JP2009121236A - 地下パイプの非掘削取替のための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地下パイプの非掘削取替のための装置および方法を提供すること。
【解決手段】パイプ分割モール（４０）はモール（４０）に係合可能な所与の長さのケーブル（７０）を含み、ケーブル牽引装置係合システムは、通常、反動プレート（９６）とケーブル牽引装置を内部で取り外し可能に係合させる環状型部材（１２４）とを含む。パイプ（１４）の牽引端部（３６）に形成される比較的小さな孔（３２）からケーブル（７０）を取り出すのを容易にするために、ケーブル牽引フレーム（８４）が使用され得る。
【選択図】図１

Description

発明の背景
発明の分野
本発明は、一般には地下パイプの非掘削取替のための装置および方法に関し、より詳細には、パイプ分断装置およびケーブル牽引装置ならびに新しいパイプとの取替を容易にするために既設パイプを分断および拡張するための方法に関する。

従来技術の説明
地下パイプを取替えるための非掘削技術は新しい技術ではない。一般的に使用される標準的な装置および方法が周知である。この技術のための標準的な装置は、非常に大きく、重く、およびしたがって現場への輸送、現場での設置、および現場での操作のための大きな重仕様装置をさらに必要とする。

パイプを破裂する、および／またはパイプに亀裂を入れそして拡張する装置を前進させる、および既設のパイプを通して新しいパイプを牽引するいくつかの方法がある。最も一般に使用される方法は通常、大きなケーブルウインチ、および／またはロッドプッシャまたは牽引機であり、これらは、静圧的に駆動され、そしてパイプ破壊装置の駆動を補助するための空気衝撃装置とともにしばしば使用される。ウインチは、牽引中に連続した動作を与え、他方ロッドプッシャ／牽引機は一般に、ロッドプッシャ／牽引機が牽引し、次に、リターンストロークの前に、ロッドが付加または除去され、そして次の牽引ストロークがくるような周期動作を与える。ロッドプッシャは、ケーブル牽引機に変更されて、ロッド除去の必要性がなくなることがある。

75トンまでの牽引力を生成し得るウインチおよびロッドプッシャ／牽引機は、それ自身２〜５トンの重さを有し得、そして牽引するための位置において取扱および設置されなければならない；それらは、対応する重仕様装置、クレーン、トラック、およびバックホー(back-hoe)などによって駆動される。それらはまた、補助装置が、交通問題を起こし道路閉鎖を必要とさえするほどの空間をとり得るような大きな掘削を必要とする。

このことはまた、大きな資金源を有する大きな会社だけが地下パイプを取替えるのに必要な装置を購入し得、そしてこの装置のコストおよびメンテナンスは高くあり得るので、その価格はやはり高い。したがって、この従来の非掘削技術の使用は、自治体または企業への上下水管の６インチ以上の大きさのパイプに主に限定されきた、そして主に大きな請負業者によって使用される。

