JP2014005853A - In-pipe moving device and moving method of movable body of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、屈曲部を有すると共に内部に流体が流れる配管内で用いる管内移動装置、及び斯かる配管内において管内移動装置の移動体を移動させる方法に関する。 The present invention relates to an in-pipe moving apparatus used in a pipe having a bent portion and a fluid flowing therein, and a method of moving a moving body of the in-pipe moving apparatus in such a pipe.
液体やガス等の流体移送用の配管では、その保全のために定期的に検査を行う必要がある。また、斯かる配管では、検査の結果、補修が必要になる場合もあり、また、配管内の清掃を行うことが必要になる場合もある。しかしながら、管径の小さい配管等では、配管内に人が直接入って内部点検を行うことができない。このため、斯かる配管については、検査装置、補修装置又は清掃装置等の作業装置を搭載した移動体を配管内に挿入し、配管内を移動させながら各種作業を行うようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Pipes for transferring fluids such as liquids and gases need to be regularly inspected for their maintenance. Further, in such a pipe, as a result of the inspection, repair may be required, and it may be necessary to clean the pipe. However, in piping with a small diameter, people cannot enter the piping directly for internal inspection. For this reason, with respect to such piping, a moving body equipped with a working device such as an inspection device, a repair device, or a cleaning device is inserted into the piping, and various operations are performed while moving in the piping (for example, Patent Document 1).
液体やガス等の流体移送用の配管としては、多くの場合、Y字管、T字管やL字管等のように、屈曲部を有する配管が用いられる。このため、作業装置を搭載した移動体はこれら屈曲部を通って移動することができるように構成されることが必要となる。このため、特許文献1に記載の移動体では、その駆動ユニットが、複数の駆動部と、複数の連結部と、駆動部及び連結部を通る2本の操縦用ケーブルと、操縦用ケーブルの張力を調整する張力調整部とを有するように構成されている。このように構成された移動体の駆動ユニットは、2本の操縦用ケーブルを互いに異なる張力で引っ張ることによって駆動ユニットをジグザグ状に屈折させ、これによって駆動部のそれぞれが配管の内壁に接触した状態で直進又は螺旋状に進むことができるようになり、その結果、屈曲部において移動体を所望の方向に移動させることができるようになる。 In many cases, a pipe having a bent portion, such as a Y-shaped tube, a T-shaped tube, or an L-shaped tube, is used as a piping for transferring a fluid such as liquid or gas. For this reason, it is necessary that the moving body on which the working device is mounted is configured to be able to move through these bent portions. For this reason, in the moving body described in Patent Document 1, the drive unit includes a plurality of drive units, a plurality of connection units, two control cables passing through the drive unit and the connection units, and the tension of the control cable. And a tension adjusting unit for adjusting the angle. The drive unit of the moving body configured as described above refracts the drive unit in a zigzag shape by pulling the two control cables with different tensions, and thereby each of the drive units is in contact with the inner wall of the pipe It becomes possible to proceed straight or spirally, and as a result, the movable body can be moved in a desired direction at the bent portion.
また、特許文献1に記載の移動体では、移動体の駆動ユニットに信号を伝送する信号線及び電力を供給する電力線等のケーブルが接続されている。斯かるケーブルは、移動体から、移動体が配管内に挿入された挿入用開口部まで延びると共に、この挿入用開口部を介して配管の外部へと延び、配管の外部に配置された制御装置や電源に接続される。 Moreover, in the mobile body described in Patent Document 1, a cable such as a signal line for transmitting a signal and a power line for supplying power is connected to a drive unit of the mobile body. Such a cable extends from the moving body to the insertion opening where the moving body is inserted into the pipe, and extends to the outside of the pipe through the insertion opening, and is disposed outside the pipe. Or connected to a power source.
