KR20080002740A - 공기를 사용하고 유통하는 증기에 의해 경화시키는 현장경화형 라이너의 설치 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 가요성의 수지 함침 현장 경화형 라이너를 잡아당기고, 공기로 수지 함침 팽창 블레더를 뒤집고, 그리고 압력 손실 없이 증기를 유통시켜 수지를 경화시킴으로써, 현장 경화형 라이너에 의해 기존의 파이프라인 또는 도관을 라이닝하는 방법이 제공된다. 라이너는 외층을 형성하는 불투과성막이 있는 관형의 수지 흡수 재료를 포함한다. 또한, 팽창 블레더는 또한 외층을 형성하는 불투과성막이 있는 관형의 수지 흡수 재료와, 그 후미 단부에 있는 배기 조립체를 포함하며, 가압 뒤집기 장치를 통해 수축된 라이너 안으로 보내진다. 블레더가 원위 단부에 도달함에 따라, 배기 조립체는 뒤집어지는 블레더를 빠져나가는 한편, 배기 호스에 연결된다. 이어서, 수지를 경화시키기 위해 증기가 뒤집기 장치로부터 도입되어, 배기 튜브를 통해 배출된다. 경화 후에, 증기는 공기로 대체되어 라이너를 냉각시키고, 이 라이너의 단부는 절단되어, 호스트 파이프를 통한 서비스가 재개된다.

Description

공기를 사용하고 유통하는 증기에 의해 경화시키는 현장 경화형 라이너의 설치 방법 및 장치{INSTALLATION OF CURED IN PLACE LINERS WITH AIR AND FLOW-THROUGH STEAM TO CURE}

본 발명은, 수지 함침 라이너를 기존의 도관 안으로 잡아당기고, 공기로 수지 함침 팽창 블레더를 뒤집고, 그리고 압력 손실 없이 증기를 연속적으로 유통시켜 수지를 경화시킴으로써 현장 경화형 라이너를 설치하는 방법 및 이 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 방법 및 장치는 중직경 내지 대직경의 현장 경화형 라이너의 설치하는 데에 특히 적합하다.

도관 또는 파이프라인, 특히 유체를 전달하는 데에 사용되는 오수관, 우수관(storm sewer pipe), 용수 배관, 가스 배관과 같은 지하 매설 파이프는 유체 누설 또는 열화로 인해 보수가 빈번히 요구되고 있다는 것은 일반적으로 널리 알려져 있다. 누설은 외부 환경에서부터 파이프의 내부, 즉 전달부로 내측을 향해 이루어수 있다. 이와 달리, 누설은 파이프의 전달부에서부터 주변 환경으로 외측을 향해 이루어질 수 있다. 어느 경우든 그러한 누설을 피하는 것이 바람직하다.

누설은 원래의 파이프의 부적절한 설치로 인해 발생하거나, 보통의 노화 또는 부식성 또는 마모성 재료의 운반의 결과로 인한 파이프 자체의 열화로 발생할 수 있다. 파이프 연결부 및 그 근방에서의 크랙은 지진, 그 위쪽의 표면상에서의 대형 차량의 이동, 이에 유사한 자연적 또는 인공적 진동 또는 기타 원인 등의 환경적 조건으로 인해 발생할 수 있다. 원인에 관계없이, 누설은 바람직하지 않으며, 파이프라인 내에서 운반되는 유체의 낭비를 가져오거나, 주변 환경에 대한 피해 또는 위험한 공중 위생적 재해를 야기할 가능성이 있을 수 있다. 누설이 지속되면, 토양 및 도관의 측면 지지부의 손실로 인해 기존의 도관의 구조적 손상을 야기할 수 있다.

노무비, 에너지 비용, 장비 비용이 줄곧 증가하고 있기 때문에, 누설이 있을 수 있는 지하 매설 파이프 또는 그 일부를 파이프를 파내어 교체함으로써 보수하기에는 더욱더 곤란해지고 비경제적으로 되어 가고 있다. 그 결과, 기존의 파이프라인을 제위치에서 보수 또는 복구하기 위한 다양한 방법들이 안출되었다. 이들 새로이 제시된 방법들은 파이프 또는 파이프 구간을 파내어 교체하는 것과 관련한 비용 및 위험성뿐만 아니라 공중에 대한 상당한 불편함을 피할 수 있었다. 현재 폭넓게 사용되고 있는 가장 성공적인 파이프라인의 보수 또는 비개착식 복구 방법 중 하나로는 인시튜폼 프로세스(Insituform(등록 상표) Process)로 불리는 것이 있다. 이 프로세스는 그 내용 모두가 참조로 본 명세서에 합체된 미국 특허 제4,009,063호, 제4,064,211호 및 제4,135,958호에 개시되어 있다.

인시튜폼 프로세스의 표준 절차에서, 외부의 불투과성 피복을 가지며 열경화성의 경화 가능 수지로 함침된 펠트 직물, 포옴(foam) 또는 유사한 수지 함침 가능 재료로 이루어진 가요성의 긴 관형 라이너를 기존의 파이프라인 내에 설치한다. 일반적으로, 이 라이너는 상기한 인시튜폼 프로세스에 관한 특허 문헌들 중 뒤쪽 2개의 문헌에서 개시하고 있는 바와 같은 뒤집기 방식을 이용하여 설치된다. 뒤집기 프로세스에서, 뒤집혀진 라이너의 내부에 가해지는 반경 방향 압력은 파이프라인의 내면에 대해 라이너를 압박하여 파이프라인의 내면과 맞닿게 한다. 그러나, 인시튜폼 프로세스는 또한 수지 함침 라이너를 로프 또는 케이블에 의해 도관 안으로 잡아당기고, 라이너 내에서 뒤집혀지는 별도의 유체 불투과성 팽창 블레더를 사용하여 라이너를 기존의 파이프라인의 내벽에 접하게 한 채로 경화시킴으로써도 실시된다. 그러한 수지 함침 라이너는 일반적으로 "현장 경화형 파이프(cured in-liner pipe)" 또는 "CIPP 라이너"로 불리며, 그 설치 방법은 CIPP 설치 방법으로 불린다.

CIPP 가요성 관형 라이너는 처음 상태에서는 라이너의 외부를 덮고 있는 비교적 가요성을 가지며 실질적으로 불투과성인 폴리머로 이루어진 매끈한 외층을 갖는다. 뒤집혀진 경우, 그러한 불투과성층은 설치 동안 라이너가 뒤집힌 후에 라이너의 내측에 있게 된다. 가요성 라이너가 파이프라인 내에 제위치에 설치될 때에, 라이너를 기존의 파이프라인의 내면과 맞닿아 정합하도록 반경 방향 외측으로 압박하기 위해 파이프라인은 바람직하게는 물 또는 공기와 같은 뒤집기용 유체를 사용하여 내부로부터 압력을 받게 된다.

통상, 라이너 또는 블레더를 뒤집기 위해 필요한 압력 수두를 제공하기 위해 설치 장소에 뒤집기용 타워가 세워진다. 대안적으로, 참조로서 본 명세서에 그 내용이 합체되는 미국 특허 제5,154,936호, 제5,167,901호(RE 35,944) 및 제 5,597,353호에 도시되고 기재되어 있는 바와 같은 뒤집기 유닛(inverting unit)이 있다. 경화는 뒤집혀지는 라이너의 단부에 부착된 순환 호스를 통해 뒤집혀진 라이너의 안으로 온수를 도입함으로써 개시될 수 있다. 뒤집기용 물은 라이너의 경화가 완료될 때까지 보일러 또는 열교환기와 같은 열원을 통해 재순환되어, 뒤집혀진 라이너로 다시 보내진다. 그러면, 함침 가능 재료 내에 함침된 수지는 경화되어, 기존의 파이프라인 내에 단단하고 꼭 맞게 되는 강성의 파이프 라이닝을 형성한다. 이러한 신규의 라이닝은 임의의 크랙을 효율적으로 밀봉하고 임의의 파이프 구간 또는 연결부의 열화를 보수하여, 기존의 파이프 내외로 누설이 더 이상 발생하는 것을 방지한다. 경화된 수지는 또한 기존의 파이프라인의 벽을 보강하여 주변 환경에 대한 추가적인 구조적 지지체를 형성한다.

