KR20240028708A - 관로 보수 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20240028708A
KR20240028708A KR1020220106781A KR20220106781A KR20240028708A KR 20240028708 A KR20240028708 A KR 20240028708A KR 1020220106781 A KR1020220106781 A KR 1020220106781A KR 20220106781 A KR20220106781 A KR 20220106781A KR 20240028708 A KR20240028708 A KR 20240028708A
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김승도
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 관로 보수 장치 및 방법에 관한 것으로, 관로에 매설되는 튜브부와, 튜브부에 장착되고 관로를 통과하면서 마찰을 감소시키는 마찰저감부와, 마찰저감부와 연결되고 마찰저감부가 관로를 통과하도록 이동시키는 견인부와, 튜브부를 통과하면서 튜브부의 공기 이동을 위한 통로를 형성하는 통로형성부와, 튜브부에 연결되고 고온 고압의 공기를 제공하는 가열부를 포함하여, 관로에 튜브부가 신속하게 밀착되어 관로 보수가 이루어질 수 있다.

Description

관로 보수 장치 및 방법{REPAIR DEVICE AND METHOD OF PIPELINE}
본 발명은 관로 보수 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관로에 포설된 튜브가 반전되지 않고 고온 고압의 공기에 의해 팽창된 후 경화되면서 관로에 부착될 수 있는 관로 보수 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 국내 상하수도 관로의 개보수공사에 있어 지면을 굴착하고 난후 신관으로 교체하거나 보수하는 방식을 사용하고 있다.
지면굴착에 의한 관로개보수공법은 종합적인 하수관로가 시급한 상황에서 적절하지 못하다. 즉, 상기 공법은 주변환경을 손상시키고, 공사 후 토양의 침식으로 인해 지면의 침하 등이 발생할 뿐만 아니라, 폐기물 처리의 곤란성이 따르며, 혼잡지역의 경우 교통체증을 유발하고, 시민에게 불편을 주는 등 여러 가지 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하고자, 도로를 해체하지 않고도 하수관로의 보수를 수행하는 비굴착 공법이 국내 현실에 맞게 다수 개발되고 있다. 이러한 비굴착 공법은 관로의 준설 및 세정, CCTV 탐사, 관로내의 돌출물 커팅을 한 후, 반전튜브 반전장치를 이용하여 반전튜브를 관로 내벽에 밀착시키고, 반전튜브를 경화시킴으로써 관로를 보강하도록 구성된다.
그러나, 송전관로는 오수관로와 달리 단일 시공연장이 300m 내지 400m에 이르므로, 공기압을 통한 반전튜브 설치가 어렵다는 문제점이 있다. 그리고, 시공연장과 공기압은 비례 관계에 있으므로, 튜브를 계속적으로 반전시키기 위해 공기압력을 상승시키는 과정에서 튜브의 이음부가 파단되는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2269518호(2021.06.21. 등록, 발명의 명칭 : 반전튜브 공급수단을 구비하는 반전튜브 반전장치 및 이를 이용한 관로보수공법)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 관로에 포설된 튜브가 반전되지 않고 고온 고압의 공기에 의해 팽창된 후 경화되면서 관로에 부착될 수 있는 관로 보수 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 관로 보수 장치는: 관로에 매설되는 튜브부; 상기 튜브부에 장착되고, 관로를 통과하면서 마찰을 감소시키는 마찰저감부; 상기 마찰저감부와 연결되고, 상기 마찰저감부가 상기 관로를 통과하도록 이동시키는 견인부; 상기 튜브부를 통과하면서 상기 튜브부의 공기 이동을 위한 통로를 형성하는 통로형성부; 및 상기 튜브부에 연결되고 고온 고압의 공기를 제공하는 가열부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마찰저감부는 상기 관로와의 마찰을 저감하도록 라운드진 형상을 하는 저감몸체부; 상기 저감몸체부와 결합되고, 상기 튜브부를 상기 저감몸체부에 고정하는 저감고정부; 및 상기 저감몸체부에 형성되고, 상기 견인부와 연결되는 저감고리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통로형성부는 상기 튜브부를 통과하는 통로와이어부; 상기 통로와이어부에 연결되는 통로연결부; 및 상기 통로연결부에 삽입되고, 공압에 의해 사이즈가 조절되며, 상기 튜브부를 통과하는 통로볼부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통로형성부는 상기 통로볼부에 연결되고 공압을 공급하는 통로공압부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 관로 보수 장치는: 상기 마찰저감부에 형성되고, 상기 관로 내부 이물질을 제거하는 이물질제거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 관로 보수 방법은: 마찰저감부와 튜브부를 결합하는 단계; 견인부와 상기 마찰저감부를 연결하는 연결단계; 상기 견인부를 작동시켜 상기 튜브부를 관로에 포설하는 단계; 및 가열부가 상기 튜브부에 고온 고압의 공기를 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 관로 보수 방법은: 상기 가열부가 상기 튜브부에 공기를 공급하기 전에 통로형성부가 상기 튜브부를 통과하여 통로를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 관로 보수 장치 및 방법은 마찰저감부에 결합된 튜브부가 견인부에 의해 이동되어 관로에 포설되고, 통로형성부에 의해 펼쳐져 공기 이동 통로가 형성되며, 가열부에서 공급되는 공기에 의해 팽창된 후 경화되면서 관로에 밀착되어 관로에 대한 보수가 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰저감부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통로형성부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질제거부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 관로 보수 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 장치(1)는 튜브부(10)와, 마찰저감부(20)와, 견인부(30)와, 통로형성부(40)와, 가열부(50)를 포함한다.
