KR102054579B1 - 지중관의 비개착 교체기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴착환경이 개착하기에 불가능하거나 곤란한 상수도 소구경관로의 이음관(pipe elbows) 등이 매설된 노후지중관의 양단을 굴착하여 신 관으로 교체할 수 있는 지중관의 비개착식 교체기에 관한 것으로, 장비굴착이 곤란하거나 불가능한 노후 지중관을 교체하기 위해 지중관이 묻힌 지역을 전면적으로 굴착하지 않고 양 단면만 굴착한 상태에서도 매설된 지중관의 파쇄 및/또는 교체작업과 동시에 신 관을 삽입할 수 있으며, 견인부가 위치한 굴착면에서 견인와이어 진행방향을 수평방향으로 전환할 수 있어서 노후관이 금속재질일 경우에도 도로통행에 불편을 최소화하는 방향으로 노후관을 눕혀서 견인하는 작업이 가능하다.

Description

지중관의 비개착 교체기{Apparatus for Non-open Replacement of Underground Pipe}

본 발명은 지중관 양단을 굴착하여 노후지중관을 신 관으로 교체하는 비개착식 지중관 교체기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴착환경이 개착하기에 불가능하거나 곤란한 상수도 소구경관로의 이음관(pipe elbows) 등이 매설된 노후지중관의 양단을 굴착하여 신 관으로 교체할 수 있는 지중관의 비개착식 교체기에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 상하수도, 전력선, 가스, 통신선이 지나는 관은 대부분 지중에 매설되어 있으며, 이와 같은 지중관을 매설할 때는 지반을 일정 깊이로 복개하여 개착식으로 작업한다. 지중에 매설된 관은 시간이 흐름에 따라 관의 내·외부에서 발생하는 오염물질 및 외부 스트레스로 인해 관이 파손되거나 막히는 등 각종 문제가 생기게 된다. 이처럼 막히거나 파손된 지중관을 교체하기 위해서는 지중관을 매설하는 과정과 동일하게 매설 깊이까지 복개한 후에 노후 지중관을 들어내고, 그 자리에 새로 교체할 신 관을 매설하게 된다.

종래에는 도로 하부의 지반 내에 매설된 상하수도, 전력선, 가스관, 통신관 등을 교체하기 위해서도 굴삭기로 지표면을 일정 깊이로 파낸 다음, 상하수도, 전력선, 가스관, 통신관 등을 매설하고 이를 다시 토사(土砂)로 덮는 방법이 사용되었다. 그러나 이러한 방법은 필수적으로 도로를 훼손하게 되므로 도로 복구를 위해 공사 기간도 길어질 뿐만 아니라 공사 기간 중 교통 장애가 발생되고, 도로 복구를 위한 포장비용은 통상 지중관 신설 공사 금액의 50% 이상을 차지하고 있어서 비경제적이고 관련 민원도 증가하는 문제점이 있다.

특히, 지방상수도의 소구경 관로는 매설환경의 특성상 굴착작업이 불가능해서 노후관 교체를 하기 위해서는 과다한 비용과 시간을 들이거나 심지어 교체를 포기하는 경우도 있다. 상수도 교체공사를 할 때 가정집 급수라인의 경우에는 정원과 콘크리트 구간이 많아 장비굴착과정에서 개인 사유지가 손상되는 경우도 많고, 장비진입이 어려워 사람이 직접 굴착해야 하는 문제가 있기도 하다. 관로 매설 주변에 우수, 통신, 가스 등의 지장물이 있는 경우에는 관로매설을 위해 이러한 지장물을 철거하고 재설치해야 하는 경우도 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 지표를 복개하지 않고 신관으로 교체할 수 있는 기술이 연구되었으며, 예를 들어 대한민국 공개특허 2012-0131591호는 노후관교체기 및 이를 이용한 노후관 교체방법에 관한 것으로, 로드바추진부와 상기 로드바추진부에 의해 노후관으로 관입되는 로드바와, 상기 로드바의 선단에 결합되는 로드바선단부와 상기 로드바선단부에 연결되는 파쇄부로 구성되는 기술을 개시하였다. 그러나 이러한 기술은 막대형의 로드를 사용하므로 관로의 직관부에서만 시공이 가능한 기술로써 비직선형인 이음관(pipe elbows)이 많이 사용되는 환경에서는 여전히 적용하기 어렵다.