관형의 현장 경화형 라이너를 잡아당기고 팽창시키는 방식(pull-in and inflation method)으로 설치하는 경우, 라이너는 뒤집기 프로세스와 동일한 방식으로 수지 함침되고, 수축 상태로 기존의 파이프라인 내에 배치된다. 하단부에 엘보우를 갖는 다운튜브, 팽창 파이프 또는 도관이 기존의 맨홀 또는 접근 지점 내에 배치되고, 뒤집어지는 블레더가 다운 튜브를 통과하고 벌어져, 엘보우의 수평 부분의 입구 위에 뒤집어져 결박된다. 이어서, 기존의 도관 내의 수축된 라이너가 팽창 블레더의 뒤집어져 결박된 단부 위에 배치되어 고정된다. 이어서, 물과 같은 뒤집기용 유체가 다운튜브 안으로 공급되며, 그 수압은 팽창 블레더를 엘보우의 수평 부분으로부터 밀어내어 수축 상태의 라이너를 기존의 도관의 내면과 맞닿게 팽창시킨다. 팽창 블레더의 뒤집기는 블레더가 하류측 맨홀, 즉 제2 접근 지점에 도 달하여 그 안으로 연장할 때까지 지속된다. 이 때에, 기존 도관의 내면에 대해 압박되는 라이너는 경화될 수 있다. 경화는 함침 라이너 내의 수지를 경화시키도록 순환되는 팽창 블레더 안으로 온수의 도입에 의해 개시된다.

라이너의 수지가 경화된 후에, 팽창 블레더는 제거되거나 경화된 라이너 내에 제자리에 남겨진다. 팽창 블레더가 제자리에 남겨질 경우, 블레더는 일반적으로 불투과성 외층의 내부에 비교적 얇은 수지 함침 가능 층을 갖는 것일 수 있다. 이 경우, 뒤집어진 후에 함침 가능 층은 블레더를 당업계에 공지된 바와 같이 수지 함침 층에 부착시킨다. 이 경우, 블레더의 팽창에 사용된 물이 방출되도록 라이너를 개방하고 맨홀 안으로 연장하는 단부들을 절단하기 위해서는 맨홀, 즉 접근 지점 안으로 들어갈 필요가 있다. 팽창 블레더가 제거될 경우, 팽창 블레더는 뒤집기 속도를 제어하는 데에 사용되는 팽창 블레더의 후미 단부에 부착된 홀드백 로프의 탈출 단부에서 잡아당김으로써 제거될 수 있다. 이는 일반적으로 블레더를 뒤집고 수지 경화를 개시시키는 데에 사용된 물을 방출하기 위해 블레더를 수용 단부에서 천공한 후에 행해진다. 마지막으로, 그 후에 다운튜브는 제거되어, 라이닝된 파이프라인을 통해 공급(service)이 다시 연결된다. 교차하는 공급 연결부가 존재하는 경우, 이들은 라이닝된 파이프라인을 통해 공급을 재개하기 전에 다시 개방되어야 할 것이다.

인시튜폼 프로세스에 의해 활용되는 종래의 물을 사용한 뒤집기 프로세스에서, 라이너는 냉수를 사용하여 뒤집혀진다. 기존의 도관 내에서 라이너가 완전히 뒤집혀진 후에 온수가 라이너의 뒤집혀진 면에 연결된 레이 플랫 튜브(lay flat tube)를 통해 순환된다. 온수는 경화 사이클 중에 순환된다. 중직경 및 대직경의 라이너에서, 라이너 직경이 증가함에 따라 뒤집기에 요구되는 물의 체적이 극적으로 증가한다. 뒤집기 방식인지 잡아당기고 팽창시키는 방식인지에 관계없이 라이너의 팽창에 사용된 물은 가열 및 경화 사이클 동안에 가열될 수 있다. 게다가, 경화가 일단 완료되면, 경화에 사용된 물은 냉수의 추가에 의하거나 계속 순환시킴으로써, 도관의 단부에서 라이너를 절단한 후에 하류측 도관으로 방출시킬 수 있거나, 경화된 라이너로부터 퍼내어 허용 가능한 폐기 시스템으로 운반될 수 있는 온도까지 냉각되어야 한다.

물을 사용하는 그러한 장치의 사용에 있어서의 주요한 단점은 뒤집기용 물의 양 및 활용성이다. 물은 경화를 초래하도록 통상 55℉ 내지 180℉로 가열되어야 하며, 이어서 허용 가능한 폐기 시스템에 방출되기 전에 많은 물의 추가에 의해 100℉까지 냉각되어야 한다.

이러한 단점은 뒤집는 힘을 생성하는 데에 물 대신에 공기를 사용함으로써 극복될 수 있다. 함침 라이너가 완전히 뒤집혀지면, 이어서 증기에 의해 경화될 수 있다. 증기를 생성하는 데에 물이 필요하기는 하지만, 증기 형태의 물의 양은 물을 사용하여 뒤집고 경화시키고 냉각시키는 경우에 요구되는 물의 단지 5-10%이다. 이는 물을 쉽게 입수할 수 없는 현장에서도 증기를 경화에 사용할 수 있다는 것을 의미한다. 물의 양에 있어서의 그러한 극적인 감소는 1파운드의 온수에 비해 증기 형태의 물 1파운드로부터 더 큰 에너지를 얻을 수 있다는 점 때문이다. 1파운드 증기가 1파운드의 물로 응축되면서 약 1000 BTU를 방출하는 반면, 1파운드의 물은 1도의 온도 강하마다 1 BTU만을 방출한다. 이러한 감소된 물 요구량은 가열 사이클의 실질적 제거에 더하여 경화 사이클 및 설치 시간을 상당히 감소시킨다.

공기 뒤집기 및 증기 경화 방식을 사용하는 데에 있어서의 그러한 명백한 이점이 있으면서도 당해 산업에서 물 뒤집기 및 온수 경화 방식을 그만두는 것이 더딘 이유는 다음과 같다.

수지 함침 라이너를 뒤집는 데에 물을 사용하는 경우(물 뒤집기), 뒤집어지고 있는 노즈부에서부터 뒤집기 장치까지 라이너의 뒤집히지 않은 부분은 라이너에 의해 배제되는 물의 양과 동일한 힘만큼의 부력을 받는다. CIPP 라이너의 경우, 이는 뒤집히지 않은 라이너를 뒤집어지고 있는 노즈부까지 전방으로 잡아당기는 데에 필요한 힘인 라이너의 유효 무게가 실질적으로 감소한다는 것을 의미한다. 뒤집는 힘을 생성하는 데에 공기를 사용하는 경우(공기 뒤집기), 뒤집히지 않은 라이너는 파이프의 바닥에 놓이게 되며, 라이너의 뒤집혀지고 있는 노즈부에 작용하는 공기 압력이 라이너의 전체 무게를 앞으로 잡아당겨야 한다.

뒤집기 에너지를 생성하는 데에 어느 것이 사용되더라도 CIPP 라이너를 뒤집기 위해서는 3가지의 힘이 극복되어야 한다.

1. 라이너를 뒤집는 데(라이너의 안과 밖을 뒤집는 데)에 요구되는 힘. 이 힘은 라이너의 두께, 재료 종류, 라이너의 두께 대 직경의 관계에 의해 달라짐

2. 라이너를 뒤집기 장치에서부터 뒤집어지고 있는 노즈부까지 라이너를 잡아당기는 데에 필요한 힘.

