JPH09508332A - 管をポリマライナでライニングする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポリエチレンのライナ（３０）は、ダイ（３６）及び管（１０）を通って牽引され且つ管の内径まで戻ることができる。牽引力は、ライナの降伏強さの１／２以下である。ダイは、入口と、のどと、出口とを有し、入口は、のどに向かう方向に直径が減少し、出口は、のどから離れる方向に直径が増大する。ライナは、ダイに入る前の最大直径と、ダイ中の最小直径と、ダイから出た後の中間直径とを有する。ライナは、入口でダイと最初に接触する前に内方に曲り、次に、のどを通るときにその最小直径を通って曲り、次に、ダイスウェル効果を受けて前記中間直径になる。のどは、入口を結ぶ半径と出口を結ぶ半径とからなる連続曲線の組合せにより形成される。入口は、ライナ（３０）が、内方に曲がった後で最初にダイと接触する位置と前記のどとの間で凸状である。

Description

【発明の詳細な説明】 管をポリマライナでライニングする方法及び装置 本発明は、管をポリマライナでライニングする方法及び装置に関する。 本発明の方法は、埋設されたガス管、水道管又は下水管のライニングに適用で きる。このような管は鋳鉄又は鋼で作られ、より詳しくは、水道管の場合は、例 えば石綿セメント又はコンクリートで作られており、特に鋳鉄管はビチューメン 又はコンクリートでライニングされる。 ブリティッシュガス社の特許出願 GB-A-2186340 には、埋設されたガス管、水 道管又は下水管に適用できる方法であって、一定長さの合成樹脂ライナを加熱し 、ダイ及びライニングすべき管に通して牽引し、且つライナを加圧して管の内壁 と係合するように拡大させる方法が記載されている。 米国特許第 3 462 825号（Pope等）には、工場での可撓管又は剛性管のライニ ングに適用できる方法であって、ダイ及び管に通してライナを牽引し、次にライ ナパイプを解放し、次にライナパイプを拡大して管の内壁と密着係合させる方法 が開示されている。管は比較的小径で、2.06インチ(51.5 mm)の内径を有し、ラ イナパイプは2.3インチ(57.5 mm)の外径を有する。ライナパイプは比較的薄く、 0.07インチ(1.75 mm)の壁厚を有し、３３の標準寸法比（Standard Dimension Ra tio、ＳＤＲ）を与える。ライナパイプはフルオローボンで作られている。一般 に、ライナパイプの外径は、ライニングすべき管の内径より１０〜１５％大きい 。 英国特許明細書第 807 413号（Tubovit Societa Per Azioni）には、工場での 金属管のライニングに適用できる方法であって、ダイ及びライニングすべき管に 通してヒータライナパイプを牽引し、ライナパイプを解放し、且つライナパイプ を加熱する方法が開示されている。ダイの直径は、ライニングすべき管の直径と 同じであるか、極く僅か小さい。ライナは、ライニングすべき管より極く僅か大 きいポリ塩化ビニルであり、厚さは３ mm以下である。ライナは、ダイ縮径の前 又はダイ縮径中に、ライナが比較的軟化する温度まで加熱されるため、管に通し てライナを牽引するのに使用される力は比較的小さくなる。 英国特許出願 GB 2186340 では、主ダイの後に生じるようなダイスウェル（di e swell）が、第２ダイの効果によりなくなり、このため、各場合に、のどの直 径が管の直径になる。米国特許第 3 462 825 号及び英国特許第 807 413号では 、いかなるダイスウェルも示されておらず、管の直径はのどの直径である。ダイ スウェルとは、ライナがダイに通された後に生じる直径の増大をいう。 