대한민국 공개특허 2012-0131591호

본 발명은 상기와 같이 중간부위 개착이 곤란한 구간에서, 전 구간 굴착을 하지 않으면서도 기매설된 지중관의 양단만 굴착하여 노후지중관을 교체할 수 있는 비개착식 지중관의 교체기를 제공하고자 한다.

본 발명은 지중관의 비개착 교체기로, 상기 비개착 교체기는, 매설된 지중관 양단을 굴착하여 노출된 일단에서 견인 와이어와 연결된 운반용기(pig)를 상기 매설된 지중관이 노출된 타단으로 관통시키고, 관통된 상기 운반용기를 따라 상기 지중관의 양단으로 이어진 상기 견인 와이어를 견인하는 지중관 추진부; 및 상기 타단으로 관통된 견인 와이어에 전단부가 연결되고 후단부에는 신 관이 연결되며, 상기 견인 와이어로 견인되어 상기 매설된 지중관을 밀거나 파쇄하면서 상기 신 관을 함께 견인하여 상기 양단 사이에 신 관을 위치시키는 꼬임방지 파쇄부를 포함하고, 상기 지중관 추진부는, 상기 노출된 일단에서 공기압으로 우레탄 재질의 상기 운반용기(pig)를 상기 지중관으로 투입하도록 공기투입구와 누기(air leakage) 방지(sealing)부를 구비하고, 상기 운반용기와 연결되어 상기 지중관의 일단으로 관통되는 견인 와이어를 정렬하며 장력을 유지하는 와이어 투입부; 및 내부에 상기 견인 와이어를 고정하고 풀어주는 견인 피스톤을 구비하여 견인력을 제공하는 견인실린더, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시켜 상기 견인실린더로 향하게 하는 견인와이어 휠, 견인 와이어와 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더(encoder), 상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립; 및 견인시 발생되는 힘을 지탱하기 위한 반력판을 포함하는 와이어 견인부를 포함하며, 상기 꼬임방지 파쇄부는, 상기 견인 와이어를 관통시키며 연결되어 지중관을 밀거나 절단하는 파쇄 헤드; 상기 파쇄 헤드의 후미에 연결되며, 내부 전단부에 상기 파쇄 헤드를 관통한 상기 견인 와이어를 와이어 고정쐐기로 고정하고, 암나사산을 구비한 반구형상 회전부가 내부 후단부에 위치하도록 상기 반구형상 회전부의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 후단부 덮개를 고정나사로 고정한 쐐기 하우징; 상기 반구형상 회전부의 암나사산과 결합하는 수나사산을 단부에 구비하는 막대형 신 관 견인축이 돌출된 구형 헤드(head)부; 및 상기 구형 헤드(head)부의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 전단 덮개부로 상기 구형 헤드부를 내부 전단부에서 회전가능하도록 고정하고, 신 관에 삽입된 신 관 고정부재와 후단부를 고정나사로 고정하는 원통형 신 관 고정하우징을 포함하고, 상기 반구형상 회전부와 상기 신 관 견인축은 관통 고정구로 고정되고, 상기 신 관 고정하우징과 상기 신 관 고정부재도 관통 고정구로 고정되는, 지중관의 비개착 교체기를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 와이어 견인부는, 상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 상기 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판; 상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠; 상기 꼬임방지 파쇄부의 파쇄헤드로 파쇄되지 않고 함께 견인되어 견인 와이어 휠을 통과한 지중관을 절단하는 절단날을 외면에 구비한 원통형 견인 와이어 삽입부; 상기 견인 와이어 삽입부를 통과한 견인 와이어를 쐐기로 고정하여 전진하고, 후진할 때는 쐐기를 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더; 상기 견인실린더 상부에서 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더; 상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립; 및 상기 바닥면에 접한 반력판으로부터 상기 견인와이어 삽입부, 상기 견인실린더, 상기 인코더, 상기 견인와이어 클립을 지지하는 지지대를 지탱하는 기둥부를 포함하는 수직형인, 지중관의 비개착 교체기를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 와이어 견인부는, 상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 상기 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판; 상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠; 상기 견인와이어 휠을 지나 상부 방향으로 진행하는 견인와이어의 방향을 와이어 견인부 지지판 상면의 수평 방향으로 전환시키는 견인와이어 각도전환 휠; 상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평으로 진행하는 견인 와이어를 쐐기로 고정하여 전진하고후진할 때는 쐐기를 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더; 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더; 상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립; 상기 반력판으로부터 상기 각도전환 휠, 상기 견인실린더, 상기 인코더, 상기 견인와이어 클립을 지지하는 지지대를 지탱하는 받침부; 및 상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평방향으로 진행하는 견인와이어를 감싸고 함께 진행하는 지중관이 상기 견인실린더로 삽입되지 않도록 상기 각도전환 휠과 상기 견인실린더 사이의 받침부 거리를 조절하면서 지지판에 고정되는 지지부재를 포함하는 수평형인, 지중관의 비개착 교체기를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 쐐기 하우징의 후단부 덮개는 회전이 용이하도록 상기 반구형상 회전부와 대향하는 동심원을 이루는 반구형상을 내면에 구비하고, 상기 하우징과 나사산으로 결합하는 위치에 추가 고정나사로 이중 고정하는, 지중관의 비개착 교체기를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 견인와이어 각도전환 휠은, 견인와이어 진행방향의 전환 각도를 조절하는 각도조절 힌지(hinge), 상기 각도조절 힌지에 연결된 각도조절부 나사산을 이동하면서 각도를 조절하는 각도고정부, 및 각도조절부를 각도조절부의 정해진 위치에 고정하는 각도고정너트를 포함하고, 상기 수평방향은 상기 매설된 지중관 인출방향과 평행하거나 수직한 방향인, 지중관의 비개착 교체기를 제공한다.