3. 라이너를 잡아당겨 뒤집기 장치를 통과시키는 데에 필요한 힘.

상기한 첫 번째 힘은 일반적으로 공기 뒤집기 및 물 뒤집기 경우 모두에 대해 대체로 동일하다.

상기한 두 번째 힘은 공기와 물 간에 상당히 다를 수 있어, 공기 뒤집기의 길이를 제한할 수 있다. 설치되는 CIPP 라이너의 품질에 악영향을 미치지 않으면서 및/또는 기존의 도관을 손상시키지 않으면서 라이너를 뒤집는 데에 얼마의 압력이 사용될 수 있느냐에 대한 제한이 있다. 요구되는 당기는 힘을 감소시키기 위해 물 및 공기 뒤집기 경우 모두 윤활제가 사용될 수 있다.

상기한 세 번째 힘은 장치 구조에 기초하여 달라질 수 있다. 종래에 사용되고 있는 대부분의 장치에서, 라이너를 잡아당겨 그 장치를 통과시키는 데에 요구되는 힘은 첫 번째와 두 번째 힘 중 어느 하나 혹은 둘 모두가 증가하는 경우에 증가하게 된다. 이는, 이용 가능한 뒤집기 에너지를 증가시키기 위해, 종래에 사용되고 있는 통상의 장치에서는 그 장치 안으로의 라이너의 유입 지점 아래의 압력 챔버 및 뒤집히는 라이너의 결박되어 묶여진 단부로부터 가압 유체의 손실을 억제하고 있다는 점 때문에 비롯된다. 이러한 억제는 통상 공압식 괄약근형 글랜드(pneumatic sphincter gland)에서의 공기 압력을 증가시키거나, 뒤집기용 유체에 의해 에너지가 가해지는 글랜드를 사용함으로써 달성될 수 있다. 통상의 경우에 내측을 향한 이동은 글랜드 재료 및 뒤집어지는 CIPP 라이너의 압축에 의해 억제된다. 이는 나아가서 뒤집어지는 CIPP 라이너와 글랜드 간에 마찰의 증가를 가져온다.

대안으로서, 증기가 운반하는 에너지의 관점에서 증기의 사용이 제안되었다. 팽창 블레더를 팽창시키는 데에 공기를 사용하고 증기를 유통시키는 것은 그 내용이 본 명세서에 참조로서 합체된 미국 특허 제6,708,728호 및 제6,679,293호에 개시되어 있다. 최근에 허여된 이들 특허 문헌에 개시된 프로세스에서는 잡아당기고 팽창시키는 기법을 사용하는 것으로서, 종래에 소직경의 라이너에 사용하고 있다. 이들은 그러한 크기의 라이너를 위한 물 뒤집기에 대한 이점을 제공한다. 게다가, 상기특허 문헌에 개시된 정화 캐니스터의 사용은 중직경 및 대직경의 라이너에는 적합하지 않다. 중간 크기의 라이너는 약 21 인치 내지 45 인치의 직경을 갖는 것이다. 대직경은 직경이 약 45인치를 초과하는 것이다.

경화를 위해 온수를 활용하는 종래의 방법들이 전술한 바와 같이 다양한 이점을 갖고 있기는 하지만, 그 단점들은 에너지 비용 및 노무비를 증가시키는 경향이 있을 뿐만 아니라, 상당량의 물의 사용을 수반하고 이들 물에는 통상 사용되는 수지의 종류로 인해 스티렌이 혼입될 수 있다는 점이다. 따라서, 일체형의 공기/증기 배기 파이프를 갖는 수지 함침 팽창 블레더와 함께 공기를 사용하여 라이너를 팽창시키고, 증기에서의 이용 가능한 에너지의 이점을 갖기 위해 증기를 유통시켜 수지를 경화시키는 중직경 및 대지경의 CIPP 라이너에 적합한 복구 방법을 마련함으로써, 종래에 실시되고 있는 다양한 복구 방법보다 신속하고 경제적으로 보다 효율적인 설치 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

일반적으로 말해, 본 발명에 따르면, 현장 경화형 라이너를 잡아당기고 팽창시키는 방식의 설치에 의해 기존의 파이프를 복구하는 방법이 제공된다. 공기가 수지 함침 팽창 블레더를 팽창시키는 데에 사용되며, 라이너 및 블레더 내의 수지는 압력 손실 없이 증기를 유통시킴으로써 경화된다. 수지 함침 라이너는 보수될 기존의 파이프라인 안으로 당겨져, 파이프라인을 지나 연장하도록 단부에서 절단된다. 불투과성 피복으로 코팅된 수지 함침 가능 재료의 층을 갖는 팽창 블레더는 그 후미 단부에 배기부가 장착된다. 이 배기부는 홀드백 부착부(holdback attachment)를 갖는 개방 단부를 포함한다. 증기 밸브를 갖는 캡 단부가 있는 반대측, 즉 선단부는 팽창 블레더의 후미 단부 안으로 삽입되어, 팽창 블레더의 후미 또는 홀드백 단부에 묶여진다.

홀드백 로프 및 천공 레이 플랫 호스가 홀드백 부착부에 부착된다. 수지 함침 라이너는 호스트 파이프 안으로 당겨진다. 팽창 블레더는 뒤집기 부츠를 갖는 가압 뒤집기 챔버를 통해 당겨진다. 라이너의 근위(近位) 단부는 뒤집기 부츠상의 팽창 블레더 위에 묶여진다. 뒤집기 챔버 밸브에 압축 공기가 인가되고, 뒤집기용 공기는 블레더를 뒤집음으로써 잡아당겨진 라이너를 팽창시키게 된다.

배기 튜브가 호스트 파이프의 원위 단부에서 보이게 되면, 뒤집기를 중지한다. 천공 레이 플랫 파이프는 절단되고 그 원위(原位) 단부가 증기 호스에 부착된다. 튜브 단부 조립체가 라이너의 근위 단부에 부착되며, 팽창 블레더는 뒤집어져, 뒤집기가 완료된 경우 팽창 튜브를 단부 조립체와 맞닿게 하고 배기부를 노출시키게 된다.

배기 호스가 노출된 배기부의 원위 단부에 부착된다. 레이 플랫 호스의 근위 단부에 연결된 증기 호스는 보일러에 연결된다. 증기는 레이 플랫 호스에 공급되어, 라이너를 가온하며, 배기 튜브상의 배기 밸브는 개방되어 라이너 내의 압력을 유지한다. 증기 및 공기의 흐름은 온도가 충분히 증가되는 한편, 공기가 감소되어 완전히 증기가 수지의 경화에 적용될 때까지 유지된다. 경화 사이클의 종료시에, 증기 밸브는 천천히 폐쇄되고, 공기가 냉각의 개시를 위해 추가된다. 라이너의 단부들은 종래의 설치 방법에서와 같이 절단된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 수지 함침 라이너를 잡아당기는 한편, 수지 함침 팽창 블레더를 공기를 이용하여 뒤집는 것에 의해 팽창시킴으로써, 현장 경화형 라이너를 설치하여 기존의 파이프라인을 복구하는 개선된 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 팽창 블레더의 후미 단부에 배기 튜브가 설치되어 있는, 현장 경화형 라이너의 설치에 사용하기 위한 개선된 팽창 블레더를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수지를 경화시키는 데에 유통하는 증기가 이용되는, 잡아당기고 팽창시키는 방식에 의한 현장 경화형 라이너의 설치의 개선된 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 라이너를 팽창시키기 위해 블레더를 뒤집는 데에 공기가 사용되고, 팽창 블레더 및 잡아당겨진 라이너 내의 수지를 경화시키는 데에 유통하는 증기가 사용되는, 잡아당기고 팽창시키는 방식에 의한 현장 경화형 라이너의 설치의 개선된 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 팽창 블레더 및 라이너를 통해 흐른 공기 및 증기의 배기를 고려하여 팽창 블레더의 후미 단부에 설치되는 배기부를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 블레더의 길이를 따라 증기를 조절하여 인가하기 위해 팽창 블레더의 후미 단부에 묶인 천공 레이 플랫 튜브를 사용하는, 증기 경화에 의한 현장 경화형 라이너의 설치의 개선된 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 본 명세서로부터 명백하며 분명해질 것이다.

