KR102202845B1 - 폴리에틸렌 파이프 인발 장치 및 이를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프-삽입밀착(pe-cfl) 갱생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존 관의 갱생을 위한 폴리에틸렌 파이프 삽입 밀착공정에서 작업구 공간을 최소화하기 위하여 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치 및 이를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법에 관한 것으로, 본 발명의 폴리에틸렌 파이프 인발 장치는 강도와 두께가 일반 관과 동일한 폴리에틸렌 파이프를 사용하므로 곡률반경이 커짐에 따라 작업구의 크기가 커지는 문제점을 해결하기 위해 내관 이송형 드로잉 다이를 설치하여 작업구의 크기를 정형화하며, 기존 관이 찌그러졌을 경우에도 확관헤드를 기존 관 내부에 삽입 후 견인하여 변형된 부분을 복원시켜 안정적인 폴리에틸렌 파이프 인발 작업이 가능하도록 하여, 경제성과 작업 용이성을 최대화할 수 있다.

Description

폴리에틸렌 파이프 인발 장치 및 이를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프-삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법{PE Pipe Drawing and Full Structural Reinforcement Polyethylene Pipe Close-Fit Lining Rehabilitation Method Using The Same}

본 발명은 기존 관의 갱생을 위한 폴리에틸렌 파이프 삽입 밀착공정(Close Fit Lining)용 폴리에틸렌 파이프 인발 장치(PE Pipe Drawing Device) 및 기존 관 갱생방법에 관한 것으로, 특히 상세하게는 기존 관의 완전구조보강 갱생을 위한 폴리에틸렌(PE) 파이프 삽입 밀착공정에서 고강도인 폴리에틸렌 파이프 를 구부리는 곡률반경 확보용 작업구 공간을 최소화하기 위하여 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치 및 이를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법에 관한 것이다.

상하수도관, 오일 공급관 또는 가스 공급관 등 지중 매설관은 매설 후 시간이 지나면서 관 외부의 수분과 관 내부의 물이나 오일 등에 의해 부식 또는 침식되고, 지각 변동과 외부 충격으로 손상되기도 한다. 이처럼 지중 매설관에 손상이 누적될 경우에는 관 교체나 보수가 필요하지만, 땅을 파서 관을 교체하거나 보수하는 일은 대규모의 굴착공정을 수반하는 장기간의 공사이므로 막대한 공사비용 소요는 물론 공사로 인한 교통장애 등 여러 문제점을 동반하게 된다.

이러한 굴착공사의 문제점을 최소화하기 위해 노후화된 관의 갱생공법이 다양하게 개발되었다. 대표적인 갱생공법으로는 관내 이물질 또는 부드럽게 달라붙은 박편(scale) 제거를 목적으로 하는 세척공법, 딱딱하게 달라붙은 녹이나 때까지 제거할 수 있는 세관공법, 관내 녹과 스케일을 제거하여 통수단면적을 확보하고 부식방지 또는 구조보강까지 가능한 내관 피복(lining)공법 등이 개발되어 응용되고 있다.

이러한 방법 중 하나인 폴리에틸렌(PE) 파이프 삽입 밀착공법(Close-Fit Lining)은 기존 관 내부에 삽입되는 폴리에틸렌 파이프 를 완전 밀착시키는 공법으로 기존 관 내 공간을 최대한 활용할 수 있도록 개발되었다. 교체를 위해 삽입되는 폴리에틸렌 파이프 는 기존 관에 삽입되기 전에 그 굵기가 감소되도록 인발(Drawing)되나, 설치 후 원래의 관은 기존 관에 완전 밀착되면서 복원된다. 이러한 공법의 대표적인 시공형태는 관의 끝을 가늘게 한다는 의미에서 스웨이지 라이닝 공법(Swage Lining Method)이라고도 한다.

그러나 삽입 밀착을 위해 스웨이지 라이닝 공법을 시행하는 과정에서 새로운 관을 인발하여 삽입한 뒤에는 삽입된 관이 자연복원에 의해 원래 길이로 되돌아가게 되므로, 삽입부에 추가로 인발된 관을 확보해두지 않으면 인발되어 삽입된 관이 견인되어 진출한 부위에서 뒤로 후퇴하게 된다. 외력으로 인발되지 않았던 관이 스스로 줄어들며 기존 관 속으로 파고들어 가지는 못하기 때문에 이미 들어갔던 부위가 뒤로 끌려오기 때문이다. 따라서 관을 인발하는 장치는 삽입구 바깥으로 충분한 공간을 확보해야 해서 전체적인 작업구 공간(pit)이 커지게 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제1505668호는 ‘기존 파이프의 스웨이지 라이닝 시공 방법’에 관한 것으로, 땅에 매설된 기존 파이프를 스웨이징 다이를 사용하여 라이너 파이프로 스웨이지 라이닝하는 기존 파이프의 스웨이지 라이닝 시공 방법에 대하여 개시한다. 그러나 상기 발명은 기존 파이프의 입구측 단부로부터 전방을 향해 연장된 길이를 L이라 할 때, 상기 연장길이(L)가 2.5*D(기존 파이프의 상단까지 깊이) + 12*d(기존 파이프의 외경) 이상을 필요로 하고, 상기 연장길이의 전방에도 기존 파이프의 상단으로부터 지표면까지 경사지게 형성된 경사부가 형성되며, 상기 경사부의 길이는 지표면에서 상기 기존 파이프의 상단까지의 깊이(D)의 적어도 4배를 필요로 한다는 문제가 있다.