본 파쇄교체기는 장비굴착이 곤란하거나 불가능한 노후 지중관을 교체하기 위해 지중관이 묻힌 지역을 전면적으로 굴착하지 않고 양 단면만 굴착한 상태에서도 매설된 지중관의 파쇄 및/또는 교체작업과 동시에 신 관을 삽입할 수 있으며, 견인부가 위치한 굴착면에서 견인와이어 진행방향을 수평방향으로 전환할 수 있어서 노후관이 금속재질일 경우에도 도로통행에 불편을 최소화하는 방향으로 노후관을 눕혀서 견인하는 작업이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 꼬임방지 파쇄부의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 꼬임방지 파쇄부의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 와이어 투입부의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 견인 와이어가 상부 방향으로 진행하는 와이어 견인부의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 견인 와이어의 이동거리를 측정하는 인코더의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 견인 와이어가 수평 방향으로 진행하는 와이어 견인부의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 수평 진행하는 와이어 견인부에서 각도전환 휠과 견인실린더 사이의 기둥부 거리를 조절하면서 지지판에 고정하는 지지부재를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 각도조절 힌지부를 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 인출방향과 평행한 방향 또는 수직한 방향인 수평 진행방향 와이어 견인부를 나타낸다.

본 발명을 충분히 이해할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명의 일 구현예에 따른 지중관의 비개착 교체기는, 매설된 지중관 양단을 굴착하여 노출된 일단에서 견인 와이어와 연결된 운반용기(pig)를 상기 매설된 지중관이 노출된 타단으로 관통시키고, 관통된 상기 운반용기를 따라 상기 지중관의 양단으로 이어진 상기 견인 와이어를 견인하는 지중관 추진부; 및 상기 타단으로 관통된 견인 와이어에 전단부가 연결되고 후단부에는 신 관이 연결되며, 상기 견인 와이어로 견인되어 상기 매설된 지중관을 밀거나 파쇄하면서 상기 신 관을 함께 견인하여 상기 양단 사이에 신 관을 위치시키는 꼬임방지 파쇄부를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 꼬임방지 파쇄부의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 꼬임방지 파쇄부의 분해도이다. 상기 꼬임방지 파쇄부(1)는 지중관의 비개착 교체기의 핵심 구성으로, 상기 견인 와이어(30)를 관통시키며 연결되어 지중관을 밀거나 절단하는 파쇄 헤드(21); 상기 파쇄 헤드의 후미에 연결되며, 내부 전단부에 상기 파쇄 헤드를 관통한 상기 견인 와이어(30)를 와이어 고정쐐기(130)로 고정하고, 암나사산(미도시)을 구비한 반구형상 회전부(150)가 내부 후단부에 위치하도록 상기 반구형상 회전부의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 후단부 덮개(160)를 고정나사(165)로 고정한 쐐기 하우징(100); 상기 반구형상 회전부(150)의 암나사산과 결합하는 수나사산(251)을 단부에 구비하는 막대형 신 관 견인축(250)이 돌출된 구형 헤드(head)부(255); 및 상기 구형 헤드(head)부(255)의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 전단 덮개부(260)로 상기 구형 헤드부를 내부 전단부에서 회전가능하도록 고정하고, 신 관(32)에 삽입된 신 관 고정부재(210)와 후단부를 고정나사(205)로 고정하는 원통형 신 관 고정하우징(200)을 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 반구형상 회전부(150)와 상기 신 관 견인축(250)은 상기 반구형상 회전부와 상기 신 관 견인축을 관통하는 관통 고정구(155)로 고정되고, 상기 신 관 고정하우징(200)과 상기 신 관 고정부재(210)도 상기 신 관 고정하우징과 상기 신 관 고정부재를 관통하는 관통 고정구(215)로 고정된다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 쐐기 하우징의 후단부 덮개(160)는 회전이 용이하도록 상기 