따라서, 본 발명은 상세한 설명에 예시되어 있는 다수의 단계, 이들 단계 중 하나의 이상의 단계의 서로 간의 관련성, 그리고 구성 요소들의 특징, 특성 및 관련성을 구비한 장치를 포함하며, 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에서 제시될 것이다.

도 1은 통상의 고속도로의 배수로에서 호스트 파이프를 라이닝하는 설치 과정의 시작시에 수지 함침 현장 경화형 라이너를 배수로의 상류측, 즉 뒤집기 단부에서 배수로의 하류측, 즉 원위 단부로 잡아당기고 있는 것을 도시하는 개략적 단면도이며,

도 1a 및 도 1b는 통상의 고속도로의 배수로에서 호스트 파이프를 라이닝하는 설치 과정의 시작시에 수지 함침 현장 경화형 라이너를 배수로의 상류측, 즉 뒤집기 단부에서 배수로의 하류측, 즉 원위 단부로 잡아당기고 있는 것을 도시하는 개략적 단면도이며,

도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 현장 경화형 팽창 블레더 내에 배기 조립체가 설치될 때의 그 배기 조립체를 나타내는 개략적 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따라 도 2의 배기 호스 조립체에 묶여진 현장 경화형 팽창 블레더의 평면도이며,

도 4는 본 발명에 따라 도 3의 팽창 블레더의 공기 뒤집기를 위한 가압 뒤집기 유닛의 개략적 단면도이며,

도 5는 본 발명에 따라 배기 튜브의 위치를 잡기 위한 점검 플랩과 함께, 설치 중의 호스트 파이프의 원위 단부에 위치한 팽창 블레더의 뒤집히는 면을 나타내는 개략적 단면도이고,

도 6a는 도 5에서와 같이 호스트 파이프의 원위 단부에 위치하는 팽창 블레더의 뒤집히는 면을, 제위치에 있는 단부 마개 프레임과 함께 나타내고 있는 개략적 단면도이며, 도 6b는 팽창 블레더가 완전히 뒤집혀 있고 배기 조립체가 도 7a의 단부 마개 프레임을 통해 연장하고 있는 상태를 나타내는 개략적 단면도이며,

도 7a는 도 6b의 단부 마개 프레임을 선 7a-7a를 따라 취한 단면도이고, 도 7b는 선 7b-7b를 따라 취한 단면도이고,

도 8a, 도 8b, 및 도 8c는 본 발명에 따라 현장 경화형 팽창 블레더에 공기 방출구를 형성하는 단계를 도시하는 평면도이다.

도 1에서는 고속도로(13, 14) 아래에서 가로지르고 있는 기존의 통로(12)를 갖는 통상적인 고속도로용 배수로(11)가 도시되어 있다. 도 1에는 상측 개구(16) 및 하측 개구(17)가 도시되어 있다. 작업 현장에서 적절한 냉동트럭 내에 제공되어 있는 수지 함침 라이너가 윈치(43)에 의해 상측 개구 단부(16)에서 하측 개구 단부(17)로 당겨지고 있다. 라이너(18)는 손상을 방지하고 길이 방향 신장을 제어하기 위해 폴리프로필렌 슬리브로 둘러싸여 있다.

당업계에 일반적으로 공지된 형태의 가요성의 현장 경화형 라이너는, 외측의 불투과성 폴리머 필름층을 갖는 펠트층(felt layer)과 같은 가요성의 수지 함침 가능 재료로 된 적어도 하나의 층으로 형성된다. 이 펠트층과 필름층은 관형 라이너를 형성하도록 봉합선을 따라 꿰매져 있다. 융화성을 갖는 테이프 형태의 열가소성 필름 또는 압출 재료가 봉합선 위에 배치되거나 압출되어, 라이너의 불투과성을 보장한다. 그러한 라이너는 미국 특허 제6,708,728호 및 제6,679,293호에 상세하게 설명되어 있다.

라이너의 직경이 큰 경우에, 다층의 펠트 재료가 사용될 수 있다. 이들 펠트층은 폴리에스테르 또는 아크릴 섬유와 같은 가요성 및 수지 흡수성을 갖는 천연 또는 합성 재료일 수 있다. 외층의 불투과성 필름은 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리비닐 클로라이드와 같은 비닐계 폴리머, 또는 당업계에 공지되어 있는 바와 같은 폴리우레탄일 수 있다. 모든 비개착식 복구 작업의 초기 단계에서, 기존의 파이프라인은 청소 및 비디오 촬영을 함으로써 준비된다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 캡 단부(22) 및 증기 밸브(23)를 갖는 배기 파이프(21)가 팽창 블레더(24) 내에 그 후미 단부에서 삽입되어 있는 것이 도시되어 있다. 이 배기 파이프(21)는 스틸 재킷을 갖는 소정 길이의 증기 호스(26) 로 형성되고, 홀드백 부착부(28)를 갖는 개방 단부(27)를 포함하고 있다. 배기 파이프(21)의 반대측, 즉 선단부(21)는 팽창 블레더(24)의 후미 단부 안으로 삽입되고, 이 팽창 블레더(24)의 후미 단부는 배기 파이프(21)의 후미, 즉 홀드백 단부에 스틸 밴드(31)에 의해 묶여진다. 배기 파이프(21)는 블레더(24)가 찢어지는 것을 방지하도록 다수의 케이블 타이(36)에 의해 묶여진 플라스틱 필름 튜브(34)로 덮여 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 배기 파이프(21)의 캡 단부(22)는 팽창 블레더(24) 내에 삽입되어, 그 내에 밴드(31)에 의해 고정된다. 홀드백 부착부(28)에는 홀드백 케이블(32)이 부착되어 있다. 또한, 응축액 파이프(33)가 배기 파이프(21)의 개방 단부(27)에 끼워진다.

팽창 블레더(24)는 또한 도 8에 도시한 바와 같이 블레더(24)의 단부에서 약 2 내지 4 피트 떨어져 형성된 공기 방출구(81)를 포함할 수 있다. 이는 블레더(24)가 뒤집힐 때에 뒤집기 장치 내의 밸브를 통과하기 전에 블레더(24) 내의 공기가 방출될 수 있게 한다. 방출구(81)는 블레더(24)의 상층에 1/2인치의 구멍(82)을 잘라내고, 이 구멍을 3개의 변에서 고정되는 제1 패치(83)로 덮고, 이에 방출구(81)를 형성하도록 역시 3개의 변에서 고정되는 보다 큰 제2 패치(84)를 겹쳐 놓음으로서 형성된다. 패치(83, 84)는 외측에 불투과성층을 갖는 라이너 재료로 이루어진다.

공기 방출구(81)의 통상적인 치수는 다음과 같다. 제1 패치(83)는 약 3 내지 6인치 × 약 3 내지 6인치로서, 구멍(82) 위에 배치된다. 통상, 패치(83)는 2 개의 짧은 변과 원위측의 긴 변이 블레더(24)의 외층에 고정되는 3인치 × 5인치의 직사각형 형상을 갖는다. 제2 패치(84)는 약간 더 클 필요가 있어, 약 4 내지 7인치 × 약 4 내지 7인치로 이루어질 수 있다. 통상, 패치(84)는 2개의 짧은 변과 근위측 긴 변이 블레더(24)의 외부 피복에 고정되는 4인치 × 6인치로 이루어진다.

