KR102158763B1 - 배관 내경 컷팅장치와 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 내경 컷팅장치와 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 목적으로 설치되는 배관을 내경에서 절단함에 있어서, 지열배관를 설치하는 과정에서 이물질이 유입되는 것을 방지하고 지열배관를 설치한 상태에서 터파기를 수행하는 깊이에서 한번의 내경 컷팅으로 지열배관의 컷팅 작업을 마무리 할 수 있는 배관 내경 컷팅장치와 그 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 압출된 제1, 2 지열배관에 일정한 간격에서 배관 고정부재를 고정시켜 제1, 2 지열배관이 일정한 간격을 유지하며 연결되도록 설치한 후 내경에서 필요한 위치를 절단하기 위한 동력 제공수단과 동력 배출수단 및 동력 전달수단이 연결되고, 상기 동력 전달수단에 한쪽 방향이 연결되어 일정한 길이가 돌출되는 동력 연결축을 포함하며, 상기 동력 연결축이 연결되는 연결몸체와 마감링의 사이에 연결핀으로 설치되는 절단날이 함께 배관의 내경에서 회전되어 배관의 내경을 절단하는 절단수단을 포함하는 배관 내경 컷팅장치에 있어서,
중앙에 형성된 연결힌지에 대칭되게 형성하며 반원형 형태의 제1, 2 홈부를 형성하는 고정몸체가 각각 형성되고 제1, 2 홈부의 사이에 고정구멍이 형성되어 제1, 2 홈부가 제1, 2 지열배관을 감싸도록 하고 고정볼트가 고정구멍을 관통해 너트로 일정한 간격 유지와 분리 방지를 위해 고정되는 배관 고정부재를 포함하며,
상기 절단수단은 동력 연결축의 선단 부분이 연결몸체의 중앙을 관통되어 축 고정너트로 위치가 고정되도록 설치하고, 상기 연결몸체와 소정의 간격을 두고 마감링이 설치되고 연결몸체와 마감링의 양쪽으로 절단날을 설치하되;
상기 절단날은 양쪽으로 형성된 위치에서 각각 연결몸체를 관통하여 마감링을 관통한 연결핀이 회전 가능하게 설치되고, 상측 부분은 연결몸체에 위치하고 하측은 마감링의 하측으로 길게 돌출되어 자유롭게 움직임이 가능하며, 마감링의 하측으로 관통되는 동력 연결축이 마감너트로 고정되는 것을 포함하고,
적어도 2개가 양쪽으로 대칭되게 연결핀에 연결되며 외경에 다수의 절단 톱니가 돌출되고, 상기 연결몸체의 상측으로 설치한 베어링의 상측에는 연결너트가 설치되어 후렉시블축이 설치되며 동력 연결축이 관통된 후, 외경에서 배관의 내경과 간극을 1.5∼3mm가 되도록 하며, 2,200∼5,500rpm의 회전수로 회전하며 배관의 내경을 절단하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

배관 내경 컷팅장치와 그 방법{Pipe bore cutting device and method}

본 발명은 배관 내경 컷팅장치와 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 목적으로 설치되는 배관을 내경에서 절단함에 있어서, 지열배관를 설치하는 과정에서 이물질이 유입되는 것을 방지하고 지열배관를 설치한 상태에서 터파기를 수행하는 깊이에서 한번의 내경 컷팅으로 지열배관의 컷팅 작업을 마무리 할 수 있는 배관 내경 컷팅장치와 그 방법에 관한 것이다.

최근 들어 고유가에 대처하기 위하여 건설업계에서는 냉난방에 사용되는 에너지원으로서 석유나 천연가스를 대체할 수 있는 대체 에너지 개발을 활발하게 진행하고 있다. 이러한 대체 에너지 자원 중에서, 무한한 에너지원을 갖는 풍력, 태양열, 지열 등을 이용하여 냉난방시스템에 적용할 수 있는 기술이 연구되고 있는데, 이들 에너지 자원들은 공기오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면 에너지 밀도가 낮은 단점이 있다.

풍력과 태양열 에너지를 얻기 위해서는 설치장소의 한계와 함께 넓은 면적이 확보되어야 하며, 이 장치들은 에너지 생산량이 적고, 설치 및 유지관리에 많은 비용이 소요되므로, 현재까지 냉난방시스템에 적용하는데 한계가 있다.

지열에너지는 설치 및 유지관리가 상대적으로 저렴하기 때문에, 지열을 열원으로 이용한 냉난방시스템이 많이 제안되고 있다.

지열은 지구 내부에서 표면을 거쳐 외부로 유출되는 열량을 의미하는데, 지중온도는 지형에 따라 다르지만 지표면에 가까운 땅속의 온도는 대략 섭씨 10∼20℃ 정도로 연중 큰 변화가 없이 일정하게 유지된다. 이러한 지열원은 태양열 또는 풍력 등의 신재생 에너지와 달리 안정적으로 열원을 공급할 수 있는 장점을 가지고 있다.

지열원을 이용한 열교환 시스템은 연중 온도가 일정한 지하수, 지표수 및 지중을 냉방시에는 히트싱크(heatsink)로, 난방시에는 히트 소스(heat source)로 이용하여 냉방과 난방을 동시에 가능하도록 구성된다.

일반적으로 지열교환 시스템은 지중에 지열배관를 매설한 후 유체를 순환시켜 지중과 열교환하는 형태를 갖는다.

지열교환 시스템의 일 예로 수직형 지열교환 시스템을 설치하는 경우에서, 도심지 건축물의 경우 잉여 부지가 협소하여 지중 열교환기를 설치할 공간이 없으므로 건축 기초 하부에 지중 열교환기를 설치하는 경우가 종종 있다. 특히 건축물이 탑다운(top-down) 방식으로 시공되는 현장의 경우, 지열배관를 시공하기 위해서는 토사층과 암반층의 경계까지 케이싱을 삽입한 다음, 대략 수직방향으로 지하 약 100∼300m 정도 깊이의 천공홀(boreholes)을 소정의 간격으로 천공한 후, 천공된 각각의 천공홀에 "U"자형 또는 코일형의 지중열 파이프를 삽입한 다음, 터파기 공정에 따라 지상층에 위치한 케이싱 및 지중열 파이프를 일정 길이씩 절단 후, 지중열 파이프에 이물질이 혼입되는 것을 방지하기 위하여 별도의 캡 등으로 마감을 하고 있다.

따라서 통상의 지열배관 시공방법은 토사구간의 천공 공벽의 붕괴를 막기 위해 케이싱을 설치하고, 암반 하부까지 설계된 깊이까지 천공한 후, 지중 열교환기로 사용되는 지열 배관을 설치한 다음, 천공 공벽과 지중열 파이프와의 공간을 메워 열전도를 높이고, 지하수 오염을 방지하기 위한 그라우팅 작업을 진행한 다음 케이싱을 인발시키고 있다.

