JP2008539368A - 現場硬化型ライナーの空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

柔軟な樹脂注入済みの現場硬化型ライナーを既存の導管に敷設するための空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置が提供される。この装置は、動いている状態のライナーと静止している状態の装置側グランドの間で、低摩擦のシール機能を持つ。ライナーがグランドを経由して移動している時、この動いているライナーに係合するように、反転挿入しているライナーに概ね垂直な方向に転移可能な部材を使用することにより、グランドを操作調整する。グランドのどの部分も、チャンバーへは延長されないので、一旦、形が決められたグランドが調整されると、動いているライナーにかかる圧力は増大しない。ライナーが末端に到着すると、ライナーは、排気パイプグランド及び排気パイプを設置したサンプルモールド及び開口形成パイプに入り、剛体の開口形成工具により突き刺される。次に、蒸気がライナー内に導入され、樹脂が硬化する。その蒸気は開口形成工具に接続された排気ホースを介して排気される。硬化後、蒸気は空気に置換され、ライナーは冷却される。ライナー両端はカットされ、既存の導管のサービスが回復する。
【選択図】
図１（ａ）

Description

この出願は、それぞれ、２００５年４月２５日と２００５年７月１９日に出願された係属中の仮出願Ｎｏ. ６０/６７４，４２０ 及びＮｏ. ６０/７００，６３２の利益に基づき、かつ、主張するものである。

本発明は、反転挿入するライナーとグランド間のシール材が低摩擦である装置を用いて、空気圧でもって、樹脂注入ライナーを反転挿入することにより、ライナーを現場の既存の導管内で硬化させて敷設する方法に関する。蒸気が、圧力の損失なく連続的にこの方法を実施する装置に流れてもよく、それにより、樹脂は硬化する。この方法及び装置は、小口径から中口径の導管のライニング作業において、特に適している。

流体を通す導管、または、パイプライン、とりわけ、地中のもの、例えば、下水管や雨水管、水道管やガス管などは、流体のリークやあるいは、管の劣化に応じて、修復が必要であることは一般に良く知られている。リークは、外部環境から内部、または、パイプラインの導部へと起きていることもあり、あるいは、パイプラインの導部から周辺環境へとおきていることもある。いずれにせよ、このリークは起こらないのが望ましい。

リークは、パイプの元々の敷設が不適切であることが原因でおこるかもしれないし、あるいは、標準的な経年劣化、または、腐食性、研磨性の物質を流すことによる劣化により、おこるかもしれない。また、パイプのジョイント部の、またはその周辺の亀裂は、その敷設環境の状態、例えば、地震や上方の地表での大型車の走行、あるいは、その他の自然のあるいは人工の類似の振動によりおこるかもしれない。原因はともかく、このようなリークは望ましいことではなく、パイプライン中で運ばれている流体を無駄にしたり、周辺の環境にダメージを与え、人々の健康に対して危険な脅威となる可能性がある。もし、リークが続くとしたら、まわりの土が無くなり、導管の側面の支えが欠損することにより導管は構造的な機能不全に陥るであろう。

上昇し続ける労働コスト、エネルギーコスト、機械のコストのため、地中のリークしているかもしれないパイプ、または、部品を掘り起こして、取り替えることは極めて難しく、また非経済である。そのため、既存のパイプラインを、そのままにして修理または修復するという方法が色々と提案されてきた。これらの新しい手法は、一般の人に大きな不便さを与えず、パイプやパイプ部品を掘り起こして交換することに関連した出費と危険を避けることができる。現在広く使用されている最も成功したパイプラインの修理、または溝掘り不要の再建法はインシチュフォーム工法と呼ばれている。この工法は、米国特許番号４，００９，０６３
、米国特許番号 ４，０６４，２１１及び、米国特許番号 ４，１３５，９５８に記述されており、この全ての内容は参照として本案件に編入される。

インシチュフォーム工法の標準的な実用例では、外側に熱硬化性の樹脂を注入した不浸透性のコーティング材をほどこした、フェルト布、発泡材、または、類似の樹脂浸透性材料からなる、細長く柔軟なチューブ状のライナーを既存のパイプラインに敷設する。一般に、ライナーは、前記の特許のうち、後ろ２件のインシチュフォーム工法の特許に記述しているように、反転挿入工法により敷設される。反転挿入工程において、反転したライナーに放射状にかけられる圧力は、このライナーをパイプラインの内側表面に押し付け係合させる。インシチュフォーム工法は以下の別の方法で行うこともできる。すなわち、ライナー内において反転挿入した別体の対流体不浸透性膨張袋またチューブを使用し、ロープまたはケーブルを使用して樹脂注入ライナーを導管内で引っ張ることにより、ライナーを既存パイプラインの内壁に硬化させる。このような、樹脂注入ライナーは、一般に、“ｃｕｒｅｄ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ−ｐｉｐｅｓ（現場硬化型パイプ）”または、ＣＩＰＰライナーとよばれ、このＣＩＰＰライナーの敷設をＣＩＰＰ敷設と呼ぶ。

柔軟性のあるチューブ状のＣＩＰＰライナーは、比較的柔軟で十分に不浸透性のポリマーからなる滑らかな層を外側に持ち、最初の状態において、その層は、ライナーの外側をコートしている。反転挿入を行い、ライナーを敷設した後は、この不浸透性層はライナーの内側となる。パイプライン中に柔軟性を持つライナーが敷設される時、パイプラインは内側の、好ましくは、反転挿入用流体、例えば、水や空気により圧力を受け、その結果、ライナーは、放射状に外向きに力を受け、既存パイプラインの内部表面にしたがって係合する。