本件出願人の欧州特許 EP-B-0341941 には、埋設された管をポリマライナでラ イニングする方法であって、一定長さのライナをダイに通して牽引してその直径 を減少させ、管に通し、且つ牽引荷重の除去時にライナが管の最小内径まで戻る ことができるようにし、ライナはダイの前で最大直径を有し且つダイ内で最小直 径を有し、ダイは長手方向のダイ中心軸線と、該軸線の回りで対称的な入口及び のどとを有し、入口は前記のどに向かう方向に直径が減少するように構成された ライニング方法において、ダイは更に、前記のどから離れる方向に直径が増大す る出口を有し、ライナは、ダイの後で且つ管に入る前に中間直径を有し、牽引力 は、ライナがのどから出た後のライナのダイスウェルを部分的に抑制するほどの 大きさであり、ライナは入口でダイと最初に接触する前に内方に曲り、次に、ラ イナはのどを通るときに最小直径を通って連続的に曲がる前に入口を離れ、次に 、管に入る前記中間直径を生じさせるダイスウェルを受けることを特徴とするラ イニング方法が開示されている。 この方法で、ライナは、これがダイを通るときに曲がる。 本発明は、ライナの曲りにより生じるライナの歪みが、欧州特許 EP 0341941B に記載された方法より一層緩やかにライナに導入されるように、上記欧州特許 E P-B-0341941 に記載された発明を改善するものである。これは、入口が直線状で はなく、湾曲しているダイを用いることにより達成される。 湾曲した作業内面を備えたダイは、英国特許 GB-A-807413、米国特許 US-A-22 49510、フランス国特許 FR-A-2096557 及びオーストラリア国特許 AU-A-65481/7 4において提案されている。しかしながら、これらのいずれの提案も、本発明に おいて提案するポリマライナを用いた管ライニング方法を開示してはいない。こ れらの特許に開示された方法は、ダイスウェルを呈するポリマライナを用いるも のではない。 本発明の方法は、ライナを、ダイに通して牽引してその直径を縮小させ、管に 通し、牽引荷重の除去によりライナが管の少なくとも最小内径まで戻ることがで き、ライナはダイに入る前の最大直径及びダイ中の最小直径を有し、ダイは、ラ イナが通される方向の長手方向中心軸線に関して対称的な孔と、入口と、のどと 、出口とを有し、孔の直径は、前記方向において、前記のどにおける最小直径ま で前記入口全体に亘って減少し且つ前記出口全体に亘って増大し、ライナは、ダ イを通過後で且つ管に入る前の中間直径を有し、牽引力は、ライナがのどから出 た後のライナのダイスウェルを部分的に制限する大きさであり、ライナは前記軸 線の方向に曲り、やがて凸状外面（ライナの長手方向に延び且つ前記軸線を含む 切断面内で見たとき）を呈するようになり、次にライナは軸線から離れる方向に 曲り、やがて凹状外面（前記切断面内で見たとき）を呈するようになり、ライナ は、のどを通るときの最小直径で連続的に曲り、その後ダイスウェルを受けて、 管に入る前記中間直径になる構成の、パイプをポリマライナでライニングする方 法において、前記ダイの入口は、前記切断面内で見て、ライナが内方に曲げられ た後でダイと最初に接触する位置と前記のどとの間の軸線方向長さに亘って凸状 であることを特徴とする。 本発明の上記方法を実施する装置は、管の上流側にダイを有し、該ダイが、ラ イナが通される方向の長手方向中心軸線に関して対称的な孔と、入口と、のどと 、出口とを備え、孔の直径は、前記方向において、前記のどにおける最小直径ま で前記入口全体に亘って減少し且つ前記出口全体に亘って増大し、前記ダイは地 面に固定されるか又は管の先端部に連結され、前記ライナのガイド手段を有し、 前記管の下流側にウインチ手段を有し、該ウインチ手段はライナの先端部に連結 されたロープに牽引力を加え、前記ロープのガイド手段を更に有する組合せ装置 において、前記ダイの入口は、ライナが内方に曲げられた後でダイと最初に接触 する位置と前記ダイののどとの間の軸線方向長さに亘って凸状であることを特徴 とする組合せ装置である。 管をポリマライナでライニングする方法及び該方法を実施する装置について、 添付図面を参照して以下に説明する。 第１図は地中の縦断面図であり、ライナパイプが、ライニングすべき管及び該 管に通され且つ牽引されている状態を示すものである。 第２図はライナパイプがダイに通されているときのダイ及びライナパイプを通 る縦断面図である。 ポリマライナパイプを用いて管をライニングする本発明の方法は欧州特許 EP- B-0341941 に開示された方法と実質的に同じであり、該特許明細書の全内容は本 願に援用する。