JP6687926B2 - パイプの内面を洗浄するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、パイプの洗浄、特に使用済み下水パイプの内面の洗浄に関する。

パイプを露出させて該パイプを新しいものと交換する代わりに、しばしば、そのライフサイクルの終わりにある下水パイプを構造を開放することなく修復できる。修復は、修復で取り付けられるべきコーティング又は修復ライニングを古いパイプに取り付けることができる前に、既存のパイプを注意深く洗浄して、妨害物、汚れ、及び、錆を除去することを必要とする。修復されるべきパイプは一般に数十年古く、また、それらのパイプには、亀裂、割れ、欠損断片、及び、劣化結合部などの著しい損傷が存在する場合がある。ある場合には、パイプ底部全体が擦り減ってしまって、パイプ下の土壌中に小さい溝が形成され、その溝で下水廃棄物が流れていることさえある。損傷にもかかわらず、修復ライニングを使用することによって修復をうまく行なうことができるが、パイプの損傷は洗浄を困難にする。

フィンランド実用新案公開第１０７３５号公報は、少なくとも１９４０年代から使用されてきている、下水パイプシステムの内面を洗浄するための技術を開示する。この公報は、チェーンから成る洗浄装置を開示し、該チェーンのループには溶接又は半田付けされた硬質金属ブレードが設けられる。チェーンはパイプシステム内で回転され、それにより、硬質金属ブレードがパイプの内面を研削する。

前記構成に伴う問題点は、チェーンにおける硬質金属ブレードが亀裂や結合部等の損傷ポイントに押し入るときにパイプの損傷ポイントでチェーンが動けなくなるという点である。特にチェーンが幾つかの屈曲部の後の部分で動けなくなると、パイプを更に破壊しなければ、動けなくなったチェーンを除去することは難しい。大きい断片がパイプから欠けているときにチェーンが動けなくならなかった場合であっても、チェーンの硬質金属ブレードが鋭利な縁部を有して、これらの硬質金属ブレードが突出しており、そのため、硬質金属ブレードが力を伴ってより大きな開口の鋭利な縁部に衝突し、それにより、チェーンの回転が停止され、チェーン回転ケーブルが破断する場合がある。動作上の問題に加え、実際にはチェーンを手作業で溶接しなければならないため、前述のチェーンを製造することが困難であり、それにより、製造が遅くなって大きな労力を要する。硬質金属ブレードの摩耗に起因してチェーンを修理することは、完全に新しいチェーンを形成するのとほぼ同じくらい困難であり、そのため、利益にならない。

下水パイプの内側を洗浄する際には、水の高圧注入を使用することもできるが、洗浄結果が完全ではない。特に、水を注入することによって錆を除去することは難しい。更に、例えばパイプ底部が摩耗してしまったときのより大きな損傷ポイントの場合には、注入水が損傷ポイントから流出し、それにより、更なる損傷がもたらされる。

第３の代案として、パイプの内側を洗浄するために回転可能なスピンドルが使用されてきており、該スピンドルは、可撓性の研磨ストリップ又はブレードを備える可撓性ストリップを有する。研磨ストリップに伴う問題点は、研磨ストリップが高速で目詰まりし、それにより、研磨ストリップの研磨特性が消失し、そのストリップを新しいストリップと交換しなければならないという点である。ストリップで使用されるブレードは目詰まりの問題を解決するが、それらのブレードは、チェーンの問題と同様の損傷ポイントに伴う問題を有する。ストリップにおけるブレードは、亀裂、パイプ結合部、又は、割れ目で動けなくなる場合があり、また、より大きい断片がパイプから欠けていると、ブレードの締結ポイントは、損傷ポイントの縁部に衝突して、ブレード、ストリップ、ケーブル、又は、パイプを破壊する。

フィンランド実用新案公開第１０７３５号公報

したがって、本発明の目的は、前述の問題を解決する装置を提供することである。本発明の目的は、独立請求項に開示されるものによって特徴付けられる方法及びシステムにより達成される。本発明の好ましい実施形態が従属請求項に開示される。

本発明は、パイプシステムに形成された大きい開口から離れるように装置をスムーズに案内するように形成される複数の弾性ブレードを回転可能なスピンドルが備え、それにより、ブレードがパイプシステムの凹凸部で動けなくならないという考えに基づく。