発明の要旨
本発明は、以下を提供する。
（項目１）現場のパイプを非掘削に交換する装置であって、
モールと、
該モールに係合し得る所与の長さのケーブルと、
ケーブル牽引装置と、該ケーブル牽引装置のための取付構造体を提供するように機能するケーブル牽引装置係合手段とを含むケーブル牽引手段と、
を備えた装置。
（項目２）前記ケーブル牽引装置は、複数の反復周期的な牽引ストロークで前記ケーブルを牽引するように機能する静圧作動ケーブル係合メカニズムを含む、項目１に記載の装置。
（項目３）前記ケーブル係合メカニズムは、牽引ストロークで前記ケーブルを係合させ、回復ストロークで該ケーブルを解放し、そして次の牽引ストロークで該ケーブルを係合させるように機能し、これにより、前記ケーブル牽引装置は反復可能周期で該ケーブルの牽引および解放を行う、項目１に記載の装置。
（項目４）前記ケーブル牽引装置は、前記牽引ストロークで前記ケーブルを係合させ前記回復ストロークで該ケーブルを解放するように機能する複数のケーブル係合コレットを含む、項目３に記載の装置。
（項目５）前記ケーブル牽引装置には、該ケーブル牽引装置内に前記ケーブルを側面から挿入するためのスロットケーブル挿入手段が形成される、項目２に記載の装置。
（項目６）前記ケーブル牽引装置係合手段は環状部材を含み、該環状部材は、これを貫通するケーブル通過孔と、該環状部材の該ケーブル通過孔に前記ケーブルを側面から挿入するために該環状部材の一部を通して形成されるケーブル挿入スロットとを含む、項目１に記載の装置。
（項目７）前記環状部材は、内部に前記ケーブル牽引装置の一部を解放可能に保持するケーブル牽引装置保持手段を含む、項目６に記載の装置。
（項目８）前記ケーブル牽引装置係合手段は、前記ケーブル牽引装置によって生成されるケーブル牽引力に対する反動力を分散する拡大表面を有する反動プレートを含む、項目１に記載の装置。
（項目９）前記ケーブル牽引装置係合手段は、前記ケーブル牽引装置と解放可能に係合し得る環状部材を含み、該環状部材は、前記反動プレートが該ケーブル牽引装置によって該環状部材に加えられるケーブル牽引力を分散するように該反動プレートに対して取付け可能である、項目８に記載の装置。
（項目１０）前記ケーブル牽引装置係合手段はケーブル牽引フレームを含み、該ケーブル牽引フレームは前記反動プレートに取付可能であり、前記環状部材は該ケーブル牽引フレームに取付可能である、項目９に記載の装置。
（項目１１）前記ケーブル牽引フレームは複数のフレーム部材を含み、回転可能ケーブルプーリが該フレーム部材に取付けられる、項目１０に記載の装置。
（項目１２）前記フレーム部材は、前記フレームを前記ケーブルの側部に取付け可能にするケーブル取付間隙を提供するように配置される、項目１１に記載の装置。
（項目１３）前記フレーム部材は、前記フレームに対してケーブル係合経路を提供するように配置され、これにより、前記ケーブルの側部が前記ケーブル牽引フレーム内に、前記プーリ周りに、および前記環状部材へと取付けられ得る、項目１１に記載の装置。
（項目１４）前記環状部材には、前記ケーブルの側部が該環状部材内へと取付けられ得るようにケーブル取付スロットが形成される、項目１３に記載の装置。
（項目１５）前記フレームは、内側端部でベース部材に係合する複数の脚部材を含み、該脚部材は前記プーリに係合する別のフレーム部材に外側端部で係合する、項目１４に記載の装置。
（項目１６）前記モールは、前記ケーブルに係合し得るノーズ部と、テーパ状本体部と、取替パイプ係合部とを含み、該モールはさらに、少なくとも２つのパイプ溝付けホイールと少なくとも１つのパイプ分割ブレードとを含み、該ホイールと該ブレードと該テーパ状部とは、所与の長さの取替パイプと交換するために前記パイプを溝付け、分割、および拡張するように作用する、項目１に記載の装置。
（項目１７）前記パイプ溝付けホイールの一方はパイプ分割ブレードと軸方向に整列し、該パイプ溝付けホイールのもう一方は、前記モール内で該モールの該第１のパイプ溝付けホイールとは反対側の表面に係合される、項目１６に記載の装置。
（項目１８）現場のパイプを非掘削に交換する装置であって、
モールと、
該モールに係合し得る所与の長さのケーブルと、
静圧作動のケーブル係合メカニズムを含むケーブル牽引装置と、該ケーブル牽引装置のための取付構造体を提供するように機能するケーブル牽引装置係合手段とを含むケーブル牽引手段であって、環状部材を含み、該環状部材は、これを貫通するケーブル通過孔と、該環状部材の該ケーブル通過孔に前記ケーブルを側部から挿入するために該環状部材の一部を通して形成されるケーブル挿入スロットとを含む、ケーブル牽引手段と、を備え、
該ケーブル牽引装置係合手段は、該ケーブル牽引装置によって生成されるケーブル牽引力に対する反動力を分散する拡大表面を有する反動プレートと、ケーブル牽引フレームとをさらに含み、該ケーブル牽引フレームは該反動プレートに取付可能であり、該環状部材は該ケーブル牽引フレームに取付可能である、装置。
（項目１９）前記ケーブル係合メカニズムは、牽引ストロークで前記ケーブルを係合させ、回復ストロークで該ケーブルを解放し、そして次の牽引ストロークで該ケーブルを係合させるように機能し、これにより、前記ケーブル牽引装置は反復可能周期で該ケーブルの牽引および解放を行い、該ケーブル牽引装置は、該牽引ストロークで該ケーブルを係合させ該回復ストロークで該ケーブルを解放するように機能する複数のケーブル係合コレットを含み、また、該ケーブル牽引装置には、該ケーブル牽引装置内に該ケーブルを側面から挿入するためのスロットケーブル挿入手段が形成される、項目１８に記載の装置。
（項目２０．前記ケーブル牽引フレームは複数のフレーム部材を含み、回転可能ケーブルプーリが該フレーム部材に取付けられ、また、該フレーム部材は、該フレームに対してケーブル係合通路を提供するように配置され、これにより、該ケーブルは該ケーブル牽引フレーム内に、該プーリ周りに、および前記環状部材へ横方向に取付けられ得る、項目１９に記載の装置。
（項目２１）前記モールは前記ケーブルに係合し得るノーズ部と、テーパ状本体部と、取替パイプ係合部とを含み、該モールはさらに、少なくとも２つのパイプ溝付けホイールと少なくとも１つのパイプ分割ブレードとを含み、該ホイールと該ブレードと該テーパ状部とは、所与の長さの取替パイプと交換するために前記パイプを溝付け、分割、および拡張するように作用する、項目２０に記載の装置。
（項目２２）前記パイプ溝付けホイールの一方はパイプ分割ブレードと軸方向に整列し、該パイプ溝付けホイールのもう一方は、前記モール内で該モールの該第１のパイプ溝付けホイールとは反対側の表面に係合される、項目２１に記載の装置。
（項目２３）現場のパイプを非掘削に交換するとき使用されるモールであって、ケーブルに係合し得るノーズ部と、テーパ状本体部と、取替パイプ係合部とを含み、該モールはさらに、少なくとも２つのパイプ溝付けホイールと少なくとも１つのパイプ分割ブレードとを含み、該ホイールと該ブレードと該テーパ状部とは、所与の長さの取替パイプと交換するために該現場のパイプを溝付け、分割、および拡張するように作用する、モール。
（項目２４）前記パイプ溝付けホイールの一方はパイプ分割ブレードと軸方向に整列し、該パイプ溝付けホイールのもう一方は、前記モール内で該モールの該第１のパイプ溝付けホイールとは反対側の表面に係合される、項目２３に記載の装置。
（項目２５）環状部材であって、該環状部材を貫通して形成されるケーブル通過孔と、該環状部材の該ケーブル通過孔にケーブルを側面から挿入するために該環状部材の一部を貫通して形成されるケーブル挿入スロットとを含む、環状部材と、
該環状部材を通して生成されるケーブル牽引力に対する反動力を分散する拡大表面を有する反動プレートとを備えた、ケーブル牽引装置係合フレーム。

