KR102535797B1 - 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀착공법(cfl)용 견인헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존 관의 완전구조보강 갱생을 위한 신관 삽입 밀착공법에서 고강도인 신관을 견인하는 견인헤드에 주로 폴리에틸렌(PE)관인 신관을 고강도로 고정하면서도 신관이 구관에 삽입되기 위해 압축되어 관경이 축소될 때 신관 내부에서 신관과 함께 축소가 이루어질 수 있도록 꺾임이 가능한 신관 결합부를 구비한 견인헤드에 관한 것으로, 본 발명의 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드는 폴리에틸렌 파이프의 선단부를 나사 결합 등으로 견인헤드에 고정할 때 고정강도를 강하게 유지할 수 있도록 신관인 폴리에틸렌 파이프 내부로 깊이 삽입될 수 있도록 길이가 길고 신관을 압축할 때 신관과 함께 관경이 줄어들 수 있도록 유연한 재질 또는 관절구조를 가진 신관고정용 길이 연장부를 포함하는 견인헤드를 제공하여, 견인 도중 신관 연결부의 파손을 방지함으로써 안정된 견인작업을 수행할 수 있다.

Description

상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀착공법(CFL)용 견인헤드{Traction Head for New Pipe Close Fit Lining Process for Water or Sewage Pipe Rehabilitation}

본 발명은 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드에 관한 것으로, 특히 상세하게는 기존 관의 완전구조보강 갱생을 위한 신관 삽입 밀착공법에서 고강도인 신관을 견인하는 견인헤드에 주로 폴리에틸렌(PE)관인 신관을 고강도로 고정하면서도 신관이 구관에 삽입되기 위해 압축되어 관경이 축소될 때 신관 내부에서 신관과 함께 축소가 이루어질 수 있도록 꺾임이 가능한 신관 결합부를 구비한 견인헤드에 관한 것이다.

상수도관이나 하수도관 등 지중 매설관은 매설 후 시간이 지나면서 관 외부의 수분과 관 내부의 물이나 오일 등에 의해 부식 또는 침식되고, 지각 변동과 외부 충격으로 손상되기도 한다. 이처럼 지중 매설관에 손상이 누적될 경우에는 관 교체나 보수가 필요하지만, 땅을 파서 관을 교체하거나 보수하는 일은 대규모의 굴착공정을 수반하는 장기간의 공사이므로 막대한 공사비용 소요는 물론 공사로 인한 교통장애 등 여러 문제점을 동반하게 된다.

이러한 굴착공사의 문제점을 최소화하기 위해 노후화된 관의 갱생공법이 다양하게 개발되었다. 대표적인 갱생공법으로는 관내 이물질 또는 부드럽게 달라붙은 박편(scale) 제거를 목적으로 하는 세척공법, 딱딱하게 달라붙은 녹이나 때까지 제거할 수 있는 세관공법, 관내 녹과 스케일을 제거하여 통수단면적을 확보하고 부식방지 또는 구조보강까지 가능한 내관 피복(lining)공법 등이 개발되어 응용되고 있다.

이러한 방법 중 하나로 주로 폴리에틸렌(PE) 파이프를 사용하는 삽입 밀착공법(Close-Fit Lining)은 기존 관 내부에 삽입되는 폴리에틸렌 파이프를 완전 밀착시키는 공법으로 기존 관 내 공간을 최대한 활용할 수 있도록 개발되었다. 교체를 위해 삽입되는 폴리에틸렌 파이프는 기존 관에 삽입되기 전에 그 굵기가 감소되도록 인발(Drawing)되나, 설치 후 원래의 관은 기존 관에 완전 밀착되면서 복원된다. 이러한 공법의 대표적인 시공형태는 관의 끝을 가늘게 한다는 의미에서 스웨이지 라이닝 공법(Swage Lining Method)이라고도 한다.

그러나 삽입 밀착을 위해 스웨이지 라이닝 공법을 시행하는 과정에서 새로운 관을 인발하여 삽입하는 과정에는 구관의 휘어진 정도 및 구관 내부의 오염 정도에 따라 신관이 전진하는데 큰 저항이 따르기도 한다. 이러한 신관삽입에 따른 저항은 견인헤드에 고정된 신관의 선단부에 집중되어 볼트 등으로 견인헤드에 고정한 신관 부위가 찢어지거나 절단되는 일이 발생하는 경우도 있다. 이런 문제를 해결하기 위해서는 견인헤드와 신관이 접하는 부위를 증가시키는 방법이 있으나 신관이 삽입을 위해서 가늘게 늘어나야 하는 상황 때문에 견인헤드의 길이를 늘리는 것으로는 한계가 있다.

