어 있는 신관 결합체(27)가 신관(10)을 하수도관(1) 내부로 밀게 됨으로써, 유압 실린더(23)의 힘이 신관(10)에 전달되어 신관(10)이 하수도관(1) 내부에서 전진 이동하게 된다.

한편, 상기한 신관이송장치(20)는 한 쌍의 접이식 브래킷(22)의 접힘/펼침 작동을 이용하여 신관(10)을 이송하도록 이루어진 구성을 설명하였으나, 반드시 이러한 구조에 한정되지 않고, 신관 결합체(27)의 후방에 직접 리니어 액추에이터를 연결하여 신관 결합체(27)에 이송력을 제공하도록 구성할 수 있다. 이때 리니어 액추에이터는 유압 실린더, 리니어 모터 등 직선 구동력을 발생시키는 공지의 장치를 이용하여 다양하게 구성할 수 있다.

다음, 도 3 내지 도 8을 참조하여, 절삭보링장치(30)에 대하여 설명한다.

도 3은 절삭보링장치(30)의 전체 구성도, 도 4는 도 3의 A-A 선 방향에서 본 도면, 도 5는 도 3의 B-B선 방향에서 본 도면, 도 6은 절삭보링장치(30)의 구동축 부분의 분해도, 도 7은 절삭보링장치(30)의 차체 및 이 차체에 설치되는 부품들의 분해도, 도 8은 절삭보링장치(30)의 수평측정장치를 보인 정면도 및 측면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 절삭보링장치(30)는, 하수도관(1) 내에서 전후 이동 가능하도록 이루어진 이동 차체(31), 이 이동 차체(31)를 하수도관(1) 내에 고정하기 위한 차체 고정장치(40), 이동 차체(31)의 앞쪽에 위치되어 하수도관(1) 내벽을 절삭하는 절삭보링 헤드(50), 이동 차체(31)에 구비되어 상기 절삭보링 헤드(50)를 회전시키는 절삭구동기구(60), 절삭보링 헤드(50)의 앞쪽에 위치되어 신관(10)에 결합되는 신관 전방 결합체(55), 이 신관 전방 결합체(55)를 비롯하여 절삭보링 헤드(50), 절삭구동기구(60)가 이동 차체(31)에 대하여 직선 이동이 가능하도록 지지하는 직동 가이드기구(70) 등으로 구성된다.

이와 같은 주요 구성부분을 중심으로 절삭보링장치(30)의 각각의 구성에 대하여 설명한다.

먼저, 이동 차체(31)는 하수도관(1) 내부를 이동할 수 있는 대차형 구조로 이루어진다. 따라서 이동 차체(31)에는 이동 바퀴(32)들이 장착된다. 그리고 이동 차체(31)는 뒤쪽 부분에 도 1에 도시된 바와 같이 견인장치(100)를 연결할 수 있도록 연결 고리(33)가 구성된다.

다음, 차체 고정장치(40)는 이동 차체(31)를 하수도관(1) 내에 위치를 고정하기 위한 장비로서, 본 실시예에서는 이동 차체(31)의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 배치되는 고정용 유압 실린더(41~45)들의 구성을 예시한다.

이동 차체(31)의 앞쪽에 설치된 고정용 유압 실린더는, 도 4에 도시된 바와 같이, 역'V'자형 구조로 배치된 제1,2 고정 실린더(41, 42)와, 이동 차체(31)의 상 부에 링크 구조로 배치되는 제3 고정 실린더(43)로 구성된다. 그리고 이동 차체(31)의 뒤쪽에 설치된 고정용 유압 실린더는, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 센터를 중심으로 상하 방향으로 배치되는 제4, 5 고정 실린더(44, 45)로 구성된다.

제3 고정 실린더(43)는 도 7을 참조하면, 이동 차체(31)의 전방 상부에 링크 구조로 연결되어 유압 실린더의 피스톤 로드(43a)가 돌출되면, 연결 링크(46)와 함께 삼각 구도로 상승하면서 하수도관(1) 천정면에 밀착될 수 있도록 구성된다.

이와 같은 차체 고정장치(40)는 이동 차체(31)의 앞쪽에서 3개의 고정 실린더(41, 42, 43)가 3점 지지 방식으로 하수도관(1)의 내벽에 밀착되고, 이동 차체(31)의 뒤쪽에서 2개의 고정 실린더(44, 45)가 2점 지지 방식으로 하수도관(1) 내벽에 밀착되어 이동 차체(31)의 위치를 고정할 수 있도록 구성되는 것이다.

