JPWO2020116097A1 - ライニング材を反転させる装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
反転容器1は、ライニング材60が挿入され通過できる開口30が形成された開口部2とライニング材の一端が気密に取り付けられる反転ノズル12を有する。反転容器には、非圧縮性の液体40が開口部の開口を超える所定レベル40aまで満たされ、液体上部に気密な密閉空間が形成される。気密な密閉空間に圧縮気体が供給され、ライニング材が反転される。給液ポンプ50は、圧縮気体の作用を受けて開口部から流出する液体を補って液体が所定レベルに保たれるように、液槽内の液体を反転容器内に供給する。圧縮気体は開口部から漏れることなく、ライニング材を連続的に反転させることができる。
Description
本発明は、管状のライニング材の一端を折り返して反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置及び方法に関する。
従来、地中に埋設された下水道管などの既設管が老朽化した場合に、既設管内面を、管状の柔軟な不織布からなる樹脂吸収材に硬化性樹脂を含浸したライニング材を用いてライニングし、既設管を更生することが行われている。
ライニング材は既設管に反転して挿入するか、引き込むことにより挿入される。ライニング材を反転して既設管に挿入する場合には、ライニング材反転装置が使用される。下記の特許文献1には、ライニング材をロール状に巻き取って密閉された収納容器に収納し、その一端を反転ノズルに折り返して取り付け、収納容器に圧縮空気を供給してライニング材を反転させる構成が記載されている。
下記特許文献2には、ライニング材の一端を折り返して反転チューブの一端に取り付け、ライニング材の他端を反転チューブの他端に取り付けられたシール開口部を通過させ、チューブ内に圧縮空気を供給してライニング材を反転させる構成が記載されている。
下記特許文献3には、反転ノズルとライニング材の入口と出口を備えたチャンバー内に、一定長さのライニング材を引き込んだ後、入口を密閉し、出口を開放して圧縮空気をチャンバー内に送りこみ、ライニング材を反転させる構成が記載されている。この構成では、一定長さのライニング材を反転させて既設管内に挿入した後、出口を密閉し、入口を開放して、チャンバー内に新たな一定長さのライニング材を引き込み、上述した動作を繰り返すことによりライニング材を既設管内に連続的に反転、挿入している。
特許文献1の構成では、収納容器に収納されたライニング材だけしか反転できないので、反転できるライニング材の長さが限定される、という欠点があり、長いライニング材を反転したい場合には、その長さに応じて収納容器の収納容積を大きくする必要がある、という問題がある。
これに対して、特許文献2に記載された構成では、ライニング材の長さに限定されずライニング材を反転させることができる。しかし、特許文献2の構成では、ライニング材を反転させる圧縮空気がシール開口部から漏洩し、反転効率が劣化する。これを防止するために、シール開口部の密封性を高めると、ライニング材がシール開口部を通過しにくくなるので、空気圧を高める必要がある。しかし、空気圧を高めると、シール開口部からの漏洩がさらに進み、反転効率が悪くなるとともに、圧縮空気の漏洩による騒音が顕著になる、という問題がある。
一方、特許文献3の構成でも、ライニング材の引き込みと反転を交互に繰り返すことにより長さに限定されることなくライニング材を反転させることができる。しかし、特許文献3の構成では、一定長さだけのライニング材を引き込む機構が必要になるとともに、ライニング材の引き込みと反転の交互動作に同期してライニング材の入口と出口を交互に開放ないし密閉させることが必要になり、機械的負担とエネルギー損失が大きくなる、という問題がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、ライニング材の反転空間を小さくできるとともに、ライニング材を反転させる圧縮気体の漏洩がなくライニング材の長さに限定されずライニング材を連続して反転させることが可能な反転装置及び方法を提供することを課題とする。
本発明(請求項1)は、
管状のライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置であって、
ライニング材が接触して通過できる開口を備えた開口部と、
ライニング材の一端が気密に取り付けられる反転ノズルを有し、非圧縮性の液体が前記開口を超える所定レベルまで満たされて該液体上部に気密な密閉空間が形成される反転容器と、
前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる圧縮気体源と、
前記反転容器に満たされる液体を貯蔵する液槽と、
前記圧縮気体の作用を受けて前記開口とライニング材間の隙間から反転容器の外部に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する給液機器と、
を備えることを特徴とする。
管状のライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置であって、
ライニング材が接触して通過できる開口を備えた開口部と、
ライニング材の一端が気密に取り付けられる反転ノズルを有し、非圧縮性の液体が前記開口を超える所定レベルまで満たされて該液体上部に気密な密閉空間が形成される反転容器と、
前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる圧縮気体源と、
前記反転容器に満たされる液体を貯蔵する液槽と、
前記圧縮気体の作用を受けて前記開口とライニング材間の隙間から反転容器の外部に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する給液機器と、
を備えることを特徴とする。
また、本発明(請求項10)は、
上記反転装置を用いてライニング材を反転させる方法であって、
ライニング材を開口部から反転ノズルに導いてライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付ける工程と、
反転容器に、前記開口部の開口を超える所定レベルまで非圧縮性の液体を満たし、液体上部に気密な密閉空間を形成する工程と、
