KR101630930B1 - 배관청소장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 배관청소장치는, 배관을 따라 이동하면서 배관을 청소하도록 구성되며 복수 개의 모듈로 구성되는 모듈부; 및 상기 모듈부의 복수 개의 상기 모듈을 연결하는 관절구조의 연결수단;을 포함한다.
이와 같이 본 발명은, 모듈부가 배관을 청소하도록 구성되되 복수 개의 모듈로 이루어지고, 이러한 복수 개의 모듈을 서로 관절구조로 연결수단이 연결함으로써, 배관 중에서 곡관과 분지관을 가진 배관에서도 자유롭게 방향전환을 하면서 이동가능함에 따라, 복잡한 배관라인 내의 청소를 원활하면서도 효율적으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 구동모듈이 이물질을 포함한 배관의 내경변화에 대응되면서 배관의 내벽에 밀착하도록 구성됨으로써, 우수한 접지력 및 견인력으로 배관 내부를 원활하면서도 안정적으로 이동할 수 있다.
아울러, 본 발명은 청소모듈이 그라인더, 스위퍼, 스크래퍼를 구비함으로써 청소효율을 증대시키고, 아울러 흡입부, 촬영부도 구성됨으로써 배관 내부의 이물질을 깨끗하게 제거할 수 있다.

Description

배관청소장치{Apparatus for cleaning of pipe}
본 발명은 배관청소장치로서, 복잡한 배관라인 내의 청소를 원활하면서도 효율적으로 하는 배관청소장치에 관한 것이다.
일반적으로 상하수도관, 도시가스관, 플랜트관과 같은 배관라인은 물, 유류, 액화가스 또는 그와 유사한 종류의 유체를 이송시켜줌으로써 설치 후 시간 경과로 노화나 부식에 의해 배관이 손상되거나, 도 1에 도시된 바와 같은 이물질(침전물)(2)로 인하여 배관(1)의 통로가 좁아지며 종국에는 배관이 막히게 되는 한계점이 있다.
이러한 배관라인 불량 문제는 모두 심각한 상황을 가져오나 특히 설비용 가스배관 내부에 침착되는 다양한 형태의 침전물은 공급 가스의 효율 감소, 배관 내벽 부식의 가속화 등이 발생하며, 이를 방치할 경우 가스공급의 극단적 저하로 인한 생산 차질, 배관 벽의 파공으로 인한 누출과 같은 안전사고 발생 등으로 진행될 수 있다.
그러므로, 산업 현장에서는 배관라인에 대한 수시 또는 주기적인 점검이 수행되고, 최근 들어 로봇 기술을 이용한 로봇 검사시스템도 적용되고 있다.
특허문헌 1: 등록특허공보 제10-1988-0002193호(1988.10.17.)
특허문헌 2: 등록특허공보 제10-1280892호(2013.07.02.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복잡한 배관라인 내의 청소를 원활하면서도 효율적으로 하는 배관청소장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배관청소장치는, 배관을 따라 이동하면서 배관을 청소하도록 구성되며 복수 개의 모듈로 구성되는 모듈부; 및 상기 모듈부의 복수 개의 상기 모듈을 연결하는 관절구조의 연결수단;을 포함한다.
이때, 상기 연결수단은 베벨기어 조인트로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 베벨기어 조인트는, 하나의 모듈에 제공되되 서로 마주보게 배치된 두 개의 제1 링기어; 다른 하나의 모듈에 제공되되 서로 마주보게 배치되며, 두 개의 상기 제1 링기어를 연결하면서 기어체결된 두 개의 제2 링기어; 하나의 모듈에 제공되되 두 개의 제1 링기어 각각에 기어체결된 두 개의 구동피니언기어; 및 하나의 모듈에 제공되되 두 개의 상기 구동피니언기어 각각을 회전시키는 두 개의 조향모터;를 구비할 수 있다.
아울러, 하나의 모듈과 다른 하나의 모듈 중 하나 또는 모두에는 서로에 대한 회전각을 제한하도록, 접근하는 서로를 센싱하는 리미트센서와, 돌출형성되어 기구적으로 차단하는 스토퍼가 설치될 수 있다.
한편, 상기 모듈부는, 배관을 따라 이동하도록 제공되며, 이동부재를 가진 적어도 하나의 구동모듈; 및 상기 구동모듈과 연결되며 배관을 청소하는 청소모듈;을 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 이동부재는 이물질을 포함한 배관의 내경변화에 대응되면서 배관의 내벽 측으로 밀착되도록, 방사상으로 압박하되 신축되게 상기 구동모듈에 제공될 수 있다.
