KR101779724B1 - 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외곽 골조를 구성하는 실리더, 구동수단인 제 1 내지 제 6구동롤러로 구성하여 파이프 내경을 따라 회전 이동하도록 구성한 장치에 탄소섬유가 감겨진 스풀 그리고 상기 탄소섬유를 눌러주는 부착수단을 장착하여 상기 장치가 파이프 내부에서 회전 이동하는 과정에서 에폭시수지가 도포된 탄소섬유를 파이프 내면에 연속적으로 접착시키도록 하여 노후화된 파이프의 내경을 라이닝 처리할 수 있도록 한 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치를 제공한다.

Description

탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치{apparatus for lining of pipe}

본 발명은 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시수지가 도포된 탄소섬유를 파이프 내면에 연속적으로 접착시키는 방식으로 노후화된 파이프를 갱생하도록 한 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 상ㆍ하수도관이나 가스관, 송유관 등(이하 '파이프'라 함)은 매설연수가 지나게 되면 파손이나 부식 등에 의해 노후화되고, 이에 따른 문제발생의 일 예로 상수도 관망의 기능 유지에 지장을 초래함은 물론 에너지 소비를 증가시키는 결과를 가져온다.

이와 같이, 파이프의 내/외면에 부식 생성물이 형성되거나 상기 파이프의 파손 등의 문제점을 해결하기 위해 노후관(즉, 파이프)에 대한 개량공사를 실시하게 되는데, 이때 노후관을 교체하지 않고 기존 매설관의 구조상 기능을 활용하는 보강공법에 의해 악화된 관로의 기능개선을 도모하는 방법을 갱생(Renovation) 공법이라 한다.

이 중에서 수지 라이닝(Resin Lining) 공법은 상수도관 내부에 잔존하는 녹이나 경질의 부식 생성물을 제거하고 내면에 부식방지를 위하여 액상의 수지를 라이닝 하는 공법을, 세관 작업 후 주제와 경호제를 혼합하여 액상의 수지 분사헤드를 통하여 파이프의 표면에 분사한다.

한편, 상기와 같은 라이닝 공법의 일반적인 방식은 지하에 매설되어 노후된 상ㆍ하수도관 등(이하 '관로'라 함)을 보수하기 위해서는 지면을 굴착한 후 노후된 관로를 교체하건 관의 일부를 보수하는 방법의 굴착식 보수공법이 적용되고 있다.

그러나, 종래와 같이 지면을 굴착하는 방법은 많은 작업시간을 필요로 할 뿐만 아니라 작업이 복잡하므로 시공 비용이 증가하거나 보수 작업시간이 증가하는 등의 여러가지 문제점이 있었다.

따라서, 근래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 노후된 관로상에 열경화성 에폭시 수지 또는 불포화폴리에스테르 수지 등이 코팅된 튜브를 이용하여 관로의 내부에 반전시켜 튜브의 일면에 함침된 열경화성 수지를 열경화시키는 방법으로 관료의 내면을 보수하는 공법인 비굴착 관로 보수방법이 제시되고 있다.

[문헌 1] 등록특허공보 등록번호 제10-0730516호(발명의 명칭: 기밀성이 향상된 비굴착 라이닝공법 및 이 공법에 적용되는 비굴착 라이닝장치. 공고일자: 2007년 06월 20일) [문헌 2] 등록특허공보 등록번호 제10-0606188호(발명의 명칭: 노후 수도관의 비 굴착 PE 라이닝 갱생공법. 공고일자: 2006년 07월 31일) [문헌 3] 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0103858호(발명의 명칭: 관 라이닝재의 반전방법 및 이를 이용한 관 라이닝 공법. 공개일자: 2004년 12월 09일) [문헌 4] 공개특허공보 공개번호 제10-2005-0092325호(발명의 명칭: 하수간 비굴착 라이닝 복합관 보수재 및 이를 이용한 보수공법. 공개일자: 2005년 09월 21일)