특히, 상기 차체 고정장치(40)는 이동 차체(31)가 하수도관(1)의 길이 방향으로 이동하는 것을 제한하는 기능을 함과 아울러, 각각의 고정 실린더(41~45)들의 피스톤 로드의 돌출 길이를 조절하여 절삭구동기구(60) 및 절삭보링 헤드(50)의 센터를 조절하는 기능도 갖는다. 이에 대해서는 다음에 자세히 설명한다.

한편, 차체 고정장치(40)는 상기한 방식에 한정되지 않고, 실시 조건에 따라서는 고정 실린더의 개수를 달리하여 배치할 수 있으며, 또한 설치 위치도 변경하여 구성할 수 있다. 또한 유압 실린더에 의한 고정 방식에 한정되지 않고, 하수도관(1) 내부에 이동 차체(31)를 안정되게 위치 고정할 수 있는 스파이크 기능을 갖는 구조이면 공압 실린더 또는 볼 스크루, 리니어 액추에이터 방식 등을 공지의 다른 방법을 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

다음, 절삭보링 헤드(50)는, 도 3을 참고하면, 신관(10)이 용이하게 삽입되어 장착될 수 있도록 하수도관(1) 벽면을 일정 깊이만큼 절삭할 수 있도록 구성된 것으로, 상기 절삭구동기구(60)에 의해 회전하면서 하수도관(1) 벽면을 절삭 보링할 수 있도록 구성된다.

이러한 절삭보링 헤드(50)는 원판형 구조로 형성되고, 도 3에서와 같이, 둘레면에 절삭날(51a, 52a)들이 형성된 제1헤드(51)와 제2헤드(52)가 일체형 구조로 조합된 구성으로 이루어질 수 있다.

제1헤드(51)는 하수도관(1) 절삭 방향으로 대략 콘 모양으로 곡면으로 경사지게 형성되어 절삭날(51a)이 초기 하수도관(1) 벽면을 파고들어가면서 절삭할 수 있도록 구성되고, 제2헤드(52)는 신관(10)이 원활하게 삽입될 수 있도록 제1헤드(51)에 의해 절삭된 하수도관(1) 벽면을 추가 절삭하면서 다듬어줄 수 있도록 구성된다.

제1헤드(51)와 제2헤드(52)로 이루어진 절삭보링 헤드(50)의 구성은 하나의 바람직한 실시예의 구성으로서, 상기한 구성에 한정되지 않고, 하수도관(1) 내벽면을 절삭하여 보링할 수 있는 구성이면, 벽면을 타격하면서 보링하는 장치를 이용하는 등 실시 조건에 따라 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

다음, 신관 전방 결합체(55)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 절삭구동기구(60)의 구동축(61) 끝단부에 지지된 상태에서 신관(10)에 결합되도록 구성된다.

신관 전방 결합체(55)는 원판 구조로 형성되어 센터 부분이 구동축(61)의 회 전으로부터 자유롭도록 구동축(61)에 베어링(56)을 통해 지지되고, 둘레 부분에는 신관(10)의 앞부분에 결합될 수 있도록 플랜지부(57)가 구성된다.

플랜지부(57)는 둘레 방향으로 수나사(58)가 형성되어 신관(10)의 암나사 부분에 나사 결합 방식으로 결합될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 수나사(58)가 형성된 부분의 뒤쪽에는 신관(10)의 외경면보다 낮은 높이로 돌출되는 돌출부(59)가 형성될 수 있다.

다음, 절삭구동기구(60)는, 절삭보링 헤드(50)를 회전 구동시킬 수 있도록 구성되는데, 도 3 및 도 6을 참조하면, 이동 차체(31)에 지지되는 구동모터(62)와, 이 구동모터(62)에 의해 회전되는 구동축(61)으로 구성되어, 상기 구동축(61)에 결합된 절삭보링 헤드(50)를 회전 구동시킬 수 있도록 구성된다.

