KR101193801B1 - 중대형 노후 상수 관로 내면의 세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관로 내부를 스파이럴 형태로 회전하며 이동하는 이동장치에 고압수를 분사하는 노즐을 장착하여 관로 내면에 생성된 이물질을 고압 세척수로 제거하도록 한 관로내면 세척장치 및 세척 방법에 관한 것이다.

Description

중대형 노후 상수 관로 내면의 세척장치{Pipe inside cleaning machine for large pipes}

본 발명은 노후관로의 갱생공사 전, 관로 내면에 생성된 슬라임 및 민물담치와 같은 이물질을 고압수를 이용하여 제거하는 장치에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 관로 내부를 스파이럴 형태로 회전하는 이동장치에 고압수를 분사하는 노즐을 장착하여 관로 내면에 생성된 이물질을 고압 세척수로 제거하며 제거하는 과정을 외부에서 모니터링하며 조정하는 관로내면 세척장치 및 세척 방법에 관한 것이다.

상수도관은 설치 후 장시간을 사용하게 되면 관로 내면이 산화되어 녹이나 스케일과 같은 이물질들이 관로 내벽면에 생성된다. 이러한 이물질들은 시간이 경과할 수록 두꺼워지고 유체의 흐름을 방해하여 유체 이송에 필요한 에너지소비를 증가하게 한다. 또한 녹과 스케일로 인해 발생하는 적수와 같은 문제점은 민원 발생의 가장 큰 원인 중 하나로 잘 알려져 있다.

관로 내부의 이물질을 제거하기 위하여 관로를 세척하기도 하지만, 관로 내부의 부식을 억제하거나 파손으로 인한 문제의 해결을 위해 관을 교체하거나 혹은 교체하지 않고 기존에 매설된 관의 구조적인 기능을 활용하여 관로의 기능을 복원하는 갱생공사를 시행하기 위해 관로 내부를 세척하기도 한다.

이때, 갱생공법을 적용하기 위해서는 관로 내면의 세척 및 세관 상태에 따라 표면에 부착되는 보수자재의 품질이 결정되기 때문에 노후 관로의 내면에 생성된 이물질(슬라임, 담치, 스케일 등)을 제거하는 공정이 선행되어야만 한다.

이와 관련하여 현재까지 여러 기술들이 개발되어 사용되고 있긴 하지만 주로 소구경 관로(600mm)위주로 사용되고 있으며, 중대구경 관로(관경 600~1,800mm)의 시공현장에서 실질적으로 사용되는 경우는 사례를 찾아보기 어렵다. 특히 대형 관로 내부에서는 기기를 이용한 세척보다는 인력이 직접 진입하여 수작업으로 관로 내면을 세척하는 실정이다. 이때 인력이 밀폐되고 좁은 관로 내부에서 작업을 수행하기 때문에 열악한 작업환경으로 인하여 시공시간이 길고 안전사고의 위험성이 존재하는 단점이 있다.

관로 내부로 인력이 진입하지 않고 기기를 이용한 관로 내면 세척방법과 관련한 대표적인 선행기술로는 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제 10-0656095(명칭: 무동력 자전을 이용한 관로 세척장치)을 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 내명에 접촉하여 구름 동작하여 상기 하우징을 이동시키기위한 전, 후진수단; 상기 하우징에 끼워지며, 고압유체를 이송하기 위한 제 1통로가 축방향으로 형성되며, 내부에 제1통로와 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 고압유체가 관로내면을 타격할 때의 반발력에 의해 노즐 헤드 및 로타리 조인트를 자전시키기 위한 유체 분사수단을 포함하는 무동력 자전을 이용하는 것을 기술적 요지로 한다.