典型的には、反転挿入塔は、ライナー敷設用の用地に立てられ、必要とされる圧力水頭を提供し、ライナーまたは袋を反転挿入する。代替的には、米国出願番号５，１５４，９３６、米国出願番号５，１６７，９０１(ＲＥ３５，９４４)、米国出願番号５，５９７，３５３に示された反転挿入部があり、この内容は、参照として、本明細書に組み込まれるものとする。硬化工程は、反転挿入するライナーの端に取り付けられた循環ホースを介して、反転挿入されたライナーに熱水を導入することで行ってもよい。硬化が完了するまで、反転挿入用水は、ボイラーや熱交換器のような熱源を介して循環して、戻ってきた反転挿入用水は、反転挿入したチューブ内に入れられる。浸透性材料に注入した樹脂は硬化し、硬く、そして、きつく固まってフィットしたパイプライナーを、既存のパイプライン内に形成する。この新たなライナーは、効果的に亀裂をふさぎ、いずれのパイプ部材若しくはパイプ継ぎ手の劣化も補修し、既存パイプラインの内外、いずれへのリークも防ぐ。この硬化した樹脂は、既存のパイプライン壁の強度を増強し、まわりの環境への構造的な支柱となる。

反転挿入塔は、建てるのに時間がかかるし、作業者は、地上３０フィートの場所で作業することになり、そこには、しばしば、近くまで木や電線がきている。この方法は、ある装置により改良されている。それは、インシチュフォーム工法において、括約筋バルブを使用することにより、水頭を形成するものである。チューブは、この装置の上部より入れられ、この括約筋バルブより下流の水圧により、括約筋バルブを介して、引き出される。圧力を加えられた水は、チューブの先端に力を加え、その結果、チューブは、修復されるパイプ内に反転挿入される。小径のパイプを修復するためのこの種の装置は、約４０年程前から使用されている。

前記の装置は水を使用するが、この装置の主な難点は、反転挿入に必要な量の水を確保しなければならない、ということである。水は、樹脂の硬化をなすため、典型的には、５５°Ｆから１８０°Ｆまで熱する必要があり、その後、処理システムに放流する前に、１００°Ｆまで、水を加えて冷却しなくてはいけない。

反転挿入力を得るのに、水の替わりに空気を使用すると、この難点を解消することができる。樹脂を注入したチューブが完全に反転挿入されれば、あとは、蒸気を使って樹脂を硬化することができる。このため、蒸気を得るため、水が必要であるが、その蒸気のために必要な水の量は、水圧使用の反転挿入、樹脂硬化、及び使用水の冷却、に必要な量の５〜１０％に過ぎない。これは、この方法では、水が自由に使えない場所においても、蒸気を使って作業を行うことができることを意味する。この劇的な水の必要量の削減は、１ポンドの水が蒸気の場合の利用可能なエネルギーが、１ポンドの水が熱水の場合の利用可能なエネルギーより高い、ということよりおきている。１ポンドの蒸気は、凝縮して、１ポンドの水になる時、約１０００ＢＴＵの熱を発するのに対して、１ポンドの水は、１度温度が下がる毎に１ＢＴＵしか熱を発しない。この要求される水の量が少なくなることに加えて、事実上、加熱サイクルが不要になるということにより、硬化サイクルと工期を大きく縮小することができる。

空気圧反転挿入法と蒸気硬化法を使用することによることには、明らかに利点があるのにもかかわらず、なぜ、業界では、水圧反転挿入と熱水硬化法がなかなか、捨て去られないのであろうか？

樹脂浸透チューブを反転挿入するのに水を使用する場合、反転挿入チューブ先端から反転挿入装置までの、まだ反転していない部分は、チューブにより押し出された水の量と等しい力で浮いている。ＣＩＰＰチューブの場合、これは、チューブの実効質量が実質上、減少したことを意味し、まだ反転挿入していないチューブ部分を反転挿入先端方向へ引っ張るのに必要な力もまた、減少することを意味する。一方、反転挿入力を得るのに空気圧を使用する場合、まだ反転していないチューブ部分はパイプの底に横たわっており、チューブ反転挿入先端にかかる空気圧により、チューブの全重量を引きずらなければならない。

どんなものが反転挿入のエネルギーを得るのに使われるにせよ、ＣＩＰＰチューブを反転挿入するには、以下の３つの力を乗り越える必要がある。
１．チューブを反転する（裏返しにする）力。この力は、チューブ厚さ、材質、及びチューブ厚さと直径の関係によって変わる。
２．反転挿入装置から反転挿入先端までのチューブを引っ張る力。
３．反転挿入装置からチューブを引っ張る力。

上記（１）の力は、水圧を使った場合も空気圧を使った場合も概ね同一である。

上記（２）の力は、空気圧を使った場合と水圧を使った場合で大きく異なり、空気圧反転挿入法によるチューブ長さを制限する。導入されたＣＩＰＰチューブの品質に悪影響を与えることなく、かつ/または、既存の導管にダメージを与えることなく、チューブを反転挿入するための圧力には限界がある。水圧反転挿入、空気圧反転挿入のいずれにも、潤滑剤を使って、必要とされる引っ張り力を減少させることができる。

上記（３）の力は、装置の設計により異なる。現在使用されている装置のほとんどについて、装置からチューブを引っ張るのに必要な力は、上記（１）、（２）の力のいずれか、あるいは、その両方が増大した時、増大する。これは、以下のことによりおこる。すなわち、利用できる反転挿入エネルギーを増大させるため、今日使われている典型的な装置では、装置への入り口位置下方の圧力チャンバーと、反転挿入チューブのカフとしばった先端からの圧縮流体の損失を制限する。これは、一般的には、空圧グランド（インシチュフォームＣＨＩＰユニット）内の空気圧を増大させるか、または、反転挿入用流体により作動されるグランド（すなわち、シューターカップシール）を使用することにより、制限することができる。どちらの場合においても、内側での移動は、グランド材と反転挿入ＣＩＰＰチューブの圧縮により制限される。これは、今度は、反転挿入ＣＩＰＰチューブとグランドの間の摩擦を増大させてしまう。

熱水式硬化法と比較した蒸気式硬化法の明らかな利点を鑑みて、得られるエネルギーの観点から、蒸気を使用する方法が提案されている。膨張袋の反転挿入と蒸気の流入による硬化法は、インシチュフォームの米国出願番号６，７０８，７２８、米国出願番号６，６７９，２９３に開示されており、その内容は、本明細書に参照として組み込まれるとする。これらの最近開示された工法においては、プル・イン法や膨張法が使用されており、現在、小さな口径のライナーに使用されている。これらの工法は、小径のライナーに関して、水圧反転挿入よりも有利である。さらに、これらの特許で開示された穴あけキャニスタの使用は中口径や大口径のライナーには適していない。なお、中口径のライナーとは、概ね１８インチ〜４５インチの直径のものである。大口径のライナーは、概ね４５インチ超の直径のものである。