一方、移動体に設けられた管内清掃装置としては、例えば、ケーブルの先端に複数のスポンジ状の払拭子を設けたものが知られている(特許文献2参照)。特許文献2に記載の管内清掃装置では、管内に配置された払拭子をケーブルによって牽引することにより、管内の清掃が行われている。
On the other hand, as an in-pipe cleaning device provided in a moving body, for example, a device in which a plurality of sponge-like wipers are provided at the end of a cable is known (see Patent Document 2). In the in-pipe cleaning device described in
また、このような移動体を備えた装置を用いたものではないが、管内補修方法として、例えば、蛇腹管に連結されたケーブルを配管内に挿通すると共に、このケーブルを引っ張ることによって配管内に別の蛇腹管を配置する方法が知られている(特許文献3参照)。特に、特許文献3に記載の方法では、蛇腹管の周りに潤滑剤として作用しうる接着剤を塗布して配管内での蛇腹管の移動をしやすくしている。
Moreover, although the apparatus provided with such a moving body is not used, as a repair method in the pipe, for example, a cable connected to the bellows pipe is inserted into the pipe, and the cable is pulled into the pipe by pulling the cable. A method of arranging another bellows tube is known (see Patent Document 3). In particular, in the method described in
ところで、特許文献1、2等に記載されたようなケーブルを有する有線方式の管内移動装置は、ケーブルの先端に位置する移動体が、その後ろに続くケーブルを引き回す構成、或いはその後ろに続くケーブルに引き回される構成となっている。このため、配管内に配置されたケーブルが長くなるほど、ケーブルと配管の内壁面との間の摩擦抵抗が増大する。このように摩擦抵抗が増大すると、配管内での移動体の移動速度が低下する。
By the way, the wired in-pipe moving apparatus having a cable as described in
ケーブルと配管の内壁面との間の摩擦抵抗を増大させる大きな要因が、配管に設けられた屈曲部(エルボ)である。配管の屈曲部では、屈曲部内側において配管の内壁面にケーブルが圧接せしめられるため、その他の部分に比べてケーブルの摩擦抵抗が極端に大きくなる。このため、移動体が複数の屈曲部を通過して移動すると、ケーブルの摩擦抵抗によりそれ以上移動体を移動させることができなくなってしまう。斯かる摩擦抵抗を低減するために、特許文献3に記載されたようにケーブルの周りに潤滑剤を塗布することも考えられるが、この場合、配管内に不純物である潤滑油が混ざり込んでしまう上、管内移動装置の使用毎に潤滑油の塗布が必要となってしまう。
A major factor that increases the frictional resistance between the cable and the inner wall surface of the pipe is a bent portion (elbow) provided in the pipe. In the bent portion of the pipe, the cable is pressed against the inner wall surface of the pipe inside the bent portion, so that the frictional resistance of the cable becomes extremely large compared to other portions. For this reason, when the moving body moves through a plurality of bent portions, the moving body cannot be moved any more due to the frictional resistance of the cable. In order to reduce such frictional resistance, it is conceivable to apply a lubricant around the cable as described in
上記課題に鑑みて、本発明の目的は、屈曲部を通って配管内を移動しても移動体に接続されたケーブルに生じる摩擦抵抗を低く抑えることができる管内移動装置、及び移動体の推進方法を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an in-pipe moving device that can suppress frictional resistance generated in a cable connected to a moving body to a low level even when moving in a pipe through a bent portion, and propulsion of the moving body It is to provide a method.
上記課題を解決するために、第1の発明では、屈曲部を有すると共に内部に流体が流れる配管で用いる管内移動装置において、前記配管内を移動する移動体と、前記移動体に配置されると共に前記配管内において作業を行う作業装置と、前記移動体に接続されたケーブルと、を具備し、前記ケーブルは帯状外形を有する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, in the in-pipe moving apparatus having a bent portion and used in a pipe through which a fluid flows, a moving body that moves in the pipe, and a moving body that is arranged in the moving body A working device that performs work in the pipe and a cable connected to the movable body are provided, and the cable has a belt-like outer shape.
