WO2016125659A1 - 管内タービンブラストシステム - Google Patents

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WO2016125659A1
WO2016125659A1 PCT/JP2016/052358 JP2016052358W WO2016125659A1 WO 2016125659 A1 WO2016125659 A1 WO 2016125659A1 JP 2016052358 W JP2016052358 W JP 2016052358W WO 2016125659 A1 WO2016125659 A1 WO 2016125659A1
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浦上　不可止
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ウラカミ合同会社
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Definitions

  • the present invention removes or removes foreign matter such as rust and aquatic organisms attached to the inner surface of various pipes such as hydraulic power pipes, water supply pipes, drainage pipes or gas pipes of hydroelectric power plants, for example. Then, the present invention relates to an in-tube turbine blast system that moves and operates in a pipe, for example, coating a coating material such as a paint or a corrosion-resistant alloy.
  • the in-pipe work method and apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 2003-225626 and the in-pipe inspection pig disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-66776 have the following problems to be solved.
  • the apparatus of the present invention In order to clarify the difference between the conventional apparatus and the apparatus of the present invention, first, the apparatus of the present invention will be described.
  • the space inside the pipe is divided into a low pressure region portion and a high pressure region portion.
  • the pipe inner surface contact seal member constituting the turbine crawler is provided with a mechanism for moving the turbine crawler having the tube inner surface contact seal member along the inner wall of the pipe for dividing into two spaces.
  • the high pressure zone fluid flows into the low pressure zone portion at high speed through a small gap between the pipe and the inner wall of the tube, so that the inner wall of the tube is efficiently cleaned and cleaned, or It is possible to dry the wet inner wall of the tube.
  • the above-mentioned known apparatus does not include the pipe inner surface contact seal member, the ability to blow off the inner wall of the pipe for cleaning or to dry the wet inner wall of the pipe is insufficient.
  • a cleaning operation is performed to remove foreign matter adhering to the inner surface of the pipe by a jet injection mechanism, and then the removed foreign matter is Is then indispensable between the cleaning work process and the repair work process.
  • the apparatus of the present invention comprises a mechanism for moving a turbine crawler provided with a pipe inner surface contact seal member along an inner wall of a pipe for dividing the space inside the pipe into two spaces of a low pressure region and a high pressure region.
  • the fluid in the high pressure region flows into the low pressure region at a high speed through a slight gap between the tube inner surface contact sealing member constituting the turbine crawler and the inner wall of the tube.
  • the inner wall of the tube can be efficiently cleaned and cleaned, or the wet inner wall of the tube can be dried.
  • the above-described apparatus for moving and working in a pipe disclosed in Japanese Patent Publication No. 2014-18702 is an apparatus proposed by the present inventor.
  • the apparatus includes a mechanism for moving a moving body in a tube including a tube inner surface contact seal member along the inner wall of the tube for dividing the space inside the tube into two spaces of a low pressure region and a high pressure region.
  • the fluid in the high-pressure region flows into the low-pressure region at a high speed through a slight gap between the tube inner surface contact seal member constituting the moving body in the tube and the inner wall of the tube.
  • the inner wall of the tube can be efficiently polished and cleaned, or the wet inner wall of the tube can be dried.
  • the apparatus has the following problems to be solved.
  • the conventional apparatus there is a problem that occurs when the abrasive blast cleaning operation using compressed air is performed on the inner surface of a horizontally arranged iron pipe having an inner diameter of 90 cm and a length of 2000 m using the apparatus.
  • An example of the problem to be solved will be described below.
  • the inner area of the iron pipe is calculated, it is 5652 m 2, and if a garnet as a polishing material of 45 kg per 1 m 2 is injected, the total amount of garnet injected inside the iron pipe is about 254 tons.
  • the jetted garnet needs to be discharged to the outside of the iron pipe, but in order to transport the garnet by the air transportation method, the flow velocity of the air flowing inside the iron pipe needs to be 45 m / sec.
  • the flow rate of the air flowing inside the iron pipe necessary for obtaining the air flow rate reaches 1700 m 3 per minute. If a root pump with a maximum discharge pressure of 90 kpa is used to obtain the air flow rate, the power required for operation of the root pump reaches 3500 kw. That is, it is very difficult to obtain a roots pump of 1700 m3 per minute from the viewpoint of profitability and installation location, and securing a 3500 kW generator is very difficult from the viewpoint of profitability and installation location.
  • the blast hose having a length of 2000 m for connecting and connecting the blast nozzle with the abrasive material feed tank arranged outside the iron pipe and downstream of the air compressor
  • the total pressure loss of the blast hose is 2 kgf / cm 2
  • the inner diameter of the blast hose is 102 mm
  • the outer diameter is 132 mm
  • the weight per meter of the blast hose is 7 kg.
  • the total weight of a 2000m long blast hose reaches 14 tons.
  • the in-tube turbine blast system includes a set or sets of turbine crawlers that move along the interior of the tube and spray fluid toward the interior; and are arranged in series from upstream to downstream within the tube;
  • a turbine crawler connecting member that connects the plurality of turbine crawlers when a plurality of turbine crawlers are disposed; and is disposed outside the pipe and supplies fluid from the upstream end of the pipe to the inside of the pipe
  • a fluid supply device and at least a moving device such as a winch for moving the turbine crawler along the inside of the pipe
  • the turbine crawler includes at least a main frame member, a pipe inner surface
  • a bearing member for holding a rotor rotating shaft which is a member constituting the rotor, is further mounted at the center of the main frame member;
  • the tube inner surface contact sealing member is formed so that the entire shape is annular and can be in close contact with the inner surface of the tube by being deformed flexibly;
  • the rotor includes a rotor rotating shaft having one side held by the bearing member, a first boss member mounted on the other side of the rotor rotating shaft, and a first boss member disposed on an outer peripheral portion of the first boss member.
  • the fluid supply hole of the main frame is used as the upstream start point, the fluid supply hole, the rotor central space, and the rotary nozzle outlet as the downstream end point via the rotary nozzle.
  • a rotor flow path is formed, in which the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor central space from the fluid supply hole is defined as Q, and the flow of fluid with the flow rate Q passes through the rotor flow path.
  • A is the cross-sectional area value of the smallest area in the cross-sectional area of the road;
  • the in-tube turbine blast system includes a set or sets of turbine crawlers that move along the interior of the tube and spray fluid toward the interior; and are arranged in series from upstream to downstream within the tube;
  • a turbine crawler connecting member that connects the plurality of turbine crawlers when a plurality of turbine crawlers are disposed; and is disposed outside the pipe and supplies fluid from the upstream end of the pipe to the inside of the pipe
  • a fluid supply device and at least a moving device such as a winch for moving the turbine crawler along the inside of the pipe
  • the turbine crawler includes at least a main frame member, a pipe inner surface contact seal member, and a rotor;
  • the main frame member is formed in an annular shape, the pipe inner surface contact seal member is attached to the outer peripheral end of the main frame member, and a fluid supply hole is formed
  • a bearing member for holding a rotor rotating shaft which is a member constituting the rotor, is further mounted at the center of the main frame member;
  • the tube inner surface contact sealing member is formed so that the entire shape is annular and can be in close contact with the inner surface of the tube by being deformed flexibly;
  • the rotor includes a rotor rotating shaft having one side held by the bearing member, a first boss member mounted on the other side of the rotor rotating shaft, and a first boss member disposed on an outer peripheral portion of the first boss member.
  • the fluid supply hole of the main frame is used as the upstream start point, the fluid supply hole, the rotor central space, and the rotary nozzle outlet as the downstream end point via the rotary nozzle.
  • a rotor flow path is formed, in which the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor central space from the fluid supply hole is defined as Q, and the flow of fluid with the flow rate Q passes through the rotor flow path.
  • A is the cross-sectional area value of the smallest area in the cross-sectional area of the road;
  • the value of A is set so that it is smaller but closer to PL1, that is, the value of A is smaller and thus the value of PL2 is larger:
  • the fluid supply apparatus includes: a gas pump such as a blower or a roots pump that injects gas into the pipe; a liquid pump that injects liquid into the pipe; and a solid particle supply apparatus that injects solid particles into the pipe. At least composed;
  • the gas injected from the gas pump imparts velocity to the multiphase fluid of liquid and solid particles flowing inside the tube;
  • the flow rate of the multiphase fluid of the liquid and solid particles flowing inside the pipe is set to the same flow rate as or higher than the limit flow rate at which the solid particles can float without settling in the liquid.
  • the flow velocity of the mixed phase fluid thus set is given and set by the action of the gas generated due to the flow rate and pressure of the gas flowing inside the pipe:
  • a gas or liquid single-phase fluid, or a two-phase mixed fluid of gas and liquid, or a solid particle such as a gas or liquid and an abrasive, which moves along and toward the inside of the tube
  • the in-tube turbine blast system includes a set or sets of turbine crawlers that move along the interior of the tube and spray fluid toward the interior; and are arranged in series from upstream to downstream within the tube;
  • a turbine crawler connecting member that connects the plurality of turbine crawlers when a plurality of turbine crawlers are disposed; and is disposed outside the pipe and supplies fluid from the upstream end of the pipe to the inside of the pipe
  • a fluid supply device a fluid suction device disposed outside the tube and sucking fluid inside the tube from a downstream end of the tube; at least from a moving device such as a winch that moves the turbine
  • a bearing member for holding a rotor rotating shaft which is a member constituting the rotor, is further mounted at the center of the main frame member;
  • the tube inner surface contact sealing member is formed so that the entire shape is annular and can be in close contact with the inner surface of the tube by being deformed flexibly;
  • the rotor includes a rotor rotating shaft having one side held by the bearing member, a first boss member mounted on the other side of the rotor rotating shaft, and a first boss member disposed on an outer peripheral portion of the first boss member.
  • the fluid supply hole of the main frame is used as the upstream start point, the fluid supply hole, the rotor central space, and the rotary nozzle outlet as the downstream end point via the rotary nozzle.
  • a rotor flow path is formed, in which the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor central space from the fluid supply hole is defined as Q, and the flow of fluid with the flow rate Q passes through the rotor flow path.