선행기술은 노즐을 지지하는 이동장치를 인력이나 윈치를 이용하여 당기는 힘으로 이동시키기 때문에 작업 시작 전 관로 내부에 유체분사 수단에 사용되는 유체 공급 호스를 관통시켜야하는 번거로움이 있으며, 자체적인 주행이 불가능하여 관로 내부로 진입한 이후에는 전후진이 자유롭지 않은 단점이 있다. 하지만 본 발명은 자체적으로 전 후진이 가능한 회전 이동체에 노즐이 장착되어 관로내부를 이동하면서 세척하기 때문에 노즐의 이동에 필요한 추가적인 견인장치나 인력이 필요 없으며 견인에 필요한 와이어의 관통을 위해 사전작업에 필요한 시간과 인력소모를 개선할 수 있는 장점이 있다.

선행기술 문헌

문헌 1: 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제 10-0656095 호

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 관로 내부를 스파이럴 형태로 회전하며 이동하는 이동장치에 고압수를 분사하는 노즐을 장착하여 관로 내면에 생성된 이물질을 고압 세척수로 제거하도록 한 관로내면 세척장치 및 세척 방법을 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 중대구경 상수관로의 내부세척에 있어 인력이 진입하지 않고 세척 기기로만 공정을 수행하여 작업환경에 따라 시공효율이 저하되지 않고 좁고 밀폐된 공간 내부에서 사람이 작업하는 것을 배제하여 안전사고의 위험성이 없도록 하는 관로 내면 세척장치 및 세척 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 노후관로 내면에 생성된 이물질을 제거하는 노후관로 내면의 세척장치에 있어서, 와곽 모서리를 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 지지축들과, 하나의 지지축에 일단이 결합되는 프레임과, 상기 프레임에 설치되어 있는 LM블럭에 외부로 인출 가능하게 끼워지며 상기 지지축의 반대편에 위치하는 다른 지지축에 일단이 결합되는 LM가이드로 구성한 외곽골조와, 상기 프레임에 브라켓으로 고정 설치되는 유압실린더와, 상기 유압실린더의 동력으로 외부로 인출 동작하며 상기 LM가이드에 브라켓으로 연결 구성되어, 상기 LM가이드를 외부로 인출시키는 로드와, 상기 프레임에 설치되어 있는 바퀴축에 끼워지며 상기 노후관로의 내경에 밀착된 상태에서 베터리에서 인가된 전원으로 구동하는 모터의 동력을 전달받아 회전하는 바퀴로 구성한 이동수단과, 상기 이동수단의 중앙에 브라켓으로 고정 설치되며 끝단에 결합되어 있는 고압호스를 통해 고압의 세척수를 공급받는 고압수 공급관과, 상기 고압수 공급관의 선단이 끼우지기 위한 공급유로를 가지며 상기 고압수 공급관의 선단에 고정 설치되는 헤드와, 상기 헤드의 내부에 형성되며 상기 고압수 공급관에서 공급되는 세척수를 수용하는 챔버와, 상기 헤드의 전면에 체결되어 상기 챔버를 밀폐 구성하는 덮개와, 상기 덮개의 후면에 삼각뿔 형상으로 돌출 형성되며 둘레면에 형성된 경사면을 통해 상기 챔버로 공급된 세척수가 부딧친 상태에서 와류를 일으키며 상기 헤드의 외곽 둘레면에 형성되어 있는 배출유로로 배출되도록 유도하는 돌출면부 및 상기 헤드의 배출유로에 결합되며, 상기 배출유로에서 배출되는 세척수를 노후관로의 내경으로 분사시켜 노후관로의 내경에 생성된 이물질을 제거하는 노즐관으로 구성한 분사수단을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 유압을 이용한 길이 조절이 가능한 각각의 프레임으로 이루어지며 진입하는 관경의 크기에 따라 프레임의 개수를 가감하여 노후관로의 크기에 맞추며 유압을 이용하여 프레임의 길이를 늘려 노후관로 내부에 바퀴를 밀착시킨다. 때문에 한대의 기기로 다양한 관경에서 사용이 가능하다.

