JP3113677B2 - 空気抜き手段を用いて既設のパイプラインにインナーチューブを嵌着する方法および装置、および熱可塑性プラスチックのインナーチューブを伸張した状態で嵌着したパイプライン - Google Patents

空気抜き手段を用いて既設のパイプラインにインナーチューブを嵌着する方法および装置、および熱可塑性プラスチックのインナーチューブを伸張した状態で嵌着したパイプライン

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、既設のパイプラインにインナーチューブを
嵌着する方法であって、パイプラインの内径よりも小さ
い外径を有する熱可塑性プラスチックのインナーチュー
ブを挿入した後、熱および内部圧力を用いてインナーチ
ューブがパイプラインの内壁にほぼ緊密に係合するまで
インナーチューブの直径を半径方向へ拡大させ、パイプ
ラインの内側とインナーチューブの外側の間に在るガス
の除去のためのガス放出促進手段を用いて内圧を維持し
たまま冷却することからなる方法に関する。
空気抜き手段がパイプラインと対向するインナーチュ
ーブの間の領域からのガスの放出を促進する、パイプラ
インにライニングを施すこのような方法はGB2 032 043
から公知である。
既設のパイプラインを浸食、腐蝕および固形物の表面
への堆積から保護すると共にパイプラインの壁を不透過
性とするこのような方法は、米国特許第2,794,758号明
細書で公知である。この場合、特にポリエチレンからな
る挿入したインナーチューブはパイプラインの内径より
も約５〜20％小さい直径を有する。インナーチューブ
は、その中へ圧力媒質を導入することによって、パイプ
ラインの内側に緊密に係合するまで膨らまされる。
一方、米国特許第4,818,314号明細書により、非常に
分子量の大きいポリエチレン製インナーチューブをパイ
プライン内に設置し、加圧した温液体を用いてこのイン
ナーチューブを直径方向へ約６％拡大して既設の低圧パ
イプラインや高圧パイプラインにもプラスチックのライ
ンニグを施すことが知られている。
これら全ての方法は、暖かく圧力のある媒質がインナ
ーチューブの内側に全長にわたって直接作用するとき、
インナーチューブとパイプラインの間に空気が残り易い
という欠点を有する。これはパイプラインの内側のライ
ンニグの性能低下を招く。
この欠点を克服すべく、ヨーロッパ特許公報298,125
で、インナーチューブを半径方向へ徐々に拡大するとい
う提案がなされている。しかしながら、この方法は、特
殊な装置を用いることが必要であって複雑であり、小径
のインナーチューブを使用する場合にはあまり適してい
ないということがわかった。
本発明の目的は、パイプラインとその中で膨張させた
インナーチューブの間への空気の封じ込めを、徐々に変
形させることなく、簡単に阻止できる方法を提供するこ
とにある。
この目的は、拡大しようとしているインナーチューブ
の軸方向に全長にわたって延びるガス方向促進手段がパ
イプラインの内側とインナーチューブの外側の間に設け
られている本発明によって達成される。
ガス放出促進手段を用いた場合、インナーチューブを
その全長にわたって同時に徐々に直径を拡大することに
よってインナーチューブの外側とそれが緊密に係合する
パイプラインの内側との間に空気が封じ込まれるのを防
ぐことができる。
このようなガス放出促進手段は、好ましくは拡大しよ
うとするインナーチューブの全長にわたって少なくとも
長手方向に延びるねじ式構成要素を包含する。
適当な具体例としては、金属で作ったリブ、線条また
はねじ山、プラスチック線条、ガラスロービングのよう
なガラス線条あるいはゴムねじ山がある。
特に適切な実施態様によれば、ガス放出促進手段は、
インナーチューブに押し出し成形した軸線方向または螺
旋状に走行するリブを包含する。
しかしながら、半径方向に伸張し得る上記のねじ山で
織成したホースも用いることができる。
良好な品質のラインニグを得るためには、ガス放出促
進手段は、インナーチューブの外側がパイプラインの内
側に緊密に押し付けられているときに、インナーチュー
ブの外側がパイプラインの内側にほぼ緊密に係合し、小
さな流路を形成するように変形しうる。
ここで、外壁にリブを設けたチューブそれ自体は公知
であるが、このようなチューブを半径方向へ膨張させて
パイプラインのラインニグを形成したことはないという
ことを指摘したい。
