JP3707876B2 - 既設管路の部分修理用ライニング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設管路に生じている欠損個所の部分を管内からエポキシ樹脂等の樹脂液を用いて部分的にライニング修理するために用いられるライニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス，水道等の供給用パイプラインは、道路の下に低圧導管となる本管，支管が敷設され、これらの導管路より供給管が多数分岐されて周辺の需要先にガス等を供給する配管系になっている。
上述の支管や供給管は、通称「白ガス管」と呼ばれている鋼管を敷設しているものが多く、この種の鋼管を埋設した管路は敷設埋設期間が長期にわたると腐食の進行による老朽化によって管体に漏洩孔等の欠損部が生じることがある。また、管対そのものに欠損部が生じることにより漏洩箇所ができる場合の他に、一例として、ソケット等を用いた継手部においては、ソケットと鋼管との締結部でのシール性の劣化や地震等の衝撃により締結部が弛むことで漏洩箇所が発生する場合がある。
従来、このような老朽化した管路内を再生させる目的で管内面にエポキシ樹脂等の樹脂液を用いてライニング膜を形成する更生修理工法が提案されている。
【０００３】
従来、上述の樹脂ライニング工法は、管路内の全域を対象として管内に導入したエポキシ樹脂を、気流搬送方式，ピク搬送方式，差圧搬送方式等によって管内面全域に所要膜厚のライニング膜を形成する工法が一般的である。ところで、更生修理が必要とされる管路において、腐食の進行により発生する漏洩孔等の欠損個所は、管路の全域を占めることは稀であり、部分的に発生している場合が多い。
このような管路を対象として更生修理を行う場合に、従来より提案されている樹脂ライニング工法を適用すると、修理が必要な欠損個所を含めて管路内全域にわたりライニング施工が行われることから、樹脂の消費量が多く、修理コストが高価となる問題点があった。
そこで、本出願人は、このような不具合を解決すべく、修理が必要な欠損個所のみを部分的にライニング修理することができるライニング装置を提案した（例えば、特願平８ー１３３５６５号）。
上記出願の願書に添付された明細書には、管路内を通行可能な外径を有し、内部に充填されているライニング用樹脂液が修理更正箇所で加圧されて吐出去れるようになっている樹脂タンクと、樹脂タンクの移動方向後方に連結されているピグと、樹脂タンクおよびピグを備えたライニング装置の移動方向前方と後方とに圧力差を生起させるための送風手段とを備え、樹脂タンク内から吐出した樹脂液を送風手段により生起されている圧力差によりピグ表面に沿って押し動かすことにより菅路内壁面に塗付する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、その後の実験により、樹脂液の塗付箇所において、周方向全域にわたって樹脂液が塗付されない現象が発生することが判明した。特に、樹脂タンクからの樹脂液の吐出部を管路内の下周面に対向する単一開口によって構成し、吐出部を複数設ける場合に比べて構造を簡略化させるような場合には、管路内の上周面で樹脂液の塗付むらの発生が顕著であった。
このような現象が発生する理由としては、管路内の下周面に向け吐出された樹脂液が重力の作用により管路内の下周面に溜まりやすい反面、上周面に移動する力が弱いことが考えられる。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来のライニング装置における問題に鑑み、管路内周面の周方向全域にわたって樹脂液を塗付することができる既設管路の部分修理用ライニング装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１記載の発明は、管路内を通行可能な外径を有し、内部に充填されているライニング用樹脂液が加圧されることにより修理更正箇所てライニング樹脂液を吐出可能な樹脂タンクと、上記管路内で上記樹脂タンクを牽引移動する牽引手段と、上記樹脂タンクの牽引移動方向後方に連結され、上記管路内で上記ライニング樹脂液の膜厚を規定する外径を有するピグと、上記樹脂タンクおよび上記ピグの牽引移動方向前方から正圧を付加し、上記樹脂タンクおよび上記ピグの牽