KR101355808B1

KR101355808B1 - 단축식 관로 보수기 및 이를 이용한 관로 보수공법

Info

Publication number: KR101355808B1
Application number: KR1020130049985A
Authority: KR
Inventors: 김효권; 이봉재
Original assignee: 주식회사 무성건설; 김효권; 이봉재
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2014-01-28

Abstract

본 발명은 비굴착 방식에 의해 하수관의 손상(파손)부위를 보수재를 이용하여 라이닝하는 팽창식 관로 보수기에서, 원통 형태의 하우징(110); 상기 하우징(110)의 외주면 전체를 감싸며 상기 하우징(110)의 양측 단부 내측면에 기밀을 유지하도록 결합되고 공기가 주입되면 팽창하는 고무튜브(120); 상기 하우징(110)의 양측 단부 각각의 내측면에 삽입되어 상기 고무튜브(120)의 양측 단부를 지지하는 지지밴드(130); 상기 고무튜브(120)가 팽창되지 않은 상태에서 관로 내벽에 맞닿도록 상기 지지밴드(130) 각각에 부착되는 다수 개의 주행바퀴(140); 및, 상기 하우징(110)의 내측면에 설치되어 상기 고무튜브(120) 내부로 공기를 주입하는 공기주입구(150);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

단축식 관로 보수기 및 이를 이용한 관로 보수공법{Short Body Type Pipeline Repair Device and Pipeline Repair Method using Thereof}

하수관거 등의 관로에 투입되어 균열이나 누수 발생지점을 비굴착 방식으로 라이닝하기 위한 보수기 및 보수공법에 관한 것으로서, 상세하게는 보수기 전체 길이를 단축하면서도 동일한 면적의 보수재를 관로 내벽에 시공할 수 있도록 하여 보수기의 경량화와 함께 다양한 조건의 현장에 적용할 수 있음을 특징으로 한다. 아울러 무취, 무독성 수지를 사용함으로써 현장 작업자의 두통 발생 및 현장 주변 민원 발생을 방지할 수 있는 시공법을 제시한다.

일반적으로 콘크리트 흄관, 합성수지관, 도관 등 지하에 매설된 하수관들은 관 자체의 노후화, 지하지반의 침하 또는 지상으로부터의 토압의 변동에 의해 균열, 파손 또는 이음부의 분리와 같은 흠결이 발생하게 되는데, 이와 같은 흠결 부분을 통해 하수관 내부의 오폐수가 외부로 유출되어 토양을 오염시키게 된다.

이러한 흠결이 있는 하수관을 복구하는 방법은 그 하수관 손상(파손) 부위의 특성 및 주위 여건에 따라 이상 부위 구간의 맨홀과 맨홀 사이의 관로 전체에 합성수지 관을 끼워 넣어서 보수하는 전체보수공법, 및 접착수지액과 유리섬유를 이용하여 이상 부위만을 대상으로 유리섬유에 접착수지액을 도포하여 함침시킨 후 경화시켜 부분적으로 보수하는 라이닝 부분보수공법으로 구분할 수 있는데, 본 발명은 라이닝 부분보수공법에 채용되는 관로 보수기(packer)에 관한 것이다.

종래의 관로 보수기(200)는 도1에 도시된 바와 같이 원통형 하우징(210)의 외주면에 고무튜브(220)를 씌워서 외부로부터 공급되는 공기를 이용하여 고무튜브(220)를 팽창시켜 보수재를 관로의 내주면에 압착시킬 수 있도록 구성된다.

이러한 종래의 관로 보수기(200)는 고무튜브(220)가 하우징(210)의 외주면 전체를 감싸는 것이 아니고, 하우징(210)의 양측 단부의 일정 영역은 그대로 노출되어 관로 보수 작업시 별도의 기능을 발휘하지 않으면서 보수기 전체의 길이를 증가시키는 요인이 된다.

이와 같이 보수기 전체의 길이가 증가하게 되면 규격이 작은 맨홀의 경우 내부 공간이 좁아 보수기를 관로 내부로 투입하기가 곤란하여 적용 가능한 현장 범위가 축소된다는 문제점이 있다.

아울러 보수기의 길이 증가는 필연적으로 보수기의 무게 증가를 수반하여 보수기 취급을 어렵게 한다는 문제점도 있다.