これについては、German Offenlegungsschrift 2,55
5,605を参照されたい。ここには、チューブに回転モー
メントを加えるのに役立ついくつかの長手方向のリブを
備えたプラスチックチューブが開示されている。しかし
ながら、このチューブは直径を拡大されることはない。
パイプラインの内壁とインナーチューブの外側との良
好な連結を確保するためには、ねじ式構成要素の高さが
直径の半径方向拡大前、インナーチューブの外径の５％
未満でなければならない。
本発明による方法は、直径の減少が極くわずかな既設
のパイプライン内へインナーチューブを挿入するのに特
に適しており、また、特に（と言ってこれに限るわけで
はないが）曲がり、狭窄部などを持つ小さいパイプにも
用いることができる。
インナーチューブの外径対パイプラインの内径の比率
は、挿入時に0.6未満であると都合が良い。
上記タイプのインナーチューブを用いた場合、特にこ
の比率が約0.55であるインナーチューブを用いた場合、
既設のパイプライン内へ導入し易く、圧力媒質によって
パイプラインの内壁へインナーチューブを押し付けるこ
とができる。
本発明による方法は、特に、中を通って運ばれる媒質
へ望ましくない物質を放出する可能性のある管で作った
パイプラインのラインニグに有利である。これは、特に
機械的になお良好な状態にあるが、飲料水に有害な鉛を
放出するという欠点のある配水用鉛管に当てはまる。
特に引込み管、すなわち本管から私有地すなわち使用
者の水量計までの給水管の場合、これらの管を掘り起こ
すのは非常に難しい。一般に、この作業は歩道や植え込
み、舗装に重大な損傷を与えるからである。
容易に半径方向へ伸張できる普通の熱可塑性プラスチ
ック、たとえばポリ塩化ビニル、ポリエチレンまたはポ
リプロピレンをインナーチューブの材料として用いるこ
とはできるが、インナーチューブが熱可塑性ポリエステ
ル、特にポリエチレンテレフタレートで作ってあると有
利である。
最後に述べた材料は、正しい条件の下では非常に良く
半径方向に伸張し、1mm未満、好ましくは0.4mm未満の厚
さを持つ非常に薄い壁は、伸張後も何ら亀裂を示さな
い。
この方法は、薄肉インナーチューブで出発することを
可能とし、さらに挿入が容易となる。
材料をより可撓性のあるものとするためには、所望に
より、インナーチューブを挿入時にガラス転移温度より
高い温度まで加熱することができるが、インナーチュー
ブが挿入中に軸線方向へ伸張するほど高い温度まで加熱
しないことが好ましい。伸張後に最適な特性を得るため
に、材料の温度は結晶融点より低い温度のままでなけれ
ばならない。
インナーチューブ２の挿入を簡単にするために、それ
を多少押しつぶして楕円または扁平にすることもでき
る。これは、インナーチューブをリールに巻いて保管す
るのに大変有利である。というのはより多くのチューブ
をリーリに巻付けることができ、巻付ける間の力はよい
り小さいからである。
薄肉インナーチューブを使用する場合、最終的なイン
ナーチューブが既設のパイプラインの内壁の或る種のラ
インニグとして主に役立つ内側カバーを形成し、そして
一般に、パイプラインの機械的強度にほとんどまたはま
ったく助するところがないということは明らかである。
伸張するということは、改善された物理的性質、たとえ
ば耐応力腐蝕性を利用するということである。
もちろん、漏れ易い連結具、腐蝕による影響のある鋼
管、下水管などのような機械的な欠陥を持つ管に本方法
を使用することもできる。この場合、より大きい壁厚の
インナーチューブを使用して、伸張後にもインナーチュ
ーブがパイプラインを通って運ばれる媒質の内部圧力あ
るいは土の荷重や通行車輛の荷重のような外部荷重に十
分耐えることができるようにしなければならない。その
場合、インナーチューブの材料の機械的特性を利用する
のが最適であるが、機械的特性は伸張によってもかなり
改善される。
ここで、熱可塑性プラスチックで作ったチューブの多
くの物理的、機械的特性は伸張によってかなり改善され
得ることは公知であるが、公知の方法が精密に制御した
条件の下に伸張したチューブを作るための産業環境での
み用いられ得るのであって既設のパイプラインにライン
ニグを施すためのものではないことを指摘したい。
本発明は、また、内壁に緊密に係合するプラスチック
製インナーチューブを有する媒質搬送用のパイプライン
であって、パイプラインがそこを通して流れる媒質に放