작업구 공간이 커진다면 기존 관을 따라 진행하는 굴착공사에 비해 가지는 삽입 밀착공법의 장점이 희석될 수 있으므로, 작업구 연장길이와 경사부를 줄일 수 있는 장치 및 방법에 대한 요구는 여전한 상황이다.

대한민국 등록특허 제1505668호, ‘기존 파이프의 스웨이지 라이닝 시공 방법’

폴리에틸렌 파이프 삽입부에 추가로 인발된 관을 확보해두기 위하여 삽입되는 폴리에틸렌 파이프 를 인발하는 인발부가 삽입구에 접하는 반력판으로부터 미리 정한 거리만큼 이격되어 위치하던 종래기술과 달리, 본 발명은 완전구조보강을 위해 두께와 강도가 종래의 외관과 동일한 폴리에틸렌 파이프 를 사용하여 파이프의 곡률반경이 크기 때문에, 폴리에틸렌 파이프 인발부가 반력판에 접한 위치에서 폴리에틸렌 파이프 인발을 진행하여 외부로부터 들어오는 폴리에틸렌 파이프 의 곡률반경 확보를 위한 작업구 공간을 최소화하면서도 견인이 완료되었을 때 폴리에틸렌 파이프 삽입부로부터 추가로 연장된 관을 확보하기 위해, 상기 인발부를 이송할 수 있는 드로잉 다이를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치 및 이를 이용한 관 갱생방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 폴리에틸렌 파이프 인발 장치로: 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치는, 지하에 매설된 지중관 양단을 굴착하여 상기 지중관의 단부가 노출된 일단에 설치되는 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)에 위치하고, 타단에 위치한 견인장비에 연결된 견인선으로 폴리에틸렌 파이프 를 상기 지중관 내부로 견인하도록 상기 폴리에틸렌 파이프 의 외경을 상기 지중관의 내경보다 작게 인발(Drawing)하는 관통공을 구비한 폴리에틸렌 파이프 인발부(Drawing Die); 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부가 상기 이송형 드로잉 다이에서 수평이동하며 정지부(stopper)에 걸리도록 고정부(Frame locker)를 구비하고, 상기 고정부 위치이동을 위한 스프링을 구비한, 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임(Drawing Die Frame); 상기 이송형 드로잉 다이에 위치하며, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부가 상기 이송형 드로잉 다이에서 수평이동 하도록 힘을 가하는 유압실린더; 및 상기 유압실린더가 상기 이송형 드로잉 다이에 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부와 수평 방향으로 정지부(stopper)에 걸리도록 고정부(Frame locker)를 구비하는 유압실린더 프레임을 포함하고, 상기 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)는, 상기 지중관의 단부가 노출된 면에 장착되고, 폴리에틸렌 파이프 가 삽입되도록 관통공을 구비한 다각형 반력판; 상기 다각형 반력판의 각 모서리에서 상기 반력판과 직교하는 방향으로 돌출하여 연장된 복수개의 기둥; 상기 기둥 사이를 상기 기둥과 직교하는 방향으로 연결하는 복수개의 탈부착 가능 프레임; 및 상기 복수개의 기둥 각각의 중심을 향하는 면에 미리 정한 간격으로 설치되고 상기 반력판방향으로 경사면을 형성하는 정지부(stopper)를 포함하고, 상기 폴리에틸렌 파이프 의 꺾임각을 확보할 수 있도록, 상기 복수개의 탈부착 가능 프레임은 상기 복수개의 기둥이 만드는 다면체 길이방향의 상부 1개면에는 별도로 탈부착되는, 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부(Drawing Die)는 상기 관통공을 통과한 폴리에틸렌 파이프 의 선단을 견인선에 연결하는 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드(Drawing Head)를 더 포함하는, 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 폴리에틸렌 파이프 인발부(Drawing Die)의 관통공은, 내경이 일 방향으로 좁아지는 형태의 원통형(tapering shape)으로, 좁은 방향이 상기 반력판을 향하는, 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부는, 타단에 위치한 견인장비에 연결된 견인선에 부착되고 상기 지중관의 내경보다 1 내지 3% 외경이 작은 확관 헤드를 더 구비하고, 상기 확관 헤드에 연결된 견인선으로 폴리에틸렌 파이프 를 상기 지중관 내부로 견인하도록 상기 지중관의 내경보다 1 내지 3% 내관의 외경이 작게 인발하는, 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법으로: 상기 기존 관 갱생방법은, 갱생하고자 하는 기존 관의 양단이 노출되도록 작업구를 설치하는 단계; 상기 양단의 작업구에 노출된 기존 관의 양단을 절단하고 관내 CCTV로 확인하는 단계; 상기 관내 CCTV확인 결과 기존관이 정상일 경우, 준설 및 세정하는 단계; 상기 양단 중 일단에 견인장치를, 타단에 제 2항의 이송형 드로잉 다이를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 설치하는 단계; 상기 타단에 위치하는 견인장치에 연결된 견인라인을 상기 기존 관의 절단부 일단으로부터 타단으로 통과시키고 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드(Drawing Head)에 연결하는 단계; 상기 타단에 위치하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 관통공에 상기 폴리에틸렌 파이프 를 통과시켜 타단에 위치하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치로부터 인발된 폴리에틸렌 파이프 에 반력판 방향으로 폴리에틸렌 파이프 를 삽입하여 인발하되, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 폴리에틸렌 파이프 인발부가 반력판에 가까운 위치에서 인발하며, 상기 폴리에틸렌 파이프 의 꺾임각을 확보할 수 있도록 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)의 별도로 탈부착되는 상부 1개면의 탈부착 가능 프레임은 부착하지 않아 개방면의 꺾임각을 확보한 상태에서 인발하는 단계; 상기 인발된 폴리에틸렌 파이프 의 선단부에 상기 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드를 결합하는 단계; 상기 견인장치로 상기 견인선과 상기 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드를 통해, 상기 폴리에틸렌 파이프 를 상기 양단의 작업구 중 타단으로부터 상기 일단으로 견인하는 단계; 상기 견인 후 상기 폴리에틸렌 파이프 를 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부로부터 미리 정한 길이만큼 남기고 절단하는 단계; 상기 별도로 탈부착되는 상부 1개면의 탈부착 가능 프레임을 복수개의 기둥이 만드는 다면체 길이방향의 상부 1개면에 설치하는 단계; 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 이송형 드로잉 다이로 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 폴리에틸렌 파이프 인발부를 반력판과 반대방향으로 이송하며 상기 절단된 폴리에틸렌 파이프 를 인발하는 단계; 및 상기 폴리에틸렌 파이프 내부를 관내 CCTV로 확인하고, 복구하는 단계를 포함하는, 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 폴리에틸렌 파이프 CCTV로 확인하는 단계는, 상기 기존관이 찌그러졌을 경우, 상기 견인장치에 연결된 견인선으로 찌그러짐을 펴는 확관헤드를 연결하여 통과시키는 단계를 더 포함하는, 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법을 제공한다.

