JP2509464B2 - 設置配管の内張り装置 - Google Patents

設置配管の内張り装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は既設配管を内張りする装
置に関する。本発明をガス、油および水の供給配管に関
連して説明するが、本発明の装置があらゆる種類の配管
に適用できるものであることを認識できよう。
【０００２】
【従来の技術】設置したパイプ（パイプは地中に埋設し
たとき、土壌の動きで損傷しやすい）を内張りすると
き、加熱されたプラスチックチューブの内張り（ライ
ナ）をダイを通して引いて直径を減少させ、次いで、一
本の既設パイプ中にライナを引き込むことが知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、据え込みダ
イを用いて、既設配管に引込まれる前に内張りパイプの
直径を減少させる設置配管（既存配管）の内張り装置の
改良を目的とする。なお、“設置した”配管又は設置配
管とは、本発明の目的を実行するために定位置に既に設
置されているパイプを意味し、例えばガス、油、水、下
水用の地中に埋設した配管、油またはガスの精製または
貯蔵設備のような大規模設備の一部を構成する配管、或
いは、地面に置かれ、抗井を精製装置またはポートに連
結する油パイプのように供給源を容器に連結する配管を
意味する。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】地中に埋設した配管の
場合、かかる方法又は工程が実行されるときに、通常の
装置は、内張りすべき一本のパイプの一端の掘削部に隣
接するウインチを含み、ケーブルまたは同様な可撓性の
ひも（ligament) がパイプを通して第２の掘削部まで通
され、ケーブルは、第２掘削部を越えて、プラスチック
材料の内張りパイプの前端に取付けられる。第２掘削部
に隣接して、加熱器および寸法減少ダイを有する加熱圧
縮装置が設けられる。この装置の下流には、パイプを把
持しパイプを装置から引き出し、内張りすべきパイプに
向けて押込むことができる往復動“押込み装置”を設け
ることができる。本発明によれば、設置された配管を内
張りする装置において、支持構造体と、該支持構造体を
通る内張りパイプの直径を減少させるために前記支持構
造体内に配置された据え込みダイと、前記支持構造体を
前記設置配管に固定するための固定装置とを有し、前記
据え込みダイには据え込み面が設けられ、該据え込み面
又は該据え込み面の一部は、前記ダイの軸線に対して６
度から３２度の角度範囲内の角度をなして傾斜してお
り、前記ダイの軸線に対して３２度を越える角度の部分
がなく、前記固定装置は、前記設置配管から間隔を隔て
て前記支持構造体を押込み装置とともに固定するように
なっており、該押込み装置は、前記間隔内に配置され、
前記内張りパイプが前記ダイから出た後に該内張りパイ
プを把持して、内張りパイプを前記配管に向かい且つ該
配管内に通るように押すようになっていることを特徴と
する設置配管の内張り装置が提供される。
【０００５】好ましくは、前記内張りパイプが前記ダイ
を出る前に、該内張りパイプを加熱するように、前記ダ
イを加熱する加熱装置が設けられる。更に好ましくは、
加熱された前記内張りパイプが前記ダイを出るときに該
内張りパイプを冷却する装置が、前記間隔内に配置され
る。本発明は更に、設置された配管を内張りする装置に
おいて、支持構造体と、該支持構造体を通る内張りパイ
プの直径を減少させるために前記支持構造体内に配置さ
れた据え込みダイと、前記支持構造体を前記配管に固定
するための固定装置と、前記内張りパイプが前記ダイを
出る前に該内張りパイプを加熱する加熱装置とを有し、
前記据え込みダイには据え込み面が設けられ、該据え込
み面又は該据え込み面の一部は、前記ダイの軸線に対し
て６度から３２度の角度範囲内の角度をなして傾斜して
おり、前記ダイの軸線に対して３２度を越える角度の部
分がなく、前記固定装置は、前記設置配管から間隔を隔
てて前記支持構造体を固定するようになっており、加熱
された前記内張りパイプが前記ダイを出るときに該内張
りパイプを冷却する冷却装置が、前記間隔内に配置され
たことを特徴とする設置配管の内張り装置を提供する。
【０００６】好ましくは、前記ダイが中空体であり、前
記加熱装置が前記中空体内に配置され、前記加熱装置
は、使用において電気供給回路を介して電気が供給され
る電気加熱コイルを備える。好ましくは、前記据え込み
面の傾斜角度が１２度及び２９度の間の角度であり、更