또한 종래의 관로 보수기(200)에 장착되는 주행바퀴(240)는 하우징의 양측 단부에 고정식으로 부착되어 단턱을 통과하기가 어렵고 하우징(210)의 외측으로 뻗어나온 주행바퀴(240)가 주행바퀴(240)들이 형성하는 외경보다 작은 내경을 가지는 관로 내부는 통과가 불가능하다. 또한 주행바퀴(240)로 인하여 관로 보수기(200) 전체의 외경이 증가하게 되어 맨홀 내부 공간이 충분치 않을 경우 관로 내부로 관로 보수기(200)를 쉽게 투입할 수 없다는 문제점도 있다.

또한 종래의 관로 보수공법에는 SM(스틸렌 모노머)를 수지로 사용하여 역한 냄새가 유발되었으며, 이로 인하여 작업자들의 작업 기피 및 시공 현장 주변의 민원을 유발하는 문제점도 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 관로 보수기의 기능을 유지하면서 전체의 길이를 줄일 수 있는 새로운 구조의 관로 보수기를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

둘째, 경량화를 통하여 취급이 용이한 관로 보수기를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

셋째, 관로 보수기가 적용될 수 있는 최소 내경의 범위를 확대하고 단턱과 같은 장애물을 쉽게 통과할 수 있는 새로운 구조의 관로 보수기를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

넷째, 고무튜브(120)의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 구조의 관로 보수기를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

다섯째, 관로 보수시 무취, 무독성의 수지를 사용함으로써 작업 환경을 개선하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.

본 발명은 비굴착 방식에 의해 하수관의 손상(파손)부위를 보수재를 이용하여 라이닝하는 팽창식 관로 보수기에서, 원통 형태의 하우징(110); 상기 하우징(110)의 외주면 전체를 감싸며 상기 하우징(110)의 양측 단부 내측면에 기밀을 유지하도록 결합되고 공기가 주입되면 팽창하는 고무튜브(120); 상기 하우징(110)의 양측 단부 각각의 내측면에 삽입되어 상기 고무튜브(120)의 양측 단부를 지지하는 지지밴드(130); 및, 상기 하우징(110)의 내측면에 설치되어 상기 고무튜브(120) 내부로 공기를 주입하는 공기주입구(150);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, 관로 보수기의 기능을 유지하면서 전체의 길이를 줄일 수 있으며, 이로 인하여 적용 가능한 현장 범위를 확대할 수 있다.

다시 말하면, 고무튜브(120)는 하우징(110)의 외주면 전체를 감싸며 하우징(110)의 양측 단부 내측면에 기밀을 유지하도록 결합되는 구조가 되어 관로 보수기 전체 길이를 단축시키더라도 작업 가능한 보수재의 사이즈는 변경이 없고, 맨홀 내부 공간이 좁은 경우에도 관로 보수기 전체 길이가 상대적으로 짧기 때문에 관로 투입을 용이하게 수행할 수 있다.

둘째, 경량화된 관로 보수기를 제공하여 관로 보수 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

다시 말하면, 관로 보수기의 전체 길이를 단축시킬 수 있어 같은 재질을 사용하더라도 중량을 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 작업 현장에서 취급이 용이하다.

셋째, 관로 보수기가 적용될 수 있는 최소 내경의 범위를 확대하고 단턱과 같은 장애물을 쉽게 통과할 수 있다.

다시 말하면, 주행바퀴(140)는 일정 크기 이상의 외력이 작용하면 주행바퀴(140)가 하우징(110)의 중심축 방향으로 접히게 되는 구조이다. 따라서 주행 중 단턱과 같은 장애물을 만나더라도 쉽게 통과할 수 있고, 내경이 작은 관로의 경우에도 주행바퀴(140)가 관로의 내경에 맞게 접히게 됨으로써 통과가 가능하여 시공 가능한 최소 관로의 범위를 확대할 수 있으며, 맨홀의 규격이 작아 맨홀 내부 공간이 협소하더라도 주행바퀴(140)가 적절히 접히게 되어 관로 내부로 관로 보수기를 용이하게 투입할 수 있다.

넷째, 고무튜브(120)의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있다.

다시 말하면, 하우징(110)의 양측 단부 각각의 내측면에 결합되는 지지밴드(130)가 지지밴드연결봉(132)을 통하여 하나로 연결되고 고무튜브(120)에는 지지밴드걸림턱(121)이 구비되어 있으므로 고무튜브(120)가 팽창하는 과정에서 고무튜브(120)의 양측 단부가 지지밴드(130)와 하우징(110) 사이의 틈새로 빠져나오려는 힘이 작용하더라도 지지밴드걸림턱(121)에 의하여 양측 지지밴드(130)에 작용하는 힘이 서로 상쇄되어 지지밴드(130)의 움직임을 방지하고 고무튜브(120)의 결합 상태를 안정적으로 유지하게 된다.