본 발명의 폴리에틸렌 파이프 인발 장치 및 이를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생 방법 은 완전구조보강을 위해 두께와 강도가 종래의 외관과 동일한 폴리에틸렌 파이프 를 사용하는데 따른 작업구의 크기가 커지는 문제점을 해결하기 위해 이송형 드로잉 다이를 설치하여 작업구의 크기를 정형화하며, 기존 관이 찌그러졌을 경우에도 확관헤드를 기존 관 내부에 삽입 후 견인하여 변형된 부분을 복원시켜 안정적인 폴리에틸렌 파이프 견인작업이 가능하도록 하여, 경제성과 작업 용이성을 최대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 이송형 드로잉 다이(10)를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치가 기존 관 갱생을 수행하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 상기 이송형 드로잉 다이를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)가 이송형 드로잉 다이(10) 내에서 수평 이동하며 폴리에틸렌 파이프 의 외경을 축소시키는 동작을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 한 구현예에 따른 기존 사용하는 프레임 장치(a)와 본 발명의 폴리에틸렌 파이프 인발 장치(b)를 장착한 라이닝 작업을 비교한 이미지이다.
도 5는 본 발명의 한 구현예에 따른 폴리에틸렌 파이프 인발부가 이송형 드로잉 다이에서 고정 및 이동하는 구조를 나타내는 이미지이다.
도 6은 본 발명의 한 구현예에 따른 폴리에틸렌 파이프 인발부와 유압실린더 프레임이 이송형 드로잉 다이에서 순차적으로 전진하는 이동 구조를 나타내는 이미지이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 공법은 기존관에 내관을 삽입하는 공법을 말하며, 본 발명에서 사용된 삽입용 내관은 그 자체로 단독관으로 사용될 수 있는 두께와 강도를 가지는 폴리에틸렌 파이프 를 채택한다. 따라서 본 발명의 완전구조보강 공법은 내관으로 사용되는 폴리에틸렌 파이프 의 수명이 통상의 파이프와 동일한 것이 특징이다.

