JP2016102581A - 配管内移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カッターを有するヘッド部の屈曲性能（短い長さで屈曲できる性能をいう。）が高い配管内移動装置を提供すると共に、噴射流の圧力調整可能な補助推進部をフレキシブルホースに一定間隔で設けることにより、複数の屈曲部を有する配管内での長距離の移動性能を向上できる配管内移動装置を提供する。【解決手段】高圧水が圧送されるフレキシブルホース２と、そのフレキシブルホース２の先端に固定部６が取り付けられた球面軸受４と、その球面軸受４の回転部７に取り付けられたカッター５と、を備えている。そして、球面軸受４の回転部７に、高圧水を後方へ噴射することにより回転部６を回転させると共に球面軸受４を前進させる噴射孔１３を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、屈曲部や分岐部のある配管の内部を移動可能であって、その配管内に作成されたスケール（あか、かす等）により形成された狭隘部、或いは、当初から配管内に存在するオリフィス等の狭隘部を切削し、通路を広げながら移動できる配管内移動装置に関する。

一般に、化学プラントの配管、原子力発電装置の配管、ガス管、上水道、下水道等の配管においては、例えば、配管の内面にスケール（あか、かす等）が付着して通路が狭くなることがあり、かかる場合には配管内を流れる物質の流量が制限されることになるため、スケールを削って通路を広げる必要がある。また、例えば、予め配管内にオリフィスが設けられている装置において、その装置本体に故障等の不具合が生じた場合に、その不具合を検査するために検査装置をオリフィスに通過させる必要が生じることがある。

これらを実現するためには、配管の開口部から配管内に検査装置を挿入し、配管にある屈曲部や分岐部を必要により通過して、更に、通路の面積を狭めているスケールやオリフィス等も通過させて、所望の位置に検査装置を移動させる必要がある。このような場合に、配管を切断せずに、配管内の任意の位置まで検査装置を送り込むためには、配管の内面に付着したスケールを削り取り取って通路を広げたり、配管内にあるオリフィス等を切削して通路を広げたりすることができる技術が求められる。

従来、高水圧を利用してドリルを旋回させながら配管内を移動させ、そのドリルでスケールを切削して通路を広げ、検査装置を所望の位置まで移動させる装置は存在している。
ところが、Ｔ字分岐があるような細い配管内を、分岐した方向に移動させようとすると、装置の先端にあるドリル部における屈曲部の長さが長いことから、そのドリル部を分岐路に侵入させることができなかった。そのため、ドリル部を分岐路内に侵入させて所望の位置まで検査装置を移動させることができなかった。

また、複数の屈曲部が存在する長い配管内に検査装置を移動させようとすると、ドリルを回転させるための高圧水を供給するチューブが検査装置から後方に延在されているために、そのチューブが複数の屈曲部の内面に接触して大きな摩擦抵抗を生じていた。その結果、高圧水の噴射による検査装置の推進力よりも、チューブと配管内面とが擦れ合うことによって生じる摩擦力の方が大きくなり、検査装置を推進できなくなることが多かった。

米国特許第２７１０９８０号公報

特許文献１には、パイプ、導管等の細長い中空体をクリーニングするための配管洗浄装置用ウォータージェット式駆動機ノズルヘッドに関するものが記載されている。この駆動機ノズルヘッドは、高圧水を圧送するフレキシブルホースと、そのフレキシブルホースの先端に取り付けられたヘッド部とを有しており、ヘッド部は、フレキシブルホースに固定されたインナー部品と、そのインナー部品に回転自在に支持されたアウター部品とを有し、そのアウター部品にカッターが設けられている。そして、フレキシブルホースを経てヘッド部まで供給された高圧水が、インナー部品に設けたポートからアウター部品に設けたベーンに向けて噴射されるように構成されている。その高圧水の噴射により、アウター部品と一体にカッターを回転させることで、そのカッターで中空体の内面に付着しているスケール（あか、かす等）を削って通路を広げると共に、後方へ流出する高圧水の推進力で駆動機ノズルヘッドを前進させるようにしている。