前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる工程と、
前記圧縮気体の作用を受けて前記開口から反転装置外に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する工程と、
を有することを特徴とする。
上記反転装置を用いてライニング材を反転させる方法であって、
ライニング材を開口部から反転ノズルに導いてライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付ける工程と、
反転容器に、前記開口部の開口を超える所定レベルまで非圧縮性の液体を満たし、液体上部に気密な密閉空間を形成する工程と、
前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる工程と、
前記圧縮気体の作用を受けて前記開口から反転装置外に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する工程と、
を有することを特徴とする。
本発明では、反転容器内には所定レベルの非圧縮性液体が満たされ、その液体上部にライニング材を反転させる気密な密閉空間が形成される。気密な密閉空間に圧縮気体が供給されてライニング材が反転されるとき、液体が圧縮気体の作用を受けて反転容器から流出しても、反転容器内に液体が補給されて、反転容器内には常に所定レベルの液体が満たされる。従って、気密な密閉空間に供給される圧縮気体は漏れることなく連続してライニング材の反転に利用でき、ライニング材の長さに限定されることなくライニング材を反転し続けることができる。また、反転容器は、ライニング材が挿入される開口部から反転ノズルまでのライニング材を収納するだけでよいので、その容積を顕著に減少させることができる。
以下、添付図を参照して本発明の実施例を説明する。本発明は、老朽化した下水管などの地中に埋設された既設管を補修するライニング材を反転する場合に用いられるが、その他の管路を補修するライニング材を反転させる例にも適用できる。
図1〜図6には、ライニング材を反転させる反転容器1を備えたライニング材の反転装置が図示されている。反転容器1は、金属製耐圧容器で中空の円柱部10を備えている。反転容器1の上部には、側管11を介して反転ノズル12が取り付けられる。反転ノズル12の取り付けは、反転ノズル12のフランジ12aと側管11のフランジ11aを、複数のボルトとナット(いずれも不図示)の固定手段で気密に連結することにより行われる。なお、各図でフランジあるいは円盤などに小さく描かれた円は、ボルトを通す穴を示している。
以下、2つの部材を、ボルトとナットの固定手段で気密に連結し固定することをボルト締め、あるいはボルト締めされる、という。気密な連結を確実にするために、パッキング部材を介在させることもある。ボルト締めされた2つの部材は、ボルトとナットの羅合を外すことにより分離されるので、2つの部材は、着脱自在に気密に連結されることも意味している。
反転容器1の側管11と反対側には、側管13が側管11と逆方向に延びており、そのフランジ13aには、円盤14がボルト締めされる。円盤14には、後述する圧縮気体源から供給される気体を供給する気体供給口15、反転作業終了後ライニング材を硬化させるための熱水を供給する熱水供給口16、熱水を排出させる熱水排出口17が取り付けられる。また、側管13の下方には、後述する非圧縮性の液体を反転容器1内に供給する液体供給口18が取り付けられる。
反転容器1の上部には、取付管20を設けた円盤状のカバー21が円柱部10のフランジ10aにボルト締めされており、取付管20のフランジ20aに円盤22がボルト締めされる。
反転容器1の下部には、ライニング材が挿入でき、ライニング材が接触して通過する開口を備えた開口部2が設けられる。開口部2は、例えば、滑りが良好なMCナイロン、あるいは滑りが良好になるように研磨された金属(例えばステンレススチール)でできた開口部材30を有する。開口部材30には、図7a、図7bに図示したように、扁平にされたライニング材60の断面形状に対応した幅w1と高さh1の水平方向に延びるスリット状の開口31が形成される。
ライニング材60は、図8a、図8bに図示したように、管状の柔軟な不織布からなる樹脂吸収材60aに硬化性樹脂を含浸し、外表面を気密性のプラスチックフィルム60bでコーティングしたライニング材である。不織布の材質としては、プラスチック繊維あるいはガラス繊維等が用いられ、硬化性樹脂としては不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは光硬化性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂を混合した樹脂が用いられる。樹脂吸収材60aは、一層でなく多層に形成される場合もある。
ライニング材60を扁平にすると、図8bに図示したように、ライニング材60の幅はw2、高さはh2となる。ライニング材60が開口31に接触して通過できるようにするために、開口31の幅w1はw2とほぼ同じかあるいは僅かにそれより大きくされ、また開口31の高さh1はh2とほぼ同じかあるいは僅かにより大きく設定される。
図8cに示したように、ライニング材60の終端は気密に封止された封止部60cを形成している。このライニング材60の封止部60cには樹脂が含浸されていないので、封止部60cの厚さはh2より小さくなっている。また、封止部60cには、厚みがh2より小さな連結具62を介して径がh2より小さな付属具が取り付けられる。このライニング材20の終端に連結される小径の付属具は、ライニング材20に熱硬化性樹脂が含浸されている場合は、該熱硬化性樹脂を硬化させる熱媒体を供給するホースであり、以下熱水ホースという。熱水ホース63は多数の噴出孔を有し、ライニング材60の反転にともなって既設管内に導かれ、噴出孔から噴出される熱水シャワーにより既設管内のライニング材60の熱硬化性樹脂を硬化させる。
ライニング材60がスリット状に水平に延びる開口31を円滑に移動できるようにするために、図7bに示したように、通過するライニング材の厚さ方向に見みたときの開口31の垂直方向上端及び下端は、ライニング材60がその上端と下端と線接触して通過するように、ライニング材の方向に円弧状に湾曲した湾曲部30aとなっている。ライニング材60はその外周が上端及び下端の湾曲部30aと線接触して開口31を通過し、ライニング材60と開口31の接触面積は小さくなる。これにより、ライニング材60は開口31を円滑に通過できるようになる。