しかるに、空気圧反転挿入装置と、蒸気流入によるＣＩＰＰ硬化工程のための開口形成アセンブリを改良することが望ましい。
米国特許出願第４，００９，０６３号 米国特許出願第４，０６４，２１１号 米国特許出願第４，１３５，９５８号 米国特許出願第５，１４５，９３６号 米国特許出願第５，１６７，９０１号（ＲＥ３５，９４４） 米国特許出願第５，５９７，３５３号 米国特許出願第６，７０８，７２８号 米国特許出願第６，６７９，２９３号 米国特許出願第４，３６６，０１２号

一般的に、本発明によると、樹脂注入されている、現場硬化型のライナーを、空気圧により、反転挿入する装置が供せられ、この装置において、動いているＣＩＰＰライナーと静止している反転挿入用グランドの間で低い摩擦を備えたシール性を有する。今日使用されている他の反転挿入装置と違い、この事前に形成された、調整可能なグランドは、一旦調整されると、反転挿入用流体の圧力が増しても、チューブにかかる摩擦が増すことはない。開口形成ツールを受け止めるための開口形成グランドが設置された、排気パイプを有するサンプルモールドと開口形成パイプは、末端のアクセスポイントに設置される。反転挿入が完了すると、開口形成ツールが膨張したライナーに差し込み、排気ホースを接続する。

グランドは、少なくともその厚内に、調整可能な隙間をもつスリットを持つ。グランドに渡って形成された隙間の調整は、グランドを通過するライナーに対して概ね垂直に設置された剛体部材を移動させることにより行う。グランドは、一方が静止した側で、もう一方が、調整可能な側であってよい。この場合、静止側は、鋼製受け板からなり、それには、温度耐性がある、１/４”厚さの圧縮性材料の層、例えば、弾性シリコンゴム、と、薄い（１/８”以下）の吸収性層、例えば、ポリエステルフェルトが、ライナーの不浸透性層と向かい合って設置されている。この実施例によると、反転挿入するＣＩＰＰライナーの表面に潤滑性を与えることができる。この構成において、グランドの調整可能側は、概ね剛体である１インチ厚に形成されたナイロン製ブロックであり、同様の、圧縮性と吸収性をもつ層に面している。この形成ブロックは、具体的には、反転挿入しようとするＣＩＰＰチューブの寸法と厚さに応じての形と寸法で形成される。この形成ブロックは、１つの部材で形成されてもよく、複数のセクションにて形成されてもよい。例えば、設置しようとするＣＩＰＰライナーの折り畳んだ寸法にもよるが、３つないし４つのセクションで形成してもよい。各々のセクションに対して、別体の調整ボルトが設置される。

別の実施例においては、グランドは、装置に形成された開口に渡って設置された、複数の対抗する指によって形成される。各々の指は、上記開口付近に位置するマニフォルドより延びたシリンダに設置される、空気圧駆動のピストン、またはロッドである。これらの指は、静止側と向かい合ったもう一つの側に配置されてもよい。また、平らにしたライナーの両面を取り巻くように設置されてもよい。

好ましい実施例において、上記グランドは、一方の側が静止している状態であり、もう一方の側が調整可能であるようになっている。この静止側は、鋼製受け板を有し、それは、温度耐性がある約１/４”厚さの圧縮性材料の層、例えば、弾性シリコンゴムと、ＣＩＰＰチューブに潤滑剤を与えるための薄い（１/８”以下）の吸収性層、例えば、ポリエステルフェルトとに向かい合って設置されている。グランドの調整可能側は、１インチ厚に形成されたナイロン製ブロックであり、同様の、圧縮性と吸収性をもつ層に面している。この形成ブロックは、反転挿入しようとするＣＩＰＰチューブの寸法と厚さに応じての形と寸法で形成される。典型的には、反転挿入しようとするＣＩＰＰチューブは、各々の層について、最終的な位置における寸法にて作成される。すなわち、反転挿入前、最も大きな周辺層を持つのは内部層であり、一方、最も小さな周辺層を持つのは外部層である。これにより、内部層は、チューブ断面において、折り畳まれた領域、または、厚い領域をもつことになる。グランドの各々の側に配置された圧縮性層は、この変形、及びその他のチューブの断面積上のばらつきを吸収する。この折り畳まれた領域は、ＣＩＰＰライナーの表面を横切って、前後に移動するかもしれないので、このチューブ厚さのスポット的変動を固定的に吸収するのは効果的でない。ＣＩＰＰチューブを取り囲むように配置された圧縮性層は、場所によらず、チューブのスポット的な厚さの変動を吸収するのに適している。このグランド設計においては、チューブの厚い領域に関して限定的に摩擦が増大するだけなので、低摩擦の動作パフォーマンスが保障される。

よって、本発明の目的は、空気圧をもって、ＣＩＰＰライナーを反転挿入するための改良された装置と方法を提供することである。

本発明の別の目的は、反転挿入のための流体圧力が増大しても、ライナーとの摩擦を増大しない調整可能なグランドを備えたＣＩＰＰライナーを反転挿入するための装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、ＣＩＰＰライナーを反転挿入し、蒸気硬化するための装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、ＣＩＰＰライナーを反転挿入し、樹脂硬化のための蒸気を流すために、反転挿入されたライナーの下流端に対して開口形成を行うための方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、蒸気硬化前に、反転挿入されたライナーがつぶれることなく、空気圧によるＣＩＰＰライナーの反転挿入と蒸気硬化を提供することである。

本発明のさらに別の目的と利点については、明細書により明らかになるであろう。

よって、本発明は、いくつかのステップと、その他のステップに関する一つ以上のステップの関係から構成され、詳細な開示中で例示される本発明の範囲であるこの特徴を処理する装置、特性、各要素間の関係は、請求項で示される。