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 장치를 파이프 내부로 회전 이동시키는 과정에서 에폭시수지가 도포된 탄소섬유를 파이프 내면에 연속적으로 접착시켜 가며 노후화된 파이프를 갱생하도록 한 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 파이프의 내경에 에폭시 수지가 도포되어 있는 탄소섬유를 접착시켜 라이닝 처리하는 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치에 있어서, 제 1 내지 제 6지지축을 통해 서로 연결 구성되며 장치의 외곽 골조를 이루는 적어도 하나 이상의 실린더, 상기 제 1 내지 제 6지지축에 각각 연결 설치되는 제 1 내지 제 6고정플레이트, 상기 제 3 내지 제 6고정플레이트의 하단에 각각 설치되며 상기 파이프의 내경에 접촉된 상태에서 모터의 동력으로 회전하며 장치를 상기 파이프의 내경을 따라 회전 이동시키는 제 1 내지 제 6구동롤러, 상기 실린더중에서 하나의 실린더에 고정 설치되는 센터플레이트, 상기 센터플레이트에 축 결합된 상태로 회전하는 스풀, 상기 스풀(86)의 외경에 인출 가능하게 감겨지며 그 선단은 상기 파이프(200)의 내경에 접착되어 지는 탄소섬유, 상기 제 1구동롤러에 설치되며 상기 스풀에 감겨진 상태에서 인출되는 상기 탄소섬유를 가이드하는 가이드롤러 및 상기 제 2구동롤러에 설치되며 상기 가이드롤러를 통과한 탄소섬유를 가압한 상태에서 상기 장치의 회전 이동에 따라 상기 스풀에서 인출되어 지는 탄소섬유를 상기 파이프 내경에 스파이럴 형태로 접착시켜 가는 부착수단을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
상기 제 3구동롤러에는 상기 탄소섬유를 눌러 가이드하는 탄소섬유 누름대가 더 포함되어 설치되도록 함이 바람직하다.

본 발명은 파이프 내경을 따라 회전 이동하도록 구성한 장치에 탄소섬유가 감겨진 스풀 그리고 상기 탄소섬유를 눌러주는 부착수단을 장착하여 장치의 회전 이동과정에서 에폭시수지가 도포된 탄소섬유를 파이프 내면에 연속적으로 접착시키도록 하여 노후화된 파이프의 내겨을 라이닝 처리할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 부착수단을 발췌하여 도시한 도면.
도 3은 도 1의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치의 동작상태도.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시하고 있는 부착수단을 발췌하여 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 정면도이다.

도 1 내지 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치는 다수개의 실린더(10)를 육각 형태로 배열 설치한 상태에서 상기 실린더(10)를 제 1 내지 제 6지지축(20, 22, 24, 26, 28, 30)으로 연결 고정하여 장치의 외곽 골조를 이루도록 한다.

두 개의 실린더(10) 연결 구조를 대표하여 기술하면, 하나의 실린더(10)의 로드에는 다른 실린더(10)의 단부를 제 1지지축(20)으로 결합하고, 이러한 방식으로 다수개, 본 발명에서는 6개의 실린더(10)를 육각 형태로 배열 설치하게 된다.

상기와 같이 장치의 외곽 골조를 실린더(10)로 구성한 것은 관(200)의 직경 크기 혹은 관(200)의 직경이 외압에 눌려 변형되었을 때, 이에 맞추어 외곽 골조를 확대 혹은 축소시켜 장치를 관(200)의 내경으로 용이하게 진입시키기 위함이다. 즉, 6개의 실린더(10)로 유압을 공급하면 각 실린더(10)의 로드는 인출 동작하게 되는 데, 이 과정에서 로드의 인출 길이 만큼 장치의 외곽 골조 크기가 커짐에 따라 노후관로의 크기에 맞추어 장치의 크기를 조절할 수 있는 것이다.

상기 실린더(10)를 연결하는 제 1 내지 제 6지지축(20, 22, 24, 26, 28, 30)에는 제 1 내지 제 6고정플레이트(40, 42, 44, 46, 48, 50)가 각각 설치되고, 상기 제 1 내지 제 6고정플레이트(40, 42, 44, 46, 48, 50)에는 동일한 구조의 제 1 내지 제 6구동롤러(60, 62, 64, 66, 68, 70)가 개별적으로 하나씩 설치된다.

상기 제 1내지 제 6구동롤러(60, 62, 64, 66, 68, 70)는 장치를 파이프(200)의 내경으로 진입시켜 회전 이동시키는 수단이다.

대표적으로 상기 제 1고정플레이트(40)에 설치되는 제 1구동롤러(60)와 모터의 동력전달구조에 대하여 기술하면 상기 제 1구동롤러(60)는 상기 제 1고정플레이트(40)의 하단에 회전축으로 결합 구성되고, 상기 회전축에는 피동풀리가 결합되고, 상기 피동풀리는 상기 모터의 축에 결합되어 있는 구동풀리와 체인으로 연결 구성되어 모터의 동력을 상기 제 1구동롤러(60)로 전달하게 된다. 이때 상기 제 1구동롤러(60)의 회전축은 상기 제 1고정플레이트(40)에서 일측 방향으로 소정각도 비틀어진 상태로 설치되도록 구성함이 바람직하며, 이는 제 1구동롤러(60)가 파이프(200)의 내경을 타고 회전 이동하는 과정에서 상기 회전축의 비틀려진 각도 만큼 앞쪽으로 전진하며 장치를 전진 이동시킬 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치에는 탄소섬유를 공급하는 공급수단(80), 가이드롤러(88) 및 상기 공급수단(80)에서 공급된 탄소섬유(300)를 파이프 내경에 접착시키는 부착수단(90)을 포함한다.

