KR102521367B1 - 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세척수 공급시 난류 발생을 개선한 2개의 세척 헤드를 세척 가이드에 설치하여 세척의 효율성을 극대화하고, 견인식으로 장거리 기계 세척이 가능하게 제작된 양방향 교차식 고압 세척 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수도관로의 내부에 노즐 내부에서 발생되는 난류의 발생을 과학적으로 개선한 세척 노즐을 곡관부에서 이동이 용이하게 개발된 노즐 가이드 양단에 장착하여 교차 세관이 가능하고, 장거리 세척이 가능한 견인식으로 구성된 양방향 고압 세관 시스템으로, 기존의 시공거리(약100m)를 회기적으로 개선한 장거리(150m~1,000m 이상)고압수 세관 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 수돗물을 공급하는 도수, 송수, 배수, 급수관로는 설치 후 장기간 사용하게 되면, 노후화가 되면서 관로 내벽면에 각종 이물질이 퇴적되거나 관로 내면이 산화되면서 녹 등이 생성되고, 이들이 고형화되어 슬라임(slime)층과 스케일(scale)층을 형성하게 된다.
상기와 같이 관로의 내면에 이물질 퇴적에 의한 슬라임층과 스케일층은 시간이 경과함에 따라 점차적으로 두꺼워지면서 고형화되어 유체의 원활한 흐름을 방해하여 유체압을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다. 또한 관로에 부착된 스케일층이 수돗물을 오염시키는 원인이 되므로 관로를 주기적으로 세척하는 방법이 관로의 경과연수에 따른 노후화를 회복하고 적수 발생 등 민원 발생의 원인을 해소하는 이상적인 시공법으로 대두되고 있다.
한편, 관로 내부로 인력이 진입하지 않고 기기를 이용하여 관로 내면을 세척하는 방법과 관련한 대표적인 선행기술로는 등록특허공보 제10-0656095호(이하 '선행기술'이라 함)를 예로 들 수 있다.
상기 선행기술은 내부에 축방향으로 관통된 중공부가 형성되며, 원주면으로부터 중공부측으로 다수의 고정홀이 관통되게 형성된 하우징, 일단이 상기 하우징의 외면에 소정 각도로 고정되며, 타단이 관로 내면에 접촉하여 구름 동작하여 상기 하우징을 이동시키기 위한 전, 후진수단, 상기 하우징에 끼워지며, 고압유체를 이송하기 위한 제1 통로가 축방향으로 형성되며, 내부에 제1 통로와 연통하는 제2 통로가 축방향으로 형성되되, 상기 제2 통로로부터 원주방향으로 유체 배출구가 구성된 노즐헤드, 및 상기 노즐헤드의 유체 배출구에 결합되어 고압유체를 관로의 내면으로 분출하여 스케일층을 제거하며, 상기 분출되는 고압수가 관로내면을 타격할 때의 반발력에 의해 노즐 헤드 및 로타리 조인트를 자전시키기 위한 유체분사수단을 포함하는 무동력 자전을 이용하는 것을 기술적 요지로 한다.
그러나 상기 선행기술은 구조상 전방에 설치된 노즐에서 유체를 분사함으로 자가 주행이 불가능할 뿐만 아니라 기기를 지지하는 받침대가 단순히 스프링에 의해서만 지지함으로 장치가 회전할 경우 중심부의 무게를 지탱할 수 있는 균형있는 지지장치의 구성이 되지 않고, 지지대의 진행을 바퀴인 캐스트만 설치함으로써 지지대가 수구부나 용접부가 위치할 경우 이격부에 캐스트가 끼여 장치가 전복되면 굴착해서 인양해야 하는 위험성에 노출되어 있다.
또한, 무동력에 의한 자전의 정도가 스케일을 탈리할 만큼 세척의 압력과 유량에 대한 명확한 근거가 없으며, 장비의 구성상 투입할 수 있는 최소 관경과 최대 관경의 범위가 설정되지 않아 장비의 적용 관경에 대한 근거가 없어 현재 시공되지 않는 단점이 있다.