開口31は、ライニング材の断面形状に対応した形状でライニング材60が通過でき、ライニング材が通過するときライニング材の外表面(外周面)と接触するような形状に設計されるが、開口31とそれを通過するライニング材60との間には不可避的な隙間が生じる。反転容器1は、後述するように、非圧縮性の液体で満たされるので、液体に高い圧力が作用したとき、液体がこの隙間あるいは十分に接触していない部分を介して反転容器1から外部に流出する。この流出を防止して液体シール性を高めるために、開口31は隙間を流れる液体の流路面積が可能な限り小さくなるような、つまり流路抵抗が大きくなるような形状にされる。このように、開口部材30は、ライニング材を円滑に通過させる機能と同時に、液体が開口31を介して漏れないようにするシール機能も備えており、シール部材とよぶこともできる。
開口部材は、一つでもよいが、シール性を高めるために、またライニング材60の蛇行を防止するために、図7bに示したように、開口部材30に隣接して反転容器1側に、開口部材30と同形状の開口部材30’が設けられる。開口部材30’の開口31’は、開口31と同じ大きさで、開口31に整合するように位置合わせされる。各開口部材30、30’には、ボルト挿入穴30b、30b’が複数設けられており、また、各開口部材30、30’を取り付けるための取付板32には、同数のボルト挿入穴32aと中心に開口31より大きな開口32bが形成される。開口部材30、30’は、その開口31、31’と取付板32の開口32bが整合してライニング材が通過するように位置合わせされ、ボルト締めされる。
なお、ライニング材60の封止部60c、連結具62、熱水ホース63は、いずれも厚さがh2より小さいので、開口部材30、30’の開口31、31’を通過することができる。また熱水ホース63は柔軟な材質でできていて扁平になるので、h2を幾分か超える径のものも使用することができる。
開口部2の取付板32は、反転容器1内に延びる矩形状の導管33のフランジ33aにボルト締めされ、ライニング材60は開口部材30、30’、導管33を通過して反転容器1内に導かれる。
図2、図4に図示したように、反転容器1の内部には、軸受24、24’で軸受されて自在回転するガイドローラー25が設けられ、その下方に軸受26、26’で軸受されて自在回転するガイドローラー27が設けられる。開口31、31’を通過するライニング材60は、ガイドローラー27、25に導かれてその一端60dが折り返されてバンド61により反転ノズル12に気密に取り付けられる(図6)。
反転容器1は、図1に示したように、垂直に立てられた状態で非圧縮性の液体40、例えば水あるいは油圧機器に使用される作動油を貯蔵した液槽41内に配置される。液槽41内には、軸受42、42’で軸受されたガイドローラー43が設けられ、ライニング材60は、液槽41内に導入された後、ガイドローラー43で反転容器1の開口部2の方向に導かれる。また、液槽41の下方部には、液槽内の液体40を外部に排出する液体排出口44が取り付けられる。
液槽41の外部には、液体40を反転容器1内に供給する給液機器、例えば給液ポンプ50が配置される。給液ポンプ50は、液体が水である場合は、市販されている給水ポンプが利用される。給液ポンプ50は、その吐出口がパイプ51、継手52を介して反転容器1の液体供給口18に接続され、吸入口がパイプ53、継手54を介して液槽41の液体排出口44に接続される。給液ポンプ50は、モーター55を駆動することにより、液槽41内の液体40を液体排出口44、パイプ53を介して汲み出し、吐出口からパイプ51、液体供給口18を介して液体を反転容器1内に供給する。
液槽41の近傍には、圧縮気体、例えば、圧縮空気、圧縮炭酸ガスなどを供給する圧縮気体源が配置される。本実施例では、圧縮気体として圧縮空気を用いる例を説明するので、圧縮気体源としてエアコンプレッサー56が用いられる。エアコンプレッサー56は、パイプ57、継手58、気体供給口15を介して反転容器1内の液体40の上部に圧縮空気を供給する。気体供給口15の上部には、気圧計59が取り付けられており、供給される圧縮空気の気圧が測定される。なお、圧縮気体は、コンプレッサーで気体を圧縮するのではなく、圧縮された気体を貯蔵するタンク、ボンベなどからも供給できるので、圧縮気体源は、圧縮された気体を貯蔵するタンク、ボンベなども含むものである。
反転容器1には、反転容器1内の液体40のレベルを計測する液面計45が取り付けられる。図9は、例えば透明なアクリル樹脂からできたパイプ45aの形をした液面計45を示す。パイプ45aの一端は反転容器1の上部に、また他端はその下部に、反転容器1内に連通するように、気密に取り付けられる。パイプ45a内には、マグネットを取り付けたフロート45bが設けられており、パイプ45aの外部には、磁気センサー45cが取り付けられる。
反転容器1には、開口31、31’を超える所定レベル40aまで液体40が満たされる。ライニングが開始されると、反転容器1の液体40の上部に圧縮空気が供給され、この圧縮空気による気圧が液体40に作用することにより液体40が開口部2の開口とライニング材60間の隙間を通って反転容器1から液槽41に流出する。この流出により液体40がレベル40aを下回ると、磁気センサー45cによりその低下が検出され、駆動回路65を介して液体がレベル40aよりΔh高いレベル40bになるまでモーター55が駆動される。液体がレベル40aを下回るごとに、モーター55を駆動することにより反転容器1内の液体をほぼレベル40aに保ち、反転容器1をレベル40aの液体40で満たすことができる。なお、液体レベルは、給液ポンプ50の流量調整バルブを制御することによっても調整できる。また、液面計として、アース電極と検出電極間が液体に接触すると電流が流れて液体レベルを検出する電極式液面計を用いるようにしてもよい。
このように、給液ポンプ50のモーター55を液体のレベルに応じて自動的にオンオフさせるのではなく、作業者が液面計45でレベルを監視し、液体がレベル40aより低下した場合は、モーター55を所定時間駆動して液体をレベル40aに維持するようにしてもよい。あるいは液体の流出量(漏れ量)を推定して、給液ポンプ50の流量調整バルブを調節し、流出分が補われるように、給液ポンプ50を連続運転して、液体をほぼレベル40aに維持するようにしてもよい。