상기 공급수단(80)은 탄소섬유를 부착수단으로 연속적으로 공급하는 수단으로서 외곽골조를 구성하는 실린더(10)중에서 하나의 실린더(10)에 고정 설치되는 센터프레임(82), 상기 센터프레임(82)에 축(84) 결합되며 외경에는 탄소섬유(300)가 수회 감겨진 상태에서 상기 축(84)을 중심으로 회전하며 상기 탄소섬유(300)를 인출하는 스풀(86)로 구성한다.

상기 가이드롤러(88)는 상기 공급수단(80)에서 공급되는 탄소섬유(300)가 상기 부착수단(90)으로 공급될 수 있도록 가이드하는 부재이다. 상기 가이드롤(88)은 전술한 구동롤러들중 제 1고정플레이트(40)에 회전축으로 연결되어 있는 제 1구동롤러(60)에 결합되어, 상기 공급수단(80)인 스풀(86)에서 인출되는 탄소섬유(300)가 부착수단(90)으로 용이하게 인출될 수 있도록 가이드한다.

또한 상기 구동롤러들중 제 3고정플레이트(44)에 회전축으로 연결되어 있는 제 3구동롤러(64)에는 탄소섬유 누름대(110)가 설치된다. 상기 탄소섬유 누름대는 상기 가이드롤러(88) 및 상기 부착수단(90)을 통과한 탄소섬유(300)의 선단(300a)이 파이프(200)의 내경에 접착되고 나면 상기 탄소섬유(300)를 눌러 탄소섬유(300)의 선단(300a)이 들뜨지 않도록 가이드하게 된다.

상기 부착수단(90)은 상기 가이드롤러(88)를 통해 상기 공급수단(80)에서 공급되는 탄소섬유(300)를 눌러 파이프(200) 내경에 접착시키는 수단이다.

첨부된 도 2는 상기 부착수단의 구조를 발췌하여 도시한 도면이다.

도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 부착수단(90)은 상기 구동롤러들중 제 2고정플레이트(42)에 회전축으로 연결 구성되어 있는 제 2구동롤러(62)에 결합되는 지지축(92), 상기 지지축(92) 아래에 위치한 상태에서 상기 지지축(92)에 브라켓(94)으로 연결 구성되며 상기 탄소섬유(300)를 가압하는 제 1, 2가압롤러(96, 98), 상기 제 1, 2가압롤러(96, 98)의 브라켓(94)에 연결대(100)로 연결 지지되는 브라켓(102), 상기 브라켓(102)에 설치되며 상기 탄소섬유(300)를 가압하는 제 3, 4가압롤러(104, 106)로 구성한다.

상기한 구성의 부착수단(90)은 스풀(86)에서 인출된 후, 가이드롤러(88)를 통과한 탄소섬유(300)가 상기 부착수단(90)의 제 1 내지 제 4가압롤러(96, 98, 104, 106) 아래로 통과하고 난 뒤, 장치가 회전 이동하면 상기 부착수단(90)의 제 1 내지 제 4가압롤러(96, 98, 104, 106)는 탄소섬유(300)를 눌러준 상태에서 파이프(200) 내경을 따라 회전 이동함으로서 탄소섬유(300)를 파이프(200) 내경에 접착시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치의 작용을 첨부된 도 3과 도 4를 참조하여 기술하기로 한다.

먼저, 스풀(86)에 감겨져 있는 탄소섬유(300)의 선단(300a)을 인출한 다음, 제 1구동롤러(60)에 축 결합되어 있는 가이드롤러(88)를 경유시킨 상태에서 부착수단(90)의 제 1 내지 제 4가압롤러(96, 98, 104, 106)를 통과시킨 후, 탄소섬유 누름대(110)를 거쳐 파이프(200)의 내경에 접착시키도록 한다.

이 상태에서 구동수단인 제 1 내지 제 6구동롤러(60)의 각 회전축(69)에 연결되어 있는 모터로 전원을 인가하면 상기 제 1 내지 제 6구동롤러(60, 62, 64, 66, 68, 70)는 모터의 동력을 전달받아 회전하며 파이프(200)의 내경으로 진입한 장치를 회전 이동시키게 된다.

