KR20100017046A - 관로 보수장치 및 그 보수장치를 이용한 관로 보수 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하에 매설된 관로의 내벽에 생긴 균열 등을 열경화성 수지기반의 보수제를 충전하여 보수하는 보수장치 및 그 보수방법에 관한 것으로, 특히 관로 보수장치는, 지상의 압축공기 공급수단(C)에서 공급되는 압축공기로 팽창되는 패커부재(10)를 포함하고, 상기 패커부재(10)는 접혀질 수 있고 신축가능하도록 고무재로 이루진 내피(11)와 외피(12)로 이루어지고, 압축공기에 의해 상기 외피(12)와 내피(11)가 반경방향 외측으로 팽창할 때 상기 내피(11)가 반경방향 내측으로 과도하게 팽창하지 않게 제한하도록 상기 외피와 내피의 내측면을 일정한 간격을 두고 교번적으로 연결하는 연결부재(13)와, 상기 보수제(16)가 경화할 때 발생하는 고온의 열이 외피(12)로 전달되는 것을 차단하도록 상기 외피의 외측면과 보수제 사이에 적층된 단열재층(14)과, 상기 단열재층(14)으로부터 보수제(16)가 용이하게 분리되도록 단열재층(14)과 보수제(16)사이에 적층된 이형제층(15)을 더 포함한 구성으로 된다.

관로 보수, 패커, 연결부재, 보수제,

Description

관로 보수장치 및 그 보수장치를 이용한 관로 보수 방법{ PIPE REPAIRING DEVICE AND METHOD OF REPAIRING PIPE WITH USE THEREOF}

본 발명은 지중에 매설된 상수관 또는 하수관 등 관로를 보수하는 장치 및 그 보수장치를 이용한 관로 보수방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 지중에 매설된 관로 내부로 작업자가 직접 들어가지 않고, 관로의 내벽에 생긴 균열이나 파손부위에 열경화성 수지를 함유한 보수제를 주입 또는 도포하여 관로를 보수하는 소위 비굴착식 관로 보수장치 및 그 보수장치를 이용한 관로 보수방법에 관한 것이다.

지하에 매설된 상수관 또는 하수관 또는 가스관 등(이하, 간단히 "관로"라 한다)은 도로를 주행하는 차량에 의한 진동이 전달되어 시간이 경과함에 따라 내벽에 균열이 생기거나 파손된다.

위와 같이 관로의 균열 또는 파손으로 인해 누수가 발생하게 될 경우, 토양오염을 가중시킬 뿐만 아니라 지하 수질을 오염시키게 되고, 관로의 파손과 균열된 부분으로 토사 등의 이물질이 유입되어 내용물을 오염시키게 된다.

이러한 균열이 생기거나 파손된 관로 내벽에 수지 기반의 보수제를 충전 도 포하여 보수하는 보수장치의 사용이 점차 증가하고 있다. 이러한 종래 보수장치로는 한국 특허 제588821호로 알려진 것이 있다.

상기 종래의 보수장치는 원통형 프레임의 외주에 팽창형 패커가 설치되어 있으므로, 프레임의 직경이 관로의 진입입구인 맨홀의 직경보다 큰 경우에는상기 패커를 맨홀안으로 통과시킬 수 없어 그러한 맨홀의 직경보다 큰 직경의 소위 '대구경 관로'의 보수에는 사용할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 종래의 보수장치는 패커를 지지하고 있는 프레임의 크기에 따라 사용이 제한되는 단점이 있다.

또한, 상기 종래의 보수장치는 패커가 주입공기에 의해 팽창하도록 고무재로 되어 있고, 패커의 외주면에 보수제가 도포되어 있다. 이 패커의 보수제는 일반적으로 에폭시 계열의 수지와 분말형 유리섬유가 혼합되어 이루어진다. 패커의 내부로 압축공기가 주입되어 패커가 팽창함에 따라 외주면에 구비된 보수제가 관로의 내벽에 밀착하면서 관로 내벽의 파손부위나 균열을 채워 보수하게 된다. 그런데, 상기 패커는 보수제에 함유된 에폭시 계열의 수지가 경화되는 도중에 발생하는 열에 의해 열화되어 수명을 단축시키는 문제가 있었다.