第2の発明では、第1の発明において、前記配管の外部に配置されると共に前記ケーブルを巻き上げ可能な巻き上げリールをさらに具備する。 According to a second invention, in the first invention, there is further provided a winding reel that is arranged outside the pipe and can wind the cable.
第3の発明では、第1又は第2の発明において、前記ケーブルは、前記作業装置に電力の供給又は電気信号の伝達を行うと共に、複数の導電線と、これら導電線を互いに離間して包囲する絶縁体とを具備し、前記複数の導電線は前記ケーブルの幅方向に並んで配置される。 According to a third invention, in the first or second invention, the cable supplies power or transmits an electric signal to the working device, and surrounds the plurality of conductive wires and the conductive wires apart from each other. And the plurality of conductive wires are arranged side by side in the width direction of the cable.
第4の発明では、屈曲部を有すると共に内部に流体が流れる配管内において第1〜第3のいずれか一つに係る管内移動装置の移動体を移動させる方法において、前記配管に設けられた開口部を介して前記移動体を配管内に挿入する工程と、前記移動体に接続されていない方のケーブルの端部が前記開口部を介して前記配管外にある状態で、前記移動体を前記配管内で屈曲部を通って移動させる工程とを含む。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method of moving a moving body of the in-pipe moving device according to any one of the first to third in a pipe having a bent portion and in which a fluid flows, an opening provided in the pipe A step of inserting the moving body into a pipe through a section, and a state where an end of a cable not connected to the moving body is outside the pipe through the opening. Moving through the bend in the pipe.
第5の発明では、第4の発明において、前記ケーブルの幅及び可撓性は、前記配管内を流体が定常時における流速で前記屈曲部を通って流れるときに、該屈曲部において前記配管の内壁面から前記ケーブルが浮上するように設定される。 According to a fifth aspect, in the fourth aspect, the width and flexibility of the cable are such that when the fluid flows in the pipe through the bent portion at a steady flow rate, The cable is set to rise from the inner wall surface.
第6の発明では、第4又は第5の発明において、前記流体が液体である。 In a sixth invention, in the fourth or fifth invention, the fluid is a liquid.
本発明によれば、屈曲部を通って配管内を移動しても、移動体に接続されたケーブルに生じる摩擦抵抗を低く抑えることができる。 According to the present invention, even if the pipe moves through the bent portion, the frictional resistance generated in the cable connected to the moving body can be kept low.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are assigned to similar components.
図1は、本発明の管内移動装置1を概略的に示す全体図である。特に、図1は、屈曲部21を有すると共に内部に液体が流れる断面円形の配管20で管内移動装置1を用いている様子を示している。なお、図1に示した配管20は、水平面内で屈曲する一つの屈曲部21のみを有しているが、実際には配管20は様々な平面内で屈曲する複数の屈曲部を有する。
FIG. 1 is an overall view schematically showing an in-pipe movement apparatus 1 of the present invention. In particular, FIG. 1 shows a state in which the in-pipe moving device 1 is used in a