구체적으로, 상기 구동모듈은, 상기 연결수단이 설치된 구동본체; 상기 구동본체의 외부에 적어도 두 개가 장착된 이동부재; 상기 구동본체와 상기 이동부재를 연결하되, 상기 구동본체에 대한 상기 이동부재의 이격거리 가변에 따라 신축되면서 방사상 신장되는 탄성복원력을 가진 패시브실린더; 및 상기 구동본체에 대한 상기 이동부재의 이격거리 가변에도 상기 구동본체와 이동부재의 연결을 유지시키도록, 배치구조가 변형되는 플렉서블링크;를 구비할 수 있다.
이때, 상기 플렉서블링크는, 상기 구동본체와 이동부재 중 하나에 회동축이 연결된 시저스타입으로서, 다른 하나에는 상기 구동본체에 대한 상기 이동부재의 이격거리 가변에 따라 이동가능한 연결구조를 가질 수 있다.
일례로서, 상기 플렉서블링크는, 상기 이동부재와 구동본체에 회동되게 연결되되 연결위치가 고정된 고정링크; 및 상기 이동부재와 구동본체에 회동되게 연결되되 상기 구동본체에 대한 연결위치가 이동되는 이동링크;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 이동부재는 무한궤도일 수 있다.
이때, 상기 무한궤도는 외주부에 탄성접지부가 형성될 수 있다.
한편, 상기 청소모듈은, 상기 구동모듈과 연결된 모듈프레임; 및 상기 모듈프레임에 제공되되 배관 내에 부착된 이물질을 탈거시키는 제거부재;를 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 제거부재는, 배관의 이물질을 커팅하도록, 회전하는 복수 개의 커터날을 가진 그라인더; 배관의 이물질을 쓸어낼 수 있도록, 회전하는 복수 개의 브러쉬를 가진 스위퍼; 및 배관을 따라 이동 시 배관 내벽을 압박하여 이물질을 긁어낼 수 있도록, 방사상 신축되도록 구성되는 스크래퍼;를 구비할 수 있다.
이때, 상기 스크래퍼는 외주부가 탄성커버로 감싸질 수 있다.
또한, 상기 스위퍼, 스크래퍼 각각은, 방사상으로 배치되어 서로 인접된 복수 개의 단위유닛으로 구성되며, 에어모터에 의한 회전구동에 의해 상기 단위유닛이 방사상 돌출되도록 캠구조가 내장될 수 있다.
그리고, 상기 제거부재는 상기 모듈프레임의 전단에서부터 후단으로 상기 그라인더, 스위퍼, 스크래퍼가 순차적으로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 모듈부에 제공되며, 배관 내의 이물질을 흡입하는 흡입부;를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 흡입부는, 상기 모듈부의 전단부에 흡입구가 형성되며, 복수 개의 상기 모듈에서 연결방향으로 형성된 중공 내에 상기 흡입구와 연통된 배출덕트가 구성될 수 있다.
이때, 상기 배출덕트는 길이가 가변되는 주름관일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 모듈부에 제공되며 배관을 촬영하는 촬영부;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 촬영부는, 상기 모듈부의 전단, 중단, 및 후단 중 적어도 전단에 설치된 카메라; 및 상기 카메라에 에어 또는 물을 분사하도록 구성되는 크리닝부재;를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 배관청소장치는, 상기와 같이 구성되는 본 발명은, 모듈부가 배관을 청소하도록 구성되되 복수 개의 모듈로 이루어지고, 이러한 복수 개의 모듈을 서로 관절구조로 연결수단이 연결함으로써, 배관 중에서 곡관과 분지관을 가진 배관에서도 자유롭게 방향전환을 하면서 이동가능함에 따라, 복잡한 배관라인 내의 청소를 원활하면서도 효율적으로 할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 구동모듈이 이물질을 포함한 배관의 내경변화에 대응되면서 배관의 내벽에 밀착하도록 구성됨으로써, 우수한 접지력 및 견인력으로 배관 내부를 원활하면서도 안정적으로 이동할 수 있는 장점을 지닌다.
아울러, 본 발명은 청소모듈이 그라인더, 스위퍼, 스크래퍼를 구비함으로써 청소효율을 증대시키고, 아울러 흡입부, 촬영부도 구성됨으로써 배관 내부의 이물질을 깨끗하게 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 배관 내부에 이물질이 부착된 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관청소장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 배관청소장치에서 모듈부의 구동모듈과 연결수단을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 구동모듈에서 본체케이스를 나타낸 사시도이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 연결수단을 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 5 및 도 6의 연결수단에서 후단플레이트의 후면을 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 3의 구동모듈에서 이동부재의 방사상 압박 및 신축구성에 대한 작동상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 3의 구동모듈에서 이동부재인 무한궤도를 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9의 무한궤도에서 벨트부가 제거된 것을 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 2의 배관청소장치에서 청소모듈을 나타낸 사시도이다.
도 12는 도 11의 청소모듈에서 커터날을 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11의 청소모듈에서 스위퍼 및 스크래퍼를 나타낸 사시도이다.
도 14는 도 13의 스크래퍼의 내부구성을 나타낸 후면도이다.