한 양태에서 본 발명은 이송형 드로잉 다이(10)를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치로: 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치는, 지하에 매설된 지중관(100) 양단을 굴착하여 상기 지중관의 단부가 노출된 일단에 설치되는 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)(10)에 위치하고, 타단에 위치한 견인장비에 연결된 견인선으로 폴리에틸렌 파이프 (101)를 상기 지중관 내부로 견인하도록 상기 폴리에틸렌 파이프 의 외경을 상기 지중관의 내경 보다 작게 인발(Drawing)하는 관통공을 구비한 폴리에틸렌 파이프 인발부(Drawing Die)(20); 상기 파이프 인발부가 상기 이송형 드로잉 다이(10)에서 수평이동하며 정지부(stopper)(14)에 걸리도록 고정부(Frame locker)(220)를 구비하고, 상기 고정부(220)는 실린더 전진 시 정지부(14)에 다다르면 정지부(14)의 테이퍼 각에 의해 위로 들어갔다가 정지부(14) 끝단에 다다르면 다시 내려오게 하는 위치 이동을 위한 스프링(230)을 구비한, 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임(Drawing Die Frame)(22); 상기 이송형 드로잉 다이(10)에 위치하며, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)가 상기 이송형 드로잉 다이(10)에서 수평이동 하도록 힘을 가하는 유압실린더(23); 및 상기 유압실린더(23)가 상기 이송형 드로잉 다이(10)에 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)와 수평 방향으로 정지부(stopper)(14)에 걸리도록 고정부(Frame locker)(220)를 구비하는 유압실린더 프레임(24)을 포함한다.

도 1은 본 발명의 이송형 드로잉 다이(10)를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치가 기존 관 갱생을 수행하는 개략도이다. 지하에 매설된 지중관 양단을 굴착하여 상기 지중관의 단부가 노출된 일단에는 상기 이송형 드로잉 다이를 설치하고 상기 타단에는 견인장비(미도시)를 설치하여 상기 견인장비로부터 견인되는 견인선과 연결된 폴리에틸렌 파이프 를 상기 지중관이 노출된 굴착부의 일단으로부터 타단으로 견인할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 파이프 를 견인선에 연결할 때 폴리에틸렌 파이프 연결헤드를 구비하는 것이 가능하며 상기 견인선은 견인력을 줄 수 있는 것이면 견인봉 등 막대 형태도 허용된다. 또한 기존 지중관이 찌그러지는 등 내부에 변형이 생긴 경우에는 폴리에틸렌 파이프 삽입을 용이하게 할 수 있도록 확관헤드(102)를 폴리에틸렌 파이프 보다 앞서 투입하여 지중관 내부를 곧게 펼 수도 있다. 상기 확관헤드(102)는 상기 인발부를 통과하는 폴리에틸렌 파이프를 견인하는 견인선(100)에 고정하여 이동하면서 기존 지중관의 내부 변형으로 인한 관의 수축된 부분을 확대하기 위한 구성품으로, 상기 인발부와 직접 결합하지 않으면서 인발부의 기능을 구현할 수 있도록 한다. 이 경우 상기 확관헤드는 상기 지중관의 내경 보다 1 내지 3% 외경이 작은 것이 바람직할 수 있다. 상기 확관헤드가 있을 경우에도 상기 확관헤드에 연결된 견인선으로 폴리에틸렌 파이프 를 상기 지중관 내부로 견인하도록 상기 지중관의 내경보다 폴리에틸렌 파이프 의 외경이 1 내지 3% 작도록 인발하여 폴리에틸렌 파이프 를 기존 지중관에 삽입할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 상기 확관헤드는 기 매설관이 토압에 의하여 변형된 경우에 적용가능하며, 상기 견인장비에 연결된 확관헤드를 견인하면 기존 지중관의 찌그러진 부위에 확관헤드가 통과하면서 복원시킬 수 있다.