튜브부(10)는 관로(100)에 매설된다. 일예로, 튜브부(10)는 400m 이상되는 관로(100)에 매설 가능하도록 복수개가 연결되고, 공압에 의해 부풀어 오르며 경화되면서 관로(100)의 내벽에 밀착 가능한 소재 및 형상을 갖도록 설계될 수 있다.
마찰저감부(20)는 튜브부(10)에 장착되고, 관로(100)를 통과하면서 마찰을 감소시킨다. 일예로, 마찰저감부(20)는 튜브부(10)의 선단부에 결합되고, 관로(100) 내측에 걸리지 않도록 단면이 곡면 또는 경사면을 형성할 수 있다.
견인부(30)는 마찰저감부(20)와 연결되고, 마찰저감부(20)가 관로(100)를 통과하도록 이동시킨다. 일예로, 견인부(30)는 지상에 설치되는 견인권취부(31)와, 견인권취부(31)에 감기거나 견인권취부(31)에서 풀리는 견인케이블부(32)와, 견인케이블부(32)에 결합되고, 마찰저감부(20) 또는 튜브부(10)에 연결되는 견인고리부(33)를 포함할 수 있다.
통로형성부(40)는 튜브부(10)를 통과하면서 튜브부(10)의 공기 이동을 위한 통로를 형성한다. 일예로, 관로(100)에 포설되는 튜브부(10)가 구부러지거나 접히게 되면 추후 공기가 통과하지 못하게 되는데, 통로형성부(40)가 튜브부(10)를 통과하면서 구부러지거나 접힌 튜브부(10)를 펼쳐주면 공기가 통과하기 위한 통로가 형성될 수 있다.
가열부(50)는 튜브부(10)에 연결되고 고온 고압의 공기를 제공한다. 일예로, 지상에는 공기를 가열하는 가열생성부(51)와, 가열생성부(51)와 튜브부(10)를 연결하여 공기를 안내하는 가열연결부(52)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰저감부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰저감부(20)는 저감몸체부(21)와, 저감고정부(22)와, 저감고리부(23)를 포함한다.
저감몸체부(21)는 관로(100)와의 마찰을 저감하도록 라운드진 형상을 한다. 일예로, 저감몸체부(21)는 전단부에서 후단부로 갈수록 직경이 커지는 형상을 할 수 있다. 저감몸체부(21)의 표면은 관로(100)와 접촉시 걸리지 않고 마찰이 억제되도록 필름이 코팅 처리될 수 있다.
저감고정부(22)는 저감몸체부(21)와 결합되고, 튜브부(10)를 저감몸체부(21)에 고정한다. 일예로, 저감고정부(22)는 링 형상을 하여 저감몸체부(21)의 후단부 외주면에 결합될 수 있다. 저감고정부(22)와 저감몸체부(21) 사이에는 튜브부(10)가 배치되고, 볼트에 의해 저감고정부(22)가 저감몸체부(21)에 고정되면, 튜브부(10)와 저감몸체부(21)가 결합된 상태를 유지할 수 있다.
저감고리부(23)는 저감몸체부(21)에 형성되고, 견인부(30)와 연결된다. 일예로, 저감고리부(23)는 저감몸체부(21)의 전단부에 결합되고 금속성 고리 형상을 할 수 있다. 견인고리부(33)는 저감고리부(23)에 걸림 고정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통로형성부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통로형성부(40)는 통로와이어부(41)와, 통로연결부(42)와, 통로볼부(43)를 포함한다.
통로와이어부(41)는 튜브부(10)를 통과한다. 일예로, 튜브부(10)의 제작 과정에서 튜브부(10) 내부에 통로와이어부(41)가 설치될 수 있다. 통로와이어부(41)의 양단부는 각각 견인부(30)에 연결되거나, 별도의 작업자에 의해 이동될 수 있다.