물론, 위에서 설명한 바와 같이 상기 구동축(61)의 끝단부에 장착된 신관 전방 결합체(55)는 절삭구동기구(60)의 구동력이 전달되지 않도록 베어링(56)이 설치된다. 그리고 구동축(61)과 절삭보링 헤드(50)는 스플라인 결합 방식 등으로 결합되어 구동력을 전달할 수 있도록 구성된다.

이와 같은 구성은 도 6의 분해 사시도를 통해서 확인할 수 있는데, 앞쪽으로부터 신관 전방 결합체(55)가 구동축(61)에서 이탈되지 않도록 지지하는 지지너트(56a), 상대 회전되게 하는 베어링(56), 상기 신관 전방 결합체(55), 상기 절삭보링 헤드(50) 및 이를 구동축(61)에 고정하는 고정너트(54)가 순서대로 위치되고, 구동축(61)의 앞쪽에는 신관 전방 결합체(55)가 장착되는 제1장착부(61a)와, 절삭보링 헤드(50)가 장착되는 제2장착부(61b) 및 각 장착부의 앞쪽에 지지너트(56a) 및 고정너트(54)가 결합되는 결합부(61c, 61d)들이 구성될 수 있다.

상기 구동모터(62)는 회전 동력을 발생시키는 동력발생장치이면 설계 조건에 따라 적절하여 선택하여 구성할 수 있다. 바람직하게는 절삭보링 헤드(50)를 안정적으로 회전 구동시킬 수 있도록 유압모터로 구성되는 것이 바람직하다.

다음, 직동 가이드기구(70)는, 절삭구동기구(60)를 이동 차체(31)에 전후 이동 가능하게 지지할 수 있게 구성된다. 즉, 이동 차체(31)에 대하여 절삭구동기구(60)를 포함하여 신관 전방 결합체(55), 절삭보링 헤드(50)가 전후 방향으로 이동할 수 있도록 구성되는 것이다.

도 3 내지 도 6을 참고하면, 직동 가이드기구(70)는, 절삭구동기구(60)의 구동축(61)을 회전 가능하게 지지하는 구동축 지지체(71)와, 이동 차체(31)에 구비되어 구동축 지지체(71)와 함께 절삭구동기구(60)의 전후 이동을 안내하는 안내기구(75)로 구성된다.

구동축 지지체(71)는 원통형 파이프 구조로 이루어져, 그 내부에 구동축(61)이 삽입되고, 구동축(61)이 원활하게 회전할 수 있도록 그 내부에 베어링(72)이 설치되어, 구동축(61)을 회전 가능하게 지지할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

또 구동축 지지체(71)는 구동모터(62)와 함께 조립되어 함께 전후 이동할 수 있도록 후방에 모터 결합부(73)가 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 구동축 지지체(71)는 상기 안내기구(75)에 직선 이동 가능하게 지지됨으로써 이동 차체(31)에 대하여 전후 방향으로 이동할 수 있게 구성된다. 도 6에서 참조 번호 74는 구동축(61) 상에 구동축 지지체(71) 및 베어링(72)을 지지하는 지지너트들이다.

안내기구(75)는, 도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 구동축 지지체(71)의 양쪽에서 구동축 지지체(71)가 직선 이동 가능하게 지지할 수 있도록 구성된다. 이러한 안내기구(75)의 구성은 통상적으로 사용되는 리니어 운동 안내 기구 중 하나를 채택하여 구성할 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 상기 구동축 지지체(71)와 안내기구(75)가 레일 방식으로 상호 결합된 상태에서 구동축 지지체(71)의 전후 이동을 안내할 수 있도록 구성된 실시예를 예시하였다. 이렇게 구성된 경우에 상대 운동에 따른 저항의 발생을 최소화시킬 수 있도록 스러스트 베어링 등 베어링 구조물(76)이 설치되는 것이 바람직하다.

도 5 및 도 7에서 참조 번호 63은 상기 구동모터(62)와 구동축 지지체(71)를 일체로 조립시키는 모터 브래킷으로서, 그 양쪽에 상기 안내기구(75)의 슬라이드 레일(75a)과 결합되는 슬라이드 결합부(63a)가 구성된다. 도 7에서 참조 번호 62a는 모터축을 나타내고, 참조 번호 77은 베어링(76)을 지지하는 지지체를 나타낸다.