도 2는 상기 이송형 드로잉 다이를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 구조를 나타내는 구조도이다. 이송형 드로잉 다이(10)는, 상기 지중관의 단부가 노출된 면에 장착되고, 폴리에틸렌 파이프 가 삽입되도록 관통공을 구비한 다각형 반력판(11); 상기 다각형 반력판의 각 모서리에서 상기 반력판과 직교하는 방향으로 돌출하여 연장된 복수개의 기둥(12a, 12b, 12c, 12d); 상기 기둥 사이를 상기 기둥과 직교하는 방향으로 연결하는 복수개의 탈부착 가능 프레임(13); 및 상기 복수개의 기둥 각각의 중심을 향하는 면에 미리 정한 간격으로 설치되고 상기 반력판 방향으로 경사면을 형성하는 정지부(stopper)(14)를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 복수개의 탈부착 가능 프레임(13)은 상부면 1개면에 설치되지 않아서, 상기 이송형 드로잉 다이(10)에서 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)가 상기 반력판(11)에 최대한 가까이 위치한 상태에서 관을 인발하는 작업(Drawing)을 진행할 수 있도록 한다. 이 경우 폴리에틸렌 파이프 의 삽입부가 인발되는 동안 폴리에틸렌 파이프 가 꺾이지 않도록 구부릴 수 있는 곡률반경을 유지하면서도 작업구 공간을 최소화할 수 있기 때문이다. 상기 반력판은 구조물을 결합시킬 수 있는 틀로 사용되며 또한 견인 시 작업구의 토사부로부터 장치를 지탱하여 안정된 라이닝 작업을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 반력판(11)은 절토된 토사면에 이송형 드로잉 다이(10)을 밀착 시키고, 견인 시 발생되는 힘을 지탱할 수 있다.

도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)가 이송형 드로잉 다이(10) 내에서 수평 이동하며 폴리에틸렌 파이프 의 외경을 축소시키는 동작을 나타내는 개략도이다. 본 발명에 따른 폴리에틸렌 파이프 인발 장치는 관 갱생을 위한 폴리에틸렌 파이프 인발 라이닝(Close Fit lining) 작업 시 사용되는 것으로, 상기 지중관이 노출된 굴착부의 공간을 최소화하기 위해 폴리에틸렌 파이프 의 곡률반경에 따른 굴착부 공간을 확보하기 위하여 폴리에틸렌 파이프 삽입시에는 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)가 상기 반력판(11)과 최대한 가까운 위치에서 인발 작업을 한다. 상기 폴리에틸렌 파이프 가 기존관 내부를 관통할 때까지 인발 작업을 한 뒤에는, 인발로 지름이 줄어들었던 폴리에틸렌 파이프 의 지름이 원래 크기를 회복하면서 인발부가 신축되므로 이를 위한 폴리에틸렌 파이프 의 여유분을 확보해야 한다. 폴리에틸렌 파이프 여유분을 확보하기 위해 폴리에틸렌 파이프 를 절단하거나 곡률반경 확보를 위한 구부림과정을 통해 미리 정한 길이만큼 추가로 폴리에틸렌 파이프 를 인발해주기 위해서 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)가 이송형 드로잉 다이(10) 내에서 수평 이동하며, 밖에 노출되는 여유분의 폴리에틸렌 파이프 를 인발시켜 준다. 상기 폴리에틸렌 파이프 는 인발과 신축성능을 만족시키는 것이라면 어느 것이라도 무관하며, 바람직하게는 HDPE(High Density Polyethylene)관을 사용할 수 있다. 상기 HDPE관은 고밀도 폴리에틸렌관으로 고속가공성 및 고강도, 내펑크성이 우수하여 라이닝 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

본 발명의 장치는 HDPE관 삽입 완료 후 프레임에 장착된 실린더의 이송으로 라이너의 자연 복원시 관체 삽입 방향으로 줄어드는 상태를 기 매설관체가 아닌 외부에서 보상하는 장치이다. 한 구현예에서 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부(Drawing Die)(20)의 관통공은, 내경이 일 방향으로 좁아지는 형태의 원통형(tapering shape)으로, 좁은 방향이 상기 반력판을 향하여 인발(Drawing)을 수행할 수 있다.