다섯째, 관로 보수시 무취, 무독성의 수지를 사용함으로써 작업 환경을 개선하여 작업 효율을 높이고 시공현장 주변의 민원 발생을 방지할 수 있다.

도1은 종래의 관로 보수기를 도시한다.
도2는 본 발명의 관로 보수기의 실시예를 도시한다.
도3은 본 발명의 관로 보수기의 단면 구조를 도시한다.
도4는 본 발명의 관로 보수기가 팽창하는 과정을 도시한다.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 비굴착 방식에 의해 하수관의 손상(파손)부위를 보수재를 이용하여 라이닝하는 팽창식 관로 보수기에 관한 것이다.

하우징(110)은 도2 또는 도3에 도시된 바와 같이 원통 형태로서, 단단한 재질의 금속이나 합성수지 등으로 제작될 수 있다. 즉 고무튜브(120)가 팽창하는 과정에서 형태를 그대로 유지할 수 있으면 어떤 재질로도 제작이 가능하다.

고무튜브(120)는 하우징(110)의 외주면 전체를 감싸며 하우징(110)의 양측 단부 내측면에 기밀을 유지하도록 결합되고 공기가 주입되면 팽창하게 된다.

고무튜브(120)와 하우징(110)은 접착제를 이용하여 기밀을 유지하도록 결합시킨다.

고무튜브(120)의 재질은 팽창을 위해서 신축 가능한 양질의 고무로 제작되어야 하며, 고무 재질은 높은 신축율과 내마모성, 내열성을 두루 갖춘 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 고무튜브(120)의 외주면에는 접착수지가 함침된 보수재(22)를 둘러감으며, 고무튜브(120)가 팽창됨에 따라 상기 보수재(22)가 관로(10) 내벽에 밀착되어 관로의 파손부위를 보수하게 되는 것이다.

지지밴드(130)는 하우징(110)의 양측 단부 각각의 내측면에 삽입되어 고무튜브(120)의 양측 단부를 지지하는 역할을 한다. 즉 고무튜브(120)가 지지밴드(130)와 하우징(110)의 내벽 사이에 밀착되어 기밀성이 보다 확실하게 유지되도록 함과 동시에 고무튜브(120)의 분리나 이탈을 방지하게 된다.

아울러 고무튜브(120)의 양측 단부에는 지지밴드걸림턱(121)이 구비되어 지지밴드(130)와 하우징(110) 사이의 틈새로 고무튜브(120)의 단부가 빠져나오는 것을 방지하게 된다.

또한 이러한 지지밴드(130) 각각의 내측면에는 도3에 도시된 바와 같이 지지밴드(130)의 중심축 방향으로 돌출된 지지브라켓(131)이 구비될 수 있는데, 지지밴드연결봉(132)은 서로 마주보는 지지브라켓(131)의 양측 단부에 결합되어 2개의 지지밴드(130)를 하나로 연결하는 역할을 한다.

이와 같이 하우징(110)의 양측 단부 각각의 내측면에 결합되는 지지밴드(130)가 지지밴드연결봉(132)을 통하여 하나로 연결되면 고무튜브(120)가 팽창하는 과정에서 고무튜브(120)의 양측 단부가 지지밴드(130)와 하우징(110) 사이의 틈새로 빠져나오려는 힘이 작용하더라도 지지밴드걸림턱(121)에 의하여 양측 지지밴드(130)에 작용하는 힘이 서로 상쇄되어 고무튜브(120)의 결합 상태를 안정적으로 유지하게 된다.

공기주입구(150)는 하우징(110)의 내측면에 설치되어 고무튜브(120) 내부로 공기를 주입하는 역할을 하는데, 이러한 공기주입구(150)는 공기를 공급하는 에어라인과 연결되며, 공기주입구(150)의 설치 위치 및 수량은 적절히 선택할 수 있다. 즉 반드시 1개의 공기주입구(150)만 설치될 필요는 없으며 여러 개의 공기주입구(150)가 하우징(110) 내측면을 따라 소정의 간격으로 배열되어 고무튜브(120) 전체가 동시에 팽창되도록 함이 바람직하다.

주행바퀴(140)는 고무튜브(120)가 팽창되지 않은 상태에서 관로 내벽에 맞닿아 주행할 수 있도록 지지밴드(130) 각각에 부착된다.