引移動方向後方との間に圧力差を生起させる手段とを備え、上記ピグの牽引移動方向の後方上部に欠落部を形成し、上記圧力差生起手段からの空気流にて、管路下周面にある樹脂液が管路上周面に飛散するように構成してなることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の既設管路の部分修理用ライニング装置において、上記欠落部は、その部分に連続する上記牽引移動方向前方から急激に変化する形状とされていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の既設管路の部分修理用ライニング装置において、上記欠落部は、上記ピグの牽引移動方向後方で該牽引移動方向に沿った断面の周方向で牽引方向後側上部の１／４の部分が欠除されて構成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の既設管路の部分修理用ライニング装置において、上記ピグは、欠落部が位置する上部よりも大きい重量マスが下部に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
【作用】
請求項１乃至３記載の発明では、ピグの牽引移動方向の後方上部に欠落部を形成しているため、管路下周面にある樹脂液が管路上周面に飛散する。その理由として、通常の球形ピグの場合、ピグの頂点（ピグと樹脂液との接触点）を通過した空気流の一部はピグの形状に沿って流れ、中心付近で互いに干渉しながら後方に流れる。しかし欠落部があると、そこで空気流は管路内壁面に沿って直進方向に流れるか，または渦流を形成するため、欠落部がない部分，すなわちピグの下集面を通過した空気流は上方に向けて流れるようになる。そしてピグと樹脂液とのクリアランスが極狭のため、そこを通過する空気流は高速気流となるため、管路下周面にある樹脂を巻き上げて飛散させ、管路上周面に付着させることができる。
特に、ピグの断面形状が、牽引移動方向に沿った断面の周方向で牽引方向後側上部の１／４の部分を欠除してピグの牽引移動方向前方に比べて急激に変化する形状とされることにより、空気流の直進性及び渦流の生成が顕著になることから、樹脂液が不足しがちな管内面上部への樹脂液の塗付が促進される。
【００１１】
請求項４記載の発明では、ピグの下部と上部との重量バランスにおいて、下部の方が上部に比べて重量が大きく作用し、これによりピグの重心位置が管路中心位置よりも下方に位置するようになり、下部が常に管路中心位置よりも下側を占有する。このため、欠落部は常にピグの上部で牽引移動方向後方に位置することになるので、ピグの上部と下部との圧力差を常に生起させることができ、これにより、樹脂液の塗付量が不足しがちな管内面上部への樹脂液の塗付が促進される。
【００１２】
【実施例】
以下、図示の実施例により本発明の詳細を説明する。
図１は、本発明によるライニング装置が用いられる部分修理の施工態様を示す概要図であり、ここに修理の対象となる既設管路は、ガスの供給用パイプラインとして道路Ｌの下に埋設されている低圧導管としての支管１と、この支管１から分岐されて周辺の需要先Ｄに引込まれた多数の供給管２とが該当し、これらの管路には、通称「白ガス管」と呼ばれている鋼管が用いられている。このような鋼管を用いた管路は、埋設期間が長く経過すると更生修理が必要とされている対象管路となるものであり、本実施例では、支管１の管内に配置されているソケット（図示されず）の内面、特に、鋼管とソケットとの連結部を更生修理する場合を説明している。
【００１３】
更生修理の施工に際しては、施工延長を決定し、地上に発進側と到達側の２つの立坑Ａ，Ｂを掘削してこの位置で支管１を切り離し、開口１Ａ，１Ｂを設けておく。
また支管１の修理に先立ち、予め修理すべき欠損個所が管路のどの位置に発生しているかを、周知の音波探傷法あるいは内圧変動による漏洩検査により事前に調査しておく。
【００１４】
欠損個所が発生していてる支管１に対し、本実施例の場合、発進側の開口１Ａから、図２に示す樹脂タンク４とピグ５とで構成されたライニング装置Ｃが管内に導入され、到達側の開口１Ｂに向けて管内移動される。
図２はライニング装置Ｃの構成を示す断面図であり、同装置Ｃを構成する樹脂タンク４は、タンク本体４Ａと、その本体４Ａの周囲に設けたガイド部材４Ｂとを備えている。