装置および方法は、牽引されるケーブルの強度に合う大きさを有し、どの構成要素も75lbsより重くないように構成要素化され、いくつかの大きさに簡単に建造され得るケーブル牽引機、および／またはロッド牽引機／プッシャである。この場合、150,000ポンド（75トン）までの牽引に必要なすべての装置を１台の平均的な大きさの貨物トラックで動かし得、そして従来のより大きな装置では通常アクセスできなかった遠隔領域へ手で運び得る。特に、広範な４”径家庭用支管フィールド（lateralpipe field）に用いられる。これは、パイプ取替えの非掘削方法によって現在まで比較的触れられなかった市場である。

本発明の装置は、モジュール設計であり、そしてボルト留めまたは組立て道具を必要としない。装置は、小型の牽引機（24トン）に対して２フィート幅かつ3.5フィート長、および最大牽引機（75＋トン）に対して２’×4.5フィート長の掘削孔にうまく合い、取替パイプのための入り口孔が、使用されるポリエチレンパイプの大きさが要求する半径方向の曲がりと同程度の長さだけが必要である。

本発明の基本的特徴は、パイプ分断モール、モールに係合可能な所定長のケーブル、ケーブル牽引装置、およびケーブル牽引装置のための取付構造を提供するケーブル牽引装置係合手段を含む。ケーブル牽引装置係合手段は一般に、反動プレート、および取り外し可能にケーブル牽引装置を内部に係合するため環状型部材を含む。ケーブル牽引フレームは、パイプの牽引端において作成された比較的小さな孔からケーブルを取り出すことを容易に行うために有利に使用され得る。

本発明のこれらのおよび他の特徴は、以下の好ましい実施態様の詳細な説明を読む際に当業者によって十分に理解される。

図１は、非掘削取替作業における本発明の利用を示す側面図である； 図２は、本発明の第１のパイプ分断装置またはモール(mole)の側面図である； 図３は、図２で示したモールの背面図である； 図４は、本発明の別のモールの側面図である； 図５は、図４で示したモールの背面図である； 図６は、本発明の四脚のケーブル牽引フレームの側面図である； 図７は、図６に示したケーブル牽引フレームの背面図である； 図８は、本発明のフレームを取付けするプレートの側面図である； 図９は、本発明のケーブル牽引装置の側面図である； 図10は、図９で示したケーブル牽引機のケーブル係合コレットの拡大図である； 図11は、ケーブル牽引装置ノーズ部の環状帯部材内への挿入を示す透視図である; 図12は、本発明の三脚取付フレームの側面図である; 図13は、図12で示した取付フレームの背面図である; 図14は、本発明の別の取付フレームの実施態様の側面図である; 図15は、図14で示した取付フレームの背面図である; 図16は、本発明のさらなるケーブル牽引装置の取付システムの分解透視図である； 図17は、図16で示した環状帯部材の背面図である：および、 図18は、図17で示した環状帯部材の側面図である。

好ましい実施態様の詳細な説明
図１は、本発明の非掘削パイプ取替装置の使用を示す側面図である。そこで示したように、取替えられる既設のパイプ14が地表面20下の地中18に配置されている。第１の穴24はパイプ14の第１の末端28が見えるまで掘削され、そして第２の穴32はパイプ14の第２の末端36が見えるまで掘削された。本明細書中でモールとして称されるパイプ分割および拡張装置40は、第１のパイプ末端28内に挿入される。モール40は一般に、テーパ状本体部44、ノーズ部48、本体部44に沿って配置された１つ以上のパイプ溝付けホイール52および１つ以上のパイプ分割フィンまたはブレード56を備えている。取替パイプ60の長さ部分は、モール40の本体部44の後方末端に取り外し可能に嵌合される。モール40の詳細な説明が以下に示される。

モール牽引ケーブル70はパイプの第２の末端36から通過し、パイプ14を通ってモール40のノーズ48にピン留め係合される。ケーブル70はパイプ14を通ってモール40を牽引するのに使用され、それを通じて牽引されるとき、パイプ14を分割および拡大する。取替パイプ60はモール40の背後で牽引され、その結果モール40がパイプ14を通って完全に牽引されたとき、取替パイプ60は分割され、拡張されたパイプ14の中の位置にそれと機能的に置き換わって存在する。

軽量ケーブル牽引システム（一般には80に示される）は、パイプ14の第２の末端に近接する第２の穴32の中に配置される。好ましいケーブル牽引システム80は、脚部材88を有するケーブル牽引フレーム部材84、およびそれに取付けされる回転可能なケーブルプーリ92を備えている。以下に記載のように、フレームを補強している反動プレート96は穴32の側壁100に対して位置し、ケーブル牽引力の反動に対して強力で、堅固な表面を提供する。反動プレート96はそこを通るケーブル70の通過のためのケーブル通過スロット104（図１に示さず）と共に形成される。それゆえ、ケーブル70はプレートスロット104を通り、そしてケーブルプーリ92を回って、次に記載されるケーブル牽引装置120へと通っていく。

