KR200411714Y1 - 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 단일의 장비를 이용하되 노즐부로부터 분출되는 고압유체를 이용하여 상기 노즐부가 별도의 회전동력이 필요없이 자전되도록 하면서 관로 내면을 건조시키고, 또 관로내의 퇴적물을 효과적으로 준설할 수 있는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치에 관한 것이다.

본 고안은, 고압유체를 이송하기 위한 제1 통로가 축방향으로 형성되되, 제1 통로의 단부로부터 원주면을 향해 관통된 안내통로가 형성된 본체; 상기 본체의 전면에 구비된 견인수단; 일단이 상기 본체의 외면에 소정 각도로 고정되며, 타단이 관로내면에 접촉하여 구름동작하여 상기 본체가 원활히 이동되도록 하기 위한 이동수단; 상기 본체의 일측부 외주면에 끼워지되, 그를 중심으로 360°회전가능하게 설치되며, 내부 원주면에 상기 제1 통로와 연통하는 가이드홈이 형성되고, 상기 가이드홈으로부터 반경방향으로 제2 통로가 관통되게 형성된 로타리조인트; 상기 로타리 조인트내에 설치되며, 본체를 중심으로 상기 로타리 조인트가 원활하게 회전되도록 하기 위한 베어링; 및 상기 로타리 조인트의 제2 통로에 연결되어 그를 통해 이송된 고압유체를 분출하며, 분출되는 고압유체가 관로내면을 타격할 때의 반발력에 의해 상기 로타리 조인트와 함께 자전하는 유체 분사수단을 포함하는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치를 제공한다.

관로, 건조,준설, 무동력 자전, 고압유체, 노즐, 로타리 조인트

Description

무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치{A apparatus for drying and dredging conduit using powerless revolution}

도1은 본 고안에 의한 무동력 자전을 이용한 관로 건조 및 준설장치의 일실시예를 나타낸 분해사시도.

도2는 본 고안의 요부인 노즐부의 결합사시도.

도3은 본 고안에 의한 무동력 자전을 이용한 관로 건조 및 준설장치의 작용상태를 나타내기 위한 단면도.

도4는 본 고안의 요부인 노즐의 분출압력에 의해 상기 노즐이 회전하는 상태를 나타낸 정면도.

* 도면의 주요전체에 대한 부호의 설명

2: 본체 4: 견인 고리

6: 이동수단 8: 로타리조인트

10: 베어링 12: 고무패킹

14: 유체 분사수단 16: 카메라 헤드

본 고안은 상, 하수관로의 세관전에 수행하는 건조공정과 및 세관후 수행하는 슬러지를 포함하는 퇴적물을 준설하기 위한 관로의 건조 및 준설장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노즐로부터 토출되는 고압유체를 이용하여 무동력으로 헤드가 자전하면서 관로를 건조시키고, 퇴적물을 준설할 수 있는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치에 관한 것이다.

일반적으로, 관로의 노후로 인해 발생된 문제는 상하수도관 네트워크의 기능 유지에 큰 지장을 초래함은 물론 에너지 소비를 증가시키는 중대한 결과를 가져오기 때문에, 관 내부의 부식생성물과 관 파손등의 문제 해결을 위해 노후관에 대한 개량공사(교체 또는 갱생)를 실시하게 된다. 이러한 관로개량공사에 적용되는 갱생공법으로는 도로를 해체하지 않고 하수관로의 보수를 수행하는 비굴착 공법이 대표적으로 사용되고 있다.

상기 비굴착 공법은 CCTV를 통한 사전탐사, 관로의 준설 및 세관, 관로내의 돌출물 커팅, 라이닝, 연결관 천공작업을 거치는 일련의 과정으로 수행된다. 특히, 관로의 준설(dredging) 및 세관(Pipe cleaning)공정은 기존 관로내에 쌓인 퇴적물이나 슬러지를 등을 깨끗이 청소하는 작업으로서, 본 갱생공정작업이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 사전 공정이다.