以降の開示は、ＣＩＰＰチューブの空気圧反転挿入と蒸気硬化を行う、ＡＳＴＭ規格Ｆ１２１６の、「反転挿入と樹脂浸透チューブの硬化による既存パイプラインと導管の修復の実行」にしたがって改良された方法と装置に関して行われる。この上述した方法と装置は、地上からマンホールのような構造を介して、既存の埋設されたパイプラインや導管を修復することに大変適している。

図１には、本発明に従って構成及び配置された空気圧反転挿入/蒸気硬化ユニット１１が立面図により示されている。ユニット１１は、剛体である材質、典型的には、鋼やアルミニウムなどの金属で構成されている。複合素材やプラスチックもまた、それらが、使用中の内部圧力と温度に耐えるならば、適した部材として使用できる。

ユニット１１は、概ね円筒状で空洞の圧力チャンバー１２を有しており、この圧力チャンバー１２は、上部フランジ１３と底部フランジ１４を有している。中空反転挿入ブーツ１６は、底部フランジ１４に搭載される。反転挿入ブーツ１６は、大開口部１７aと小開口部１７ｂを持った円錐部分１７と、ブーツ１６を底部フランジ１４に固定するための円形フランジ１８を含む。これにより、違った直径のブーツを容易にユニット１１に設置することができる。円錐部１７の小開口１７ｂは、概ね円柱状のバンド固定ブーツ１９を含み、このバンド固定ブーツ１９には、ここを介して供給される、現場硬化処理を行うライナー２０の折り返し部を固定するための外部肋材２１を設置されている。 また、反転挿入ブーツ１７には、インレット継手２５がはめ込まれている。

圧力チャンバー１２の上面は、第一半円部２３と第二半円部２４から形成される上部カバー２２により閉じられている。両方の上部半月部２３と２４は、切欠部２３ａと２４ｂを向かい合わせた状態で上部フランジ１３に固定されており、その結果、ギャップ２６を形成していて、これにより、ライナー２７をユニット１１内に通過させることができる。グランド２８を形成し、その結果、圧力チャンバー１２内に十分な反転挿入圧力が得られることを可能にするギャップ２６の構造と、反転挿入ブーツ１６の詳細について、以下に説明する。

切欠部２３ａと２４ａが形成された第一半円部２３と第二半円部２４は、上部フランジ１３に固定され、ギャップ２６を、その間のセンターライン上に形成する。半月部２３は、水平搭載部３２を設置した静止グランドブラケット３１の水平部３７、圧力チャンバー１２の直径を横切って設置される概ね垂直な垂直部３３、及び、フレア部３４を含む。半月部２３は、半月部２４に向かい合う切欠部を有する。

対応する調整可能な半月部２４は、水平搭載部３７が設置された調整ブラケット３６、概ね垂直である垂直部３８、及び、フレア部３９を含む。調整ブラケット３６は切欠部２４aから？？？？？？？までを提供する。ここで、移動可能な調整ブラケット３６は、概ね剛体に形成された少なくとも一つのブロック４２を搭載するための切欠部、または、引き出し部４１有する。ブロック４２は、静止ブラケット３１の垂直部３３に向かい合うチューブ導入切欠部４３を含む。チューブ切欠部４３は、形成ブロック４２の切欠として形成されている。３本のギャップ調整ネジ４４は、形成ブロック４２の背後に設置される。これを使用して、ブロック４２の位置を調整してギャップ２６のサイズを調整し、使用中、ライナー２６を係合する。

圧縮性の圧縮性部材４６である２枚のシートは、上部カバー２２と上部フランジ１３の部材の間に置かれている。圧縮性部材４６は、向かい合ったグランドブラケット３１と３６に沿って引っ張られ、ブラケットが広がっているフレア部３４、３９に固定される。この構造により、滑らかな圧縮性で、かつ、弾性的なライナー２７の通り道を得ることができ、ライナー２７は、グランド２８に係合しつつ、ここを通過する。圧縮性部材４６に加えて、吸収層４７がグランド２８と向かい合う圧縮性部材４６の外側に配置される。この物質は、フェルト４７のような吸収性物質でよく、オイルをしみこませることにより、反転挿入するライナー２７に潤滑性を与えることができる。あるいは、ＦＥＰ、ＰＦＡ、または、ＰＩＦＥのような、低摩擦性物質を使用してもよく、これにより、ライナー２７のグランド２８に対する通りを良くすることができる。圧縮性部材４６の使用は、グランド２８がライナー２７の断面積と形状に対応する助けとなる。ギャップ調整ネジ４４は、調整ブラケット３６に設置され、形成ブロック４２を対抗する垂直部３３の方向にずらし、グランド２８の開口を調節する。

図３ａに示す実施例では、形成ブロック５１は、３つのセグメントで形成されている。具体的には、形成ブロック５１は、曲線切欠部５２ａ、５３ａが形成された２つの外側部５２と５３、及び、１つの直線中央部５４から形成される。ここで、ブラケット３６は、ブラケット垂直部３８の開口部を備えるとともに、ブロック５２、５３、及び５４をそれぞれ保持するための凹部を持ち、これにより、ギャップ調整ネジ４４の締め付けに応じて、静止ブラケット３１の方向に移動することを可能としている。ブロックの中央部５４は、直線端を提供し、一方、外側部５２、及び５３は、曲線開口部を提供し、ライナー２７を平らに寝かせた時の形状に追随する。

ユニット１１は、圧力チャンバー１２の側壁に溶接された３つの足搭載用ブラケット５６を備えている。この３つの足搭載用ブラケット５６は、敷設工事アクセス用の開口をまたいで、ユニット１１を支持するための足５７を固定するためのものである。ユニット１１は、鋼やアルミニウムなどの剛直な金属材料で形成されている。一度組み立てれば、形成ブロック４２が設置された半円部３１と３６、及び、圧縮性部材４６により、調整可能なグランド２８が形成される。これにより、空気圧が蒸気インレット２０へ導入されると、ライナー２７がこのグランド２８を通って進む。