도 4는 종래기술의 프레임 장치(a)와 본 발명의 폴리에틸렌 파이프 인발 장치(b)를 장착한 폴리에틸렌 파이프 인발 작업을 비교한 이미지이다. 본 발명에 따른 이송형 드로잉 다이는 HDPE관 등 폴리에틸렌 파이프 를 삽입 시 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)를 이송형 드로잉 다이(10)앞단에 설치하여 작업구의 크기(길이)를 최소화 시킬 수 있다. 한 구현예에서 상기 폴리에틸렌 파이프 의 꺾임각을 확보할 수 있도록, 상기 복수개의 탈부착 가능 프레임은 상기 복수개의 기둥이 만드는 다면체 길이방향의 상부 1개면에 별도로 탈부착 될 수 있다. 상기 이송형 드로잉 다이(10)의 탈부착 가능 프레임(13)은 볼트로 탈부착이 가능하며, 폴리에틸렌 파이프 삽입 시 지면에서 작업구로 내려오는 폴리에틸렌 파이프 가 꺾이지 않는 일정한 곡률을 보장하면서도 작업구 공간을 최소화하기 위해 상면의 탈부착 가능 프레임(13)을 설치하지 않은 상태에서 작업하며, 라이닝 작업완료 후 상면에도 탈부착 가능 프레임(13)을 다시 고정시켜, 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)를 이송형 드로잉 다이(10) 내부에서 이동시키면서 폴리에틸렌 파이프 가 이송될 수 있는 힘을 받을 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 한 구현예에 따른 폴리에틸렌 파이프 인발부가 이송형 드로잉 다이 에서 고정 및 이동하는 구조를 나타내는 이미지이며, 도 6은 본 발명의 한 구현예에 따른 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임(22)과 유압실린더 프레임(23)이 이송형 드로잉 다이(10)에서 순차적으로 전진하는 이동 구조를 나타내는 이미지이다. 라이닝 작업완료 후 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임(22)이 전진하게 되는데, 전진 시 폴리에틸렌 파이프 인발부(20)가 이동한다. 도 6 (a) 및 (b)는 유압실린더 프레임(24)이 고정된 상태에서 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임(22)이 유압실린더(23)의 작동으로 이동하는 동작을 나타내는 것으로, 실린더 전진 시 정지부(14)에 다다르면 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임 고정부(220)가 정지부(14)의 테이퍼 각에 의해 위로 들어갔다가 정지부(14) 끝단에 다다르면 스프링(230)으로 인해 다시 내려오게 된다. 도 6 (b) 및 (c)는 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임(22)이 이동된 상태에서 다시 유압실린더 프레임(24)이 이동하는 동작을 나타낸다. 유압실린더의 길이보다 먼 거리를 이동하기 위한 구조이다. 유압실린더 프레임(24)이 이동할 때는 유압실린더 프레임 고정부(240)가 정지부(14)의 테이퍼 각 때문에 위로 들어갔다가 정지부 끝단에 다다르면 스프링(230)으로 인해 다시 내려오게 된다. 이와 같은 과정이 반복적으로 동작하여 이송형 드로잉 다이를 반력판(11)에 가까운 쪽으로부터 먼 쪽으로 이동시킬 수 있다. 상기 유압실린더 프레임(24)과 후진 시에는 유압실린더 프레임이 이동하게 되는데 마찬가지로 고정부(220)가 정지부(14)의 테이퍼 각 때문에 위로 들어갔다가 정지부 끝단에 다다르면 스프링(230)으로 인해 다시 내려오게 된다.

본 발명의 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부는 상기 관통공을 통과한 폴리에틸렌 파이프의 선단을 견인선에 연결하는 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드(Drawing Head)(105)를 더 포함할 수 있다. 상기 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드는 폴리에틸렌 파이프 의 선단이 견인선과 견고하게 결합할 수 있도록 견인력을 견딜 수 있도록 한다. 상기 파이프 헤드는 상기 인발부를 통과하는 폴리에틸렌 파이프를 견인선에 연결하기 위한 구성품으로, 상기 인발부와 직접 결합하지 않으면서 인발부의 기능을 구현할 수 있도록 한다.

본 발명은 또 다른 측면에서, 이송형 드로잉 다이를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 이용한 기존 관 갱생 방법이다. 상기 기존 관 갱생방법은 도 7을 참조하여 수행할 수 있다. 본 발명에 따른 갱생 방법은, 갱생하고자 하는 기존 관의 양단이 노출되도록 작업구를 설치하는 단계; 상기 양단의 작업구에 노출된 기존 관의 양단을 절단하고 관내 CCTV로 확인하는 단계; 상기 관내 CCTV확인 결과 기존관이 정상일 경우, 준설 및 세정하는 단계; 상기 양단 중 일단에 견인장치를, 타단에 상기 이송형 드로잉 다이를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 설치하는 단계; 상기 타단에 위치하는 견인장치에 연결된 견인라인을 상기 기존 관의 절단부 일단으로부터 타단으로 통과시키고 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드(Drawing Head)에 연결하는 단계; 상기 타단에 위치하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 관통공에 내관을 통과시켜 타단에 위치하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치로부터 인발된 폴리에틸렌 파이프 에 반력판 방향으로 폴리에틸렌 파이프 를 삽입하여 인발하되, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 폴리에틸렌 파이프 인발부가 반력판에 가까운 위치에서 인발하며, 상기 폴리에틸렌 파이프 의 꺾임각을 확보할 수 있도록 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)의 별도로 탈부착되는 상부 1개면의 탈부착 가능 프레임은 부착하지 않아 개방면의 꺾임각을 확보한 상태에서 인발하는 단계; 상기 인발된 폴리에틸렌 파이프 의 선단부에 상기 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드를 결합하는 단계; 상기 견인장치로 상기 견인선과 상기 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드를 통해, 상기 폴리에틸렌 파이프 를 상기 양단의 작업구 중 타단으로부터 상기 일단으로 견인하는 단계; 상기 견인 후 상기 폴리에틸렌 파이프 를 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부로부터 미리 정한 길이만큼 남기고 절단하는 단계; 상기 별도로 탈부착되는 상부 1개면의 탈부착 가능 프레임을 복수개의 복수개의 기둥이 만드는 다면체 길이방향의 상부 1개면에 설치하는 단계; 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 이송형 드로잉 다이로 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 폴리에틸렌 파이프 인발부를 반력판과 반대방향으로 이송하며 상기 절단된 폴리에틸렌 파이프 를 인발하는 단계; 및 상기 폴리에틸렌 파이프 내부를 관내 CCTV로 확인하고, 복구하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 인발부는 상기 이송형 드로잉 다이에 위치하며, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부가 상기 이송형 드로잉 다이에서 수평이동 하도록 힘을 가하는 유압실린더를 이용하여 이송한다.