상기 관로의 준설 및 세관공정은 1차로 대용량의 에어콤프레셔를 이용하여 내부에 온풍을 주입하여 기존 관로내부를 건조시킨 후, 2차로 관로내에 스크레이퍼(Scrapers) 및 워터젯 기기(Water Jet)를 견인시켜 세관 및 퇴적물 준설을 수행하고, 최종적으로 대용량의 에어콤프레셔를 이용한 온풍으로 관로의 건조를 수행하게 된다.

종래 기술에 따른 관로의 퇴적물 준설장치는 전후방에 장착된 로프가 장착되고 이 로프를 권취하는 지상의 윈치작동에 따라 이동되며 대차를 이용하여 하수관로 바닥에 쌓인 퇴적물을 맨홀 하방에 형성된 침사지 또는 맨홀 근처로 밀어 이동시키고 침사지 또는 맨홀근처에 모아진 퇴 적물을 펌프를 이용하여 지상으로 이송시키는 방식이 사용되고 있다.

이러한 일련의 준설공정은 기존관로의 내부를 건조시킬때, 대용량의 콤프레셔를 가동하여 수시간동안 온풍을 관로내에 송풍시켜야 하므로 전력소비가 상당할 뿐만 아니라, 관로의 건조가 더디어 관로갱생작업 속도를 지연시키는 결과를 초래하는 문제점이 있다. 또한, 기존관로의 건조와 세관공정은 서로 다른 특성을 가지므로, 서로 다른 공법으로 처리되어야 하고, 각각의 공법을 수행하기 위해 사용되는 장비 또한 서로 상이하다. 따라서, 하나의 보수장비는 하나의 공법만을 시공할 수 있으므로, 2가지 이상의 공법을 수행할 경우에는 각 장비를 탑재한 이동차량이 동일 장소에 집결하게 되므로 보수공사 주위의 교통흐름을 방해하게 되고 작업인원이 증가하게 되며, 여러 가지 불필요한 요소들이 증가하게 됨으로써 작업능률이 저하되고 시공비용이 상승되는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 하수관 준설공정의 경우에는 버킷을 이용하는 방법, 장비를 이용하여 인력으로 직접 준설하는 방법, 하수관으로 고압을 가해 맨홀상으로 모인 오니 등을 흡입하여 처리하는 방법 등이 있다. 그러나, 이들 방법들은 신속한 준설작업이 곤란하여 좁은 골목길에 처리 차량이 장시간 주차된 상태에서 작업을 실시하여야 되므로 교통장애를 초래하며, 고압을 분사하여 오니등을 처리하기 때문에 많은 양의 용수가 필요하고, 고압을 분사하는 장비가 고가이어서 구입에 따른 경제적이 부담이 큰 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 단일의 장비를 이용하되 노즐부로부터 분출되는 고압유체를 이용하여 상기 노즐부가 별도의 회전동력이 필요없이 자전되도록 하면서 관로 내면을 건조시키고, 또 관로내의 퇴적물을 효과적으로 준설할 수 있는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 고압유체를 이송하기 위한 제1 통로가 축방향으로 형성되되, 제1 통로의 단부로부터 원주면을 향해 관통된 안내통로가 형성된 본체; 상기 본체의 전면에 구비된 견인수단; 일단이 상기 본체의 외면에 소정 각도로 고정되며, 타단이 관로내면에 접촉하여 구름동작하여 상기 본체가 원활히 이동되도록 하기 위한 이동수단; 상기 본체의 일측부 외주면에 끼워지되, 그 를 중심으로 360°회전가능하게 설치되며, 내부 원주면에 상기 제1 통로와 연통하는 가이드홈이 형성되고, 상기 가이드홈으로부터 반경방향으로 제2 통로가 관통되게 형성된 로타리조인트; 상기 로타리 조인트내에 설치되며, 본체를 중심으로 상기 로타리 조인트가 원활하게 회전되도록 하기 위한 베어링; 및 상기 로타리 조인트의 제2 통로에 연결되어 그를 통해 이송된 고압유체를 분출하며, 분출되는 고압유체가 관로내면을 타격할 때의 반발력에 의해 상기 로타리 조인트와 함께 자전하는 유체 분사수단을 포함하는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도1 내지 도4의 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다.

