KR20090097821A

KR20090097821A - 광섬유센서 하우징이 구비된 강관 및 그것의 제조 방법

Info

Publication number: KR20090097821A
Application number: KR1020090020865A
Authority: KR
Inventors: 이성식
Original assignee: 웰텍 주식회사
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2009-09-16

Abstract

본 발명은 광섬유센서 하우징이 구비된 강관 및 그것의 제조 방법에 관한 것으로서, 강관의 외면에 광섬유센서 케이블을 수납하여 설치할 수 있는 센서 하우징을 강관에 일체로 설치함으로써 광섬유센서 케이블의 설치가 용이할 뿐만 아니라, 설치 후에도 안정적으로 사용이 가능하며, 이로 인하여 관로 감지 기능의 신뢰성이 향상될 수 있도록 한 발명이다.

광섬유, 쓰레기 관로, 코팅, 하우징, 케이블, 온도, 변형

Description

광섬유센서 하우징이 구비된 강관 및 그것의 제조 방법{Pipe having housing of optical-cable-sensor and method for manufacturing the same}

본 발명은 상수도관, 쓰레기 관로 등의 누수 또는 변형 상태를 감지할 수 있도록 광섬유센서를 설치할 수 있는 강관 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.

광섬유센서는 상수도관 누수감지 시스템 등에 구비되어 배관의 이상 유무를 감지하는데 활용되고 있다.

이러한 광섬유센서는, 레일리 산란파(Rayleigh scattering), 라만 산란파(Raman scattering), 브릴로인 산란파(Brillouin scattering) 등의 파장을 이용하여 배관의 온도 및 변형 상태를 감지함으로써 배관의 이상 유무를 판단하는데 이용되고 있는 것이다.

하지만, 종래에는 강관 등의 배관에 광섬유센서 케이블을 테이프 또는 와이어 등을 이용하여 배관에 부착하여 고정하는 구조를 이용하고 있기 때문에 광섬유센서 케이블의 설치 구조가 복잡하고, 설치 상태가 안정적이지 못하였으며, 이로 인하여 장시간 사용하기도 어려울 뿐만 아니라, 관로 상태를 보다 정확하게 감지하기도 어려운 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 강관의 외면에 광섬유센서 케이블을 수납하여 설치할 수 있는 센서 하우징을 강관에 일체로 설치함으로써 광섬유센서 케이블의 설치가 용이할 뿐만 아니라, 설치 후에도 안정적으로 사용이 가능하며, 이로 인하여 광섬유센서 케이블을 이용한 관로 감지 기능의 신뢰성이 향상될 수 있도록 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 광섬유센서 하우징이 구비된 강관은, 강관과; 내부에 광섬유센서가 수납되는 수납부를 갖고, 상기 강관의 외면에 강관의 길이 방향으로 길게 부착되는 센서 하우징과; 상기 센서 하우징의 수납부에 결합되어 수납부를 밀봉하는 하우징 커버를 포함한 것을 특징으로 하다.

상기 센서 하우징은 그 횡방향의 절단면이 크레즌트(crescent) 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 센서 하우징의 수납부에는 상기 광섬유센서의 위치를 잡아주기 위해, 수납부의 길이 방향으로 하나 또는 그 이상의 돌출 리브가 형성될 수 있다.

상기 센서 하우징은 PE 성분과 PVC 성분이 혼합된 재질로 몰딩 성형하여 형성되는 것이 바람직하다.