なお、液槽41は、反転容器1内の液体40がレベル40aに維持されているとき、レベル40aと同じかあるいはそれより低いレベル40cの液体40を液槽41内に貯蔵できるような構造になっている。
次に、このように構成されたライニング材の反転装置の動作を説明する。反転容器1、液槽41、給液ポンプ50、エアコンプレッサー56などは、図1に図示した状態で、作業トラック(不図示)の荷台に搭載されて現場に搬送され、作業トラックは、反転ノズル12が、ライニングすべき既設管に連続するマンホール上にくるような位置に移動される。
開口部2の取付板32、カバー21(あるいは円盤22)を取り外し、また必要に応じて円盤14、反転ノズル12を取り外し、図6に示したように、ライニング材60を、ガイドローラー43、27、25を介して反転ノズル12に導き、その一端60dを折り返してバンド61で反転ノズル12に気密に取り付ける。取り外した部材は元通りボルト締めすることにより気密状態にする。
なお、本発明では、ライニング材60の長さに限定されず、連続してライニング材を反転し既設管内に挿入できるので、ライニング材を必要な長さだけロール状に巻き取って、あるいは折りたたんで収納容器に収納し、その収納容器を作業トラックに搭載するようにする。反転容器1などを搭載する作業トラックに搭載できない場合には、別の作業トラックに搭載するようにする。
続いて、液体40を液槽41内に供給し、給液ポンプ50を駆動して開口部材30、30’の開口31、31’を超えるレベルまで液体40を反転容器1に供給する。反転容器1内への液体供給は、給液ポンプ50を駆動するか、それに加えて円盤22を取り外して上部から液体40を反転容器1内に供給することにより行われる。なお、予期しない液体40の漏れにより、そのレベルが短時間に開口31、31’より低くなって圧縮空気が開口31、31’から漏れるのを防止するために、開口31、31’を充分超えるレベルまで液体40を供給するのが好ましい。また、液体40をあまり高いレベルまで供給すると、液体40が反転ノズル12内に流れ込む恐れがあるので、例えば、図6に示したように、開口31、31’の高さを充分超え、反転ノズル12に液体が流れ込まない所定レベル40aまで、反転容器1に液体40を供給する。
反転容器1の熱水供給口16と熱水排水口17は、ライニング材を反転する時は使用しないので、空気が漏れないように、キャップ16a、17aで気密に閉鎖しておく(図6)。反転容器1でボルト締めされるところは気密になっており、ライニング材60を反転ノズル12に気密に取り付けた後は、反転容器1内は、気体空間と液体空間に分離され、液体40より上部には気密な密閉空間が形成される。
この状態で、エアコンプレッサー56を駆動し、反転容器1の気密な密閉空間に圧縮空気を供給する。図6で実線の矢印で示したように、圧縮空気が反転圧として反転ノズル12に作用するので、反転ノズル12に取り付けられたライニング材60は、仮想線で示したように、反転容器1外に反転、排出され、マンホール66を経て、屈曲管69に案内されて下水管などの既設管67内に挿入される。
例えば、外径200mmのライニング材を反転させる場合、図8bに示したように、ライニング材60を扁平にすると、幅w2は約265mm、高さ(厚み)h2は約10mmになる。このようなライニング材60に圧縮空気を作用させて反転させる場合に、扁平にされたライニング材60が開口部2のスリット状開口31、31’を通過できるように、その幅w1、高さh1は、扁平にされたライニング材の幅w2、高さh2とほぼ同じか、あるいは僅かに大きくされる。例えば、圧縮空気圧が約0.7Mpaの場合は、ライニング材60は約3m/分の速度で反転容器1から反転して既設管67内に挿入される。なお、圧縮空気圧は、エアコンプレッサー56の流量調整バルブを制御することにより所望の気圧に設定することができる。
ライニング材60と開口部2の開口の間には、僅かな隙間が発生するので、圧縮空気が液体40に作用することにより、液体40が反転容器1から流出し、液体40がレベル40aより低下する。液面がレベル40aを下回るごとに、給液ポンプ50が所定時間駆動され、点線の矢印で示したように、液槽41の液体40が吸い出されて反転容器1内に補給されるので、反転容器1内の液体がほぼレベル40aに保たれるようになる。従って、圧縮空気を連続してライニング材の反転に利用でき、ライニング材の長さに限定されることなくライニング材を反転し続けることができる。また、開口から漏れるのは液体40だけで、反転時流体が漏れることによる騒音が顕著に少なくなる。また、液体の潤滑性あるいは開口31、31’の湾曲部32a、32a’により、ライニング材60が開口31、31’を通過するときの摩擦抵抗が低減される。また、ライニング材60は液槽41内で浮力を受けるので、重力で撓むことが少なくなり、円滑な移送が可能になる。
ライニング材60の反転効率は、ライニング材60が開口部2の開口を通過するときの円滑性と、液体40がライニング材60と該開口間の隙間から流出するのを防止するシール機能に依存する。開口部2の円滑性とシール機能は相反する機能で、円滑性を高めるために、例えば、開口を大きくすると、円滑性は高まるが、隙間が大きくなりシール機能が低下する。一方、開口を小さくすると、シール機能は向上するが円滑性が失われる。
本実施例では、円滑性を高めるために、開口部材30、30’の材質に、滑りが良好なMCナイロン、あるいは滑りが良好になるように研磨された金属(例えばステンレススチール)を使用している。また、開口31、31’に湾曲部30a、30a’を形成し、ライニング材60の開口通過時の摩擦抵抗を少なくしている。
一方、シール機能を高めるために、開口部材30だけでなく、開口部材30’を設け、シール機能を2重にしている。また、CMC(カルボキシメチルセルロース)やキサンタンガムなどの増粘剤を液体40に添加して液体が隙間を通過するときの粘性抵抗を高めるようにしてもよい。なお、シール機能をダブルにすると、円滑性が失われるので、円滑性を重視する場合には、開口部材30だけにする。