に好適には、前記据え込み面の傾斜角度が２０度及び２
５度の間の角度である。望ましくは、前記傾斜面は、最
大直径を有する前記据え込み面の部分と前記ダイの出口
との間の軸線方向の全長の少なくとも７０％の割合を占
める軸線方向の長さに亘って延在する。前記割合は、好
適には、少なくとも８０％であり、更に好適には、少な
くとも８５％である。本発明の或る好適な実施態様にお
いては、前記据え込み面と前記ダイ出口の間に延在する
ダイ内部の部分の壁体は、前記ダイの軸線と平行であ
る。本発明の或る態様では、据え込み操作は周囲温度で
実行される。周囲温度で据え込みを行うのに適した内張
りパイプの選択は、特に、内張りパイプの寸法、そのＳ
ＤＲ比および内張りパイプを作る材料の特性によって決
まる。特定の環境下において、内張りパイプの周囲温度
の据え込みが成功するか否かは、作業者による試行錯誤
によって容易に確認される。
【０００７】本発明は、その操作の好ましい態様におい
て、据え込みダイが設けられ、面または面の一部がダイ
の軸線に対して６度および３２度の間の角度で傾斜し、
軸線に対して３２度を越える角度をなす部分がなく、し
かも、前記傾斜面又は傾斜面部分は、内張りパイプが該
傾斜面又は面部分と係合する部分と、内張りパイプがダ
イとの係合を解く部分との間の軸線方向の距離の少なく
とも７０％の軸線方向長さに亘って延びる。実際に採用
されたダイは、直径が最小値にまで減少する傾斜した据
え込み面である第１部分と、ダイの軸線と平行な壁およ
び前記最小値に等しい内径を有するダイ内部の軸線方向
連続部分である第２部分との２つの部分から成る。本発
明を実行する上で、第１部分の軸線方向の長さに対する
第２部分の軸線方向の長さを減少させるか、或いは、第
２部分を省くのが有利であると判った。特に、内張りパ
イプが傾斜面に係合する部分と、内張りパイプがダイか
ら出る出口オリフィスとの間の軸線方向の距離の少なく
とも７０％、好ましくは８０％を越え、有利には８５％
を越えた軸線方向の距離に亘って第１部分が延びるよう
にダイを構成することによって、内張りパイプを据え込
みするのに要する引張り力が可成り減少される。本発明
を実行する際、そのようなダイを用いる結果、ポリエチ
レンまたは変性ポリエチレンのような合成炭化水素樹脂
の内張りパイプを用いるとき、内張りパイプは、出口オ
リフィスから出る際に、（先行技術における据え込みダ
イが代表的にはダイの全長の５０％ほどの長さの第２部
分を備えた場合に比べて）ダイによる据え込みの程度に
対して半径方向の一層大きな膨張傾向を示す。このよう
な傾向は、引張り力を解放した際、先行技術のダイを用
いたときに生じたであろうものよりも引張り力に対して
一層大きな割合の半径方向の膨張を生じさせる。
【０００８】本発明の装置を用いた内張り工程は、引張
り力の解放の結果としてパイプ内の内張りの膨張と、据
え込みした内張りパイプの記憶により引き起こされる膨
張の結果としてのパイプ内の内張りパイプの膨張の双方
に依存している。前述のように第１部分の軸線方向の長
さに対して第２部分の長さが減少したダイを用いること
によって、引張り力の解放により生じる膨張を著しく増
大させることができ、その結果、パイプ内張り操作に対
する制御を改良することができる。前述の構成は更に、
例えば本出願人の英国特許出願第８８０６９２６号に記
載した形式の“押込み装置”が用いられる場合に著しい
利点を与えると判った。このような押込み装置の操作に
固有のものとして、押込み装置が内張りパイプを把持
し、内張りすべき配管に対して内張りパイプを押込むと
き、配管の遠い方の端にある引張り装置（例えばウイン
チ）が及ぼす引張り力の一時的な減少が経験される。押
込み装置が把持を解放すると、張力がその初期値に回復
する。実際には、これによって張力の連続的な変動が生
じる。この変動における最大張力および最小張力の間の
変化が、可能な限り円滑且つ最小の急速な推移又は運動
でもって生じることが望ましい。
【０００９】先行技術のダイと比較して据え込みの大部
分を行うのに実質的に低い引張力しか要さず、しかも、
ダイオリフィスから出るパイプの部分に大きな“ばね戻
り”（スプリングバック）傾向がある本発明のダイを好
適に使用する結果、変動の大きさが減少し、変動自体が
一層滑らかになることが見出された。引張り力を及ぼす
のに関与する極めて強い力に関連して、この変動の減少
は、安全性および操作効率の双方を著しく改善する。本
発明の装置の単一操作により内張り可能なパイプの長さ
は一般に１０メートル以上である。任意の特定の場合に