도 15는 도 2 및 도 11의 청소모듈에서 스위퍼와 스크래퍼 사이를 통해 흡입하는 것을 나타낸 도면이다.
도 16은 도 2의 배관청소장치에서 후방모듈을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 배관청소장치는, 복잡한 배관라인 내의 청소를 원활하면서도 효율적으로 하기 위해, 배관 중에서 곡관과 분지관을 가진 배관에서도 자유롭게 방향전환을 하면서 이동가능하도록, 모듈부가 배관을 청소하도록 구성되되 복수 개의 모듈로 이루어지고, 이러한 복수 개의 모듈을 서로 관절구조로 연결수단이 연결되는 것을 기술적 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관청소장치를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 배관청소장치에서 모듈부의 구동모듈과 연결수단을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 구동모듈에서 본체케이스를 나타낸 사시도이다.
또한, 도 5 및 도 6은 도 2의 구동모듈에서 연결수단을 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 5 및 도 6의 연결수단에서 후단플레이트의 후면을 나타낸 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 배관을 따라 이동하면서 배관을 청소하도록 구성되며 복수 개의 모듈로 구성되는 모듈부와, 상기 모듈부의 복수 개의 모듈을 연결하는 관절구조의 연결수단을 포함한다.
이와 같이 본 발명은 모듈부가 배관을 청소하도록 구성되되 복수 개의 모듈로 이루어지고, 이러한 복수 개의 모듈을 서로 관절구조로 연결수단이 연결함으로써, 배관 중에서 곡관과 분지관을 가진 배관에서도 자유롭게 방향전환을 하면서 이동가능함에 따라, 복잡한 배관라인 내의 청소를 원활하면서도 효율적으로 할 수 있도록 한다. 특히, 본 발명은 관경이 300mm 내지 500mm인 중대형 배관에서 용이하게 활용하면서 청소효율을 높일 수 있다.
그러면, 본 발명의 연결수단에 대해 살펴보면, 상기 연결수단은 베벨기어 조인트(300)로 구성된다.
구체적으로, 상기 베벨기어 조인트(300)는 서로 기어체결된 제1 링기어(310)와 제2 링기어(320), 상기 제1 링기어(310)와 기어체결된 구동피니언기어(330), 및 상기 구동피니언기어(330)를 회전구동시키는 조향모터(340)를 구비할 수 있다.
상기 제1 링기어(310)는 두 개가 하나의 모듈에 제공되되 서로 마주보게 배치되고, 상기 제2 링기어(320)는 두 개가 다른 하나의 모듈에 제공되되 서로 마주보게 배치된다. 이때, 상기 제2 링기어(320)는 두 개의 제1 링기어(310)를 연결하면서 기어체결된다.
즉, 상기 제1 링기어(310)는 두 개가 서로 평행하게 마주보고 아울러 제2 링기어(320)도 두 개가 서로 평행하게 마주보며, 또한 이러한 제1 링기어(310)와 제2 링기어(320)가 서로에 대해 수직(직각)으로 기어체결된다. 이때, 일례로서 도 3에 도시된 바와 같이 제1 링기어(310)가 상하방향으로 세워져서 배치되면 제1 링기어(310)의 상하 각각에 제2 링기어(320)가 수평으로 기어체결되고, 제2 링기어(320)의 좌우 각각에 제1 링기어(310)가 상하방향으로 기어체결된다.
이와 같이, 두 개의 제1 링기어(310)와 제2 링기어(320)는 정면에서 볼 때 사각형으로 연계된 결합구조를 취할 수 있다. 이때, 하나의 모듈, 다른 하나의 모듈은 상기 베벨기어 조인트(300)로 연결된 두 개의 모듈을 지칭하며, 특정한 모듈을 의미하는 것이 아니다.
또한, 상기 구동피니언기어(330)는 하나의 모듈에 제공되되 두 개의 제1 링기어(310) 각각에 기어체결되게 두 개가 마련되며, 상기 조향모터(340)는 하나의 모듈에 제공되되 두 개의 구동피니언기어(330) 각각을 회전시키도록 두 개가 마련된다. 즉, 조향모터(340)의 구동축(340a) 단부에 구동피니언기어(330)가 형성된 구조로서 조향모터(340)의 구동축(340a) 회전에 의해 구동피니언기어(330)가 회전하는 구성을 취한다.
여기에서, 두 개의 구동피니언기어(330)가 각각 서로 마주보는 제1 링기어(310)에 기어체결되어 각각 회전력을 전달하는데, 두 개의 조향모터(340) 각각의 구동제어에 의해 두 개의 구동피니언기어(330)가 회전제어되고 이어서 두 개의 제1 링기어(310)가 회전제어됨에 따라, 종국에는 제2 링기어(320)가 회전제어된다. 이에 따라, 일례로서 두 개의 조향모터(340)의 구동회전력을 제어하여 두 개의 구동피니언기어(330)를 동일속도로 서로 반대방향으로 회전하게 하면 제2 링기어(320)가 회전하게 되어 전단의 모듈이 좌우방향으로 회전하고, 동일속도로 서로 동일방향으로 회전하게 하면 제2 링기어(320)가 회전하지 않게 되어 전단의 모듈이 상하방향으로 회전하게 된다. 물론, 이때 속도를 서로 다르게 하면 좌우방향과 상하방향으로 일정 정도로 회전하게 된다. 이와 같은, 베벨기어 조인트(300)는 통상의 유니버셜 조인트 기능을 가진다.