통로연결부(42)는 통로와이어부(41)에 연결된다. 일예로, 통로연결부(42)는 통로와이어부(41)에 하나 이상 장착되되, 통로볼부(43)를 수납 가능한 망 형상을 하거나. 보자기 또는 바구니 형상을 할 수 있다.
통로볼부(43)는 통로연결부(42)에 삽입되고, 공압에 의해 사이즈가 조절되며, 튜브부(10)를 통과한다. 일예로, 통로볼부(43)는 공 형상을 하여 공압에 의해 팽창할 수 있다. 통로볼부(43)는 통로연결부(42)에 내장되고, 튜브부(10)와 직접 접촉되어 튜브부(10)의 접힌 부분을 펼쳐줄 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통로형성부(40)는 통로공압부(44)를 더 포함할 수 있다. 통로공급부(44)는 통로볼부(43)에 연결되고 공압을 공급한다. 일예로, 통로공압부(44)는 관로(100)의 외부에 설치되거나 통로와이어부(41)에 장착되고 전원이 인가되면 공압을 생성하는 공압생성부(441)와, 공압생성부(441)에서 생성된 공압을 통로볼부(43)에 공급하는 공압연결부(442)를 포함할 수 있다. 공통로공압부(44)에 의해 통로볼부(43)의 사이즈가 팽창할 수 있다. 이로 인해, 초기에 작은 사이즈를 갖는 통로볼부(43)로 튜브부(10)를 통과시켜 튜브부(10)를 일부 펼쳐준다. 그리고, 통로볼부(43)가 튜브부(10)를 수회 이동하는 동안 통로공압부(44)에 의해 통로볼부(43)가 팽창하여 튜부브(10)의 접힌 부분을 완전히 펼쳐줄 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질제거부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 장치(1)는 이물질제거부(60)를 더 포함할 수 있다. 이러한 이물질제거부(60)는 마찰저감부(20)에 형성되고, 관로(100) 내부 이물질을 제거한다.
일예로, 튜브부(10)가 관로(100)에 매설되기 전에 관로(100) 내부 세척이 실시되지만, 튜브부(10)가 관로(100)를 통과하는 과정에서 이물질제거부(60)가 추가로 이물질을 제거할 수 있다. 그 외, 세척이 어려운 관로(100)에 대한 신속 보수가 필요한 경우, 이물질제거부(60)를 사용하여 관로(100)의 이물질을 제거할 수 있다.
이물질제거부(60)는 마찰저감부(20)에 장착되는 제거베이스부(61)와, 제거베이스부(61)에서 돌출되고 이물질이 걸리는 제거돌기부(62)를 포함할 수 있다. 제거베이스부(61)는 링 형상을 하고 저감몸체부(21)에 회전 가능하도록 장착될 수 있다. 제거베이스부(61)는 모터에 의해 회전되거나 외력에 의해 회전될 수 있다. 제거돌기부(62)는 제거베이스부(61)의 원주방향으로 복수개가 형성되고, 탄성소재로 제작될 수 있다. 이로 인해, 마찰저감부(20)가 견인부(30)에 이끌려 관로(100)를 통과하는 동안, 제거베이스부(61)에 장착된 제거돌기부(62)에 이물질이 걸려 마찰저감부(20)와 함께 관로(100) 외부로 배출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 마찰저감부(20)와 튜브부(10)를 결합한다(S10). 보다 구체적으로, 튜브부(10)의 선단부가 저감몸체부(21)를 감싸도록 배치시키고, 저감고정부(22)를 저감몸체부(21)에 결합한다. 이때, 저감고정부(22)와 저감몸체부(21) 사이에 튜브부(10)가 배치되므로, 튜브부(10)는 저감몸체부(21)에 결합된 상태가 될 수 있다.
마찰저감부(20)와 튜브부(10)가 결합되면, 견인부(30)와 마찰저감부(20)를 연결한다(S20). 보다 구체적으로, 저감고정부(22)가 저감몸체부(21)에 결합되면서 튜브부(10)와 마찰저감부(20)가 결합되면, 견인고리부(33)를 저감고리부(23)에 연결한다.
견인부(30)와 마찰저감부(20)가 연결되면, 견인부(30)가 작동되어 튜브부(10)를 관로(100)에 포설한다(S30). 즉, 관로(100)의 우측에 마찰저감부(20)와 결합된 튜프부(10)가 배치되고, 견인권취부(31)는 관로(100)의 좌측에 배치되며, 견인권취부(31)에서 풀린 견인케이블부(32)는 관로(100)를 통과하며, 견인케이블부(32)에 결합하는 견인고리부(33)는 저감고리부(23)에 연결된다. 상기한 상태에서 견인권취부(31)가 작동되면 견인케이블부(32)가 견인권취부(31)에 감기고, 견인케이블부(32)의 장력에 의해 튜브부(10)는 관로(100) 내부에 포설될 수 있다. 이때, 저감몸체부(21)는 관로(100)의 내벽에 접촉되더라도 마찰을 저감할 수 있다.