出される可能性のある材料からなり、そして熱および内
圧によってインナーチューブの直径を半径方向に拡大
し、内圧の下に冷却することによってインナーチューブ
を得、拡大しようとしているインナーチューブの全長に
わたってパイプラインの内側とインナーチューブの外側
の間にガス放出促進手段が設けてあることを特徴とする
パイプラインにも関する。
既設のパイプライン内にインナーチューブを嵌着する
ための装置は、既設のパイプラインに取り外し自在に取
り付けることができ且つインナーチューブを案内するこ
とができる継手片を包含し、この継手片が未伸張インナ
ーチューブの外径にほぼ等しい内径を有し、また、連結
部から離れて既設のパイプラインに面した側で引張りに
抵抗するようにインナーチューブを固定する固定手段を
備えており、さらに加熱および／または加圧媒質を流入
させる媒質流入手段を備えていることを特徴とする装置
にも関する。この装置は、継手片として、わずかに調整
するだけで種々の寸法のインナーチューブに適用できる
標準の製品を使用できること、および軟質で容易に伸張
するインナーチューブの場合でも良好な耐張力性密封連
結が可能であるという利点を有する。
継手片は、パイプラインの内側とインナーチューブの
外側の間のスペースから空気を除去する目的で空気抜き
手段を備えていると有利である。
継手片は、未伸張インナーチューブの外径にほぼ等し
い内径を有するゆるいインナースリーブを備えると非常
に有利である。これにより、標準の継手を使用すること
が可能となり、インナーチューブの所定の寸法に適する
１個のインナースリーブを作るだけでよい。
特に、継手片をパイプラインおよびインナーチューブ
に連結して引張り抵抗性の一体の連結部の形とすると有
利である。
以下、本発明を図面に示す実施例に関連して説明す
る。図面において： 第１図は、既設のパイプラインおよびその中に嵌着し
たインナーチューブの伸張前の横断面図である。
第２図は、嵌着したインナーチューブを伸張したとき
の同じパイプラインを示す図である。
第３図は、第１図の実施例の変形例を示す図である。
第４図は、既設パイプライン内にインナーチューブを
嵌着する装置であって、パイプラインおよびインナーチ
ューブを連結し、加熱および／または加圧の媒質を通す
継手片を包含する装置を示す図である。
第５図は、第４図の装置を示す図で、半径方向の拡大
時にインナーチューブがパイプラインの外径まで延びる
端フランジ部を備えているところを示す図である。
第６図は、端フランジを備えたインナーチューブを有
するパイプラインを示す図である。
第７図は、端フランジを備えたインナーチューブを別
のパイプラインに連結する実施態様を示す図である。
第１図は、24mmの外径と12.5mmの内径を有する鉛管１
からなるパイプラインを示す。
ポリエチレンテレフタレートからなる6.0×0.5mmのイ
ンナーチューブ２が、50℃まで予熱した後に、長さ約６
メートルの前記鉛管１内に嵌着される。押し出し成形中
にインナーチューブ２には軸線方向のリブ３（0.2mm
厚、0.2mm幅）が形成される。
このインナーチューブ２は、次に、温水で90℃まで加
熱され、水圧を５バールまで増大させることによって膨
張する。
次いで、インナーチューブ２は半径方向に均一に伸張
させられて鉛管１の内壁に緊密に係合し、インナーチュ
ーブラインニグ２′となる。インナーチューブ２の外側
2aと鉛管１の内側1aの間のスペース４内に存在する空気
は、インナーチューブ２の膨張中に、軸線方向のリブ３
を通って容易に逃げることができる。水の除去後、圧縮
空気を吹き込むことによって急速冷却を行う。
0.3mm幅、0.3mm高さの軸線方向のリブを有する直径1
2.8mm、厚さ1.0mmのポリエチレンテレフタレート製のイ
ンナーチューブは、同様にして28mmの直径まで伸張さ
せ、４×0.5mmのチューブは10mmの直径まで伸張させ
る。
これらのポリエチレンテレフタレートのインナーチュ
ーブの場合、材料が半径方向の伸張前に軸線方向に伸張
しないかあるいはしたとしても非常に少ないということ
が重要であるとわかった。さもないと、既に軸線方向に
伸張しているチューブは硬すぎて半径方向に膨張できな
くなる。
ポリエチレンテレフタレートの場合、最初の直径の２
〜５倍までの半径方向伸張が非常に容易に可能であるこ
とがわかっている。
もちろん、従来からの材料の銅管あるいは下水管でも
使用できる。
インナーチューブ２に押出し成形したリブ３の代わり
