JP2021091100A - ライニング材を反転させる装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反転ノズルを簡単な構成にして容易に反転容器に取り付けることができる反転装置を提供する。【解決手段】管状のライニング材の一端が反転ノズル４に気密に取り付けられ、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材が反転される。反転ノズルは、ライニング材が取り付けられる円柱部４ａとその円柱部に連続するレジューサー４ｃを備える。反転ノズルは、そのフランジ４ｄと反転容器の取付管３のフランジ３ａがクランプ５により留められて、レジューサーが反転容器の密閉空間内に位置するように、反転容器に取り付けられる。【選択図】図５ａ

Description

本発明は、管状のライニング材の一端を折り返して反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置に関する。

従来、地中に埋設された下水道管などの既設管が老朽化した場合に、既設管内面を、管状の柔軟な不織布からなる樹脂吸収材に硬化性樹脂を含浸したライニング材を用いてライニングし、既設管を更生することが行われている。

ライニング材は既設管に反転して挿入するか、引き込むことにより挿入される。ライニング材を反転して既設管に挿入する場合には、ライニング材反転装置が使用される。下記の特許文献１と２には、ライニング材をロール状に巻き取って密閉された反転容器に収納し、その一端を反転ノズルに折り返して取り付け、反転容器に圧縮空気を供給してライニング材を反転させる反転装置が記載されている。

このような反転装置では、反転ノズルは、レジューサーと呼ばれる一端が小径な面で、他端が大きな面となったガイド管を介して反転容器に取り付け、流体抵抗を減少させることにより、ライニング材の破損や大きな反転抵抗が生じるのを防止している。

特開２００６−２０５７２２号公報 特開２０１０−８３０７１号公報

しかしながら、従来の反転装置では、レジューサーは、反転容器外部に存在するので、反転口までの距離がレジューサー分だけ長くなるとともに、耐圧性を高めるために肉厚を厚くする必要があり、加工が困難である、という問題があった。

また、従来の反転装置では、反転ノズルは、フランジ継手を介して反転容器に取り付けられるが、反転ノズルと反転容器側の両フランジは、多数の個所をボルト締めすることにより行われるので、反転ノズルの取り付けに時間を要するという欠点がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、反転ノズルを簡単な構成にして容易に反転容器に取り付けることができる反転装置を提供することを課題とする。

本発明（請求項１）は、
管状のライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置であって、
気密な密閉空間が形成される反転容器と、
前記反転容器に取り付けられる反転ノズルと、
前記密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる圧縮気体源と、を備え、
前記反転ノズルは、ライニング材が取り付けられる円柱部と該円柱部に連続するレジューサーとを備え、該レジューサーが反転容器の密閉空間内に位置するように、反転容器に取り付けられることを特徴とする。

また、本発明（請求項５）は、
管状のライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置であって、
反転ノズルを取り付けるための取付部を備え、内部に気密な密閉空間が形成される反転容器と、
前記密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる圧縮気体源と、を備え、
前記反転ノズルと反転容器の取付部には、それぞれクランプにより留められるフランジが取り付けられており、
前記クランプは、反転ノズルと取付部の両フランジが合わされて挿入される凹溝を備えたリングを分割した形状の保持部と、該保持部の両端に固定されクランプ同士を連結する連結板とを備えることを特徴とする。

本発明（請求項１）では、反転ノズルのレジューサーが反転容器の密閉空間内に位置するので、高い耐圧性が要求されず、軽量で加工が容易な反転ノズルを提供できる。また、本発明（請求項５）では、反転ノズルに高い反転圧が作用したとき、そのフランジがクランプの凹溝の側壁に強力に密着し、クランプ力が増大する、という優れた効果が得られる。