本発明に係る方法及びシステムの利点としては、ひどく損傷したパイプシステムにおいてさえ効率的な洗浄効果及び高い信頼性を有することが挙げられる。

ここで、添付図面を参照して、本発明を好ましい実施形態に関連して更に詳しく説明する。

本発明の一実施形態に係る装置を示す。 ブレードがスピンドル付近で回転されるときの本発明の一実施形態に係る装置を示す。 回転軸の方向で装置の後端部から見た本発明の一実施形態に係る装置を示す。 ブレードがスピンドル付近で回転されるときの回転軸の方向で装置の後端部から見た本発明の一実施形態に係る装置を示す。 回転軸に対して垂直な方向における本発明の一実施形態に係る装置を示す。 ブレードがスピンドル付近で回転されるときの回転軸に対して垂直な方向における本発明の一実施形態に係る装置を示す。 本発明の一実施形態に係る装置のブレードを示す。 装置の回転軸に対して垂直な方向における本発明の一実施形態に係る装置のブレードを示す。 装置の回転軸の方向における本発明の一実施形態に係る装置のブレードを示す。

図１、図３，及び、図５は、異なる視角から見た本発明の一実施形態に係る装置を示す。装置は、回転されるようになっているとともに前端部２０及び後端部２１を有するスピンドルから形成される。好ましくは、前端部及び後端部は環状断面を有し、これらの端部の直径は、これらの端部間のスピンドル部分よりも大きいことが好ましい。スピンドルは、該スピンドルに対して回転シャフトを締結するための手段を有する。好ましくは、スピンドルは、回転シャフトを受けるためのキャビティを中央に有し、キャビティ２５は、回転シャフトが移動方向に対して装置の後端部からキャビティ内へ至らされるように少なくとも後端部を貫いて延びる。移動方向及び回転方向が図１に矢印で示される。スピンドルは、好ましくは、該スピンドルの外面からキャビティ内へと延びる１つ以上のネジ付き開口を有し、それにより、開口に捩じ込まれる保持ネジによって回転シャフトを装置のスピンドルに締結できる。

スピンドルの前端部２０と後端部２１との間には、ブレード１０を装置に取り付けることができるようにするピン２２があることが好ましい。ピンを装置から取り外すことができ、それにより、ピンを用いて締結されるブレードが解放され、これらのブレードが例えば摩耗され、損傷され、又は、洗浄されるべきパイプに対して誤ったサイズを有する場合には、ブレードを新しいブレードと交換することができる。好ましくは、ピンは、前端部２０から後端部２１へと延びるボルト又はネジであり、それにより、これらのピンを端部による螺合によって容易且つ迅速に取り外して取り付けることができる。したがって、ユーザによっていつでもブレードを新しいブレードと交換することができ、また、その後、作業を直ちに続行できる。この場合、好ましくは、ピン２２の必要とされる部分だけが螺合され、他の部分は平坦面を有する。また、ブレードのための代わりの締結方法を使用することも実現可能である。例えば、一実施形態では、スピンドルが開口又はスロットを備え、これらの開口又はスロットに対して例えば保持ネジを使用することによりブレードを取り付けることができる。１つの実施形態では、ネジ又はボルトを用いてブレードがスピンドルに取り付けられる。

スピンドルの前端ブレード２０と後端部２１との間には、スピンドルの回転方向及びその回転方向に対して垂直な方向の両方で複数のブレード１０が取り付けられ、それにより、ブレードは、パイプ内で回転されるときに、パイプを擦りつつパイプの内面を洗浄する。回転方向では、２つ以上のブレード、好ましくは４〜１０個のブレード、例えば６個又は８個の回転ブレードが存在してもよい。回転方向に対して垂直な方向では、２つ以上のブレード、好ましくは２〜１０個のブレード、例えば３，４，６又は８個の回転ブレードが存在してもよい。好ましくは、より大きい内径のパイプが洗浄される場合には、より小さい内径のパイプが洗浄される場合よりも多くのブレードが使用される。

ブレード１０は部分的に又は好ましくは完全に金属から成る。ブレード１０は、弾力性があり、そのため、僅かな屈曲後にそれらの形状に戻る。ブレードは、装置が洗浄を目的として例えば５００〜４０００回転／分又は１０００〜３０００回転／分の範囲の従来の回転速度で回転されているときにブレードが屈曲してそれらの形状に戻る際にブレードの弾力性が装置をパイプ内で跳ね返らせるような弾力性を有することが好ましい。パイプ内での装置の跳ね返りは、装置の洗浄効率を向上させ、それにより、パイプシステムの内面を多数の僅かな衝撃に晒して、パイプシステム内に集められた汚れや錆を効率的に引き離す。ブレードは、好ましくは硬度を高めるように焼き戻されるバネ鋼から形成されることが好ましい。パイプの内面に衝突するブレードのポイント、すなわち、スピンドルから見て最も外側の端部には、好ましくはカット面が存在し、それにより、パイプの内面と衝突するポイントがカット面の鋭利な縁部となる。これらのポイントでは、例えば溶接又は半田付けによってブレードに締結される１つ以上の硬質な金属片を使用することも実現可能であり、該金属片は、他の鋼材料の硬度及び耐摩耗性よりも良好な硬度及び耐摩耗性を有する。パイプの内面と衝突するブレードのポイントでは、鋼の耐摩耗性を向上させる又は洗浄効果を向上させるコーティングを使用することも実現可能である。