본 발명은 관로의 장거리 기계화 세관을 위한 공법으로, 기존의 스크레이퍼(Scrapper)와 워터 제트(Water Jet) 병합 세관 공법의 시공 거리인 약 100m 한계를 극복하기 위하여, 장거리 시공을 목적으로 발명된 고압수 세관기술로, 일반적으로 거리가 길어지면 발생되는 압력손실(Pressure Drop: 유체는 관속을 빠른 속도로 이동하며 점성(Water KIN.Viscos≒1)에 의해 거리에 대한 압력 손실이 발생)을 고압펌프의 안정적인 압력 공급과 공급 호스의 직경 조합등의 기계적 구성으로 해결하였으며, 고압수를 분사하는 노즐 내부에서 발생되는 난류를 클로소이드(clothoid: 중심으로부터의 거리가 곡률 반지름에 반비례하는 나선) 곡선의 과학적인 이론을 적용하여 세척헤드에 설치함으로 유체의 세척 효율성을 극대화하였고, 2개의 세척헤드(정, 역방향)를 6축의 노즐 가이드에 설치하여 세관시 관내부의 중심에서 세척수가 투사되고, 곡관부의 이동을 용이하게 개발하였다.
또한 장거리 세관을 위하여 이미 설정된 구간에 로프를 관통시키고, 양쪽에 구축된 일방향 작업구 지상부에 윈치(Winch)를 설치하여, 세척 가이드를 일정 속도로 견인하면서 양방향 노즐이 분사하면서, 교체세척효과로 세관의 효율성을 극대화한 수도관로 장거리 양방향 고압수 세관 시스템에 관한 것이다.
상기 기술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 세척수 공급시 난류 발생을 개선한 2개의 세척 헤드를 세척 가이드에 설치하여 세척의 효율성을 극대화하고, 견인식으로 장거리 기계 세척이 가능하게 제작된 양방향 교차식 고압 세척 시스템을 제공한다.
관로 세척 시공에서 인력 투입이 불가한 관경인 100mm~1,500mm 구경의 기계화 세척을 위한 공법으로, 기존의 워트 제트 세척공법의 시공 거리인 약 100mm의 한계를 극복하기 위하여, 장거리 시공(150mm~1,000mm)을 목적으로 발명된 기술이며, 시공 거리가 길어짐으로 발생하는 압력손실(pressure drop: 유체는 관속을 빠른 속도로 이동하면 점성(water KIN.Viscos.≒1)에 의해 거리에 대한 압력손실이 발생)을 고압펌프의 압력 조절과 공급호스 직경 등의 기계적 조합으로 해결하였고, 고압수를 분사하는 노즐이 부착된 내부에 난류 발생을 과학적으로 개선하는 클로소이드(clothoid: 중심으로부터의 거리가 곡률 반지름에 반비례하는 나선) 곡선의 이론을 적용하여 유체의 세척 효율성을 극대화하였으며, 또한 노즐 내부에 공급되는 세척용수를 분사 노즐에 균등 분배하기 위하여 원뿔형으로 개발하여 세척수 고압 분사 효율을 극대화하였다.
또한, 본 발명은 노즐 헤드부를 세척 시 관 중심부에서 세척하면서 전체적인 세척 효율성을 높이기 위하여 세척 헤드 외부에 관경에 따라 블레이드(blade) 및 플레이트(plate)를 부착하여 다양한 관경에 대한 대응력을 확보하였으며, 곡관부의 통과시에 곡관부의 단면 차이로 관벽의 마찰에 의한 호스 손상 및 불안정 통과를 해결하기 위하여 플레이트의 형상을 반원형상의 오거 타입(auger type)형 플레이트 또는 휠(wheel) 부착형 플레이트로 각각 제작하여 정방향 세척헤드와 역방향 세척헤드에 선택적으로 부착할 수 있다.
그리고 본 발명은 고압수를 공급하는 고압호스와 스틸 와이어를 일체형으로 결속함으로써 작업구 양단에서 견인의 원활함 및 호스와 호스 연결부의 파단 방지 및 파단 보호 구조를 발명하였다.