ケーブル牽引装置120は、フレーム84に固定的に係合される一般に円柱状でスロットの付いた取付ソケット、または環状帯124に取り外し可能に取付けされる。ケーブル牽引装置20は、好ましくはそこからケーブル牽引装置120へ通じる静圧ライン132を有する携帯用静圧式ポンプを利用して操作される静圧式装置である。ケーブル牽引装置120は、繰り返し可能な短い牽引行程のためのケーブルを引き離し可能に係合するケーブル牽引コレットを備えている。ケーブル70の末端部は、地表面20上のコイル140に配置され得る。

それゆえ、ケーブル70をモール40に係合した作業者150は、ケーブルをプレートスロット104を通り、プーリ92を回ってスロット付きの環状帯124、およびソケット124に取付けされるケーブル牽引機120中への有効な係合へと通すことが理解される。その後、作業者150は、以下でより詳細に論じられるように、ポンプ128を作動させ、次いでケーブル牽引機120を作動させ、静圧式牽引装置120の行程に依存するおそらく３〜６インチの最初のケーブル牽引行程を完了する。操作上のその取替において牽引機120の繰り返された牽引行程は最終的には、取替パイプ60が分割され、拡張されたパイプ14を通って完全に牽引されるとすぐに、パイプ14を通ってパイプ14の第２の末端36を過ぎ、モール40が突き抜けるまで完全にモール40を牽引する。次いでモール40は、取替パイプ60から切り離される。次いで、ケーブル牽引システム80は、穴32から除去され、適切に据え付け、結合しているパイプが取替パイプの両末端で達成され、次いで穴24および32が再度埋められ得る。

それゆえ、本発明の組立式で軽量のパイプ取替システムは１人の作業者が埋設される以前に存在するパイプの部分の取替を達成するのに必要な全ての行程を容易にし得ることが理解されるべきである。本システムの種々の構成部分、モール40、取替パイプ60、ケーブル70、プレート96、フレーム92、ケーブル牽引装置120、およびポンプ128は、全てが小さく軽量な構成部分であり、軽量貨物トラックで容易に輸送され得、手で持ち運ぶことが出来、１人で牽引する孔へ設置し、組み立てることが可能である。

本発明の第１の好ましいモールは図２および図３に示され、ここで図２は側面図であり、そして図３はモール40のノーズ部48から見た背面図である。モールが以前に同定した構成部分は同様に数字が付けられる。図２および図３に示したようにモール40はさらに、それを介して形成されるケーブル係合孔136を有する一般にテーパの付いたノーズ部48を備えている。モール40はさらに、一般に円柱状の中心部140、テーパ状の本体部44、および一体成形され後方に突出した円柱状の取替パイプ取付けショルダー148を含む後部64を備えている。図２で最も良く分かるように、取替パイプ60の長さ部分の末端152はショルダー148に係合し、そしてスリーブ156を保持している円柱状パイプはパイプ末端152の外側へ設置される。スリーブ156を通って、およびパイプ60の末端152に作られた孔を通って突出する多数のパイプ係合ねじ160は、後方へ突出しているショルダー148に通り抜け可能に係合される。スリーブ156およびねじ160の使用を通して、パイプ60の末端152はモール40の後方部64に取り外し可能に嵌合される。孔164は、好ましくはモール40の後方末端64内部で形成される。孔164は、標準のインパクトドライバー（示されず）のテーパ付けされた前方末端に嵌合係合するための内向きにテーパ付けされた側壁168を有している。モールをパイプの中の方へ衝撃的に駆動するためのそのようなインパクトドライバーの使用は先行技術では周知である。発明者はインパクトドライバーの使用は普通の長さ部分を分割し、取替えるのには必要ないことを見出した。しかし、パイプがそのクランプおよびジョイントの位置においてパイプを強化し得る種々のタイプのクランプおよびジョイントを含む場合、パイプを通してモール40を移動するのを助けるインパクトドライバーの使用は有用である。

パイプ分割ブレード56は、好ましくはテーパ状の本体44およびモール40の円柱状セクション140に形成されたブレード保持スロット184の中に配置され、そしてブレード保持ピン188は、テーパ状部44およびブレード56の内側部を通って形成された保持ピンの孔に配置される。ブレード56は、好ましくは硬質鋼で作られ、そして外側の縁180がブレード56のパイプ分割機能を容易にするように造形される。

パイプ溝付けホイール52は、好ましくは、モール40の円柱状部140に切り込んだ溝付けホイールスロット192内に配置された溝形成パイプ保持部材に係合され、そして保持ピン孔を通って突出している保持ピン196は、原位置で溝付けホイール機構を保持するのに利用される。それゆえ、溝付けホイール52およびブレード56の両方がモール40に取り外し可能に係合され、その結果そうする必要がある場合に、それらは容易に取替えられ得る。

別のモール220が図４および図５に示され、ここで図４は側面図で、そして図５は背面図である。モール220は、それを通して形成されたケーブル嵌合孔228を有するテーパ状のノーズ部224を備えている。中心軸236を有する一般的な円柱状本体部232は、ノーズ部224と共に完全に形成される。非同心テーパ状本体部240は円柱状部232の後方に形成される。テーパ状部240は、１つの外部表面244が円柱状部232の円柱状表面248の直線の延長となるように偏心して形成される。テーパ状部240の反対の表面252は、円柱状部232の表面256に関して外向きに広げられる。それゆえ、表面252は中心線236からモール220の後方部へとそれるが、表面244、248および256は中心線236と平行であることが理解される。