ライニング材60の封止部60cが開口31、31’を通過し、続く熱水ホース63が開口31、31’を通過するときは、液漏れが多くなる。これは、給液ポンプ50のパワーを増加させ、給液ポンプ50からの供給量を多くして液面を維持するようにする。給液ポンプ50のパワーを増大しても、液面を維持できない場合は、後述するように、熱水ホースの通過に適した開口を設けた開口部を設けるようにする。
また、圧縮空気の気圧が高いほど、反転速度が大きくなり、ライニング材60の反転に好ましいが、圧縮度が大きいほど、開口31、31’の隙間からの液体40の漏れ量が多くなる。そこで、液面計45で液面を測定し、漏れ量が多い場合には、給液ポンプ50による供給量を多くして液面を維持するようにする。 給液ポンプ50のパワー不足により液面が維持できない場合には、エアコンプレッサー56の圧縮度を調整するようにする。
すべての長さに渡ってライニング材60が反転してライニングすべき既設管の全域に渡って挿入され、その終端に接続された熱水ホース63の先端が既設管の先端からはみ出した段階で反転作業は終了する。
反転作業が終了すると、反転容器1内の液体40の排水が行われ、開口部2がカバー(不図示)により気密に閉鎖される熱水ホース63の終端を熱水供給口16に導き、熱水源から熱水ホース63内に熱水を供給する。なお、このときエアコンプレッサー56から適度な圧縮空気を反転容器1内に供給して反転したライニング材60を膨張させ、既設管の内壁面に押し当てておく。熱水ホース63から熱水がライニング材60に噴出され、ライニング材60が硬化して、ライニング作業が終了する。
ライニング材に熱水ホースが接続されず、熱水ホースを用いないで、ランニング材を硬化させる場合には、熱水供給口16から直接反転容器1内に熱水を供給し、反転されているライニング材60内を熱水で満水させてライニング材を硬化させる。
上述したライニング材60の封止部60c、連結具62、熱水ホース63は、いずれも開口部材30、30’の開口31、31’を通過することができるような形状であったが、封止部60c及び/又は連結具62が、開口31、31’を通過することができない厚さ(高さ)を有するライニング材がある。また、熱水ホースが通過するとき、熱水ホースの径が小さく、開口31、31’からの液体漏れが多量になって給液ポンプ50のパワーでは、その漏れを補いきれない場合がある。
図10から図19には、ライニング材の終端部あるいはそれに接続されたホースが開口を通過するときの上述した問題を解決した反転容器70が図示されている。反転容器70は、その開口部を除き、反転容器1と同様であるので、同じ部分には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
反転容器70は、その下方部に、ライニング材を通過させる可変開口を備えた第1開口部71と、ライニング材の終端部に接続された熱水ホースを通過させる可変開口を備えた第2開口部81を有する。
図12、図13、図14a、図14bは、第1開口部71の詳細な構成を示す。第1開口部71は、開口部2の開口部材30と同じ材質で同じ形状の開口部材72を有する。開口部材30が一体部材であるのに対して、開口部材72は、図14a、図14bに図示したように、上下対称に2つの半体72a、72bに2分割されている。開口部材72は、開口部材30と同様に、扁平にされたライニング材60の断面形状に対応した幅w1と高さh1の水平方向に延びるスリット状の開口73を有し、開口73の垂直方向上端及び下端は、開口31と同様に、ライニング材60がその上端と下端と線接触して通過するように、円弧状に湾曲した湾曲部となっている。
開口部材72は、一つでもよいが、シール性を高めるために、図11に示したように、開口部材72に隣接して反転容器1側に、開口部材72と同形状の開口73’を備えた開口部材72’が設けられる。各開口73、73’は同形状で、各開口部材72、72’はそれぞれの開口73、73’が整合するように位置合わせされている。開口部材72’は、図14bに図示したように、開口部材72と同様に、上下対称に2つの半体72a’、72b’に2分割されており、開口部材72、72’を取り付ける開口75を備えた取付板74も、同様に上下対称に2つの半体74a、74bに2分割されている。開口部材72、72’の上の半体72a、72a’は取付板74の上の半体74aに取り付けられ、また開口部材72、72’の下の半体72b、72b’は取付板74の下の半体74bに取り付けられる。
第1開口部71は、反転容器70に接続された導管90に続く導管91内に配置されており、第1開口部71の上部には、ナット76とボルト77が配置される(図11)。ナット76の下方端は取付板74の半体74aに固定されており、ボルト77は、連結具92を介してハンドル93のロッド94と結合される。このような構成で、ハンドル93を回転させると、ボルト77が回転してそのナット76への侵入度が変化し、取付板74の半体74a並びに該半体74aに取り付けられた開口部材72、72’の半体72a、72a’(以下、第1開口部71の上部という)がハンドル93の回転に応じて垂直方向に上下する。
取付板74の下の半体74bは、導管91に内挿される接続管95の底部95aに固定されるか、あるいは自重により導管91の底部に着座してガイド板で保持されるので、ハンドル93を回転させて、ナット76を上昇させると、第1開口部71の上部は、図11、図12に示した位置から図13に示した位置に上昇する。この上昇は、開口部材72の半体72aが接続管95の上端95bに当接するまで行われ、図13に示したように、開口部材72、72’の開口73、73’は垂直方向長さがh3に拡大される。開口73、73’の垂直方向の長さh3は、図19に示したように、ライニング材60と熱水ホース63を連結する連結具68の垂直方向長さより大きく、連結具68が支障なく開口73、73’を通過できる長さになっている。なお、図示されていないが、第1開口部71の上部の垂直方向移動が円滑に行うためのガイド板が導管91内に配置されている。