形成ブロック４２は、図２の実施例に示すように、一つの部材でも良いし、あるいは、図３の実施例に示すように、３つの部品５２、５３、及び５４から形成されても良い。また、通過中のライナー２７の折部の場所やその断面形状の変動を調整する目的で、追加のセクションを形成して、ギャップを調整する融通性を改良してもよい。

圧縮性部材４６は、熱抵抗性の概ね３〜２０ｍｍの、シリコンゴムのような弾性物質である。ＣＩＰＰライナー２７の表面に潤滑性を与える、薄い（２〜８ｍｍ）ポリエステルフェルト吸収性層が、圧縮性層４６の外側表面上に設置される。前述したように、ＰＴＦＥ裏材のような低摩擦性物質がオイル浸透フェルトの替わりに使用することができる。図４及び図５に示すように、複数の水圧指部を有する実施例を使用することにより、上部セクション２３及び２４に形成されたギャップ２６により形成されるグランド２８は、どのような形にも変形できる。

ユニット１１は、小径のＣＩＰＰライナーを、空気圧を利用して反転挿入し、蒸気熱により硬化することにより、既存の導管に敷設するのに、特に適している。小径のライナーとは、大体、６〜１２インチ（１５〜３０ｍｍ）の直径のものである。

ライナーを、ユニット１１を使用して、反転挿入と蒸気熱硬化を行うことにより、現場で硬化して敷設する場合の処理工程を以

１．グランド２８の調整ブラケット３６上に設置された調整ネジ４４が広げられ、樹脂注入済のＣＩＰＰライナー２７がグランド２８を介して、圧力チャンバー１２とバンド固定ブーツ１９に通される。ライナー２７は、バンド固定ブーツ１９の端で、折り返されて、２つのステンレス鋼製バンドにより固定される。空気／蒸気用ホースが、反転ブーツ１６の空気インレット２０に取り付けられる。

引き止めロープ、またはケーブルがＣＩＰＰライナー２７の他端に取り付けられている。適当な潤滑材が、空気圧式反転挿入ユニット１１の入り口にあるフェルト層４７に設置される。グランド２８は調整ネジ４４を使用して調整され、グランド２８をＣＩＰＰライナー２７に関して、均一に閉める。

２．空気／蒸気ラインの他端は、空気／蒸気マニフォルドに接続される。蒸気供給ラインと空気供給ラインは、空気／蒸気マニフォルドに接続される。全ての空気及び蒸気ラインの結合部は、設置された安全ピンやホイップチェックについてチェックされる。マニフォルド上の空気バルブが閉じられ、空気用レギュレータを戻して、空気が流れるのを防いた後、空気供給ラインは、エアコンプレッサーに結合される。コンプレッサーの空気排出ラインが閉じられ、エアコンプレッサーが起動される。

３．空気／蒸気オペレータがチェックを行い、全てが安全で、空気を空気／蒸気マニフォルドに送る工程の準備ができると、空気／蒸気マニフォルドのオペレータは、空気／蒸気供給ラインを空気圧反転挿入装置に開放し、空気レギュレータ上の調節ネジをゆっくりと回して、空気の供給量を増やし、望ましい空気圧反転挿入圧力にする。空気圧反転挿入装置のオペレータは、同時に、ＣＩＰＰライナーを冷蔵トラックまたは冷蔵容器から引き出し、空気圧反転挿入装置１１に供給する。

反転挿入は、ライナーのひきずり端が空気圧反転挿入装置１１付近に来るまで続けられる。この時、引き止めロープは空気圧反転挿入装置の上方のローラーに通される。ライナー端が空気圧反転挿入装置に入る直前、引き止めロープは、巻き上げ器に巻かれ、その結果、空気圧反転挿入装置１１に至るロープには、張力がかけられる。

ライナーの端が、空気圧反転挿入装置の上部のグランドを通過すると、グランドは、空気のリークを減らすように調整される。引き止めロープと反転挿入用空気圧は、反転挿入工程の前半に使用された反転挿入速度と圧力を維持するように制御される。

図７（ａ）と７（ｂ）に示すように、離れた位置にあるマンホール内には、モールド６２と鋼製パイプ６３とを備えた排気パイプアセンブリ６１を備えたＰＶＣまたは、剛体のパイプの金属製のサンプルモールドが備えられており、それは、反転挿入するチューブを受け取るように位置決めされている。反転挿入される先端が、この離れた位置にあるマンホールに近づくと、反転挿入の速度は緩められ、ライナーがサンプルモールド６２と鋼製パイプ６３に入るのが可能になる。反転挿入するライナーの先端が、サンプルモールド６２の端から、大体、直径分くらい過ぎた時、反転挿入は停止される。

引き止めロープは結んで留められ、突き刺し点６６を底部端にもち、バルブ６７を上部端に持つ鋼製開口パイプ６４を挿入することにより、反転挿入されたライナーには、開口があけられる。パイプ６４がライナーの反対側を突き刺さないように、フランジ、または、ｏ−リング６８が開口パイプ６４に設置されている。

開口あけ工程に責任を持つ作業メンバーは、反転挿入端側に、彼が反転挿入されたライナーに開口あけ工程を行う準備中であることを知らせる。よって、反転挿入されたライナーに開口が形成された後の反転挿入されたライナーにかかる圧力を維持するために、空気の供給を調整する準備を行うことができる。

ライナーに成功裏に開口部を設けられると、開口形成パイプバルブ６７は閉じられ、遠い方の端にバルブを持つ排気ホースが、開口形成パイプバルブ６７に取り付けられる。この後、排気コントロールは、この排気ホースの遠い方の端にて行われる。

５．排気バルブと空気注入レギュレータは、適切な流量、推奨加熱及び硬化圧力を維持するよう調整される。ボイラーはブローされ、蒸気供給ホースは空気／蒸気マニフォルドに取り付けられる。マニフォルドのオペレータは、蒸気が空気／蒸気マニフォルドに送られていることの通知を受ける。