이때 장치가 파이프(200) 내경을 타고 회전 이동(즉, 비틀려진 상태로 구동하는 제 1 내지 제 6구동롤러를 통해 스파이럴 방식으로 회전 이동)하는 동안 도 4에서와 같이 탄소섬유(300)는 스풀(86)에 감겨진 상태에서 장치의 회전 동작으로 탄소섬유(300)의 선단(300a)은 파이프(200)의 내경에 접촉된 상태에서 상기 스풀(86)에서 풀려지며 인출 동작하게 되며, 이와 동시에 부착수단(90)을 구성하는 제 1 내지 제 4가압롤러(96, 98, 104, 106)는 탄소섬유(300)를 가압한 상태에서 파이프(200) 내경을 따라 이동하게 됨으로서 탄소섬유(300)를 파이프(200) 내경에 스파이럴 방식으로 접착시켜 노후화된 파이프(200)의 내경을 라이닝 처리하게 된다.

10: 실린더 20, 22, 24, 26, 28, 30: 제 1 내지 제 6지지축
40, 42, 44, 46, 48, 50: 제 1 내지 제 6고정플레이트
60, 62, 64, 66, 68, 70: 제 1 내지 제 6구동롤러
80: 공급수단 82: 센터프레임
84: 축 86: 스풀
88: 가이드롤러 90: 부착수단
92: 지지축 96, 98, 106, 108: 제 1 내지 제 4가압롤러
110: 탄소섬유 누름대 200: 파이프
300: 탄소섬유

Claims (2)

1. 파이프(200)의 내경에 에폭시 수지가 도포되어 있는 탄소섬유(300)를 접착시켜 라이닝 처리하는 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치에 있어서,
   제 1 내지 제 6지지축(20, 22, 24, 26, 28, 30)을 통해 서로 연결 구성되며 장치의 외곽 골조를 이루는 적어도 하나 이상의 실린더(10);
   상기 제 1 내지 제 6지지축(20, 22, 24, 26, 28, 30)에 각각 연결 설치되는 제 1 내지 제 6고정플레이트(40, 42, 44 ,46, 48, 50);
   상기 제 1 내지 제 6고정플레이트(40, 42, 44, 46, 48, 50)의 하단에 각각 설치되며 상기 파이프의 내경에 접촉된 상태에서 모터의 동력으로 회전하며 장치를 상기 파이프(200)의 내경을 따라 회전 이동시키는 제 1 내지 제 6구동롤러(60, 62, 64, 66 ,68, 70);
   상기 실린더(10)중에서 하나의 실린더(10)에 고정 설치되는 센터플레이트(82);
   상기 센터플레이트(82)에 축(84) 결합된 상태로 회전하는 스풀(86);
   상기 스풀(86)의 외경에 인출 가능하게 감겨지며 그 선단(300a)은 상기 파이프(200)의 내경에 접착되어 지는 탄소섬유(300);
   상기 제 1구동롤러(60)에 설치되며 상기 스풀(86)에 감겨진 상태에서 인출되는 상기 탄소섬유(300)를 가이드하는 가이드롤러(88) ;
   상기 제 2구동롤러(62)에 설치되며 상기 가이드롤러(88)를 통과한 탄소섬유(300)를 가압한 상태에서 상기 장치의 회전 이동에 따라 상기 스풀(86)에서 인출되어 지는 탄소섬유(300)를 상기 파이프(200) 내경에 스파이럴 형태로 접착시켜 가는 부착수단(90) 및 ;
   상기 제 3구동롤러(64)에 설치되며 상기 가이드롤러(88) 및 상기 부착수단(90)을 통과한 탄소섬유(300)를 눌러 상기 탄소섬유(300)의 선단(300a)이 들뜨지 않도록 가이드하는 탄소섬유 누름대(110)를 포함하며;
   상기 부착수단은;
   상기 제 2구동롤러(62)에 결합되는 지지축(92);
   상기 지지축(92) 아래에 위치한 상태에서 상기 지지축(92)에 브라켓(94)으로 연결 구성되며 상기 탄소섬유(300)를 가압하는 제 1, 2가압롤러(96, 98);
   상기 제 1, 2가압롤러(96, 98)의 브라켓(94)에 연결대(100)로 연결 지지되는 브라켓(102) 및 ;
   상기 브라켓(102)에 설치되며 상기 탄소섬유(300)를 가압하는 제 3, 4가압롤러(104, 106)로 구성함을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 자동화 파이프 라이닝 장치.
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