  • A is the cross-sectional area value of the smallest area in the cross-sectional area of the road;
  • the value of A is set so that it is smaller but closer to PL1, that is, the value of A is smaller and thus the value of PL2 is larger:
  • the in-tube turbine blast system includes a set or sets of turbine crawlers that move along the interior of the tube and spray fluid toward the interior; and are arranged in series from upstream to downstream within the tube;
  • a turbine crawler connecting member that connects the plurality of turbine crawlers when a plurality of turbine crawlers are disposed; and is disposed outside the pipe and supplies fluid from the upstream end of the pipe to the inside of the pipe
  • a fluid supply device a fluid suction device disposed outside the tube and sucking fluid inside the tube from a downstream end of the tube; at least from a moving device such as a winch that moves the turbine crawler along the inside of the tube Composed of;
  • the turbine crawler includes at least a main frame member, a pipe inner surface contact seal member, and a rotor;
  • the main frame member is formed in an annular
  • a bearing member for holding a rotor rotating shaft which is a member constituting the rotor, is further mounted at the center of the main frame member;
  • the tube inner surface contact sealing member is formed so that the entire shape is annular and can be in close contact with the inner surface of the tube by being deformed flexibly;
  • the rotor includes a rotor rotating shaft having one side held by the bearing member, a first boss member mounted on the other side of the rotor rotating shaft, and a first boss member disposed on an outer peripheral portion of the first boss member.
  • the fluid supply hole of the main frame is used as the upstream start point, the fluid supply hole, the rotor central space, and the rotary nozzle outlet as the downstream end point via the rotary nozzle.
  • a rotor flow path is formed, in which the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor central space from the fluid supply hole is defined as Q, and the flow of fluid with the flow rate Q passes through the rotor flow path.
  • A is the cross-sectional area value of the smallest area in the cross-sectional area of the road;
  • the pressure value at the upstream end of the pipe is P1
  • the pressure value immediately before the turbine crawler or turbine crawler group in the upstream region of the turbine crawler or turbine crawler group is P2
  • the turbine crawler or In the downstream region of the turbine crawler group the pressure value at the turbine crawler or immediately after the turbine crawler group is P3
  • the value of A is set so that it is smaller but closer to PL1, that is, the value of A is smaller and thus the value of PL2 is larger:
  • the fluid supply device includes at least a pipe for injecting gas into the tube, a liquid pump for injecting liquid into the tube, and a solid particle supply device for injecting solid particles into the tube;
  • the fluid suction device comprises at least a gas pump such as a roots pump for sucking gas from the inside of the pipe;
  • the gas injected from the pipe for injecting the gas gives a velocity to the mixed phase fluid of liquid and solid particles flowing inside the pipe;
  • the flow rate of the multiphase fluid of the liquid and solid particles flowing inside the pipe is set to the same flow rate as or higher than the limit flow rate at which the solid particles can float without settling in the liquid.
  • the flow velocity of the mixed phase fluid thus set is given and set by the action of the gas generated due to the flow rate and pressure of the gas flowing inside the pipe:
  • a turbine crawler 2 having a pipe inner surface contact seal member 21 for dividing a space inside the pipe 1 into two spaces, a low pressure region portion and a high pressure region portion, is provided along the inner wall of the tube 1.
  • the turbine crawler 2 receives a strong pressure acting from the high pressure region portion to the low pressure region portion.
  • the winch 7 is arranged outside the pipe 1, the turbine crawler 2 is connected to the end of the wire rope 701 wound around the winch 7, and the wire rope 701 is wound by the winch 7.
  • the traveling speed of the turbine crawler 2 is controlled by moving the turbine crawler 2 along the pipe 1 by taking up or feeding it, and controlling the winding and feeding speed of the wire rope 701.
  • a tube end member 9 is disposed at the upstream end of the tube 1, and the tube end member 9 includes a partition wall 901, an upstream fluid inlet 902, and a plurality of wire rope guide rollers 903. And a wire rope seal 904.
  • the present invention provides the following effects. For example, after removing foreign matter such as rust and aquatic organisms adhering to the inner surface of hydraulic pipes of hydropower plants, various pipes such as water supply pipes, drainage pipes and gas pipes, In the apparatus of the present invention that moves and works inside the pipe, such as coating with a coating material such as a corrosion resistant alloy or the like, the inner surface of the pipe is highly efficiently cleaned and cleaned, or the wet inner surface of the pipe is increased.
  • An in-tube turbine blast system that can be efficiently dried is provided.
  • an in-pipe turbine blasting system that does not require a super large pump and power as described above, and that does not require a long and heavy hose at all.
  • FIGS. 1-6 a first preferred embodiment in-pipe turbine blast system according to claim 1 constructed in accordance with the present invention; Work by spraying two-phase mixed fluid of gas and solid particles such as abrasives or three-phase mixed fluid of gas, liquid and solid particles moving along the inside of the tube An in-pipe turbine blasting system is proposed.
  • the in-tube turbine blasting system includes a set of turbine crawlers 2 that move along the inside of the tube 1 and spray fluid toward the inside; and are arranged outside the tube 1 and from the upstream end of the tube 1 to the inside of the tube 1
  • a roots pump 3 as a fluid supply device for supplying a fluid to the pipe, a polishing material pumping tank 14; and a winch 7 as a moving device for moving the turbine crawler 2 along the inside of the pipe 1;
  • the turbine crawler 2 includes at least a main frame member 22, a pipe inner surface contact seal member 21, and a rotor 23.
  • the main frame member 22 is formed in an annular shape whose center line is substantially concentric with the center line of the tube 1, and the tube inner surface contact seal member 21 is attached to the outer peripheral end of the main frame member 22.
  • a fluid supply hole 223 is formed at the center of the main frame member 22, and a rotor rotating shaft 231 that is a member constituting the rotor 23 is further held at the center of the main frame member 22.
  • a bearing member 224 for mounting is installed;
  • the tube inner surface contact seal member 21 is formed so that the entire shape is annular and can be brought into close contact with the inner surface of the tube 1 by being flexibly deformed;
  • the rotor 23 includes a rotor rotating shaft 231 held on one side by the bearing member 224, a first boss member 232 mounted on the other side of the rotor rotating shaft 231, and an outer periphery of the first boss member 232.
  • an annular rotor central space 236 is formed between the outer peripheral surface of the first boss member 232 and the inner peripheral surface of the second boss member 234.
  • the fluid supply hole 233 which is one end face thereof faces the fluid supply hole 223 of the main frame as tightly as possible, that is, the fluid supply hole 223 and the fluid supply hole 233 are possible.
  • the other end face of the rotor central space 236 is hermetically closed;
  • the upstream end of the rotary nozzle 235 communicates with the rotor central space 236, and the downstream end of the rotary nozzle 235 is opened to the space inside the pipe 1.
  • the fluid supply hole 223 of the main frame is used as an upstream start point, and the fluid supply hole 233, the rotor center space 236, and the rotary nozzle 235 are used as downstream end points.
  • a rotor flow path leading to the rotary nozzle outlet is formed.
  • a high-speed air flow flows into the downstream area.
  • the high-speed air flow is very effective for sucking and cleaning dirt adhering to the inner surface of the tube 1 or drying moisture adhering to the inner surface of the tube 1.
  • a wire with an electric / high pressure hose wound around a winch 7 whose winding direction and winding speed can be arbitrarily changed
  • the end of the rope 701 is connected to the turbine crawler 2.
  • a known in-pipe self-propelled device for restricting the movement of the turbine crawler 2 and controlling the moving speed of the turbine crawler 2 may be coupled to the turbine crawler 2.
  • the pipe inner surface contact seal member 21 that is attached to the turbine crawler 2 and is in close contact with the inner wall of the pipe 1 as the turbine crawler 2 moves inside the pipe 1 includes the pipe 1.
  • the inner wall is rubbed, so that foreign matters such as rust attached to the inner wall are peeled off.
  • the value of the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor central space 236 from the fluid supply hole 233 is Q
  • the minimum area in the cross-sectional area of the channel through which the fluid of the flow rate Q passes is Let A be the value of the cross-sectional area;
  • an abrasive blast cleaning operation is performed on the inner surface of a horizontally disposed iron pipe having an inner diameter of 30 cm and a length of 300 m.
  • the inner area of the iron pipe is calculated to be 283 m2, and if a garnet as a polishing material of 45 kg per 1 m2 is injected, the total amount of garnet injected inside the iron pipe is about 13 tons.
  • the jetted garnet needs to be discharged to the outside of the iron pipe, but in order to transport the garnet by the air transportation method, the flow velocity of the air flowing inside the iron pipe needs to be 45 m / sec.
  • the flow rate of air flowing inside the iron pipe necessary for obtaining the air flow rate is 192 m 3 per minute.
  • the critical flow velocity at which the garnet can float in the air is about 45 m per second. If a root pump with a maximum discharge pressure of 90 kpa is used to obtain the air flow rate, the power required for the operation of the root pump is 395 kw.
  • the pressure loss generated at the nozzle opening is 84 kpa, and the pressure loss of the pipe 1 having a length of 300 m is 6 kpa.
  • the garnet that has finished the cleaning operation flows with the air in the downstream direction of the pipe 1 and reaches the fluid separator 4 from the downstream fluid outlet 905.
  • the garnet separated by the apparatus is stored in the waste material container 401, while being cleaned. Air is released into the atmosphere.
  • a coating nozzle 602 is attached to the end of the rotor rotating shaft 231 constituting the turbine crawler 2.
  • a swivel joint 603, a wire rope 701 with electric / high pressure hose, a high pressure paint hose 605, and a swivel The paint is supplied to the paint nozzle 602 via the joint 702 and the paint flow path 604.
  • the inner surface of the tube 1 is cleaned and dried, and then the painting operation is performed.
  • the means for applying an action to the inner wall of the tube 1 is not limited to spraying of a polishing material or paint.
  • an ultra-high pressure water spray nozzle or the like can be provided.
  • a water pump is added as a fluid supply device, and a three-phase mixed fluid of air, water, and a polishing material as solid particles is contained in the pipe 1. It is sprayed toward.
  • a three-phase mixed fluid of air, water, and an abrasive as solid particles is sprayed toward the inside of the pipe 1.