図７、図８、及び、図９は、異なる視角から見た本発明の一実施形態に係る装置のブレードを示す。例えばピンを用いて装置に締結されるブレード１０は、装置が損傷したパイプ内で回転されているときに装置が動けなくなること又は激しい衝撃に見舞われることをブレードの成形形態が防止するように形成される。この望ましい効果を得るために、ブレード１０の形状が少なくとも２つのポイントで湾曲される。ブレード１０は、スピンドルの外周方向１３へ向けて少なくとも１回湾曲するとともに、スピンドルの外周方向１４から外方へ少なくとも１回湾曲して、平坦でないパイプシステム内で装置が動けなくなることを防止する。ブレードの成形形態に起因して、装置のブレードは、パイプ内の損傷ポイント、例えばパイプのスロットに衝突する際に、パイプ縁部と緩やかな角度を成して引きずり態様で接触し、それにより、装置は、パイプ又は洗浄器具に対して過度な衝撃をもたらすことなく、スロットから制御可能に抜け出る。一実施形態において、ブレード１０は、中央屈曲部１１と開放端１５との間に残る部分が平行であるようにＵ字形状へと中央部１１で屈曲されるワイヤから形成される。前記平行部分は、ブレードをスピンドルに取り付けるためのフック１２の状態を成す屈曲部を備える。フックは、図７、図８、及び、図９に示されるように、内側へ屈曲さえてもよく、又は、外側へ屈曲されてもよい。略Ｕ字形状を有する開放フック形状に加えて、フックがより大きく開放され又はより小さく開放されてもよく、或いは、フックのように屈曲されるのではなく、ブレードがループのように屈曲されてもよく、該ループによってブレードを装置に対して、例えばスピンドルの前端部と後端部との間のピンに対して取り付けることができる。前記平行部分は、ブレードがパイプシステム内の想定し得る不均一部及び凹凸部と接触する角度をより緩やかにすることによってパイプシステムの不均一部の許容範囲を増大させるべくスピンドルの外周方向１３に屈曲部を更に備える。更に、前記平行部分は、開放端１５を洗浄されるべき表面と接触させるためにスピンドルの周方向１４から外方へ向かう屈曲部を備える。ブレードの開放端は好ましくは一直線にカットされ、それにより、ブレードは、パイプの内面を擦る際にパイプ内面を効率的に洗浄する鋭利な縁部を有する。与えられる二端ブレード１０の使用は、装置のブレードがパイプシステムの損傷ポイント及び他の凹凸部に対して動けなくなることを効果的に防止する。一端部がそれ単独で細い亀裂又はスロットの中へ入り込むことは殆ど不可能である。これは、亀裂又はスロットが更に深くなることを他端部が防止するからである。両端部が穴に対して動けなくなると、ブレードのアームが屈曲して、このアームによりブレードが牽引時に軽く引き離される。両方のブレードが細くなっている穴に入り込むと、ブレードが屈曲して、端部が互いに近づくが、穴が正確にブレードの位置になければ、ブレードの一方側は、更に屈曲して、装置を傾斜した位置へとねじ込み始め、それにより、装置を細くなっている溝から引き離して、装置を溝に押し込まないようにする。

図２、図４、及び、図６は、ブレードがスピンドルに対して例えば前述したピンにより回動態様で又はヒンジ態様で取り付けられる一実施形態に係る装置を示す。前記回動結合又はヒンジ結合は、ブレード１０がスピンドルの回転方向に回転できるようにし、それにより、ブレードは、図１に示される開位置と図２に示される閉位置との間で移動できる。しかしながら、前記結合は、ブレードが回転方向に対して垂直な方向に回転しないようにし、それにより、洗浄効率は良好のままである。スピンドルには、ブレードが所望のサイズの回転角度を有することができるようにする固定された又は調整可能な突起が設けられてもよい。一実施形態では、ブレードが隣り合うブレードに接触する閉位置からブレードが例えば２０，３０，４０，５０又は６０度回転できるようにする突起が使用されてもよい。装置が洗浄のために使用される典型的な回転速度で回転されているときには、ブレードが回転移動の作用に起因して開放し、ブレード端部１５がパイプの内面に衝突する。装置は、非常に遅く又は短いインパルスで回転されているときには、パイプシステムのより細いパイプ及び屈曲ポイントに嵌まり込んで洗浄されるべき対象物へと移動し、この対象物は、装置が挿通して対象物へと至らされるパイプよりも大きい内径を有してもよい。一実施形態では、ブレードが完全に回転することを防止する突起が使用されてもよく、それにより、ブレードの位置は一定のままである。