しかしながら、特許文献１に記載された配管洗浄装置用ウォータージェット式駆動機ノズルヘッドにおいて、アウター部品は、インナー部品に設けた軸方向の前方に突出する円筒軸部に回動自在に嵌合されていて、ヘッド部を屈曲させる中心部からヘッド部先端までの距離が長い構造となっていた。そのため、特に内径の細い配管内のＴ字路において、分岐路に入り込むには、ヘッド部を屈曲させて分岐部内に侵入させることができないという問題があった。

このような問題点について、図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０は、特許文献１に記載された駆動機ノズルヘッドに相当する配管内移動装置を断面して示した説明図であり、図１１は、図１０に示した配管内移動装置を最小の曲率半径によって屈曲させた状態を示す説明図である。

図１０に示すように、配管内移動装置１０１は、高圧水が圧送されるフレキシブルホース１０２と、そのフレキシブルホース１０２の先端に取り付けられたヘッド部１０３等を備えている。ヘッド部１０３は、フレキシブルホース１０２の先端に取り付けられる回転軸受１０４と、その回転軸受１０４に取り付けられたカッター１０５とを有している。回転軸受１０４は、フレキシブルホース１０２の先端に固定される固定部であるジャーナル１０６と、そのジャーナル１０６に回転自在に支持される回転部１０７とを有している。回転部１０７は、ジャーナル１０６を挟むことができるように分割された軸受本体１０８と軸受蓋体１０９を有している。軸受本体１０８と軸受蓋体１０９でジャーナル１０５の頭部１０５ａを挟んだ状態で固定ネジ１１１によって軸受本体１０８と軸受蓋体１０９を締結することにより、回転軸受１０４がフレキシブルホース１０２の先端に取り付けられている。

更に、軸受本体１０８の先端には、尖頭状をなすカッター１０５がネジ止めされて一体的に設けられている。また、回転軸受１０４の軸受本体１０８には、その軸心部分において軸方向の一端から中途部まで延在された導入孔１１２と、その導入孔１１２から半径方向外側へ放射状に延在された複数の噴射孔１１３が設けられている。これらの噴射孔１１３から高圧水を斜め後方へ噴射させることにより、回転部１０７と一体にカッター１０５を回転させ、そのカッター１０５で配管の内面に付着したスケールを削り取りながら、後方へ噴射する高圧水の推進力でヘッド部１０３を前方へ移動させるようになっている。

このような配管内移動装置１０１においては、図１１に示すように、ヘッド部１０３を屈曲させることができる屈曲中心ＫＰがジャーナル１０６から後方へ離れた部分に位置する構造となっていた。そのため、カッター１０５の先端から屈曲中心ＫＰまでの距離Ｌ１が長くなることから、配管の内径に比べてカッター１０５の外径があまり変わらない配管内移動装置１０１を配管内に移動させようとすると、その配管の直線部を移動させることはできるが、Ｔ字路において分岐路に移動させることができないという問題点があった。

また、図１２に示すように、配管１１５が複数の屈曲部１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃを有する場合に、その複数の屈曲部１１６ａ〜１１６ｃにヘッド部１０３を通過させようとすると、それらの屈曲部１１６ａ〜１１６ｃの内面においてフレキシブルホース１０２がそれぞれ接触してしまう。そのため、フレキシブルホース１０２と配管１１５内面との摩擦力が非常に大きなものとなり、ヘッド部１０３で発生される推進力によってはヘッド部１０３を移動させることができなくなるという問題点もあった。