상기와 같이, 본 발명은 연결수단이 베벨기어 조인트(300)로 구성됨으로써, 곡관과 분지관을 가진 배관에서도 자유롭게 방향전환을 하면서 이동할 수 있다.
한편, 상기 베벨기어 조인트(300)는 상술된 바와 같이 조향모터(340)에 의해 구동제어에 의해 원하는 방향으로 방향전환되는 액티브(active) 모드로 활용될 수 있고, 나아가 조향모터(340)의 전원이 꺼짐으로써 이동되는 배관의 형태에 따라 수동으로 방향전환되는 패시브(passive) 모드로 활용될 수 있다. 즉, 일례로서 도 2에서의 전측에 배치된 구동모듈(100)과 전단의 청소모듈(200) 사이의 연결수단을 액티브 모드로 방향전환함으로써 청소모듈(200)을 원하는 방향으로 방향조절시키고, 후측에 배치된 구동모듈(100)에서는 전측의 구동모듈(100) 사이의 연결수단을 패시브 모드로 방향전환함으로써 전측의 구동모듈(100)을 따라 견인되도록 할 수 있다.
나아가, 하나의 모듈과 다른 하나의 모듈 중 하나 또는 모두에는 서로에 대한 회전각을 제한하도록, 접근하는 서로를 센싱하는 리미트센서(351)와, 돌출형성되어 기구적으로 차단하는 스토퍼(352)가 설치될 수 있다. 일례로서 도 6에 도시된 바와 같이 상기 리미트센서(351)가 마그네틱 센서로서 전측 구동모듈(100)에 설치된 경우, 베벨기어 조인트(300)가 회전하여 후측 구동모듈(100)이 리미트센서(351)로 접근하는 경우 이를 감지하여 회전을 제어할 수 있다. 또한, 상기 스토퍼(352)는 모듈의 회전각제한을 위한 이중 안전구성으로서 모듈들이 서로 접근하는 경우 서로 충돌하지 않도록 사전에 기구적으로 막는 역할을 수행한다. 참고로, 도면에서와 같이 리미트센서(351)와 스토퍼(352)는 제1 링기어(310)을 지지하는 제1 지지바(311)와, 제2 링기어(320)를 지지하는 제2 지지바(321)가 접근 또는 터치 시 기능을 하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 링기어(310)를 고정지지하는 제1 지지바(311)는 후단플레이트(382)에 설치고정되고, 제2 링기어(320)를 고정지지하는 제2 지지바(321)는 전단플레이트(381)에 설치고정된다. 이때, 상기 전단플레이트(381)는 전측에 배치된 모듈에 조립고정되고, 상기 후단플레이트(382)는 후측에 배치된 모듈에 조립고정된다. 아울러, 상기 후단플레이트(382)에는 제1 링기어(310)와 연계된 조향모터(340)가 설치되고, 상기 조향모터(340)의 구동축(340a)에 대한 회전수를 검출하기 위해 엔코더(390)가 설치될 수 있다.
그리고, 상기 후단플레이트(382)에는 모듈의 전원 및 제어라인(케이블)이 통과하는 전원 및 제어라인통로(380b)와 청소모듈(200)에 설치된 카메라(510)의 크리닝을 위해 분사되는 에어공급라인(튜브)과 워터공급라인(튜브)이 통과하는 에어라인통로(380c), 워터라인통로(380d)가 각각 형성될 수 있다. 아울러, 상기 후단플레이트(382)에는 배관의 이물질을 흡입하여 제거하는 흡입부의 배출덕트(420)가 통과되도록 중공(380a)이 형성될 수 있다. 이때, 상술된 통로들과 중공은 상기 전단플레이트(381)에도 대응되게 형성됨은 물론이다.
한편, 상기 모듈부는 배관을 따라 이동하도록 제공되며 이동부재(120)를 가진 적어도 하나의 구동모듈(100)과, 상기 구동모듈(100)과 연결되며 배관을 청소하는 청소모듈(200)을 구비할 수 있는데, 도 8 내지 도 10을 참조하여 상기 구동모듈(100)에 대해 살펴보기로 한다.
도 8은 도 3의 구동모듈에서 이동부재의 방사상 압박 및 신축구성에 대한 작동상태를 나타낸 도면이며, 도 9는 도 3의 구동모듈에서 이동부재인 무한궤도를 나타낸 사시도이고, 도 10은 도 9의 무한궤도에서 벨트부가 제거된 것을 나타낸 사시도이다.