モール220の後方部260は、後方に延長している取替パイプ嵌合ショルダー264およびパイプ嵌合スリーブ268を備え、これらは共にパイプ保持ねじ272と組となり、取替パイプ278の導入末端部を保持する。一般的なテーパ状のインパクトドライバーの孔282は、図２および図３で示したモール40に関する上記と同じく、好ましくはモール220の後方末端260に形成され、インパクトドライバー（示されず）のテーパ状のノーズ部との嵌合係合を提供する。パイプ溝付けホイール288および292の組は、ピン296によって原位置に固定される溝付けホイール保持機構に配置される。パイプ溝付けホイール288および292は、好ましくは第１のホイール288がパイプにその内壁方向に初めの距離の溝を構成し、そして第２の溝付けホイール292がパイプの内壁方向へさらなる距離を同じ進路で溝を形成してパイプの分割を容易にする。鋭利な縁304を有するパイプ分割ブレード300は、ホイール288および292によって溝形成された線に沿ってパイプを分割するためモール220のテーパ状側252内に配置される。ブレード保持ピン308は、ブレード300のモール220への取替可能な係合を容易にしている。好ましい実施態様において、別のパイプ溝付けホイール316が２つの溝付けホイール288および292からモール220の反対側へまっすぐに配置される。パイプ溝付けホイール316は、本明細書中で前に記載した方法におけるホイール保持ピン320を利用して取替可能に係合される。さらに、硬質鋼滑りプレート328は、モール220の低い方の表面へ軸方向に形成された係合スロット332を利用してモール220の直線側へと係合される。溝付けホイール316は非同心テーパ状部240によって広げられた場合、パイプの分割をさらに容易にし、そして硬質鋼滑りプレート328はモール220に対して、より長期の有益な製品寿命を与える。ケーブル牽引フレーム84は次に記載される。

図６および図７に示されるように、ケーブル牽引フレーム84は、一般にＵ型の基盤部材400を備え、これは好ましくはその端で共に溶接される３つの長方形の鋼材から作製される。重要なこととして、正方形の基盤を作るであろう第４のフレーム部材は省かれて、それにより隙間404が与えられる。隙間404は、フレーム84のパイプ14の末端36から外向きに突出するケーブル70の部分の原位置上への配置を容易にしている。多数の反動プレートアライメントピン406は、本明細書中の以下に記載のように、反動プレート96を有するフレーム84の位置のあった係合のために基盤部材400から突出している。それぞれの脚部材88の内側の末端408は安定なフレーム構造を作るために、溶接などでＵ型の基盤部材400の隅と係合される。脚部材88の外側の末端412はフレーム部材416によって溶接などで共に係合され、強固で安定な構造を形成する。脚部材88およびフレーム部材416は好ましくは長方形の管状鋼材から製作される。ケーブルプーリ92は、フレーム部材416に係合される機軸424に対して回転可能に取付けされる。環状帯124は一般に、そこを通って形成されるケーブル通過孔428を有する円柱状の管状部材であり、その側壁の外側部はケーブル通過スロット430を形成するために取り除かれる。スロット430の機能は、スロット430を介するその横側から環状帯124の孔428へ配置され得、それによって環状帯124を通るケーブルの末端を通す必要はない。図11に最も良く示され、本明細書中の以下で詳細に記載されるように、取付けしているショルダー434は、環状帯124のスロット428の中に突出し、ケーブル牽引装置120のその位置内での取り除き可能な取付けを容易にしている。

本発明のフレームを補強している反動プレート96が図８に示される。反動プレートは一般的に、好ましくはアルミニウム合金のような強固で、軽量な金属から作られる長方形、または正方形の平らな部材である。反動プレートはケーブル牽引フレーム84の基盤部材400のためのしっかりとした足場を提供するのに役立ち、従ってプレート96は、フレーム84がパイプアクセス穴32の壁面100に対して設置してあるケーブル牽引力に反動的に抵抗するのに充分な厚みに作られる。ケーブル通路スロット104は、プレート96の側面からその中心方向へ形成される。スロット104は、プレート96が既にモール40に係合されているケーブル70の周りに設置され、そしてパイプ14の末端36を通って外側に突出するのを可能にしている。多数のフレーム係合孔439は、プレート96上に形成され、基盤プレート96を有するフレーム84の合わせた係合としてケーブル牽引フレーム84の基盤プレートアライメントピン406を嵌合する。当該分野において、図８で示したような好適な垂直方式の反動プレート96を設置することは必ずしも可能ではなく、そして回転方式の反動プレートを設置することは必要であり得る。しかし、一般的に垂直方向に取付フレームを設置することがやはり望ましい。このことを達成するために、さらに取付けされる孔439Aおよび439Bの組は、反動プレート96に有利に形成され、回転した反動プレート96を有するフレーム84のより垂直に近い取付けを達成するために、取付ピン406が中に挿入され得る回転した取付孔の配置を提供する。

フレーム部材84の重要な特性は、モールにつながったケーブル70はプーリ92の周りに巻き付けられ得、そのためにケーブル70の内部440は、フレーム84の脚88の間で突出し、そしてケーブル70の外側の末端部444がケーブル牽引装置120に係合するために環状帯124を通って上方に突出するということが理解される。他のおよび異なるフレーム構造体の構造は容易に発展され得、これはフレーム部材84の強度および安定性を与えるもので、およびそのような別のフレーム部材は本明細書中の以下に記載される。