本発明は、このような従来の装置における問題点に鑑みてなされたものであり、カッターを有するヘッド部の屈曲性能（短い長さで屈曲できる性能をいう。）が高い配管内移動装置を提供することを目的としている。また、本発明は、噴射流の圧力調整可能な補助推進部をフレキシブルホースに一定間隔で設けることにより、複数の屈曲部を有する配管内での長距離の移動性能を向上できる配管内移動装置を提供することを目的としている。

本発明の配管内移動装置は、高圧水が圧送されるフレキシブルホースと、そのフレキシブルホースの先端に固定部が取り付けられた球面軸受と、その球面軸受の回転部に取り付けられたカッターと、を備えている。そして、球面軸受の回転部に、高圧水を後方へ噴射することにより回転部を回転させると共に球面軸受を前進させる噴射孔を設けた、ことを特徴としている。

球面軸受の噴射孔は、回転部の回転中心に対して複数個を点対称に配置して設けることが好ましい。

高圧水が圧送されるフレキシブルホースと、そのフレキシブルホースの先端に固定部が取り付けられた球面軸受と、その球面軸受の回転部に取り付けられたカッターと、そのフレキシブルホースの中途部に設けられた補助推進部と、を備えている。そして、球面軸受の回転部に、高圧水を後方へ噴射することにより回転部を回転させると共に球面軸受を前進させる噴射孔を設け、補助推進部に、高圧水を後方へ噴射させる噴射孔を設けた、ことを特徴としている。

補助推進部には、噴射孔の開口度を調整可能な調整リングを設けることが好ましい。

本発明の配管内移動装置によれば、カッターを有するヘッド部の屈曲性能（短い長さで屈曲できる性能をいう。）を向上することができると共に、噴射流の圧力調整が可能な補助推進部をフレキシブルホースに一定間隔で設けることにより、複数の屈曲部を有する配管内での長距離の移動性能を向上できるという効果を得ることができる。

本発明の配管内移動装置の一実施例を示すもので、中央部で縦方向に断面した説明図である。 図１に示す配管内移動装置を前側から見た説明図である。 図１に示す配管内移動装置のＸ−Ｘ線部分で断面した説明図である。 図１に示す配管内移動装置のヘッド部を屈曲させた状態の説明図である。 本発明の配管内移動装置に係る補助推進部を縦方向に断面した説明図である。 図１に示す配管内移動装置で配管内面に形成されたスケールを切削して通路を広げる状態を説明する説明図である。 図１に示す配管内移動装置のＴ字路における進行方向の選択状態を説明する説明図である。 図１に示す配管内移動装置のＴ字路において分岐路側に侵入する状態を説明する説明図である。 図１に示す配管内移動装置を複数の屈曲部を有する配管内に移動させる状態を説明する説明図である。 先行技術に係る配管内移動装置を中央部で縦方向に断面した説明図である。 先行技術に係る配管内移動装置のヘッド部を屈曲させた状態の説明図である。 先行技術に係る配管内移動装置を複数の屈曲部を有する配管内に移動させる状態を説明する説明図である。

以下に、図１乃至図９を参照して、本発明の配管内移動装置の実施の例を説明する。
図１〜図９は、本発明の配管内移動装置の一実施例を説明する図である。

図１乃至図４に示すように、本発明の配管内移動装置１は、高圧水が圧送されるフレキシブルホース２と、そのフレキシブルホース２の先端に取り付けられたヘッド部３等を備えている。フレキシブルホース２は、高水圧に耐えられて撓み変形が可能な柔軟性を有する材質によって形成されており、例えば、材質として強化繊維で補強したＰＦＡチューブを適用することができる。