空気／蒸気マニフォルドのオペレータは、遠方端側に、暖気工程が始まったことを通知する。離れた位置のマンホール内の６時の方向の境界温度を記録する。暖気のための蒸気/空気混合物の温度は、約１８０°Ｆにすべきである。暖気工程は、離れた位置のマンホール内の内面の温度上昇が３°Ｆになるまで行う。

６．暖気工程が完了すると、空気の流量がゆっくりと減少され、１００％の蒸気でもって推奨硬化圧力を維持する。１００％蒸気硬化工程は、１５分間隔で内面温度を記録しつつ、約１時間続けられる。加えて、その１時間の硬化行程のうち、少なくとも３０分は、内面温度が１３０°Ｆにする。これにより、硬化工程が完了する。もし、そうならない場合、少なくとも３０分は、内面温度が１３０°Ｆになるように、硬化工程を延長する。

７．硬化過程が完了した後、蒸気はゆっくりと遮断され、同時に空気を加えていく。圧力は、冷まし工程の間、硬化圧力を超えるべきではない。ライナーは、最低１５分間、または、遠方端の境界が１３０°Ｆになるまで、のいずれか長い方の間、冷まされる。ボイラーでの蒸気供給は、その後、遮断される。ボイラー供給ホースの圧力が０になった時、蒸気供給ホースはマニフォルドから外される。冷まし工程が完了すると、空気供給ホースをマニフォルドから外す前に、空気コンプレッサーは遮断され、空気ホースの圧力は開放される。

樹脂とチューブ厚さによるが、硬化が完了したら、蒸気流量はオフにし、同時に空気流量は硬化圧力を維持するように調整する。少なくとも１時間、６時方向の地点の温度を約１３０°Ｆまで冷却しつつ、排気バルブを調整する。

温度が希望の温度まで冷却されると、空気フローの圧力は０に減らされ、排気バルブは全開とされる。袋に溜まっているかもしれない復水は、排気アセンブリの復水ドレインから除去される。

次に、スタッフが、この狭所に立ち入り、通常の標準的な工程を用いて、ライナー設置されたパイプから両端が除去され、サービスが回復される。

この柔軟性のある、現場での硬化可能なライナーは、この技術分野においては一般的に良く知られているものである。このライナーは、少なくとも１つの柔軟性を持つ樹脂浸透性材料の層、例えば、外側に不浸透性のポリマーフィルム層を持つフェルト層のような材料で形成される。このフェルト層とフィルム層は、継ぎ目に沿って縫い合わせてあり、チューブ状のライナーを形成している。ライナーの不浸透性を確実なものにするため、併用可能であるが、テープ状熱可塑性フィルムが貼られ、または、押出形成素材が押し出し形成される。

もっと大きい口径のライナーにおいては、数枚のフェルト材料層を使用してもよい。フェルト層は、ポリエステルやアクリル繊維のような、柔軟な樹脂吸収性素材であり、天然素材でも合成素材のものでも良い。外側層の不浸透性フィルムは、ポリエチレンまたはポリプロピレンのようなポリオレフィン、もしくは、塩化ポリビニルのようなビニルポリマ、または、ポリウレタンなど、この技術分野において良く知られているもので形成してよい。全ての溝掘不用の修復工事の最初の段階において、既存のパイプラインは、クリーニングとビデオ撮影を行って、作業の準備とする。

本発明にかかる方法に従った工事を実行する前に、硬化可能な、熱硬化性樹脂が、ウェットアウトと呼ばれる工法により、ライナーのフェルトに注入される。このウエットアウト工法は、ライナー技術で良く知られているように、一般に、不浸透性フィルム層に形成した開口か、若しくはフェルト層の端から樹脂をフェルト層に注入し、真空引きし、樹脂注入したライナーをニップローラーに通すといったことが必要である。この真空注入の一つの手順は、米国特許番号
４，３６６，０１２のインシチュフォーム工法特許に記載されており、この内容は、参照として本案件に編入される。広い範囲の種々の樹脂が使用可能であり、例えば、ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ樹脂などが使用可能であり、所望の改変が可能である。室温で比較的安定な樹脂であり、熱すると容易に硬化する樹脂を使用するのが望ましい。

本発明にかかる処理は、樹脂ライナーをフロースルーの蒸気でもって硬化するという利点を持つということは容易に理解できる。この工法を実施することにより、チューブ状部材は、容易に既存のパイプライン内に反転挿入される。反転挿入チャンバーに低摩擦のグランドを設置することにより、反転挿入時の圧力を、ライナーが動いている時にかかる摩擦力を増大させることなく、増大することができる。次に蒸気を硬化しようとするライナーに流す。蒸気を使う場合は、熱水を循環して硬化を行うのに比べて、より高いエネルギーが利用可能であり、よって、より著しく効率的に樹脂硬化を行うことができる。

図４に、本発明の別の実施例に従って構成及び編成された反転挿入ユニット１１０を示す。反転挿入ユニット１１０は、フレーム１１２にすえつけられた長方形の槽、または箱１１１を有し、導管へのライナー敷設を行うための反転挿入アクセス位置に置かれる。ローラー１１３は、箱１１１上方のフレーム１１２の上部に設置され、樹脂注入ライナーの箱１１１への供給を容易にしている。箱１１１の上部は、１組の対抗するプレート１２１、１２２により部分的に閉じられ、箱１１１の側壁に挟まれた開口部１２３を形成している。箱１１１の底部は、シールされ、反転したライナーを周辺に固定する反転挿入ニップル、もしくは、ブーツ１３１を有する。箱１１１の側壁には、空気/蒸気を空気供給ライン１３３及び蒸気供給ライン１３４から注入するための空気/蒸気インレット１３２が備えられている。箱１１１の寸法は、平らにしたライナー１１６が開口部１２３の全幅内に収まるように設計される。これにより、空気及び蒸気は、確実に、ライナーの全周辺を自由に流れることができ、ライナーを反転挿入ブート１３１を介して押し進める。

図５(ａ)、５(ｂ)の概略図に示すように、弾性シート１３６は、上部開口に渡って折りたたまれており、複数の指１３３が弾性シート１３６の背後の折り目の箇所に備えられていて、開口部１２３を部分的にふさいでいる。これにより、平らにしたライナー１１６を開口部１２３に対して通過させることが可能であり、また、指１３７に関しては、図５(ｂ)の概略図で示すように、ライナー端において、開口部１２３を閉じることが可能となる。