図15、図16、図17a、図17bは、第2開口部81の詳細な構成を示す。第2開口部81は、第1開口部71と同様に、上下対称に2つの半体82a、82bに2分割された幅w3と高さh4の水平方向に延びるスリット状の開口83を備えた開口部材82を有し、開口83は熱水ホース63に接触して熱水ホース63を通過させる大きさになっている。開口部材82は、一つでもよいが、シール性を高めるために、図17bに示したように、開口部材82に隣接して開口部材82と同形状の開口83’を備えた開口部材82’が設けられる。各開口83、83’は同形状で、各開口部材82、82’はそれぞれの開口83、83’が整合するように位置合わせされている。開口部材82’は、開口部材82と同様に、上下対称に2つの半体82a’、82b’に2分割されている。開口部材82、82’の上の半体82a、82a’は、開口85を備え同様に2分割された取付板84の上の半体84aに取り付けられ、また開口部材82、82’の下の半体82b、82b’は取付板84の下の半体84bに取り付けられる。
第2開口部81は、接続管95に続く導管96内に配置されており、第2開口部81の上方部には、取付板84の半体84aに固定されたナット86とボルト87が配置される(図11)。ボルト87は、連結具92を介してハンドル93のロッド94と結合される。第1開口部71と同様に、ハンドル93を回転させると、取付板84の半体84a並びにそれに固定された開口部材82、82’の半体82a、82a’(以下、第2開口部81の上部という)がハンドル93の回転に応じて垂直方向に上下する。
取付板84の下の半体84bは、導管96に内挿される導管97の底部97aに固定されるか、あるいは自重により導管96の底部に着座してガイド板で保持されるので、ハンドル93を回転させて、ナット86を上昇させると、第2開口部81の上部は、図11、図15に示した位置から図16に示した位置に上昇する。この上昇は、開口部材82の半体82aが導管97の上端97bに当接するまで行われ、図16に示したように、開口部材82、82’の開口83、83’は垂直方向長さがh5に拡大される。開口83、83’の垂直方向の長さh5は、図18に示したように、ライニング材60、熱水ホース63、並びにこれらを連結する連結具68の垂直方向長さより大きくなっている。なお、図示されていないが、第2開口部81の上部の垂直方向移動を円滑に行うためのガイド板が導管96内に配置されている。
図18、図19は、ライニング材60の終端部並びに熱水ホース63が第1と第2開口部71、81を通過するときの開口の変化を示した説明図である。ライニング材60が第1と第2開口部71、81を通過するときは、図18の上段に示したように、第1開口部71の上部は下降して、h1の開口73、73’となり、第2開口部81の上部は、上昇してh5の開口83、83’となっている。この状態では、連結具68は、第2開口部81の開口83、83’を通過できるので、ライニング材60は支障なく反転されていく。
一方、連結具68は開口73を通過できないので、連結具68が図18の下段に示した位置から図19の上段に示す位置に達するまでに、作業者はハンドル93を操作して第1開口部71の上部を上昇させて、開口73、73’をh3になるまで拡大させ、また、第2開口部81の上部を下降させ、開口83、83’をh4に縮小させる。このハンドル操作のタイミングは、ライニング材60の反転速度と第1と第2開口部71、81間の距離に基づいて決められる。ハンドル93は、図11に示したように、液槽41内の液面40cより上部に位置するので、作業者はハンドル93を困難なく操作することができる。
図19の下段に示したように、連結具68が第1開口部71の開口73、73’を通過後は、開口73、73’、開口83、83’の大きさを変化させることなく、ライニング材60の反転を続け、熱水ホース63の先端が既設管の先端からはみ出した段階で反転作業を終了させる。開口83、83’は、図17aに示すように、幅w3、高さh4の小さなスリット開口で、熱水ホース63が柔軟な材質であることから扁平になって開口を通過することができるので、開口83、83’と熱水ホース63との隙間は微小になる。従って、この隙間から液体の漏れ量は少なく、給液ポンプ50のパワーを増大させることなく、反転容器70内の液面を維持して反転作業を進めることができる。
このように、2つの開口部を設け、各開口部の開口を可変開口とすることにより、ライニング材の径あるいはライニング材の終端部(封止部及び/又は連結具)が異なる大きさの場合でも、確実なライニング材の反転が可能になる。
上述した実施例1では、ライニング材の長さに限定されることなく、ライニング材を反転させて既設管内に挿入することができる。しかし、既設管内に挿入するライニング材の全長が長くなると、ライニング材の既設管との摩擦抵抗が増大するとともに、反転に要する空気量が増大し、小型のエアコンプレッサーでは、容量不足で反転が困難になる。また、大型のエアコンプレッサーを用いて、対処しようとすると、反転暴走が起きやすくなる。
そこで、実施例2では、圧縮空気による反転圧に加えて、循環する液槽41の液体40をライニング材60内に注入して液体40の液圧による反転圧も利用してライニング材の反転を行うようにする。
図20に図示したように、反転容器1内の液位が反転ノズル12より高い液面40dとなるように、制御し、液体40を反転ノズル12からオーバーフローさせて、液体40をライニング材60内に供給する。密閉された反転容器1内では、エアコンプレッサー56を停止しても、液量が増加すると、液圧によるライニング材の反転を行うことができる。なお、液圧反転を行うときは、ライニング材60内に供給された液量分液槽41から液体40が消費されるので、図20で仮想線で示したように、液体を貯蔵したタンク車(不図示)から給液ポンプ50’を用いて液体40を補給し、液槽41内に常時開口31、31’を超える液量が貯蔵されるようにする。また、給液ポンプ50から供給される液量を調整する流量調整バルブ50aと、エアコンプレッサー56からの圧縮空気の流量を調整する流量調整バルブ56aを設ける。
液圧反転は、空圧反転に比較して低速であるので、最初は、空圧反転を利用する。ライニング材60を反転ノズル12に導き、その一端を反転ノズル12に取り付けたあと、流量調整バルブ50aを全開にして給液ポンプ50を駆動し、反転容器1内の液面が反転ノズル12より低いレベルになるように、液体40を液槽41内に供給する。この状態で、流量調整バルブ56aを全開にしてエアコンプレッサー56を駆動する。圧縮空気が反転圧として反転ノズル12に取り付けられたライニング材60に作用するので、ライニング材60は、マンホール66を経て、屈曲管69を介し既設管67内に挿入される。