그러나, Top-down 공법으로 시공이 진행되는 건축물 하부에 지중 열교환기를 설치하는 경우에는 지중 열교환기 설치 후 터파기 공정시 지중열 파이프의 손상을 방지하기 위하여 케이싱을 존치시켜야 하고, 설치된 케이싱과 지중열 파이프는 터파기 공정에 맞추어 절단을 하는데 이에 많은 인력과 경비가 소요되는 문제점이 있었다.

이에 우리나라의 경우 인구밀도가 높은 도시와 신도시, 혁신도시가 지속적으로 개발됨에 따라 신재생에너지인 지열의 적용 규모가 커지는 반면 지중 열교환기를 설치할 도심지 건축물의 잉여 부지가 협소함에 따라 건축물 하부에 지열원을 설치하는 경우가 지속적으로 늘어날 전망이다.

이에 지열히트펌프시스템의 지중열교환기 설치 방식 중 수직밀폐형방식(vertical loop system)은 부지가 없는 도심지에 적용하기 위한 방안으로 2가지가 있다.

1안)은 건축물 토목 터파기 완료 후 지하 토목마감레벨에서 천공굴착하여 지중열교환기를 설치하는 방안으로, 이는 천공장비의 층고 제한이 있고 비용이 많이 들며 건축 및 토목 공기가 길어지는 단점이 있다.

2안)은 건축물 지하 토목 터파기 전 지표면인 그라운드 루프(Ground Loop:GL)에서 천공굴착 후 지중 열교환기를 침투하고, 건물 지하바닥 토목마감레벨 심도에 맞추어 지중 열교환기로 사용되는 지열배관에 지열배관 연결용 소켓을 결합하고 그라운드 루프(GL)까지 지열배관 연결용 소켓에 별도의 지열배관(예를들어, 꼬리관)를 연결 침투하는 방안으로서, 이는 비용이 저렴하고, 건축 및 토목 공기에 지장이 없는 장점이 있어 1)안을 대체하는 방법으로 유용하다.

그러나 2)안의 경우에도 천공굴착 후 천공홀에 지열배관(예를들어 PE롤관 등)를 침투하므로 토목 터파기 작업 중 장비에 의해 지열배관 내 이물질이 유입되어 지열배관가 막히고 훼손되는 문제가 있다.

이에 토목 터파기 전에 지열배관 연결용 소켓을 밀봉하여 이물질 투입을 막는 것이 일반적이다.

또한, 특히 2)안의 상부 천공 공법의 경우에 천공 굴착 과정에서 천공기 및 천공홀의 수직도 불량으로 인해 전체 천공의 10∼20%가 천공홀간 교차가 발생되고 이로 인해 천공홀에 침투된 지중 열교환기로 사용되는 지열배관가 파손되는 문제가 있다.

이는 천공시 정밀 시공 굴착이 안됨에 따른 수직도 불량 및 천공홀 휨 현상으로 인해 천공홀간 교차로 지열배관가 파손되며 지열배관의 파손여부를 토목 터파기가 끝난 후(대략6개월 이상)에 확인할 수 있어 토목 터파기 공정을 완료한 후 파손된 지열배관를 제거하고 다시 천공을 하여야 하므로 이에 따른 경비 및 인력이 많이 소요되는 문제가 있다. 이는 건축물 하부 토목 터파기 전에 지열배관 연결용 소켓을 밀봉하여 이물질 투입을 막기 때문에 지열배관 내 수압테스트를 할 수 없기 때문이다.

이에 종래에는 천공홀이 파공되는 것을 설계부터 감안하여 천공을 10∼20% 추가로 더 시공 하지만 이마저도 불안정한 시공으로 위험 부담이 높으며 실제로 실패 사례가 증가하는 추세이다.

따라서, 지중 열교환기 설치시 천공굴착의 부지 협소, 협착, 수직도 등의 불안정성으로 인한 지열배관 파손 유무를 토목 터파기 작업 전에 확인할 수 있도록 하여 지중 열교환기의 안정성을 확보할 수 있는 방안이 요구된다.

이러한 상기의 종래 기술 중, 건축공사를 진행하는 과정에 따라 케이싱과 지열배관은 터파기 공정에 따라 현장에 상주하면서 절단을 수행해야 하므로 매우 불편하며, 비용의 소모가 많아지고 인력과 경비가 크게 소모되는 문제점이 있었지만 지금까지를 이를 해결하지 못하였다.

[문헌 1] 특허등록번호 제1312941호(2013. 09. 24. 등록) [문헌 2] 특허공개번호 제1985-0003694호(1985. 06. 26. 공개) [문헌 3] 특허등록번호 제0541261호(2005. 12. 29. 등록) [문헌 4] 특허등록번호 제1617378호(2016. 04. 26. 등록)

따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 해결과제는, 입구에서부터 원하는 깊이를 내경에서 한번에 절단하여 외부에서 여러번 절단하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 해결과제는, 입구에서부터 원하는 깊이를 내경에서 한번에 절단하여 터파기를 하지 않아도 되도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 추후에 배관을 사용하기 위해서 절단 부분의 하측으로 이물질 등이 침투하는 것을 방지하기 위해 차단하고 그 상부를 일회절단으로 절단작업을 신속하게 마감하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 압출된 제1, 2 지열배관에 일정한 간격에서 배관 고정부재를 고정시켜 제1, 2 지열배관이 일정한 간격을 유지하며 연결되도록 설치한 후 내경에서 필요한 위치를 절단하기 위한 동력 제공수단과 동력 배출수단 및 동력 전달수단이 연결되고, 상기 동력 전달수단에 한쪽 방향이 연결되어 일정한 길이가 돌출되는 동력 연결축을 포함하며, 상기 동력 연결축이 연결되는 연결몸체와 마감링의 사이에 연결핀으로 설치되는 절단날이 함께 배관의 내경에서 회전되어 배관의 내경을 절단하는 절단수단을 포함하는 배관 내경 컷팅장치에 있어서,
중앙에 형성된 연결힌지에 대칭되게 형성하며 반원형 형태의 제1, 2 홈부를 형성하는 고정몸체가 각각 형성되고 제1, 2 홈부의 사이에 고정구멍이 형성되어 제1, 2 홈부가 제1, 2 지열배관을 감싸도록 하고 고정볼트가 고정구멍을 관통해 너트로 일정한 간격 유지와 분리 방지를 위해 고정되는 배관 고정부재를 포함하며,
상기 절단수단은 동력 연결축의 선단 부분이 연결몸체의 중앙을 관통되어 축 고정너트로 위치가 고정되도록 설치하고, 상기 연결몸체와 소정의 간격을 두고 마감링이 설치되고 연결몸체와 마감링의 양쪽으로 절단날을 설치하되;
상기 절단날은 양쪽으로 형성된 위치에서 각각 연결몸체를 관통하여 마감링을 관통한 연결핀이 회전 가능하게 설치되고, 상측 부분은 연결몸체에 위치하고 하측은 마감링의 하측으로 길게 돌출되어 자유롭게 움직임이 가능하며, 마감링의 하측으로 관통되는 동력 연결축이 마감너트로 고정되는 것을 포함하고,
적어도 2개가 양쪽으로 대칭되게 연결핀에 연결되며 외경에 다수의 절단 톱니가 돌출되고, 상기 연결몸체의 상측으로 설치한 베어링의 상측에는 연결너트가 설치되어 후렉시블축이 설치되며 동력 연결축이 관통된 후, 외경에서 배관의 내경과 간극을 1.5∼3mm가 되도록 하며, 2,200∼5,500rpm의 회전수로 회전하며 배관의 내경을 절단하는 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