관로(100) 내부에 튜브부(10)가 포설되면, 가열부(50)는 튜브부(10)에 고온 고압의 공기를 공급한다(S50). 즉, 튜브부(10)의 좌측단부에서 마찰저감부(20)를 제거하고, 압력 조절용 구멍이 형성되도록 튜브부(10)의 좌측단부를 묶어준다. 그리고, 가열부(50)가 튜브부(10)의 우측단부와 연결되어 고온 고압의 공기를 튜브부(10)에 공급한다. 이로 인해, 튜브부(10)는 팽창하여 관로(100)의 내벽과 밀착될 수 있다. 그리고, 가열부(50)에 의한 공기 공급이 중단된 후, 경화 과정을 거치면 팽창된 튜브부(10)가 관로(100)의 내벽에 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 이때, 튜브부(10)와 관로(100) 사이에는 접착제가 경화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 방법은 통로를 형성하는 과정이 더 포함될 수 있다. 즉, 가열부(50)가 튜브부(10)에 공기를 공급하기 전, 통로형성부(40)가 튜브부(10)를 통과하여 튜브부(10)의 내부에 공기가 통과하기 위한 통로를 형성할 수 있다(S40). 즉 튜브부(10)의 내부에는 통로와이어부(41)가 배치되고, 통로와이어부(41)에 결합된 통로연결부(42)에 통로볼부(43)가 삽입된다. 이때, 통로볼부(43)는 튜브부(10)의 내경보다 작고 탄성을 갖는 공이 될 수 있다. 상기한 상태에서 튜브부(10)의 좌우 양측에서 통로와이어부(41)를 잡아당기면, 통로볼부(43)가 튜브부(10)를 왕복 이동하면서 튜브부(10)의 접혀지거나 구부러진 부분을 펼쳐준다. 이로 인해, 튜브부(10)는 전구간에 걸쳐 구부러지거나 접혀진 부분이 사라지므로, 공기가 안정적으로 통과 가능한 상태가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 관로 보수 장치 및 방법은 마찰저감부(20)에 결합된 튜브부(10)가 견인부(30)에 의해 이동되어 관로(100)에 포설되고, 통로형성부(40)에 의해 펼쳐져 공기 이동 통로가 형성되며, 가열부(50)에서 공급되는 공기에 의해 팽창된 후 경화되면서 관로(100)에 밀착되어 관로(100)에 대한 보수가 이루어질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 튜브부 20 : 마찰저감부
21 : 저감몸체부 22 : 저감고정부
23 : 저감고리부 30 : 견인부
40 : 통로형성부 41 : 통로와이어부
42 : 통로연결부 43 : 통로볼부
50 : 가열부 100 : 관로

Claims (7)

  1. 관로에 매설되는 튜브부;
    상기 튜브부에 장착되고, 관로를 통과하면서 마찰을 감소시키는 마찰저감부;
    상기 마찰저감부와 연결되고, 상기 마찰저감부가 상기 관로를 통과하도록 이동시키는 견인부;
    상기 튜브부를 통과하면서 상기 튜브부의 공기 이동을 위한 통로를 형성하는 통로형성부; 및
    상기 튜브부에 연결되고 고온 고압의 공기를 제공하는 가열부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 보수 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 마찰저감부는
    상기 관로와의 마찰을 저감하도록 라운드진 형상을 하는 저감몸체부;
    상기 저감몸체부와 결합되고, 상기 튜브부를 상기 저감몸체부에 고정하는 저감고정부; 및
    상기 저감몸체부에 형성되고, 상기 견인부와 연결되는 저감고리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 보수 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 통로형성부는
    상기 튜브부를 통과하는 통로와이어부;
    상기 통로와이어부에 연결되는 통로연결부; 및
    상기 통로연결부에 삽입되고, 공압에 의해 사이즈가 조절되며, 상기 튜브부를 통과하는 통로볼부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 보수 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 통로형성부는
    상기 통로볼부에 연결되고 공압을 공급하는 통로공압부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 보수 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 마찰저감부에 형성되고, 상기 관로 내부 이물질을 제거하는 이물질제거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 보수 장치.
  6. 마찰저감부와 튜브부를 결합하는 단계;
    견인부와 상기 마찰저감부를 연결하는 연결단계;
    상기 견인부를 작동시켜 상기 튜브부를 관로에 포설하는 단계; 및
    가열부가 상기 튜브부에 고온 고압의 공기를 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 보수 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가열부가 상기 튜브부에 공기를 공급하기 전에 통로형성부가 상기 튜브부를 통과하여 통로를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 보수 방법.
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