タンク本体４Ａは、内部にエポキシ樹脂等のライニング樹脂（以下、ライニング用樹脂Ｅという）を収容可能な空間を有するシリンダで構成され、タンク本体４Ａの後部には、収容されているライニング用樹脂Ｅを支管１の管内における修理箇所（本実施例では、ソケットと鋼管との連結部）に排出させる吐出パイプ４１が連結されている。吐出パイプ４１には、充填されているライニング用樹脂Ｅを支管１内部の下周面に向け吐出するための単一開口４１Ａが形成されている。ガイド部材４Ｂは、タンク本体４Ａの外周に一体化された波状の弾性部材で形成され、ガイド部材４Ｂが支管１の内壁面に接触することでタンク本体４Ａの中心位置を、支管１内の中心位置に一致させながら樹脂タンク４を支管１内で摺動移動できるようにしている。
【００１５】
上記タンク本体４Ａには、ライニング装置Ｃを発進側の開口１Ａ（図１参照）から挿入して到達側の開口１Ｂ（図１参照）に移動させるための牽引手段６が装備されている。本実施例では、牽引手段６としてタンク本体４Ａの前部に連結された内部が中空の可撓性ホースワイヤーが用いられ、ホースワイヤー６の内部が後述の流体圧供給通路６ａに兼用されている例が示されている。
このホースワイヤーからなる牽引手段６は、図１に示すように延長方向の先端が到達側立坑Ｂの地上に設置されているウインチ８に連結され、このウインチ８の巻取り動作によってタンク本体４Ａが到達側の開口１Ｂに向けて移動されるようになっている。
【００１６】
ウインチ８に巻取られたホースワイヤー（牽引手段６）の延長方向先端はウインチ８とともに地上に設置されている調整弁付きのコンプレッサ９（流体圧供給手段）に連通されており、コンプレッサ９からの流体圧が、ホースワイヤー６内の通路６ａを介して樹脂タンク４内に付加できるようになっている。
【００１７】
図２において、タンク本体４Ａの空間内には、コンプレッサ９からの圧力をライニング用樹脂Ｅに伝達するためのピストン１０が内装されている。
このピストン１０はタンク本体４Ａのシリンダ内に摺動自在に支持され、前記コンプレッサ９からの流体圧を供給状態にされることによりライニング用樹脂Ｅを押圧して吐出パイプ４１の単一開口４１Ａより支管１内にライニング用樹脂Ｅを排出することができ、また流体圧の供給を停止すると非加圧状態になってライニング用樹脂Ｅの流出を停止させて不用意にライニング用樹脂Ｅが流出しないように非加圧状態を維持することができる。
【００１８】
図１および図２において、ライニング装置Ｃを牽引移動する支管１に対し、ライニング装置Ｃの牽引移動方向（図中、矢印Ｆで示す方向）の前方には、圧力差生起手段をなす送風機９ａが配置されており、この送風機９ａは、ライニング装置Ｃの牽引移動方向前方に空気圧を付加して正圧に、また、牽引移動方向後方が負圧になるように圧力差を生起させるようになっている。
【００１９】
一方、ピグ５は、管路内でライニング用樹脂Ｅの膜厚を規定することができる外径寸法を有し、吐出パイプ４１の単一開口４１Ａから排出されたライニング用樹脂Ｅを管内面に塗付することができる位置に設けられている。本実施例では、樹脂タンク本体４Ａの後部に連結されている吐出パイプ４１の先端に取り付けられており、その取り付け位置には軸受け５１が介装されてピグ５自身の回転が許容されている。
【００２０】
ピグ５は、牽引移動方向（図２において矢印Ｆで示す方向）の後方に欠落部５０が形成されている。
欠落部５０は、装風機９ａからの空気流が直進または渦流を生成するために設けられており、本実施例の場合、図２、図３に示すように、牽引移動方向に沿った断面の周方向で、ピグ５の中心を通る垂直線頂部を始点として牽引移動方向後側上部の１／４の範囲が欠除されて構成され、その欠除された部分に連続する牽引移動方向前方からの形状が急激に変化するようになっている。
【００２１】
ピグ５は、牽引移動方向に沿った断面において前側半周部に相当する部分がポリエチレン樹脂等の比較的表面エネルギーが小さく、ライニング用樹脂Ｅとの親和性が小さい樹脂球部５２によって構成され、そして、後側のうちの欠落部５０以外に相当する部分が樹脂に比べて重量が大きい金属球部５３により構成され、さらに金属球部５３は、金属製のボルト５４によって樹脂球部５２に締結固定されている。金属球部５３およびボルト５４は、ピグ５における牽引移動方向に沿った断面において下側の重量マスを増大させており、ピグ５の重心位置を欠落部５０よりも下側で支管１の中心よりも下側に位置させている。