  • the purpose of using the three-phase mixed phase fluid in the second preferred embodiment is to minimize the flow rate of air in the three-phase mixed phase fluid.
  • phase multiphase fluid is not for the purpose of minimizing the flow rate of air in the three phase multiphase fluid, i.e., completely different from the purpose of the second preferred embodiment of the present invention. This is for the purpose of preventing the scattering of dust generated during the blasting operation by using a water film, never reducing the flow rate of air in the phase mixed fluid.
  • FIGS. 2-6 and 7-9 a second preferred embodiment in-pipe turbine blast system according to claim 2, constructed in accordance with the present invention.
  • the present invention proposes an in-tube turbine blast system that moves along the inside of the pipe 1 and that blows a three-phase mixed fluid of gas, liquid, and solid particles toward the inside.
  • the in-tube turbine blast system includes a set of turbine crawlers 2 that move along the interior of the tube 1 and spray fluid toward the interior; disposed outside the tube 1 and from the upstream end of the tube 1 to the tube 1 Roots pump 3 as a fluid supply device for supplying fluid to the inside, abrasive pumping tank 14, water pump 5; and at least a winch 7 as a moving device for moving the turbine crawler 2 along the inside of the pipe 1 Has been.
  • the turbine crawler 2 includes at least a main frame member 22, a pipe inner surface contact seal member 21, and a rotor 23;
  • the main frame member 22 is formed in an annular shape whose center line is substantially concentric with the center line of the tube 1, and the tube inner surface contact seal member 21 is attached to the outer peripheral end of the main frame member 22.
  • a fluid supply hole 223 is formed at the center of the main frame member 22, and a rotor rotating shaft 231 that is a member constituting the rotor 23 is further held at the center of the main frame member 22.
  • a bearing member 224 for mounting is installed;
  • the tube inner surface contact seal member 21 is formed so that the entire shape is annular and can be brought into close contact with the inner surface of the tube 1 by being flexibly deformed;
  • the rotor 23 includes a rotor rotating shaft 231 held on one side by the bearing member 224, a first boss member 232 mounted on the other side of the rotor rotating shaft 231, and an outer periphery of the first boss member 232.
  • an annular rotor central space 236 is formed between the outer peripheral surface of the first boss member 232 and the inner peripheral surface of the second boss member 234.
  • the fluid supply hole 233 which is one end face thereof faces the fluid supply hole 223 of the main frame as tightly as possible, that is, the fluid supply hole 223 and the fluid supply hole 233 are possible.
  • the other end face of the rotor central space 236 is hermetically closed;
  • the upstream end of the rotary nozzle 235 communicates with the rotor central space 236, and the downstream end of the rotary nozzle 235 is opened to the space inside the pipe 1.
  • the fluid supply hole 223 of the main frame is used as an upstream start point, and the fluid supply hole 233, the rotor center space 236, and the rotary nozzle 235 are used as downstream end points.
  • a rotor flow path leading to the rotary nozzle outlet is formed.
  • the value of the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor central space 236 from the fluid supply hole 233 is Q
  • the minimum area in the cross-sectional area of the channel through which the fluid of the flow rate Q passes is Let A be the value of the cross-sectional area;
  • the fluid supply device is a gas pump such as a blower or a roots pump 3 that injects gas into the pipe 1, a liquid pump 5 that injects liquid into the pipe 1, and solid particles that are injected into the pipe 1.
  • the gas injected from the gas pump imparts velocity to the mixed phase fluid of liquid and solid particles flowing inside the tube 1;
  • the flow rate of the mixed phase fluid of the liquid and solid particles flowing inside the tube 1 is set to be equal to or exceeds the limit flow rate at which the solid particles can float without precipitating in the liquid.
  • the flow velocity of the mixed phase fluid thus set is given and set by the action of the gas generated due to the flow rate and pressure of the gas flowing inside the pipe 1.
  • the abrasive blasting using compressed air on the inner surface of a horizontally arranged iron pipe having an inner diameter of 90 cm and a length of 2000 m The problem that occurs when cleaning work is described. That is, when the inner area of the iron pipe is calculated, it is 5652 m 2, and if a garnet as a polishing material of 45 kg per 1 m 2 is injected, the total amount of garnet injected inside the iron pipe is about 254 tons.
  • the jetted garnet needs to be discharged to the outside of the iron pipe, but in order to transport the garnet by the air transportation method, the flow velocity of the air flowing inside the iron pipe needs to be 45 m / sec.
  • the flow rate of the air flowing inside the iron pipe necessary for obtaining the air flow rate reaches 1700 m 3 per minute. If a root pump with a maximum discharge pressure of 90 kpa is used to obtain the air flow rate, the power required for operation of the root pump reaches 3500 kw. That is, it is very difficult to obtain a roots pump of 1700 m3 per minute from the viewpoint of profitability and installation location, and securing a 3500 kW generator is very difficult from the viewpoint of profitability and installation location.
  • the blast hose having a length of 2000 m for connecting and connecting the blast nozzle with the abrasive material feed tank arranged outside the iron pipe and downstream of the air compressor
  • the total pressure loss of the blast hose is 2 kgf / cm 2
  • the inner diameter of the blast hose is 102 mm
  • the outer diameter is 132 mm
  • the weight per meter of the blast hose is 7 kg.
  • the total weight of a 2000m long blast hose reaches 14 tons.
  • an abrasive blast cleaning operation is performed on the inner surface of a horizontally disposed iron pipe having an inner diameter of 90 cm and a length of 2000 m.
  • An example of such work will be described below.
  • the inner area of the iron pipe is calculated, it is 5652 m 2, and if a garnet as a polishing material of 45 kg per 1 m 2 is injected, the total amount of garnet injected inside the iron pipe is about 254 tons.
  • the jetted garnet needs to be discharged to the outside of the iron pipe, but in order to transport the garnet by the air transportation method, the flow velocity of the air flowing inside the iron pipe needs to be 45 m / sec.
  • the flow rate of the air flowing inside the iron pipe necessary for obtaining the air flow rate reaches 1700 m 3 per minute.
  • the flow rate of water flowing inside the iron pipe may be 3 m per second. If the flow rate of garnet occupying the flow rate of the two-phase mixed phase fluid is 20%, the amount of water required is 180 kg per minute. That is, regarding the flow velocity of the two-phase mixed fluid of water and garnet flowing inside the pipe 1, the limit flow velocity at which the garnet can float without being settled in the water is about 3 m per second.
  • the required air flow rate is 115 m3 / min, and the air flow rate is obtained. Therefore, when a root pump with a maximum discharge pressure of 90 kpa is used, the power required for the operation of the root pump is 240 kw. That is, if the garnet to be jetted and the garnet that has been jetted are transferred not by a two-phase mixed phase flow that uses only the pneumatic transport method but by a three-phase mixed phase flow that incorporates a hydraulic transport method, % Can be transferred with a power of 50%, so that the initial equipment cost and equipment operating cost can be greatly reduced.
  • the pressure loss generated at the nozzle opening is 78 kpa, and the pressure loss of the pipe 1 having a length of 2000 m is a value close to zero.
  • the garnet that has finished the cleaning operation flows with the air in the downstream direction of the pipe 1 and reaches the fluid separator 4 from the downstream fluid outlet 905.
  • the garnet separated by the apparatus is stored in the waste material container 401, while being cleaned. Air is released into the atmosphere.
  • a blast hose having a length of 2000 m for connecting and connecting the blast nozzle with the abrasive material pressure feeding tank arranged outside the iron pipe and downstream of the air compressor is provided.
  • the total pressure loss of the blast hose is 2 kgf / cm 2
  • the inner diameter of the blast hose is 102 mm
  • the outer diameter is 132 mm
  • the weight per meter of the blast hose is 7 kg.
  • the total weight of a 2000m blast hose reaches 14 tons. That is, regarding handling of a blast hose having a length of 2000 m and a total weight of 14 tons, even if a hose reel for winding and storing the blast hose is manufactured and installed, it is very difficult from the viewpoint of profitability and installation location.
  • the necessary blast hose is not required in the conventional apparatus, the initial equipment cost and the equipment operation cost can be greatly reduced.
  • FIGS. 2-6 and 10 a third preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system according to claims 1 to 2 constructed in accordance with the present invention.
  • the in-pipe turbine blast system shown in FIGS. 7 to 9 instead of the set of turbine crawlers 2, three sets of turbine crawlers 2 connected along the axis of the pipe 1 are provided.
  • two sets of root pumps 3 connected in series instead of the one set of root pumps 3, two sets of root pumps 3 connected in series are provided.
  • the turbine crawlers 2 are connected in three ways, the amount of garnet that collides with the inner surface of the pipe 1 is increased by a factor of three and the scouring ability is increased, but the pressure loss of the turbine crawler group is also increased.
  • two types of Roots pumps 3 are connected in series.
  • FIGS. 2-6 and 11 a fourth preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system according to claim 3 constructed in accordance with the present invention.
  • a two-phase mixed fluid of a gas and a solid particle such as a polishing material or a three-phase mixed fluid of a gas, a liquid, and a solid particle toward the inside of the tube 1
  • An in-pipe turbine blast system is proposed.
  • the in-tube turbine blast system includes a set of turbine crawlers 2 that move along the interior of the tube 1 and spray fluid toward the interior; disposed outside the tube 1 and from the upstream end of the tube 1 to the tube 1
  • a polishing material tank 14 as a fluid supply device for supplying fluid to the inside
  • a roots pump 3 as a fluid suction device that is disposed outside the tube 1 and sucks the fluid inside the tube 1 from the downstream end of the tube 1
  • at least a winch 7 as a moving device for moving the turbine crawler 2 along the inside of the pipe 1
  • the turbine crawler 2 includes at least a main frame member 22, a pipe inner surface contact seal member 21, and a rotor 23.
  • the main frame member 22 is formed in an annular shape whose center line is substantially concentric with the center line of the tube 1, and the tube inner surface contact seal member 21 is attached to the outer peripheral end of the main frame member 22.
  • a fluid supply hole 223 is formed at the center of the main frame member 22, and a rotor rotating shaft 231 that is a member constituting the rotor 23 is further held at the center of the main frame member 22.