상기한 바와 같이, 구동축(61)을 비롯하여 이 구동축(61)에 장착된 신관 전방 결합체(55), 절삭보링 헤드(50), 구동모터(62) 등을 이동 차체(31)에 대하여 상대 직선 이동이 가능하도록 구성하는 이유는, 신관이송장치(20)를 이용하여 하수도관(1) 내에 신관(10)을 밀어서 삽입할 때, 이동 차체(31)가 하수도관(1) 내에 위치가 고정된 상태에서, 신관(10)이 전진하는 만큼 구동축(61)에 일체로 조립된 신관 전방 결합체(55), 절삭보링 헤드(50), 구동모터(62)가 함께 전진 이동하도록 구성하기 위해서이다.

따라서 신관(10)은 신관이송장치(20)가 미는 힘에 의해 전진하게 되고, 동시에 하수도관 내에서 절삭보링장치(30)에 의해 절삭 가공된 관의 보링 홀 내부를 따라 삽입된다.

이때, 절삭보링장치(30)가 신관(10)이 삽입되는 센터를 결정하게 되는데, 절삭보링장치(30)의 신관 삽입 센터 결정에 대하여 설명한다.

일반적으로 콘크리트 등으로 이루어진 하수도관(1)은 일정 길이의 배관을 연속해서 연결하여 하수도를 구성하게 된다. 이러한 하수도는 하수도관 설치 과정에서 설치 방향 등의 관 설치 조건에 따라 굴곡이 발생하거나, 또한 하수도관을 설치한 후에 오랜 시간이 지나면, 지반 침하 등에 의해 하수도관 연결 부위가 틀어지거나 단차 등이 발생하게 된다. 이와 같은 하수관 연결 부위의 틀어짐 또는 단차 등을 해소하면서 신관(10)을 삽입하여 하수관 내부를 완벽하게 보수하기 위해서는, 신관(10)을 삽입할 때 일정한 센터를 잡고 이 센터를 중심으로 신관(10)을 삽입하는 것이 바람직하다.(도 18참조)

이러한 이유로, 본 발명에서는 상기에서 설명한 바와 같이, 절삭보링장치(30)의 이동 차체(31)를 차체 고정장치(40)를 이용하여 위치를 고정하게 되는데, 센터의 결정은 차체 고정장치(40)를 구성하는 고정 실린더(41~45)의 피스톤 로드의 돌출 길이를 적절하게 조절함으로써 가능해진다. 이동 차체(31)의 전후 위치 및 센터 위치가 고정될 경우에 이동 차체(31)에 대하여 상대 운동하는 구동축(61) 및 구동축 지지체(71)를 포함하여 신관 전방 결합체(55), 절삭보링 헤드(50), 구동모터(62)가 차체 고정장치(40)에 의해 설정된 센터를 중심으로 전후 이동함으로써 신 관(10)이 하수도관(1) 내에 삽입될 때 하수도관(1)의 굴곡 또는 단차 등에 영향을 받지 않고 설정된 센터를 중심으로 정확하게 삽입될 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 신관(10)의 삽입 위치를 보다 정확하게 감지하여 센터 등을 설정하여 조절할 수 있도록 상기 이동 차체(31)에는 배관상태 검출장치(80)가 구성된다.

배관상태 검출장치(80)는, 공지의 다양한 측정장비를 이용하여 하수도관(1)의 내부 상태는 물론 하수도관(1) 연결 부위의 굴곡 정도, 단차 형성 정도 등을 측정할 수 있도록 구성된다.

이러한 배관상태 검출장치(80)는, 초음파 센서, 광센서 등의 전자식 센서나, 실제 위치 변화량을 엔코더 등으로 검출하는 수평 검출계 등으로 다양하게 구성할 수 있다.

도 8에 예시된 실시예에서는 수평위치 측정장치(81)를 보여주는 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 (a)의 주요부 상세도, (c)는 측단면도를 보여준다. 이러한 수평위치 측정장치(81)는 중력에 의해 지침(82)이 이동하는 상태를 검출하여 배관의 수평 위치 즉, 관의 경사도를 측정하게 된다.

위에서도 설명한 바와 같이 배관상태 검출장치(80)는 도 8에 예시된 수평위치 측정장치(81)에 한정되지 않고, 배관 즉, 하수도관(1)의 내부 또는 연결 상태 등을 측정하여 검출할 수 있는 기구이면 공지의 다양한 센서기구들을 이용하여 구성할 수 있다. 다만, 이러한 검출장치는 콘트롤러 등에 검출 신호를 입력할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 콘트롤러는 신관(10)의 삽입 센터 위치를 수동 방식 또는 자동 방식으로 조절할 수 있도록 구성할 수 있다. 물론, 수동 및 자동 방식을 동시에 구현하도록 구성할 수도 있다.