대한민국 등록특허 제1505668호는 ‘기존 파이프의 스웨이지 라이닝 시공 방법’에 관한 것으로, 땅에 매설된 기존 파이프를 스웨이징 다이를 사용하여 라이너 파이프로 스웨이지 라이닝하는 기존 파이프의 스웨이지 라이닝 시공 방법에 대하여 개시한다. 상기 발명은 견인헤드에 대한 도면과 구성을 설명하면서 견인헤드가 다수의 볼트에 의해 견고하게 결합할 수 있음을 설명하고 있으나, 이는 신관 파이프가 압축되기 이전부위까지만 가능하므로 신관 진입에 강한 저항이 있을 경우에는 볼트 결합부위가 파손될 수 있다는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제1505668호, ‘기존 파이프의 스웨이지 라이닝 시공 방법’

폴리에틸렌 파이프의 선단부를 나사 결합 등으로 견인헤드에 고정할 때 고정강도를 강하게 유지할 수 있도록 신관인 폴리에틸렌 파이프 내부로 깊이 삽입될 수 있도록 길이가 길면서도 신관이 구관에 삽입되기 위해 압축될 때 함께 부피가 줄어들 수 있도록 유연하거나 관절 구조를 포함하는 길이 연장부를 구비하는 견인헤드를 제공하고자 한다.

본 발명은 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드로, 상기 견인헤드는: 첨두의 중심부를 관통하여 견인봉이 체결되도록 체결공을 구비하고, 측벽에 나사산을 구비한 복수 개의 체결구멍(fastening hole)이 형성되며 밑면 지름 길이가 상기 신관의 내경보다 작은 원뿔형 본체부; 및 상기 원뿔형 본체부 밑면에서 측벽방향을 따라 연장되고, 외면에 나사산을 구비한 복수 개의 체결구멍이 형성되며 서로 간격을 두고 배열된 복수 개의 띠형 연장부를 포함하고, 상기 복수개의 띠형 연장부는 상기 신관 내부로 꺾여서 삽입될 수 있도록 꺾임부를 구비하거나 탄성을 가진 재질로 형성되는, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 띠형 연장부는 제1단 꺾임부와 제2단 꺾임부를 포함하고, 상기 제1단 꺾임부는 상기 신관 내경과 접하고, 상기 제2단 꺾임부는 상기 신관의 압축(swage)된 상태의 내경과 접하는, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 원뿔형 본체부와 상기 띠형 연장부는 서로 분리가능하고, 상기 띠형 연장부는 상기 원뿔형 본체부에 나사결합되는, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 본체부의 체결공은 상기 견인봉이 관통 후 통과해 노출된 견인봉을 상기 본체부 밑면 아래에서 체결하는 고정너트를 더 포함하는, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 본체부의 체결공은 나사산을 구비한 볼트 형상의 견인봉을 체결할 수 있도록 상기 볼트 형상의 견인봉 나사산과 결합하는 너트 형상의 나사산을 내부에 형성한, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드를 제공한다.

본 발명의 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드는 폴리에틸렌 파이프의 선단부를 나사 결합 등으로 견인헤드에 고정할 때 고정강도를 강하게 유지할 수 있도록 신관인 폴리에틸렌 파이프 내부로 깊이 삽입될 수 있도록 길이가 길고 신관을 압축할 때 신관과 함께 관경이 줄어들 수 있도록 유연한 재질 또는 관절구조를 가진 신관고정용 길이 연장부를 포함하는 견인헤드를 제공하여, 견인 도중 신관 연결부의 파손을 방지함으로써 안정된 견인작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드가 일체형 연장부를 포함하는 형상에 대한 사시도(a)와 분리형 연장부를 포함하는 형상에 대한 측면도(b)를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드에 신관이 나사결합으로 고정되어 인발장치로 접근하는 형상을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드에 신관이 나사결합으로 고정되어 인발장치에서 인발되는 형상을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 한 구현예에 따른, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드에 신관이 나사결합으로 고정되어 인발장치를 통과하여 구관으로 접근하는 삽입 밀착공법(CFL)을 나타내는 개념도이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

삽입 밀착공법(PE-CFL)은 기존관에 내관을 삽입하는 공법을 말하며, 본 발명에서 사용된 삽입용 내관은 그 자체로 단독관으로 사용될 수 있는 두께와 강도를 가지는 폴리에틸렌 파이프를 채택한다. 따라서 본 발명의 완전구조보강 공법은 내관으로 사용되는 폴리에틸렌 파이프의 수명이 통상의 파이프와 동일하다.