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본 발명은 압출된 제1, 2 지열배관에 일정한 간격에서 배관 고정부재를 고정시켜 제1, 2 지열배관이 일정한 간격을 유지하며 연결되도록 하는 연결단계; 지표면에서 시작되어 지중에 수직되게 천공홀을 형성하는 단계; 천공홀에 지열배관 조립체를 연속하여 침투시키는 단계;수압테스트를 통해 천공홀에 침투된 지열배관 조립체의 내부 기밀 및 파손 유무를 1차로 검사하는 제1 단계; 지열배관 조립체를 모두 공급한 후 지열배관 조립체가 서로 교차되거나 만나면서 손상되는 것을 확인하기 위해 토목 터파기 작업 전 수압테스트를 통해 천공홀에 침투된 지열배관 조립체의 내부 기밀 및 파손 유무를 2차로 검사하는 제2 단계; 지열배관 조립체의 내부 기밀 및 파손 유무를 검사한 후 이물질이 제2 지열배관으로 유입되는 것을 방지하기 위해 터파기 하는 깊이의 하측으로 배관 연결소켓을 밀폐시키는 단계; 배관 연결소켓을 밀폐한 후 천공홀과 지열배관 조립체 사이의 공간을 그라우팅하는 단계; 지표면에서 토목마감레벨까지 토목 터파기 작업을 순차적으로 진행하는 터파기 작업을 실시하는 단계; 상기 토목 터파기 작업단계를 수행한 후에는 지열배관 조립체가 서로 교차되면서 충돌 등에 의해 파손되었을 수 있으므로 내부 기밀 및 파손 유무를 검사하는 제3 단계; 지표면으로부터 토목마감레벨까지 토목 터파기 작업을 완료한 경우에 배관 연결소켓을 제거하고 트렌치 배관을 연결하는 단계; 로 이루어지는 배관 내경 컷팅방법에 있어서,
상기 연결단계의 배관 고정부재는 중앙에 형성된 연결힌지에 대칭되게 형성하며 반원형 형태의 제1, 2 홈부를 형성하는 고정몸체가 각각 형성되고 제1, 2 홈부의 사이에 고정구멍이 형성되어 제1, 2 홈부가 제1, 2 지열배관을 감싸도록 하고 고정볼트가 고정구멍을 관통해 너트로 일정한 간격 유지와 분리 방지를 위해 고정되는 것을 포함하며,
상기 그라우팅하는 단계를 수행한 후 제1 지열배관의 상측으로부터 지표면에서 토목마감레벨까지 토목 터파기 작업을 수행할 깊이의 상측에 위치하도록 배관 내경 절단장치를 공급해 절단날을 내경에 위치시켜 동력제공수단과 동력 배출수단 및 동력 전달수단을 통하여 제1 지열배관을 내경에서 한번 절단하는 지열배관 내경 절단단계를 더 수행하되;
상기 지열배관 내경 절단단계는, 배관 내경 절단장치를 제1 지열배관의 내경에 공급해 연결핀이 차단부재에 걸려 정지하는 절단수단 배관 내경 공급단계와;
동력 제공수단에 전원을 공급해 2,200∼5,500rpm의 회전수로 동력 연결축이 절단수단을 고속 회전시키는 회전동력 전달단계와;
상기 절단수단의 베어링을 제외하고 동력 연결축에 축 고정너트로 연결된 연결몸체가 고속 회전되면서 절단날이 원심력에 의해 돌출되어 절단 톱니가 배관의 내경을 절단하는 배관 내경 절단단계와;
상기 절단 톱니가 배관을 절단시킨 후 회전이 정지되어 배관의 외부로 배출되는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

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본 발명은 입구에서부터 원하는 깊이를 설정한 후 절단수단을 내경에 공급해서 절단날의 회전으로 외부에서 여러번 절단하지 않고 한번에 절단하여 경제성이 매우 뛰어난 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 입구에서부터 원하는 깊이를 내경에서 한번에 절단하여 터파기를 한 후 노출된 부분만 절단하는 작업을 연속해서 여러번 수행하지 않아도 되므로 작업의 편리성이 크게 향상되도록 하는 효과를 제공한다.

본 발명은 추후에 배관을 사용하기 위해서 절단 부분의 하측으로 이물질 등이 침투하는 것을 방지하기 위해 차단하고 그 상부를 절단장치를 통해 일회절단으로 절단작업을 신속하게 마감하는 효과를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 일부 분리상태 단면 사시도
도 2 는 본 발명의 조립상태를 나타낸 사시도
도 3 은 본 발명의 조립상태를 나타낸 설치상태 단면도
도 4 는 본 발명의 지열배관의 연결상태를 나타낸 평면 단면도
도 5 는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 확대 단면도
도 6a 내지 6e 는 본 발명의 지열배관 시공 후 절단방법을 순차적으로 나타낸 도면
도 7 은 본 발명의 배관 내경 절단장치에 대한 정면도
도 8 은 본 발명의 배관 내경 절단장치에 대한 상측부의 정면도
도 9 는 본 발명의 절단수단에 대한 주요 부분의 확대도
도 10 은 본 발명의 동력 전달수단에 대한 주요 부분의 단면도
도 11 은 본 발명의 절단수단에 대한 주요 부분의 확대 단면도
도 12 는 본 발명의 절단수단에 대한 절단날의 평면 단면도
도 13 은 본 발명의 절단수단에 대한 절단날의 작동상태 평면 단면도
도 14 는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 나타낸 블럭도
도 15 는 본 발명 중 지열배관 내경 절단단계에 대한 상세 블럭도

본문에 게시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예 들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시(說示)된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라 보다 상세하게 설명하기로 한다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 배관 연결소켓(210)을 이용하여 지열배관 시공방법을 설명하면 다음과 같다.