수동 방식의 경우에는 콘트롤러의 모니터 등의 표시창에 검출 정보가 나타나도록 하여, 작업자가 직접 고정 실린더(41~45)의 피스톤 로드의 돌출 길이를 조절하여 신관 삽입 센터 위치를 조절하도록 구성할 수 있다.

자동 방식의 경우에는 배관상태 검출장치(80)를 통해 검출된 결과에 따라 콘트롤러에 입력된 제어 설정 프로그램에 의해 자동으로 고정 실린더(41~45)에 제공되는 유압을 조절하여 신관 삽입 센터 위치를 조절하도록 구성할 수 있다.

이러한 콘트롤러는 하수도관(1)이 설치된 지상에 위치되어 수동 또는 자동 방식으로 조절하게 구성된다.

다음, 도 9 내지 도 16을 참조하여, 견인장치(100)에 대하여 설명한다.

도 9는 견인장치(100)의 전체 구성도, 도 10은 견인장치(100)의 평면 구성도, 도 11은 도 9의 C-C선 방향에서 본 도면, 도 12는 도 9의 D-D선 방향에서 본 도면, 도 13은 견인장치(100)의 구동부를 보여주는 도면, 도 14는 견인장치(100)의 구동 기어열을 보여주는 도면, 도 15는 도 14의 E-E선 방향에서 본 단면도, 도 16은 도 14의 F-F선 방향에서 본 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 견인장치(100)는 위에서도 언급한 바와 같이, 상기한 절삭보링장치(30)와 함께 구성될 수도 있으나, 분리하여 구성된 경우를 예시하 여 설명한다.

견인장치(100)는 기본적으로 견인 차체(101)에 주행 구동부(110)가 구성되고, 각종 유압 제어장치(140)도 함께 구성된다.

견인 차체(101)는 상기 절삭보링장치(30)의 이동 차체(31)와 연결할 수 있도록 연결 브래킷(103)이 구비된다. 본 실시예의 도면에서는 견인 차체(101)의 왼쪽 상부에 설치된 구성을 예시하였다.

또 견인 차체(101)는 하수도관(1) 내부를 이동할 수 있도록 바퀴(105)가 구성되고, 이 바퀴(105)들은 주행 구동부(110)에 의해 회전할 수 있도록 구성된다. 주행 구동부(110)는 주행 모터(111)와, 이 주행 모터(111)의 회전력을 바퀴(105)에 전달하는 동력전달기구들(120)로 구성된다.

동력전달기구(120)는 도 10을 참고하면, 양쪽 앞바퀴 사이에 연결된 구동축(121)과, 주행 모터(111)에서 구동축(121)에 동력을 전달하는 베벨기어(123)와, 양쪽 뒷바퀴 사이에 연결된 종동축(122)과, 상기 구동축(121)과 종동축(122) 사이에 연결되어 구동축(121)의 회전력을 종동축(122)에 전달하는 전달기어세트(125)로 이루어진다.

도 13은 주행 모터(111)와 구동축(121) 사이에 베벨 기어(123)가 설치된 상태를 상세히 보여주고 있다.

도 14는 기어 박스(124) 내에 상기 전달기어세트(125)가 설치된 상태를 보여주는 도면으로서, 구동축(121)으로부터 제1기어(126), 제2기어(127), 제3기어(128), 제4기어(129), 제5기어(130)가 순서대로 치합되어 동력을 전달할 수 있도 록 구성된다. 물론, 상기 각각의 기어들은 도 15와 도 16에 도시된 바와 같이 기어 박스(124)에 베어링(132)으로 지지되어 회전할 수 있도록 구성된다.

이와 같은 동력전달기구(120)의 구성은 하나의 예시에 불과하며, 주행 모터(111)를 이용하여 견인 차체(101)를 하수도관(1) 내에서 이동시킬 수 있는 구성이면, 벨트, 체인, 추가 동력전달축 등을 상호 조합한 공지의 동력전달기구의 구성을 이용하여 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

또한 주행 모터(111)는 유압을 이용하여 회전력을 발생시키는 유압 모터로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 전동 모터를 이용하여 구성하는 것도 가능하고, 필요에 따라서는 내연 기관 즉, 엔진 장치를 이용하여 구성할 수도 있다.