一実施形態において、装置は、例えば、前端部２０に締結される又は前端部に締結されるようになっている切削プレート２３を備える。切削プレートは、パイプシステム内に押し込まれた樹木の根などのパイプシステム内の妨害物を研削によって効率的に除去できるようにする１つ以上の切削カッタ２４を有し、研削後は、妨害物を例えばフラッシングによってパイプから除去することが容易である。切削プレート２４及びそのカッタ２３は、スピンドルが回転されているときにはスピンドルと共に回転し、また、切削プレート２４及びそのカッタ２３は、装置がパイプシステム内で回転シャフトにより前方へ押されているときに、それらがパイプシステム内において移動方向で直面する材料を研削する。切削プレート２３は、好ましくは、例えばネジによってスピンドルに取り付け可能及びスピンドルから取り外し可能であり、それにより、洗浄されるべき対象物に応じて、装置を切削プレートと共に又は切削プレートを伴うことなく使用できる。

当業者に明らかなように、技術が進歩するにつれて、本発明の基本的な考えが多くの異なる方法で実施されてもよい。したがって、本発明及びその実施形態は、前述した例に限定されず、特許請求の範囲内で変わってもよい。

Claims (8)

1. パイプの内面を洗浄するための装置であって、該装置は、回転されるようになっているとともに前端部（２０）及び後端部（２１）を有するスピンドルと、回転シャフトを前記スピンドルに締結するための手段とを備え、複数の弾性金属ブレード（１０）が、前記パイプの内面を洗浄するために、前記スピンドルの回転方向及び該回転方向に対して垂直な方向の両方向で前記スピンドルの前記前端部（２０）と前記後端部（２１）との間に取り付けられ、前記ブレード（１０）は、前記装置が平坦でないパイプシステム内で動けなくなることを防止するべく前記ブレードが、前記スピンドルの回転軸に垂直な１つの平面内において、前記スピンドルの外周方向へ向けて少なくとも１回及び前記スピンドルの外周方向から外方へ少なくとも１回湾曲するように少なくとも２つのポイントで湾曲される形状を有する、装置において、前記ブレード（１０）が前記スピンドルに対して回動態様で取り付けられ、それにより、前記ブレード（１０）が前記スピンドルの回転方向に回転できるとともに、前記ブレード（１０）が前記回転方向に対して垂直な方向に回転することが防止されることを特徴とする装置。
2. 前記ブレード（１０）は、取り外し可能なピン（２２）を用いて前記スピンドルの前記前端部（２０）と前記後端部（２１）との間で前記スピンドルに取り付けられるようになっており、前記ピン（２２）を取り外すことによって前記ブレード（１０）を取り外して交換できることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記スピンドルには該スピンドルの前記前端部（２０）と前記後端部（２１）との間にピン（２２）が設けられ、前記ブレード（１０）のフック又はループによって前記ブレード（１０）が前記ピン（２２）に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記装置の前記ブレード（１０）が焼き戻しバネ鋼から形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記装置において、前記スピンドルの回転軸方向に沿って隣接した２つの前記ブレード（１０）が１つのワイヤから形成され、２つの前記ブレード（１０）は、前記ワイヤの中央に設けられた中央屈曲部（１１）によって互いに接続された状態で形成されており、中央屈曲部（１１）と開放端（１５）との間の部分は、平行であるとともに、前記ブレードを前記スピンドルに取り付けるためのフック状の屈曲部（１２）、前記パイプシステムの不均一部の許容範囲を増大させるための前記スピンドルの外周方向の屈曲部（１３）、及び、前記開放端（１５）を洗浄されるべき面と接触させるための前記スピンドルの外周方向から外方への屈曲部（１４）を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記ブレード（１０）は、前記スピンドルから見て前記ブレード（１０）の最も外側の端部に硬質金属片を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記装置が切削プレート（２３）を備え、該切削プレートは、前記スピンドルの前記前端部（２０）に締結されるようになっているとともに、前記装置が前記パイプシステム内で前方に押されているときに前記装置の移動方向で前記パイプシステム内にある妨害物を研削するための１つ以上の切削カッタ（２４）を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 下水パイプシステムの内面を洗浄するための請求項１に記載の装置の使用。

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