  • a bearing member 224 for mounting is installed;
  • the tube inner surface contact seal member 21 is formed so that the entire shape is annular and can be brought into close contact with the inner surface of the tube 1 by being flexibly deformed;
  • the rotor 23 includes a rotor rotating shaft 231 held on one side by the bearing member 224, a first boss member 232 mounted on the other side of the rotor rotating shaft 231, and an outer periphery of the first boss member 232.
  • an annular rotor central space 236 is formed between the outer peripheral surface of the first boss member 232 and the inner peripheral surface of the second boss member 234.
  • the fluid supply hole 233 which is one end face thereof faces the fluid supply hole 223 of the main frame as tightly as possible, that is, the fluid supply hole 223 and the fluid supply hole 233 are possible.
  • the other end face of the rotor central space 236 is hermetically closed;
  • the upstream end of the rotary nozzle 235 communicates with the rotor central space 236, and the downstream end of the rotary nozzle 235 is opened to the space inside the pipe 1.
  • the fluid supply hole 223 of the main frame is used as an upstream start point, and the fluid supply hole 233, the rotor center space 236, and the rotary nozzle 235 are used as downstream end points.
  • a rotor flow path leading to the rotary nozzle outlet is formed.
  • the value of the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor central space 236 from the fluid supply hole 233 is Q
  • the minimum area in the cross-sectional area of the channel through which the fluid of the flow rate Q passes is Let A be the value of the cross-sectional area;
  • the in-tube turbine blast system includes a set of turbine crawlers 2 that move along the interior of the tube 1 and spray fluid toward the interior; disposed outside the tube 1 and from the upstream end of the tube 1 to the tube 1 A polishing material tank 14 and a water pump 5 as fluid supply devices that supply fluid to the inside; a fluid suction device that is disposed outside the tube 1 and sucks the fluid inside the tube 1 from the downstream end of the tube 1 A root pump 3; and at least a winch 7 as a moving device for moving the turbine crawler 2 along the inside of the pipe 1;
  • the turbine crawler 2 includes at least a main frame member 22, a pipe inner surface contact seal member 21, and a rotor 23.
  • the main frame member 22 is formed in an annular shape whose center line is substantially concentric with the center line of the tube 1, and the tube inner surface contact seal member 21 is attached to the outer peripheral end of the main frame member 22.
  • a fluid supply hole 223 is formed at the center of the main frame member 22, and a rotor rotating shaft 231 that is a member constituting the rotor 23 is further held at the center of the main frame member 22.
  • a bearing member 224 for mounting is installed;
  • the tube inner surface contact seal member 21 is formed so that the entire shape is annular and can be brought into close contact with the inner surface of the tube 1 by being flexibly deformed;
  • the rotor 23 includes a rotor rotating shaft 231 held on one side by the bearing member 224, a first boss member 232 mounted on the other side of the rotor rotating shaft 231, and an outer periphery of the first boss member 232.
  • an annular rotor central space 236 is formed between the outer peripheral surface of the first boss member 232 and the inner peripheral surface of the second boss member 234.
  • the fluid supply hole 233 which is one end face thereof faces the fluid supply hole 223 of the main frame as tightly as possible, that is, the fluid supply hole 223 and the fluid supply hole 233 are possible.
  • the other end face of the rotor central space 236 is hermetically closed;
  • the upstream end of the rotary nozzle 235 communicates with the rotor central space 236, and the downstream end of the rotary nozzle 235 is opened to the space inside the pipe 1.
  • the fluid supply hole 223 of the main frame is used as an upstream start point, and the fluid supply hole 233, the rotor center space 236, and the rotary nozzle 235 are used as downstream end points.
  • a rotor flow path leading to the rotary nozzle outlet is formed.
  • the value of the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor central space 236 from the fluid supply hole 233 is Q
  • the minimum area in the cross-sectional area of the channel through which the fluid of the flow rate Q passes is Let A be the value of the cross-sectional area;
  • the fluid supply apparatus includes at least a pipe for injecting gas into the pipe 1, a liquid pump 5 for injecting liquid into the pipe 1, and a solid particle supply apparatus 14 for injecting solid particles into the pipe 1.
  • the fluid suction device comprises at least a Roots pump 3 for sucking gas from the inside of the pipe 1;
  • the gas injected from the pipe for injecting the gas gives a speed to the mixed phase fluid of the liquid and solid particles flowing in the pipe 1;
  • the flow rate of the mixed phase fluid of the liquid and solid particles flowing inside the tube 1 is set to be equal to or exceeds the limit flow rate at which the solid particles can float without precipitating in the liquid.
  • the flow velocity of the mixed phase fluid thus set is given and set by the action of the gas generated due to the flow rate and pressure of the gas flowing inside the pipe 1.
  • FIGS. 2-6 and 13 a sixth preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system according to claims 3-4 configured in accordance with the present invention.
  • the in-tube turbine blast system shown in FIG. 12 instead of the set of turbine crawlers 2, three sets of turbine crawlers 2 connected along the axis of the tube 1 are provided.
  • two sets of root pumps 3 connected in series are provided.
  • the turbine crawlers 2 are connected in three ways, the amount of garnet that collides with the inner surface of the pipe 1 is increased by a factor of three and the scouring ability is increased, but the pressure loss of the turbine crawler group is also increased.
  • two types of Roots pumps 3 are connected in series.
  • various pipes such as water supply pipes, drainage pipes and gas pipes, In-pipe turbine blasting system of the present invention, such as coating coating materials such as corrosion resistant alloys, etc., can efficiently polish and clean the inner surface of the pipe, dry the wet inner wall of the pipe, and perform coating It can be used conveniently as a device that does not require a large pump and large power and does not require a blast hose or suction hose.