본 발명은 장거리 세척작업을 위하여 설치된 양쪽 작업구에 차량 탑재형 윈치를 설치하고, 정방향 세척헤드의 전면에 설치된 셔클 조인트(shackle joint)와 스틸 와이어 단부를 체결하고, 고압펌프가 설치된 작업구에서 출발한 정방향 세척헤드를 일정한 속도로 견인 이동하면서 반대편 작업구까지 세척 후 다시 역방향 세척헤드(후면의 셔클 조인트)로 교체 후 고압펌프가 설치된 작업구 방향으로 180ㅀ 전환하여 세척함으로써 교차 세척 효과로 인한 관로 내부의 세척 효율성을 극대화할 수 있는 수도 관로 장거리 견인식 고압수 세관 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 인력 투입이 불가능한 상수관로(100mm~1,500mm)에 세척효율을 극대화한 장치로 장거리(150mm~1,000mm 이상) 기계 세척이 가능한 중소구경(100mm~1,500mm) 수도 관로의 내부에 난류 발생 및 노즐 손실을 최소화한 구조의 정방향 세척헤드 및 역방향 세척헤드로 구성된 장거리 기계 세척이 가능한 양방향 교차식 고압수 세관 시스템을 제공한다.
상기 기술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 세척효율을 극대화한 세척 장치로 고압으로 분사하는 세척 헤드의 구조가 난류(亂流)(Turbulent Flow)의 발생을 근본적으로 차단하는 과학적인 구조로 세척헤드가 양방향으로 분사가 가능하게 개발되었으며, 중심부에서 세척수의 분사가 가능하고, 곡관부의 통과시에 곡관부의 마찰에 의한 호스 손상 및 불안정 통과를 해결하기 위하여 6축의 노즐 가이드를 개발함으로써 장치의 안정화를 극대화하였고, 장거리(150mm~1,000mm 이상) 시공에서 발생되는 압력손실을 해결하기 위한 고압펌프의 압력(150~340 bar)과 공급 유량(150~250 L/min)을 만족하는 고압펌프를 구성하였으며, 최장1,500m 이상을 감을 수 있는 호스릴(hose reel)를 개발하였다.
시공부분에서는 양쪽 작업구를 구축하고 일방향 작업구 지상부에 연질의 로프를 감은 윈치를 설치하고, 일방향 작업구 지상부에 설치된 고압 호스릴과 6축의 노즐 가이드를 연결하여 관내부에서 일정 속도로 윈치가 견인하고, 고압 호스 릴에서는 견인속도 만큼 풀어주는 연동 방식으로 양쪽 방향으로 노즐이 분사하면서, 교차세척효과(Transposition Cleanning effect)로 세관의 효율성을 극대화한 고압 세척 시스템을 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템에 있어서, 세관을 위하여 작업구간을 설정하여 양쪽 작업구를 구축하고, 작업구간을 설정하여 양쪽에 제 1, 2 작업구를 구축하고, 상기 제 2작업구 지상부에는 연질의 로프를 감은 로프 윈치를 설치하며, 상기 제 1작업구 지상부에는 고압 세관에 필요한 고압펌프, 물탱크 및 고압호스릴을 설치하며, 상기 제 1작업구에서 상기 제 2작업구로 상기 로프를 관통시키고 상기 제 1작업구 관단면에서 상기 고압 호스 릴과 6축의 노즐 가이드를 연결하여 관 내부로 투입하며, 상기 고압 펌프의 구동으로 상기 노즐 가이드로 고압수를 공급하는 과정에서 상기 제 2작업구 지상부에는 상기 로프 윈치에서 일정 속도로 로프가 견인하도록 하며, 상기 고압 호스 릴에서는 상기 로프 윈치의 견인속도에 맞추어 상기 고압호스릴에서 풀어주는 연동 방식으로 상기 6축의 노즐 가이드가 이동하며 상기 노즐 가이드의 양단에서 상기 관 내부로 고압수를 고압 분사하며 관 내부 이물질을 제거하도록 함을 특징으로 한다.