도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 지열배관 시공방법 중에서 배관을 내경에서 절단하는 과정을 순차적으로 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 지열배관 시공방법은 제1, 2 지열배관(71, 72)를 2개가 일정한 간격을 갖도록 하는 연결단계(S10)와, 지중에 수직되게 천공홀(H)을 형성하는 단계(S20)와, 천공홀(H)에 지열배관 조립체(200)를 침투시키는 단계(S30)와, 지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무를 검사하는 제1 단계(S40)와, 지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무를 검사하는 제2 단계(S50)와, 터파기를 할 깊이를 설정하여 배관 연결소켓(210)을 밀폐시키는 단계(S60)와, 천공홀(H)과 지열배관 조립체(200) 사이의 공간을 그라우팅하는 단계(S70)와, 밀폐된 배관 연결소켓(210)의 상측으로 배관 내경 절단장치(100)를 진입시켜 동력으로 제1, 2 지열배관(71, 72)을 한번 절단하는 지열배관 내경 절단단계(S80)와, 그라운드 루프(Ground Loop:GL)인 지표면(L1)에서 토목마감레벨(L2)까지 터파기 작업을 실시하는 단계(S90)와, 배관 연결소켓(210)을 제거한 후 지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무를 검사하는 제3 단계(S100)와, 배관 연결소켓(210)을 제거한 후 트렌치 배관(170)을 연결하는 단계(S110)를 포함한다.

먼저 압출된 제1, 2 지열배관(71, 72)에 일정한 간격에서 배관 고정부재(40)를 고정시켜 제1, 2 지열배관(71, 72)이 일정한 간격을 유지하며 연결되도록 하는 연결단계(S10)를 수행한다.

상기 제1, 2 지열배관(71, 72)를 연결하는 배관 고정부재(40)는 중앙에 형성된 연결힌지(49)에 대칭되게 형성하는 것이며, 일정한 간격을 두고 반원형 형태의 제1, 2 홈부(42, 43, 46, 47)이 형성되는 고정몸체(41, 45)가 각각 형성되고, 상기 제1, 2 홈부(42, 43, 46. 47)의 사이에 고정구멍(44)이 형성되어 제1, 2 홈부(42, 43, 46, 47)가 제1, 2 지열배관(71)를 감싸도록 하고 고정볼트(150)가 고정구멍(44)을 관통되어 너트(48)로 고정됨으로써 일정한 간격의 유지와 분리를 방지하는 것이다.

상기 배관 고정부재(40)는 연결힌지(49)로 제2 홈부(43, 47)가 연결되어 있어서 쉽게 분리되지 않고, 제1 홈부(42, 47) 와의 사이에서 고정볼트(150)와 너트(48)가 결합되어 양쪽의 제1, 2 지열배관(71, 72)를 일정한 간격에서 안전하고 견고하게 고정시키는 역할을 수행하는 것이다.

상기 제1, 2 지열배관(71, 72)이 연결되는 고정부재(40)는 열융착과, 접착, 나사이음, 커플링 이음 중 어느 하나의 방법으로 연결될 수 있는 것이다.

그리고 도 6a에 도시한 바와 같이, 건축물 지하 토목 터파기 전에 그라운드 루프(Ground Loop:GL)인 지표면(L1)에서 시작되어 지중에 수직되게 천공홀(H)을 형성하는 단계(S20)를 수행한다.

천공공정 중에 천공굴착의 부지 협소, 협착, 수직도 등의 불안정성으로 인해 천공홀(H)의 휨현상이 발생되는 경우에 지중에 형성된 천공홀(H)들이 상호 교차될 수 있으며 이로 인해 인접한 다른 천공홀(H)이 파손되거나 천공홀(H)에 침투된 제1, 2 지열배관(71, 72)가 천공공정 중 파손될 수 있다. 이에 천공홀(H)의 휨현상을 방지하고 천공홀(H)의 수직도를 확보하기 위해 본 실시예에서는 천공기에 스테빌라이저를 장착하며, 천공기의 로드에 수평계를 부착하여 천공공정에 따른 천공홀(H)의 휨을 사전에 방지할 수 있다.

그리고 천공홀(H) 수와 천공홀(H)들 간의 간격은 건축 및 토목 설계도면을 참조하며, 본 실시예에서 천공홀(H)의 깊이는 지표면(L1)에서 220m이다. 구체적으로 천공홀(H)의 깊이는 표토층(S1)의 상면인 지표면(L1)에서 토목 마감레벨(L2)인 풍화암층(S2)의 상면인 토목마감레벨(L2)까지 깊이인 터파기 구간(S1) 20m와 지중 풍화암층(S2) 상면에서 암반층(S3)까지 깊이인 그라우팅 구간(D2) 200m를 더한 깊이이다.

본 실시예에서는 천공홀(H)의 깊이가 220m되도록 하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.

그리고 천공홀(H)의 내부에 표토층(S1)의 상면인 지표면(L1)에서 암반층(S3)의 상면까지 케이싱(C)을 침투한다.

그리고 도 6b에서 도시한 바와 같이, 천공홀(H)에 지열배관 조립체(200)를 연속하여 침투시키는 단계(S30)를 수행한다.

본 실시예에서 지열배관 조립체(200)는 하측 선단이 배관 고정부재(40)를 통하여 일정한 간격을 갖도록 U자형의 제2 지열배관(72) 어느 한쪽의 양단부 각각에 배관 연결소켓(210)의 하단부를 연결하고 배관 연결소켓(210)의 상단부에 나머지 다른 한쪽의 제1 지열배관(71)를 연결한 것이나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니며 U자형의 제2 지열배관(71) 대신에 코일형의 지열배관가 설치될 수 있다.

이때 지열배관 조립체(200)를 이루는 배관 연결소켓(210)은 토목마감레벨(L2)로 부터 상부로 1∼15m에 위치되게 한다.

배관 연결소켓(210)이 토목마감레벨(L2)의 하부에 위치하는 경우에는 후술할 그라우팅 공정에 의해 지열배관(71)의 연장 및 복구가 불가능할 수 있으며, 또한 배관 연결소켓(210)이 토목마감레벨(L2)로부터 상부로 15m 초과하여 위치하는 경우에 토목 터파기 작업 중 제1 지열배관(71)이 손상될 수 있다.