반구형상 회전부와 대향하는 동심원을 이루는 반구형상을 내면에 구비하고, 상기 하우징과 나사산으로 결합하는 위치에 추가 고정나사(265)로 이중 고정한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 꼬임방지 파쇄부(1)는 매설된 구 지중관을 파쇄하고 신 관으로 교체하는 과정에서 구 지중관과 신 관의 회전상태가 서로 달라 연결부가 서로 꼬이게 되더라도 이를 풀어주어 구 지중관을 신 관으로 용이하게 교체할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 와이어 투입부(5)의 개념도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 견인 와이어가 상부 방향으로 진행하는 와이어 견인부(300)의 사시도(a)와 측면도(b)이다. 본 발명의 일 구현예에서 와이어 투입부(5)는 상기 노출된 일단에서 공기압으로 우레탄 재질의 상기 운반용기(pig)(10)를 매설된 직선 또는 비직선 지중관 내부로 투입하도록 공기투입구(11)와 누기(air leakage) 방지(sealing)부(12)를 구비하고, 상기 운반용기(10)와 연결되어 상기 지중관의 일단으로 관통되는 견인 와이어(30)를 정렬하며 장력을 유지하는 와이어 투입부(5); 및 내부에 상기 견인 와이어(30)를 고정하고 풀어주는 견인 피스톤(340)을 구비하여 견인력을 제공하는 견인실린더(330), 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시켜 상기 견인실린더로 향하게 하는 견인와이어 휠(310), 견인 와이어와 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더(encoder)(350), 상기 견인실린더(330)의 견인피스톤(340)이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립(370), 및 견인시 발생되는 힘을 지탱하기 위한 반력판(18)을 포함하는 와이어 견인부(300)를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 견인 와이어 클립(370)은 견인실린더(330)에 의한 견인 와이어의 후진(backlash)은 물론 견인 와이어가 힘없이 늘어져서 견인효과가 감소하는 것을 막을 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 와이어 투입부(5)는 공기압으로 우레탄 재질의 상기 운반용기(pig)를 상기 지중관으로 투입하도록 공기투입구(11)와 누기(air leakage) 방지(sealing)부(12)를 구비한 운반용기 발사부(pig launcher)(13); 상기 운반용기와 연결되어 상기 지중관의 일단으로 관통되는 와이어 로프를 정렬하는 정렬구(15)와 상기 와이어 로프의 장력을 유지하는 장력조절기(16)를 구비하는 와이어 로프 권선부(14)를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상부 방향으로 견인 와이어가 진행하는 와이어 견인부는, 상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어(30), 상기 파쇄 헤드(21) 및 상기 신관(32)이 통과하는 관통공이 형성된 반력판(18); 상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠(310); 상기 꼬임방지 파쇄부의 파쇄헤드(21)로 파쇄되지 않고 함께 견인되어 견인 와이어 휠을 통과한 지중관(31)을 절단하는 절단날(320)을 외면에 구비한 원통형 견인 와이어 삽입부(390); 상기 견인 와이어 삽입부를 통과한 견인 와이어를 견인 피스톤(340)으로 고정하여 전진하고 후진할 때는 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더(330); 상기 견인실린더 상부에서 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더(350); 상기 견인실린더에 의해 전진된 견인 와이어를 고정하여 상기 견인실린더가 견인 피스톤을 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립(370); 및 상기 바닥면에 접한 반력판(18)으로부터 상기 견인와이어 삽입부(390), 상기 견인실린더(330), 상기 인코더(350), 상기 견인와이어 클립(370)을 지지하는 지지대(372)를 지탱하는 기둥부(371)를 포함하는 수직형이다. 상기 절단날(320)은 매설된 파쇄대상 지중관의 재질이 플라스틱 등일 때 유용하며, 상기 파쇄헤드(21)로 파쇄되지 않고 밀려나온 플라스틱 매설관 등을 절단하여 제거한다.