この欧州特許 EP-B-0341941 に見られる説明は、使用されるダイ が異なっている点を除き、本発明に使用される方法の説明に採用できる。本発明 に従って使用されるダイを以下に説明する。 本発明の方法は、例えば第１図に示すような方法である。 以下の説明において、ライナパイプは「ライナ」と呼び、ライニングすべき管 は「管」と呼ぶことにする。 第１図は、埋設された管１０（この場合には、例えば、鋳鉄ガス本管である） を示し、該管１０の両端部１２、１４は２箇所の掘削部１６、１８で露出されて いる。最終的には、管の全体がライニングされ且つ連続本管を形成するためライ ナが結合される。 ライナ３０は、例えばポリエチレンで形成されており、ウインチ３２と、スウ ェージングダイ３６及び管１０を通るケーブル３４とによって牽引される。ライ ナ３０は、ダイ３６から出た後、管１０の端部１２内に容易に入ることができる ように、ローラ３８により案内される。ダイ３６は、地中に打ち込まれる部材（ 図示せず）により固定される。他の位置では、ダイ３６は、管１０の端部１２と 直接係合して（又は端部１２と係合する部材を介して）支持される。ウインチ３ ２も、地中に打ち込まれる部材（図示せず）により（又は管１０の端部１４から ）固定されなくてはならない。 第１図に示す作業に先立って、管１０は、適当なピグを管に通すことにより、 洗浄され且つ内部サイズがチェックされる。同時に、あらゆる突出部が管内から 除去される。ライナは、地上のライナの長さが償われる。所定長さのライナが突 き合わせ融着により接合され、各融着部の外部ビードは除去されるか、ライナの コイルから直接挿入される（これは、例えば１８０ mmまでのサイズのライナに ついて行なわれる）。ライナの先端部に牽引コーンが取り付けられる。剛性ロッ ドの端部にケーブル３４が取り付けられ、ケーブルの端部（ロッドの後端部に取 り付けられたケーブル端部）が管１０の端部１２から出るまで、ロッドが管１０ の端部１４から端部１２を通って押し出される。ケーブル３４が取り外され、ダ イ３６を通って送られて、ライナ３０の牽引コーンに取り付けられる。次に、ウ インチ３２を作動し、ライナ３０の長手方向の伸びが１０％以下、好ましくは８ ％以下になるようにして、ライナ３０をダイ３６に通して引き抜く。 ウインチの作業者は、ウインチの回転を一定又はほぼ一定に維持する。ライナ ３０の前進速度は、例えば３ｍ／分にすることができる。 この牽引作業が完了すると、ライナ３０は、少なくとも管１０の最小直径まで 戻ることが許容される。ライナ３０は、適当な連結を行なうことができる充分な 管１０を残して切断される。ダイ３６が管１０の端部（又は管１０の端部と係合 する単一又は複数の部材）と係合する場合には、スプリットダイが不可欠である 。ウインチケーブル３４がライナ３０から取り外され、次に、ライナ３０は、こ れが戻るときの収縮に充分適応できる長さに切断される。 第２図に示すように、ライナ３０がダイ３６の入口５４でダイと係合すると、 ライナ壁７４は内方に曲げられる。第２図に示される切断面内で見たとき、ライ ナは、軸線５０の方向に曲げられるこの段階中に、凸状の外面７２を呈する。同 じ切断面内で見たとき、ライナ３０は軸線５０から離れる方向に曲げられ、やが て凹状の外面７６を呈するようになる。次に、のど５８を通るとき、壁はその最 小直径を通って連続的に曲り、外面は凹状を維持する。ライナ３０は、ダイ３６ を出た後、再び軸線５０から離れる方向に曲り、凸状の外面を呈するようになる 。ダイ３６を出た後増大した直径は、位置８０で最大値に到達する。これが、管 １０に入る「ダイスウェル」として定義される。位置８０を通過後、壁７４は極 く僅かであるが内方に曲り、図示の領域から或る距離だけ隔てた位置の小さい直 径になる。 ダイスウェルの正確な量は、位置８０の直径と、ダイ３６の最小直径すなわち のど５８の直径との差である。 ダイスウェルは、本発明のパラメータの選択を考慮に入れるべきである。従っ て、本発明では、このパラメータは、管１０の最小ボア直径より小さくなるよう に選択されるスウェルを含むライナの直径である。 牽引力は、ライナの降伏強さの約１／２に維持するのが好ましい。