도 8을 참조하면, 상기 이동부재(120)는 이물질을 포함한 배관의 내경변화에 대응되면서 배관의 내벽 측으로 밀착되도록, 방사상으로 압박하되 신축되게 구동모듈(100)에 제공될 수 있다.
구체적으로, 상기 구동모듈(100)은 연결수단이 설치된 구동본체(110), 상기 구동본체(110)의 외부에 적어도 두 개가 장착된 이동부재(120), 상기 구동본체(110)와 이동부재(120)를 연결하는 패시브실린더(130), 및 상기 구동본체(110)와 이동부재(120)의 연결을 유지시키도록 배치구조가 변형되는 플렉서블링크(140)를 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 구동본체(110)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본체케이스(111)와, 상술된 후단플레이트(382)가 연결되는 연결플레이트(112), 모듈의 전원 및 제어라인과 연계되는 제어부(113)를 구비할 수 있으며, 상기 본체케이스(111)의 둘레에는 적어도 두 개 이상, 바람직하게 도면에 도시된 바와 같이 네 개의 이동부재(120)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 패시브실린더(130)는 구동본체(110)와 이동부재(120)를 연결하되, 구동본체(110)에 대한 상기 이동부재(120)의 이격거리 가변에 따라 신축되면서 방사상 신장되는 탄성복원력을 가진다. 즉, 패시브실린더(130)는 신축구동원이 없어서 액티브(active) 작동하지 않고, 배관을 이동하면서 이물질을 포함한 배관의 내경변화에 대응되면서 배관의 내벽 측으로 밀착되도록 배관의 내경변화에 따라 변화되는 패시브(passive) 작동하는 구조를 이룬다. 이때, 상기 패시브실린더(130)는 구동본체(110)에 대한 이동부재(120)의 이격거리 가변에 따라 신축되면서 방사상 신장되는 탄성복원력을 지니는데, 이를 위해 내부에 탄성부재, 일례로서 코일스프링(미도시)이 장착될 수 있다.
그리고, 상기 플렉서블링크(140)는 구동본체(110)에 대한 이동부재(120)의 이격거리 가변에도 구동본체(110)와 이동부재(120)의 연결을 유지시키도록, 배치구조가 변형되는 구조를 취한다. 즉, 상기 플렉서블링크(140)는 구동본체(110)와 이동부재(120) 중 하나에 회동축(140a)이 연결된 시저스(scissors)타입으로서, 다른 하나에는 상기 구동본체(110)에 대한 상기 이동부재(120)의 이격거리 가변에 따라 이동가능한 연결구조를 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 플렉서블링크(140)는 시저스타입, 절첩형 구조를 취함으로써 구동본체(110)에 대한 이동부재(120)의 이격거리 가변에도 구동본체(110)와 이동부재(120)의 연결을 견고하게 유지시킬 수 있다.
일례로서, 상기 플렉서블링크(140)는 이동부재(120)와 구동본체(110)에 회동되게 연결되되 연결위치가 고정된 고정링크(141)와, 상기 이동부재(120)와 구동본체(110)에 회동되게 연결되되 구동본체(110)에 대한 연결위치가 이동되는 이동링크(142)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 이동링크(142)는 단부가 구동본체(110)에 설치된 가이드이동바(143)에 연결되어 가이드이동될 수 있다. 아울러, 이러한 고정링크(141)와 이동링크(142)는 두 개가 경사져서 서로 ∧자 형상으로 회동연결되며 이러한 회동축(140a)이 이동부재(120)에 연결될 수 있다.
이때, 도 8을 참조하여 이동부재(120)의 방사상 신축되는 과정을 살펴보면, 도 8(a)는 이물질을 포함한 배관의 내경이 큰 경우에 이동부재(120)가 방사상으로 이동된 상태이고, 도 8(b)는 이물질을 포함한 배관의 내경이 작은 경우에 배관의 내벽에 압박되어 이동부재(120)가 배관의 중심부로 이동된 상태이다.
한편, 상기 이동부재(120)는 배관 내부의 단차지거나 불규칙한 내벽에도 이동이 원활하도록 무한궤도가 활용될 수 있는데, 구체적으로 궤도프레임(121), 구동모터, 구동풀리(123), 종동풀리(124), 아이들롤러(125), 벨트부재(126)가 구비할 수 있다.
이와 같은 이동부재(120)는 상기 궤도프레임(121)에 구동모터(미도시)가 장착되고, 상기 구동모터의 모터축에는 피니언기어부(122)가 형성되며, 상기 구동풀리(123)에는 피니언기어부(122)와 기어체결되는 베벨기어부(123a)가 형성되고 이와 함께 벨트부재(126)와 체결되는 구동기어부(123b)가 형성될 수 있다. 아울러, 상기 아이들롤러(125)는 장력유지 및 벨트부재(126)의 원활한 회전을 위하여 구성된다. 또한, 상기 벨트부재(126)는 내부에 구동기어부(123b)와 기어체결되는 타이밍벨트(126b)가 형성될 수 있다.