空圧によりライニング材60が既設管67の入口から所定長さ、例えば、数メートル挿入された後、一旦流量調整バルブ56aを閉じて空圧反転を中断する。流量調整バルブ50aを全開にしたまま、図20に示したように、液体40を反転ノズル12からオーバーフローさせて、液圧反転を開始する。続いて、流量調整バルブ56aを開き、空圧反転を再開する。なお、液圧反転のための給液量、つまり液体40のオーバーフロー量は、流量調整バルブ50aで行うので、図9に図示した液面レベル制御は中止するようにする。
空圧によるライニング材60の反転速度は、流量調整バルブ56aで給気量を調整することにより制御することができる。ライニング材60内への給水量が多くなりライニング材内の液位が上昇する場合には、流量調整バルブ50aで給水量を減少させ、一方反転速度が速くなってライニング材管内の液位が低下する場合は、流量調整バルブ50aで給水量を増加させる。
このように、流量調整バルブ56aの開度を調整して空圧による反転速度を調整するとともに、流量調整バルブ50aの開度を調整してライニング材60内への給液量を調整することにより、図21に示したように、ライニング材60内の液位40eが、地面を超え反転ノズル12の下方端までの所定の高さH(例えば、H=0から2m)になるように、空圧反転と液圧反転を行う。なお、ライニング材内の液位40eは、地上のライニング材60の目視、触手、あるいは打音でその概略を把握することができる。
図21から明らかなように、空圧反転に加えて液圧反転を行うと、空圧反転に必要な密閉空間が減少し、全長が長いライニング材であっても、小型のエアコンプレッサーで効果的にライニング材を反転させることができる。また、全長が長いライニング材を反転する場合でも、給液を行いながら反転が行われるので、ライニング材の管内抵抗を軽減させることができる。更に流量調整バルブ50a、56aを用いて給液量、反転速度を簡単に調整できるので、反転操作が簡易化される。
すべての長さに渡ってライニング材60が反転してライニングすべき既設管の全域に渡って挿入されると、反転操作を停止する。既に、ライニング材60内には、液体40が満たされているので、液体40をボイラーを搭載した作業トラック(不図示)に導き、ボイラーで加熱、循環して、ライニング材60を加熱、硬化させる。このように、反転終了と同時に熱硬化作業に移行できるので、時間短縮になるとともに、ライニング材60の終端に、図8cに示したような、熱硬化のための熱水ホース63を取る付ける必要がない、という効果が得られる。なお、ライニング材内に満たされる液量を、熱硬化に必要な量とするために、反転終了近くになったとき、ライニング材内の液面40eが既設管67の上端を少し超えるようなレベルになるように、給液量を調整するのが好ましい。
上述した実施例1、2では、反転容器1、70は垂直に立てて液槽41内に配置したが、反転容器を傾斜して液槽41内に配置する例が、図22、図23に図示されている。各実施例と同一部分には、同一の符号が付され、その詳細は省略する。
図22に示したように、反転容器110は、金属製で耐圧管として構成された円柱部111と円錐形の反転ノズル112を有する。反転ノズル112はそのフランジ112aと円柱部111のフランジ111aをボルト締めすることにより円柱部111に取り付けられる。また、円柱部111の底部にはフランジ111bが設けられており、このフランジ111bに、開口部材30、30’を取り付けた円盤114がボルト締めされる。開口部材30、30’、円盤114は開口部113を構成している。
図23は、図22に示す反転装置を用いてライニング材60を反転させる状態を示している。反転容器110は、円柱部111の下方部が液槽41の底部に、上方部が液槽41の上部に当たるように、寝かせる状態で液槽41内に斜めに配置される。
反転ノズル112を円柱部111から取り外し、ライニング材60をガイドローラー114、115を介して液槽41内に導き、開口部材30、30’の開口31、31’を通過させる。続いて、ライニング材60の一端60dを折り返してバンド61を用いて反転ノズル112に気密に取り付け、反転ノズル112を円柱部111にボルト締めする。
続いて、液槽41に液体40を供給し、給液ポンプ50を作動させ、反転容器110内の液体が開口31、31’を超える所定レベル40aになるまで反転容器110に液体40を供給する。
続いて、エアコンプレッサー56を作動して、液体40の上部の気密な密閉空間に圧縮空気を供給してライニング材60を反転し、マンホールを介して既設管内に挿入する。
圧縮気体が液体40に作用して、液体40が開口31、31’とランニング材60間の隙間を介して流出し液面がレベル40aより低下すると、給液ポンプ50が駆動されて、反転容器内の液体がレベル40aに維持される。液面計45がレベル低下を検知しない液面計の場合には、流出分を反転容器110に戻すように、給液ポンプ50のパワーを調整する。また、圧縮気圧が高すぎると、液体40の流出量も多くなるので、気圧計59で圧縮気圧を監視し、エアコンプレッサー56のパワーを調節する。
ライニング材60に接続された熱水ホースが既設管内に挿入されると、反転作業は終了する。反転容器110内には、所定レベル40aの液体が満たされるので、圧縮空気は、開口部113の開口31、31’から漏れることなく、連続してライニング材の反転に利用でき、ライニング材の長さに限定されることなくライニング材を反転し続けることができる。このような構成では、ライニング材60は、反転容器110内ではガイドローラーを用いることなく、ほぼ直線的に無接触で反転ノズル112に導かれるので、ライニング材60の移動が円滑になる。
なお、異なる径のライニング材を反転させる場合には、ライニング材の径に応じて異なる開口を備えた開口部に交換する。具体的には、開口部材30、30’とともに取付板32、あるいは円盤114を取り外し、異なる径のライニング材が通過できる開口を有する開口部材を取り付けた取付板あるいは円盤と交換する。
また、上述した各実施例では、開口部の開口は、扁平にされたライニング材の幅と厚さに対応した寸法を有するスリット状の開口となっているが、ライニング材が挿入され通過でき、通過するライニング材との隙間が僅かであるような開口であればよく、通過するライニング材の断面形状に対応した形状にすることができる。例えば、一部が厚くなってライニング材が折り畳まれるような場合には、その折り畳まれた断面形状に対応した開口が形成された開口部材を用いるようにする。