ピグ５は、自身の重心位置が支管１の中心よりも下側に位置しているので、軸受け５１を介して常に金属球部５３が支管１の中心に対して下側を占有するように回転し、その状態を維持している。
【００２２】
本実施例は以上のような構成であるから、管内での部分修理に際しては、支管１の発進側の開口１Ａよりライニング装置Ｃを管内に導入し、ウインチ８を動作してライニング装置Ｃを到達側の開口１Ｂに向けて管内を移動させる。
【００２３】
この移動行程時に、予め事前に測定した管路の欠損個所、本実施例では、支管１とソケットＳとの継手部をライニング装置Ｃが通行する際、牽引移動を一時停止または徐行状態にし、コンプレッサ９からの流体圧を樹脂タンク４内に供給状態にさせる。これによりピストン１０に加圧作用が付加され、ピストン１０の移動に伴ってタンク本体４Ａ内に収容されたライニング用樹脂Ｅが、吐出パイプ４１の吐出口４１Ａより流出して管路内に排出される。
コンプレッサ９からの流体圧を樹脂タンク４内に作用させるのに合せて送風機９ａからの空気圧を作用させてライニング装置Ｃの牽引移動方向前方を正圧に、そして、牽引移動方向後方を負圧にそれぞれ設定して管内に圧力差を生起させる。
【００２４】
送風機９ａからの空気流は、図４に示すように、ピグ５の欠落部５０に達するまでは、ピグ５の上部および下部ともに同じ流動状態を呈するが、欠落部５０に達した空気流は、それまで移動していた流路形状が急激に変化するのに従って層流状態から乱流状態に変化し、管路内壁面に沿って直進するか欠落部５０内に巻き込まれる状態となる。
そのため、ピグ５の下集面を通過した高速空気流はピグ５の上方、すなわち欠落部５０に流れるようになり、ピグ５の下部に溜まっているライニング用樹脂Ｅは巻上げられ、管路内周面の上部に付着することになる。
【００２５】
所要量の樹脂Ｅが排出された後、コンプレッサ９および送風機９ａの動作を止めて流体圧の供給および空気圧の供給を停止状態にし、ライニング装置Ｃの牽引移動を再開させると、管内に排出されたライニング用樹脂Ｅのうち、ピグ５の下部に対向する管路内周面下部に塗付されたものは、ピグ５の樹脂球部５２および金属球部５３の外周面形状により欠損箇所の内面に対し膜厚を規定され、また、管路内周面上部では、下部に塗付されたライニング用樹脂Ｅの一部が積極的に付着することにより、欠損箇所でのライニング用樹脂Ｅの不足が解消されることになる。吐出パイプ４１の吐出口４１Ａから排出されるライニング用樹脂Ｅは、吐出口４１Ａ付近に作用する送風機９ａからの空気流により加圧されるので、一部が樹脂球部５２の外表面に沿って舞上がり、管内周面の上部に移動して付着し樹脂球部５２の表面により膜厚を規定されるが、重力により垂れ下がった場合には管内周面の上部での必要な膜厚に相当する量が確保されないことがある。しかし、本実施例では、樹脂球部５２によって膜厚を規定された直後の位置で、欠落部５０に発生している圧力差によって管内周面下部に位置するライニング用樹脂Ｅが巻上げられるので、再度、管内周面上部にライニング用樹脂Ｅを付着させることができる。これによって、管内周面上部でのライニング用樹脂Ｅの塗付量が確保されることになる。
【００２６】
欠損個所が発生していない管路部分では、コンプレッサ９からの流体圧および送風機９ａからの空気圧の供給を停止状態に維持したまま、ライニング装置Ｃを管内で素通りさせるように牽引移動させる。
施工区間の支管１経路に複数の欠損個所が存在する場合は、その欠損個所をライニング装置Ｃが通過するごとに上述の手順を繰り返し、支管１に対する所望の更生修理目的を達成する。
【００２７】
上記実施例によれば、ピグ５が軸受け５１を介して自身が回転できるので、欠落部５０を有する周面上部と周面下部との重量バランスの違いにより、常に欠落部５０を周面上部に位置させることができ、これによって、管路内面の上部側での負圧化傾向を維持させて管路内面上部へのライニング用樹脂Ｅの付着を確実に行わせることができる。