도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드가 일체형 연장부를 포함하는 형상에 대한 사시도(a)와 분리형 연장부를 포함하는 형상에 대한 측면도(b)를 나타내는 개략도이다. 본 발명은 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드(1)에 관한 것으로, 본 발명의 한 구현예에 따른 상기 견인헤드는: 첨두의 중심부를 관통하여 견인봉이 체결되도록 체결공(11)을 구비하고, 측벽에 나사산을 구비한 복수 개의 체결구멍(fastening hole)(12)이 형성되며 밑면 지름 길이(h)가 상기 신관(3)의 내경(l)보다 작은 원뿔형 본체부(10); 및 상기 원뿔형 본체부 밑면에서 측벽방향을 따라 연장되고, 외면에 나사산을 구비한 복수 개의 체결구멍(22)이 형성되며 서로 간격을 두고 배열된 복수 개의 띠형 연장부(20)를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 본체부(10)의 복수개의 체결구멍(12)에는 나사산(14)이 형성되어 상기 신관과 상기 본체부를 고정하는 나사와 결합할 수 있도록한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 띠형 연장부(20)의 복수개의 체결구멍(22)에는 나사산(24)이 형성되어 상기 신관과 상기 띠형 연장부를 고정하는 나사와 결합할 수 있도록 한다. 본 발명의 일 구현예에 따른 견인헤드는 매립구간 상하수도관의 구관(7) 내부로 신관(3)을 삽입하므로 상기 매립구간 양단의 작업구 중 출발 작업구(100)에서 진입하고 상기 구관 내부를 통과해 도착 작업구(200)로 진출하는 견인봉(2)에 연결되어 상기 신관을 견인하게 된다. 상기 견인봉(2)은 조립식 구조일 수 있으며 견인부(5)에 의해 견인력을 받는다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 원뿔형 본체부와 상기 띠형 연장부는 서로 분리가능하고, 상기 띠형 연장부는 상기 원뿔형 본체부에 나사결합(25)되는 형상을 가질 수 있다. 이와 같이 분리가능한 띠형 연장부는 연장부의 길이와 두께 및 재질 선택에서 일체형보다 다양성을 확보할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 복수개의 띠형 연장부는 상기 신관 내부로 꺾여서 삽입될 수 있도록 꺾임부를 구비하거나 탄성을 가진 재질로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 띠형 연장부가 상기 견인헤드와 같은 재질로 연장되는 경우에는 탄성유지가 가능하도록 두께를 조절하거나, 일방향 또는 쌍방향으로 휠 수 있는 관절구조를 가질 수 있다. 이러한 관절구조를 통해 상기 띠형 연장부는 상기 신관의 내경과 평행한 방향으로 꺾인 상태에서 신관과 나사결합할 수 있다.

도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드에 신관이 나사결합(8)으로 고정되어 인발장치(4)로 접근하는 형상을 나타내는 개념도이이고, 도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드에 신관(3)이 나사결합(8)으로 고정되어 인발장치(4)의 인발부(30)에서 인발되는 형상을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 신관과 견인헤드 사이의 나사결합(8)은 견인으로 인한 인발시 저항을 줄이기 위해 나사의 볼트부가 신관의 두께를 타고 깊이 삽입되어 인발부에 걸리지 않도록 되어 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 띠형 연장부는 제1단 꺾임부(33)와 제2단 꺾임부(333)를 포함하고, 상기 제1단 꺾임부(33)는 상기 신관 내경과 접하고, 상기 제2단 꺾임부(333)는 상기 신관의 압축(swage)된 상태의 내경과 접하는 구성일 수 있다. 상기 제1단 꺾임부는 상기 신관 내경과 접하여 고정되고, 상기 제2단 꺾임부도 인발장치의 인발부를 통과하기 전까지는 별도로 꺾이거나 하지 않다가 상기 인발부를 통과하면서 신관의 관경이 줄어들면서 함께 꺾이게 된다. 이와 같이 함으로써 견인헤드와 신관 연결부의 고정상태를 강하게 유지하면서도 유연하게 인발부를 통과하여 신관의 관경이 줄어들 수 있도록 한다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 본체부의 체결공은 상기 견인봉이 관통 후 통과해 노출된 견인봉을 상기 본체부 밑면 아래에서 체결하는 고정너트(15)를 더 포함하는 구성을 취한다. 이를 통해, 상기 견인봉이 견인헤드를 견인할 때 강한 장력이 작용해도 견인봉과 견인헤드가 분리되지 않게 되는 효과가 있다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 본체부의 체결공은 나사산을 구비한 볼트 형상의 견인봉을 체결할 수 있도록 상기 볼트 형상의 견인봉 나사산과 결합하는 너트 형상의 나사산을 내부에 형성하는 구성을 취한다. 이와 같은 구성을 취함으로써 견인봉을 고정하는 고정너트와 함께 견인헤드 본체 자체가 커다란 너트부를 형성할 수 있도록 하는 효과를 가진다.