본 발명에 따른 방법에 따라 설치를 시작하기 전에, 경화 가능한 열경화성 수지가 "함침(wet-out)"으로서 지칭되는 공정에 의해 라이너(18)의 펠트 내에 함침된다. 함침 공정은 일반적으로 불투과성 필름층에 형성된 개구 또는 단부를 통해 펠트층 안으로 수지를 주입하고, 진공을 생성하며, 그리고 함침된 라이너를 라이닝 분야에 공지되어 있는 바와 같은 닙 롤러를 통과시키는 것을 수반한다. 이 진공 함침의 한가지 절차는 그 내용이 본 명세서에 참조로서 합체된 Insituform 명의의 미국 특허 제4,366,012호에 개시되어 있다. 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭시 수지 등의 원하는 바에 따라 변경될 수 있는 각종 수지가 사용될 수 있다. 상온에서는 비교적 안정하지만, 가열될 때에 쉽게 경화될 수 있는 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

함침된 라이너(18)는 호스트 파이프(12)의 상부 개구(16)에서 약 20 피트 떨어져 하부 개구 단부(17)까지 배치된다. 로프 또는 케이블(15)이 상부 개구 단부(16)에서 하부 개구 단부(16)까지 끼워진다. 그리고 나서, 케이블(15)은 풀인 윈치(pull-in winch)(43)에 부착되고 나서 상부 개구 단부(16)까지 당겨진다.

폴리에틸렌(42) 또는 다른 적절한 플라스틱 필름의 롤(41) 또는 슬리브는 당겨지는 라이너(18)가 호스트 파이프(12) 안으로 들어갈 때에 그 라이너(18)의 아래 에 배치되어 라이너를 둘러싸게 된다. 슬리브(20)는 라이너(18)가 윈치(43)에 의해 호스트 파이프(12) 안으로 당겨질 때에 라이너(18) 위쪽으로 접혀, 라이너(18)를 보호하도록 묶여지거나 테이핑된다. 라이너(18)를 잡아당기는 것은 라이너(18)의 원위 단부(18b)가 호스트 파이프(12)의 단부로부터 원하는 거리만큼 떨어질 때까지 지속된다. 원위 단부(18b)에는 개구(18c)가 형성되어 배기부(21)의 정확한 위치를 결정하는 것을 보조한다.

블레더(24)는 공기식 뒤집기 유닛에 의해 라이너(18) 안에 뒤집혀진다. 본 실시예에 있어서, 뒤집기 유닛(51)은 블레더(24)가 공기에 의해 뒤집힐 때에 그 블레더(24)와 맞물리는 적어도 하나의 밸브 또는 글랜드(gland)를 구비한다. 뒤집기 유닛(51)은 미국 특허 제5,154,936호에 도시된 형태의 적어도 하나의 괄약근형 밸브(sphincter valve)(52)를 포함하는 한편, 잡아당겨진 라이너(18)의 후미 단부 배치된다. 뒤집기 유닛(51)은 입구단(53)과, 팽창 블레더(24)의 직경에 맞도록 된 뒤집기 부츠(56)를 갖는 출구단(54)을 포함한다. 밸브(52)를 작동시켜 블레더(24)와 맞물리도록 하기 위해 밸브 공기 입구(57) 안으로 공기가 주입된다. 뒤집기 부츠(56)는 팽창 블레더(24)를 뒤집는 것을 제어하기 위해 공기를 주입하는 뒤집기용 공기 입구(58)를 포함한다.

팽창 블레더(24)는 벤딩 부츠(56)의 표면을 충분히 지날 때까지 뒤지기 유닛(51)을 통과하도록 접혀져 당겨진다. 이어서, 블레더(24)는 부츠(56) 위로 접혀져 그 위에 고정되게 묶여진다. 이어서, 잡아당겨진 라이너(18)는 묶여진 팽창 블레더(24) 위에서 뒤집기 부츠(56)에 묶여진다. 뒤집기 장치(51)의 괄약근형 밸 브(52)를 작동시키고 팽창 블레더(24)를 뒤집기 위한 뒤집기용 공기 호스가 뒤집기 유닛(51)에 연결된다.

물 뒤집기 방식을 사용하는 종래의 잡아당기고 팽창시키는 방식의 설치 방법에서, 블레더 및 라이너 내의 압력은 다운튜브 내의 수주(水柱)의 높이로 인해 유지된다. 경화는 함침 라이너를 열에 노출시킴으로써 시작된다. 이는 통상 가열된 물을 뒤집기 파이프 안으로 도입하거나, 뒤집어지는 블레더의 후미 단부에 연결된 홀드백 로프에 의해 그 뒤집어지는 블레더 안으로 당겨지는 순환 호스를 통해 고온의 물을 순환시킴으로써 달성된다. 일반적으로, 온수를 사용하는 경화는 선택된 수지의 종류 및 라이너의 두께에 따라 약 3 내지 5시간이 걸린다. 경화 후에는 하류측 맨홀 안으로의 유입은 팽창 블레더의 제거 전에 경화 후의 가열된 물을 방출시키기 위해 하류측 맨홀 안으로 들어갈 필요가 있다.

이는 중직경 및 대직경의 라이너와 관련하여 상당한 문제점을 갖고 있는 데, 도 1에 도시한 바와 같은 상당히 경사진 통상의 고속도로 배수로를 다시 라이닝하는 경우에는 특히 그러하다. 다량의 물이 요구될 뿐만 아니라, 수직 낙차(vertical drop)로 인해 더해지는 압력이 팽창 블레더를 파열시킬 수도 있다. 이를 피하기 위해, 팽창시키는 데에 공기를 사용하고 경화시키는 데에 증기를 사용하는 것이 바람직하다. 게다가, 증기에 의해 운반되는 에너지는 라이너를 보다 저려함 에너지 비용으로 보다 신속하게 경화시킬 것이다.

예를 들면, 아래의 표 1에서는 9.5 피트의 다운 튜브를 가지며 하류측 단부가 3.5피트인 42인치 직경의 현장 경화형 파이프 114피트에 있어서의 물 경화 방식 과 증기 경화 방식에 대한 에너지 및 물 요구량을 비교하고 있다.

도 4에는 미국 특허 제5,154,936호에 개시된 형태의 통상의 튜브 뒤집기 장치(51)가 도시되어 있으며, 상기 미국 특허의 개시 내용은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사용되도록 본 명세서에 참조로 합체된다. 뒤집기 장치(51)는 호스트 파이프의 상류측 단부에 수평으로 장착될 수 있다. 괄약근형 밸브(52)를 작동시키기 위한 공기를 도입할 수 있게 하며, 팽창 블레더(24)의 내부로 뒤집기용 공기를 공급하고, 블레더(24) 및 라이너(18) 내의 수지를 경화시키기 위한 증기를 공급하기 위해 미국 특허 제5,154,936호에 도시되어 있는 바와 같은 각종 커넥터가 뒤집기 장치(51) 상에 장착된다.

팽창 블레더(24)는 뒤집기 장치(51)를 통해 공급되어, 뒤집기 단부에서 묶여진다. 라이너(18)의 노출된 상류측 단부는 블레더(24) 위에 묶여진다. 밸브(52)에는 압력이 가해지고, 블레더(24)는 라이너(18) 안으로 뒤집혀진다. 공기 압력은 뒤집기를 초래하기에 충분하도록 공기 입구에 인가된다. 블레더(24)를 뒤집는 중에 그 블레더(24)가 공급될 때에 글랜드를 통한 이동을 용이하게 하도록 블레더(24)의 표면에 윤활제가 도포된다.

뒤집기용 공기 공급 및 블레더 압력은 일정한 뒤집기 속도를 유지하도록 조절된다. 권장 압력은 다음과 같다.