상기 강관은 그 표면에 순차적으로 에폭시 수지 코팅층, 개질 폴리에틸렌 수지 코팅층, 폴리에틸렌 코팅층이 형성되고, 상기 센서 하우징은 상기 폴리에틸렌 코팅층 위에 부착되는 구조로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 센서 하우징은 강관에 접착되는 면에 접착 부재가 구비되되, 이 접착 부재는 폴리올레핀을 주원료로 하는 접착제 성분으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 접착 부재는 경화된 상태로 센서 하우징에 부착되어 있다가, 열이 가해질 때 용융 상태로 변화되어 강관에 접착될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

다음, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 광섬유센서 하우징이 구비된 강관의 제조방법은, 강관을 가열하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 가열된 강관의 외면에 에폭시 수지 코팅층을 형성하는 제2단계와; 제2단계에서 에폭시 수지 코팅층이 형성된 강관의 외면에 개질 폴리에틸렌 수지 코팅층을 형성하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 개질 폴리에틸렌 코팅층이 형성된 강관의 외면에 폴리에틸렌 코팅층을 형성하는 제4단계와; 상기 폴리에틸렌 코팅층이 경화되기 전에, 광섬유센서가 수납되는 수납부를 갖는 센서 하우징을 폴리에틸렌 코팅층 위에 부착하는 제5단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 제5단계에서, 센서 하우징을 부착할 때의 강관의 온도는, 상기 제1단계에서 가열된 온도에서 제2단계, 제3단계, 제4단계의 코팅 과정을 거치면서 점차 낮아져서, 90℃ ~ 120℃ 사이인 것이 바람직하다.

또한 상기 제5단계에서, 센서 하우징을 강관에 부착하는 접착 부재는, 폴리올레핀을 주원료로 하는 접착제를 이용하고, 상기 센서 하우징에 부착되어 경화된 상태로 있다가 가열된 강관의 온도에 의해 용융되면서 센서 하우징을 강관에 부착할 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광섬유센서 하우징이 구비된 강관 및 그것의 제조 방법은, 강관의 외면에 광섬유센서 케이블을 수납하여 설치할 수 있는 센서 하우징을 강관에 일체로 설치되어 있기 때문에 광섬유센서 케이블의 설치가 용이할 뿐만 아니라, 광섬유 센서를 설치한 후에도 외력에 의해 손상되거나 설치 부위가 떨어지는 등의 문제를 해결하여 보다 안정적인 부착 상태에서 장시간 사용이 가능한 효과가 있다.

이러한 강관을 이용하여 관로 통합관리 시스템을 구성하게 되면, 시스템의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 광섬유센서 하우징이 구비된 강관의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 도 2의 "A" 부분 상세도이다. 도 4는 도 3과 다른 실시예의 상세도이다. 도 5는 본 발명의 센서 하우징 및 하우징 커버에 돌출 리브가 형 성된 실시예를 보인 상세도, 도 6 및 도 7은 본 발명의 따른 광섬유센서 하우징의 여러 실시예들을 보인 사시도들이다. 그리고 도 8은 본 발명에 따른 광섬유센서 하우징이 구비된 강관 제조방법이 도시된 순서도이다.

본 발명의 여러 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 유사한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 반복 설명은 생략한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 강관(10)의 외면에 센서 하우징(20)이 길게 설치된다.

강관(10)은, 상수도관, 하수도관, 쓰레기관로, 가스관 등 유체 또는 그와 유사한 물질을 수송하는 모든 관을 포함하며, 또한 직관 또는 곡관 등 다양한 형태의 강관을 포함한다. 또한 강관이 아니더라도 강관과 동일한 기능을 하는 금속관 또는 합성수지관이 포함될 수 있음은 물론이다.

상기 센서 하우징(20)은, 강관(10)의 외면에 길게 부착되어 설치된다.

이러한 센서 하우징(20)은, 도 3에서와 같이, 그 절단면이 대략 크레즌트(crescent) 모양으로 형성되고, 중앙부에 광섬유센서가 수납되는 수납부(21)를 갖는 구조로 이루어진다.

센서 하우징(20)을 크레즌트 모양으로 형성하게 되면, 양쪽 끝단부(20a)가 양쪽으로 갈수록 점차 좁아진 상태에서 강관의 외면에 단차 없이 부착될 수 있게 된다. 따라서 센서 하우징(20)은 강관(10)의 둘레면과 같이 거의 원형에 가깝게 형성됨으로써, 강관(10)의 둘레에 걸리는 면을 최소화한 상태에서, 광섬유 센서를 보다 안정되게 보호될 수 있게 된다.