이때, 상기 무한궤도는 배관 내벽과의 접지력을 증대시키도록 외주부에 탄성접지부(126a)가 형성될 수 있는데, 이러한 탄성접지부(126a)는 일례로서 도 9에 도시된 바와 같이 타이밍벨트(126b)와 일체형으로 구성될 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 구동모듈(100)의 이동부재(120)가 이물질을 포함한 배관의 내경변화에 대응되면서 배관의 내벽에 밀착하도록 구성됨으로써, 우수한 접지력 및 견인력으로 배관 내부를 원활하면서도 안정적으로 이동할 수 있다.
도 11은 도 2의 배관청소장치에서 청소모듈을 나타낸 사시도이고, 도 12는 도 11의 청소모듈에서 커터날을 나타낸 도면이며, 도 13은 도 11의 청소모듈에서 스위퍼 및 스크래퍼를 나타낸 사시도이고, 도 14는 도 13의 스크래퍼의 내부구성을 나타낸 후면도이다.
도면을 참조하면, 상기 청소모듈(200)은 구동모듈(100)과 연결된 모듈프레임과, 상기 모듈프레임에 제공되되 배관 내에 부착된 이물질을 탈거시키는 제거부재를 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 제거부재는 배관의 이물질을 그라인딩하는 그라인더(210), 이물질을 쓸어내는 스위퍼(220), 및 이물질을 긁어내는 스크래퍼(230)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 그라인더(210)는 배관의 이물질을 그라인딩하도록 회전하는 복수 개의 커터날(210a)을 가지며, 상기 스위퍼(220)는 배관의 이물질을 쓸어낼 수 있도록 회전하는 복수 개의 브러쉬(222)를 가지며, 이때 상기 브러쉬(222)는 배관 내에 고착된 이물질이 쓸어낼 수 있도록 철 재질의 솔로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 스위퍼(220)는 방사상으로 배치되어 서로 인접된 복수 개의 단위유닛으로 구성되며, 에어모터(미도시)에 의한 회전구동에 의해 상기 단위유닛이 방사상 돌출되도록 캠구조가 내장될 수 있다. 이때, 상기 단위유닛은 일례로서 도 13에 도시된 바와 같이 유닛판(221)의 외부에 브러쉬(222)가 장착되고, 내부에 이동롤(223)이 장착된 구조물을 지칭하며, 이러한 단위유닛은 스위퍼(220)가 에어모터에 의해 왕복회전 시 이동롤(223)이 캠구조가 형성된 캠프레임(224)을 따라 이동함에 따라, 일정시간 동안 방사상으로 돌출된 상태를 유지할 수 있다.
아울러, 상기 스크래퍼(230)는 배관을 따라 이동 시 배관 내벽을 압박하여 이물질을 긁어낼 수 있도록 방사상 신축되도록 구성될 수 있다. 이를 위해 상기 스크래퍼(230)는 방사상으로 배치되어 서로 인접된 복수 개의 단위유닛으로 구성되며, 에어모터(미도시)에 의한 회전구동에 의해 상기 단위유닛이 방사상 돌출되도록 캠구조가 내장될 수 있다. 이때, 상기 단위유닛은 일례로서 도 14에 도시된 바와 같이 캠구조에 의해 회동되는 회동날개(231)를 구비할 수 있다. 이러한, 스크래퍼(230)는 배관 내벽을 밀착압박할 수 있도록 외주부가 탄성커버(232)로 감싸질 수 있다.
상기와 같이 구성되는 제거부재는 모듈프레임의 전단에서부터 후단으로 그라인더(210), 스위퍼(220), 스크래퍼(230)가 순차적으로 배치될 수 있는데, 이러한 배치구조에 의해 그라인더(210)에 의해 배관 내부의 이물질을 그라인딩(커팅)하고, 이후 커팅된 이물질을 스위퍼(220)에 의해 쓸어냄과 동시에 커팅되지 않은 이물질도 쓸어내고, 마지막으로 스크래퍼(230)에 의해 이물질이 긁어낼 수 있다. 참고로, 도 15에 도시된 바와 같이 스위퍼(220)와 스크래퍼(230) 사이에는 후술되는 흡입부의 흡입구(410)가 형성될 수 있는데, 그라인더(210)에 의해 그라인딩되고 스위퍼(220)에 의해 쓸어내지며 스크래퍼(230)에 의해 긁어내지는 이물질을 효과적으로 흡입배출시킬 수 있다.
도 15는 도 2 및 도 11의 청소모듈에서 스위퍼와 스크래퍼 사이를 통해 흡입하는 것을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 모듈부에 제공되며, 배관 내의 이물질을 흡입하는 흡입부를 더 포함할 수 있다.