이러한 주행바퀴(140)는 도3에 도시된 바와 같이 하우징(110)의 중심축을 향하여 회동 가능하게 결합되고 스프링(141)에 의하여 탄성지지되는 구조로서 일정 크기 이상의 외력이 작용하면 주행바퀴(140)가 하우징(110)의 중심축 방향으로 접히게 된다.

따라서 주행 중 단턱과 같은 장애물을 만나더라도 쉽게 통과할 수 있고, 내경이 작은 관로의 경우에도 주행바퀴(140)가 관로의 내경에 맞게 접히게 됨으로써 통과가 가능하여 시공 가능한 최소 관로의 범위를 확대할 수 있으며, 맨홀의 규격이 작아 맨홀 내부 공간이 협소하더라도 주행바퀴(140)가 적절히 접히게 되어 관로 내부로 관로 보수기를 용이하게 투입할 수 있다.

이러한 관로 보수기는 견인케이블을 이용한 수동 견인형으로 사용될 수도 있고 별도의 자주차와 연결하여 사용할 수도 있으며, 구동장치를 관로 보수기 자체에 탑재하여 별도의 자주차를 연결하지 않더라도 관로 보수기 자체가 움직이도록 할 수도 있는데, 지지밴드(130) 각각에 부착되어 하우징(110)의 양측 단부 외측으로 돌출되는 견인고리(160)를 이용하여 견인케이블이나 자주차를 연결하게 된다.

이하에서는 본 발명의 관로 보수기를 사용하여 관로의 손상(파손)부위를 라이닝하는 공법을 설명한다.

① 보수 준비: 시공에 필요한 인원과 장비 및 보수 규격에 따라 별도로 정한 정량으로 계근된 수지, 경화제 및 유리섬유를 부직포로 반밀폐시킨 유리섬유 반밀폐형 보수재(22)를 확인한 후, 박리비닐(11)을 관로 보수기의 고무튜브(120)에 장착하고, 박리비닐(11)에 박리제를 바른다.

수지는 무취, 무독성을 가지도록 DCPD(dicyclopentadiene)계 변성불포화 폴리에스테르 아크릴레이트 수지가 사용되고, 경화제는 MEKPO(Methyl Ethyl Ketone Peroxide)가 사용된다. 여기서 DCPD(dicyclopentadiene)계 변성불포화 폴리에스테르는 말레인산(maleic Acid), DCPD(dicyclopentadiene) 및 프로필렌글리콜(Propylene Glycol)이 각각 3:2:5의 중량비로 구성되고, DCPD(dicyclopentadiene)계 변성불포화 폴리에스테르 아크릴레이트 수지는 DCPD(dicyclopentadiene)계 변성불포화 폴리에스테르와 희석제로 사용되는 아크릴레이트가 각각 6:4의 중량비로 구성된다.

② 수지 혼합: 경화제 투입 전에 먼저 경화제를 교반을 한 후에 온도 및 현장 여건에 맞도록 경화제 투입량을 결정하고, 경화제를 투입 후 수지와 경화제를 충분히 교반하여 수지혼합물을 만든다. DCPD(dicyclopentadiene)계 변성불포화 폴리에스테르 아크릴레이트 수지와 혼합되는 경화제는 온도 범위에 따라 각각 100:2.5 내지 100:0.5의 중량비로 혼합되는데 온도가 높을수록 경화제의 첨가량이 증가하게 된다. 혼합과정에서 미량의 코발트가 촉매로 첨가될 수 있는데 코발트와 경화제(MEKPO)의 발열반응으로 열량이 중가하면 과산화물의 가수분해로 인해 수지의 경화반응이 일어나면서 아크릴레이트 망상 경화 구조를 형성시키게 된다.

이러한 수지혼합물을 유리섬유 반밀폐형 보수재(22)에 충분히 함침시킨다.

③ 보수재 장착: 수지혼합물에 함침된 보수재(22)를 박리비닐(11)의 표면에 장착하고, 고정선으로 보수재(22)가 움직이지 않도록 한다.

④ 관로 보수기 투입: 하수관에 관로 보수기를 투입하여 보수 위치로 이동시킨다. 관로 보수기의 이동은 견인 케이블을 이용한 수동 견인 방식 또는 구동장치가 구비된 자주차를 이용하여 자주 견인 방식 등이 선택될 수 있으며, 보수 위치는 자주차 또는 관로 보수기에 장착된 카메라를 이용하여 확인한다.