また、上述した各実施例では、反転容器を液槽内に配置しているが、反転容器を液槽外部に配置するようにしてもよい。このとき、開口から漏れる液体は別途回収容器を用いて回収するようにする。この場合、液槽41には、反転作業を終了するまでに開口から漏れると予想される液量を超える液体を貯蔵するか、あるいは回収した液体を給液ポンプで反転容器内に戻すようにしてもよい。
1 反転容器
2 開口部
10 円柱部
12 反転ノズル
15 気体供給口
16 熱水供給口
17 熱水排出口
18 液体供給口
30 30’ 開口部材
31 31’ 開口
40 液体
41 液槽
44 液体排出口
45 液面計
50 給液ポンプ
56 エアコンプレッサー
59 気圧計
60 ライニング材
63 熱水ホース
66 マンホール
67 既設管
68 連結具
70 反転容器
71 第1開口部
72、72’ 開口部材
73、73’ 開口
74 取付板
75 開口
81 第2開口部
82、82’ 開口部材
83、83’ 開口
84 取付板
85 開口
110 反転容器
112 反転ノズル
113 開口部
2 開口部
10 円柱部
12 反転ノズル
15 気体供給口
16 熱水供給口
17 熱水排出口
18 液体供給口
30 30’ 開口部材
31 31’ 開口
40 液体
41 液槽
44 液体排出口
45 液面計
50 給液ポンプ
56 エアコンプレッサー
59 気圧計
60 ライニング材
63 熱水ホース
66 マンホール
67 既設管
68 連結具
70 反転容器
71 第1開口部
72、72’ 開口部材
73、73’ 開口
74 取付板
75 開口
81 第2開口部
82、82’ 開口部材
83、83’ 開口
84 取付板
85 開口
110 反転容器
112 反転ノズル
113 開口部
Claims (12)
- 管状のライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置であって、
ライニング材が接触して通過できる開口を備えた開口部と、
ライニング材の一端が気密に取り付けられる反転ノズルを有し、非圧縮性の液体が前記開口を超える所定レベルまで満たされて該液体上部に気密な密閉空間が形成される反転容器と、
前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる圧縮気体源と、
前記反転容器に満たされる液体を貯蔵する液槽と、
前記圧縮気体の作用を受けて前記開口とライニング材間の隙間から反転容器の外部に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する給液機器と、
を備えることを特徴とするライニング材を反転させる装置。 - 前記反転容器は、前記開口から流出する液体が液槽内に流れ込むように、液槽内に配置され、前記給液機器は液槽内の液体を吸引して、吸引された液体を反転容器内に供給することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記反転容器内の液体レベルを測定する液面計が設けられ、測定されたレベルに基づいて液体が前記所定レベルに保たれるように、給液機器が作動されることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 前記開口部は、反転されるライニング材の径に応じて異なる開口を備えた開口部と交換可能に反転容器に取り付けられることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記開口部の開口は、その大きさが可変な可変開口であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記開口部の開口は、扁平にされたライニング材の断面形状に対応したスリット状の開口であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記開口部の開口は、扁平にされたライニング材の厚さ方向の端部が、ライニング材外周面と線接触するように、ライニング材の方向に円弧状に湾曲していることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記開口部は、前記開口に隣接して反転容器側に、該開口に整合するように位置合わせされて配置された該開口と同形状の開口を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記開口部は、ライニング材が接触して通過する開口を備えた第1開口部と、ライニング材の終端に連結された付属具が接触して通過する開口を備えた第2開口部から構成され、第2開口部の開口は、ライニング材が通過するときは、該通過が可能になるように、拡大されることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の装置。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載の装置を用いてライニング材を反転させる方法であって、
ライニング材を開口部から反転ノズルに導いてライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付ける工程と、
反転容器に、前記開口部の開口を超える所定レベルまで非圧縮性の液体を満たし、液体上部に気密な密閉空間を形成する工程と、
前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる工程と、
前記圧縮気体の作用を受けて前記開口から反転装置外に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する工程と、
を有することを特徴とするライニング材を反転させる方法。 - 前記所定レベルは、液体が反転ノズルに流入しないレベルであり、圧縮気体による反転が行われることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記所定レベルは、液体が反転ノズルに流入するレベルであり、圧縮気体による反転の他に、流入した液体による反転が行われることを特徴とする請求項10に記載の方法。
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