상기 흡입부는, 모듈부의 전단부에 흡입구(410)가 형성되며, 복수 개의 모듈에서 연결방향으로 형성된 중공(380a) 내에 상기 흡입구(410)와 연통된 배출덕트(420)가 구성될 수 있다. 이때, 상기 배출덕트(420)는 길이가 가변되는 주름관이 활용되는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은 도 11, 도 13에 도시된 바와 같이, 모듈부에 제공되며 배관을 촬영하는 촬영부를 더 포함할 수 있다.
상기 촬영부는 상기 모듈부의 전단, 중단, 및 후단 중 적어도 전단에 설치된 카메라(510), 상기 카메라(510)에 에어 또는 물을 분사하도록 구성되는 크리닝부재를 구비할 수 있다. 이때, 상기 카메라(510)는 전방확인을 위해 모듈부의 전단에 설치되며, 이물질이 제거된 배관의 상태를 확인하기 위해 도 14에 도시된 바와 같이 모듈부의 중단(청소모듈 후부), 도 16에 도시된 바와 같이 모듈부의 후단에도 설치될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 크리닝부재는 상술된 에어공급라인과 워터공급라인이 연통되며 단부에는 분사노즐(520)이 구성된다.
한편, 도 16은 도 2의 배관청소장치에서 후방조립부(900)를 나타낸 사시도로서, 상기 후방조립부(900)는 모듈부의 최후방에 배치되며 일례로서 도 2에 도시된 후측 구동모듈(100)의 후부에 설치된다. 이러한 후방조립부(900)는 모듈부 내부와 외부의 전원 및 제어라인이 연결되는 전원 및 제어라인커넥터(910), 모듈부 내부와 외부의 에어라인이 연결되는 에어라인커넥터(920), 모듈부 내부와 외부의 워터라인이 연결되는 워터라인커넥터(930)가 장착될 수 있다. 아울러, 후방조립부(900)는 모듈부 내부의 배출덕트(420)와 배관 외부로부터 배관 내로 연장배치되는 배출라인을 연결하는 배출라인커넥터(940)가 설치될 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 모듈부가 배관을 청소하도록 구성되되 복수 개의 모듈로 이루어지고, 이러한 복수 개의 모듈을 서로 관절구조로 연결수단이 연결함으로써, 배관 중에서 곡관과 분지관을 가진 배관에서도 자유롭게 방향전환을 하면서 이동가능함에 따라, 복잡한 배관라인 내의 청소를 원활하면서도 효율적으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 구동모듈(100)이 이물질을 포함한 배관의 내경변화에 대응되면서 배관의 내벽에 밀착하도록 구성됨으로써, 우수한 접지력 및 견인력으로 배관 내부를 원활하면서도 안정적으로 이동할 수 있다.
아울러, 본 발명은 청소모듈(200)이 그라인더(210), 스위퍼(220), 스크래퍼(230)를 구비함으로써 청소효율을 증대시키고, 아울러 흡입부, 촬영부도 구성됨으로써 배관 내부의 이물질을 깨끗하게 제거할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100 : 구동모듈 110 : 구동본체
111 : 본체케이스 112 : 연결플레이트
113 : 제어부 120 : 이동부재
121 : 궤도프레임 122 : 피니언기어부
123 : 구동풀리 123a : 베벨기어부
123b : 구동기어부 124 : 종동풀리
125 : 아이들롤러 126 : 벨트부재
126a : 탄성접지부 126b : 타이밍벨트
130 : 패시브실린더 140 : 플렉서블링크
140a : 회동축 141 : 고정링크
142 : 이동링크 143 : 가이드이동바
200 : 청소모듈 210 : 그라인더
210a : 커터날 220 : 스위퍼
221 : 유닛판 222 : 브러쉬
223 : 이동롤 224 : 캠프레임
230 : 스크래퍼 231 : 회동날개
232 : 탄성커버 300 : 베벨기어 조인트
310 : 제1 링기어 311 : 제1 지지바
320 : 제2 링기어 321 : 제2 지지바
330 : 구동피니언기어 340 : 조향모터
340a : 구동축 351 : 리미트센서
352 : 스토퍼 381 : 전단플레이트
382 : 후단플레이트 380a : 중공
380b : 전원 및 제어라인통로 380c : 에어라인통로
380d : 워터라인통로 390 : 엔코더
410 : 흡입구 420 : 배출덕트
510 : 카메라 520 : 분사노즐
900 : 후방조립부 910 : 전원 및 제어라인커넥터
920 : 에어라인커넥터 930 : 워터라인커넥터
940 : 배출라인커넥터

Claims (14)

  1. 배관을 따라 이동하면서 배관을 청소하도록 구성되며 복수 개의 모듈로 구성되는 모듈부; 및
    상기 모듈부의 복수 개의 상기 모듈을 연결하는 관절구조의 연결수단;을 포함하며,
    상기 연결수단은 베벨기어 조인트(300)로 구성되며,
    상기 베벨기어 조인트(300)는,
    하나의 모듈에 제공되되 서로 마주보게 배치된 두 개의 제1 링기어(310);
    다른 하나의 모듈에 제공되되 서로 마주보게 배치되며, 두 개의 상기 제1 링기어(310)를 연결하면서 기어체결된 두 개의 제2 링기어(320);
    하나의 모듈에 제공되되 두 개의 제1 링기어(310) 각각에 기어체결된 두 개의 구동피니언기어(330); 및
    하나의 모듈에 제공되되 두 개의 상기 구동피니언기어(330) 각각을 회전시키는 두 개의 조향모터(340);