또한 센서 하우징(20)은 PE 성분과 PVC 성분이 혼합된 재질로 몰딩 성형하여 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 PE 성분과 PVC 성분이 혼합되어 성형될 때, 센서 하우징(20)이 전체적으로 연질의 성질을 갖게 되므로, 어느 정도 자체 탄성력을 갖게 되어 외부의 충격으로부터 쉽게 파손되지 않고, 특히 곡관 등에도 부드럽게 휘어지면서 부착될 수 있는 장점을 갖게 된다.

이러한 센서 하우징(20)은, 별도로 몰딩 제작되어 강관(10)에 부착되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고, 강관(10)의 외면을 코팅할 때, 코팅 공정을 진행하면서 함께 부착하여 설치하는 방법도 가능하다.

즉, 강관(10)의 표면에 순차적으로 에폭시 수지 코팅층(11), 개질 폴리에틸렌 수지 코팅층(12), 폴리에틸렌 코팅층(13)을 형성할 수 있는데, 이러한 3층 코팅 강관(10)의 표면에 상기 센서 하우징(20)을 부착하여 설치할 수 있다.

3층 코팅 강관(10)의 가장 바깥쪽에 형성되는 폴리에틸렌 코팅층(13)에 센서 하우징(20)이 일체화되게 접착 부재(30)를 이용하여 부착한다. 이때 사용할 수 있는 접착 부재(30)는, 상기 폴리에틸렌 코팅층(13)과 센서 하우징(20)과의 접착성을 강화하기 위해서, 폴리에틸렌 코팅층(13)에 사용되는 재질인 폴리올레핀을 주원료로 하는 접착제로 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 폴리에틸렌 코팅층(13)과 접착 부재(30)에 동일한 성분을 포함시켜 구성함으로써, 센서 하우징(20)의 강관에 접착되는 접착 강도를 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 강관(10)과 센서 하우징(20)의 일체화 정도를 높일 수 있게 된다.

또한, 상기 접착 부재(30)는, 경화된 상태로 센서 하우징(20)에 부착되어 있 다가 열이 가해질 때 용융 상태로 변화되어 상기 센서 하우징(20)을 강관에 부착할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명에 따른 광섬유센서 하우징(20)이 구비된 강관 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 도 8 등을 참조하여 설명한다.

본 발명의 강관 제조방법은, 먼저 강관(10)을 가열하고, 이 가열된 강관(10)의 외면에 에폭시 수지 코팅층(11), 개질 폴리에틸렌 수지 코팅층(12), 폴리에틸렌 코팅층(13)을 차례로 형성한다. 이러한 강관 3중 코팅(14) 방법은 널리 공지되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이후, 상기 폴리에틸렌 코팅층(13)이 경화되기 전에, 상기 센서 하우징(20)을 폴리에틸렌 코팅층(13) 위에 부착한다. 센서 하우징(20)을 강관에 부착하는 시점은, 폴리에틸렌 코팅을 실시한 후, 폴리에틸렌 코팅층(13)이 경화되기 전에 강관 제조 공정 상에서 일체화시켜 부착하는 것이 바람직하며, 이때 부착 온도는 접착 부재(30)가 용융될 수 있는 온도인 90℃ ~ 120℃ 정도일 때 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 강관(10)을 3중 코팅을 실시하기 위해 230℃ 정도로 고온으로 가열한 상태에서, 에폭시 수지, 개질 폴리에틸렌 수지. 폴리에틸렌 분말을 차례로 분사하면서 3중 코팅(14)을 진행하고, 이 과정에서 고온으로 가열된 강관(10)의 온도가 점차 낮아지게 된다. 이후, 센서 하우징(20)에 부착된 접착 부재(30)가 녹을 수 있는 온도인 90℃ ~ 120℃ 정도로 강관의 온도가 떨어질 때, 센서 하우징(20)을 강 관(10)의 표면에 부착하게 되면, 센서 하우징(20)에 부착된 후 경화되어 있던 접착 부재(30)가 용융되면서, 강관(10)의 표면 즉, 폴리에틸렌 코팅층(13)에 안정되게 부착될 수 있게 된다.