직경 : 36" 42" 48" 54"

Psig : 4.0 3.5 3.0 2.5

팽창 블레더(24)가 뒤집기 장치(51)를 통과하여 홀드백 단부가 뒤집기 장치(51)에 접근함에 따라, 증기를 도입하기 위한 천공 레이 플랫 호스(perforated lay flat hose)(71)가 홀드 백 부착부(28)에 부착된다. 홀드백 부착부(28), 홀드백 케이블(32) 및 레이 플랫 호스(71)가 뒤집기 장치(51) 안으로 들어갈 때에는 주의를 기울인다.

일반적으로, 레이 플랫 호스(71)는 최소 압력에서 증기 온도에 견딜 수 있는 고무와 같은 임의의 가요성 호스 재료로 이루어질 수 있다. 적절한 고무로는 Viton 고무, EPDM 고무, 니트릴 피복 폴리에스테르 강화 호스 재료를 포함한다. 그러한 호스는 내유성 및 내후성을 가져야 할 것이다. 통상, 레이 플랫 호스(71)는 4" 직경의 호스이다. 그러나, 3" 및 2" 직경이 본 발명에 따른 공기 뒤집기 및 증기 경화 설치 방식에 사용하기에 적합하다. 증기에 대해 사용한 후에 니트릴 피복 폴리에스테르 강화 호스의 물리적 특성의 저하는 관찰되지 않았다. 이 호스는 그 단독으로 증기를 운반하는 데에 사용되는 것이 아니라 다른 튜브/라이너 내에 사용되며, 이에 따라 레이 플랫 호스에 걸리는 압력은 매니폴드 급송 압력과 경화되는 튜브/라이너의 내부 압력의 차이이다. 이러한 압력차는 통상 경화 시작시의 약 1.5psi와 경화 사이클의 거의 종료시의 0.5psi 사이이다.

레이 플랫 호스(71)는 그 원위 단부 근방에 미리 정해진 패턴으로 구멍이 천공되어 있다. 이들 천공 구멍은 반경 방향으로 고속의 증기 제트 및 난류를 생성하여, 경화 중에 뒤집힌 라이너 내의 온도 구배를 감소시키고 레이 플랫 호스(71)의 위치 또는 회전에 무관하게 열전달을 촉진시킨다. 천공 구멍의 크기는 호스트 파이프의 직경 및 이 호스트 파이프의 라이닝되는 길이에 따라 직경이 1/16" 내지 1/4"에 이를 수 있다. 레이 플랫 호스의 대향하는 측부에 배향되어, 길이 방향으로 4" 내지 12"의 간격을 두고 있는 2개의 구멍의 반복 패턴이 레이 플랫 호스의 전체 길이에 적용된다. 구멍 크기는 레이 플랫 호스의 전체 길이를 따라 충분한 속도의 증기 제트를 형성하고, 모든 증기 제트들의 조합된 체적 유량이 증기 보일러의 용량에 부합하도록 선택된다.

전술한 바와 같은 CIPP 튜브의 설치 및 경화에 레이 플랫을 사용함으로써 3가지의 중요한 목적이 달성된다.

1. 증기 에너지는 CIPP 튜브의 전체 바닥 길이를 따라 분사되어, 근위 단부에서 원위 단부로의 온도 성층화(stratification)를 방지한다.

2. 각 구멍으로부터 분사되는 증기의 실제양은 근위 단부에서부터의 구멍의 거리가 증가함에 따라 감소한다. 이는 분사되는 증기의 평균 체류 시간이 CIPP 튜브의 경화에 최적화됨을 의미한다.

3. 레이 플랫 호스의 위치는 응축액이 호스트 파이프의 오목한 영역에 포집되더라도 CIPP 튜브의 바닥이 경화되는 것을 보장한다. 레이 플랫 호스의 200℉의 외부 온도 및 응축액 안으로 증기를 분사하는 천공 증기 구멍이 효과적인 경화를 보장한다.

이러한 식으로 경화되는 라이너에 증기를 공급하면, 경화 사이클 중에 CIPP 튜브 안으로 분사되는 증기 1파운드 당 경화되는 수지의 양으로 나타냈을 때의 경화 효율이 향상된다. 튜브의 길이를 따른 에너지의 균일한 분포는 또한 튜브의 상부에서 바닥으로, 그리고 근위 단부에서 원위 단부로의 발열(exotherm)이 균일하게 시작되게 한다.

팽창 블레더(24)의 뒤집기가 지속되어 정해진 하측 개구 단부(17)에 도달한 경우, 배기 파이프(21)는 뒤집혀지는 면을 빠져나가기 시작한다. 정확한 위치는 하부 개구 단부(17)로부터 연장하는 라이너의 원위 단부(18b)에 점검 개구(18c)를 잘라냄으로써 결정될 수 있다. 이는 도 5에 보다 상세하게 도시되어 있다. 팽창 블레더(24) 내의 공기 압력은 뒤집기가 중지될 때까지 유지된다. 이 때에, 배기 파이프(21)는 도 6a에 도시한 바와 같이 단부 밀봉 조립체(61)로 안내된다. 도 6b에는 팽창 블레더(24)는 완전히 뒤집혀져 있고 배기 파이프(21)는 도 7a의 단부 밀봉 조립체(61)를 통해 연장하고 있는 것이 도시되어 있다. 단부 밀봉 조립체(61)의 세부 구조는 도 7a 및 도 7b에 도시되어 있다. 뒤집기는 팽창 블레더(24)가 밀봉 조립체(61)에 의해 정지되고, 배기 파이프(21)가 밀봉 조립체(61) 내에 맞물릴 때까지 계속된다.

밀봉 조립체(61)는 넓은 중앙 영역(63)을 갖는 상측 플랫 클램프(62) 및 넓은 중앙 영역(66)을 갖는 대응 하측 플랫 클램프(64)를 포함하며, 이들 클램프는 배기 파이프(21)가 하부 개구(17)를 빠져나갈 때에 배기 파이프(21)와 맞물리게 된다. 상측 클램프(62) 및 하측 클램프(64) 양자는 다수의 볼트(67)에 의해 라이너(18)의 원위 단부 부근에서 함께 고정된다.

이 때에, 부착된 천공 레이 플랫 호스(71) 안으로 증기가 도입되어, 잡아당겨진 라이너(18) 및 팽창 블레더(24) 내의 수지의 경화를 개시시킨다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 레이 플랫 호스(71)는 4인치 직경의 고온 열가소성 튜브이다. 1/8인치의 오리피스가 양측의 접힌 부분의 접혀진 가장자리로부터 약 1/2인치의 지점에서 1피트의 간격으로 천공되어 있다. 이러한 오리피스 패턴은 근위 단부에서 더 많은 증기를 제공하고, 설치 중에 호스(71)가 회전하는 경우라도 양호한 조화를 보장한다. 증기는 증기 유입 호스로부터 제공되는 데, 이 유입 호스는 증기를 제공하도록 유입 라인에 공기/증기 혼합물을 제공하는 밸브 매니폴드에 의해 조절된다. 공기/증기 흐름은 조합된 공기/증기 흐름의 온도가 배기 튜브에서 측정하였을 때에 약 170 내지 220℉의 원하는 온도에 도달할 때까지 약 3 내지 6 psi의 경화 압력을 유지하도록 조절된다.

권장 워밍업 및 경화 압력을 psig 단위로 나타내면 다음과 같다.

튜브 직경 50 60 70 80 90

워밍업 psig 6.0 5.0 4.2 3.7 3.3

경화 psig 6.0 5.0 4.2 3.7 3.3

특정 수지 및 튜브 두께에 따라, 경화가 완료되면, 증기 흐름은 중단되는 동시에, 공기 흐름을 조절하여 경화 압력이 유지된다. 배기 밸브는 적어도 1시간에 이르는 시간 동안 6시 위치에서 약 130℉까지 냉각되면서 조절된다.