⑤ 경화 과정: 공기를 주입하여 고무튜브(120)를 팽창시키고 일정 압력을 유지하는지를 수시로 확인하고, 소정의 시간(경화에 필요한 시간)이 경과한 후에 주입된 공기를 배출하여 탈형을 실시한다.(도4 참조)

⑥ 장비회수 및 정리: 탈형 후 투입의 역순으로 각종 장비와 관로 보수기를 회수하고, 결과물을 카메라 조사를 통하여 확인하고 현장의 원상회복을 실시한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

110:하우징
120:고무튜브
121:지지밴드걸림턱
130:지지밴드
131:지지브라켓
132:지지밴드연결봉
140:주행바퀴
141:스프링
150:공기주입구
160:견인고리
11:박리비닐
22:보수재

Claims

비굴착 방식에 의해 하수관의 손상(파손)부위를 보수재를 이용하여 라이닝하는 팽창식 관로 보수기에서,
원통 형태의 하우징(110);
상기 하우징(110)의 외주면 전체를 감싸며 상기 하우징(110)의 양측 단부 내측면에 기밀을 유지하도록 결합되고 공기가 주입되면 팽창하는 고무튜브(120);
상기 하우징(110)의 양측 단부 각각의 내측면에 삽입되어 상기 고무튜브(120)의 양측 단부를 지지하는 지지밴드(130);
상기 고무튜브(120)가 팽창되지 않은 상태에서 관로 내벽에 맞닿도록 상기 지지밴드(130) 각각에 부착되는 다수 개의 주행바퀴(140);
상기 하우징(110)의 내측면에 설치되어 상기 고무튜브(120) 내부로 공기를 주입하는 공기주입구(150);
상기 고무튜브(120)의 양측 단부를 따라 돌출되어 상기 지지밴드(130)와 상기 하우징(110) 사이의 틈새로 상기 고무튜브(120)의 단부가 빠져나오는 것을 방지하는 지지밴드걸림턱(121);
상기 지지밴드(130) 각각의 내측면에서 상기 지지밴드(130)의 중심축 방향으로 돌출된 지지브라켓(131); 및.
상기 지지밴드(130) 각각에 구비되어 서로 마주보는 상기 지지브라켓(131)에 양측 단부가 결합되는 지지밴드연결봉(132);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단축식 관로 보수기.
제1항에서,
상기 주행바퀴(140)는,
상기 하우징(110)의 중심축을 향하여 회동 가능하게 결합되고 스프링(141)에 의하여 탄성지지되는 구조로서 일정 크기 이상의 외력이 작용하면 상기 주행바퀴(140)가 상기 하우징(110)의 중심축 방향으로 접히는 것을 특징으로 하는 단축식 관로 보수기.
제1항에서,
상기 지지밴드(130) 각각에 부착되어 상기 하우징(110)의 양측 단부 외측으로 돌출되는 견인고리(160);
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 단축식 관로 보수기.
제1항 내지 제3항 가운데 어느 하나에 기재된 단축식 관로 보수기를 이용한 관로 보수공법에 관한 것으로서,
박리비닐(11)을 관로 보수기의 고무튜브(120)에 장착하고, 박리비닐(11)에 박리제를 바르는 제1단계;
경화제 투입 전에 먼저 경화제를 교반을 한 후에 온도 및 현장 여건에 맞도록 경화제 투입량을 결정하고, 경화제를 투입 후 수지와 경화제를 충분히 교반하여 수지혼합물을 만들고, 혼합된 수지혼합물을 보수재(22)에 함침시키는 제2단계;
수지혼합물에 함침된 보수재(22)를 박리비닐(11)의 표면에 장착하고, 고정선으로 보수재(22)가 움직이지 않도록 고정하는 제3단계;
하수관에 관로 보수기를 투입하여 보수 위치로 이동시키는 제4단계; 및,
공기를 주입하여 고무튜브(120)를 팽창시키고 일정 압력을 유지하는지를 수시로 확인하고, 소정의 시간(경화에 필요한 시간)이 경과한 후에 주입된 공기를 배출하여 탈형을 실시하는 제5단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단축식 관로 보수기를 이용한 관로 보수공법.
제4항에서,
제5단계의 탈형 후 투입의 역순으로 각종 장비와 관로 보수기를 회수하고, 결과물을 카메라 조사를 통하여 확인하는 제6단계;
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 단축식 관로 보수기를 이용한 관로 보수공법.
제4항에서,
수지혼합물을 구성하는 수지는 DCPD(dicyclopentadiene)계 변성불포화 폴리에스테르 아크릴레이트 수지이고, 수지혼합물을 구성하는 경화제는 MEKPO(Methyl Ethyl Ketone Peroxide)인 것을 특징으로 하는 단축식 관로 보수기를 이용한 관로 보수공법.
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