ライニング材の反転装置の外観を示す斜視図である。 図１から水槽を除去したときの反転装置の外観を示す斜視図である。 反転容器の断面図である。 反転ノズルの斜視図である。 反転容器に取り付けられた反転ノズルを示す断面図である。 図５ａの仮想円で示した部分の拡大図である。 反転ノズルのフランジと反転容器の取付管のフランジを保持するクランプを示す斜視図である。 反転容器に取り付けられた反転ノズルの正面図である。 反転容器の上部に取り付けられたカバーの斜視図である。 図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 反転容器に接続される開口部を示す断面図である。 開口部に設けられるシール部材の正面図である。 開口部に設けられるシール弁の正面図である。 反転装置の動作を説明する説明図である。 ライニング材の終端部が開口部を通過するときの状態を説明する説明図である。

以下、添付図を参照して本発明の実施例を説明する。本発明は、老朽化した下水管などの地中に埋設された既設管を補修するライニング材を反転する場合に用いられるが、その他の管路を補修するライニング材を反転させる例にも適用できる。

図１〜図３には、ライニング材を反転させる反転容器１を備えた反転装置が図示されている。以下に述べる反転装置の各部材は、特に断りがない限りステンレススチールあるいはアルミなどの金属製である。

反転容器１は中空の円柱部２を有し、その上部に、取付部としての取付管３を介して反転ノズル４が気密に取り付けられる。反転ノズル４は、図４、図５ａに示したように、ライニング材２０の一端が折り返して取り付けられる中空の円柱部４ａを有し、円柱部４ａの外周には、複数のリング４ｂが固定される。リング４ｂ間にバンド（不図示）を取り付けて折り返されたライニング材を締め付けることより、ライニング材２０を反転ノズル４に気密に取り付けることができる。また、リング４ｂを設けることにより円柱部４ａの強度を向上させることができる。

反転ノズル４の円柱部４ａには、一面が円柱部４ａと同径で、他面が円柱部４ａの径より大きな円錐台形状のレジューサー４ｃが連続していて、円柱部４ａからレジューサー４ｃに移行する境界部の外周には、ディスク状のフランジ４ｄが垂直方向に延びている。フランジ４ｄのレジューサー４ｃ側には、取付管３に嵌合する嵌合環４ｅが設けられる。嵌合環４ｅには、リング状の溝が形成され、そこにＯリング４ｆが嵌め込まれており、このＯリング４ｆが取付管３の内壁に密着することにより反転ノズル４が取付管３に気密に取り付けられる。反転ノズル４の円柱部４ａ、レジューサー４ｃ、フランジ４ｄは、一体部材に形成されているが、個別の部材にし、それぞれを溶接などで連結させることもできる。

反転ノズル４の反転容器１への取り付けは、反転ノズル４のフランジ４ｄと取付管３のフランジ３ａを、複数のクランプ５で留めることにより行われる。クランプ５は、図６に示したように、反転ノズル４のフランジ４ｄと取付管３のフランジ３ａが合わされて挿入される凹溝５ｂを形成したリングを１２０度に等分割した形状の保持部５ａを有し、その両端に連結板５ｃが溶接されている。図５ｂに示したように、クランプ５の凹溝５ｂの溝幅ｗは、取付管３のフランジ３ａと反転ノズル４のフランジ４ｄの厚さの合計より、微小値Δ（ｗの約１０〜２０分の１）だけ大きくなるように設定される。図５ａ、図５ｂ、図６に示したように、各フランジ３ａ、４ｄを合わせてクランプ５の凹溝５ｂに挿入し、両フランジの周縁部を保持する。各フランジの残り２４０度を、図７に示したように、２個のクランプ５で保持して、合計３個のフランジ５を用いて両フランジ３ａ、４ｄの全体を保持し、反転ノズル４を取付管３に連結する。各クランプ５は、両端の連結板５ｃをクリップするか、連結板５ｃに形成された穴５ｄを利用して、例えばワイヤーにより相互に連結し、固定することができる。なお、反転ノズル４の取り外しは、取り付けの順序と逆の順序で行うことができる。