상기 배관 연결소켓(210)은 상측의 상부 연결구멍(212)에 제1 지열배관(71)이 연결되고, 하측의 하부 연결구멍(211)에 제2 지열배관(72)이 연결되며, 하부 연결구멍(211)과 상부 연결구멍(212)은 내경 중앙에 막혀 더 이상 이동되지 않도록 하고, 중앙에는 관통구멍(213)이 형성된 후 상기 관통구멍(213)의 상측으로 차단 경사면(214)이 형성되어 차단부재(130)의 공급으로 내경이 차단되도록 형성하는 것이다.

상기 제1, 2 지열배관(71, 72)은 내경이 32mm와 40mm 중 어느 하나로 이루어지며, 차단부재(130)는 25mm와 35mm 중 어느 하나로 이루어지도록 하고, 관통구멍(213)은 20∼25mm와 30∼35mm 중 어느 하나로 이루어져 관통구멍(213)으로 차단부재(130)가 빠지지 않도록 형성하는 것이다.

그리고 수압테스트를 통해 천공홀(H)에 침투된 지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무를 1차로 검사하는 제1 단계(S40)를 수행한다.

지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무 검사는 천공홀(H)을 형성하고 해당 천공홀(H)에 지열배관 조립체(200)를 침투하는 공정을 반복하여 복수의 천공홀(H) 각각에 지열배관 조립체(200)를 침투 완료한 후 실시할 수 있으며. 또한 천공홀(H)을 형성하고 해당 천공홀(H)에 지열배관 조립체(200)를 침투한 후 인접한 천공홀(H) 내에 침투된 지열배관 조립체(200)에 대하여 실시할 수도 있다.

전술한 바와 같이 천공공정 중에 천공굴착의 부지 협소, 협착, 수직도 등의 불안정성으로 인해 천공홀(H)의 휨현상이 발생되는 경우에 지중에 형성된 천공홀(H)들이 상호 교차될 수 있으며 이로 인해 인접한 인접한 천공홀(H)에 침투된 지열배관 조립체(200)가 천공공정 중 파손될 수 있다.

이에 천공굴착의 부지 협소, 협착, 수직도 등의 불안정성으로 인해 발생될 수 있는 지열배관 조립체(200)의 기밀 및 파손 유무를 토목 터파기 작업 전에 수압테스트를 통해 확인하도록 하여 지열배관 조립체(200)의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

이는 종전의 토목 터파기 공정 완료 후 지중에 침투된 지열배관 조립체(200)의 기밀 및 파손 유무를 검사하여 지중에 침투된 지열배관 조립체(200)가 파손된 경우에 이를 제거하고 다시 천공을 하는 데 소요되는 경비 및 인력을 절감할 수 있다.

지열배관 조립체(200)를 모두 공급한 후 지열배관 조립체(200)가 서로 교차되거나 만나면서 손상되는 것을 확인하기 위해 토목 터파기 작업 전 수압테스트를 통해 천공홀(H)에 침투된 지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무를 2차로 검사하는 제2 단계(S50)를 수행한다.

천공홀(H)을 약 200여개 성형한 후 지열배관 조립체(200)를 공급하면서 서로 교차되거나 만나면서 손상될 수 있으므로 천공홀(H)에 지열배관 조립체(200)를 각각 삽입한 후 1 단계로 검사하고, 천공홀(H)에 지열배관 조립체(200)를 모두 공급한 후 공급하면서 손상된 여부를 다시한번 더 검사함으로써 지열배관 조립체(200)를 천공홀(H)에 하나씩 공급한 상태에서 1 단계 검사한 후 지열배관 조립체(200)를 모두 공급한 상태에서 다음 작업을 진행하는 경우 다시 교환할 수 없으므로 2 단계 검사를 수행하는 것이다.

그리고 지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무를 검사한 후 이물질이 제2 지열배관(72)으로 유입되는 것을 방지하기 위해 터파기 하는 깊이의 하측으로 배관 연결소켓(210)을 밀폐시키는 단계(S60)를 수행한다.

상기 배관 연결소켓(210)을 밀폐시키는 경우에는 지표면(L1)에서 터파기를 하는 깊이를 설정하여 제1, 2 지열배관(71, 72) 중 내경에서 절단할 위치를 미리 설정하고 절단할 위치의 하측으로 이물질 등이 유입되지 않도록 하기 위해 관통구멍(213)을 차단하는 것이다.

구형상의 차단부재(130)를 제1 지열배관(71)의 상단부에서 투입하여 차단부재(130)가 상부 연결구멍(212)의 내경에서 관통구멍(213)을 차단하여 밀폐시키는 것이다.

상기 제1 지열배관(71)의 내경이 32mm와 40mm 중 어느 하나로 이루어져 32mm 인 경우 25mm의 차단부재(130)가 공급되고, 40mm 인 경우 35mm의 차단부재(130)가 공급되어 20∼25mm와 30∼35mm 중 어느 하나로 이루어진 관통구멍(213)으로 차단부재(130)가 빠지지 않도록 형성하는 것이다.

상기 차단부재(130)의 외경보다 더 작게 형성되는 관통구멍(213)이 형성되므로 차단 경사면(214)에서 차단부재(130)가 차단시켜 상측의 이물질이 제1 지열배관(71)으로 유입되더라도 차단부재(130)가 제2 지열배관(72)으로 유입되는 것을 차단하는 것이다.

상기 관통구멍(213)과 차단 경사면(214) 및 상부 연결구멍(212)의 하측 일부에는 원통형으로 차단 밀폐링(160)이 쿠션이 있는 합성수지와 고무 밀 실리콘 중 어느 하나로 이루어져 밀폐 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

그리고 도 6c에서 도시한 바와 같이, 배관 연결소켓(210)을 밀폐한 후 천공홀(H)과 지열배관 조립체(200) 사이의 공간을 그라우팅하는 단계(S70)를 수행하는 것이다.

그라우팅 공정은 제1 지열배관(71)와 천공홀(H) 사이의 공간을 채워 열전달 효율을 증대시키고 천공홀(H) 내로 지하수 등이 유입되는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 그라우팅 공정을 완료한 경우에 암반층의 상면까지 침투된 케이싱(C)을 인발하여 제거한다.

그리고 도 6d에서 도시한 바와 같이, 제1 지열배관(71)의 상측으로부터 지표면(L1)에서 토목마감레벨(L2)까지 토목 터파기 작업을 수행할 깊이의 상측에 위치하도록 배관 내경 절단장치(100)를 공급해 절단날(60)을 내경에 위치시켜 동력제공수단(10)과 동력 배출수단(20) 및 동력 전달수단(30)을 통하여 2,200∼5,500rpm의 회전수를 공급해 제1 지열배관(71)을 내경에서 한번 절단하는 지열배관 내경 절단단계(S80)를 수행한다.