도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 견인 와이어의 이동거리를 측정하는 인코더(350)의 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 인코더는 스프링(353)의 탄성력으로 견인 와이어(30)에 접촉하는 회전 바퀴(355)가 견인 와이어의 이동에 따라 회전하는 방식으로 견인 와이어의 이동거리를 측정한다. 상기 회전 바퀴는 견인 바퀴와 충분히 접촉할 수 있도록 스프링이 밀어두며, 스프링이 밀어주어 접촉한 상태에서 회전하는 회전바퀴의 움직임은 동력전달 벨트(357)를 따라 거리측정 모듈인 인코더로 전달된다.

도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 견인 와이어가 수평 방향으로 진행하는 와이어 견인부의 사시도(a)와 측면도(b)이다. 본 발명의 일 구현예에서, 수평 방향으로 견인 와이어가 진행하는 와이어 견인부는, 상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 상기 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판(18); 상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠(310); 상기 견인와이어 휠을 지나 상부 방향으로 진행하는 견인와이어의 방향을 와이어 견인부 지지판 상면의 수평 방향으로 전환시키는 견인와이어 각도전환 휠(315); 상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평으로 진행하는 견인 와이어를 고정하고 풀어주는 견인 피스톤(340)을 구비하여 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더(330); 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더(350); 상기 견인실린더(330)의 견인피스톤(340)이 견인 와이어(30)를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립(370); 상기 반력판(18)으로부터 상기 견인와이어 각도전환 휠(315), 상기 견인실린더(330), 상기 인코더(350), 상기 견인와이어 클립(370)을 지지하는 지지대(372)를 지탱하는 기둥부(371); 및 상기 견인와이어 각도전환 휠(315)을 통과하여 수평방향으로 진행하는 견인와이어를 감싸고 함께 진행하는 지중관(31)이 상기 견인실린더로 삽입되지 않도록 상기 견인와이어 과 상기 견인실린더 사이의 받침부(380) 거리를 지지부재 길이조절부(383)로 조절하면서 지지판에 고정되는 지지부재(381)를 포함하는 수평형이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 인코더는 상기 견인실린더(330)와 상기 견인와이어 클립(370)의 지지대(372) 사이에서 별도의 지탱부(385)를 통해 유지된다.

