Patent KR-20120117025-A (KR)
Inventor: JANG KYUNG TAI
IPC: B21C37/12
Filed: 2011-04-14
Abstract: 본 고안은 도시가스, 농업용 관개용수(灌漑用水), 도시상수도 용수 등 액체 또는 기체를 대량으로 원거리 운반하려 할 때 필수적으로 건설되는 관로부설(管路敷設) 공사에서, 특히 금속관(金屬管)을 사용하는 관로 건설공사에서 건설공기 와 건설비용을 획기적으로 줄여주는 조관기계(造管機械)에 관한 것이다. 
     현재 시공중인 금속관 관로부설 작업은 금속 관 의 합금재료, 즉 일반압연강판 또는 스텐래스 강판을 사용하는 경우와 관 의 제조 양식, 즉 직선 용접식, 나선 용접식 또는 나선 씸록크(Seam-lock) 방식에 관계없이 모든 금속관은 공장에서 생산하여 일정한 길이로 절단 한 단위관(單位管)을 관로 부설 현장으로 운반하여 전체 관로의 길이가 100 km 가 되든 1,000 km 가 되든 관로부설 현장에서 단위관을 하나씩 용접 연결하여 전체 관로 건설을 완성하는 방식에 의존하고 있다. 
     단위관 용접연결 관로부설 방식에 있어 불합리한 점을 나열하면 우선 단위관 은 모두가 속이 텅 빈 관이지만 부피가 크기 때문에 차량의 제한된 적재공간이 채워지면 운반할 관의 중량에 관계없이 적재된 관의 부피에 따라 운임을 지불해야 하기 때문에 단위관은 운반물품 의 대부분 공간을 공기(空氣)가 차지함으로 공기를 운반 하면서 철재 운임을 지불해야 하는 불리한 점이 있으며 다음은 관로부설공사 현장이 단위관 제조 공장으로부터 차츰 멀어지거나 또는 차츰 가까워지는 경우에 상관없이 예외 없이 관로부설 노선을 따라 수십 km 마다 단위관 적치장을 설치하고 관리해야 하며 앞서 시공된 최종 단위관 의 절단면 과 다음 단위관 의 절단면을 서 로 맞대고 용접하는 맞대기용접(Butt-joint weld) 을 위하여 일반용접공의 공임 보다 최대 10 배까지 지불해야하는 관 의 맞대기 용접을 하는 특수용접공을 상시고용 유지해야 하며 맞대기 용접 의 용접비드(Welding bead) 의 취약점을 보완하는 토목공사가 필수공사가 되며 우천(雨天), 강설(降雪), 혹한(酷寒) 등 기상악화 의 경우 작업을 중단 할 수밖에 없기 때문에 공사기간이 늘어나는 요인이 항상 존재하며 관로부설선의 만곡점 마다 관의 경사절단 과 경사 맞대기 용접 이라는 극히 난제(難題)에 속하는 상황에 수시로 봉착하며 매 상황마다 동일한 상황이 있을 수 없는 각 조건에 따라 현장 사정에 맞도록 관을 절단하고 용접하는 난관을 극복해야 하며 관로부설 계획 노선 상에 하천, 소택지, 노출암반, 바다, 기타 토목공사가 어려운 지형이 있을 경우 노선 의 우회건설이 불가피 하여 노선의 길이가 길어지는 등 의 어려움이 있기 때문에 그 모든 어려운 요소들은 직접적으로 공사 기간 과 공사비용을 증가 시키는 요소가 된다. 
     본 고안은 현재 전 세계 모든 금속관로 건설작업에서 사용되고 있는 방식, 즉 조관 공장에서 완성된 단위관을 관로 부설 현장으로 운반 하여 단위관을 하나씩 용접 연결하여 금속관로 건설을 완성하는 방식으로 관로를 건설 하지 않고 조관기계(造管機械) 자체를 적재한 트레일러(Trailer)가 관로건설 공사현장으로 이동하여 관로부설 계획선(計劃線)을 따라 이동하면서 조관기계 로부터 완성되어 나오는 무한길이 나선형 주름관(Endless helical corrugated tube)을 관로건설 현장에 바로 부설 하도록 하는 기계에 관한 것이다. 