이러한 방법으로 강관(10)의 외면에 센서 하우징(20)을 부착하게 되면, 경화되기 전의 폴리에틸렌 코팅층(13)에 센서 하우징(20)이 밀착되고, 이와 같은 상태에서 폴리에틸렌 코팅층(13)과 동일한 성분이 포함된 접착 부재(30)가 용융되면서 강관에 부착되게 되므로, 센서 하우징(20)이 강관(10)에 일체화된 상태로 견고하게 부착될 수 있게 된다.

특히, 센서 하우징(20)의 양단부(20a)가 폴리에틸렌 코팅층(13)을 어느 정도 파고들어 가듯이 부착되므로, 센서 하우징(20)이 강관으로부터 쉽게 떨어지지 않고 오랜 시간 안정된 부착 상태를 유지할 수 있게 된다.

한편, 센서 하우징(20)에 구비되는 수납부(21)는 도 3에서와 같이 대략 사각 홈 구조로 길게 형성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 실시 조건에 따라서는 그 모양은 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

이러한 수납부(21)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 그 내부에 상기 광섬유센서의 위치를 잡아주기 위해, 수납부의 길이 방향으로 하나 또는 그 이상의 돌출 리브(22)가 형성될 수 있다. 이때 돌출 리브(22)는 수직 돌출 구조로도 가능하고, 도면에서와 같이 상측으로 갈수록 점차 좁아지는 곡면 구조로 구성할 수도 있다.

또한, 돌출 리브(22)는 수납부(21)의 길이 방향으로 연속되게 돌출되게 구성 되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 광섬유 센서를 수납부 내에 고정할 수 있는 구조이면 돌출 형태는 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

다음, 상기 센서 하우징(20)에는 수납부(21)를 개폐할 수 있도록 하우징 커버(25)가 결합되는데, 하우징 커버(25)는 도 3 및 도 4에서와 같이 양쪽에 후크 구조의 결합부(K1)(K2)를 구성하여 센서 하우징(20)에 결합되어 내부를 밀폐시키도록 구성할 수 있다.

도 3과 도 4는 센서 하우징(20)에 하우징 커버(25)가 결합되는 여러 실시예를 예시한 도면으로서, 이와 같은 구조 외에도 상호 결합되어 고정할 수 있는 구조이면 실시 조건에 맞게 공지의 결합 고정 구조를 선택하여 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.

이와는 달리, 도면에 예시하지는 않았지만, 하우징 커버(25)의 한 쪽만 센서 하우징(20)에 연결된 상태에서 다른 쪽 부분을 후크 결합 방식으로 닫는 구조도 가능하다. 즉, 하우징 커버(25)의 한쪽은 힌지 구조로 센서 하우징(20)에 연결된 상태에서 다른 쪽 부분이 후크 방식으로 결합되면서 여닫을 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

이와 같은 하우징 커버(25)도, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 센서 하우징(20)의 수납부(21)에 형성되는 돌출 리브(22)와 대응되게 돌출 리브(27)를 형성하여 구성하는 것도 가능하다.

한편, 도 6과 도 7은 센서 하우징(20) 및 하우징 커버(25)의 여러 실시 상태 를 나타낸 개략적인 사시도로서, 도 6은 하우징 커버(25)가 돌출되지 않고, 센서 하우징(20)의 외면 높이와 동일한 형태를 이루면서 결합되도록 한 상태를 예시한 도면이고, 도 7은 하우징 커버(25)가 센서 하우징(20)의 상부로 돌출된 구조를 예시한 도면이다.