  • FIG. 1 is an overall view showing the apparatus configuration of a first preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system constructed in accordance with the present invention.
  • 1 is a front view of a turbine crawler 2 shown in first to sixth preferred embodiments of an in-pipe turbine blast system constructed according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along arrow AA in FIG. 3.
  • FIG. 2 is an overall view showing the configuration of a second preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system constructed in accordance with the present invention, in which an abrasive blasting operation is performed while the turbine crawler 2 moves upstream in the pipe 1.
  • FIG. 2 is an overall view showing the configuration of a second preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system constructed according to the present invention, in which a turbine crawler 2 performs a cleaning and drying operation while moving downstream in the pipe 1.
  • FIG. 2 is an overall view showing a device configuration of a second preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system constructed according to the present invention, in which a turbine crawler 2 performs a painting operation while moving in the upstream direction inside the tube 1.
  • FIG. 3 is an overall view showing a device configuration of a third preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system constructed according to the present invention.
  • FIG. 5 is an overall view showing the apparatus configuration of a fourth preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system constructed according to the present invention.
  • FIG. 6 is an overall view showing a device configuration of a fifth preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system constructed according to the present invention.
  • FIG. 7 is an overall view showing a device configuration of a sixth preferred embodiment of an in-pipe turbine blast system constructed according to the present invention.
  • Tube 1 Turbine crawler 2 Tube inner surface contact seal member 21 Main frame member 22 Conical cylindrical case 221 Cylindrical case 222 Fluid supply hole 223 Bearing member 224 Downstream wheel 225 Upstream wheel 226 Upstream wheel mounting bracket 227 Towed bracket 228 Rotor 23 Rotor rotating shaft 231 First boss member 232 Fluid supply hole 233 Second boss member 234 Rotating nozzle 235 Rotor center space 236 Roots pump 3 Fluid separator 4 Waste material container 401 Liquid pump 5 Paint pump 6 Paint container 601 Paint nozzle 602 Swivel joint 603 Paint channel 604 High pressure paint hose 605 Winch 7 Wire rope 701 with electric and high pressure hose Swivel joint 702 Pipe end member 9 Partition wall 901 Upstream fluid inlet 902 Wire rope guide roller 903 Wire rope seal 904 Downstream fluid outlet 905 Turbine crawler connecting member 10 Abrasive feed tank 14 Moving direction 82 when the turbine crawler 2 operates Rotor rotation direction 83

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Abstract

管の内面を高効率で研掃し、清掃し、管の濡れた内面を乾燥し、コーティングを行うことができる装置であって、大型のポンプと大型の動力を必要とせず、また、ブラストホースやサクションホースを必要としない装置を提供する。すなわち、管の内部に沿って移動し且つ内部に向けて流体を吹き付けて作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて；流体供給装置から管内の上流側端部へ注入された気体は、同じく管内へ注入された液体と固体粒子との混相流体に対して速度を付与し；混相流体の流速は液体の中で固体粒子が沈殿せずに浮遊可能な限界流速である毎秒３ｍに設定されているので混相流体を移送させるエネルギーの削減効果が大きく；かく設定された混相流体は管内を移動するタービンクローラの回転回転ノズルから高速度で噴出して管内面に対して研掃作用を施し、またタービンクローラは研掃作業後に管内面の清掃、乾燥やコーティングを実施できる。

Description

管内タービンブラストシステム
本発明は、例えば、水力発電所の水圧鉄管や、給水用配管や、排水用配管あるいはガス配管などの各種配管の内面に付着した錆や水棲生物などの異物を除去し、または、これらを除去した後に、例えば塗料や耐蝕合金などの被覆材料のコーティングを行うなど、管内を移動し且つ作業を行う、管内タービンブラストシステムに関する。
この種の公知技術としては、特許公開２００３－２２５６２６号公報に記載の配管内作業方法および装置が知られている。
また特許公開平６－６６７７６号公報に記載の管内検査ピグが知られている。
また特許公開２０１４－１８７０２号公報に記載の管内を移動し且つ作業を行う装置が知られている。
特許公開２００３－２２５６２６号公報 特許公開平６－６６７７６号公報 特許公開２０１４－１８７０２号公報
特許公開２００３－２２５６２６号公報に開示された配管内作業方法および装置、および、特許公開平６－６６７７６号公報に開示された管内検査ピグにおいては次の通りの解決すべき問題が存在する。
従来の装置と本発明の装置との違いを明確にするために、先ず、本発明の装置について説明すると、本発明の装置においては、管の内部の空間を低圧領域部分と高圧領域部分の二つの空間に分割するための、管内面接触シール部材を備えたタービンクローラを管の内壁に沿って移動させる機構を具備していることに起因して、該タービンクローラを構成する管内面接触シール部材と管の内壁との間の僅かな隙間を通って高圧領域部分の流体が低圧領域部分へ高速度で流入するので、而して、管の内壁を高効率で研掃し、清掃し、あるいは管の濡れた内壁を乾燥させることが可能である。しかしながら、上述の公知の装置においては、管内面接触シール部材を具備していないので、管の内壁を吹き飛ばして清掃し、あるいは管の濡れた内壁を乾燥させる能力が不十分である。
なお、特許公開２００３－２２５６２６号公報に開示された配管内作業方法および装置においては、ジェット噴射機構部により該配管内面に付着した異物を剥離する洗浄作業が行われ、次に、該剥離した異物を吸引回収する作業が行われ、次に、該配管内面をコーティング材料にて被覆することにより補修する作業が行われるものであるが、該洗浄作業工程と該補修作業工程との間に必要不可欠な濡れた配管内面を強制乾燥させる工程が記載されていない。
配管内面をコーティング材料にて良好に被覆するためには、濡れた配管内面を強制乾燥させる工程が必須であるが、濡れた配管内面を乾燥させる手段が自然乾燥であれば該濡れた配管内面を自然乾燥させるために多くの時間を要し、かつ多くの時間を要するほど洗浄作業により得られた折角の鉄の地肌を再び錆させることになる。
従って、本発明の第１の技術的解決課題は次のとうりである。
本発明の装置において、管の内部の空間を低圧領域と高圧領域の二つの空間に分割するための、管内面接触シール部材を備えたタービンクローラを管の内壁に沿って移動させる機構を具備していることに起因して、該タービンクローラを構成する管内面接触シール部材と管の内壁との間の僅かな隙間を通って、高圧領域の流体を低圧領域へ高速度で流入させ、而して、管の内壁を高効率で研掃し、清掃し、あるいは管の濡れた内壁を乾燥させることを可能とする。
次に、本発明の第２の技術的解決課題は次のとうりである。
上述の、特許公開２０１４－１８７０２号公報に開示された管内を移動し且つ作業を行う装置は、本発明者により提案された装置である。
該装置においては、管の内部の空間を低圧領域と高圧領域の二つの空間に分割するための、管内面接触シール部材を備えた管内移動体を管の内壁に沿って移動させる機構を具備していることに起因して、該管内移動体を構成する管内面接触シール部材と管の内壁との間の僅かな隙間を通って、高圧領域の流体を低圧領域へ高速度で流入させ、而して、管の内壁を高効率で研掃し、清掃し、あるいは管の濡れた内壁を乾燥させることを可能としているが、該装置には次の通りの解決すべき問題が存在する。
該装置を使用して、内径９０ｃｍ、長さ２０００ｍの水平に配置された鉄管の内面に対して、圧縮空気を使用した研掃材ブラストクリーニング作業を実施する場合に発生する問題を、従来装置において解決すべき問題の例として、以下に説明を行う。
該鉄管の内面積を計算すると５６５２ｍ２であり、１ｍ２あたり４５ｋｇの研掃材としてのガーネットを噴射するとすれば、該鉄管の内部で噴射されるガーネットの総量は約２５４トンである。
噴射済みのガーネットは該鉄管の外部へ排出される必要があるが、該ガーネットを空気輸送方式で移送するためには、該鉄管の内部を流れる空気の流速を毎秒４５ｍにする必要があり、よって該空気流速を得るために必要な該鉄管の内部を流れる空気の流量は毎分１７００ｍ３に達する。
該空気流量を得るために、最大吐出圧力が９０ｋｐａのルーツポンプを使用すると、該ルーツポンプの運転のために必要な動力は３５００ｋｗに達する。
すなわち、毎分１７００ｍ３のルーツポンプの入手は採算面と設置場所の見地から大変困難であり、また、３５００ｋｗの発電機の確保も採算面と設置場所の見地から大変困難である。
次に、圧縮空気の最大吐出圧力が１３ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮空気の吐出流量が１４ｍ３／ｍｉｎの、該鉄管の外部にあるエアコンプレッサを使用して、毎分３５ｋｇのガーネットを該鉄管の内部のブラストノズルまで空気輸送してブラスト作業を行うためには、該鉄管の外部かつ該エアコンプレッサの下流側に配置された研掃材圧送タンクと該ブラストノズルとを連通、連結する長さ２０００ｍのブラストホースが必要であるが、該ブラストホースの全圧力損失を２ｋｇｆ／ｃｍ２とすれば、該ブラストホースの内径は１０２ｍｍとなり、外径は１３２ｍｍとなり、該ブラストホースの１ｍあたりの重量は７ｋｇであるので、長さ２０００ｍのブラストホースの全重量は１４トンに達する。
すなわち、長さ２０００ｍで全重量が１４トンのブラストホースのハンドリングについて、該ブラストホースを巻き取って収納するホースリールを製作、設置するとしても、採算面と設置場所の見地から大変困難である。
従って、本発明の第２の技術的解決課題であるが、より重要な本発明の本質的技術的解決課題について述べると、上記に述べたような、すなわち特許公開２０１４－１８７０２号公報に開示された装置などの従来装置における問題を解決するために、本発明においては上記の述べたような超大型のポンプと動力を必要とせず、また、長くて重いホースを全く必要としない管内タービンブラストシステムを提案するものである。
上記の技術的解決課題を達成するために、請求項１に係る発明においては；
管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体または液体の単相流体、または、気体と液体との２相混相流体、または、気体または液体と研掃材などの固体粒子との２相混相流体、または、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて：