     기존 의 조관기계들은 그 기계들을 단순히 트레일러에 적재하여 공사현장으 로 이동한다고 해서 그 기계들로부터 생산되어 나오는 금속관을 현장에서 부설할 수 있는 조건을 구비한 기계가 존재하지 않는다. 
     그 이유는 현존 하는 금속조관 방식은 크게 보면 단 두 가지 형식만이 존재하고 있는데 그중 하나는 관의 중심축선(中心軸線) 을 따라 직선으로 용접 조관 하는 방식이며 다른 하나는 관의 중심축선 주위를 테이프를 감는 것 과 같은 방식으로 나선형으로 돌면서 용접 하거나 또는 씸록크(Seam-lock) 방식으로 조관을 수행하는 방식으로 구분 할 수 있는데 직선용접방식으로 조관 하는 경우에는 원천적으로 주름관(Corrugated tube) 제조가 불가능한 구조이기 때문에 조관기의 단말부에서 조관되어 나오는 관은 수평 과 수직 모두 완전무결한 평면이 아닐 경우 조관기계 의 현장 금속관 의 부설이 불가능 하다. 
     한편 현존하는 나선 주름관 조관기계 의 경우 용접 관 또는 씸록크 방식에 관계없이 조관 되어 나오는 관이 조관 나선피치(Tubing helical pitch) 의 회전 속도와 동일한 속도로 회전하면서 조관되어 나오기 때문에 기본적으로 조관현장 부설이 불가능하다. 
     기존의 나선 주름관 조관기계로부터 조관 되어 나오는 관이 나선피치의 회전속도와 동일한 속도로 회전하면서 조관 되어 나올 수밖에 없는 이유는 기존의 주름관의 성형(成形) 방법자체가 회전하면서 동시에 프로그램에 맞춰 전진 과 후진을 반복하는 맨드랠(Mandrel) 외면에 관 의 소재(素材) 인 금속 스트랩(Strap)을 적당한 기울기 각도로 공급하며 감으면 맨드랠 위에감긴 스트랩은 자연히 나선형 관을 형성하게 되는데 형성된 관 의 마주 닫는 양 날을 용접 하거나 씸록크 가공을 함으 로서 관을 완성하는 방식이기 때문이며 완성품은 항시 회전하면서 생산 되어 나올 수밖에 없으며 따라서 회전하고 있는 금속관을 바로 부설할 수 는 없다. 
     본 고안은 나선형 무한길이 주름관 조관기계로서 조관되어 나오는 주름관이 회전하지 않고 직선으로 나오도록 하는 구조의 조관기계 일뿐 아니라 조관기계 단말부에서 완성되어 나오는 관이 유연성을 가진 관이기 때문에 부설 지형이 평면이건 곡면이건 관계없이 관이 조관되어 나오는 즉시 현장에 바로 부설 할 수 있게 되도록 한 것이다. 
     기존의 주름관 조관기계의 경우 조관 과정에서 관 의 형성부인 맨드랠이 전진 후진 뿐 아니라 회전을 함께 하는 멘드렐 외면에 관 의 소재인 스트랩을 감아 완성하기 때문에 완성관이 회전하면서 나올 수밖에 없는 반면 본 고안에서는 맨드랠이 회전은 하지 않고 오직 프로그램에 따라 전진 과 후진 만 반복 하면서 완성관을 단일방향으로 밀어내기만 할뿐 회전은 하지 않는 방식이기 때문에 조관 기계로부터 완성되어 나오는 주름관은 현장에서 바로 부설 할 수 있게 된다. 
     본 고안에서는 성형 맨드랠이 회전하지 않는 대신 맨드랠 외면에 스트랩을 감아 나선관을 형성하기 위한 스트랩 감기공정은 관 의 소재 스트랩을 공급하는 코일과 스트랩 성형 롤-트레인(Roll-train) 전체가 맨드랠 축선을 회전중심선으로 삼은 상태에서 태양을 중심으로 공전하는 위성(衛星) 처럼 궤도선회(軌道旋回) 운동을 하면서 스트랩을 맨드랠 외면에 감도록 함으로서 완성관이 회전하지 않고 직선운동 방향으로만 조관되어 나오도록 한 것 이다. 
     
     나선형 용접관(Helical welded tube)  씸 용접 관(Seal welded tube)  씸록킹(Seam locking)  주름관(Corrugated tube)  나선형 용접 주름관(Helical welded corrugated tube)  금속관로건설공사(Metal tube pipe line construction)