다음, 견인 차체(101)에 구비되는 유압 제어장치(140)는, 절삭보링장치(30)의 구동모터(62), 고정 실린더(41~45), 견인장치(100)의 주행 모터(111) 등을 유압을 이용하여 구동 제어할 수 있도록 구성된 것으로서, 참조 번호 141은 유압 제어용 솔레노이드 밸브들이고, 참조 번호 143은 유압호스 연결 커넥터를 나타낸다.

이러한 유압 제어장치(140)는 유압 펌프 및 이 펌프를 구동하는 장치, 유압 탱크 등이 추가로 필요하게 되는데, 이러한 장치를 견인 차체(101)에 직접 설치하여 함께 구성할 수도 있으나, 바람직하게는 차체의 구성을 최소화하기 위해 유압 펌프, 유압 탱크 등의 부대 장치는 지상에 별도로 설치하고, 유압 연결 호스로 상기 솔레노이드 밸브(141) 등에 연결하여 구성할 수 있다.

또, 상기 유압 제어장치(140)는 위에서 설명한 콘트롤러에 의해 자동 또는 수동으로 작동될 수 있게 구성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 견인장치(100)는 차체(101)를 구동하고, 유압을 제어하는 최소한의 구성만 탑재하도록 구성되고, 상대적으로 하중이 무거운 부대 장치는 지상에 구비하는 것이 바람직하며, 또한 외부에서 원격 제어할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이제, 본 발명에 따른 하수도관 갱생방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 하수도관 갱생방법은 기본적으로 위에서 자세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 하수도관 갱생장치를 이용하는 것이 바람직하다.

도 17을 참고하면, 제1맨홀(5A)과 제2맨홀(5B) 사이에 연결된 하수도관(1)에 신관(10)을 삽입하여 하수도관(1)을 갱생하게 되는데, 먼저, 상기 제1맨홀(5A)에 상기 신관이송장치(20)를 장착하고 하수도관(1) 내에 절삭보링장치(30)를 위치시킨 상태에서 신관(10)의 양단부를 신관이송장치(20)와 절삭보링장치(30)에 각각 연결한다.

즉, 신관(10) 및 신관이송장치(20)는 제1맨홀(5A) 쪽으로 삽입하고, 절삭보링장치(30) 및 견인장치(100)는 제2맨홀(5B) 쪽에서 삽입한 다음, 신관(10)의 양쪽에 신관이송장치(20) 및 절삭보링장치(30)를 각각 연결한다. 이때 신관(10)의 전방에는 상기 절삭보링장치(30)의 신관 전방 결합체(55)가 결합되고, 신관(10)의 후방에는 신관이송장치(20)의 신관 결합체(27)가 결합된다. 그리고 절삭보링장치(30)는 견인장치(100)에 의해 이동할 수 있도록 연결된다.

그리고, 맨홀 및 하수도관에 투입된 신관이송장치(20), 절삭보링장치(30), 견인장치(100)는, 제1맨홀(5A) 또는 제2맨홀(5B)을 통해 지상에 위치된 콘트롤러 및 유압 지원 장비 등과 각종 제어(전원) 케이블, 유압 호스 등으로 연결된다. 바람직하게는 견인장치(100)를 통해 다른 장치들에 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 하수도관(1)을 갱생하기 위해, 초기 세팅하는 과정에서, 공지의 다른 갱생 방법과는 달리, 본 발명에서는 하수도관(1) 내부에 고여 있는 물을 배출하거나 건조시키는 과정을 거치지 않고 양쪽 맨홀(5) 사이에서 하수를 차단한 상태에서 바로 본 발명의 장치를 설치하여 하수도관 갱생 작업을 실시한다.

즉, 본 발명에 따른 하수도관(1) 갱생 방법은 하수도관(1) 내에 하수가 남아 있는 상태에서 그대로 신관(10)을 하수도관 내벽에 밀착시키면서 삽입하는 방법으로 하수도관(1)을 갱생하는 것이다. 이때 남아있는 하수는 절삭보링장치(30)의 절삭보링 헤드(50)가 하수도관(1) 내벽을 절삭하면서 보링할 때 냉각수 역할도 하게 되므로 냉각수를 별도로 공급하는 공정을 생략할 수 있다.