즉, 패커의 외주면에 구비된 보수제에서 발생하는 열이 바닥의 패커쪽으로 전열되어 패커를 열화시키는 문제를 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 관로 보수장치가 가진 단점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 작업자가 관로 내부에 들어가지 않고 관로의 내벽에 생긴 균열 등을 보수할 수 있도록 함으로써 작업자의 안전이나 작업편의성을 향상시킬 수 있는 관로 보수장치 및 그 보수방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 관로 내부로 보수설비나 작업자가 진입가능하도록 관로와 연통된 맨홀의 크기가 관로 직경보다 작은 경우에도 관로 내부로 투입할 수 있도록 함으로써 상대적으로 대구경의 관로를 보수할 수 있는 보수장치를 제공하는 것에 다른 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 보수장치의 패커 표면에 구비된 보수제가 경화과정중에 발생하는 열에 의해 패커가 부분적으로 열화되지 않고 균일한 팽창성을 균일 유지하게 함으로써 보수제를 균일한 힘으로 관로 내벽에 가압하도록 한 패커를 구비한 보수장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보수장치는,

압축공기 공급수단과,

상기 압축공기 공급수단에서 공기 주입구를 통하여 내부의 공기 주입공간안으로 공급되는 압축공기에 의해 반경방향 외측으로 팽창하여 외측면이 보수 관로의 내측면을 가압하도록 된 환형의 튜브형상으로 된 패커부재를 포함하고,

상기 패커부재는,

접을 수 있도록 고무재로 이루어진 원통형 내피와, 상기 내피의 외측에서 상기 내피의 외측 둘레를 따라 공기 주입공간을 형성하도록 원통형으로 이루어지고 접을 수 있도록 고무재로 이루어진 외피와, 상기 공기 주입공간안으로 주입되는 압 축공기에 의해 상기 외피와 내피가 반경방향 외측으로 팽창할 때 상기 내피가 반경방향 내측으로 팽창하지 않고 외피가 반경방향 외측으로 팽창하도록 상기 외피와 내피를 서로 연결하는 연결부재와, 상기 외피로 전달되는 고온의 열을 차단하여 고무재의 외피가 열화되는 것을 방지하도록 상기 외피의 외측면에 적층된 단열재층과, 상기 단열재층의 외측면에 적층된 이형제층, 및 상기 이형재의 외측면에 원주방향을 따라 적층된 보수제를 구비한 구성으로 된다.

또 본 발명의 보수장치를 이용한 관로 보수방법은, 상기 패커부재가 보수하고자 하는 관로에 연통되는 맨홀 안으로 투입할 수 있도록 상기 패커부재를 접는 단계; 상기 패커부재의 공기주입구에 공기 주입관을 연결하고 접힌 상태로 맨홀을 통과시켜 보수하고자 하는 관로 내부로 투입하는 단계; 상기 패커부재를 이동시켜 관로의 보수하고자 하는 위치에 배치하는 단계; 상기 패커부재의 내부 공기 주입공간안으로 압축공기를 공급하여 패커부재를 팽창시키는 단계; 상기 패커부재의 팽창력에 의해 상기 패커부재의 외측면에 구비된 보수제를 관로의 균열부위에 압착 충전시키는 단계; 및 상기 균열부위에 충전된 보수제를 패커부재로 가압한 상태에서 경화시키는 단계; 및 상기 보수제의 경화후 패커부재에서 공기를 배출하여 패커부재를 수축시키는 단계; 수축된 패커부재를 맨홀을 통하여 제거하는 단계;로 이루어진다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 보수장치는 패커부재가 연질의 고무재로 되어 접어서 부피를 줄일 수 있으므로, 보수하고자 하는 관로보다 직경이 작은 맨홀을 통과시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 보수장치는 대구경, 즉 관로의 진입 입구가 되는 맨홀의 크기(직경)이 작은 경우에도 적용이 가능하여 보수작업의 대상범위를 확대할 수 있다.

특히, 패커부재만 접어서 관로에 투입하고 패커부재를 지지하는 다른 별도의 지지체를 사용하지 않음으로써 보수작업을 위하여 작업자가 관로 안으로 진입할 필요가 없게 되므로 작업자가 관로 내부에서 작업도중 유해가스에 의한 질식 등 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 보수장치는 패커부재의 외피가 연결부재로 내피에 연결되어 패커부재의 팽창시 외피가 외측으로 팽창하고 내피가 내측으로 팽창하는 것을 억제함으로써 외피가 반경방향 외측방향의 팽창도를 증대시켜 보수제를 가압하는 힘을 증대시킬 수 있는 효과도 있다.

