JPH06505212A - 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 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、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 。

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〜ｂ 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。　２一方、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ゲを 施すことが知られている。

このような方法は、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昌 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ゲの性鮨低下を招 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、パイプラインの内側とインナーチューブの外側の間に存在するガス を放出させるためのガス放出促進手段が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、好ましくは少なくとも軸線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出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ゲを得るためには、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ゲ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　Ｏｆｆｅｎｌｅｇｕｎｇｓｓｃｈｒｉｆｔ２、 ５５５．６０５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 けではないカリ曲がり、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ゲに有利である。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であると有利である。

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、１１未 満、好ましくは０．４■未鵬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り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 プラインの内壁の成る種のラインニゲ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輌の荷重のような外 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ゲ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、そしてインナーチューブが、パイプラ インの内側とインナーチューブの外側との間に設けたガス放出促進手段で半径方 向に伸張させられてその直径を半径方向に拡大させることにより得られることを 特徴とするパイプラインに関する。

最後に、本発明は、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であって、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、２４１１ｍ＋の外径と１２．５ｍｓ＋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、ＯＸｏ、５−１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（０，２■■厚、０ 、２ｍ■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の内蓋に 緊密に係合し、インナーチューブラインニゲ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つて急速冷却を行う。

０．３ｍ１幅、０．３■■高さの軸線方向のリブを有する直径１２．８−■、厚 さ１．０■−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２８曽謹の直径まで伸張させ、４Ｘ０．５■醜のチューブはｌＯ■■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、従来からの材料の鋼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 ューブの壷へ押し付けられ、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上に継手ナツト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は通気ロアを伺えている。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 通気ロアを通して行うことができる。

長手方向リブ３を倫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はリング１３を嵌合する。継手ナツト６′を締め付 けると、締め付はリング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 ム製の締め付はリング１３が用いられる場合、同時に固ｔ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エの 両側に継手片１７を装着した後、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ｌ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（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から隔たって終うており、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を取り囲む璧に係合す るようになる。

パイプ１の長手輪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は成る角度で延び、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ゲ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）。

ラインニゲを施したパイプ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２ｏ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ゲ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ｌのラインニゲ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ゲ２′とフランジ２ｏ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、ラインニゲを施したパイプ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 て内張すしたニップル２３の端面２９と第２継手２４のあご面３０の間に置く。

ｌ＝口ｒ、・２：’。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年９月３日

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 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 インナーチューブの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、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、パイプライン（１）の内側とインナーチューブ（２） の外間の間に存在するガスを放出させるためにガス放出促進手段（３）を設けた ことを特徴とする方法。
2. ２．ガス放出促進手段（３）が少なくとも軸線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. 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１記載 の方法。
4. ４．ねじ式構成要事（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. ５．ねじ式構成要素（３）が半径方向に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１つまたはそれ以上の項に記載の方法。
6. ６．ねじ式構成要幸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１つまたはそれ以上の項 に記載の方法。
7. 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１つまたはそれ以上の項に記載の方法。
8. 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１つまたはそれ以上の項 に記載の方法。
9. 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 〜９の１つまたはそれ以上の項に記載の方法。
10. 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. 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 １つまたはそれ以上の項に記載の方法。
12. 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１つまたはそれ以 上の項に記載の方法。
13. 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０．５ｍ ｍ未満の壁厚を有することを特徴とる請求項１〜１２の１つまたはそれ以上の項 に記載の方法。
14. 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１つまたはそれ以上の項に 記載の方法。
15. 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、特に船管を包含することを特徴とする請求 項１〜１４の１つまたはそれ以上の項に記載の方法において、方法。
16. 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皮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１つまたはそれ以上の項に記載の方法。
17. 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. 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、インナーチューブを半径方向に伸張させることによってインナーチューブラ イニング（２′）を形成し、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、インナーチューブ（２）の直径を半径方向に拡大するためのガス放 出促進手段（３）が設けてあることを特徴とするパイプライン。
19. １９．これ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. 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 て或る角皮、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。
21. ２１．既設の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、既設 パイプラインに取り外し自在に固定することができ、そこを通してインナーチュ ーブ（２）を案内することができる継手片を包含する装置において、継手片（１ ７）が、未伸張インナーチューブ（２）の外径にほぼ等しい内径を有し、既設パ イプライン（１）への連結部から離れる方向に面する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、インナーチュー ブ（２）内へ加熱および／または加圧媒質を流入させる媒質流入手段（１６）を 設けたことを特徴とする装置。
22. ２２．継手片（１７）がパイプライン（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から空気を抜き取ることのできる空気抜き手段（７）を備 えていることを特徴とする請求場２１記載の装置。
23. ２３．継手片（１７）が未伸張インナーチューブ（２）の外径にほぼ等しい内径 を有するゆるいインナーチューブ（８）を備えていることを特徴とする請求項２ １または２２記載の装置。
24. ２４．継手片（１７）のパイプライン（１）およびインナーチューブ（２）への 連結が引張抵抗を有するに一体連結としてなされることを特徴とする請求項２１ 〜２３の１つまたはそれ以上の項に記載の装置。
25. ２５．装置の部分（２４、２３、２２、２１）がインナーチューブ（２）の膨張 後もパイプライン（１）に連結したままであることを特徴とする請求項２１〜２ ４の１つまたはそれ以上の項に記載の装置。