ヘッド部３は、フレキシブルホース２の先端に取り付けられる球面軸受４と、その球面軸受４に取り付けられたカッター５とを有している。球面軸受４は、フレキシブルホース２の先端に固定される固定部であるジャーナル６と、そのジャーナル６に回転自在に支持される回転部７とを有している。ジャーナル６は、フレキシブルホース２の外径よりも少し大きな外径を有する球体部６ａと、その球体部６ａの外周面から半径方向外側へ突出した軸部６ｂとを有している。ジャーナル６には、軸部６ｂを貫通して球体部６ａの反対側まで貫通する貫通穴１０が設けられている。貫通穴１０の球体部６ａ側は、軸部６ｂを貫通する穴の径よりも大径に形成されている。これにより、後述する導入孔１２に対向する面積を広くし、固定部６に対する回転部７の傾き角度を大きくすることができる。

回転部７は、ジャーナル６を挟むことができるように２分割された軸受本体８と軸受蓋体９とを有している。軸受本体８の一面には、ジャーナル６の頭部６ａの形状及び大きさに対応した半球形の球面凹部８ａが設けられている。また、軸受蓋体９の中央部には、ジャーナル６の頭部６ａの形状及び大きさに対応したリング状の球面凹部９ａが設けられている。これら軸受本体８の球面凹部８ａと軸受蓋体９の球面凹部９ａとによってジャーナル６の球体部６ａが球面運動可能に嵌合される球形の軸受穴が構成されている。

更に、軸受蓋体９の４つの角部には、座ぐり部を有する４つの挿通穴が設けられている。その４つの挿通穴に対応して、軸受本体８の球面凹部８ａが開口された面の４つの角部には４つのネジ穴が設けられている。これら軸受本体８の球面凹部８ａと軸受蓋体９の球面凹部９ａとで形成された球形の軸受穴にジャーナル６の球体部６ａを保持し、その状態で４本の固定ネジ１１で軸受本体８と軸受蓋体９をネジ止めすることにより、軸受本体８と軸受蓋体９からなる回転部７が固定部であるジャーナル６によって球面運動自在に支持されている。これにより、球面軸受４がフレキシブルホース２の先端に取り付けられている。

また、図１等に示すように、軸受本体８の球面凹部８ａの中央部には、その軸心部分において軸方向の中途部まで延在された導入孔１２と、その導入孔１２を中心として半径方向外側へ放射状に延在された４本の噴射孔１３が設けられている。噴射孔１３の数は、この実施例に限定されるものではなく、１本乃至３本であってもよく、また、５本以上を設ける構成としてもよい。この際、噴射孔１３を２本以上設ける場合には、導入孔１２を中心として点対称となるように構成する。

図３に示すように、４本の噴射孔１３は、本実施例では、導入孔１２の外周縁を４等分する位置において、それぞれが接線方向へ延在するように形成されている。更に、４本の噴射孔１３は、導入孔１２に開口した部分から斜め後方に延在されている。これにより、ジャーナル６の貫通穴１０から導入孔１２に導入された高圧水は、４本の噴射孔１３から斜め後方へ旋回するように噴射される。この際に、軸受本体８の４本の噴射孔１３から噴射される高圧水の噴射力のうち、ジャーナル６の軸心線と直交する平面方向に作用する分力により、回転部７が回転駆動される。これと同時に、前記高圧水の噴射力のうち、ジャーナル６の軸心線と平行する方向に作用する分力により、球面軸受４が前方に押し出されるように推進される。

この球面軸受４の回転部７の先端に、カッター５がネジ止めされて一体的に固定されている。カッター５は、図２に示すように円錐形をなす頭部５ａと、その頭部５ａの大径側に一体に設けたリング状をなす環状部５ｂとからなり、環状部５ｂの内面に雌ネジ１６が設けられている。この雌ネジ１６と螺合する雄ネジ１７が、軸受本体８の先端に突出した円形凸部８ｂの外周面に設けられている。この円形凸部８ｂの雄ネジ１７に環状部５ｂの雌ネジ１６を螺合させることにより、カッター５が回転部７に着脱可能に螺合されて取り付けられている。
なお、図３に示すように、４本の噴射孔からの高圧水の噴射による回転部７の回転方向が右回転である場合は、この雌ネジ１６及び雄ネジ１７は左ネジとして、回転体７の回転でカッター５が緩まないように構成する。このカッター５は、例えば、超硬合金製カッター、ダイヤモンドカッター等を用いることができる。また、カッター５の形状としては、この実施例に限定されるものではなく、例えば、たる型の一側を尖塔状に形成したもの、球形その他の形状としてもよい。