온도가 원하는 수준까지 냉각된 경우, 공기 흐름의 압력은 0으로 감소되고, 배기 밸브는 완전히 개방된다. 블레더(24) 내에 축적될 수 있는 임의의 응축액은 배기 조립체(21) 상의 응축액 배출로(33)에 의해 제거된다.

본 명세서에서 기술하고 있는 현장 경화형 파이프(Cured In Place Pipe; CIPP)의 공기 뒤집기 및 증기 경화 설치는 중직경 내지 대직경의 라이너(18" 내지 84")를 설치 및 경화시키는 데에 비용면에서 효율적이고 효과적인 방법이다. 뒤집힌 라이너를 수축시키지 않고 경화시키는 데에 증기를 사용하게 되면, 동일한 직경의 CIPP 라이너에 대한 보다 통상적인 온수 경화와는 매우 다른 공정이 요구된다. 온수 경화를 사용하는 공정에서, 통상 온수는 보일러로 재순환된다. 이와 달리, 증기 경화는 응축 및 압력 손실을 피하기 위해 1회 통과 방식을 사용한다. 그러한 응축은 라이너 바닥에 냉각 영역을 초래하여, 경화에 필요한 에너지를 제공하지 못하게 된다. 또한, 중직경 및 대직경의 CIPP 라이너를 위해 증기 경화를 사용하는 경우, 소직경(6" 내지 15")의 CIPP 라이너의 증기 경화에 사용되는 것과는 다른 기법이 요구된다.

적절히 사용되는 경우, 증기는 온수 경화에 사용되는 경우에 비해 물은 단지 약 5%, 에너지는 약 15 내지 30%가 사용된다는 점에서 증기는 물보다 훨씬 더 환경 친화적인 방법이다. CIPP 라이너를 증기를 사용하여 경화시키려는 것을 18" 및 그 이상의 직경에 대해서까지 확장시키려는 종래의 시도는 종종 설치된 CIPP 라이너의 하부에서 불완전 경화를 초래하였다. 다량의 증기 및/또는 증기와 공기를 사용함으로써 그러한 경화 문제점을 극복하려는 시도는 단지 약간의 성공만이 이루어졌다. 게다가, 다량의 증기의 도입은 경화 사이클 시간을 연장시켜 에너지 사용을 증가시키는 경향이 있다. 연장된 경화 사이클 및 추가의 에너지에 의해서라도, 특정 현장 조건에서 효율적 경화를 달성하는 것은 곤란하였다. 이는 파이프 및 경화하는 라이너의 하부 구역에 운집된 응축 영역의 존재 및 열 성층화로 인한 것으로 여겨진다. 포집된 응축액은 위쪽의 증기 블랭킷(blanket)으로부터 수지 라미네이트로의 열전달을 절연 및 방지한다.

중경 내지 대직경의 CIPP 라이너의 온수 경화는 통상 경화되는 수지 1파운드당 약 1500 내지 2500 BTU가 통상 요구된다. 이와 달리, 증기 경화되는 소직경의 라이너(6" 내지 12")는 경화되는 수지 1파운드당 약 700 내지 1000 BTU가 요구된다.

전술한 방법은 CIPP 라이너의 바닥에 응축액이 고여 있는 영역이 존재하는 상태에서도 수지 1파운드당 약 300 내지 500 BTU으로 완전한 CIPP 경화를 일관되게 달성한다. 이는 열 성층화 및 고인 응측액의 경화에 대한 악영향을 제거하기 위해 증기 분사 위치를 제어하는 증기 분사 방식 때문에 가능하다. 그 방법은 또한 CIPP 라이너의 길이를 따른 증기 분사의 양 및 위치를 제어하여, 응축액 또는 수증기로서 CIPP 라이너의 원위 단부에서 배출되기 전에 매 1파운드의 증기로부터 수지 펠트 라미네이트로의 열전달을 최대화하게 된다.

본 명세서에서 설명한 바와 같이, 증기는 팽창된 CIPP 라이너의 뒤집힌 부분에 놓이는 단부 폐쇄 호스 내로 주입된다. 제어 밸브를 갖는 독립된 배출 포트가 CIPP 라이너로부터 원위 단부의 수증기 및 응축액의 배출을 제어하도록 마련된다. 호스는 이 호스의 전체 길이를 따라 간격을 두고 배치되는 (크기 및 간격이 정해진) 복수 개의 오리피스를 포함한다. 호스 둘레에서의 오리피스의 위치는 호스가 CIPP 라이너 내에 배치하는 중에 회전하더라도 호스의 길이를 따라 복수 개의 오리피스가 CIPP 라이너의 바닥을 향하게 되도록 설계되어 있다. 이는 경화 사이클 내내 임의의 고인 응축액 안으로 증기를 연속적으로 분사할 수 있게 한다. 응축액 안으로 증기의 분사는 경화를 보장하기에 필요한 온도 이상으로 응축액을 가열한다.

증기 분사 호스상의 폐쇄 단부는 분사 호스 내부 압력이 CIPP 라이너의 내부 경화 압력보다도 높게 될 수 있게 한다. 분사되는 증기가 호스의 길이에 걸쳐 이동함에 따라 증기는 오리피스를 통해 방출되어 CIPP 라이너 내에 증기 블랭킷을 형성한다. 증기 분사 호스의 내부 압력과 CIPP의 내부 압력 간의 압력차는 증기가 증기 분사 호스의 분사 단부로부터 멀리 이동함에 따라 작아진다. 따라서, 각 오리피스로부터 분사된 증기의 체적은 증기 분사 호스의 길이를 따라 감소한다.

이는 다음의 3가지를 달성한다.

1. 수지 펠트 라미네이터로의 에너지 전달을 최대화하기 위해 증기의 대부분이 CIPP 내부에서 활용될 수 있도록 체류 시간을 증가시킨다.

2. CIPP 라이너의 배기 단부를 향해 이동함에 따라 증기 블랭킷에 추가적인 에너지를 계속 가하여, 에너지 전달 속도를 높게 유지한다.

3. 증기 블랭킷 안으로 증기의 분사는 또한 난류를 야기하고, 이는 열 성층화를 제거하고 에너지 전달을 증대시킨다.

CIPP 라이너의 물리적 특성(직경, 길이, 두께, 수지 및 촉매 시스템) 및 (단위 시간당 BTU로 나타낸 활용 가능한 보일러의 출력을 알고 있다면, 단위 시간당 증기의 양으로 나타낸 보일러의 출력과 권장 경화 사이클 시간이 부합하도록 오리피스 크기를 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 통류하는 증기에 의해 수지 라이너를 경화시키는 이점을 쉽게 획득할 수 있다는 것을 용이하게 확인할 수 있다. 상기 프로세스를 실시함으로써, 관형 부재는 기존의 파이프에 걸쳐 용이하게 뒤집힐 수 있다. 뒤집히는 팽창 블레더의 후미 단부에 선택적으로 개방 가능한 배기 밸브 및 배기 튜브를 마련함으로써, 블레더 및 팽창된 라이너 내에 압력을 유지할 수 있고, 뒤집기를 접근 지점에서 증기를 도입하여 경화되는 라이너를 통해 흐르게 함으로써, 증기 내의 활용 가능한 높은 에너지를 이용하여, 수지를 온수를 순환시키는 것을 이용하여 경화시키는 것보다 상당히 빠르게 수지를 경화시킬 수 있다.

따라서, 전술한 상세한 설명으로부터 명백해지는 것 중에서 상기한 목적은 효과적으로 달성할 수 있으며, 상기한 방법 및 구성에 있어서 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 임의의 변형이 이루어지거나 수행될 수 있기 때문에, 전술한 상세한 설명에 포함되고 첨부 도면에 도시된 모든 구성 요소는 한정적인 의미를 갖는 것이 아니라 예시적인 것으로서 해석되도록 의도된 것이라는 확인할 수 있을 것이다.