本発明において使用に好適なケーブル牽引装置が図８の側面図に示され、そしてケーブル牽引機のケーブル係合コレットが図９に示される。ケーブル牽引機120は、好ましくはそれらの後方末端514に後部末端取付け具516に対して取付けられた外側のピストンハウジング512を有する２つの平行に設置した静圧ピストン510と共に形成される。前方の末端の取付け具528は、外側のハウジング512の前方末端514に嵌合される。静圧ライン132は、静圧液が静圧ライン132を通り、末端取付け具516および528を通って２つの静圧式ピストン510へと通じるように適切なカップリング518を通って末端取付け具516および528に係合される。静圧式プッシュロッド524は、前方末端取付け具528から外側に突き出し、前部末端ブロック536に固定的に係合される。スロット付きの円柱状のノーズ部540は、全部末端ブロック536に係合される。ノーズ部540は、ノーズ部540の横側を通って切断されたケーブル通過スロット544と共に形成され、そしてノーズ部540の外径は、図11の参照と共に本明細書中の以下に記載されるように、フレーム部材84のスロット付き環状帯124のショルダー434内に取付けされるようにサイズが決められる。一般的にＵ型のケーブル通過スロット（番号550で一般に示されている）は、前部末端ブロック536、前方末端取付け具528、および後部末端取付け具514のそれぞれにおいて形成され、その結果ケーブル70はその横側からケーブル牽引装置120内に設置される。すなわち、ケーブル牽引装置120を通ってケーブル70の末端を通す必要はないということになる。

複数のケーブル牽引コレット560は前方端固定物528のケーブル通過スロット550内で取り外し可能に係合される。図10に述べたように、各コレット560には、その内側表面に切り込まれた複数のケーブル係合リッジ568を有する内側凹面564が形成される。ケーブル係合リッジ568は、一方通行なケーブル係合表面を作成するために、鋸歯状に切断される。コレット保持ピン576は、必要な場合、コレット部材560の取替を容易にするために前方端固定物528に配置される。コレットのグリップする動作は、前面端固定物に係合され、そしてケーブル70へ係合するおよび解放するためにコレットを同期様式で移動させるコレット付勢スプリング578により強化される。好ましいケーブル牽引装置120は、コレット560内のケーブル70の簡単な側面取付方法(sidewise installation)を許容する場合に、効果的にケーブルを係合するためにケーブル70の周囲に配置された２つのコレット560を利用する。ケーブル牽引機120として好ましく使用されるデバイスはブリッジケーブルテンションデバイスとして設計され、ブリッジ建設産業で使用され、このような装置がワシントン州のChowderMachine Company により製造および販売されている。このような装置はその牽引能力と比較して軽量であり、一般的に重量１ポンド当たり１トン以上の牽引であり、その結果、75ポンドであるデバイス120は75トンの牽引力をケーブル70上に配置し得る。そのような力のレベルを生み出す典型的な先行技術のウィンチなどは、それら自体が２〜５トンの重さを有し得る。従って、本発明の重要な利点は、ケーブル牽引装置120として軽量なブリッジケーブルテンションデバイスを使用することであり、これは１人の人間が小穴32において本発明を設置しおよび操作することを可能にする。

それ故に、２つのピストン部材510へ水圧を付与した場合、ピストン510の外側ハウジング部512が、ピストンロッド524および前面端ブロック536に関して横後方向580へ動くことが理解される。また、ケーブル牽引装置120のノーズ部540が、フレーム84の環状帯124に取付けされる場合、前面端ブロック536は静止したままである一方、前方端固定物528および２つのピストン外側ハウジング512が後方へ移動することが理解される。さらに、コレット部材560が可動な前方端固定物528内に配置され、そしてコレット560がケーブル70に対して後方へ移動する場合、コレット560の鋸歯状リッジ568がケーブル70の外側表面を掴み、そしてそれを後方へ牽引することが理解される。結局、ピストンハウジング512がピストンストローク範囲の後方へ移動した後、ハウジング512は前方位置に復帰し、そして重要なコレットリッジ568がケーブル上の保持位置から放出され、ケーブル70の表面にそって前方へスライドする。従って、恐らく３〜６インチの、ケーブル牽引装置120のピストン移動580に依存する、各反復可能な後方ケーブル牽引ストロークを用いて、コレットリッジ568はケーブル70を後方へ牽引する。その後、ケーブル牽引装置120の復帰ストローク上で、ケーブル70は静止したままである一方、コレット560はその外側表面に沿ってスライドする。従って、各ケーブル牽引ストロークはケーブルを後方へ牽引し、最終的にケーブルがその取付けられたパイプ分割モールと共にパイプ14を介して完全に牽引されるまで引張する。

環状帯124内のケーブル牽引機ノーズ部540の取付けの詳細な叙述は、図11に提供される。図面に叙述されるように、ケーブル通過スロット430は環状帯124の側壁を介して形成され、ケーブル通過孔428内にケーブル70の側面取付方法を許容する。ケーブル通過孔428内のケーブル牽引機ノーズ部540の内部挿入を停止させるためにショルダー434はケーブル通過孔428内側に突出し、そしてノーズ部540の外側直径は、ケーブル通過孔428内へスライド可能に適合するサイズからノーズ部540の前表面584がショルダー434に対して留置するサイズにまで作られる。