図1から分かるように、本発明の管内移動装置1は、配管20内を移動する移動体2と、移動体2に配置された作業装置3と、移動体2に接続されたケーブル4と、ケーブル4を巻き上げ可能な巻上げリール5と、作業装置3への給電や作業装置3の制御等を行う電源・制御装置6を具備する。
As can be seen from FIG. 1, the in-pipe moving device 1 of the present invention includes a moving
移動体2は、配管20の内径よりも小さい外径を有する略円形状の断面を有すると共に、屈曲部21を通って移動することができるような外形を有するように形成される。特に、本実施形態では、移動体2は、配管20内を流れる液体によって下流側へと押されることで、下流側に移動することができるように、或る程度大きい外径を有している。
The moving
なお、本実施形態では、移動体2は、車輪等を有しておらず、よって移動体2自身が能動的に配管20内を移動することはできない。しかしながら、移動体2は、移動体2自身が能動的に配管20内を移動することができるように、車輪等の駆動部材と、車輪等を駆動するモータ等の駆動装置とを有するように構成されてもよい。
In the present embodiment, the moving
移動体2に配置された作業装置3は、配管20内の検査、配管20の補修又は配管20内の清掃等のうち少なくともいずれか一つの作業を行う装置である。例えば、作業装置3が配管20内の検査を行う場合には、作業装置3としては配管20の状態を検出するセンサ又は配管20の内壁面を撮影するカメラ等が用いられる。
The
ケーブル4は、その一方の端部が移動体2に接続されると共に、その他方の端部が電源・制御装置6に接続される。ケーブル4は、作業装置3が配管20の内壁面を撮影するカメラ等である場合には、電源・制御装置6から作業装置3へ電力の供給を行うと共に、作業装置3によって撮影された映像についての電気信号を電源・制御装置6へ伝達する。また、作業装置3が配管20の状態を検出するセンサ等である場合には、ケーブル4はセンサからの電気信号を電源・制御装置6へ伝達する。
The
図2は、ケーブル4をケーブル4の長手方向に対して垂直な方向に切断した断面図である。図2(a)〜図2(d)は、それぞれ異なるケーブル4の例を示している。図2(a)〜図2(d)に示したように、ケーブル4は、複数の導電線10と、これら導電線10を互いに離間して包囲する絶縁体11とを具備する。導電線10は、最終的に、作業装置3に接続されて電力の供給や、電気信号の伝達を行う。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
また、図2(a)〜図2(d)に示したように、ケーブル4は、断面における幅Wがその最大厚さ(幅方向に厚さが変動する場合には最大となる厚さ)Tよりもかなり大きく形成され、したがってケーブル4全体として帯状外形を有するように形成される。具体的には、ケーブル4は、その断面における幅が最大厚さの少なくとも5倍以上となるように形成される。
As shown in FIGS. 2A to 2D, the
また、ケーブル4はその全体的な外形が帯状となっていれば、如何なる断面形状を有していてもよい。例えば、図2(a)に示した例では、ケーブル4は矩形の断面を有すると共に、このような断面形状に合わせて複数の導電線10がケーブル4の幅方向に並んで配置される。また、図2(b)に示した例では、ケーブル4の幅方向に延びる表面4aが凹状に湾曲しており、図2(c)に示した例では、ケーブル4の幅方向に延びる表面4aが凸状に湾曲している。
In addition, the
或いは、図2(d)に示したように、絶縁体11は中空であってもよい。この場合、各導電線10は別の絶縁体12によって被覆された状態で、絶縁体11内にケーブル4の幅方向に並んで配置される。
Alternatively, the
巻上げリール5は、配管20に設けられた開口部22に取り付けることができるように形成され、手動で又は自動でケーブル4を巻き上げることができる。このため、開口部22から配管20内を進んでいった移動体2を、ケーブル4を巻き上げることによって開口部22まで戻すことができる。
The winding reel 5 is formed so that it can be attached to an
次に、このように構成された管内移動装置1における移動体2の移動方法について説明する。
Next, a moving method of the moving
通常、開口部22は閉鎖部材(図示せず)によって閉じられている。また、開口部22の上流側には配管20内の液体の流れを遮断する遮断弁(図示せず)が設けられる。配管20内に移動体2を挿入するためには、まず、遮断弁により配管20内の液体の流れが遮断される。その後、開口部22から閉鎖部材が外されると共に、この開口部22に巻上げリール5が取り付けられる。開口部22に巻上げリール5を取り付ける際には、移動体2が開口部22を介して配管20内に挿入される。
Usually, the
開口部22に巻上げリール5が取り付けられると、遮断弁が開放され、配管20内の液体が再び流れ始める。この配管20内の液体の流れにより、移動体2は配管20の下流へ向かう方向へ押される。このため、巻上げリール5を巻き出し方向に回転させることによって、移動体2を配管20内において下流側へと移動させることができる。