그리고, 본 발명의 보수장치에 따르면 보수제가 경화할 때 발생하는 열이 단열재층에 의해 차단되어 고무재로 된 외피에 전달되지 않으므로써 외피의 열화를 막아서 패커부재의 성능 및 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 관로 보수장치 및 그 보수장치를 이용한 관로 보수방법의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명의 관로 보수장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 지상에 설치되어 압축 공기를 발생시켜 공급하는 압축공기 공급수단(C)과, 상기 압축공기 공급수단(C)에서 공급관(L)을 통하여 내부의 공기 주입공간(S) 안으로 공급되는 압축공기에 의해 반경방향 외측으로 팽창하여 외측면이 보수 관로(P)의 내측면을 가압하도록 된 환형의 튜브형상의 패커부재(10)로 이루어진다.

상기 패커부재(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 내피(11)와, 상기 내피(11)의 외측에서 상기 내피(11)의 외측 둘레를 따라 공기 주입공간(S)을 형성하는 외피(12)와, 상기 외피(12)와 내피(11)를 공기 주입공간(S)에서 부분적으로 서로 연결하는 연결부재(13)와, 상기 외피(12)의 외측면에 적층된 단열재층(14)과, 상기 단열재층(14)의 외측면에 적층된 이형제층(15), 및 상기 이형제층(15)의 외측면에 원주방향을 따라 적층된 보수제(16)를 구비하고 있다.

상기 내피(11)와 외피(12)는 접을 수 있고 신축가능한 고무재로 만들어지는 것이 바람직하다. 내피(11)는 원통형으로 이루어지고, 외피(12)는 내피(11)의 외측을 둘러싸도록 원통형으로 이루어지며, 내피(11)와 외피(12)의 길이방향 양측 선단에서는 서로 접합되어 사이에 공기 주입공간(S)을 형성한다. 이와 같은 패커부재(10)는 팽창전에는 도 4에 도시된 바와 같이 접혀져 있는 상태를 유지하고, 공기 주입공간(S)안에 압축공기가 주입되어 팽창하면 도 2에 도시된 바와 같이, 중공관 형상을 이루게 된다.

상기 연결부재(13)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내피와 외피의 둘레를 따라 일정한 간격으로 내피의 내측면과 외피의 내측면에 교번적으로 고정되어 전체적으로 지그재그형상으로 설치된다. 이러한 연결부재(13)는 외피(12)와 내피(11)의 간 격을 일정한 거리로 유지함으로써 패커부재(10)가 보수관로(P)의 내측면에 맞닿은 상태로 팽창할 때 내피(11)가 중심방향으로 과도하게 팽창하는 것을 억제하는 동시에 외피(12)가 반경방향 외측으로 팽창하게 함으로써 패커부재(10)가 보수관로(P)의 내측면을 가압하는 힘을 상대적으로 증대시키게 된다.

한편, 패커부재(10)가 팽창할 때 외피(12)측의 팽창도를 증대시키고 내피의 팽창도를 제한함으로써 외피측의 팽창에 의한 보수제의 가압력을 증대시키는 다른 방법으로서, 내피(11)를 상기 외피(12)보다 상대적으로 탄성계수가 작은 고무재로 형성하여 동일한 내부 압력에서 외피(12)보다 팽창율이 적도록 하거나, 내피(11)를 상기 외피(12)보다 상대적으로 두께가 두꺼운 고무재로 형성하여 동일한 내부 압력에서 외피(12)보다 팽창율이 적도록 할 수 있다.

이러한 연결부재(13)에 의해 패커부재(10)의 팽창력은 관로(P) 내벽으로 전달되어 패커부재(10)의 외측에 구비된 보수제(16)를 보수 관로(P) 내벽쪽으로 가압하게 된다. 이 연결부재(13)는 패커부재의 팽창력을 관로내벽으로 전달하기 위하여 종래 필수적으로 갖추고 있는 패커부재의 내피 받침용 금속재 프레임과 같은 수단이 필요없어 장비가 간단하게 된다.

상기 연결부재(13)는 플렉시블(flexible) 끈이나 시트 형상이면 어느 재료로 되어도 무방하다.

한편, 상기 외피(12)의 외측면에는 외피(12)를 감싸도록 적층된 단열재층(14)이 접합된다. 이 단열재층(14)은, 후술하는 바와 같이, 외측면에 적층되는 보수제(16)가 경화할 때 발생하는 열이 외피(12)로 전달되는 것을 차단함으로써 고 무재로 된 외피(12)가 열화되는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

단열재층(14)은 바람직하게는 폴리에스터를 시트로 형성한 것이 사용되지만 이에 한정되지는 않는다.