상기 6축의 노즐 가이드의 양단에는 고압수를 분사하는 정방향 세척헤드 및 역방향 세척헤드가 니즐 베어링을 사이에 두고 회전 가능하게 연결 설치함이 바람직하다.
상기 정방향 세척헤드 및 상기 역방향 세척헤드의 외측에는 상기 고압호스와 회전 가능하게 연결되도록 스위블 조인트가 각각 부착되도록 함이 바람직하다.
상기 정방향 세척헤드에는 고압호스가 관통하고, 상기 고압호스에는 분사노즐의 일단이 클로소이드 곡선으로 연결되고, 상기 분사노즐의 타단은 정방향 세척헤드의 외부에 연결되며, 상기 분사노즐의 분사각도는 20°~ 30°의 범위로 설정함이 바람직하다.
본 발명의 효과는 기존의 고압수 세척기술의 경우 시공거리가 약 100m 정도로 시공 거리의 한계로 인하여 작업구의 신설 및 복구, 관로의 절단 및 복구 등의 비용 과다로 인하여 매우 비경제적이며, 1일 작업량의 한계에서 발생되는 단수 및 사회 직, 간접적인 민원 발생 우려가 매우 큰 기술로, 이에 따라 장거리 시공 공법의 개발이 경제적으로 가장 필요한 시점에서 발명되었다.
국내에서 고압수 세관을 장거리 구간에 적용한 사례는 전무하며, 기술적으로 종래의 고압수 세관은 상수관로에 약 100m 정도이며, 세척 헤드의 구조가 보통 탄환형으로 세척 헤드 후미에 부착된 노즐의 추진력(water jet)으로 세관이 시공되었으나, 압력강하(Pressure Drop)로 인한 기술적 한계 및 수요처의 부재로 개발의 의지가 없었으나, 본 발명으로 장거리 세관 시공기술의 기술적인 정립 및 시공기술의 확대 보급으로 건강한 수돗물 공급에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템의 전체 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 고압수 분사장치드를 도시한 도면.
도 3은 도 1에서 도시하고 있는 고압수 분사장치인 6축 노즐가이드를 도시한 도면.
도 4는 정방향 및 역방향 세척헤드를 도시한 도면.
도 5는 도 4에서 세척헤드의 분사노즐의 분사각도를 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 고압수 분사장치드를 도시한 도면.
도 3은 도 1에서 도시하고 있는 고압수 분사장치인 6축 노즐가이드를 도시한 도면.
도 4는 정방향 및 역방향 세척헤드를 도시한 도면.
도 5는 도 4에서 세척헤드의 분사노즐의 분사각도를 도시한 도면.
이하에서는 본 발명에 따른 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템의 기술구성을 도 1 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
아래 표 1은 노즐 분사력에 의한 추진 한계 거리(Self-propelled Limit Distance) 이다.
| 펌프 최대응력(80%)=300bar(240bar), 340(270)ℓ/min 전체 호스길이(Total Length of Hose)=500M |
||||||
| 내경(Inner diameter of hose) | inch mm |
¾inch 19mm |
1inch 25.4mm |
1¼inch 32mm |
||
| 외경(Outer diameter of hose) | inch mm |
1.15inch 32.4mm |
1.5inch 38.9mm |
1.94inch 49.3mm |
||
| 호스의 작업압력(working pressure of Hose) | bar psi |
280bar 4,000psi |
280bar 4,000psi |
241bar 3,500psi |
펌프압력=240bar이상 충족 | |
| 파괴압력(Burst Pressure of Hose) | bar psi |
690bar 10,000psi |
690bar 10,000psi |
600bar 8,700psi |
||
| 최소굽힘반경 (Min, Bend Radius of Hose) |
mm | 165 | 200 | 250 | ||
| 호스릴의 크기(Size of Hose Reel) | 코어 (Core) |
m | 0.8 | 1 | 1.2 | 최소굽힘반경×2 ×(2.4~2.5배) |
| 플랜지 (Flange) |
m | 1.2 | 1.5 | 1.8 | ||
| 폭 (Traverse) |