指１３７は剛体であるロッドであり、図７に示すように、それぞれ、空気マニフォルダ１３９に接続された個々のシリンダー１３８に固定されている。マニフォルダ１３９は、空気抜きバルブ及びゲージ１４１と圧力開放バルブ１４２を有している。直径が概ね１〜３ｃｍの剛直ドーナツ型部材１４６が各ロッドの先端に取り付けられており、このドーナツ型部材１４６の裏面が折りたたまれた弾性シート１３６に接している。各々の指１３７は、ドーナツ型部材１４６の先端により、連続的に可変的に変わるライナー１１６の形を形成し、箱１１１の開口部１２３のうち、ライナーで占められていない部分が閉じられるように配置されている。

弾性シート１３６は、熱抵抗性の、概ね３〜２０ｍｍの圧縮可能な層構造であり、ＣＩＰＰライナー１１６の表面に潤滑剤を与えるために、ポリエステルフェルトのような薄い（２〜８ｍｍ）の吸収性層を持つシリコンゴムなどで形成されている。弾性シート１３６の両端の背後には、拡張した指１３７が備えられ、弾性シート１３６とフェルトをＣＩＰＰライナー１１６の向かい合っている側へと押し込む。典型的には、反転挿入しようとするＣＩＰＰライナーは、最終的な位置について、それぞれの層の寸法を決めて、作成される。すなわち、反転挿入前、最も大きな周辺層を持つのは内部の層であり、一方、最も小さな周辺層を持つのは外部の層である。これにより、内部層は、チューブ断面において、折り畳まれた領域、または、厚い領域をもつことになる。グランド開口部１２３の両側に配置された可変指１３７は、この変形、及びその他のライナー１１６の断面積上のばらつきを吸収する。この折り畳まれた領域は、ＣＩＰＰライナー１１６を横切って、前後に移動するかもしれないが、可変延長指１３７は、このスポット的な厚さの変動を吸収する。

説明された実施例において、装置１１０は、６４本の指１３７を有し、グランド開口部１２３の両側に、それぞれ、３２本ずつ配置される。ある数の指、例えば、３２〜１２８本の指が、大体、１〜３ｃｍの直径のドーナツ型部材とともに使用できると考えられる。明らかに言えることであるが、ドーナツ型部材の寸法が小さいほど、より沢山の指を備えることができ、よって、開口部の形または輪郭の変動をより精密に調整することができる。しかしながら、ドーナツ型部材がライナーの不浸透性コーティングを突き刺さないように注意する必要がある。また、ドーナツ型部材は、平らにしたライナーのエッジ、または、厚さが変化している領域において、隙間を発生しないように、極端に大きくするべきではない。

箱１１１を通過する平らにしたライナー１１６を収容するため、反転挿入ブーツ１３１またはニップルは引き伸ばされて形成されている。そして、ライナー１１６を固定するための鋼製バンドを受けるための肋材または隆起が備えられている。ライナー１１６を固定するため、留め板が、反転挿入ブーツ１３１の引き伸ばして形成した側に対して備えられる。

反転挿入ユニット１１０を使用した敷設手順は、反転挿入ユニット１１を使用した前述の実施例と同一である。

前述の説明より明らかになったことにより、上記の目的は効率的に達成されることが理解できる。また、発明の本質と範囲を逸脱することなく、ある変更が可能であり、それにより、そのような構成により、上記の方法を実行することができる。上記の説明と添付の図面に示された全てのものは説明的なものであり、制限的な意味でなされたものではない、と解釈されるべきである。

以下の請求項は、記述された本発明の全ての一般的な特徴と具体的な特徴と発明の範囲の全ての記述を含むことを意図するものであることは理解すべきであるが、言葉の問題として、その中間を含んでも良い。

図１（ａ）は、本発明における、反転挿入ユニットの立面図、及び、本発明にしたがって編成構成された、現場硬化型ライナーをシールするためのグランドの平面図である。

図１（ｂ）は、本発明における、反転挿入ユニットの立面図、及び、本発明にしたがって編成構成された、現場硬化型ライナーをシールするためのグランドの平面図である。

図１の空気圧反転挿入ユニットのグランドの拡大上面図である。

本発明の好ましい実施例における、いくつかのセグメントからなるブロックを有するグランドの拡大上面図である。

本発明にしたがって編成構成された、ＣＩＰＰライナーが容易に反転挿入できる、空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置の立面図である。

図５（ａ）は、図１の装置のグランドの複数の指を概略的に示した平面図であり、それぞれ、開いている状態と動作中の状態を示している。

図５（ｂ）は、図１の装置のグランドの複数の指を概略的に示した平面図であり、それぞれ、開いている状態と動作中の状態を示している。

本発明における、図４の空気圧反転及び蒸気硬化装置の断面立面図を示す。

Claims (28)