상기 동력제공수단(10)은 모터 등과 같이 전기가 연결되어 고속으로 회전력을 전달하는 작용을 수행하는 것이며, 2,200rpm 이하로 회전하는 경우 제1 지열배관(71)이 정상적으로 절단되지 않는 단점이 있으며, 5,500rpm 이상으로 회전하는 경우 제1 지열배관(71)이 정상적으로 절단되지만 고속절단에 의해 화재의 위험성과 고가의 회전력을 제공하는 장비가 필요하므로 바람직하게는 3,000rpm으로 회전하는 구동력을 전달해 제1 지열배관(71)을 내경에서 한번 절단하는 시간은 60초 정도가 소요되었다.

상기 지열배관 내경 절단단계(S80)는, 배관 내경 절단장치(100)를 제1 지열배관(71)의 내경에 공급해 연결핀(56)이 차단부재(130)에 걸려 정지하는 절단수단 배관 내경 공급단계(S81)와;

동력 제공수단(10)에 전원을 공급해 2,200∼5,500rpm의 회전수로 동력 연결축(31)이 절단수단(50)을 고속 회전시키는 회전동력 전달단계(S82)와;

상기 절단수단(50)의 베어링(51)을 제외하고 동력 연결축(31)에 축 고정너트(53)로 연결된 연결몸체(52)가 고속 회전되면서 절단날(60)이 원심력에 의해 돌출되어 절단 톱니(61)가 배관의 내경을 절단하는 배관 내경 절단단계(S83)와;

상기 절단 톱니(61)가 배관을 절단시킨 후 회전이 정지되어 배관의 외부로 배출되는 단계(S84)로 이루어지는 것이다.

한편 도 6e에서 도시한 바와 같이, 지표면(L1)에서 토목마감레벨(L2)까지 토목 터파기 작업을 순차적으로 진행하는 터파기 작업을 실시하는 단계(S90)를 수행한다.

터파기 구간(D1)은 지표면(L1)에서 토목마감레벨(L2)인 풍화암층(S2)의 상면까지이다. 본 실시예에서 터파기 구간(D1)은 약 20m이나 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.

터파기 작업은 굴삭기 및 기타 중장비를 이용하며 지표면(L1)에서 토목마감레벨(L2)까지인 20m 깊이까지 순차로 진행한다. 터파기 작업을 하는 동안 지표면(L1)과 토목마감레벨(L2) 사이에 배치된 제1 지열배관(71)는 굴삭기 등의 작업에 의해 순차적으로 파손되는 것이 가능하며, 미리 제거하는 것도 가능할 것이다.

본 실시예에서는 배관 연결소켓(210)을 밀폐시킴으로써 터파기 작업이 진행됨에 따라 제1 지열배관(71)이 지표면(L1)으로부터 토목마감레벨(L2)까지 파손될 때 이물질이 제2 지열배관(72)으로 낙하되는 것을 방지할 수 있다.

상기 토목 터파기 작업단계(S90)를 수행한 후에는 지열배관 조립체(200)가 서로 교차되면서 충돌 등에 의해 파손되었을 수 있으므로 내부 기밀 및 파손 유무를 검사하는 제3 단계(S100)를 수행한다.

지표면(L1)으로부터 토목마감레벨(L2)까지 토목 터파기 작업을 완료한 경우에 배관 연결소켓(210)을 제거하고 노출된 제2 지열배관(72)의 내부 기밀 및 파손 유무를 검사하게 되는 것이다.

본 발명은 제2 지열배관(72)을 설치하는 과정에서 배관 연결소켓(210)과 제1 지열배관(71)을 이용해 총 3차례의 내부 기밀 및 파손 유무를 검사하는 단계를 수행하는 것이다.

그리고 도 6e에서 도시한 바와 같이, 지표면(L1)으로부터 토목마감레벨(L2)까지 토목 터파기 작업을 완료한 경우에 배관 연결소켓(210)을 제거하고 트렌치 배관(170)을 연결하는 단계(S110)를 수행한다.

전술한 바와 같이 배관 연결소켓(210)의 상부 연결구멍(212)에 제1 지열배관(71)를 끼움 결합하고, 배관 연결소켓(210)의 하부 연결구멍(211)에 제2 지열배관(72)를 끼움 결합한 후 제1 지열배관(71)의 내경에 차단부재(130)를 공급해 하부 연결구멍(212)의 내경에서 관통구멍(213)을 차단해 이물질 등이 제2 지열배관(72)의 내부로 유입되는 것을 차단하는 것으로써 토목 터파기 작업을 완료한 후 배관 연결소켓(210)은 제거되는 것이다.

상기 배관 연결소켓(210)은 제1, 2 지열배관(71, 72)를 용융에 의해 융착한 경우에는 재생되는 것이며, 나선형으로 연결된 경우에는 재활용될 수 있고, 내부에 공급되는 차단부재(130)는 금속재질의 구슬과 같은 형태이므로 재활용되는 것이다.

상기와 같이 지열배관 조립체(200)를 이용에 지중에 매설한 후 건축물의 공사를 위해 터파기를 수행하는 과정에서 지열배관 조립체(200)의 제1 지열배관(71) 내경을 절단하는 배관 내경 절단장치(100)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

전원 등을 공급해 회전동력을 제공하는 동력장치(11)로 이루어지는 동력 제공수단(10)에 연결되어 회전동력을 배출하는 동력 배출수단(20)과 연결되며 회전동력을 전달하는 동력 전달수단(30)으로 이루어진다.

상기 동력 전달수단(30)에는 수미터에서 수십미터의 동력 연결축(31)이 연결되어 회전 동력이 전달되도록 하며, 상기 동력 연결축(31)의 외경에는 후렉시블축(33)으로 감싸져 내경에 구리스(32)가 삽입되어 있다.

상기 동력 연결축(31)의 선단 부분은 절단수단(50)과 연결되어 제1, 2 지열배관(71, 72)의 내경에서 한번 절단되도록 설치하는 것이다.

상기 절단수단(50)은 동력 연결축(31)의 선단 부분이 연결몸체(52)의 중앙을 관통되어 축 고정너트(53)로 위치가 고정되도록 설치하는 것이다.

상기 연결몸체(52)와 소정의 간격을 두고 마감링(54)이 설치되고, 연결몸체(52)와 마감링(54)의 소정 간격에 양쪽으로 절단날(60)이 설치되는 것이다.