한 구현예에서 상기 관내 CCTV로 확인하는 단계는, 상기 기존관이 찌그러졌을 경우, 상기 견인장치에 연결된 견인선으로 찌그러짐을 펴는 확관헤드를 연결하여 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.

10. 이송형 드로잉 다이
11. 반력판
12a, 12b, 12c, 12d. 연장된 복수개의 기둥
13. 탈부착 가능 프레임
14. 정지부
20. 폴리에틸렌 파이프 인발부
22. 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임
23. 유압실린더
24. 유압실린더 프레임
100. 기존 지중관
101. 폴리에틸렌 파이프
102. 확관헤드
220. 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임 고정부
240. 유압실린더 프레임 고정부

Claims (6)

1. 폴리에틸렌 파이프 인발 장치로:
   상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치는,
   지하에 매설된 지중관 양단을 굴착하여 상기 지중관의 단부가 노출된 일단에 설치되는 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)에 위치하고, 타단에 위치한 견인장비에 연결된 견인선으로 폴리에틸렌 파이프 를 상기 지중관 내부로 견인하도록 상기 폴리에틸렌 파이프 의 외경을 상기 지중관의 내경보다 작게 인발(Drawing)하는 관통공을 구비한 폴리에틸렌 파이프 인발부(Drawing Die);
   상기 폴리에틸렌 파이프 인발부가 상기 이송형 드로잉 다이에서 수평이동하며 정지부(stopper)에 걸리도록 고정부(Frame locker)를 구비하고, 상기 고정부는 실린더 전진 시 정지부에 다다르면 정지부의 테이퍼 각에 의해 위로 들어갔다가 정지부 끝단에 다다르면 다시 내려오게 하는 위치이동을 위한 스프링을 구비한, 폴리에틸렌 파이프 인발부 프레임(Drawing Die Frame);
   상기 이송형 드로잉 다이에 위치하며, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부가 상기 이송형 드로잉 다이에서 수평이동 하도록 힘을 가하는 유압실린더; 및
   상기 유압실린더가 상기 이송형 드로잉 다이에 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부와 수평 방향으로 정지부(stopper)에 걸리도록 고정부(Frame locker)를 구비하는 유압실린더 프레임을 포함하고,
   상기 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)는,
   상기 지중관의 단부가 노출된 면에 장착되고, 폴리에틸렌 파이프 가 삽입되도록 관통공을 구비한 다각형 반력판;
   상기 다각형 반력판의 각 모서리에서 상기 반력판과 직교하는 방향으로 돌출하여 연장된 복수개의 기둥;
   상기 기둥 사이를 상기 기둥과 직교하는 방향으로 연결하는 복수개의 탈부착 가능 프레임; 및
   상기 복수개의 기둥 각각의 중심을 향하는 면에 미리 정한 간격으로 설치되고 상기 반력판방향으로 하향 경사면을 형성하는 정지부(stopper)를 포함하고,
   상기 폴리에틸렌 파이프 의 꺾임각을 확보할 수 있도록, 상기 복수개의 탈부착 가능 프레임은 상기 복수개의 기둥이 만드는 다면체 길이방향의 상부 1개면에는 별도로 탈부착되는,
   폴리에틸렌 파이프 인발 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 폴리에틸렌 파이프 인발부(Drawing Die)는 상기 관통공을 통과한 폴리에틸렌 파이프의 선단을 견인선에 연결하는 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드(Drawing Head)를 더 포함하고,
   상기 파이프 헤드는 상기 인발부를 통과하는 폴리에틸렌 파이프를 견인선에 연결하기 위한 구성품으로, 상기 인발부와 직접 결합하지 않으면서 인발부의 기능을 구현할 수 있도록 하는,
   폴리에틸렌 파이프 인발 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 폴리에틸렌 파이프 인발부(Drawing Die)의 관통공은, 내경이 일 방향으로 좁아지는 형태의 원통형(tapering shape)으로, 좁은 방향이 상기 반력판을 향하는,
   폴리에틸렌 파이프 인발 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 폴리에틸렌 파이프 인발부는, 타단에 위치한 견인장비에 연결된 견인선에 부착되고 상기 지중관의 내경보다 1 내지 3% 외경이 작은 확관헤드를 더 구비하고,
   상기 확관헤드에 연결된 견인선으로 폴리에틸렌 파이프 를 상기 지중관 내부로 견인하도록 상기 지중관의 내경보다 1 내지 3% 폴리에틸렌 파이프의 외경이 작게 인발하며,
   상기 확관헤드는 상기 인발부를 통과하는 폴리에틸렌 파이프를 견인하는 견인선에 고정하여 이동하면서 기존 지중관의 내부 변형으로 인한 관의 수축된 부분을 확대하기 위한 구성품으로, 상기 인발부와 직접 결합하지 않으면서 인발부의 기능을 구현할 수 있도록 하는,
   폴리에틸렌 파이프 인발 장치.
   