クランプ５は、リングを１２０度に等分割した形状となっているが、１８０度に分割した形状のクランプで反転ノズルを取り付けることもでき、また４個あるいはそれ以上の数で等分割した形状のクランプで、取り付けることもできる。本実施例のように、１２０度に等分割した形状の場合には、最初の２つを留めると、２４０度形状のクランプとなるので、クランプ５はフランジから外れず、一人の作業者で反転ノズル４の取り付けを行うことができる。

このように、反転ノズル４を反転容器１に取り付けると、レジューサー４ｃは反転容器１の密閉空間内にあり、反転容器１内に高い反転圧が発生しても、レジューサー４ｃの内外気圧はほぼ等しく、耐圧性が要求されないので、レジューサー４ｃの肉厚を薄くすることができ、その加工を容易にすることができる。また、レジューサー４ｃを反転容器１内に設けたことにより、反転口までの距離を短くすることができる。

また、上述したクランプ５を用いると、図５ｂで矢印で示したように、反転ノズル４に高い反転圧が作用したとき、反転ノズル４のフランジ４ｄは、強い力を受けて凹溝５ｂの側壁５ｅに強力に密着する。これにより、クランプ５の締付力が増大し、反転ノズル４を取付管３に強固に連結することができる。なお、クランプ５の凹溝５ｂの溝幅ｗは、両フランジ３ａ、４ｄの厚さの合計より、微小値Δだけ大きくなっているので、反転ノズル４に高い反転圧が作用したとき、フランジ４ｄはΔ左方向に移動してフランジ３ａとの間に同量Δの隙間が生じる。しかし、反転ノズル４と取付管３との間には、Ｏリング４ｆが存在するので、この隙間により、気密性が損なわれることはない。

本実施例では、クランプ５は、取付管３と反転ノズル４の連結だけでなく、他の円盤状部材の連結にも利用される。例えば、図８、図９に図示したように、反転容器１の上部に取り付けれられた取付管１０のフランジ１０ａとカバー１１のフランジ１１ｂの周縁部が３つのクランプ５で留められ、カバー１１が取付管１０に気密に取り付けられる。この例では、カバー１１を開けることによりライニング材の装填など反転に必要な作業を上部からできる。また、カバー１１には、強化ガラス１１ａが埋め込まれており、上部から反転容器１内を観察できるようになっている。なお、図１、図２では、図面が複雑になるのを避けるために、各クランプ部材５の連結は、仮想線でその連結部分を示すだけにとどめている。

反転容器１の取付管３と反対側には、取付管６が逆方向に延びており、この取付管６に、円盤７が複数のクランプ５を用いて取り付けられる。円盤７には、後述するエアコンプレッサーで供給される圧縮空気を供給する気体供給口８、反転容器１内の気圧を測定する気圧計９、反転作業終了後ライニング材を硬化させるための熱水を供給する熱水供給口１６、熱水を排出させる熱水排出口１７が取り付けられる。

反転容器１の下方部は、一面に開口が形成された中空の基台１２となっており、基台１２の上部には、中空の円柱部１３が設けられる。円柱部２と円柱部１３はそれぞれのフランジがボルト締めされ、両円柱部２、１３が連結される。基台１２の反転ノズル４と反対側の面には、ライニング材２０を通過させる開口部５０が連結プレート１４を介して取り付けられる。

反転装置により反転されるライニング材２０は、管状の柔軟な不織布あるいはガラス繊維で強化された樹脂吸収材に不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸し、外表面を気密性のプラスチックフィルムでコーティングしたライニング材である。ライニング材２０の終端には、牽引ベルト、連結具を介して熱硬化性樹脂を硬化させる熱水を供給する熱水ホース２１が取り付けられる（図１４）。

反転容器１は、図１に示したように、垂直に立てられた状態で水槽２８内に配置される。ライニング材２０は、水槽２８内に設けれられたガイドローラー３４、３５、後述する開口部内に設けられたガイドローラー３６、反転容器１内に設けられたガイドローラー３７、３８で反転ノズル４に導かれ、その一端が折り返されて反転ノズル４に気密に取り付けられる。