도 4는 본 발명의 한 구현예에 따른, 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드에 신관이 나사결합으로 고정되어 인발장치를 통과하여 구관으로 접근하는 삽입 밀착공법(CFL)을 나타내는 개념도이다. 도 4의 (a)는 본 발명의 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드에 신관이 고정된 상태에서, 상기 견인헤드는 견인봉에 연결되어 견인부가 당기는 힘에 의해 인발장치로 접근하는 개념도를 나타낸다. 이때 신관의 내경은 길이가 (l)이 되며 견인헤드의 띠형 연장부도 신관의 내경 길이인 (l)에서 꺾일 수 있도록 제1단 꺾임부를 포함한다. 도 4의 (b)는 매립구간 양단의 작업구 중 도착 작업구(200)에 위치한 견인부(5)에 의해 견인봉(2)이 끌려오고, 견인봉이 출발 작업구(100)에서 신관이 고정된 견인헤드를 견인하여 견인헤드가 인발장치(4)로 접근하는 개념도를 나타낸다. 도 4의 (c)는 견인봉의 견인력에 끌려서 견인헤드가 인발장치(4)의 신관 인발부(30)로 진입하는 개념도를 나타낸다. 신관 인발부에 신관이 접근하게 되면 신관의 관경이 좁아지면서 신관이 늘어나게 되는데 이때 신관 인발부의 직경은 (t)가 되고, 신관 내부에 위치한 띠형 연장부는 신관 외경이 t로 꺾이는 지점에서 제2단 꺾임부를 통해 꺾이게 된다. 제1단 꺾임부의 위치와 달리 인발꺾임이 일어나는 지점에서 강한 저항을 받게 되므로 신관과 견인헤드의 고정부위에서 파열이 일어날 수 있는데 제2꺾임부를 구비한 띠형 연장부에서 신관과 견인헤드의 고정을 연장함으로써 고정상태를 강하에 유지할 수 있도록 한다. 도 4의 (d)는 견인헤드를 따라 신관이 인발부를 통과해 인발장치 내부를 통과하는 상태를 나타내는 개념도이다. 인발장치 내부의 신관 통로는 인발부 지름(t)보다 조금 길게 되어서(t+α) 신관이 인발장치 내부를 수월하게 통과할 수 있다.

이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.

1. 견인헤드
2. 견인봉
3. 신관
4. 인발장치
5. 견인부
7. 구관
8, 25. 나사결합
10. 본체부
11. 체결공
12, 22. 복수 개의 체결구멍
14, 24. 나사산
15. 고정너트
20. 띠형 연장부
30. 인발부
33. 제1단 꺾임부
100. 출발 작업구
200. 도착 작업구
333. 제2단 꺾임부

Claims (5)

1. 상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드로,
   상기 견인헤드는:
   첨두의 중심부를 관통하여 견인봉이 체결되도록 체결공을 구비하고, 측벽에 나사산을 구비한 복수 개의 체결구멍(fastening hole)이 형성되며 밑면 지름 길이가 상기 신관의 내경보다 작은 원뿔형 본체부; 및
   상기 원뿔형 본체부 밑면에서 측벽방향을 따라 연장되고, 외면에 나사산을 구비한 복수 개의 체결구멍이 형성되며 서로 간격을 두고 배열된 복수 개의 띠형 연장부를 포함하고,
   상기 복수개의 띠형 연장부는 상기 신관 내부로 꺾여서 삽입될 수 있도록 꺾임부를 구비하거나 탄성을 가진 재질로 형성되고,
   상기 띠형 연장부는 상기 신관의 내경과 평행한 방향으로 꺾인 상태에서 상기 신관과 결합할 수 있도록, 상기 꺾임부는 제1단 꺾임부와 제2단 꺾임부를 포함하고, 상기 제1단 꺾임부는 상기 신관 내경과 접하고, 상기 제2단 꺾임부는 인발장치의 인발부를 통과하기 전까지는 꺾이지 않다가 상기 인발부를 통과하면서 신관의 관경이 줄어들면서 함께 꺾이어 상기 신관의 압축(swage)된 상태의 내경과 접하는,
   상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 원뿔형 본체부와 상기 띠형 연장부는 서로 분리가능하고,
   상기 띠형 연장부는 상기 원뿔형 본체부에 나사결합되는,
   상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체부의 체결공은 상기 견인봉이 관통 후 통과해 노출된 견인봉을 상기 본체부 밑면 아래에서 체결하는 고정너트를 더 포함하는,
   상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체부의 체결공은 나사산을 구비한 볼트 형상의 견인봉을 체결할 수 있도록 상기 볼트 형상의 견인봉 나사산과 결합하는 너트 형상의 나사산을 내부에 형성한,
   상하수도관 갱생을 위해 신관과 고정되는 삽입 밀작공법(CFL)용 견인헤드.

Images