견인와이어가 수평방향으로 진행하는 장치를 사용하는 경우는 매립된 교체대상 지중관이 금속이어서 절단날로 매립된 지중관이 파쇄되지 않는 경우이므로, 본 발명의 일 구현예에서 견인와이어 삽입부(390)는 절단날을 구비하지 않고 반력판(18)으로부터 힘을 지탱하는 반력판 기둥부(395) 상부에 회전조절부(316)를 구비하여 도 9에서와 같이 지지판(388)의 방향을 조절하여 파쇄되지 않고 끌려나오는 금속관의 진행방향을 필요한 방향으로 조절할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 수평 진행하는 와이어 견인부에서 견인와이어 각도전환 휠(315)과 견인실린더(330) 사이의 받침부(380) 거리를 지지부재 길이조절부(383)로 조절하면서 지지판(388)에 기둥부를 통해 고정하는 지지부재(381)를 나타낸다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 지지판(388)에 기둥부를 통해 고정되는 지지부재는 매설 노후관이 금속관일 때 확보가능한 공간의 범위에서 확장되고, 상기 확보가능한 공간의 길이를 채우게 되면 절단기 등으로 노후관을 절단하여 공간을 사용한다. 본 발명이 일 구현예에서 상기 받침부(380)는 길이조절 축(386)과 길이조절 나사(387)를 사용하여 길이를 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 각도조절 힌지부를 나타내는 개념도이다. 도 8(a)는 수평방향으로 진행방향이 변환된 각도조절 힌지부를 도시하고, 도 8(b)는 수평방향보다 상승된 방향으로 진행방향이 변환된 각도조절 힌지부를 도시한다. 도 8(c)와 도 8(d)는 각각 도 8(a)와 도 8(b)에서 힌지부의 확대도이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 견인와이어 각도전환 휠(315)은, 견인와이어 진행방향의 전환 각도를 조절하는 각도조절 힌지(hinge)(317), 상기 각도조절 힌지에 연결된 각도조절부 나사산을 이동하면서 각도를 조절하는 각도고정부(319), 및 각도조절부를 각도조절부의 정해진 위치에 고정하는 각도고정너트(318)를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 각도조절 힌지부로 견인 와이어 및 견인 와이어와 함께 이동하는 노후관 방향을 수평방향 또는 수평방향으로부터 비스듬히 증가하는 방향으로 임의로 조절할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 인출방향과 평행한 방향(a) 또는 수직한 방향(b)인 수평 진행방향 와이어 견인부를 나타낸다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 수평방향은 확보가능한 공간 및 통과 가능한 통로를 고려하여 상기 매설된 지중관 인출방향과 평행하거나 수직한 방향일 수 있다. 상기 지중관 인출방향과 평행하거나 수직한 방향으로 변화시킬 경우 지지판(388)의 방향을 변화시켜서 용이하게 작업할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 비개착 교체기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1. 꼬임방지 파쇄부 5. 와이어 투입부
10. 운반용기 11. 공기투입구
12. 누기 방지부 13. 운반용기 발사부
14. 와이어 로프 권선부 15. 정렬구
16. 장력 조절기 18. 반력판
21. 파쇄 헤드
30. 견인 와이어 31. 지중관
32. 신 관 100. 쐐기 하우징
130. 고정쐐기 150. 반구형상 회전부
155. 관통 고정구 160. 후단부 덮개
165. 고정나사 200. 신 관 고정하우징
205. 고정나사 210. 신 관 고정부재
215. 관통 고정구 250. 신 관 견인축
251. 수나사산 255. 구형 헤드부
260. 전단 덮개부 300. 와이어 견인부
310. 견인와이어 휠 315. 견인와이어 각도전환 휠
316. 회전조절부 317. 각도조절 힌지
318. 각도고정너트 319. 각도고정부
320. 절단날 330. 견인실린더
340. 견인 피스톤 350. 인코더
353. 스프링 355. 회전 바퀴
357. 동력전달 벨트 370. 견인 와이어 클립
371. 기둥부 372. 지지대
380. 받침부 381. 지지부재
383. 지지부재 길이조절부 385. 지탱부
386. 길이조절 축 387. 길이조절 나사
388. 지지판 390. 견인 와이어 삽입부
395. 반력판 기둥부

Claims (5)