該管内タービンブラストシステムは、管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式または複数式のタービンクローラと；管の内部において、上流側から下流側に直列に並べられて、複数式のタービンクローラが配置されている場合には、複数式のタービンクローラどうしを連結するタービンクローラ連結部材と；管の外部に配置され、管の上流端部から管の内部へ流体を供給する流体供給装置と；該タービンクローラを管の内部に沿って移動させるウインチなどの移動装置から少なくとも構成されており；
該タービンクローラは、メインフレーム部材と、管内面接触シール部材と、ロータから少なくとも構成されており；
該メインフレーム部材は、環状に形成されており、該メインフレーム部材の外周端部には該管内面接触シール部材が装着されており、該メインフレーム部材の中心部には、流体供給穴が形成されており、該メインフレーム部材の中心部には更に、該ロータを構成する部材であるロータ回転軸を保持するための軸受部材が装着されており；
該管内面接触シール部材は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管の内面に密着できるように形成されており；
該ロータは、一方の側が該軸受部材に保持されたロータ回転軸と、該ロータ回転軸の他方の側に装着された第１ボス部材と、該第１ボス部材の外周部に配置された第２ボス部材と、該第２ボス部材の外周部に装着された単数または複数の回転ノズルから構成されており；
管の内部に複数式のタービンクローラが配置されている場合には、直列に並んだ複数式のロータ回転軸どうしを連結する回転継手が、タービンクローラ連結部材として配置されており；
該ロータにおいては更に、該第１ボス部材の外周面と該第２ボス部材の内周面との間に、環状のロータ中心空間が形成されており、該ロータ中心空間において、その一方の端面である流体被供給穴は、メインフレームの流体供給穴と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴と該流体被供給穴とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
該ロータにおいては更に、該ロータ中心空間の他方の端面は気密に塞がれており；
該ロータにおいては更に、該回転ノズルの上流側の端部は該ロータ中心空間に連通されており、該回転ノズルの下流側の端部は管の内部の空間に開放されており；
かくして、該ロータにおいては、該メインフレームの該流体供給穴を上流側の起点として、該流体被供給穴、該ロータ中心空間、該回転ノズルを経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されており、該ロータ流路において、該流体被供給穴から該ロータ中心空間へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吐出圧力の絶対値がP0である流体供給装置の運転が開始された時以降の管の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
すなわち、管の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の上流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の下流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直後部分の圧力の値をP3とし、管の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
全体の圧力損失値であるPL1が流体供給装置の最大吐出圧力値であるP0よりは小さいがP0に近い値となるように、且つ、タービンクローラまたはタービンクローラ群における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステム、が提供される。
上記の技術的解決課題を達成するために、請求項２に係る発明においては；
管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて：
該管内タービンブラストシステムは、管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式または複数式のタービンクローラと；管の内部において、上流側から下流側に直列に並べられて、複数式のタービンクローラが配置されている場合には、複数式のタービンクローラどうしを連結するタービンクローラ連結部材と；管の外部に配置され、管の上流端部から管の内部へ流体を供給する流体供給装置と；該タービンクローラを管の内部に沿って移動させるウインチなどの移動装置から少なくとも構成されており；
該タービンクローラは、メインフレーム部材と、管内面接触シール部材と、ロータから少なくとも構成されており；
該メインフレーム部材は、環状に形成されており、該メインフレーム部材の外周端部には該管内面接触シール部材が装着されており、該メインフレーム部材の中心部には、流体供給穴が形成されており、該メインフレーム部材の中心部には更に、該ロータを構成する部材であるロータ回転軸を保持するための軸受部材が装着されており；
該管内面接触シール部材は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管の内面に密着できるように形成されており；
該ロータは、一方の側が該軸受部材に保持されたロータ回転軸と、該ロータ回転軸の他方の側に装着された第１ボス部材と、該第１ボス部材の外周部に配置された第２ボス部材と、該第２ボス部材の外周部に装着された単数または複数の回転ノズルから構成されており；
管の内部に複数式のタービンクローラが配置されている場合には、直列に並んだ複数式のロータ回転軸どうしを連結する回転継手が、タービンクローラ連結部材として配置されており；
該ロータにおいては更に、該第１ボス部材の外周面と該第２ボス部材の内周面との間に、環状のロータ中心空間が形成されており、該ロータ中心空間において、その一方の端面である流体被供給穴は、メインフレームの流体供給穴と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴と該流体被供給穴とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
該ロータにおいては更に、該ロータ中心空間の他方の端面は気密に塞がれており；
該ロータにおいては更に、該回転ノズルの上流側の端部は該ロータ中心空間に連通されており、該回転ノズルの下流側の端部は管の内部の空間に開放されており；
かくして、該ロータにおいては、該メインフレームの該流体供給穴を上流側の起点として、該流体被供給穴、該ロータ中心空間、該回転ノズルを経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されており、該ロータ流路において、該流体被供給穴から該ロータ中心空間へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吐出圧力の絶対値がP0である流体供給装置の運転が開始された時以降の管の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
すなわち、管の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の上流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の下流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直後部分の圧力の値をP3とし、管の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
全体の圧力損失値であるPL1が流体供給装置の最大吐出圧力値であるP0よりは小さいがP0に近い値となるように、且つ、タービンクローラまたはタービンクローラ群における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステムにおいて；
該流体供給装置は、管の内部に気体を注入するブロアーまたはルーツポンプなどの気体ポンプと、管の内部に液体を注入する液体ポンプと、管の内部に固体粒子を注入する固体粒子供給装置から少なくとも構成されており；
該気体ポンプから注入された気体は、管の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体に対して速度を付与し；
管の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体の流速は、該液体の中で該固体粒子が沈殿せずに浮遊可能な限界流速と同じかあるいは該限界流速を超えた流速に設定されており、かく設定された該混相流体の流速について、管の内部を流れる気体の流量と圧力に起因して発生する気体の作用により該流速が付与され、且つ、設定されている：
以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステム、が提供される。
上記の技術的解決課題を達成するために、請求項３に係る発明においては；
管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体または液体の単相流体、または、気体と液体との２相混相流体、または、気体または液体と研掃材などの固体粒子との２相混相流体、または、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて：
該管内タービンブラストシステムは、管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式または複数式のタービンクローラと；管の内部において、上流側から下流側に直列に並べられて、複数式のタービンクローラが配置されている場合には、複数式のタービンクローラどうしを連結するタービンクローラ連結部材と；管の外部に配置され、管の上流端部から管の内部へ流体を供給する流体供給装置と；管の外部に配置され、管の下流端部から管の内部の流体を吸引する流体吸引装置と；該タービンクローラを管の内部に沿って移動させるウインチなどの移動装置から少なくとも構成されており；
該タービンクローラは、メインフレーム部材と、管内面接触シール部材と、ロータから少なくとも構成されており；
該メインフレーム部材は、環状に形成されており、該メインフレーム部材の外周端部には該管内面接触シール部材が装着されており、該メインフレーム部材の中心部には、流体供給穴が形成されており、該メインフレーム部材の中心部には更に、該ロータを構成する部材であるロータ回転軸を保持するための軸受部材が装着されており；
該管内面接触シール部材は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管の内面に密着できるように形成されており；
該ロータは、一方の側が該軸受部材に保持されたロータ回転軸と、該ロータ回転軸の他方の側に装着された第１ボス部材と、該第１ボス部材の外周部に配置された第２ボス部材と、該第２ボス部材の外周部に装着された単数または複数の回転ノズルから構成されており；
管の内部に複数式のタービンクローラが配置されている場合には、直列に並んだ複数式のロータ回転軸どうしを連結する回転継手が、タービンクローラ連結部材として配置されており；
該ロータにおいては更に、該第１ボス部材の外周面と該第２ボス部材の内周面との間に、環状のロータ中心空間が形成されており、該ロータ中心空間において、その一方の端面である流体被供給穴は、メインフレームの流体供給穴と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴と該流体被供給穴とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
該ロータにおいては更に、該ロータ中心空間の他方の端面は気密に塞がれており；
該ロータにおいては更に、該回転ノズルの上流側の端部は該ロータ中心空間に連通されており、該回転ノズルの下流側の端部は管の内部の空間に開放されており；
かくして、該ロータにおいては、該メインフレームの該流体供給穴を上流側の起点として、該流体被供給穴、該ロータ中心空間、該回転ノズルを経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されており、該ロータ流路において、該流体被供給穴から該ロータ中心空間へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吸引圧力の絶対値がP5である流体吸引装置の運転が開始された時以降の管の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
すなわち、管の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の上流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の下流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直後部分の圧力の値をP3とし、管の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
全体の圧力損失値であるPL1が流体吸引装置の最大吸引圧力値であるP5よりは小さいがP5に近い値となるように、且つ、タービンクローラまたはタービンクローラ群における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステム、が提供される。
上記の技術的解決課題を達成するために、請求項４に係る発明においては；
管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて：
該管内タービンブラストシステムは、管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式または複数式のタービンクローラと；管の内部において、上流側から下流側に直列に並べられて、複数式のタービンクローラが配置されている場合には、複数式のタービンクローラどうしを連結するタービンクローラ連結部材と；管の外部に配置され、管の上流端部から管の内部へ流体を供給する流体供給装置と；管の外部に配置され、管の下流端部から管の内部の流体を吸引する流体吸引装置と；該タービンクローラを管の内部に沿って移動させるウインチなどの移動装置から少なくとも構成されており；
該タービンクローラは、メインフレーム部材と、管内面接触シール部材と、ロータから少なくとも構成されており；