また、ダイ ３６の寸法は、ダイスウェルが正に正しい値になるように定める。好ましくは、 ライナ３０が管１０内に引き入れられるように選択され、必要ならば、牽引を例 えば３０分間停止できるように「窓(window)」を設ける。 ダイは、その輪郭及び摩擦抵抗によってライナの直径を減少させる手段として 作用する。ライナに作用する仕事は、主として曲げである。 ライナ３０（第２図）は、ダイ３６に接近し且つ軸線５０の方向に曲がる。ラ イナ３０の外面は、第２図の断面で見て凸状である。 次に、ライナ３０はダイ３６の入口５４と接触する。入口５４は、のど５８ま で（但し、のど５８は含まない）、全体が弧状面である。これらの部分を異なら せて図面に示すことは容易でない。これをより容易にするため、のど５８の内面 に垂直な半径方向の線Ａを図面上に引いた。入口５４は、線Ａの左側のダイ３６ の弧状内面の全体である。のど５８は線Ａの位置にある。線Ａの右側は出口６０ である。 ほぼ領域９０の位置で、ライナ３０はその曲りが反転して、軸線５０から離れ る方向に曲がり、やがて凹状の外面を呈するようになる。 本発明によれば、ダイ３６の入口５４のこの位置に直線状部分を設ける代わり に、内方に凸状の面９２が設けられている点で、ダイ３６は、本件出願人に係る 欧州特許 EP-B-0341941 に示されたダイとは異なっている。内方に凸状の面９２ は、ライナ３０の凹状外面にできる限り一致させる。 ライナ３０は、位置１００で、最初にダイ３６と接触する。このダイ面に垂直 な線Ｂが図面上に引かれている。欧州特許 EP-B-0341941 に開示の方法と比較し て、ライナ３０はのど５８まで連続的にダイ３６と係合する。従って、欧州特許 EP-B-0341941 に開示の方法と比較して、ダイ３６によりライナ３０に導入され る歪みは、線Ａと線Ｂとの間の通孔の弧状面上で一層緩やかに導入される。 第２図に示す寸法は次の通りである。 Ｌ： １６０ mm（公称） Ｔ： １４０ mm Ｗ： １０ mm Ｒ： ３０ mm 上記と同じ（但し、Ｔは１４０ mmではなく１４４ mm）第２ダイを使用して、 次の結果を得た。 このダイを使用して次の結果を得た。この方法は、ダイと管とを、（ａ）ドラ イ状態で、及び（ｂ）水で潤滑して遂行した。 これらの全ての試験は１８℃の大気温度で行なわれ、ライナパイプ又はダイに は熱を加えなかった。ライナパイプはＰＥ−Ｘグレードのポリエチレンで作られ たものである。 これらの結果から、（例えば、潤滑の効果により）荷重が小さい場合には、ラ イナパイプが負荷状態にある間の位置８０で測定した直径（すなわち、ダイスウ ェルを含むライナパイプの直径）が大きくなることに留意されたい。 本発明による方法を遂行するには、潤滑剤を使用するのが好ましい。しかしな がら、ライナパイプのライニング時にライナパイプとライニングすべき管との間 に正しい間隙を与えるためには、縮径前の、ライナパイプの直径に対するダイの サイズの選択の判断は、管内にライナパイプが密着嵌合された最終ライニング管 が得られるように行わなくてはならない。 本発明は、ＰＥＸグレード以外のポリエチレン、例えば高密度（ＨＤＰＥ）及 び中密度（ＭＤＰＥ）グレードのポリエチレン並びに架橋ポリエチレンにも適用 できる。本発明は、埋設パイプライン及び敷設パイプラインを含む鋳鉄パイプラ イン及び鋼管ラインにも適用できる。一般に、長いパイプライン（例えば２００ ｍ）をライニングできる。本発明は、管を長くするため接合する前、及びパイプ ラインを最終位置に敷設する前に鋼管をライニングするのに使用できる。この場 合、ライニングすべき各管の長さは、例えば１５０ｍにすることができる。 ライナパイプの標準寸法比（ＳＤＲ）は３３であるが、これより小さいＳＤＲ 値、例えば２６、１７又は１１を使用することもできる。標準寸法比は、ライナ パイプの外径Ｌを厚さＷで除すことにより得られる商を意味する。壁厚にもよる が、最終ライニングされた管は単独のプラスチック管と同等であるとみなすこと ができる。換言すれば、このような管は、元の鋳鉄外管又は鋼外管の信頼性を損 なうことなく、搬送すべきガス、水又は他の流体の定格圧力に耐えることができ る。