When the winding reel 5 is attached to the
移動体2を配管20内において下流側へと移動させる際に、作業装置3による作業が行われる。例えば、作業装置3が配管20の内壁面を撮影するカメラである場合には、移動体2が配管20内を下流側へと移動している間、各地点において配管20の内壁面の撮影が行われる。
When moving the
特に、本発明では、配管20に複数の屈曲部21が設けられているため、移動体2は配管20内を下流側へ移動する際に、これら複数の屈曲部21を通過することになる。このため、移動体2に牽引されるケーブル4もこれら複数の屈曲部21を通って延びることになる。
In particular, in the present invention, since a plurality of
その後、作業装置3による作業が終わると、巻上げリール5によりケーブル4を巻き上げることで、移動体2が開口部22まで戻される。その後、開口部22の上流側に設けられた遮断弁により配管20内の液体の流れが遮断される。遮断弁により遮断が行われた状態で、開口部22から巻上げリール5が取り外され、これに伴って移動体2も配管20の外部に出される。その後、開口部22が閉鎖部材によって閉鎖されると共に、遮断弁が開放されて、配管20内の液体が再び流れ始める。
Thereafter, when the work by the
次に、図3及び図4を参照して、本発明の管内移動装置及び移動体の移動方法における作用・効果について説明する。図3は、図1及び図4の線III−IIIに沿って見た屈曲部21における配管20の断面図であり、図4は、屈曲部21近傍における配管20の平面図である。
Next, with reference to FIG.3 and FIG.4, the effect | action and effect in the movement apparatus and moving body moving method of this invention are demonstrated. FIG. 3 is a cross-sectional view of the
上述したように、本発明では、ケーブル4が帯状外形を有する。このため、ケーブル4が屈曲部21を通過する際には、ケーブル4は、自然と通過しやすい姿勢、すなわちケーブル4の幅方向に延びる表面4aが曲率半径方向を向く姿勢をとるようになる。
As described above, in the present invention, the
一方、配管20内には図4に矢印で示したように液体が流れており、屈曲部21においては慣性により屈曲部21の内側から外側に向かう速度成分(図3、図4における白抜き矢印方向の成分)を持つ流れを形成している。
On the other hand, the liquid flows in the
ここで、上述したように、ケーブル4は、屈曲部21において幅方向に延びる表面4aが曲率半径方向を向く姿勢をとっているため、屈曲部21の内側から外側に向かう速度成分を有する液体の流れにより屈曲部21の外側に向かう方向の力を受ける。これにより、ケーブル4は、図3、図4に示したように、屈曲部21において、配管20の内壁面から浮上することになる。なお、このとき、ケーブル4に加わる外向きの力は、ケーブル4に加わっている張力(すなわち、移動体2が液体から下流向きの力を受けることによってケーブル4に発生する張力)によってケーブル4を屈曲部21において配管20の内壁面に押しつけようとする力と釣り合っているといえる。
Here, as described above, the
このように、ケーブル4が屈曲部21において配管20の内壁面から浮上すると、屈曲部21においてケーブル4は配管20の内壁面から摩擦抵抗をほとんど受けなくなる。このため、屈曲部21が多数ある場合であっても、移動体を長距離に亘って移動させることができるようになる。
As described above, when the
なお、本実施形態では、ケーブル4の幅や可撓性(剛性)等は、配管内を液体が定常時(すなわち、配管20内に移動体2を挿入していない通常時)における流速で屈曲部を通って流れるときに、屈曲部21において配管20の内壁面からケーブル4を浮上させように、設定される。例えば、ケーブル4の幅は、小さくしすぎると液体の流れから屈曲部21の外側に向かう方向の力を十分に受けることができなくなり、逆に、大きくしすぎるとケーブル4の幅方向両端部が配管20と干渉して摩擦抵抗を発生させる。このため、ケーブル4の幅は、例えば、配管20の内径の0.3〜0.8倍程度の大きさ、より好ましくは0.65倍程度の大きさであるのが好ましい。
In the present embodiment, the width, flexibility (rigidity), etc. of the