상기 절단날(60)은 양쪽으로 형성된 위치에서 각각 연결몸체(52)를 관통하여 마감링(54)을 관통한 연결핀(56)이 관통되어 회전 가능하게 설치되어 있고, 상측 부분은 연결몸체(52)에 위치하고 하측은 마감링(54)의 하측으로 길게 돌출되어 자유롭게 움직임이 가능하도록 설치되어 있으며, 마감링(54)의 하측으로 관통되는 동력 연결축(31)이 마감너트(55)로 함께 고정되어 있다.

상기 절단날(60)은 적어도 2개가 양쪽으로 대칭되게 연결핀(56)에 연결되어 회전이 자유롭게 설치되며, 외경에 다수의 절단 톱니(61)가 돌출되어 제1, 2 지열배관(71, 72) 내경을 절단하도록 설치하고, 필요한 경우 절단 톱니(61)에 초경팁이 용접 고정될 수 있다.

상기 연결몸체(52)의 상측으로 베어링(51)을 설치하며, 베어링(51)의 상측에는 연결너트(34)가 설치되어 후렉시블축(33)이 설치되며 동력 연결축(31)이 관통되는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 배관 내경 절단장치(100)는, 지열배관 내경 절단단계(S80)를 수행하기 위해 사용되는 것으로 제1, 2 지열배관(71, 72)과 통상적인 배관 및 관 중 어느 하나를 절단하기 위해서 관의 내경에 절단수단(50)이 투입되도록 공급한 후 배관을 절단하는 것이다.

동력 연결축(31)의 상측은 동력 전달수단(30)에 고정되고, 하측은 절단수단(50)에 축 고정너트(53)를 통하여 고정된 후 고속 회전되도록 하며, 동력 연결축(31)은 후렉시블축(33)의 내경에 있는 구리스(32)을 통하여 고속 회전에도 열 발생을 방지하며 안전한 회전 동력을 제공하는 것이다.

절단수단(50)이 배관의 내경에 진입된 상태에서 간극(s)이 1.5∼3mm가 되도록 하는 것이 바람직하며, 베어링(51)은 동력 연결축(31)이 관통되어 배관의 내경에 회전되지 않고 동력 연결축(31)의 회전을 안내하는 것이다.

상기 동력 연결축(33)과 함께 연결몸체(52)와 마감링(54) 및 절단날(60)이 고속으로 회전하게 되며 간극(s)이 있으므로 회전력에 의한 원심력으로 절단날(60)이 연결핀(56)을 중심으로 양쪽에서 각각 외경을 향하여 돌출되어 배관의 내경에 절단 톱니(61)가 마찰되며 서서히 절단되는 것이다.

절단 톱니(61)가 배관의 내경에 마찰되어 절단되는 위치는 차단부재(130)가 위치된 상측에 절단수단(50)이 멈추게 되고, 그라운드로부터 터파기를 수행할 깊이보다 더 깊은 위치에 차단부재(130)를 설치함으로써 배관을 한번만 절단할 수 있도록 하는 것으로,

절단날(60)의 고속회전으로 절단 톱니(61)가 배관의 내경에서 터파기를 수행할 깊이에서 한번 절단하게 되므로 작업자가 터파기를 수행하는 작업장에 상주하면서 1미터 내외의 단위마다 터파기를 수행한 후 제1 지열배관(71)을 절단하는 작업을 수행하지 않고, 제1, 2 지열배관(71, 72)을 설치한 후에 터파기를 수행할 깊이를 미리 설정하여 배관 지열 절단장치(100)를 공급해 한번의 절단작업으로 배관 또는 제1 지열배관(71)을 절단함으로써 여러번 절단하는 수고를 덜 수 있는 매우 유용한 방법이 제공되는 것이다.

특히, 절단날(60)은 고속회전을 통하여 원심력으로 돌출되면서 배관의 내경을 절단하도록 하며, 절단된 후에는 노출되지 않아 진입 및 분리가 용이하게 이루어질 수 있고, 베어링(51)의 배관의 내경에 고정되어 정확한 중심 회전이 이루어질 수 있도록 하는 동시에 마감링(54)의 하측으로 돌출된 연결핀(56)은 자유롭게 움직임이 가능하도록 설치되어 회전시 중심을 잡아주고 정확한 깊이에 멈춤된 상태에서 회전에 의한 내경 절단작업이 수행될 수 있게 되는 것이다.

상기 배관의 절단작업을 수행하는 경우에는 절단위치의 하측으로 차단부재(130)가 설치되어 있으므로 흙이나 이물질 및 물 등 불필요한 것들의 침투를 방지하는 것이다.

본 발명은 지열배관의 사이를 배관 고정부재로 일정한 간격에서 고정시켜 유지하며, 제1, 2 지열배관를 배관 연결소켓으로 연결시킨 후 내경에 차단부재를 공급하면 설정된 칫수를 통하여 관통구멍을 관통하지 않고 차단부재가 안전하게 차단시켜 공사시 외부로부터 제2 지열배관로 유입되는 이물질 등이 제1 지열배관로 유입되는 것을 방지하는 동시에 터파기를 수행할 수 있는 깊이에 배관 지열 절단장치를 공급해 한번에 터파기 깊이의 절단을 수행해 매우 정확하고 신속한 배관 절단장치와 그 방법을 제공하는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.

10 : 동력 제공수단 11 : 동력장치
20 : 동력 배출수단 30 : 동력 전달수단
31 : 동력 연결축 32 : 구리스
33 : 후렉시블축 34 : 너트
40 : 배관 고정부재 41, 45 : 고정 몸체
42, 46 : 제1 홈부 43. 47 : 제2 홈부
48 : 너트 49 : 연결힌지
50 : 절단수단 51 : 베어링
52 : 연결몸체 53 : 축 고정너트
54 : 마감링 55 : 마감너트
56 : 연결핀 60 : 절단날
61 : 절단 톱니 71 : 제1 지열배관
72 : 제2 지열배관 100 : 배관 내경 절단장치
130 : 차단부재 200 : 지열배관 조립체
210 : 배관 연결소켓 211 : 하부 연결구멍
212 : 상부 연결구멍 213 : 관통구멍
214 : 차단 경사면

Claims (7)