本明細書中で上述したように、ケーブル70上への本発明の種々の構成要素の設置のために好適な手法は、それぞれ、環状帯124およびノーズ部540の取付スロット430および544を介してのケーブル70の側面挿入方法である。図11に述べるように、それぞれ、ケーブル取付スロット430および544内へのケーブル70の挿入後の、環状帯124およびノーズ部540の好ましい配向は環状帯スロット430に対して90度以上の角度を介してケーブル牽引機スロット544を回転588させる。その後、ノーズ部540が環状帯孔428内に挿入され、ケーブル70を嵌合構造へロックさせる。すなわち、２つのスロット544および430が位置合わせされると、ケーブル70が位置合わせされたスロットを介して脱出し得、これに反して環状帯124に対するノーズ部540の回転588は、ケーブル包囲嵌合配置を生じる。本発明は、この好ましい回転取付配置が、ケーブル牽引コレット560内でケーブル70を適切な位置合わせで保持し、これがデバイスの性能と信頼性を改善することを見出した。

図12および13は、本発明の別の三脚ケーブル牽引フレーム600を述べており、ここで図12は側面立面図であり、図13は端面立面図である。図12および13に述べたように、三脚ケーブル牽引フレーム600は、第一の基脚604、第二の基脚608および頂脚612を含み、好ましくは各脚が長方形の管状スチールストックから形成される。例えば、前面取付プレート620に溶接することにより、各脚604、608および612の前面端616は係合され、そしてケーブル70がそこへ取付け可能なように、ケーブル通過スロット624はプレート620を介して上方に形成される。さらに構造部材630は、例えば溶接によって脚部材604、608および612の後方端634と共に係合させるために利用され、強固な構造を形成する。プーリ640は、車軸644上に回転可能に取付けされ、この車軸644は、脚部材604、608および612さらにフレーム部材630に、例えば溶接によって係合されるプーリ取付プレート656を介して形成される、車軸孔648内に取付けされる。車軸644の両端に係合するために、そのような取付プレート656はプーリ640の各側面に配置されることが理解される。ここで形成されるケーブル通過スロット674を有する環状帯取付プレート670が、例えば溶接により、フレーム部材530の上端676に係合され、そしてスロット付き円筒環状帯680が、例えば環状帯取付プレート670にボルト締め、もしくは溶接により固定して係合される。環状帯680は、好ましくは上述の環状帯124と類似の設計である。従って、環状帯スロットおよび取付プレートスロット674は、この中のケーブル70の横向き取付けを許容するように位置合わせされる。

単一反動プレート取付ピン682は、反動プレート内に形成される嵌合孔（例えば、取付ピン孔439）を用いるフレーム600の取付けを容易にするために、プレート620上に形成され、これにフレーム84および反動プレート96に関する、本明細書中に記述の様式でフレーム600を回転可能に係合する。プレート620の反動プレート96との係合をより容易にするために、ほぼ円筒形のケーブルガイド部材684はスロット624内に係合させる。ガイド部材はまた、この中のケーブル70の横向き挿入を許容するために、スロットケーブル通過孔686で形成される。好ましくは、ガイド部材684にはプレート620のスロット624内に嵌合挿入のための小直径部688、および反動プレート96のケーブル取付スロット104内に嵌合挿入のための大外径部690が形成される。好ましい実施態様において、ガイド684は、好ましくはケーブル70の外側表面との相互作用のための柔軟なガイド表面を提供するためにアルミニウムで形成される。

図６および７に述べた四脚ケーブル牽引フレームと比較した場合、一般的に図12および13の三脚フレームは重量がより軽く、長さがより短い。より軽い重量は使用者によるより楽な取付および操作を容易にし、さらにより短い長さは、より長い脚フレーム84よりも小穴32内でのフレーム600の取付を容易にするので、一般的にこれらの特徴は利点である。フレーム84と同様に、フレーム600は前取付(pre-installed)ケーブル70上に取付可能であり、その結果、ケーブル70の延長端がケーブル取付スロット684および624内に挿入され得、プーリ640の周囲に巻き付けられ得、そしてプレート670のケーブル取付スロット674内およびスロット環状帯680内に取付られ得ることが理解される。

本発明のさらに他のケーブル牽引フレーム700を図14および15に述べ、ここで図14は側面立面図であり、図15は端面立面図である。図14および15に述べたように、フレーム700は左プレート部材704および右プレート部材708を含み、これは前方縁712で前面プレート716に固定して係合される。係合は溶接、ネジ山付きボルトもしくは他の従来の手段でなされ得る。前面プレート716には上方突出ケーブル挿入スロット720および反動プレート取付ピン724が形成され、これはフレーム600の取付ピン682と同様であり、反動プレート内に形成される嵌合孔（例えば、孔439）に取付けされる。フレーム600とのように、スロット付ガイド部材730はスロット720内に係合され得、このガイド部材730は反動プレート96内に形成されるケーブルスロット104の内側にスライド可能に適合するために拡大外径部732を有する。ケーブルプーリ740は、側面プレート704および708を介して形成される車軸取付孔748を介して突出する車軸744に回転可能に取付けされる。環状帯取付プレート760は、例えば溶接もしくはネジ山付ボルトによって、側面プレート704および708の頂部764へ固定して係合され、そしてケーブル70を挿入するためケーブル取付スロット770はプレート760に切り込まれる。スロット環状帯780は環状帯124と同様に設計され、例えば溶接もしくはネジ山付ボルトの使用によって、ケーブル牽引装置120内のノーズ部540の取付けを提供するためにプレート760上に取付けされる。