본 고안에 의한 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치는 노즐로부터 분출되는 고압유체가 관로면을 타격할 때의 반발력을 이용하여 별도의 동력없이 노즐부가 자전하면서 관로면에 온풍제공 및 고압유체의 분출을 통한 준설을 행할 수 있도록 구현한 것이다.

본 고안의 실시예에서는 도1에 도시된 바와 같이, 고압유체를 이송하기 위한 제1 통로(2a)가 축방향으로 형성되되, 상기 제1 통로(2a)의 단부로부터 원주방향을 향해 관통되어 고압유체의 배출을 안내하는 안내통로(2b)가 형성된 본체(2)와; 상기 본체(2)의 전면 중앙부에 구비되며, 외부로부터 로프를 걸어 견인하기 위한 견인고리(4)와; 일단이 상기 본체(2)의 외면에 소정 각도로 고정되며, 타단이 관로내면에 접촉하여 구름동작하면서 상기 본체가 원활히 이동되도록 하며, 고압유체가 관로면에 부딪힘에 따른 반발압력에 의해 전복되는 것을 방지하기 위한 이동수단 (6)과; 상기 본체(2)의 일측부 외주면에 360°회전가능하게 끼워지며, 내부 원주면에 상기 제1 통로(2a)와 연통하는 가이드홈(8a)이 형성되고, 상기 가이드홈(8a)으로부터 반경방향으로 관통되며, 양측으로 대칭되게 제2 통로(8b)가 형성된 로타리조인트(8); 상기 로타리 조인트(8)내에 끼워지며, 본체(2)로부터 로타리 조인트(8)의 회전이 자유롭도록 하기 위한 베어링(10)과; 상기 본체(2)의 안내통로(2b)와 로타리 조인트(8)의 가이드홈(8a)의 연통부에 설치되어 수밀을 유지하기 위한 고무패킹(12)과; 상기 로타리 조인트(8)의 제2 통로(8b)에 연결되어 그를 통해 이송된 고압유체를 분출하며, 분출되는 고압유체가 관로내면을 타격할 때의 반발력에 의해 자전하는 유체 분사수단(14); 및 상기 이동수단(6)의 후면에 설치되며, 후레쉬와 카메라를 구비하여 상기 관로내면에 성장된 스케일층의 상황데이타를 확보하기 위해 촬영하는 카메라 헤드(16)를 포함한다.

본 고안의 실시예에서, 상기 본체(2)의 제1 통로(2a)와 안내통로(2b)는 실질적으로 "T"자 형태로 가공된다. 또한, 상기 안내통로(2b)의 중앙위치에는 소정크기의 원뿔돌기(17)가 일체로 형성되어 있다. 따라서, 상기 제1 통로(2a)로 이송되는 고압 유체는 상기 원뿔 돌기(17)의 면에 의해 양측 안내통로(2b)측으로 원활히 분기되도록 안내된다.

상기 이동수단(6)은 본체(2)가 끼워져 지지되도록 중공부(21a)가 관통되게 형성되며, 원주면으로부터 중공부측으로 다수의 고정홀(21b)이 관통되게 형성된 하우징(21)과; 상기 하우징(21)의 고정홀(21b)에 체결되어 본체(2)가 유동하지 못하도록 가압하여 고정하는 볼트(22)와; 하우징(21)의 외면에서 직립되게 설치되며, 120°등간격으로 위치하는 제1 링크(23)와; 상기 제1 링크(23)에 관절운동이 가능하게 연결되는 제2 링크(24)와; 상기 제2 링크(24)의 선단부에 설치되며, 관로면에 접촉하여 구름동작하는 바퀴(25)와; 일측은 제2 링크(24)에 위치되며, 타측은 하우징(21)의 외면에 고정되어 제2 링크(24)의 움직임을 흡수하기 위한 완충기(26)로 구성된다.