1. 압출된 제1, 2 지열배관(71, 72)에 일정한 간격에서 배관 고정부재(40)를 고정시켜 제1, 2 지열배관(71, 72)이 일정한 간격을 유지하며 연결되도록 설치한 후 내경에서 필요한 위치를 절단하기 위한 동력 제공수단(10)과 동력 배출수단(20) 및 동력 전달수단(30)이 연결되고, 상기 동력 전달수단(30)에 한쪽 방향이 연결되어 일정한 길이가 돌출되는 동력 연결축(31)을 포함하며, 상기 동력 연결축(31)이 연결되는 연결몸체(52)와 마감링(54)의 사이에 연결핀(56)으로 설치되는 절단날(60)이 함께 배관의 내경에서 회전되어 배관의 내경을 절단하는 절단수단(50)을 포함하는 배관 내경 컷팅장치에 있어서,
   중앙에 형성된 연결힌지(49)에 대칭되게 형성하며 반원형 형태의 제1, 2 홈부(42, 43, 46, 47)를 형성하는 고정몸체(41, 45)가 각각 형성되고 제1, 2 홈부(42, 43, 46, 47)의 사이에 고정구멍(44)이 형성되어 제1, 2 홈부(42, 43, 46, 47)가 제1, 2 지열배관(71, 72)을 감싸도록 하고 고정볼트(150)가 고정구멍(44)을 관통해 너트(48)로 일정한 간격 유지와 분리 방지를 위해 고정되는 배관 고정부재(40)를 포함하며,
   상기 절단수단(50)은 동력 연결축(31)의 선단 부분이 연결몸체(52)의 중앙을 관통되어 축 고정너트(53)로 위치가 고정되도록 설치하고, 상기 연결몸체(52)와 소정의 간격을 두고 마감링(54)이 설치되고 연결몸체(52)와 마감링(54)의 양쪽으로 절단날(60)을 설치하되;
   상기 절단날(60)은 양쪽으로 형성된 위치에서 각각 연결몸체(52)를 관통하여 마감링(54)을 관통한 연결핀(56)이 회전 가능하게 설치되고, 상측 부분은 연결몸체(52)에 위치하고 하측은 마감링(54)의 하측으로 길게 돌출되어 자유롭게 움직임이 가능하며, 마감링(54)의 하측으로 관통되는 동력 연결축(31)이 마감너트(55)로 고정되는 것을 포함하고,
   적어도 2개가 양쪽으로 대칭되게 연결핀(56)에 연결되며 외경에 다수의 절단 톱니(61)가 돌출되고, 상기 연결몸체(52)의 상측으로 설치한 베어링(51)의 상측에는 연결너트(34)가 설치되어 후렉시블축(33)이 설치되며 동력 연결축(31)이 관통된 후, 외경에서 배관의 내경과 간극(s)을 1.5∼3mm가 되도록 하며, 2,200∼5,500rpm의 회전수로 회전하며 배관의 내경을 절단하는 것을 특징으로 하는 배관 내경 컷팅장치.
   
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6. 압출된 제1, 2 지열배관(71, 72)에 일정한 간격에서 배관 고정부재(40)를 고정시켜 제1, 2 지열배관(71, 72)이 일정한 간격을 유지하며 연결되도록 하는 연결단계(S10); 지표면(L1)에서 시작되어 지중에 수직되게 천공홀(H)을 형성하는 단계(S20); 천공홀(H)에 지열배관 조립체(200)를 연속하여 침투시키는 단계(S30);수압테스트를 통해 천공홀(H)에 침투된 지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무를 1차로 검사하는 제1 단계(S40); 지열배관 조립체(200)를 모두 공급한 후 지열배관 조립체(200)가 서로 교차되거나 만나면서 손상되는 것을 확인하기 위해 토목 터파기 작업 전 수압테스트를 통해 천공홀(H)에 침투된 지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무를 2차로 검사하는 제2 단계(S50); 지열배관 조립체(200)의 내부 기밀 및 파손 유무를 검사한 후 이물질이 제2 지열배관(72)으로 유입되는 것을 방지하기 위해 터파기 하는 깊이의 하측으로 배관 연결소켓(210)을 밀폐시키는 단계(S60); 배관 연결소켓(210)을 밀폐한 후 천공홀(H)과 지열배관 조립체(200) 사이의 공간을 그라우팅하는 단계(S70); 지표면(L1)에서 토목마감레벨(L2)까지 토목 터파기 작업을 순차적으로 진행하는 터파기 작업을 실시하는 단계(S90); 상기 토목 터파기 작업단계(S90)를 수행한 후에는 지열배관 조립체(200)가 서로 교차되면서 충돌 등에 의해 파손되었을 수 있으므로 내부 기밀 및 파손 유무를 검사하는 제3 단계(S100); 지표면(L1)으로부터 토목마감레벨(L2)까지 토목 터파기 작업을 완료한 경우에 배관 연결소켓(210)을 제거하고 트렌치 배관(170)을 연결하는 단계(S110); 로 이루어지는 배관 내경 컷팅방법에 있어서,
   상기 연결단계(S10)의 배관 고정부재(40)는 중앙에 형성된 연결힌지(49)에 대칭되게 형성하며 반원형 형태의 제1, 2 홈부(42, 43, 46, 47)를 형성하는 고정몸체(41, 45)가 각각 형성되고 제1, 2 홈부(42, 43, 46, 47)의 사이에 고정구멍(44)이 형성되어 제1, 2 홈부(42, 43, 46, 47)가 제1, 2 지열배관(71, 72)을 감싸도록 하고 고정볼트(150)가 고정구멍(44)을 관통해 너트(48)로 일정한 간격 유지와 분리 방지를 위해 고정되는 것을 포함하며,
   상기 그라우팅하는 단계(S70)를 수행한 후 제1 지열배관(71)의 상측으로부터 지표면(L1)에서 토목마감레벨(L2)까지 토목 터파기 작업을 수행할 깊이의 상측에 위치하도록 배관 내경 절단장치(100)를 공급해 절단날(60)을 내경에 위치시켜 동력제공수단(10)과 동력 배출수단(20) 및 동력 전달수단(30)을 통하여 제1 지열배관(71)을 내경에서 한번 절단하는 지열배관 내경 절단단계(S80)를 더 수행하되;
   상기 지열배관 내경 절단단계(S80)는, 배관 내경 절단장치(100)를 제1 지열배관(71)의 내경에 공급해 연결핀(56)이 차단부재(130)에 걸려 정지하는 절단수단 배관 내경 공급단계(S81)와;
   동력 제공수단(10)에 전원을 공급해 2,200∼5,500rpm의 회전수로 동력 연결축(31)이 절단수단(50)을 고속 회전시키는 회전동력 전달단계(S82)와;
   상기 절단수단(50)의 베어링(51)을 제외하고 동력 연결축(31)에 축 고정너트(53)로 연결된 연결몸체(52)가 고속 회전되면서 절단날(60)이 원심력에 의해 돌출되어 절단 톱니(61)가 배관의 내경을 절단하는 배관 내경 절단단계(S83)와;
   상기 절단 톱니(61)가 배관을 절단시킨 후 회전이 정지되어 배관의 외부로 배출되는 단계(S84); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 내경 컷팅방법.
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