m | 1 | 1 | 1.2 | 폭 1.0m이상 | |
| 호스의 중량(Weight of Hose) | kgf/m | 0.5 | 0.75 | 1.35 | ||
| 호스내 물의 중량(Water Weight of Hose) | kgf/m | 0.28 | 0.51 | 0.8 | ||
| 호스의 조도계수(Roughness of Hose) | mm | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 | PE pipe 0.0013~0.0015 |
|
| 총무게(Total Weight : Hose+Water) | kg | 390 | 630 | 1,075 | ||
| 최대 유량(Max. Volume Flow in the hose) | ℓ/min | 65 | 145 | 270 | 노즐압력 200bar이상일 때 | |
| 호스 내 유속(Veloc. of Flow in the hose) | m/s | 3.8 | 4.77 | 5.99 | ||
| 압력 강하(Pressure drop of Hose) | bar | 38 | 39 | 39 | ||
| 노즐 압력(Nozzel Pressure) | bar | 202 | 201 | 201 | 노즐압력 200bar이상 충족 |
|
| 노즐의 분사력(Nozzle Reaction Force) | kgf. | 17.77 | 39.55 | 73.65 | 이론값의 80% | |
| 호스와 관의 마찰력 (Friction between Hose and Pipe) |
kgf/m | 0.19 | 0.3 | 0.52 | 정지마찰계수 PE+Steel=0.2 *120% |
|
| 자가 추진 한계 거리 (Self-propelled limit Distance) |
m | 93 | 131 | 141 | ||
고압수 세관시에 세관에 필요한 유량과 수압을 고려하여 충분한 유량(≒150~200ℓ/min)이 고압 호스를 통해 분사 노즐로 압송을 전제로 되어야 한다.
고압 호스의 구경이 작을수록 물의 점성력에 의해 엄청난 압력강하가 발생하기에 이를 고려한 고압 펌프와 고압 호스의 선택이 매우 중요하다.
고압 호스의 내경이 1과1/4인치의 경우 고압 호스의 무게, 내압 강도 약화, 굽힘 반경 증가, 호스 릴의 크기 증가로 인한 현장에서 작업능력이 극도로 떨어지게 된다.
장거리 시공을 위해서는 길어지는 만큼 고압 호스와 고압 호스내에 물무게(1인치, 500m일 경우 630㎏)를 견인할 수 있는 동력이 필요한데, 고압 호스의 구경이 작으면 고압 호스와 관의 마찰력은 작아지나 최대 유량이 감소로 이해 노즐의 분사력이 낮아지고, 반대로 고압 호스의 구경이 커지면 공급량이 높아지나 반대로 호스와 관의 마찰력이 커져 견인이 불리해지게 된다.
| 호스거리 (Distance of Hose) |
호스내경(Inner diameter of Hose) | ||
| ¾ inch 19mm | 1 inch 25.4mm | 1¼ inch 32mm | |
| 100m | 57.98 | 14.145 | 4.629 |
| 200m | 115.961 | 28.289 | 9.259 |
| 300m | 173.941 | 42.434 | 13.888 |
| 400m | 231.922 | 56.578 | 18.518 |
| 500m | 289.902 | 70.723 | 23.147 |
| 600m | 347.882 | 84.868 | 27.777 |
| 700m | 405.863 | 99.012 | 32.406 |
| 800m | 463.843 | 113.157 | 37.036 |
| 900m | 521.824 | 127.302 | 41.665 |
| 1,000m | 579.804 | 141.446 | 46.295 |
호스구경 ＆ 거리별 압력강하[단위 : bar]
(Q=200ℓ/min) Kin.Viscos.= 1.0038(10-6㎡/s)
따라서 세척 헤드 자체의 분사력만으로는 [표 2]에서 보는 바와 같이 약 100m의 자가 추진은 가능하나 그 이상 거리 추진이 불가능하며, 이를 해결하고 장거리 세관이 가능하기 위해서는 외부에 별도의 동력을 통해 세관 프레임과 고압 호스를 이송시켜야만 한다. 이를 위해 관 내부에 별도의 기계 동력장치를 추가하여 이송시키는 방법 또는 외부에서 견인할 수 있는 장치와 부대시설이 요구된다.