다음, 신관(10)을 본격적으로 삽입하는 과정을 진행하게 되는데, 신관(10)의 삽입 방향으로 신관(10)의 앞쪽에서 상기 절삭보링장치(30)를 구동하여 하수도관(1) 내부를 일정 깊이로 절삭하여 보링하는 동시에, 신관(10)의 뒤쪽에서 상기 신관이송장치(20)를 이용하여 신관(10)을 밀어 넣어 삽입한다.

이때, 신관이송장치(20)를 이용하여 신관(10)을 하수도관(1) 내부로 밀어 넣어 삽입하게 되면, 상기 절삭보링장치(30)의 이동 차체(31)는 그 위치가 하수도관(1) 내에 고정된 반면, 신관(10) 쪽에 결합되는 신관 전방 결합체(55) 및 절삭보 링 헤드(50)가 신관과 함께 이동 차체(31)에 구비된 안내기구(75)를 따라 전방으로 이동하게 된다.

특히, 신관(10)이 하수도관(1) 내에 삽입될 때, 절삭보링장치(30)의 차체 고정장치(40)에 의해 결정되는 신관 삽입 센터 위치를 따라 절삭보링 헤드(50)가 하수도관 내부를 보링 가공함과 아울러, 이렇게 보링된 하수도관의 센터를 중심으로 신관(10)이 신관 전방 결합체(55) 및 절삭보링 헤드(50)와 함께 이동되면서 삽입된다. 이러한 이유 및 과정에 대해서는 위에서 자세히 설명하였으므로 여기서는 생략한다.

다만, 상기 신관(10) 삽입 센터 위치를 설정할 때, 배관상태 측정장치(80)를 이용하여 하수도관(1)의 연결 상태 또는 배관 상태를 측정하여 신관(10)을 삽입할 센터 위치를 결정하여 신관(10)을 삽입하게 된다.

한편, 상기에서는 신관이송장치(20)에 의해서만 신관 삽입력이 발생하도록 하는 과정에 대하여 설명하였으나, 필요에 따라서는 신관(10)의 앞쪽에서도 절삭보링장치(30)를 전방으로 이동시키면서 하수도관(1) 내에 신관(10)을 삽입할 수 있도록 구동하는 것도 가능하다.

다음, 하나의 신관(10)이 하수도관(1) 내에 원하는 깊이만큼 삽입되면, 신관(10) 후방에 결합된 신관이송장치(20)를 분리하고, 새로운 신관(10)을 하수도관(1)에 먼저 삽입된 신관(10)에 나사 체결 방식 등으로 연결한 다음, 새로운 신관(10)의 후방에 신관이송장치(20)를 결합시킨다. 또한 하수도관(1)에 삽입된 신관(10)에 새로운 신관(10)을 연결할 때, 절삭보링장치(30)를 신관 삽입 방향으로 전진 이동시킨다. 이때 신관 삽입 방향의 센터도 정확하게 잡아준다.

다음, 상기와 같은 과정을 반복하여, 신관(10)을 계속 연결하면서 상기 제1맨홀(5A)과 제2맨홀(5B) 사이의 하수도관(1)에 신관(10)을 완전히 삽입되면, 하수도관 갱생 작업을 완료하거나, 다시 다음 맨홀들 사이로 장비를 옮긴 후에 하수도관 갱생 작업을 계속하여 실시한다.

한편, 상기 하수도관(1) 내부에 신관(10)을 삽입한 후에, 도 18에 개략적으로 예시한 바와 같이 하수도관(1)의 내벽과 신관(10) 사이에 틈새가 발생할 경우에 하수도관(1)과 신관(10) 사이에 고압 모르타르를 충진하여 틈새를 메움으로서, 보다 견고한 신관 설치 상태를 유지할 수 있게 된다. 이때, 모르타르의 충전은 하수관과 신관의 입구 쪽에서 하수도관과 신관 사이의 틈새로 모르타르를 고압으로 충전하는 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 도 18에서는 하수도관(1)의 연결 부분이 틀어지는 경우에, 본 발명의 하수도관 갱생장치 및 방법에 의해 신관(10)이 정확하게 삽입되면서 하수도관(1)의 틀어짐 즉, 하수도관의 경사 오차 등을 보정한 상태를 개략적으로 보여준다.