水槽２８の外部には、水２６を反転容器１内に供給する給水ポンプ４２が配置され、給水ポンプ４２は、水槽２８内の水２６を排水口４０、パイプ４１を介して汲み出し、吐出口からパイプ３９、給水口１８を介して水２６を反転容器１内に供給する。

水槽２８の近傍には、圧縮気体、例えば、圧縮空気、圧縮炭酸ガスなどを供給する圧縮気体源が配置される。本実施例では、圧縮気体として圧縮空気を用いる例を説明するので、圧縮気体源としてエアコンプレッサー４４が用いられる。エアコンプレッサー４４は、エアーホース４５、気体供給口８を介して反転容器１内の水２６の上部に圧縮空気を供給する。気体供給口８の近傍には、気圧計９が取り付けられており、供給される圧縮空気の気圧が測定される。反転容器１には、反転容器１内の水２６の水面レベルを測定する電極式水面計４８が取り付けられ、そのアース電極と検出電極間が水に接触すると電流が流れて水面レベルが検出される。

反転容器１の底部には、図１０に図示したような開口部５０が設けられる。開口部５０には、扁平にされたライニング材２０が接触して通過する開口５１ａが形成されたシール部材５１と、シール部材５１から流出する水の水圧を受けて変位するシール弁６２が設けられる。

シール部材５１は、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）など水密性の高いゴムから構成され、図１１に図示したように、扁平にされたライニング材２０の断面形状とほぼ同形状の開口５１ａを有している。シール部材５１は、保持プレート５２、５３に保持された状態でフレーム５４に嵌着され、連結プレート１４を介して反転容器１の基台１２に連結されたボックス５６に取り付けられる。

シール弁６２は、保持プレート５３に一面が結合されるボックス６０の他面に、ピン６１を中心に水平位置と垂直位置間を回動できるように、取り付けられる。ボックス６０の他面に形成された開口６０ａは、図１２に示したように、シール部材５１の開口５１ａより大きく、またシール弁６２は、開口６０ａを塞ぐことができる大きさのプレート形状となっている。

反転容器１とシール部材５１間には、上下機構６４により手動で上下される上部ブロック５７と、ボックス５６の底部に固定された下部ブロック５８が配置される。シール部材５１に障害が発生し、液漏れが多くなったときには、上下機構６４の上部に取り付けられるハンドル（不図示）を操作することに、上部ブロック５７を下降させ、シール機能を維持させることができる。

このような構成で、反転容器１、水槽２８、給水ポンプ４２、エアコンプレッサー４４などは、図１に図示した状態で、作業トラック（不図示）の荷台に搭載されて現場に搬送され、図１３に示したように、反転ノズル４が、ライニングすべき既設管７１に連続するマンホール７０の近傍にくるような位置に移動される。なお、図１３は、反転装置の動作と機能を説明する図なので、各要素の配置、サイズなどは、他の図面に示したものと、同一でないものがあり、また一部省略されたり、誇張されたりしている。

ライニング材２０を、ガイドローラー３４〜３８を介して反転ノズル４に導き、その一端を折り返して反転ノズル４に気密に取り付ける。続いて、水２６を水槽２８内に供給し、給水ポンプ４２を駆動して開口部５０の開口を超え、反転ノズル４に水２６が流入しない所定レベル２６ａまで水２６を反転容器１に供給し、水上部に気密な密閉空間を形成する。

熱水供給口１６と熱水排水口１７は、ライニング材を反転する時は使用しないので、空気が漏れないように、キャップ１６ａ、１７ａで気密に閉鎖しておく。

この状態で、エアコンプレッサー４４を駆動し、反転容器１の密閉空間に圧縮空気を供給する。図１３で実線の矢印で示したように、圧縮空気が反転圧として反転ノズル４に作用するので、反転ノズル４に取り付けられたライニング材２０は、仮想線で示したように、反転容器１外に反転、排出され、マンホール７０、屈曲管７２を経て、下水管などの既設管７１内に挿入される。