に、金属で作ったリブ、ねじ山、線条、ガラス繊維、ゴ
ム、ポリエステル糸（yarn）などを用い、これらをパイ
プライン１内でインナーチューブ２にゆるく嵌めること
も可能である。もちろん、リブ、ねじ山、線条は接着剤
あるいは溶接によってインナーチューブに取り付けるこ
ともできる。
第３図は、リブ３がゴムまたは熱可塑性プラスチック
（好ましくはインナーチューブと同じ）の螺旋状に延び
る線条である実施態様を示している。インナーチューブ
２の外側2aがパイプラインの内側1aに係合したとき、線
条はインナーチューブの壁へ押し付けられ、インナーチ
ューブ２がパイプライン１の内側と実質的に完全に相互
作用を行う。
リブの高さまたは厚さは、好ましくはインナーチュー
ブ２の半径方向膨張前のインナーチューブの外径の５％
未満である。
第４図は、既設パイプライン１内へインナーチューブ
２を嵌着する装置を示し、ハウジング５上に継手ナット
６を締め付けることによって既設パイプライン１に連結
した継手片17を示している。パイプライン１でカッティ
ング・リング18を用いて、継手片17をパイプラインに取
り外し自在に且つ引張りに抵抗するように固定すること
ができる。
パイプライン１の端面はハウジング５の衝合面９に面
している。
継手片17は通気口７を備えている。普通のＴ継手を用
いることができる継手片17内には、ゆるいインナースリ
ーブ８が置かれ、このインナースリーブは、パイプライ
ンへの連結部から離れる方向に面する継手片の側部で室
10内に幅の広くなった部分が置かれ、ゴムリング12によ
ってシールされる。
インナースリーブ８の外径は継手片17のハウジング５
の内径よりも小さく、パイプライン１の内側とインナー
チューブ２の外側との間のスペースの空気抜きを通気口
７を通して行うことができる。
長手方向リブ３を備えたインナーチューブ２は、イン
ナースリーブ８を通して挿入され、端にインサート・ス
リーブ14を備えている。インナーチューブ２の端のまわ
りには円錐形の締め付けリング13を嵌合する。継手ナッ
ト６′を締め付けると、締め付けリング13上へ円錐形リ
ング15を固定することによってインナーチューブ２を継
手片17へ引張りに抵抗するように連結することになる。
ゴム製の締め付けリング13が用いられる場合、同時に固
定とシールが可能である。インサートスリーブ14はイン
ナーチューブ２の変形を防止し、それによって不適切な
固定および／またはシールを避けることができる。連結
部16は、蒸気のような加熱媒質および／または圧縮空気
のような加圧媒質を送り込むのに役立ち、円錐形リング
15に嵌合させる。
伸張方法は次の通りである。インナーチューブ２を嵌
合させたパイプライン１の両側に継手片17を嵌着した
後、水蒸気のような熱い媒質を流してインナーチューブ
を充分に加熱し、次いで連結部16を一方の側で遮断し、
反対側で圧縮空気を流入させ、インナーチューブ２をパ
イプライン１の内側に緊密に係合するまで伸張させる。
パイプライン１の内側とインナーチューブ２の外側に存
在する空気は、伸張中に、インサートスリーブ８と継手
片17のハウジング５の間のスペースを通って通気口17へ
逃げることができる。
インナーチューブ２を次に冷却し、その間、内圧を維
持する。ここで、前に遮断されていた連結部16を部分的
に開くならば、内圧を維持しながら圧縮空気の貫流を促
進し、結果として冷却を加速できるので有利である。
最後に、継手片17を取り外し、インナーチューブ２の
パイプライン１から突出する部分を切り離し、パイプラ
イン１を本管の他の部分に再連結する。
第５図は、第４図に示すものと同じ装置を示している
が、端面26がハウジング５の反対端９から隔たって終っ
ており、スペース19が形成されている。
インナーチューブ２を膨らませると、それはスペース
19を取り囲む壁に係合するようになる。
パイプ１の長手軸線に対して直角に延びるシール面す
なわちフランジ20がパイプ１の端面26に設けてあり、こ
れは確実に鉛管の場合には厚い。もちろん、シール面20
は或る角度で延び、そのため円錐形のシール面を形成す
ることができる。
継手片17を取り外した後、膨張したインナーチューブ
２のパイプ１から突出する部分をちょうどシール面20の
ところあるいはその付近で切り落とし、インナーチュー
ブラインニグ２′とシールフランジ20を有するパイプラ
イン１とする（第６図参照）。
ラインニグを施したパイプ１を連結片または次のパイ