또한, 본 발명은 장비에 장착된 CCTV를 통해 시공과정과 세척 이후의 관로 벽면의 상태를 실시간으로 파악할 수 있으며 시공 중에도 전 후진이 자유롭기 때문에 시공 중 발생할 수 있는 돌발 상황이나 세척상태가 좋지 못한 부분에 대해 즉각적인 대처가 가능하다. 따라서 기존에 1회 세척 후 모니터링 후 반복 세척을 해야 하는 기계식 세척장치보다 빠른 시간에 세척공정을 완료할 수 있는 장점이 있으며, 인력이 관로 내부로 진입하지 않기 때문에 시공 중 발생할 수 있는 안전사고의 위험성을 원천적으로 차단한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 노후관로 내면의 세척장치의 구성을 입체적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 노후관로 내면의 세척장치의 정면을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 측면을 도시한 도면.
도 4는 노후관로 내면의 세척장치에서 직경이 크게 제작된 노후관로에 맞추어 프레임 및 LM가이드의 길이가 조절된 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 분사수단의 주요구성을 발췌하여 단면을 도시한 도면.

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 1과 도 2는 본 발명에서 구현하고자 하는 노후관로 내면의 세척장치의 구성을 상세하게 도시한 도면들이다.

도 1과 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 노후관로 내면의 세척장치는 크게 이동수단(100)과 분사수단(200)으로 나뉘어져 구성한다.

상기 이동수단(100)은 중대구경 상수관로의 내부로 세척장치를 이동시키는 수단이다.

상기 이동수단(100)은 전체적으로 사각 형태를 가지도록 외곽 모서리를 따라 4개의 지지축(10a, 10b, 10c, 10d)들과, 외곽 골조(12)를 구성하는 프레임(14) 및 LM가이드(18)를 포함하여 구성한다.

두 개의 지지축(10a, 10b)과, 상기 지지축(10a, 10b)들 사이에 위치하는 외곽 골조(12)인 프레임(14) 및 LM가이드(18)간의 연결구조를 대표하여 기술하면 하나의 지지축(10a)에는 프레임(14)의 단부를 결합하고, 다른 지지축(10b)에는 LM가이드(18)의 단부를 결합 구성한 상태에서 상기 프레임(14)에 LM블럭(16)을 설치하고, 상기 LM블럭(16)에 상기 LM가이드(18)가 인출 가능하게 끼워지는 연결구조를 가지도록 한다.

한편, 상기 외곽 골조(12)인 프레임(14) 및 LM가이드(18)는 유압실린더(20)의 구동에 따라 노후관로의 크기에 맞추어 그 길이가 조절되도록 구성한다.

구체적으로, 도 4에서와 같이 상기 프레임(14)에는 유압실린더(20)를 브라켓(22)으로 고정 설치하고, 상기 유압실린더(20)의 로드(24)는 상기 LM가이드(18)에 브라켓(26)으로 고정 설치하여, 유압실린더(20)로 공급된 유압에 의해 상기 로드(24)가 인출 동작하면 상기 LM가이드(26)는 상기 프레임의 LM블럭(16)에 끼워진 상태에서 슬라이딩 동작하며 외부로 인출됨으로서 노후관로의 크기에 맞추어 프레임(14) 및 LM가이드(18)의 길이를 조절할 수 있게 되는 것이다.

상기 프레임(14)에는 장비를 이동시키기 위한 바퀴(32)가 장착된다. 구체적으로 프레임(14)에는 홀더(28)가 설치되고, 상기 홀더(28)에는 바퀴축(30)이 관통한 상태에서 그 바퀴축(30)의 양단에 바퀴(32)를 끼워 구성한다.

상기 프레임(14)에 구비된 바퀴(32)는 노후관로의 내경에 밀착된 상태에서 베터리(34)에서 인가된 전원으로 구동하는 모터(36)의 동력을 전달받아 회전하며 세척장치를 자체적으로 이동시키게 된다.

상기 모터(36)와 바퀴(32)간의 동력전달 구조는 베터리(34)에서 인가된 전원으로 구동하는 모터(36)의 축에 구동풀리(38)를 결합하고, 상기 바퀴(32)가 결합된 바퀴축(30)에는 피동풀리(40)를 결합한 상태에서 상기 구동 및 피동풀리(38, 40)를 체인(42)으로 연결 구성하여 모터(36)의 동력을 바퀴축(30)으로 전달하게 된다.