ライナパイプは、例えば耐食性を付与する目的で挿入されるライナに過ぎな いけれども、例えば鋼製の外管の強度を損なうことがなく、搬送される流体の圧 力に耐えることができる。 本願明細書において、用語「ライナパイプ」は、単独のプラスチック管を作る のに使用されるライナ及び耐圧性以外の耐食性その他の特性を単に備えたライナ を意味する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒックス ケニス イギリス タイン アンド ウェアー エ ヌイー９ ７ユーケイ ゲイツヘッド リ ーケントン モス バンク ダンロミン （番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ライナを、ダイに通して牽引してその直径を縮小させ、管に通し、牽引荷重 の除去によりライナが管の少なくとも最小内径まで戻ることができ、ライナはダ イに入る前の最大直径及びダイ中の最小直径を有し、ダイは、ライナが通される 方向の長手方向中心軸線に関して対称的な孔と、入口と、のどと、出口とを有し 、孔の直径は、前記方向において、前記のどにおける最小直径まで前記入口全体 に亘って減少し且つ前記出口全体に亘って増大し、ライナは、ダイを通過後で且 つ管に入る前の中間直径を有し、牽引力は、ライナがのどから出た後のライナの ダイスウェルを部分的に制限する大きさであり、ライナは前記軸線の方向に曲り 、やがて凸状外面（ライナの長手方向に延び且つ前記軸線を含む切断面内で見た とき）を呈するようになり、次にライナは軸線から離れる方向に曲り、やがて凹 状外面（前記切断面内で見たとき）を呈するようになり、ライナは、のどを通る ときの最小直径で連続的に曲り、その後ダイスウェルを受けて、管に入る前記中 間直径になる構成の、パイプをポリマライナでライニングする方法において、前 記ダイの入口は、前記切断面内で見て、ライナが内方に曲げられた後でダイと最 初に接触する位置と前記のどとの間の軸線方向長さに亘って凸状であることを特 徴とするパイプをポリマライナでライニングする方法。 ２．前記軸線方向長さの形状は前記切断面内で定まるものであり且つ同じ面内で 円弧の形状として定められることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．前記軸線方向長さは、前記のどまでのライナの凸状外面の全体と係合するこ とを特徴とする請求の範囲第１項及び第２項に記載の方法。 ４．請求の範囲第１項に記載の方法を実施する組合せ装置であって、管の上流側 にダイを有し、該ダイが、ライナが通される方向の長手方向中心軸線に関して対 称的な孔と、入口と、のどと、出口とを備え、孔の直径は、前記方向において、 前記のどにおける最小直径まで前記入口全体に亘って減少し且つ前記出口全体に 亘って増大し、前記ダイは地面に固定されるか又は管の先端部に連結され、前記 ライナのガイド手段を有し、前記管の下流側にウインチ手段を有し、 該ウインチ手段はライナの先端部に連結されたロープに牽引力を加え、前記ロー プのガイド手段を更に有する組合せ装置において、前記ダイの入口は、ライナが 内方に曲げられた後でダイと最初に接触する位置と前記ダイののどとの間の軸線 方向長さに亘って凸状であることを特徴とする組合せ装置。 ５．前記軸線方向長さの形状は、ライナの長手方向に延び且つ前記軸線を含む切 断面内で定まるものであり且つ同じ面内で円弧の形状として定められることを特 徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。 ６．前記軸線方向長さは、前記のどまで凸状外面を呈する前記ライナの全体と係 合することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。 ７．添付図面の第１図及び第２図に関連して説明したものと実質的に同じである ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ８．添付図面の第１図及び第２図に関連して説明したものと実質的に同じである ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。