하지만 상시 [표 1]에서 보듯이 1인치 고압 호스만 보더라도 630㎏를 견인함에 있어 다양한 이물질이 부착된 원형관 및 곡관의 환경에서 관내부 기계장치로 장거리 추진한다는 것은 현재 불가능한 상태이다.
이를 해결하기 위하여 작업구 상부에 설치된 윈치의 힘으로 과도장면에 손상이 없는 연질의 로프를 고압 호스 릴에 연결된 6축의 노즐 가이드와 연동하여 견인하는 장치의 개발로 세척의 효율성을 극대화한 공법을 개발하였다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술될 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 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 1에서와 같이 본 발명의 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템은 세관을 위하여 작업 구간을 설정하여 세관을 위한 관(410)에 작업구간을 설정하여 양쪽에 제 1, 2 작업구(440, 460)를 구축하고, 상기 제 2작업구(460) 지상부에는 연질의 로프(310)를 감은 로프 윈치(330)를 설치하며, 상기 제 1작업구(440) 지상부에는 고압 세관에 필요한 고압펌프(400), 물탱크(420) 및 고압호스릴(320)을 설치하며, 상기 제 2작업구(460)에서 상기 제 2작업구(440)로 상기 로프(310)를 관통시키고 상기 제 1작업구(440) 관단면에서 상기 고압 호스 릴(320)과 6축의 노즐 가이드(120)를 고압호스(300)로 연결하여 관(410) 내부로 투입하며, 상기 고압 펌프(400)의 구동으로 상기 노즐 가이드(120)로 고압수를 공급하는 과정에서 상기 제 2작업구(460) 지상부에는 상기 로프 윈치(330)에서 일정 속도로 로프(310)가 견인하도록 하며, 상기 고압 호스 릴(320)에서는 상기 로프 윈치(330)의 견인속도에 맞추어 상기 고압호스릴(32)에서 고압호스(300)를 풀어주는 연동 방식으로 상기 6축의 노즐 가이드(120)가 이동하며 상기 노즐 가이드(120)의 양단에 마련된 분사노즐(150)에서 상기 관(410) 내부로 고압수를 고압 분사하며 관(410) 내부 이물질을 제거하도록 하여 교차세관효과로 인한 세관의 품질을 극대화한 양방향 고압수 세관 시스템을 도시하였다.
첨부된 도 2는 고압수 분사 장치의 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 노즐가이드를 구성하는 부품들을 분해햐여 도시한 도면이다.
도 2와 도 3에서와 같이 정방향 및 역방향 세척 헤드(100, 200)의 탈, 부착이 자유롭고, 세관시 분사노즐(150)이 관(410) 중심부에서 분사하여 세관의 효율성을 높이며, 곡관부의 통과시에 관 벽의 마찰에 의한 호스 손상 및 불안정 통과를 최소화 하였으며, 노즐 가이드(120)가 견인시 고압호스(300)와 로프(310)가 서로 꼬이지 않고 자유롭게 이동이 되도록 6축 노즐 가이드 양단에 스위블 조인트(130)를 부착하여 관(410) 내부 이동이 용이하게 제작된 6축의 노즐 가이드(120)의 기본 구조를 도시하였다.
즉, 노즐 가이드(120)는 동일한 구조로 제작된 6개의 가이드프레임(122)을 구비하고, 상기 6개의 가이드프레임(122)의 양단에는 원통의 세척헤드 어뎁터(124)를 부착하여 6개의 가이드프레임(122)을 연결 지지하도록 한다. 그리고 상기 6개의 가이드프레임(122)에는 가이드 바퀴(126)가 장착되어 관 내부에서 이동이 용이하도록 한다.