한편, 상기 이동수단(100)의 앞쪽에는 CCTV(44)가 설치되며, 상기 CCTV(44)를 통해 시공과정과 세척 이후의 노후관로 내면의 상태를 실시간으로 파악할 수 있으며 시공 중에도 전 후진이 자유롭기 때문에 시공 중 발생할 수 있는 돌발 상황이나 세척상태가 좋지 못한 부분에 대해 즉각적으로 대처할 수 있게 된다.

상기 분사수단(200)은 상기 이동수단(100)의 중앙에 조립되어, 외부에서 공급되는 고압의 세척수(고압수)를 분사시켜 노후관로 내경에 생성된 이물질을 제거하는 수단이다.

첨부된 도 1과 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 분사수단(200)은 고압수 공급관(50) 및 헤드(58) 그리고 노즐관(66)을 포함하여 구성한다.

상기 고압수 공급관(50)은 상기 이동수단(100)의 중앙에 브라켓(46)으로 고정 설치된 상태에서 일단에는 고압호스(52)가 연결되고, 그 타단에는 헤드(58)가 결합되어, 상기 고압호스(52)를 통해 외부에서 공급되는 고압의 세척수를 상기 헤드(54)로 공급하게 된다.

상기 헤드(54)는 고압수 공급관(50)에 노즐관(66)을 연결하기 위한 매개체로서, 후면에는 공급유로(56)가 형성되고, 상기 공급유로(56)에는 상기 고압수 공급관(50)의 타단이 나사식으로 체결된 상태로 연결 구성된다.

상기 헤드(54)의 전면에는 상기 공급유로(56)와 연결하여 통하는 챔버(58)가 구비되고, 상기 챔버(58)는 상기 헤드(54)의 전면에 나사식으로 결합되는 덮개(60)에 의해 밀폐 구성된다.

상기 덮개(60)의 후면은 삼각뿔 형상의 돌출면부(62)가 돌출 구성되는 데, 상기 돌출면부(62)의 주위 경사면(62a)은 챔버(58)로 공급된 고압의 세척수가 부딪히면, 와류를 일으키도록 한 상태에서 상기 헤드(54) 외곽 둘레면에 관통 형성되어 있는 배출유로(64)로 배출될 수 있도록 유도하게 된다.

상기 노즐관(66)은 소정의 길이를 가지는 파이프 형태로 상기 헤드(54)의 외곽 둘레면에 관통 형성되어 있는 배출유로(64)에 나사식으로 체결되며, 상기 배출유로(64)를 통해 배출되는 고압의 세척수를 노후관로의 내경으로 분사시켜, 상기 노후관로의 내경에 생성된 이물질을 제거시키게 된다.

이하, 본 발명에 따른 노후관로 내면의 세척장치의 작용을 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 기술하기로 한다.

먼저, 클리닝 작업을 필요로 하는 노후관로 내경으로 본 발명의 세척장치를 진입시킨 다음, 베터리(34) 전원을 모터(36)로 인가하게 되면 상기 모터(36)의 축에 결합되어 있는 구동풀리(38)는 회전하게 되고, 이에 따라 상기 구동풀리(38)와 체인(42)으로 연결된 피동풀리(40)는 회전력을 전달받아 바퀴축(30)을 회전시켜 노후관로 내경에 밀착되어 있는 바퀴(32)를 회전시켜 세척장치를 노후관로 내부로 이동시키게 된다.