内張り可能な配管の長さ限界は、配管内の内張りの移動
に対する摩擦抵抗と、配管に挿入した後に直径が減少し
た内張りパイプが受ける変形（比較的大きなＳＤＲ比の
大きな直径の内張りパイプに関して起こる問題）の程度
と、内張りパイプが永久的な損傷や伸びを被るかもしれ
ない内張りパイプの先端に働く張力の限界と、引張り装
置を作動する機構（例えばウインチ）の容量と、直径及
び／又は方向の均一性又は配管内部の均一性とを含む各
種ファクタの組合せによって決まる。任意の特定の場合
に内張りすべき最も適した実用的な長さは、試行錯誤に
よって容易に確認できる。本発明の装置によれば、４５
０メートル以上の長さの配管を内張りすることが可能と
なる。ダイの面の仕上げが、当技術分野で知られた装置
で施されてもよい。そのような面の仕上げは、少なくと
もＮ７の値より低く、一般にはＮ６の値以下であり、好
ましくはＮ５の値以下であり、理想的にはＮ４以下の程
度である。
【００１０】ダイ軸線に対して比較的浅いダイの傾斜面
の傾斜角（１２度ないし２９度の範囲内、好ましくは２
０度ないし２５度の範囲内）を有するダイを用いること
が有利であることが見出された。角度の減少は、内張り
パイプの圧縮を行うのに要する引張り荷重の減少を助
け、同時に所定の圧縮程度に対して据え込み面の面積を
増加させる。最適角度は、任意の特定の場合に、一方で
は圧縮をもたらし、他方ではダイ面の面積に生起する大
きな摩擦をもたらすような高荷重による欠点を最少にす
る角度である。ダイの面は、形状が切頭円錐状であるの
が良い。他の例として、ダイの面は、前述の限界範囲内
でダイの軸線に対して可変の傾斜角度を有してもよい。
本発明の装置において、変形可能な記憶保持材料により
作られた内張りパイプを用いるとき、内張りパイプは、
内張りパイプを構成する材料の記憶作用により、内張り
される配管内で半径方向に膨張する。これは、本発明の
装置を用いた結果得られた顕著且つ有利な特徴である。
内張りパイプの初期直径と、据え込み操作中の圧縮の程
度と、内張りされる配管の内径に対するダイのオリフィ
ス直径とを適切に選定することによって、本発明の装置
は、周囲温度および配管内の圧力にてパイプ内張りの記
憶誘因膨張により、（張力の解放に引き続いて）配管に
緊密に嵌合した内張りを提供することができる。配管内
のパイプ内張りを膨張させるために先行技術において設
けられた装置、例えば、大気圧よりも大きな内部圧力を
加え、内部からパイプ内張りに熱を加え、または配管へ
の挿入前に直径を初期的に減少させるべくパイプ内張り
に極めて高い伸び力を初期的に加える装置には、依存す
る必要がない。本発明の装置の作動における正確な操作
条件は、任意の特定の場合において前述した数個のファ
クタによって決まるものであり、パイプの内径、使用の
目的（例えば水またはガスに対して）、パイプ内張りの
材料およびパイプ内張りのＳＤＲに応じて変わり得る。
（ＳＤＲは据え込み前のパイプ内張りの壁の厚さ（壁
厚）に対する直径の比を意味する。） 内張りパイプ用の好ましい材料はポリエチレンである
が、必要な記憶保持特性を有する他の材料、例えばポリ
エチレンと１０炭素原子までの少なくとも１つのアルフ
ァオレフィンとのコポリマーが等しく用いられる。据え
込みダイを通過中の内張りパイプの直径の減少は１５％
までにするのが良いが、5.０％ないし9.８％の範囲の減
少が好ましい。この減少は、既設パイプを通して内張り
パイプを引張り可能にするようなものであるべきであ
る。この幾分簡単な要件は、既存のパイプの内部がしば
しば正確に形成されていないこと、そして、内径がパイ
プの長さに沿って変化し得ること、更には、内張りパイ
プの回復の割合が周囲条件およびパイプ材料によって変
化し得るという事実によって、複雑となる。内張りパイ
プの壁厚は、パイプが用いられる用途および既設パイプ
の適当な内部密封を形成する要求に応じて、できるだけ
薄くすべきである。壁厚に対する直径の比は、好ましく
は、１０ないし４６の範囲である。
【００１１】既設パイプを通して内張りパイプを引張る
ために選定される最大張力は内張りパイプの降伏強度の
４５％ないし５５％の範囲内、特に約５０％であるのが
有利である。既設パイプの内径と、ダイのスロート直径
との比は１．０５：１ないし１．１５：１の範囲内にあ
るのが有利である。据え込みダイを通して内張りパイプ
を引張るために前記引張り装置が及ぼす張力を補助する
ように、往復動押込み装置が用いられる。
【００１２】
【実施例】本発明を明瞭に理解するために、添付図面を
参照して例示的に本発明の実施例を説明する。第１図を