1. 지중관의 비개착 교체기로,
   상기 비개착 교체기는,
   매설된 지중관 양단을 굴착하여 노출된 일단에서 견인 와이어와 연결된 운반용기(pig)를 상기 매설된 지중관이 노출된 타단으로 관통시키고, 관통된 상기 운반용기를 따라 상기 지중관의 양단으로 이어진 상기 견인 와이어를 견인하는 지중관 추진부; 및
   상기 타단으로 관통된 견인 와이어에 전단부가 연결되고 후단부에는 신 관이 연결되며, 상기 견인 와이어로 견인되어 상기 매설된 지중관을 밀거나 파쇄하면서 상기 신 관을 함께 견인하여 상기 양단 사이에 신 관을 위치시키는 꼬임방지 파쇄부를 포함하고,
   상기 지중관 추진부는, 상기 노출된 일단에서 공기압으로 우레탄 재질의 상기 운반용기(pig)를 상기 지중관으로 투입하도록 공기투입구와 누기(air leakage) 방지(sealing)부를 구비하고, 상기 운반용기와 연결되어 상기 지중관의 일단으로 관통되는 견인 와이어를 정렬하며 장력을 유지하는 와이어 투입부; 및
   내부에 상기 견인 와이어를 고정하고 풀어주는 견인 피스톤을 구비하여 견인력을 제공하는 견인실린더, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시켜 상기 견인실린더로 향하게 하는 견인와이어 휠, 견인 와이어와 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더(encoder), 상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립, 및 견인시 발생되는 힘을 지탱하기 위한 반력판을 포함하는 와이어 견인부를 포함하며,
   상기 꼬임방지 파쇄부는, 상기 견인 와이어를 관통시키며 연결되어 지중관을 밀거나 절단하는 파쇄 헤드;
   상기 파쇄 헤드의 후미에 연결되며, 내부 전단부에 상기 파쇄 헤드를 관통한 상기 견인 와이어를 와이어 고정쐐기로 고정하고, 암나사산을 구비한 반구형상 회전부가 내부 후단부에 위치하도록 상기 반구형상 회전부의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 후단부 덮개를 고정나사로 고정한 쐐기 하우징;
   상기 반구형상 회전부의 암나사산과 결합하는 수나사산을 단부에 구비하는 막대형 신 관 견인축이 돌출된 구형 헤드(head)부; 및
   상기 구형 헤드(head)부의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 전단 덮개부로 상기 구형 헤드부를 내부 전단부에서 회전가능하도록 고정하고, 신 관에 삽입된 신 관 고정부재와 후단부를 고정나사로 고정하는 원통형 신 관 고정하우징을 포함하고,
   상기 반구형상 회전부와 상기 신 관 견인축은 관통 고정구로 고정되고, 상기 신 관 고정하우징과 상기 신 관 고정부재도 관통 고정구로 고정되는,
   지중관의 비개착 교체기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 와이어 견인부는,
   상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 상기 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판;
   상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠;
   상기 꼬임방지 파쇄부의 파쇄헤드로 파쇄되지 않고 함께 견인되어 견인 와이어 휠을 통과한 지중관을 절단하는 절단날을 외면에 구비한 원통형 견인 와이어 삽입부;
   상기 견인 와이어 삽입부를 통과한 견인 와이어를 쐐기로 고정하여 전진하고후진할 때는 쐐기를 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더;
   상기 견인실린더 상부에서 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더;
   상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립; 및
   상기 바닥면에 접한 반력판으로부터 상기 견인와이어 삽입부, 상기 견인실린더, 상기 인코더, 상기 견인와이어 클립을 지지하는 지지대를 지탱하는 기둥부를 포함하는 수직형인,
   지중관의 비개착 교체기.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 와이어 견인부는,
   상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 상기 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판;
   상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠;
   상기 견인와이어 휠을 지나 상부 방향으로 진행하는 견인와이어의 방향을 와이어 견인부 지지판 상면의 수평 방향으로 전환시키는 견인와이어 각도전환 휠;
   상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평으로 진행하는 견인 와이어를 쐐기로 고정하여 전진하고, 후진할 때는 쐐기를 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더;
   상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더;
   상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립;
   상기 반력판으로부터 상기 각도전환 휠, 상기 견인실린더, 상기 인코더, 상기 견인와이어 클립을 지지하는 지지대를 지탱하는 받침부; 및
   상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평방향으로 진행하는 견인와이어를 감싸고 함께 진행하는 지중관이 상기 견인실린더로 삽입되지 않도록 상기 각도전환 휠과 상기 견인실린더 사이의 받침부 거리를 조절하면서 지지판에 고정되는 지지부재를 포함하는 수평형인,
   지중관의 비개착 교체기.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 쐐기 하우징의 후단부 덮개는 회전이 용이하도록 상기 반구형상 회전부와 대향하는 동심원을 이루는 반구형상을 내면에 구비하고, 상기 하우징과 나사산으로 결합하는 위치에 추가 고정나사로 이중 고정하는,
   지중관의 비개착 교체기.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 견인와이어 각도전환 휠은, 견인와이어 진행방향의 전환 각도를 조절하는 각도조절 힌지(hinge), 상기 각도조절 힌지에 연결된 각도조절부 나사산을 이동하면서 각도를 조절하는 각도고정부, 및 각도조절부를 각도조절부의 정해진 위치에 고정하는 각도고정너트를 포함하고,
   상기 수평방향은 상기 매설된 지중관 인출방향과 평행하거나 수직한 방향인,
   지중관의 비개착 교체기.

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