なお、上記実施形態では、ケーブル4内には導電線10が設けられているが、ケーブル4内には必ずしも導電線10が設けられていなくてもよい。この場合、ケーブル4は、移動体2の下流側への移動を制御したり、移動体2を開口部22まで戻したりするために用いられる。また、この場合には、導電線10がないため、例えば、図2(e)に示したように、ケーブル4の厚さTを極めて小さくすることができる。さらに、この場合には、ケーブル4内に導電線10が設けられていないため、ケーブル4を絶縁体で形成する必要はなく、金属等、導電性の材料で形成することもできる。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、配管20は円形断面を有しているが、配管20は楕円状断面、矩形状断面等、他の断面形状を有していてもよい。また、上記実施形態では、配管20内は液体が流れるとされているが、必ずしも液体である必要はなく、気体であっても上記効果を得ることができる。したがって、これらをまとめると、配管20内には流体が流れているということができる。
Moreover, in the said embodiment, although the piping 20 has a circular cross section, the piping 20 may have other cross-sectional shapes, such as an elliptical cross section and a rectangular cross section. Moreover, in the said embodiment, although it is supposed that the liquid flows in the
図5に示すように、屈曲部21a、21bを有する内径が78mmの配管20の上端に、水量80lが貯留されたタンク30を連結し、その連結部に遮断弁31を設けた。配管20内には、鋼製のメタルシート4’(ケーブル4の代替品として用いた)を配管20に沿って配置すると共に、その上端を固定し、その下端に140gの錘を取り付けた。2種類のメタルシート4’を用意した。メタルシート4’の幅は45mmであった。また、両メタルシート4’共に厚さは0.2mmだった。
As shown in FIG. 5, a
このような状態で、遮断弁31を開いてタンク30から配管20に水を流し、その流れの中でメタルシート4’の挙動、特に屈曲部21a、21bにおいてメタルシート4’が管壁面から浮上するか否かを観察した。その結果、両屈曲部21a、21bのいずれにおいてもメタルシート4’が配管20の内壁面から浮上し、その状態が維持されることが確認できた。なお、タンク30内の水が流れきるまでの時間は7.5秒であった。したがって、タンク30内の水量及び配管20の内径から配管20内を流れる水の平均流速は2.2m/sであると推定される。
In such a state, the shut-off
1 管内移動装置
2 移動体
3 作業装置
4 ケーブル
5 巻上げリール
6 電源・制御装置
10 導電線
11 絶縁体
12 絶縁体
20 配管
21 屈曲部
22 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 In-
Claims (6)
前記配管内を移動する移動体と、
前記移動体に配置されると共に前記配管内において作業を行う作業装置と、
前記移動体に接続されたケーブルと、を具備し、
前記ケーブルは帯状外形を有する、管内移動装置。 In an in-pipe moving device used in a pipe having a bent portion and a fluid flowing therein,
A moving body that moves in the pipe;
A working device disposed on the movable body and performing work in the pipe;
A cable connected to the mobile body,
The in-pipe moving device, wherein the cable has a belt-like outer shape.
前記配管に設けられた開口部を介して前記移動体を配管内に挿入する工程と、
前記移動体に接続されていない方のケーブルの端部が前記開口部を介して前記配管外にある状態で、前記移動体を前記配管内で屈曲部を通って移動させる工程とを含む、移動体の移動方法。 In the method of moving the moving body of the in-pipe moving device according to any one of claims 1 to 3, in a pipe having a bent portion and in which a fluid flows.
Inserting the movable body into the pipe through an opening provided in the pipe;
Moving the movable body through the bent portion in the pipe while the end of the cable not connected to the movable body is outside the pipe through the opening. How to move your body.
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JP2019001460A (en) * | 2018-07-30 | 2019-01-10 | 株式会社ユピテル | System and program |
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