또한, 이하의 청구 범위는 본 명세서에 기재된 본 발명의 모든 포괄적 및 특정 구성 요소와, 언어상 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 말할 수 있는 모든 설명을 포함하기 위한 것이라는 것을 이해할 것이다.

Claims (26)

1. 가요성 수지 함침 라이너를 뒤집어 그 라이너를 기존의 파이프라인에 정합시키고 수지를 경화시킴으로써, 가요성 수지 함침 라이너를 사용하여 제1 접근 지점에서부터 제2 접근 지점까지 기존의 파이프라인을 비개착(非開鑿)식으로 복구하는 방법으로서,

   가요성 수지 함침 라이너의 공급물을 제공하여, 이 가요성 라이너의 일단부를 파이프라인 안으로 제1 접근 지점에서부터 제2 접근 지점까지 잡아당기는 단계와,

   가요성 팽창 블레더의 공급물을 제공하는 단계와,

   팽창 블레더의 후미 단부에 배기부를 배치하는 단계와,

   배기부가 제2 접근 지점에 접근할 수 있도록 하기 위해 배기부를 갖는 팽창 블레더를 공기에 의해 가요성 라이너 안으로 뒤집는 단계와,

   블레더의 내부에 증기를 도입하여, 이 증기가 블레더를 통해 흘러 배출부를 통해 빠져나올 수 있게 하는 단계와,

   라이너 내의 수지를 경화시키는 단계

   를 포함하는 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
2. 제1항에 있어서, 팽창 블레더는 수지 함침 재료의 층을 포함하는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
3. 제2항에 있어서, 팽창 블레더 내의 수지는 라이너 내의 수지와 함께 경화되는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
4. 제4항에 있어서, 배기부는 제1의 캡 단부(capped end)와 제2의 개방 단부를 갖는 튜브이며, 제1의 캡 단부에는 선택적으로 개방될 수 있는 밸브가 있는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
5. 제4항에 있어서, 배기 튜브는 캡 단부가 팽창 블레더의 내부로 연장하는 상태로 그 블레더의 후미 단부에 고정되는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
6. 제1항에 있어서, 가요성 레이 플랫 호스(lay flat hose)를 팽창 블레더의 후미 단부에 고정하는 단계를 더 포함하는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
7. 제6항에 있어서, 레이 플랫 호스를 통해 블레더 안으로 증기를 도입하는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
8. 제6항에 있어서, 뒤집기의 완료 전에 레이 플랫 호스의 후미 단부에 증기 호스를 부착하는 단계를 더 포함하는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
9. 제6항에 있어서, 복수 개의 구멍을 갖는 레이 플랫 호스를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 구멍은 레이 플랫 호스의 길이를 따라 평탄한 상태의 레이 플랫 베이스를 통과해 형성되는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
10. 제9항에 있어서, 구멍은 평탄한 레이 플랫 호스의 두 가장자리를 따라 번갈아 가면서 형성되는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
11. 제6항에 있어서, 레이 플랫 호스의 후미 단부를 팽창 블레더의 내부 안으로 들여보내기 전에 레이 플랫 호스의 후미 단부에 증기 공급원을 부착하는 단계를 더 포함하는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
12. 제11항에 있어서, 팽창 블레더 내에 압력을 생성하는 적어도 하나의 가요성 괄약근형 밸브(sphincter valve)를 갖는 뒤집기 유닛을 통해 팽창 블레더를 뒤집는 단계를 더 포함하는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
13. 제12항에 있어서, 팽창 블레더는 괄약근형 밸브의 하류측에서 뒤집기 유닛 안으로 도입된 공기에 의해 뒤집혀지는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
14. 가요성 수지 함침 튜브를 뒤집어 기존의 파이프라인을 비개착식으로 복구하는 방법으로서,

    가요성 수지 함침 튜브의 공급물을 제공하는 단계와,

    기존의 도관 안으로 튜브를 뒤집는 단계와,

    뒤집히는 튜브의 후미 단부에 천공 레이 플랫 호스를 부착하는 단계와,

    증기가 뒤집힌 튜브를 통과해 흐르게 하기 위한 배기부를 제공하는 단계와,

    레이 플랫 호스 및 뒤집힌 튜브의 내부로 증기를 도입하여, 증기가 배기부를 통해 흐르게 하는 단계와,

    함침 튜브 내의 수지를 경화시키는 단계

    를 포함하는 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
15. 제14항에 있어서, 뒤집힌 함침 튜브의 길이를 따라 증기를 분배시키기 위해, 평탄한 상태의 레이 플랫 호스의 가장자리를 번갈아 가면서 복수개의 구멍을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
16. 제15항에 있어서, 증기는 튜브의 바닥에 형성된 임의의 응축액이 고인 곳으로 분사되는 것인 파이프라인의 비개착식 복구 방법.
17. 수지 함침 라이너를 사용하여 기존의 파이프라인을 비개착식으로 복구하기 위한 배기 조립체로서,

    제1 단부에 있는 선택적으로 개방 가능한 밸브 및 제1 단부를 폐쇄하는 캡을 갖는 중공의 긴 관형 부재

    를 포함하며, 상기 관형 부재는 가요성 수지 함침 튜브의 후미 단부의 내부에서 묶여지기에 적합한 제2 개방 단부를 구비하며, 호스 섹션의 캡 단부는 튜브의 내부에 배치되며, 개방 단부는 라이너의 단부를 향하는 것인 배기 조립체.
18. 제17항에 있어서, 제2 개방 단부에 고정된 응축액 배출부를 더 포함하는 것인 배기 조립체.
19. 제17항에 있어서, 제2 개방 단부에 장착되는 홀드백 부착부(hold back attachment)를 더 포함하는 것인 배기 조립체.
20. 외부의 불투과성층을 갖는 수지 함침 가능 재료로 이루어져 튜브를 형성하는 소정 길이의 라이닝 재료와,

    튜브의 후미 단부에 형성된 공기 방출구

    를 포함하며, 상기 공기 방출구는 불투과성층 및 이에 인접한 함침 가능 재료에 구멍을 형성하고, 이 구멍 위에 라이닝 재료의 패치를 튜브의 길이를 향한 부분이 부착되지 않은 상태로 배치하며, 미고정 영역이 제1 패치 부재의 미고정 영역과 협동하도록 제2 패치 부재를 불투과성층에 고정된 제1 패치 부재와 중첩되게 배치하여, 튜브가 뒤집어질 때에 구멍을 통해 공기가 빠져나갈 수 있게 함으로써 형성되는 것인 가요성 수지 라이닝.
21. 현장 경화형 라이너의 증기 경화를 위한 레이 플랫 호스로서,

    증기 온도에 견딜 수 있는 재료로 된 소정 길이의 가요성 호스와,

    평탄하게 놓인 상태에서의 호스의 가장자리에 형성되는 복수 개의 구멍

    을 포함하는 레이 플랫 호스.
22. 제21항에 있어서, 상기 구멍들은 가장자리를 번갈아 가면서 형성되는 것인 레이 플랫 호스.
23. 제21항에 있어서, 호스의 원위 단부는 폐쇄되어 있는 것인 레이 플랫 호스.
24. 제21항에 있어서, 상기 구멍들은 4 인치 내지 18 인치 간격을 두고 형성되는 것인 가요성 수지 라이닝.
25. 제21항에 있어서, 상기 호스는 고무인 것인 가요성 수지 라이닝.
26. 제25항에 있어서, 상기 호스는 폴리에스테르 보강 니트릴 피복 토출 호스인 것인 가요성 수지 라이닝.

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