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    하나의 모듈과 다른 하나의 모듈 중 하나 또는 모두에는 서로에 대한 회전각을 제한하도록, 접근하는 서로를 센싱하는 리미트센서(351)와, 돌출형성되어 기구적으로 차단하는 스토퍼(352)가 설치된 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모듈부는,
    배관을 따라 이동하도록 제공되며, 이동부재(120)를 가진 적어도 하나의 구동모듈(100); 및
    상기 구동모듈(100)과 연결되며 배관을 청소하는 청소모듈(200);
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동부재(120)는 이물질을 포함한 배관의 내경변화에 대응되면서 배관의 내벽 측으로 밀착되도록, 방사상으로 압박하되 신축되게 상기 구동모듈(100)에 제공되는 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동모듈(100)은,
    상기 연결수단이 설치된 구동본체(110);
    상기 구동본체(110)의 외부에 적어도 두 개가 장착된 이동부재(120);
    상기 구동본체(110)와 상기 이동부재(120)를 연결하되, 상기 구동본체(110)에 대한 상기 이동부재(120)의 이격거리 가변에 따라 신축되면서 방사상 신장되는 탄성복원력을 가진 패시브실린더(130); 및
    상기 구동본체(110)에 대한 상기 이동부재(120)의 이격거리 가변에도 상기 구동본체(110)와 이동부재(120)의 연결을 유지시키도록, 배치구조가 변형되는 플렉서블링크(140);
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플렉서블링크(140)는,
    상기 구동본체(110)와 이동부재(120) 중 하나에 회동축(140a)이 연결된 시저스타입으로서, 다른 하나에는 상기 구동본체(110)에 대한 상기 이동부재(120)의 이격거리 가변에 따라 이동가능한 연결구조를 가진 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플렉서블링크(140)는,
    상기 이동부재(120)와 구동본체(110)에 회동되게 연결되되 연결위치가 고정된 고정링크(141); 및
    상기 이동부재(120)와 구동본체(110)에 회동되게 연결되되 상기 구동본체(110)에 대한 연결위치가 이동되는 이동링크(142);
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 이동부재(120)는 무한궤도이며, 상기 무한궤도는 외주부에 탄성접지부(126a)가 형성된 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 청소모듈(200)은,
    상기 구동모듈(100)과 연결된 모듈프레임; 및
    상기 모듈프레임에 제공되되 배관 내에 부착된 이물질을 탈거시키는 제거부재;를 구비하며,
    상기 제거부재는,
    배관의 이물질을 그라인딩하도록, 회전하는 복수 개의 커터날을 가진 그라인더(210);
    배관의 이물질을 쓸어낼 수 있도록, 회전하는 복수 개의 브러쉬(222)를 가진 스위퍼(220); 및
    배관을 따라 이동 시 배관 내벽을 압박하여 이물질을 긁어낼 수 있도록, 방사상 신축되도록 구성되는 스크래퍼(230);
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스크래퍼(230)는 외주부가 탄성커버(232)로 감싸지며,
    상기 스위퍼(220), 스크래퍼(230) 각각은,
    방사상으로 배치되어 서로 인접된 복수 개의 단위유닛으로 구성되며, 에어모터에 의한 회전구동에 의해 상기 단위유닛이 방사상 돌출되도록 캠구조가 내장되며,
    상기 제거부재는 상기 모듈프레임의 전단에서부터 후단으로 상기 그라인더(210), 스위퍼(220), 스크래퍼(230)가 순차적으로 배치된 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 모듈부에 제공되며, 배관 내의 이물질을 흡입하는 흡입부;를 더 포함하며,
    상기 흡입부는,
    상기 모듈부의 전단부에 흡입구(410)가 형성되며, 복수 개의 상기 모듈에서 연결방향으로 형성된 중공(380a) 내에 상기 흡입구(410)와 연통된 배출덕트(420)가 구성되는 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배출덕트(420)는 길이가 가변되는 주름관인 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 모듈부에 제공되며 배관을 촬영하는 촬영부;를 더 포함하며,
    상기 촬영부는,
    상기 모듈부의 전단, 중단, 및 후단 중 적어도 전단에 설치된 카메라(510); 및
    상기 카메라(510)에 에어 또는 물을 분사하도록 구성되는 크리닝부재;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관청소장치.
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