扁平にされたライニング材２０とシール部材５１の開口５１ａとの間には、僅かな隙間が発生するので、水２６がシール部材５１、シール弁６２から流出し、反転容器１内の水２６が所定レベル２６ａより低下する。このレベル低下により給水ポンプ４２が作動して、水槽２８の水２６が反転容器１内に補給されるので、反転容器１内の水がほぼ所定のレベル２６ａに保たれるようになる。これにより、圧縮空気をライニング材２０の連続反転に利用でき、ライニング材２０の長さに限定されることなくライニング材２０を反転し続けることができる。

ライニング材２０の反転が続きその終端部がシール部材５１を通過すると、シール部材５１からの水の流出が増大し、水圧が上昇する。この水圧の上昇により、シール弁６２は、、図１４に示したように、垂直位置近傍まで回動し、開口６０ａからの水漏れが減少する。これにより、小径の熱水ホース２１が開口６０ａを通過するときのシール機能が維持され、ライニング材２０の終端がライニングすべき既設管の終端に達するまで連続してライニング材２０を反転し続けることができる。

すべての長さに渡ってライニング材２０が反転してライニングすべき既設管の全域に渡って挿入され、その終端に接続された熱水ホース２１の先端が既設管の終端からはみ出した段階で反転作業は終了する。

上述した実施例では、反転容器内に所定レベルまで水を満たし、反転圧により漏水する分を補充することによりライニング材の長さに限定されずにライニング材を反転させる反転装置の反転ノズルについて説明したが、反転ノズルは、それに限定されず、従来技術で述べた一定長さのライニング材を反転容器に収納して、収納されたライニング材を反転させる反転装置の反転ノズルにも適用できる。

１ 反転容器
３ 取付管
３ａ フランジ
４ 反転ノズル
４ａ 円柱部
４ｃ レジューサー
４ｄ フランジ
４ｆ Ｏリング
５ クランプ
５ａ 保持部
５ｂ 凹溝
５ｃ 連結板
８ 気体供給口
９ 気圧計
１１ カバー
１５ 気体供給口
１８ 給水口
２０ ライニング材
２１ 熱水ホース
２６ 水
２８ 水槽
４２ 給水ポンプ
４４ エアコンプレッサー
４８ 水面計
５０ 開口部
５１ シール部材
６２ シール弁

Claims (7)

1. 管状のライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置であって、
   気密な密閉空間が形成される反転容器と、
   前記反転容器に取り付けられる反転ノズルと、
   前記密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる圧縮気体源と、を備え、
   前記反転ノズルは、ライニング材が取り付けられる円柱部と該円柱部に連続するレジューサーとを備え、該レジューサーが反転容器の密閉空間内に位置するように、反転容器に取り付けられることを特徴とするライニング材を反転させる装置。
2. 前記レジューサーは、一面が円柱部と同径で他面が円柱部の径より大きな径を有する円錐台形状をしていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記レジューサーと円柱部の境界部に、反転容器に取り付けるためのフランジが取り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記フランジとレジューサーと円柱部は、一体部材であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 管状のライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置であって、
   反転ノズルを取り付けるための取付部を備え、内部に気密な密閉空間が形成される反転容器と、
   前記密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる圧縮気体源と、を備え、
   前記反転ノズルと反転容器の取付部には、それぞれクランプにより留められるフランジが取り付けられており、
   前記クランプは、反転ノズルと取付部の両フランジが合わされて挿入される凹溝を備えたリングを分割した形状の保持部と、該保持部の両端に固定されクランプ同士を連結する連結板とを備えることを特徴とするライニング材を反転させる装置。
6. 前記反転ノズルは、ライニング材が取り付けられる円柱部と該円柱部に連続するレジューサーとを備え、レジューサーと円柱部の境界部に、フランジが取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記保持部は、リングを３等分割した１２０度形状であることを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。

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