参照すると、装置は、一端にパイプクランプ２を、他端
に据え込みダイ３を組込んだ支持構造体１を備える。据
え込みダイ３はほぼ円筒状であり、円錐セクション６に
よって小径のセクション５に結合した大径のセクション
４を有する。据え込みダイ３は、ダイ３の軸線に対して
６度ないし３２度の間の角度、有利には１２度ないし２
９度の間の角度、好ましくは２０度ないし２５度の間の
角度で傾斜した磨いた据え込み面を有する。磨きは少な
くともＮ７の値にまで下げられ、一般的にはＮ６の値に
まで下げられ、好ましくはＮ５の値にまで下げられ、理
想的にはＮ４の値の程度またはそれ以下である。セクシ
ョン４とセクション５との直径比は、好ましくは、1.０
５：１ないし1.１５：１の範囲内である。この比の値
は、最も普通のパイプに対するパイプ内径とパイプ内張
りとの間の適切な程度の隙間を提供し、しかも、材料の
直径寸法の回復範囲内の適当な値であると判った。
【００１３】図示の実施例におけるダイ３の本体は中空
であり、電気供給回路９を介して電気が供給される電気
加熱コイル８を収容している。加熱コイル８に対する電
力は、３５℃ないし９５℃の範囲内の温度、好ましくは
約５０℃の温度まで内張りパイプ７を加熱するために供
給し得る。据え込みされた内張りパイプ７は、ダイ３を
離れる際、パイプ７の周囲に配置され且つ熱をパイプ７
から奪う環状熱交換器１２によって冷却される。熱交換
器の媒体は二酸化炭素、空気、水または任意の他の適当
な流体である。パイプクランプ２は既設パイプ１０の自
由端に固定され、既設パイプ１０に連結して引留め（ア
ンカー）を形成し、内張りパイプ７は、この引留めに対
抗して引張られる。パイプクランプ２が連結される支持
構造体１は、形状が環状であっても、或いは、パイプク
ランプ２と据え込みダイ３とを一緒に連結する複数のア
ームから成るものであっても良い。装置の操作におい
て、好ましくは、ポリエチレンまたは他の適切な材料か
らなる一本の内張りパイプ７は、一端にノーズコーンを
形成するように、該一端が留め継ぎされ又は有効に予備
形成され、該端に孔付金属ノーズコーンが取付けられ
る。内張りパイプ７の壁厚に対する直径の比は、好まし
くは１０ないし４６の範囲である。金属ノーズコーンの
穴に対応する穴が、パイプの留め継ぎ部分に穿設され、
留め継ぎ部分を介してケーブルがパイプ７に連結され
る。ケーブルは据え込みダイ３および既設パイプライン
１０に通され、適当に係止されたウインチ等の或る形態
の引張り装置に連結される。電力が供給され、ダイ３を
所要の温度に加熱し、内張りパイプ７の留め継ぎ端がダ
イの上流端に導入される。ケーブルの張力は、内張りパ
イプ７がダイ３を通って移動し、既設パイプライン１０
中に引張り込まれ始めるまで、所要の値（普通は内張り
パイプ７の降伏強度の４５％および５５％の間、特に５
０％）まで増大される。内張りパイプ７は、このように
して既設パイプ１０内に完全に引込まれる。ケーブルは
解放され、パイプ材料の記憶（復元）特性によって、内
張りパイプ７は膨張し、ついには、既設パイプ１０の内
面に接触する。
【００１４】必要に応じて、内張りパイプ７を既設パイ
プ１０に通すのに、内張りパイプ押込み機械を補助的に
使用するのが良い。このような構成が、図面の第２図に
示されている。第２図を参照すると、フレーム２１、油
圧シリンダ２２、クランプリング２３および付属品から
略構成される押込み機械が、据え込みダイ３とパイプク
ランプ２との間に配置されている。作動において、この
押込み機械は内張りパイプ７を据え込みダイ３を通して
引張り、内張りパイプ３を既設パイプ１０内に押込む。
前述の実施例は例示的に記載されたものであり、多くの
変更が本発明の範囲内で可能である。例えば、本出願人
の英国特許第２１８６３４０号に記載された仕方で、据
え込みダイ延伸手段に入る前に内張りパイプを加熱して
も良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の或る実施例を示す断面側面
図である。
【図２】図１に示す装置の変形例を示す断面側面図であ
る。
【符号の説明】
１ 支持構造体 ２ パイプクランプ ３ 据え込みダイ ７ 内張りパイプ ８ 加熱コイル １０ 既設パイプ（既設配管、設置配管） ２１ フレーム ２２ 油圧シリンダ ２３ クランプリング

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 設置された配管を内張りする装置におい
    て、支持構造体と、該支持構造体を通る内張りパイプの