5. 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법으로:
   상기 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법은,
   갱생하고자 하는 기존 관의 양단이 노출되도록 작업구를 설치하는 단계;
   상기 양단의 작업구에 노출된 기존 관의 양단을 절단하고 관내 CCTV로 확인하는 단계;
   상기 관내 CCTV확인 결과 기존관이 정상일 경우, 준설 및 세정하는 단계;
   상기 양단 중 일단에 견인장치를, 타단에 상기 제 2항의 폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 설치하는 단계;
   상기 타단에 위치하는 견인장치에 연결된 견인라인을 상기 기존 관의 절단부 일단으로부터 타단으로 통과시키고 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드(Drawing Head)에 연결하는 단계;
   상기 타단에 위치하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 관통공에 상기 폴리에틸렌 파이프 를 통과시켜 타단에 위치하는 폴리에틸렌 파이프 인발 장치로부터 인발된 폴리에틸렌 파이프 에 반력판 방향으로 폴리에틸렌 파이프 를 삽입하여 인발하되, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 폴리에틸렌 파이프 인발부가 반력판에 가까운 위치에서 인발하며, 상기 폴리에틸렌 파이프 의 꺾임각을 확보할 수 있도록 이송형 드로잉 다이(Drawing Conveyance Die)의 별도로 탈부착되는 상부 1개면의 탈부착 가능 프레임은 부착하지 않아 개방면의 꺾임각을 확보한 상태에서 인발하는 단계;
   상기 인발된 폴리에틸렌 파이프 의 선단부에 상기 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드를 결합하는 단계;
   상기 견인장치로 견인선과 상기 인발 폴리에틸렌 파이프 헤드를 통해, 상기 폴리에틸렌 파이프 를 상기 양단의 작업구 중 타단으로부터 상기 일단으로 견인하는 단계;
   상기 견인 후 상기 폴리에틸렌 파이프 를 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부로부터 미리 정한 길이만큼 남기고 절단하는 단계;
   상기 별도로 탈부착되는 상부 1개면의 탈부착 가능 프레임을 복수개의 기둥이 만드는 다면체 길이방향의 상부 1개면에 설치하는 단계;
   상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 이송형 드로잉 다이로 상기 폴리에틸렌 파이프 인발 장치의 폴리에틸렌 파이프 인발부를 반력판과 반대방향으로 상기 이송형 드로잉 다이에 위치하며, 상기 폴리에틸렌 파이프 인발부가 상기 이송형 드로잉 다이에서 수평이동 하도록 힘을 가하는 유압실린더를 이용하여 이송하며 상기 절단된 폴리에틸렌 파이프 를 인발하는 단계; 및
   상기 폴리에틸렌 파이프 내부를 관내 CCTV로 확인하고, 복구하는 단계를 포함하는,
   PE 파이프 인발 장치를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 관내 CCTV로 확인하는 단계는,
   상기 기존관이 찌그러졌을 경우, 상기 견인장치에 연결된 견인선으로 찌그러짐을 펴는 확관헤드를 연결하여 통과시키는 단계를 더 포함하는,
   폴리에틸렌 파이프 인발 장치를 이용한 완전구조보강 폴리에틸렌 파이프- 삽입밀착(PE-CFL) 갱생방법.

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