なお、上記実施例では、欠落部５０の形状として、ピグ５の牽引移動方向に沿った断面の周方向で牽引移動方向後方上部の１／４の範囲を欠除して、所謂、樹脂球部５２を半球状として垂直な縦壁をもつ形状とし、形状が急激に変化するようにしているが、このような形状に限らず、上記縦壁を垂直線に対して傾斜させた形状とすることも可能である。この場合にも、上記例と同様に、垂直な縦壁によって吐出パイプ４１の吐出口４１Ａから排出されたライニング用樹脂Ｅの膜厚を規定するのと同じ作用が得られる外径寸法を確保しておくこと当然である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１乃至３記載の発明によれば、ピグに欠落部を形成することにより、ピグの下集面を通過した空気流が上方に流れるようになるため、樹脂タンクから吐出された樹脂液がピグの下部から上部に向け巻上げられて管路内の上周面に付着しやすくされる。特に、ピグの断面形状が、牽引移動方向に沿った断面の周方向で牽引方向後側上部の１／４の部分を欠除してピグの牽引移動方向前方に比べて急激に変化する形状とされることにより空気流の上方傾向が促進されるので、樹脂液の塗付量が不足しがちな管路内上面への樹脂液の塗付量が確保されて管内面での周方向全域にわたってライニングに必要な塗付量を確保することが可能になる。
【００２９】
請求項４記載の発明によれば、ピグの下部と上部との重量バランスにおいて、下部の方が上部に比べて重量が大きく作用し、これによりピグの重心位置が管路中心位置よりも下方に位置するようになり、下部が常に管路中心位置よりも下側を占有する。このため、欠落部は常にピグの上部で牽引移動方向後方に位置することになるので、ピグの上部と下部との圧力差を常に生起させることができ、管内の周方向でのライニング樹脂の不足を補って周方向全域にライニング樹脂を行き渡らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るライニング装置を適用する部分修理工法の概要を説明するための模式図である。
【図２】 本発明に係るラインング装置の構成を示す断面図である。
【図３】 図２に示したライニング装置の要部構成を示す斜視図である。
【図４】 図２に示したライニング装置の作用を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１ 既設管路の一つである支管
４ 樹脂タンク
４Ａ タンク本体
４１ 吐出パイプ
４１Ａ 単一開口
５ ピグ
６ 牽引手段となるホースワイヤー
８ 牽引手段の駆動装置であるウインチ
９ 流体圧供給手段となるコンプレッサ
１０ ピストン
５０ 欠落部
５１ 軸受け
５２ 樹脂球部
５３ 重量マスを増加させる金属球部
５４ 重量マスを増加させる金属製ボルト

Claims (4)

1. 管路内を通行可能な外径を有し、内部に充填されているライニング用樹脂液が加圧されることにより修理更正箇所てライニング樹脂液を吐出可能な樹脂タンクと、
   上記管路内で上記樹脂タンクを牽引移動する牽引手段と、
   上記樹脂タンクの牽引移動方向後方に連結され、上記管路内で上記ライニング樹脂液の膜厚を規定する外径を有するピグと、
   上記樹脂タンクおよび上記ピグの牽引移動方向前方から正圧を付加し、上記樹脂タンクおよび上記ピグの牽引移動方向後方との間に圧力差を生起させる手段とを備え、
   上記ピグの牽引移動方向の後方上部に欠落部を形成し、上記圧力差生起手段からの空気流にて、管路下周面にある樹脂液が管路上周面に飛散するように構成してなることを特徴とする既設管路の部分修理用ライニング装置。
2. 請求項１記載の既設管路の部分修理用ライニング装置において、
   上記欠落部は、その部分に連続する上記牽引移動方向前方から急激に変化する形状とされていることを特徴とする既設管路の部分修理用ライニング装置。
3. 請求項１記載の既設管路の部分修理用ライニング装置において、
   上記欠落部は、上記ピグの牽引移動方向後方で該牽引移動方向に沿った断面の周方向で牽引方向後側上部の１／４の部分が欠除されて構成されていることを特徴とする既設管路の部分修理用ライニング装置。
4. 請求項１記載の既設管路の部分修理用ライニング装置において、
   上記ピグは、欠落部が位置する上部よりも大きい重量マスが下部に設けられていることを特徴とする既設管路の部分修理用ライニング装置。

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