該メインフレーム部材は、環状に形成されており、該メインフレーム部材の外周端部には該管内面接触シール部材が装着されており、該メインフレーム部材の中心部には、流体供給穴が形成されており、該メインフレーム部材の中心部には更に、該ロータを構成する部材であるロータ回転軸を保持するための軸受部材が装着されており；
該管内面接触シール部材は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管の内面に密着できるように形成されており；
該ロータは、一方の側が該軸受部材に保持されたロータ回転軸と、該ロータ回転軸の他方の側に装着された第１ボス部材と、該第１ボス部材の外周部に配置された第２ボス部材と、該第２ボス部材の外周部に装着された単数または複数の回転ノズルから構成されており；
管の内部に複数式のタービンクローラが配置されている場合には、直列に並んだ複数式のロータ回転軸どうしを連結する回転継手が、タービンクローラ連結部材として配置されており；
該ロータにおいては更に、該第１ボス部材の外周面と該第２ボス部材の内周面との間に、環状のロータ中心空間が形成されており、該ロータ中心空間において、その一方の端面である流体被供給穴は、メインフレームの流体供給穴と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴と該流体被供給穴とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
該ロータにおいては更に、該ロータ中心空間の他方の端面は気密に塞がれており；
該ロータにおいては更に、該回転ノズルの上流側の端部は該ロータ中心空間に連通されており、該回転ノズルの下流側の端部は管の内部の空間に開放されており；
かくして、該ロータにおいては、該メインフレームの該流体供給穴を上流側の起点として、該流体被供給穴、該ロータ中心空間、該回転ノズルを経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されており、該ロータ流路において、該流体被供給穴から該ロータ中心空間へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吸引圧力の絶対値がP5である流体吸引装置の運転が開始された時以降の管の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
すなわち、管の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の上流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の下流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直後部分の圧力の値をP3とし、管の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
全体の圧力損失値であるPL1が流体吸引装置の最大吸引圧力値であるP5よりは小さいがP5に近い値となるように、且つ、タービンクローラまたはタービンクローラ群における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステムにおいて；
該流体供給装置は、管の内部に気体を注入する配管と、管の内部に液体を注入する液体ポンプと、管の内部に固体粒子を注入する固体粒子供給装置から少なくとも構成されており；
該流体吸引装置は、管の内部から気体を吸引するルーツポンプなどの気体ポンプから少なくとも構成されており；
該気体を注入する配管から注入された気体は、管の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体に対して速度を付与し；
管の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体の流速は、該液体の中で該固体粒子が沈殿せずに浮遊可能な限界流速と同じかあるいは該限界流速を超えた流速に設定されており、かく設定された該混相流体の流速について、管の内部を流れる気体の流量と圧力に起因して発生する気体の作用により該流速が付与され、且つ、設定されている：
以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステム、が提供される。
上記の技術的解決課題を達成するために、請求項３に係る発明においては；ロータにおいて、回転ノズル出口から吹き出す噴流の軸線の配置について、該噴流が該ロータへ回転トルクを付与する位置に配置されている；以上のように構成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４に記載の、管内タービンブラストシステム、が提供される。
本発明の装置においては、管１の内部の空間を低圧領域部分と高圧領域部分の二つの空間に分割するための、管内面接触シール部材２１を備えたタービンクローラ２を管１の内壁に沿って移動させる機構を具備していることに起因して、タービンクローラ２は高圧領域部分から低圧領域部分の方向へ作用する強い圧力を受圧している。
タービンクローラ２の走行速度のコントロール方法について、管１の外部にウインチ７を配置し、ウインチ７に巻き取られるワイヤロープ７０１の端部にタービンクローラ２を連結し、ワイヤロープ７０１をウインチ７によって巻き取り、または繰り出すことによりタービンクローラ２を管１に沿って走行させ、ワイヤロープ７０１の巻き取り、繰り出し速度をコントロールすることにより、タービンクローラ２の走行速度をコントロールするものである。
なお、管１の上流側の端部には、管端部部材９が配置されており、管端部部材９は、隔壁９０１と、上流側流体入口９０２と、複数個のワイヤロープガイドローラ９０３と、ワイヤロープシール９０４により構成されている。
本発明は下記の効果をもたらすものである。
例えば、水力発電所の水圧鉄管や、給水用配管や排水用配管あるいはガス配管などの各種配管の内面に付着した錆や水棲生物などの異物を除去し、または、これらを除去した後に、例えば塗料や耐蝕合金などの被覆材料のコーティングを行うなど、管内を移動し且つ作業を行う本発明の装置においては、管の内面を高効率で研掃し、清掃し、あるいは管の濡れた内面を高効率で乾燥させることができる管内タービンブラストシステムが提供される。また、上記の述べたような超大型のポンプと動力を必要とせず、また、長くて重いホースを全く必要としない管内タービンブラストシステムが提供される。
以下、本発明に従って構成された装置の好適実施例について、添付図を参照して更に詳細に説明する。
なお本発明への理解を深めるために、以下の好適実施例の説明においては、管の直径や長さや流体の流速などの値を具体的に例示して説明を行う。
図１乃至図６を参照して説明すると、本発明に従って構成された、請求項１に係る第１の好適実施例の管内タービンブラストシステムは；
管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体と研掃材などの固体粒子との２相混相流体、または、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムを提案するものである。
該管内タービンブラストシステムは、管１の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式タービンクローラ２と；管１の外部に配置され、管１の上流端部から管１の内部へ流体を供給する流体供給装置としてのルーツポンプ３、研掃材圧送タンク１４と；該タービンクローラ２を管１の内部に沿って移動させる移動装置としてのウインチ７から少なくとも構成されており；
該タービンクローラ２は、メインフレーム部材２２と、管内面接触シール部材２１と、ロータ２３から少なくとも構成されている。
該メインフレーム部材２２は、その中心線が管１の中心線とほぼ同心である環状に形成されており、該メインフレーム部材２２の外周端部には該管内面接触シール部材２１が装着されており、該メインフレーム部材２２の中心部には、流体供給穴２２３が形成されており、該メインフレーム部材２２の中心部には更に、該ロータ２３を構成する部材であるロータ回転軸２３１を保持するための軸受部材２２４が装着されており；
該管内面接触シール部材２１は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管１の内面に密着できるように形成されており；
該ロータ２３は、一方の側が該軸受部材２２４に保持されたロータ回転軸２３１と、該ロータ回転軸２３１の他方の側に装着された第１ボス部材２３２と、該第１ボス部材２３２の外周部に配置された第２ボス部材２３４と、該第２ボス部材２３４の外周部に装着された単数または複数の回転ノズル２３５から構成されており；
該ロータ２３においては更に、該第１ボス部材２３２の外周面と該第２ボス部材２３４の内周面との間に、環状のロータ中心空間２３６が形成されており、該ロータ中心空間２３６において、その一方の端面である流体被供給穴２３３は、メインフレームの流体供給穴２２３と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴２２３と該流体被供給穴２３３とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
該ロータ２３においては更に、該ロータ中心空間２３６の他方の端面は気密に塞がれており；
該ロータ２３においては更に、該回転ノズル２３５の上流側の端部は該ロータ中心空間２３６に連通されており、該回転ノズル２３５の下流側の端部は管１の内部の空間に開放されており；
かくして、該ロータ２３においては、該メインフレームの該流体供給穴２２３を上流側の起点として、該流体被供給穴２３３、該ロータ中心空間２３６、該回転ノズル２３５を経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されている。
以上のように構成された装置において、ルーツポンプ３が作動すると、管１の上流側流体入口９０２から管１の内部へ、多量の空気が注入される。管１の内部に配置されているタービンクローラ２の回転ノズル２３５の内部の流路は狭いので空気の流れが阻害され、また、管１の内面と管内面接触シール部材２１とは最大限気密に接触しているので、管１の内部において回転ノズル２３５の上流側の領域の圧力が上昇する。
なお、実際の管１の内壁には錆などにより腐食された凹凸があり、管内面接触シール部材２１の表面にも細かい傷が有るので、これ等の凹凸や傷に起因する僅かな隙間を通って、高速の空気流が下流の領域へ流入する。
該高速空気流は、管１の内面に付着する汚れを吸引清掃し、あるいは、管１の内面に付着する水分を乾燥させるために大変効果的である。
タービンクローラ２の上流側の領域と下流側の領域との圧力差に起因して、タービンクローラ２は、下流側へ向かう強い力を受ける。
タービンクローラ２の移動を規制し、且つ、タービンクローラ２の移動速度をコントロールするために、例えば巻取り方向と巻取り速度を任意に変更可能なウインチ７に巻取られた電纜・高圧ホース入りワイヤロープ７０１の端部がタービンクローラ２に連結されている。
なお、該機能を備えた電纜・高圧ホース入りワイヤロープ７０１の代わりに、タービンクローラ２の該移動を規制し、且つ、タービンクローラ２の移動速度をコントロールするための公知の管内自走装置（図示せず）がタービンクローラ２に連結されても良い。
本発明に従って構成されたタービンクローラ２においては、タービンクローラ２が管１の内部を移動するのに伴い、タービンクローラ２に装着され且つ管１の内壁に密着した管内面接触シール部材２１が管１の内壁を擦り、而して、該内壁に付着した錆などの異物が剥離される。
該ロータ流路において、該流体被供給穴２３３から該ロータ中心空間２３６へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吐出圧力の絶対値がP0である流体供給装置の運転が開始された時以降の管１の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
すなわち、管１の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラ２の上流側の領域において該タービンクローラの直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラ２の下流側の領域において該タービンクローラの直後部分の圧力の値をP3とし、管１の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
全体の圧力損失値であるPL1が流体供給装置の最大吐出圧力値であるP0よりは小さいがP0に近い値となるように、且つ、タービンクローラ２における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている。
本発明に従って構成された第１の好適実施例の管内タービンブラストシステムを使用して、内径３０ｃｍ、長さ３００ｍの水平に配置された鉄管の内面に対して、研掃材ブラストクリーニング作業を実施する場合の作業例について、以下に説明を行う。
該鉄管の内面積を計算すると２８３ｍ２であり、１ｍ２あたり４５ｋｇの研掃材としてのガーネットを噴射するとすれば、該鉄管の内部で噴射されるガーネットの総量は約１３トンである。
噴射済みのガーネットは該鉄管の外部へ排出される必要があるが、該ガーネットを空気輸送方式で移送するためには、該鉄管の内部を流れる空気の流速を毎秒４５ｍにする必要があり、よって該空気流速を得るために必要な該鉄管の内部を流れる空気の流量は毎分１９２ｍ３である。
なお、管１の内部を流れる空気とガーネットとの２相混相流体の流速について、空気の中でガーネットが浮遊可能な限界流速は毎秒約４５ｍである。
該空気流量を得るために、最大吐出圧力が９０ｋｐａのルーツポンプを使用すると、該ルーツポンプの運転のために必要な動力は３９５ｋｗである。
管１と管内面接触シール部材２１との隙間は非常に僅かであるので、管１の上流側の端部にある上流側流体入口９０２から注入された毎分１９２ｍ３の流量の空気のほとんどとガーネットの流量のほぼ全流量は、回転ノズル２３５のノズル口を通過して下流方向へ流れるものであるが、２個のノズル口の流路断面積の合計を２５ｃｍ２とすれば、該ノズル口を通過する２相混相流体の流速は毎秒１３４０ｍとなり、該流体がロータ２３を高速回転させるとともに、高速度のガーネットが管１の内面に衝突して該内面に対して研掃作用を施す。なお、該ノズル口において発生する圧力損失は８４ｋｐａであり、３００ｍの長さの管１の圧力損失は６ｋｐａである。
研掃作業を終えたガーネットは、空気と共に管１の下流方向へ流れて下流側流体出口９０５から流体セパレータ４に到り、該装置により分離されたガーネットは廃材容器４０１に貯留され、一方、清浄な空気は大気中へ放出される。