図１等に示す符号２０は、ヘッド部３及びその前方を作業者が視認するためのカメラ装置である。このカメラ装置２０から送られてくるヘッド部３及び配管内の映像に基づいて作業者が、配管の屈曲状態や分岐路の有無等を視覚によって認識することが可能となる。カメラ装置２０は、ケーブル２１を介して外部に設けたコントローラ（図示しない。）と電気的に接続されており、そのコントローラの操作により制御可能とされている。

図６は、配管１５の内面に円環状に生成されたスケール２２の内縁側をカッター５で切削して通路を広げる状態を説明する図である。スケール２２の内縁側にカッター５を通過させることにより、カッター５でスケール２２の内縁部を円形に切削して通路を広げることができる。

このヘッド部３によれば、カッター５側を屈曲させることができる屈曲中心ＫＰがジャーナル６の球体部６ａの中央部に位置する構造となる。そのため、カッター５の先端から屈曲中心ＫＰまでの距離Ｌ０を、図１１を用いて説明した場合の距離Ｌ１と比べて短くすることができる。その結果、図７及び図８に示すように、配管１５の内径に比べてカッター５の外径が少し小さいだけであって、両者の差があまり大きくない配管内移動装置１を配管１５内に移動させようとする場合にも、その配管１５の直線路内の移動は勿論のこと、直線路から直角に屈曲した分岐路１８内へも容易に侵入させ、その分岐路１８を移動させることができる。

ヘッド部３は、球面軸受４で支持されて高圧水の噴射で高速回転しているため、配管１５内では、通常カッター５の先端部が一点に留まらずに、配管１５内を旋回し続ける。そのため、ヘッド部３がＴ字路の略中央部に達したところで、高圧水の供給圧力を低下させるか或いは止めると、図７に示すように、カッター５の先端が分岐路１８内に入り込むことがある。それをカメラ装置２０で確認してそのまま高圧水を供給すると、図８に示すように、ヘッド部３を分岐路１８内に進入させることができる。また、Ｔ字路をそのまま直進する場合は、上記と同じ操作でカッター５の先端が分岐路１８に行かずに直線部に残っていることがカメラ装置２０により確認できたところで、そのまま高圧水を供給して前進すればよい。

図９は、配管１５が複数（本実施例では３箇所）の屈曲部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有し、その配管内に配管内移動装置１を移動させる状態を示す説明図である。この屈曲部１５ａ〜１５ｃの数に対応して、フレキシブルホース２には屈曲部１５ａ〜１５ｃの数と同数の補助推進部２５が設けられている。３個の補助推進部２５は、屈曲部１５ａ〜１５ｃの間隔と略同じ間隔となるように離間させて配置されている。

補助推進部２５は、図５に示すような構成を有している。即ち、補助推進部２５は、フレキシブルホース２が軸方向の両側に嵌合接続されるパイプ本体２６と、そのパイプ本体２６に螺合される調整リング２７を有している。パイプ本体２６は、軸方向の中途部に肉厚を両側よりも厚くした肉厚部２６ａを有しており、その肉厚部２６ａの軸方向両側の面は適度な傾斜角を有する斜面として形成されている。その肉厚部２６ａの一方の面には、その斜面と交差する方向に延在された複数（本実施例では４つ）の噴射孔２８が等間隔に配置されて開口されている。各噴射孔２８は、パイプ本体２６の軸心線に対して傾斜する方向に延在されており、その内端がパイプ本体２６の内面にそれぞれ開口されている。