プ部分に連結したときに前記フランジ20にシールリング
が係合することによって、こうして形成した連結部にお
いてインナーチューブラインニグ２′を通って流れてい
る媒質が当初のパイプ１と接触し得ないことが確実にな
る。
このような設計が水道鉛管１のラインニグとして非常
に有利であることは明らかである。
第７図は、継手片の一部21がインナーチューブ２を膨
らませた後もパイプ１に連結したままであってインナー
チューブラインニグ２′とフランジ20を形成しているま
た別の実施態様を示している。この部分21は、ねじ山28
によって最初の継手22に連結される鉛管用の標準ねじ式
継手21である。最初の継手22はニップル23に連結され
る。第２の継手24は、インナーチューブ２の拡大中に、
継手片17などに連結される。
拡大の後に前記継手片17を取り除いた後、ラインニグ
を施したパイプ１を別のパイプ部25に連結する。次に、
シールリング27をインナーチューブ２によって内張りし
たニップル23の端面29と第２継手24のあご面30の間に置
く。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−51531（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−48524（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭63−502918（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 63/00 - 63/48 F16L 1/00 F16L 55/16 F16L 58/10

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】既設のパイプライン内に、パイプラインの
    内径よりも小さい外径を有する熱可塑性プラスチックの
    インナーチューブを挿入し、次いで熱および内圧を用い
    てインナーチューブがパイプラインの内壁に係合するま
    でインナーチューブの直径を半径方向へ拡大し、パイプ
    ラインの内側とインナーチューブの外側の間に在るガス
    の除去のためのガス放出促進手段を用いて内圧を維持し
    たまま冷却することによりインナーチューブを嵌着する
    方法において、拡大しようとするインナーチューブの軸
    方向の全長にわたって延びるガス放出促進手段（３）が
    パイプライン（１）の内側とインナーチューブ（２）の
    外側の間に設けられていることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】ガス放出促進手段（３）が拡大しようとす
    るインナーチューブの全長にわたって少なくとも長手方
    向に延びるねじ式構成要素を包含することを特徴とする
    請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】ねじ式構成要素（３）が螺旋状に延びてい
    ることを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】ねじ式構成要素（３）がインナーチューブ
    （２）と一体であることを特徴とする請求項２または３
    記載の方法。
  5. 【請求項５】ねじ式構成要素（３）がパイプライン
    （１）の半径方向に拡大可能なホースの形をしているこ
    とを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】ねじ式構成要素がインナーチューブの外側
    で軸線方向あるいは螺旋状に延びるリブの形をしている
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
    方法。
  7. 【請求項７】ガス放出促進手段、特に、ねじ式構成要素
    が金属、プラスチック、好ましくは熱可塑性プラスチッ
    ク、ガラスまたはゴムから選ばれることを特徴とする請
    求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】ガス放出促進手段（３）の高さが、直径拡
    大前のインナーチューブ（２）の外径の５％未満である
    ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】挿入時、インナーチューブ（２）の外径対
    パイプライン（１）の内径の比率が0.6より小さく、好
    ましくは0.2よりも大きいことを特徴とする請求項１〜
    ８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記比率が0.52〜0.56であることを特徴
    とする請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】挿入時、インナーチューブ（２）を、プ
    ラスチックのガラス転移温度より高く、結晶融点よりも
    低い温度まで加熱することを特徴とする請求項１〜10の
    いずれか１項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】インナーチューブが熱可塑性ポリエステ
    ル、好ましくはポリエチレンテレフタレートで作られて
    いることを特徴とする請求項１〜11のいずれか１項に記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】半径方向の伸張後、インナーチューブが
    1mm未満、好ましくは0.5mm未満の壁厚を有することを特
    徴とする請求項１〜12のいずれか１項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】半径方向の伸張後、インナーチューブ
    （２）が１バールより高い内圧に耐える壁厚を有するこ
    とを特徴とする請求項１〜13のいずれか１項に記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】既設のパイプライン（１）が、そこを通
    して運ばれる媒質に放出する可能性のある物質を壁中に
    有するパイプ、特に鉛管を包含することを特徴とする請
    求項１〜14のいずれか１項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】半径方向の伸張後、インナーチューブ
    （２）がパイプライン（１）の長手軸線に対して或る角
    度で半径方向に延びるシール面（20）を備えていること
    を特徴とする請求項１〜15のいずれか１項に記載の方
    法。
  17. 【請求項１７】シール面（20）がインナーチューブ
    （２）の長手軸線に対してほぼ直角に延びていることを
    特徴とする請求項16記載の方法。
  18. 【請求項１８】内壁に係合するプラスチック製インナー
    チューブを有する媒質搬送用パイプラインであって、そ
    こを通って流れる媒質に放出する可能性のある材料から
    なり、熱および内圧によってインナーチューブ（２）の
    直径を半径方向に拡大し、内圧の下に、拡大しようとす
    るインナーチューブ（２）の軸方向の全長にわたってパ
    イプラインの内側とインナーチューブ（２）の外側との
    間に設けたガス放出促進手段（３）を用いて冷却するこ
    とによってインナーチューブライニング（２′）を形成
    することを特徴とするパイプライン。
  19. 【請求項１９】パイプラインが飲料水を搬送するための
    鉛管で作られ、インナーチューブが、パイプラインの内
    径の0.2〜0.6倍、好ましくは0.52〜0.56倍の初期外径を
    持つインナーチューブを伸張することによって得られる
    補強熱可塑性ポリエステルで作ってあることを特徴とす
    る請求項18記載のパイプライン。
  20. 【請求項２０】インナーチューブ（２）が、インナーチ
    ューブライニング（２′）に対して或る角度、好ましく
    は直角に半径方向に延びているシール面（20）を備えて
    いることを特徴とする請求項18または19に記載のパイプ
    ライン。
JP04506093A 1991-03-06 1992-02-25 空気抜き手段を用いて既設のパイプラインにインナーチューブを嵌着する方法および装置、および熱可塑性プラスチックのインナーチューブを伸張した状態で嵌着したパイプライン Expired - Fee Related JP3113677B2 (ja)

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