1. 細長いスロット開口部を持ち、もう一方の面に反転挿入チャンバーとアウトレットを持ち、樹脂注入された現場硬化型ライナーが通過可能であるように形成された実質的に剛体である容器と、
   反転挿入チャンバーに設置された空気/蒸気インレットと、
   前記スロット開口部の両側に配置された圧縮性材料と
   から構成され、
   ライナーが前記スロット開口部を通って前記容器内へと進み、反転挿入ブーツの外に反転出力される時、前記細長いスロットに渡って形成される隙間は、ライナーに対して、概ね垂直方向に調整可能である、樹脂注入された、現場硬型パイプライナーを敷設するための空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
2. 前記容器の上部は、２つの向かい合ったエッジにより形成されたスロット開口部を持ち、少なくとも、そのうちの１つのエッジは、もう一つのエッジの方向に可動であり、これにより、前記隙間の寸法の調整が可能であり、ライナーを前記スロット開口部を通しつつ圧迫する、請求項１にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
3. 少なくとも１つの可動エッジは、前記スロット開口部を通過しているライナーに対して、前記ライナーへの方向、及びその反対方向に駆動可能であるスロットの一方の側に設置された可動ブロックである、請求項２にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
4. 前記、通過中のライナーに係合可能なように、独立に調整可能である、一つ以上のセクションを有するブロックを備える、請求項３にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
5. 少なくとも、１つの可動エッジは、前記スロット開口部を通しているライナーに対して、前記ライナーへの方向、及びその反対方向に駆動可能であるスロットの一方の側に設置された複数の可動指である、請求項２にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
6. 前記ブロックは、３つのセクションから成り、両端のそれぞれのセクションは、曲線の開口を備え、平らにしたライナー端と係合し、中央のセクションは、概ね直線である、請求項４にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
7. 前記容器は概ね円筒状であり、反転挿入ブーツは円錐形である、請求項１にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
8. 前記容器は金属材料で形成されている、請求項１にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
9. 前記ブロックのうち、少なくとも１つがポリマー材料で形成されている、請求項３にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
10. 前記ブロックのうち、少なくとも１つがナイロン材料で形成されている、請求項９にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
11. 前記圧縮性材料は弾性材料である、請求項１にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
12. 前記弾性材料はシリコンゴムである、請求項１１にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
13. 前記ブロックのうち、少なくとも１つのブロックは、前記ブロックと圧縮性材料をスロット開口部にわたって、前記スロット開口部を通過するライナーに対して圧迫可能であるように設置された調整ボルトにより調整される、請求項３にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
14. 圧縮性材料をスロット開口部にわたって、前記スロット開口部を通過するライナーに対して圧迫可能であるように設置された一方のエッジ上に設置された複数の隙間プロファイル調整用指により隙間が調整される、請求項２にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
15. 圧縮性材料をスロット開口部にわたって、前記スロット開口部を通過するライナーに対して圧迫可能であるように設置された両方のエッジ上に設置された複数の対抗する対抗隙間プロファイル調整用指により、隙間が調整される、請求項２にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
16. 各々の指は、前記隙間周辺に設置されたマニフォルドから延びているシリンダーに設置された空気圧駆動ピストン、または、ロッドにより形成される、請求項５にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
17. 前記ライナーがスロットを通過するときに、このライナーに接するように前記圧縮性材料の表面に設置された吸収性材料の層をさらに備えた、請求項１にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
18. 前記容器は、スロット開口部と１６〜６４本の指を前記スロット開口部の各側にもつ細長い箱である、請求項１５にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
19. 前記圧縮性材料はシリコンゴムであり、前記吸収性層はフェルトである、請求項１７にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
20. 各々の指は、空気圧シリンダーに搭載されたロッドであり、前記各ロッドの露出している方の先端に、弾性シートをライナーに対して圧迫するためのドーナツ型部材を設置している、請求項５にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
21. 前記容器は概ね長方形であり、前記反転挿入ブーツにはテーパー形をなし、ライナーを開口部に折り返して、そこに固定することを可能にしている、請求項１８にかかる空気圧反転挿入及び蒸気硬化装置。
22. 樹脂注入した柔軟性ライナーを既存のパイプラインに設置して、前記ライナー中の樹脂を硬化することにより、既存のパイプラインにライナー敷設を行う方法において、前記方法は、
    チューブ状モールドセグメントと、前記モールドセグメントの内部と、一方の先端に突き刺し端をもち、もう一方の先端にバルブをもつ排気パイプ（後述の開口形成パイプ内を置換可能である）とにアクセス可能であるようにモールドセグメントから伸びた開口形成パイプを設置した概ね剛体の開口形成アセンブリを用意するステップと、
    開口形成アセンブリをパイプラインの末端に設置するステップと、
    ライナーをモールドセグメントに沿って、この中に挿入するステップと、
    排気パイプを開口形成パイプに挿入し、ライナーを突き刺すステップと、
    蒸気をライナー内に導入し、この蒸気をライナーを介して流し、ライナーを収縮させることなく、排気バルブを介して蒸気を排出するステップと、
    ライナーに含まれる樹脂を硬化させるステップを含む。前記加熱ブレード部材に従属し、脆弱領域が前記パックの端部に交差する領域において前記パックの一部を切断し、脆弱領域に引き裂きを開始する手段を形成する切断部材とを備える敷設方法。
23. パイプラインの一方の端から、モールドセグメント内にライナーを反転することにより設置するステップを含む、請求項２２にかかる敷設方法。
24. ライナーが通過できるように設計形成された概ね剛体の空気圧反転挿入容器に対して、ライナーを反転して挿入するステップを備え、
    前記容器は一方の端に細長いスロット開口部を持ち、もう一方の端に反転挿入チャンバーを持ち、
    前記蒸気反転挿入チャンバーに備えられた空気/蒸気インレットと、
    前記スロットの両側に配置された圧縮性材料を備え、
    ライナーが前記スロットを通って前記容器内へと進み反転挿入ブーツを介して反転出力される時、前記スロットに渡って形成される隙間は、ライナーに対して概ね垂直方向に調整可能である、請求項２３にかかる敷設方法。
25. 容器内に搭載され、上記隙間の一方の側に配置された、少なくとも１つの可動部材を動かすことにより、上記隙間を調整する、請求項２２にかかる敷設方法。
26. 排気ホースを排気バルブに設置するステップを含む、請求項２２にかかる敷設方法。
27. 概ね剛体であるチューブ状のモールドセグメントと、
    上記モールドセグメント内にアクセス可能であるように、上記モールドセグメントから延びた開口形成パイプと、
    一方に突き刺し端をもち、反対側の端にバルブを有する排気パイプから構成され、
    開口形成パイプ内にライナーが入り込めるように、かつ、モールドセグメント内の膨張したライナーと突き刺すことができるように設計形成された、開口形成アセンブリ。前記加熱表面はギザギザであり、前記隆起領域は前記ギザギザのパターンの最も高い表面に実質的に水平である開口形成アセンブリ。
28. モールドセグメント内への上記排気パイプの進入を制限するためのフランジを、上記排気パイプに設置した、請求項２７にかかる開口形成アセンブリ。

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