상기 노즐가이드(120)를 구성하는 세첵헤드 어뎁터(124)의 내부에는 정방향 및 역방향 세척헤드(100, 200)가 각각 조립된다. 그리고 상기 세척헤드 어뎁터(124)의 외측에는 스위블 조인트(130)를 각각 부착하며, 상기 각 스위블 조인트(130)에는 고압호스(300) 및 로프(310)가 연결되며 상기 고압호스(300)와 로프(310)가 노즐가이드(120)를 사이에 두고 서로 꼬이지 않도록 연결 구성한다. 상기 세척헤드 어뎁터(124)와 노즐 가이드(120)를 구성하는 가이드프레임(122)의 양단에는 니들베어링(140)이 설치되어, 상기 세척헤드 어뎁터(124)를 상기 노즐가이드(120)에서 회전 가능하게 연결 구성한다.
첨부된 도 4는 양방향 일체형 세척 헤드의 분사 흐름도를 구체적으로 도시한 도면이다.
즉 노즐가이드(120)의 세척헤드 어뎁터(128)에 조립되는 정방향 및 역방향 세척헤드(100, 200)는 내부의 난류로 인한 헤드 내부 압력 교란으로 노즐에서 분사되는 고압수의 분사 불안정을 클로소이드(Clothoid)중심으로 부터 거리가 곡률 반지름에 반비례하는 나선)곡선(Curve) 이론을 적용, 제작하여 고압펌프(Hi Pressure Pump)에서 발생된 고압수를 세척 헤드 내부의 난류에 의한 압력 부하의 근본 원인을 차단하여, 고압수의 쾌적 분사를 위하여 클로소이드 곡선(110)을 고압 세척 노즐 헤드에 적용하여 세척 효율 증가 및 세척 헤드의 기계적인 내구성을 확보하도록 하였다.
상기 정방향 세척헤드(100)의 내부에는 고압호스(300)가 관통하고, 상기 고압호스(300)가 관통한 상기 정방향 세척헤드(100)의 내부에는 클로소이드 곡선(110)을 통해 분사노즐(150)의 일단이 연결되고, 상기 분사노즐(150)의 타단은 정방향 세척헤드(100) 외부에 연결된다. 이러한 구조의 정방향 세척헤드(100)는 고압호스(300)에서 공급되는 고압수를 분사하는 과정에서 스위블조인트(130)를 기점으로 회전하며 고압수를 관의 내경으로 골고루 분사하게 되고, 특히 클로소이드 곡선(110)을 통해 난류에 의한 압력 부하 없이 관(410)의 내경으로 고압수를 효율적으로 분사시킬 수 있다.
상기 역방향 세척헤드(200)는 상기 정방향 세척헤드(100)와 동일한 형태를 가지는 클로소이드 곡선(110) 및 분사노즐(150)을 구비하되, 상기 정방향 세척헤드(100)와 서로 마주보는 형태로 배치함이 바람직하다. 그리고 상기 역방향 세척헤드(200)에 설치되어 있는 스위블조인트(130)에는 로프(310)가 연결되도록 구성한다.
첨부된 도 5는 에어노즐에서 분사되는 고압수의 분사 각도를 도시한 설명으로 기존 세척 노즐의 경우 노즐의 추진력에 의한 세척으로 노즐의 분사 각도가 추진을 위한 투사 각도였으나, 본 개발 공법은 견인식에 의한 장거리 세척을 목적으로 추진력 보다는 세척력을 우선하는 공법을 고려하였으며, 세척력을 우선하기 위해서는 고압수의 분사 각도가 무엇보다 중요하며, 본 출원인은 수많은 실험을 통해 최고의 세척력을 위하여 정방향 및 역방향 세척헤드(100, 200)에 구비된 분사노즐(150)의 최적 투사 각도를 20°~ 30°범위로 설정하였을 때, 교차 세척 효과가 극대화되는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 정방향 세척 헤드
150: 분사 노즐
200: 역방향 세척 헤드
300: 고압 호스
310: 로프
320: 고압호스 릴
330: 로프 윈치
400: 고압 펌프 시스템
410: 파이프
420: 물탱크
430: 물차
440: 제 1작업구
450: 가이드 롤러
460: 제 2작업구
150: 분사 노즐
200: 역방향 세척 헤드
300: 고압 호스
310: 로프
320: 고압호스 릴
330: 로프 윈치
400: 고압 펌프 시스템
410: 파이프
420: 물탱크
430: 물차
440: 제 1작업구
450: 가이드 롤러
460: 제 2작업구
Claims (4)
- 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템에 있어서,
세관을 위한 관(410)에 작업구간을 설정하여 양쪽에 제 1, 2 작업구(440, 460)를 구축하고, 상기 제 2작업구(460) 지상부에는 연질의 로프(310)를 감은 로프 윈치(330)를 설치하며,
상기 제 1작업구(440) 지상부에는 고압 세관에 필요한 고압펌프(400), 물탱크(420) 및 고압호스릴(320)을 설치하며;