    直径を減少させるために前記支持構造体内に配置された
    据え込みダイと、前記支持構造体を前記設置配管に固定
    するための固定装置とを有し、 前記据え込みダイには据え込み面が設けられ、該据え込
    み面又は該据え込み面の一部は、前記ダイの軸線に対し
    て６度から３２度の角度範囲内の角度をなして傾斜して
    おり、前記ダイの軸線に対して３２度を越える角度の部
    分がなく、 前記固定装置は、前記設置配管から間隔を隔てて前記支
    持構造体を押込み装置とともに固定するようになってお
    り、該押込み装置は、前記間隔内に配置され、前記内張
    りパイプが前記ダイから出た後に該内張りパイプを把持
    して、内張りパイプを前記配管に向かい且つ該配管内に
    通るように押すようになっていることを特徴とする設置
    配管の内張り装置。
  2. 【請求項２】 前記内張りパイプが前記ダイを出る前に
    該内張りパイプが加熱されるように、前記ダイを加熱す
    る加熱装置が設けられたことを特徴とする請求項１に記
    載の設置配管の内張り装置。
  3. 【請求項３】 加熱された前記内張りパイプが前記ダイ
    を出るときに該内張りパイプを冷却する冷却装置が、前
    記間隔内に配置されたことを特徴とする請求項１又は２
    に記載の設置配管の内張り装置。
  4. 【請求項４】 設置された配管を内張りする装置におい
    て、支持構造体と、該支持構造体を通る内張りパイプの
    直径を減少させるために前記支持構造体内に配置された
    据え込みダイと、前記支持構造体を前記配管に固定する
    ための固定装置と、前記内張りパイプが前記ダイを出る
    前に該内張りパイプを加熱する加熱装置とを有し、 前記据え込みダイには据え込み面が設けられ、該据え込
    み面又は該据え込み面の一部は、前記ダイの軸線に対し
    て６度から３２度の角度範囲内の角度をなして傾斜して
    おり、前記ダイの軸線に対して３２度を越える角度の部
    分がなく、 前記固定装置は、前記設置配管から間隔を隔てて前記支
    持構造体を固定するようになっており、 加熱された前記内張りパイプが前記ダイを出るときに該
    内張りパイプを冷却する冷却装置が、前記間隔内に配置
    されたことを特徴とする設置配管の内張り装置。
  5. 【請求項５】 前記ダイが中空体であり、前記ダイを加
    熱する加熱装置が前記中空体内に配置されたことを特徴
    とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の設置配管
    の内張り装置。
  6. 【請求項６】 前記加熱装置は、使用において電気供給
    回路を介して電気が供給される電気加熱コイルを備える
    ことを特徴とする請求項５に記載の設置配管の内張り装
    置。
  7. 【請求項７】 前記据え込み面の傾斜角度が１２度及び
    ２９度の間の角度であることを特徴とする請求項１乃至
    ６のいずれか１項に記載の設置配管の内張り装置。
  8. 【請求項８】 前記据え込み面の傾斜角度が２０度及び
    ２５度の間の角度であることを特徴とする請求項７に記
    載の設置配管の内張り装置。
  9. 【請求項９】 前記傾斜面は、最大直径を有する前記据
    え込み面の部分と前記ダイの出口との間の軸線方向の全
    長の少なくとも７０％の割合を占める軸線方向の長さに
    亘って延在していることを特徴とする請求項２乃至９の
    いずれか１項に記載の設置配管の内張り装置。
  10. 【請求項１０】 前記割合が少なくとも８０％であるこ
    とを特徴とする請求項９に記載の設置配管の内張り装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記割合が少なくとも８５％であるこ
    とを特徴とする請求項１０に記載の設置配管の内張り装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記据え込み面と前記ダイの出口との
    間に延在するダイ内部の部分の壁が、前記ダイの軸線と
    平行であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれ
    か１項に記載の設置配管の内張り装置。
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