更に、パイプ本体２６の軸方向の一側であって、噴射孔２８が開口されている側の外周面には雄ネジ３１が設けられている。これに対応する雌ネジ３２が調整リング２７に設けられており、その調整リング２７の噴射孔２８と対向する面は、調整リング２７を肉厚部２６ａに接触させた状態で噴射孔２８を閉じることができる傾斜面２７ａとして形成されている。この調整リング２７を回して傾斜面２７ａとパイプ本体２６の噴射孔２８の開口面との隙間を調整することにより、噴射孔２８から噴射される高圧水の圧力を調整することができる。

この補助推進部２５によれば、図９に示すように、噴射孔２８から噴射される高圧水によって、フレキシブルホース２の途中を前進させようとする推力が生成可能である。また、補助推進部２５が配管２５のいずれの内面からも引き離され、配管内の中心側に浮いた状態に保持することも可能である。そのため、これらの補助推進部２５はヘッド部３の前進運動を補助するようにフレキシブルホース２の前進運動を生成すると同時に、補助推進部２５やフレキシブルホース２が配管の内面に接触した状態を避け、補助推進部２５及びフレキシブルホース２と配管１５の内面とが接触することによる摩擦抵抗を無くし、又はその摩擦抵抗を低減させてヘッド部３をスムーズに前進させることができる。

配管内移動装置１を配管１５内から取り出す場合は、ヘッド部３と反対側からフレキシブルホース２を引き抜くことによって実行することができる。この場合に、例えば、分岐路１８においてヘッド部３が分岐路１８の角部に引っ掛かってしまったような場合には、高圧水の供給を断続させてヘッド部３を首振りさせるようにすればよく、その首振り運動によってヘッド部３の引っ掛かりを外すことが可能である。

なお、前記実施例においては、固定部にジャーナルを設け、回転部に球面穴を設ける構成としたが、これとは逆に、固定部に球面穴を設け、回転部にジャーナルを設ける構成とすることもできる。

以上説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、均等の範囲内で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは、当業者によって容易に理解されよう。

１…配管内移動装置、 ２…フレキシブルホース、 ３…ヘッド部、 ４…球面軸受、 ５…カッター、 ６…ジャーナル（固定部）、 ６ａ…球体部、 ７…回転部、 ８…軸受本体、 ８ａ…球面凹部、 ９…軸受蓋体、 ９ａ…球面凹部、 １０…貫通穴、 １２…導入孔、 １３，２８…噴射孔、 １５…配管、 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ…屈曲部、 １８…分岐路、 ２０…カメラ装置、 ２５…補助推進部、 ２６…パイプ本体、 ２７…調整リング

Claims (4)

1. 高圧水が圧送されるフレキシブルホースと、
   前記フレキシブルホースの先端に固定部が取り付けられた球面軸受と、
   前記球面軸受の回転部に取り付けられたカッターと、を備え、
   前記回転部に、前記高圧水を後方へ噴射することにより当該回転部を回転させると共に前記球面軸受を前進させる噴射孔を設けた
   ことを特徴とする配管内移動装置。
2. 前記噴射孔は、前記回転部の回転中心に対して複数個を点対称に配置して設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の配管内移動装置。
3. 高圧水が圧送されるフレキシブルホースと、
   前記フレキシブルホースの先端に固定部が取り付けられた球面軸受と、
   前記球面軸受の回転部に取り付けられたカッターと、
   前記フレキシブルホースの中途部に設けられた補助推進部と、を備え、
   前記回転部に、前記高圧水を後方へ噴射することにより当該回転部を回転させると共に前記球面軸受を前進させる噴射孔を設け、
   前記補助推進部に、前記高圧水を後方へ噴射させる噴射孔を設けた
   ことを特徴とする配管内移動装置。
4. 前記補助推進部には、前記噴射孔の開口度を調整可能な調整リングを設けた
   ことを特徴とする請求項３記載の配管内移動装置。
   
   

Images