단열재층(14)의 외측면에는 보수 관로(P)에 형성된 균열이나 홈에 충전될 보수제(16)가 일정한 두께로 적층되어 구비된다. 이 보수제(16)는 단열재층(14)의 외측면에 둘레를 따라 일정한 폭으로 적층되어 패커부재(10)가 관로(P)내부에서 팽창할 때 팽창하는 패커부재(10)의 외피(12)에 의해 관로(P)의 내측면에 가압되어 밀착하면서 관로(P)의 내벽에 형성된 균열이나 홈에 충전되고, 충전후 경화되어 균열이나 홈(파손부위)을 보수하게 된다.

그리고, 보수제(16)는 통상 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지, 폴리에스터 수지중 선택된 어느 하나의 열경화성 수지로 이루어진다. 이러한 보수제(16)는 보수 관로(P)의 보수 부분에 충전되어 경화될 때 고온의 열이 발생하게 되는 데, 이 열은 단열재층(14)에서 차단되어 외피(12)로 전달되지 않게 된다.

한편, 상기 보수제(16)와 단열재층(14) 사이에 이형제층(15)이 구비될 수도 있다. 이형제층(15)은 보수제(16)가 팽창하는 패커부재(10)에 의해 관로(P) 내벽에 밀착충전될 때 단열재층(14)으로부터 분리가 용이하도록 하는 역할을 하게 된다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 관로 보수장치를 이용하여 관로의 내벽에 형성된 균열이나 흠집이나 홈등을 보수하는 방법에 대하여 설명한다.

우선, 보수하고자하는 관로(P)의 내벽에 고압수증기 또는 고압수를 분사하여 보수하고자 하는 관로(P)의 내벽을 세척한다.

그리고나서, 본 발명에 따른 보수장치의 패커부재(10)에 공기를 주입하기 전에 도 4에 도시된 바와 같이 패커부재(10)를 접는다. 패커부재(10)는 팽창한 상태로는 보수 관로(P)의 직경보다 통상 작은 직경으로 된 맨홀(H)을 통과하지 못하므로, 투입하기 전에 먼저 패커부재(10)를 작은 크기로 접는다. (도 6a)

접은 패커부재(10)의 공기주입구(10a)에 지상에 구비된 압축공기 공급수단(C)(주로 공기 컴프레서가 사용된다.)과 공급관으로 연결한다. 그리고나서 압축공기 공급수단(C)과 연결한 패커부재(10)를 맨홀(H)을 통하여 보수하고자 하는 관로(P) 내부로 투입하여 보수하고자 하는 위치로 이동시킨다.(도 6b) 이 때, 패커부재(10)의 이동은 로봇을 사용할 수도 있다.

그리고나서, 압축공기 공급수단(C)의 압축공기를 패커부재(10)안으로 주입하여 패커부재(10)를 팽창시킨다.(도 6c)

패커부재(10)가 팽창함에 따라 최외층에 구비된 보수제(16)가 패커부재(10)의 반경방향 외측으로 작용하는 팽창력에 의해 가압되어 보수 관로(P)의 내벽에 형성된 균열부위(X)에 충전된다. 이와 같이 균열부위(X)에 보수제(16)가 충전된 상태로 경화될 때까지 일정시간 동안 패커부재(10)의 팽창을 유지시켜 관로(P)를 보수한다.(도 6d)

상기 보수제(16)가 경화되고나면 패커부재(10)의 공기 주입공간에서 공기를 배출시켜 패커부재(10)를 수축시킨다. ( 도 6e)

수축된 패커부재(10)를 보수 관로(P)를 따라 다음 보수 작업위치로 이동시켜 후속 보수작업을 전과 같은 과정을 반복실시하여 관로 전체의 보수부위를 보수한다.

보수작업이 완료하고나면, 패커부재(10)에서 공기를 배출시켜 패커부재(10)를 수축시키고나서 관로(P)밖으로 후퇴시킨 후 맨홀(H)을 통하여 지상밖으로 꺼내어 보수작업을 종료한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 패커부재를 이용한 보수방법에 따르면, 보수 관로(P)의 내경보다 작은 직경의 맨홀(H)을 통하여 패커부재(10)를 통과시켜 보수 관로(P)내부로 투입할 수 있으므로, 맨홀의 크기에 제한을 받지 않고 관로보수작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 패커부재(10)를 지지하는 금속제 프레임이 필요없으므로 장비를 이동하기가 편리하여 작업이 간편해지고, 신속해지는 장점이 있다. 특히, 종래 금속제 프레임과 같은 패커부재의 내측방향 팽창억제기구를 사용할 필요가 없이 패커부재 자체의 구조로서 보수제를 관로 내벽으로 가압하게 하는 팽창력을 작용할 수 있으므로 작업이 신속하고 편리한 장점이 있다.