상기 제 2작업구(460)에서 상기 제 1작업구(440)로 상기 로프(310)를 관통시키고 상기 제 1작업구(440) 관단면에서 상기 고압 호스 릴(320)과 6축의 노즐 가이드(120)를 고압호스(300)로 연결하여 관(410) 내부로 투입하며;
상기 고압 펌프(400)의 구동으로 상기 노즐 가이드(120)로 고압수를 공급하는 과정에서 상기 제 2작업구(460) 지상부에는 상기 로프 윈치(330)에서 일정 속도로 로프(310)가 견인하도록 하며, 상기 고압 호스 릴(320)에서는 상기 로프 윈치(330)의 견인속도에 맞추어 상기 고압호스릴(320)에서 고압호스(300)를 풀어주는 연동 방식으로 상기 6축의 노즐 가이드(120)가 이동하며 상기 노즐 가이드(120)의 양단에 마련된 분사노즐(150)에서 상기 관(410) 내부로 고압수를 고압 분사하며 관(410) 내부 이물질을 제거하도록 하며;
정방향 세척헤드(100)에는 고압호스(300)가 관통하고, 상기 고압호스(300)에는 분사노즐(150)의 일단이 클로소이드 곡선(110)으로 연결되고, 상기 분사노즐(150)의 타단은 정방향 세척헤드(100)의 외부에 연결되며, 상기 분사노즐(150)의 분사각도는 20°~30°의 범위로 설정하며;
상기 6축의 노즐 가이드(120)는 동일한 구조로 제작된 6개의 가이드프레임(122);
상기 6개의 가이드프레임(122)의 양단에 결합되며 상기 6개의 가이드프레임을 연결 지지하는 원통의 세척헤드 어뎁터(124);
상기 6개의 가이드프레임(122)에 장착되며 상기 노즐 가이드의 관 내부에서의 이동이 용이하도록 하는 가이드 바퀴(126)로 구성하며;
상기 세척헤드 어뎁터(124)의 내부에는 정방향 및 역방향 세척헤드(100, 200)가 니들베어링(140)을 사이에 두고 회전 가능하게 연결 설치되며;
상기 세척헤드 어뎁터(124)의 외측에는 스위블 조인트(130)를 각각 부착하며, 상기 각 스위블 조인트(130)에는 상기 고압호스(300) 및 로프(310)가 각각 연결되며 상기 고압호스(300) 및 상기 로프(310)가 상기 노즐가이드(120)를 사이에 두고 서로 꼬이지 않도록 연결 구성하도록 함을 특징으로 하는 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220030843A KR102521367B1 (ko) | 2022-03-11 | 2022-03-11 | 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220030843A KR102521367B1 (ko) | 2022-03-11 | 2022-03-11 | 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102521367B1 true KR102521367B1 (ko) | 2023-04-13 |
Family
ID=85978768
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220030843A KR102521367B1 (ko) | 2022-03-11 | 2022-03-11 | 장거리 시공이 가능한 양방향 고압수 세관 시스템 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102521367B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6138697A (en) * | 1996-03-01 | 2000-10-31 | Hoerger; Kurt | Hydrodynamic apparatus for cleaning channels and for monitoring channels |
| KR20120017624A (ko) * | 2010-08-19 | 2012-02-29 | 부산대학교 산학협력단 | 고압회전 관정 세척장치 |
| KR101555625B1 (ko) | 2014-10-01 | 2015-09-24 | (주)동영이엔씨 | 부단수 관로갱생방법 |
-
2022
- 2022-03-11 KR KR1020220030843A patent/KR102521367B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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