상기 완충기(26)는 제2 링크(24)의 상면에서 내측으로 빠지지 않게 끼워지도록 헤드원판과 나사축으로 구성된 제1 지지부재(31)와; 상기 제2 링크(24)의 저면에 위치되어 제1 지지부재(31)의 나사축에 체결되며, 상,하측에 돌기가 구비된 중간결합판(32); 및 상기 중간결합판(32)의 하측 돌기에 끼워지며, 제2 링크(24)의 관절운동에 따른 완충력을 제공하는 스프링(33)을 포함한다. 상기와 같은 완충기(2 6)의 구성에 의하면, 상기 하우징(21)이 후진동작하고, 노즐관()에서 분출되는 고압유체를 매개로 관로면의 스케일층을 제거할 때 발생되는 진동에 의해 제2 링크(24)가 제1 링크(23)를 중심으로 관절운동을 하게 되면, 이 관절운동을 스프링(33)이 완충적으로 흡수하여 바퀴(25)가 원활한 구름동작을 할 수 있게 된다.

상기 유체분사수단(14)은 로타리 조인트(8) 제2 통로(8b)에 체결되는 노즐헤드(41); 및 상기 노즐헤드(10)에 결합되며, 관로면을 건조 및 관로면에 쌓인 슬러지를 준설하기 위해 고압유체(예를들어 온풍 또는 고압수, 모래등)를 관로의 내면으로 분출하기 위한 노즐관(42)으로 구성된다.

상기 노즐헤드(41)는 로타리 조인트(8)의 중심선에 대하여 상, 하 또는 좌, 우측으로 소정 간격(t)만큼 편심되게 위치된다. 이는 노즐관(42)으로부터 분출되는 고압유체가 관로내면을 타격할 때에 생기는 반발력에 의해 로타리 조인트(8)가 베어링(10을 매개로 자전할 수 있도록 유도하기 위함이다.

또한, 상기 노즐헤드(41)와 노즐관(42)은 로타리 조인트(8)의 양측면에 대칭으로 설치되며, 상기 로타리 조인트(8)의 중심선상에서 상, 하(또는 좌, 우)로 편차지게 위치된 노즐관(12)은 소정 각도(본 고안에서는 45°)각도만큼 서로 반대방향으로 틀어지게 위치된다. 따라서, 상기 노즐관(42)으로부터 분출되는 고압유체는 관로면을 비스듬하게 타격하게 되고, 이 타격에 따른 반발력에 의해 노즐헤드(41) 및 로타리 조인트(8)가 별도의 동력없이 자전하게 되는 것이다.

미설명부호 18은 호스를 나타낸다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치의 작용상태를 상세히 설명한다.

상기 고압유체가 모래일 경우에는 관로 외부에 설치된 샌딩키트로부터 모래를 공급받고, 온풍일 경우 대형 콤프레셔로부터 온풍을 공급받는다. 또한, 상기 견인고리(4)에 로프를 연결한 후, 관로에 본체(2)가 끼워진 하우징(21)을 관로에 투입한 후, 전방부측으로 견인하면서 하우징(2)의 후방부에 설치된 카메라 헤드(16)에 의해 관로의 전방을 조사하게 된다.

상기 견인고리(4)를 통해 관로의 전방부측으로 본체(2)을 견인하면서 고압유체를 본체(2)의 제1 통로(2a)에 공급하게 되면, 제1 통로(2a)로부터 안내통로(2b)와 로타리 조인트(8)의 제2 통로(8b)를 거쳐 노즐관(42)에 다다른다. 상기 노즐관(41)에 다다른 고압유체는 원뿔돌기(17)에 의해 양측 안내통로(2b)측으로 분기되어 배출되고, 노즐관(42)에서 관로면을 향해 분출된다.

이때, 도4에서 화살표로 나타낸 바와 같이 상기 노즐관(42)으로부터 분출되는 고압유체가 관로의 곡면을 비스듬히 타격하게 되고, 이 관로면을 타격할 때에 발생하는 반발력이 상기 노즐관(42)에 작용하여 고압유체의 분출방향과는 반대방향으로 노즐관(42)이 자전할려고 하는 힘이 발생한다. 따라서, 상기 로타리 조인트(8)는 베어링(10)에 의해 회전되는 결합구성이므로, 상기 노즐관(42)의 자전에 의해 노즐헤드(41)와 로타리 조인트(8)가 회전되어 결국 무동력으로 자전이 가능하게 되는 것이다.