이와 같이 센서 하우징(20)과 하우징 커버(25)의 결합 구조는 실시 조건에 따라 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

그리고 도 7에서와 같이, 센서 하우징(20)이 반드시 크레즌트 모양으로 형성되는데 한정되지 않고, 양단부(20b)가 수납부(21)가 형성된 쪽과 동일한 두께로 형성하여 구성하는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명의 광섬유센서 하우징이 구비된 강관의 사시도,

도 2는 도 1의 정면도,

도 3은 도 2의 "A" 부분 상세도,

도 4는 도 3과 다른 실시예의 상세도,

도 5는 본 발명의 센서 하우징 및 하우징 커버에 돌출 리브가 형성된 실시예를 보인 상세도,

도 6 및 도 7은 본 발명의 따른 광섬유센서 하우징의 여러 실시예의 사시도들,

도 8은 본 발명에 따른 광섬유센서 하우징이 구비된 강관 제조방법이 도시된 순서도이다.

Claims

강관과;

내부에 광섬유센서가 수납되는 수납부를 갖고, 상기 강관의 외면에 강관의 길이 방향으로 길게 부착되는 센서 하우징과;

상기 센서 하우징의 수납부에 결합되어 수납부를 밀봉하는 하우징 커버를 포함한 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관.
청구항 1에 있어서,

상기 센서 하우징은 그 횡방향의 절단면이 크레즌트(crescent) 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관.
청구항 1에 있어서,

상기 센서 하우징의 수납부에는 상기 광섬유센서의 위치를 잡아주기 위해, 수납부의 길이 방향으로 하나 또는 그 이상의 돌출 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관.
청구항 1에 있어서,

상기 센서 하우징은 PE 성분과 PVC 성분이 혼합된 재질로 몰딩 성형하여 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관.
청구항 1에 있어서,

상기 강관은 그 표면에 순차적으로 에폭시 수지 코팅층, 개질 폴리에틸렌 수지 코팅층, 폴리에틸렌 코팅층이 형성되고,

상기 센서 하우징은 상기 폴리에틸렌 코팅층 위에 부착되는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 센서 하우징은 강관에 접착되는 면에 접착 부재가 구비되되, 이 접착 부재는 폴리올레핀을 주원료로 하는 접착제 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 센서 하우징은 강관에 접착되는 면에 접착 부재가 구비되되, 이 접착 부재는 경화된 상태로 센서 하우징에 부착되어 있다가, 열이 가해질 때 용융 상태로 변화되어 강관에 접착될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관.
강관을 가열하는 제1단계와;

상기 제1단계에서 가열된 강관의 외면에 에폭시 수지 코팅층을 형성하는 제2단계와;

제2단계에서 에폭시 수지 코팅층이 형성된 강관의 외면에 개질 폴리에틸렌 수지 코팅층을 형성하는 제3단계와;

상기 제3단계에서 개질 폴리에틸렌 코팅층이 형성된 강관의 외면에 폴리에틸렌 코팅층을 형성하는 제4단계와;

상기 폴리에틸렌 코팅층이 경화되기 전에, 광섬유센서가 수납되는 수납부를 갖는 센서 하우징을 폴리에틸렌 코팅층 위에 부착하는 제5단계를 포함한 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관 제조방법.
청구항 8에 있어서,

상기 제5단계에서, 센서 하우징을 부착할 때의 강관의 온도는, 상기 제1단계에서 가열된 온도에서 제2단계, 제3단계, 제4단계의 코팅 과정을 거치면서 점차 낮 아져서, 90℃ ~ 120℃ 사이인 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관 제조방법.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,

상기 제5단계에서, 센서 하우징을 강관에 부착하는 접착 부재는, 폴리올레핀을 주원료로 하는 접착제를 이용하고, 상기 센서 하우징에 부착되어 경화된 상태로 있다가 가열된 강관의 온도에 의해 용융되면서 센서 하우징을 강관에 부착할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유센서 하우징이 구비된 강관 제조방법.