또한, 보수 관로(P)의 내부로 작업자가 직접 투입되지 않고, 관로를 비굴착식으로 보수할 수 있어, 작업 안전성, 작업 편리성 등을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 관로 보수장치를 이용한 보수작업을 보여주는 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 관로 보수장치의 패커부재가 팽창한 상태의 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 관로 보수장치의 패커부재가 팽창한 상태의 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 관로 보수장치의 패커부재의 팽창전에 접은 상태의 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 관로 보수장치의 패커부재의 사용상태도,

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 관로 보수장치를 이용한 관로 보수방법을 단계별로 개략 도시한 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

P: 보수 관로 C: 압축공기 공급수단

H: 맨홀 X: 관로의 균열

L: 공기 공급관 10: 패커부재

10a: 공기 주입구 S: 공기 주입공간

11: 내피 12: 외피

13: 연결부재 14: 단열재

15: 이형제층 16: 보수제

Claims (4)

1. 압축공기 공급수단과,

   공기 주입공간(S)을 형성하도록 내피(11)와 외피(12)로 구성되고, 관로(P)내벽에 형성된 균열등에 충전되어 경화됨으로써 관로(P)의 균열등을 보수하는 보수제가 상기 외피의 외측면에 구비되어, 상기 압축공기 공급수단에서 상기 공기 주입공간(S)안으로 공급되는 압축공기에 의해 반경방향 외측으로 팽창하여 보수제(16)를 보수 관로(P)의 균열부위(X)에 가압하여 충전하도록 된 환형의 튜브형상으로 된 패커부재(10)를 포함한 관로 보수장치에 있어서,

   상기 패커부재(10)는,

   상기 내피(11)와 외피(12)가 접혀질 수 있고 신축가능하도록 고무재로 이루지고,

   상기 공기 주입공간(S)안으로 주입되는 압축공기에 의해 상기 외피(12)와 내피(11)가 반경방향 외측으로 팽창할 때 상기 내피(11)가 반경방향 내측으로 과도하게 팽창하지 않게 제한하도록 상기 외피와 내피의 내측면을 일정한 간격을 두고 교번적으로 연결하는 연결부재(13)와, 상기 보수제(16)가 경화할 때 발생하는 고온의 열이 외피(12)로 전달되는 것을 차단하도록 상기 외피의 외측면과 보수제 사이에 적층된 단열재층(14)과, 상기 단열재층(14)으로부터 보수제(16)가 용이하게 분리되도록 단열재층(14)과 보수제(16)사이에 적층된 이형제층(15)을 더 포함한 것을 특징으로 하는 관로 보수장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내피(11)는 상기 외피(12)보다 상대적으로 탄성계수가 작은 고무재로 형성되어 동일한 내부 압력에서 외피(12)보다 팽창율이 적도록 된 것을 특징으로 하는 관로 보수장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 내피(11)는 상기 외피(12)보다 상대적으로 두께가 두꺼운 고무재로 형성되어 동일한 내부 압력에서 외피(12)보다 팽창율이 적도록 된 것을 특징으로 하는 관로 보수장치.
4. 지하에 매설된 관로의 내벽에 형성된 균열 등에 열경화성 수지기반의 보수제를 충전하여 보수하는 관로 보수방법에 있어서,

   제1항의 패커부재(10)를 보수하고자 하는 관로에 연통되는 맨홀(H) 안으로 투입할 수 있도록 상기 패커부재(10)를 접는 단계;

   상기 패커부재(10)의 공기주입구(10a)에 공기 주입관을 통하여 지상의 압축공기 공급수단(C)을 연결하고 상기 패커부재(10)를 접은 상태로 맨홀(H)을 통과시켜 보수하고자 하는 관로(P) 내부로 투입하는 단계;

   상기 패커부재(10)를 이동시켜 관로(P)의 보수하고자 하는 위치로 이동시켜 배치하는 단계;

   상기 패커부재(10)의 내부 공기 주입공간(S) 안으로 압축공기를 공급하여 패커부재(10)를 팽창시키는 단계;

   상기 패커부재(10)의 팽창력에 의해 상기 패커부재(10)의 외측면에 구비된 보수제(16)를 관로(P)의 균열부위(X)에 압착 충전시키는 단계; 및

   상기 균열부위(X)에 충전된 보수제(16)를 상기 패커부재(10)의 팽창력으로 가압한 상태에서 경화시키는 단계;

   상기 보수제(16)의 경화후 상기 패커부재(10)에서 공기를 배출하여 상기 패커부재(10)를 수축시키는 단계; 및

   상기 수축된 패커부재(10)를 맨홀(H)을 통하여 외부로 인출하는 단계;로 이루어진 관로 보수방법.

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