이와 같이, 상기 노즐관(41)이 자전하면서 관로면에 고압유체를 분출하면서 전진하여 관로면을 건조시키고 또한 관로면에 쌓인 슬러지를 준설할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이 본 고안에 따르면, 노즐헤드와 노즐관을 로타리 조인트의 중심선에 대하여 편차를 가지도록 위치시키고, 엇각으로 비틀어 위치시킨 후에 고압유체를 분출함으로써 관로면에 타격되는 고압유체의 반발력에 의해 노즐헤드 및 로타리 조인트가 별도의 모터회전동력의 필요없이 자전하면서 관로의 건조 및 준설을 수행할 수 있게 되는 효과를 갖는다.

또한, 본 고안은 이동수단을 매개로 본체를 관로의 전방으로 견인하며, 본체는 고정된 채로 로타리 조인트와 노즐헤드가 회전하면서 건조 및 준설을 행하므로, 슬러지에 의한 이동상의 제약을 받지 않고, 고압유체 호스가 꼬이는 일이 없는 다른 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 고압유체를 이송하기 위한 제1 통로가 축방향으로 형성되되, 제1 통로의 단부로부터 원주면을 향해 관통된 안내통로가 형성된 본체;

   상기 본체의 전면에 구비된 견인수단;

   일단이 상기 본체의 외면에 소정 각도로 고정되며, 타단이 관로내면에 접촉하여 구름동작하여 상기 본체가 원활히 이동되도록 하기 위한 이동수단;

   상기 본체의 일측부 외주면에 끼워지되, 그를 중심으로 360°회전가능하게 설치되며, 내부 원주면에 상기 제1 통로와 연통하는 가이드홈이 형성되고, 상기 가이드홈으로부터 반경방향으로 제2 통로가 관통되게 형성된 로타리조인트;

   상기 로타리 조인트내에 설치되며, 본체를 중심으로 상기 로타리 조인트가 원활하게 회전되도록 하기 위한 베어링; 및

   상기 로타리 조인트의 제2 통로에 연결되어 그를 통해 이송된 고압유체를 분출하며, 분출되는 고압유체가 관로내면을 타격할 때의 반발력에 의해 상기 로타리 조인트와 함께 자전하는 유체 분사수단을 포함하는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동수단의 후면에 설치되며, 상기 관로내부의 상황정보를 확보하기 위해 관로내 전방을 촬영하기 위한 카메라 헤드를 더 포함하는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유체분사수단은

   로타리 조인트의 중심선에 대하여 상, 하 또는 좌, 우측으로 소정 간격(t)만큼 편심되게 위치되어 로타리 조인트의 제2 통로에 연결되는 노즐헤드; 및

   상기 노즐헤드에 연결되어 고압유체를 분출하며, 상기 로타리 조인트의 중심선상에서 소정 각도만큼 서로 반대방향으로 틀어지게 위치되어 관로면을 비스듬히 타격하기 위한 한쌍의 노즐관을 포함하는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 본체의 안내통로와 제1 통로의 교차 중심면으로부터 돌출되게 형성되어 로 제1 통로를 통해 이송되는 고압유체가 원활히 안내통로측으로 분기되어 배출되도록 하기 위한 원뿔돌기를 더 포함하는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이동수단은

   본체가 끼워져 지지되도록 중공부가 관통되게 형성되며, 원주면으로부터 중공부측으로 다수의 고정홀이 관통되게 형성된 하우징;

   상기 하우징의 고정홀에 체결되어 본체가 유동하지 못하도록 가압하여 고정하는 볼트;

   하우징의 외면에서 직립되게 설치되며, 120°등간격으로 위치하는 제1 링크;

   상기 제1 링크에 관절운동이 가능하게 연결되는 제2 링크;

   상기 제2 링크의 선단부에 설치되며, 관로면에 접촉하여 구름동작하는 바퀴; 및

   일측은 제2 링크에 위치되며, 타측은 하우징의 외면에 고정되어 제2 링크의 움직임을 흡수하기 위한 완충수단을 포함하는 무동력 자전을 이용한 관로의 건조 및 준설장치

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