한편, 세척하기 위한 노후관로의 직경이 클 경우에는 바퀴(32)가 노후관로의 내경에 밀착될 수 없는 바, 이때에는 유압실린더(20)로 유압을 공급하면 로드(24)는 인출 동작하며 LM가이드(18)를 밀어, 상기 LM가이드(18)를 프레임(14)의 LM블럭(16)에서 외부로 인출시키도록 하며, 이러한 유압실린더(20)의 구동을 통해 프레임(14) 및 LM가이드(18)는 노후관로의 크기에 맞추어 그 길이를 조절하여 바퀴(32)를 직경이 크게 제작된 노후관로의 내경에 용이하게 밀착될 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 바퀴(32)의 회전동작으로 세척장치가 노후관로 내부로 이동함과 동시에 고압호스(52)를 통해 분사수단(200)인 고압수 공급관(50)으로 고압의 세척수를 공급하게 되면 세척수는 상기 고압수 공급관(50)의 선단에 결합되어 있는 헤드(54)의 내부 챔버(58)로 공급된 다음, 상기 헤드(54)의 전면에 결합되어 상기 챔버(58)를 밀폐 구성하는 덮개(60)의 후면 경사면부(62a)에 부딧친 다음, 와류를 일으킨 상태에서 상기 헤드(54)의 외곽 둘레면에 형성되어 있는 배출유로(64)로 배출된 후, 상기 배출유로(64)에 결합되어 있는 노즐관(66)을 통해 노후관로의 내경으로 분사되어 상기 노후관로의 내경에 생성된 이물질을 제거하게 된다.

10a,10b,10c,10d: 지지축 12: 외곽골조
14: 프레임 16: LM블럭
18: LM가이드 20: 유압실린더
24: 로드 30: 바퀴축
32:바퀴 34: 베터리
36: 모터 50: 고압수 공급관
52: 공급호스 54: 헤드
56: 공급유로 58: 챔버
60: 덮개 62: 돌출면부
62a: 경사면 64: 배출유로
66: 노즐관 100: 이동수단
200: 분사수단

Claims (1)

1. 노후관로 내면에 생성된 이물질을 제거하는 노후관로 내면의 세척장치에 있어서,
   와곽 모서리를 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 지지축(10)들과;
   하나의 지지축(10)에 일단이 결합되는 프레임(14)과;
   상기 프레임(14)에 설치되어 있는 LM블럭(16)에 외부로 인출 가능하게 끼워지며 상기 지지축의 반대편에 위치하는 다른 지지축에 일단이 결합되는 LM가이드(18)로 구성한 외곽골조(12)와;
   상기 프레임(14)에 브라켓(22)으로 고정 설치되는 유압실린더(20)와;
   상기 유압실린더(20)의 동력으로 외부로 인출 동작하며 상기 LM가이드(18)에 브라켓(26)으로 연결 구성되어, 상기 LM가이드(18)를 외부로 인출시키는 로드(24)와;
   상기 프레임(14)에 설치되어 있는 바퀴축(30)에 끼워지며 상기 노후관로의 내경에 밀착된 상태에서 베터리(34)에서 인가된 전원으로 구동하는 모터(36)의 동력을 전달받아 회전하는 바퀴(32)로 구성한 이동수단(100)과;
   상기 이동수단(100)의 중앙에 브라켓(46)으로 고정 설치되며 끝단에 결합되어 있는 고압호스(52)를 통해 고압의 세척수를 공급받는 고압수 공급관(50)과;
   상기 고압수 공급관(50)의 선단이 끼우지기 위한 공급유로(56)를 가지며 상기 고압수 공급관(50)의 선단에 고정 설치되는 헤드(54)와;
   상기 헤드(54)의 내부에 형성되며 상기 고압수 공급관(50)에서 공급되는 세척수를 수용하는 챔버(58)와;
   상기 헤드(54)의 전면에 체결되어 상기 챔버(58)를 밀폐 구성하는 덮개(60)와;
   상기 덮개(60)의 후면에 삼각뿔 형상으로 돌출 형성되며 둘레면에 형성된 경사면(62a)을 통해 상기 챔버(58)로 공급된 세척수가 부딧친 상태에서 와류를 일으키며 상기 헤드(54)의 외곽 둘레면에 형성되어 있는 배출유로(64)로 배출되도록 유도하는 돌출면부(62) 및 ;
   상기 헤드(54)의 배출유로(64)에 결합되며, 상기 배출유로(64)에서 배출되는 세척수를 노후관로의 내경으로 분사시켜 노후관로의 내경에 생성된 이물질을 제거하는 노즐관(66)으로 구성한 분사수단(200)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 노후관로 내면의 세척장치.
   
   
   
   
   
   
   
   

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