한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에서는 하수도관의 갱생에 한정하여 설명하였으나, 하수도관과 유사한 배관 연결 구조를 갖는 상수도관이나, 기타 다른 용도로 사용되는 관 연결 구역에도 널리 적용하여 사용할 수 있다. 다만, 상수도관 등에는 맨홀이 구비되어 있지 않으므로, 갱생하고자 하는 구간의 양쪽 또는 일정 구간마다 맨홀 구조와 같은 장비(또는 신관)투입 영역을 확보하여 본 발명의 장치 및 방법을 적용할 수 있다.

본 발명의 각 실시예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수도관 갱생장치를 이용하여 하수도 보수과정을 보여주는 전체 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신관이송장치를 보여주는 도면이다.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 절삭보링장치를 보여주는 도면들로서,

도 3은 절삭보링장치의 전체 구성도,

도 4는 도 3의 A-A 선 방향에서 본 도면,

도 5는 도 3의 B-B선 방향에서 본 도면,

도 6은 절삭보링장치의 구동축 부분의 분해도,

도 7은 절삭보링장치의 차체 및 이 차체에 설치되는 부품들의 분해도,

도 8은 절삭보링장치의 수평위치 측정장치를 보인 정면도 및 측면도이다.

도 9 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 견인장치를 보여주는 도면들로서,

도 9는 견인장치의 전체 구성도,

도 10은 견인장치의 평면 구성도,

도 11은 도 9의 C-C선 방향에서 본 도면,

도 12는 도 9의 D-D선 방향에서 본 도면,

도 13은 견인장치의 구동부를 보여주는 도면,

도 14는 견인장치의 구동 기어열을 보여주는 도면,

도 15는 도 14의 E-E선 방향에서 본 단면도,

도 16은 도 14의 F-F선 방향에서 본 단면도이다.

도 17은 본 발명에 따른 하수도관 갱생 시공 과정을 보여주는 개략적인 도면,

도 18은 본 발명에 따라 하수도관 내에 신관이 삽입된 상태를 보여주는 개략도이다.

Claims (6)

1. 하수도관 내에서 전후 이동 가능하도록 이루어진 이동 차체와, 상기 이동 차체의 후방에 위치되어 신관이 하수도관 내부로 삽입되게 하수도관의 내벽을 절삭하여 보링하는 절삭보링 헤드와, 상기 이동 차체에 구비되어 상기 절삭보링 헤드를 회전시키는 절삭구동기구와, 상기 이동 차체에 고정되어 상기 절삭보링 헤드 및 절삭구동기구가 이동 차체에 대하여 직선 이동이 가능하도록 지지하는 직동 가이드기구와, 상기 이동 차체가 하수도관의 길이 방향으로 이동하는 것을 제한하는 동시에 신관이 삽입되는 센터 위치를 조절할 수 있도록 하는 차체 고정장치를 포함한 것을 특징으로 하는 하수도관 갱생을 위한 절삭보링장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 절삭보링 헤드의 후방에는 신관에 결합되는 신관 전방 결합체가 구성되되, 이 신관 전방 결합체는 상기 절삭구동기구의 구동축에 회전력이 전달되지 않도록 지지되어 설치된 것을 특징으로 하는 하수도관 갱생을 위한 절삭보링장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 자체 고정장치는, 상기 이동 차체의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 구비된 고정 실린더들로 이루어지고, 각 고정 실린더들의 피스톤 로드가 돌출되어 이동 차체의 위치가 고정되도록 구성된 것을 특징으로 하는 하수도관 갱생을 위한 절삭보링장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 직동 가이드기구는, 상기 절삭구동기구의 구동축이 회전될 수 있도록 지지하는 구동축 지지체와, 상기 이동 차체에 구비되어 구동축 지지체와 함께 절삭구동기구의 전후 이동을 안내하는 안내기구를 포함한 것을 특징으로 하는 하수도관 갱생을 위한 절삭보링장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 절삭보링장치는, 신관의 삽입 위치를 보다 정확하게 결정할 수 있도록 하수도관의 상태 및 경사도를 측정하는 배관상태 검출장치가 더 포함된 것을 특징으로 하는 하수도관 갱생을 위한 절삭보링장치.

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