一般的に、フレーム700はフレーム600より容易に製作されるが、その全体の寸法は極めて類似している。一般的に、フレーム700はフレーム600より少ない構成要素からなり、そして溶接もしくはネジ山付ボルトの使用により、より簡単に組立てられる。本明細書中で詳細に叙述したように、フレーム600およびフレーム84のように、ケーブル70がケーブル挿入スロット内に横向きに取付けられ、そしてプーリ740の周囲に巻かれるように、フレーム700は適所にあるケーブル70の突出端上に取付けされ得ることが理解される。

本発明のさらなる実施態様を図16、17および18に述べ、ここで図16は分解透視図であり、図17は適応環状帯部材800の端面立面図であり、そして図18は図17に示した環状帯部材800の側面立面図である。図16に述べたように、ほぼ長方形の反動プレート804にはその中にケーブル挿入スロット808が形成される。ほぼ円筒形環状帯部材800にはほぼ円筒形の内部ノーズ部820が形成され、このノーズ部820はスロット808の幅内に挿入するためのサイズにされた外径を有する。環状帯部材800はさらに、ノーズ部820の直径より明らかに大きい直径を有する拡大本体部828を含み、その結果、環状帯部材800のノーズ820が反動プレート804のスロット808内に挿入される場合、拡大部828が大きな接触領域832（反動プレート804の表面上の幻像で示す）を提供する。ケーブル通過孔840が環状帯部材800を介して軸方向に形成され、そしてケーブル取付スロット848が部材800の側面を介して切断され、その結果、ケーブル70がケーブル孔840に横向きに挿入され得る。本明細書中で上述されるように、環状帯部材124でのように中心孔840はケーブル牽引装置120のノーズ部540挿入のための直径サイズに形成され、そして内側に突出するショルダー856は孔840内のノーズ部540の内方挿入停止のために孔840内に形成される。従って、図16、17および18に述べられる実施態様が、接近穴32内での、もしくはすでに存在する空間内（例えば、大きな下水溝本管もしくは建造物の地下室、ここでは孔（例えば、図１に述べられる穴32）の外部へケーブルを垂直に再配向する必要がない）での水平な配向におけるケーブル牽引装置120の直接の使用を容易にすることが理解される。

いくつかの労働環境において、例えばケーブルの引伸もしくはプラスチックパイプ引伸のような後ろ向きの牽引力がケーブル70に存在し得、その結果、ケーブル牽引装置120の牽引ストローク間でケーブルがパイプ14の中へ後ろ向きに牽引され得る。その様な場合、保持コレットが環状帯124の孔428内に挿入され得る。そのような保持コレットは、例えばコレット部材560のような、スロット付円筒部材内に保持される２つ以上のコレット部材を含み、そしてこのコレットはその環状帯内での後ろ向きの移動の際ケーブルをグリップする逆の鋸歯状リッジを有する。

本明細書中上記で詳細に記載される種々の好ましい実施態様の考察において、本発明の一般化した説明は、モール、パイプを介して牽引するための、モールに付着可能なケーブル、ケーブルに係合可能なケーブル牽引装置、およびケーブル牽引装置のための反動的支持を提供するよう機能するケーブル牽引装置係合手段を含むことが理解される。種々の実施態様において、ケーブル牽引装置係合手段は、ケーブル牽引装置を保有するための反動プレートおよび環状帯型部材を含み、そして本明細書中で示し、かつ述べた種々の取付フレームおよびその構成要素をさらに含み得る。本発明のモールの明らかな特徴は、複数のパイプ溝付けホイールを含み、ここでそのような２つのホイールは強化パイプ溝付けのモールの一側面に位置し得、そしてここでパイプ溝付けホイールがパイプ溝付けを強化し、反対スコアラインに沿ってパイプを分割するためにモールの180度反対面に位置し得る。本発明の好ましいケーブル牽引装置は、反復可能な短牽引ストロークを有する水圧ブリッジケーブルテンションデバイスであり、環式ケーブル牽引様式で作動する。ケーブルは取付けおよび組立が容易なケーブル牽引装置内に横向きに取付可能である。ケーブル牽引フレーム構成要素および環状帯にはケーブル取付スロットが形成され、その結果、これらの構成要素はまた、デバイスの組立が容易なようにケーブルに横向きに取付けされ得る。

本発明の明らかな利点は、その相対的に小さく、軽量な構成要素であり、これが地下パイプの非掘削取替のための装置を単一のオペレーターが運搬、取付および操作することを可能にする。構成要素の相対的に低いコストは、今まで地下パイプの非掘削取替を行うのに必要であった、相対的に大きい高価な構成要素の購入および輸送のための人手および資金を有する大きな会社にこれまで限定されていた市場において個々の請負人および小さな会社が有効に競争することを許容する。

本発明はその好ましい実施態様に関して示され述べられる一方、その形態および詳細の変更および改変は本発明の真の精神および領域を逸脱することなくなされ得ることが当業者らによって理解される。従って、以下の請求の範囲が本発明の真の精神および範囲を含むそのような変更および改変全てを包含することを意図する。

Claims (1)

1. 本明細書中に記載の装置。

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