タービンクローラ２を構成しているロータ回転軸２３１の端部には塗装ノズル６０２が装着されており、塗料ポンプ６から、スイベルジョイント６０３、電纜・高圧ホース入りワイヤロープ７０１、高圧塗料ホース６０５、スイベルジョイント７０２、塗料流路６０４を経由して、塗装ノズル６０２へ塗料が供給される。
本発明に係る管内タービンブラストシステムの好適実施例の装置においては、研掃作業が終了後、管１の内面の清掃と乾燥作業が実施され、続いて塗装作業が実施される。
なお、管１の内壁に対して作用を施す手段について、研掃材や塗料の吹付けに限定されない。例えば、塗装ノズル６０２の代わりに超高圧水噴射ノズルなどを具備することもできる。
図１に図示してはいないが、ウエットブラスト作業の時には、流体供給装置として水ポンプが追加されて、空気と水と固体粒子としての研掃材との３相混相流体が管１の内部に向けて吹き付けられる。後述の、本発明に従って構成された第２の好適実施例の管内タービンブラストシステムにおいては、空気と水と固体粒子としての研掃材との３相混相流体が管１の内部に向けて吹き付けられるものであるが、第２の好適実施例において該３相混相流体を利用する目的は、該３相混相流体の中の空気の流量を極小にする目的のためであるが、ウエットブラスト作業において３相混相流体を利用する目的は、該３相混相流体の中の空気の流量を極小にする目的のためでは全くなく、すなわち本発明の第２の好適実施例の目的とは全く異なって該３相混相流体の中の空気の流量を減じることは決してなく、ブラスト作業の際に発生する粉塵の飛散を水膜を利用して防止する目的のためである。
図２乃至図６、及び図７乃至図９を参照して説明すると、本発明に従って構成された、請求項２に係る第２の好適実施例の管内タービンブラストシステムは；
管１の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムを提案するものである。
該管内タービンブラストシステムは、管１の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式のタービンクローラ２と；管１の外部に配置され、管１の上流端部から管１の内部へ流体を供給する流体供給装置としてのルーツポンプ３、研掃材圧送タンク１４、水ポンプ５と；該タービンクローラ２を管１の内部に沿って移動させる移動装置としてのウインチ７から少なくとも構成されている。
該タービンクローラ２は、メインフレーム部材２２と、管内面接触シール部材２１と、ロータ２３から少なくとも構成されており；
該メインフレーム部材２２は、その中心線が管１の中心線とほぼ同心である環状に形成されており、該メインフレーム部材２２の外周端部には該管内面接触シール部材２１が装着されており、該メインフレーム部材２２の中心部には、流体供給穴２２３が形成されており、該メインフレーム部材２２の中心部には更に、該ロータ２３を構成する部材であるロータ回転軸２３１を保持するための軸受部材２２４が装着されており；
該管内面接触シール部材２１は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管１の内面に密着できるように形成されており；
該ロータ２３は、一方の側が該軸受部材２２４に保持されたロータ回転軸２３１と、該ロータ回転軸２３１の他方の側に装着された第１ボス部材２３２と、該第１ボス部材２３２の外周部に配置された第２ボス部材２３４と、該第２ボス部材２３４の外周部に装着された単数または複数の回転ノズル２３５から構成されており；
該ロータ２３においては更に、該第１ボス部材２３２の外周面と該第２ボス部材２３４の内周面との間に、環状のロータ中心空間２３６が形成されており、該ロータ中心空間２３６において、その一方の端面である流体被供給穴２３３は、メインフレームの流体供給穴２２３と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴２２３と該流体被供給穴２３３とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
該ロータ２３においては更に、該ロータ中心空間２３６の他方の端面は気密に塞がれており；
該ロータ２３においては更に、該回転ノズル２３５の上流側の端部は該ロータ中心空間２３６に連通されており、該回転ノズル２３５の下流側の端部は管１の内部の空間に開放されており；
かくして、該ロータ２３においては、該メインフレームの該流体供給穴２２３を上流側の起点として、該流体被供給穴２３３、該ロータ中心空間２３６、該回転ノズル２３５を経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されている。
該ロータ流路において、該流体被供給穴２３３から該ロータ中心空間２３６へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吐出圧力の絶対値がP0である流体供給装置の運転が開始された時以降の管１の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
すなわち、管１の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラ２の上流側の領域において該タービンクローラの直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラ２の下流側の領域において該タービンクローラの直後部分の圧力の値をP3とし、管１の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
全体の圧力損失値であるPL1が流体供給装置の最大吐出圧力値であるP0よりは小さいがP0に近い値となるように、且つ、タービンクローラ２における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステムにおいて；
該流体供給装置は、管１の内部に気体を注入するブロアーまたはルーツポンプ３などの気体ポンプと、管１の内部に液体を注入する液体ポンプ５と、管１の内部に固体粒子を注入する固体粒子供給装置から少なくとも構成されており；
該気体ポンプから注入された気体は、管１の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体に対して速度を付与し；
管１の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体の流速は、該液体の中で該固体粒子が沈殿せずに浮遊可能な限界流速と同じかあるいは該限界流速を超えた流速に設定されており、かく設定された該混相流体の流速について、管１の内部を流れる気体の流量と圧力に起因して発生する気体の作用により該流速が付与され、且つ、設定されている。
発明が解決しようとする課題の項において、従来装置において解決すべき問題の例として、内径９０ｃｍ、長さ２０００ｍの水平に配置された鉄管の内面に対して、圧縮空気を使用した研掃材ブラストクリーニング作業を実施する場合に発生する問題を述べた。
すなわち、該鉄管の内面積を計算すると５６５２ｍ２であり、１ｍ２あたり４５ｋｇの研掃材としてのガーネットを噴射するとすれば、該鉄管の内部で噴射されるガーネットの総量は約２５４トンである。
噴射済みのガーネットは該鉄管の外部へ排出される必要があるが、該ガーネットを空気輸送方式で移送するためには、該鉄管の内部を流れる空気の流速を毎秒４５ｍにする必要があり、よって該空気流速を得るために必要な該鉄管の内部を流れる空気の流量は毎分１７００ｍ３に達する。
該空気流量を得るために、最大吐出圧力が９０ｋｐａのルーツポンプを使用すると、該ルーツポンプの運転のために必要な動力は３５００ｋｗに達する。
すなわち、毎分１７００ｍ３のルーツポンプの入手は採算面と設置場所の見地から大変困難であり、また、３５００ｋｗの発電機の確保も採算面と設置場所の見地から大変困難である。
次に、圧縮空気の最大吐出圧力が１３ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮空気の吐出流量が１４ｍ３／ｍｉｎの、該鉄管の外部にあるエアコンプレッサを使用して、毎分３５ｋｇのガーネットを該鉄管の内部のブラストノズルまで空気輸送してブラスト作業を行うためには、該鉄管の外部かつ該エアコンプレッサの下流側に配置された研掃材圧送タンクと該ブラストノズルとを連通、連結する長さ２０００ｍのブラストホースが必要であるが、該ブラストホースの全圧力損失を２ｋｇｆ／ｃｍ２とすれば、該ブラストホースの内径は１０２ｍｍとなり、外径は１３２ｍｍとなり、該ブラストホースの１ｍあたりの重量は７ｋｇであるので、長さ２０００ｍのブラストホースの全重量は１４トンに達する。
すなわち、長さ２０００ｍで全重量が１４トンのブラストホースのハンドリングについて、該ブラストホースを巻き取って収納するホースリールを製作、設置するとしても、採算面と設置場所の見地から大変困難である。
従って、本発明の重要な技術的解決課題について述べると、上記に述べたような従来装置における問題を解決するために、本発明においては超大型のポンプと動力を必要とせず、また、長くて重いホースを全く必要としない管内タービンブラストシステムを提案するものである。
本発明に従って構成された第２の好適実施例の管内タービンブラストシステムを使用して、内径９０ｃｍ、長さ２０００ｍの水平に配置された鉄管の内面に対して、研掃材ブラストクリーニング作業を実施する場合の作業例について、以下に説明を行う。
該鉄管の内面積を計算すると５６５２ｍ２であり、１ｍ２あたり４５ｋｇの研掃材としてのガーネットを噴射するとすれば、該鉄管の内部で噴射されるガーネットの総量は約２５４トンである。
噴射済みのガーネットは該鉄管の外部へ排出される必要があるが、該ガーネットを空気輸送方式で移送するためには、該鉄管の内部を流れる空気の流速を毎秒４５ｍにする必要があり、よって該空気流速を得るために必要な該鉄管の内部を流れる空気の流量は毎分１７００ｍ３に達する。
ところが、これから噴射するガーネット及び噴射済みのガーネットを、空気輸送方式ではなく水力輸送方式で移送するとすれば、該鉄管の内部を流れる水の流速は毎秒３ｍで良く、この時、水とガーネットとの２相混相流体の流量に占めるガーネットの流量を２０％とすれば必要な水の量は毎分１８０ｋｇである。
すなわち、管１の内部を流れる水とガーネットとの２相混相流体の流速について、水の中でガーネットが沈殿せずに浮遊可能な限界流速は毎秒約３ｍである。
該鉄管の内部を流れる空気の作用により、水とガーネットとの２相混相流体に対して毎秒３ｍの流速を付与するとすれば、必要な空気の流量は毎分１１５ｍ３であり、該空気流量を得るために、最大吐出圧力が９０ｋｐａのルーツポンプを使用すると、該ルーツポンプの運転のために必要な動力は２４０ｋｗである。
すなわち、これから噴射するガーネット及び噴射済みのガーネットを、空気輸送方式のみを利用した２相混相流ではなく、水力輸送方式を取り入れた３相混相流にて移送するとすれば、空気輸送方式の約７％の動力で移送することが可能となり、よって初期設備費用や設備運転費用の大幅な低減が実現できるものである。
管１と管内面接触シール部材２１との隙間は非常に僅かであるので、管１の上流側の端部にある上流側流体入口９０２から注入された毎分１１５ｍ３の流量の空気、毎分１８０ｋｇの水のほとんどとガーネットの流量のほぼ全流量は、回転ノズル２３５のノズル口を通過して下流方向へ流れるものであるが、２個のノズル口の流路断面積の合計を７２ｃｍ２とすれば、該ノズル口を通過する３相混相流体の流速は毎秒２６５ｍとなり、該流体がロータ２３を高速回転させるとともに、高速度のガーネットが管１の内面に衝突して該内面に対して研掃作用を施す。なお、該ノズル口において発生する圧力損失は７８ｋｐａであり、２０００ｍの長さの管１の圧力損失は０に近い値である。研掃作業を終えたガーネットは、空気と共に管１の下流方向へ流れて下流側流体出口９０５から流体セパレータ４に到り、該装置により分離されたガーネットは廃材容器４０１に貯留され、一方、清浄な空気は大気中へ放出される。
発明が解決しようとする課題の項において、従来装置において解決すべき問題の例として、内径９０ｃｍ、長さ２０００ｍの水平に配置された鉄管の内面に対して、圧縮空気を使用した研掃材ブラストクリーニング作業を実施する場合に発生する更なる問題を述べた。
すなわち、圧縮空気の最大吐出圧力が１３ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮空気の吐出流量が１４ｍ３／ｍｉｎの、該鉄管の外部にあるエアコンプレッサを使用して、毎分３５ｋｇのガーネットを該鉄管の内部のブラストノズルまで空気輸送してブラスト作業を行うためには、該鉄管の外部かつ該エアコンプレッサの下流側に配置された研掃材圧送タンクと該ブラストノズルとを連通、連結する長さ２０００ｍのブラストホースが必要であるが、該ブラストホースの全圧力損失を２ｋｇｆ／ｃｍ２とすれば、該ブラストホースの内径は１０２ｍｍとなり、外径は１３２ｍｍとなり、該ブラストホースの１ｍあたりの重量は７ｋｇであるので、長さ２０００ｍのブラストホースの全重量は１４トンに達する。
すなわち、長さ２０００ｍで全重量が１４トンのブラストホースのハンドリングについて、該ブラストホースを巻き取って収納するホースリールを製作、設置するとしても、採算面と設置場所の見地から大変困難である。
ところが本発明においては、従来装置においては必要なブラストホースを必要としないので、初期設備費用や設備運転費用の大幅な低減が実現できるものである。
図２乃至図６、及び図１０を参照して説明すると、本発明に従って構成された、請求項１乃至請求項２に係る第３の好適実施例の管内タービンブラストシステムは；
図７乃至図９に図示された管内タービンブラストシステムにおいて、１式のタービンクローラ２の代わりに、管１の軸線に沿って連結された３式のタービンクローラ２が具備されている。
また、図７乃至図９に図示された管内タービンブラストシステムにおいて、１式のルーツポンプ３の代わりに、直列に連結された２式のルーツポンプ３が具備されている。
タービンクローラ２が３式連結されていると、管１の内面に衝突するガーネットの量は３倍に増大し研掃能力も増大するが、タービンクローラ群の圧力損失も増大するので、ルーツポンプ３の圧力を増大させるために２式のルーツポンプ３が直列に連結されているものである。
図２乃至図６、及び図１１を参照して説明すると、本発明に従って構成された、請求項３に係る第４の好適実施例の管内タービンブラストシステムは；
管１の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体と研掃材などの固体粒子との２相混相流体、または、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムを提案するものである。
該管内タービンブラストシステムは、管１の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式のタービンクローラ２と；管１の外部に配置され、管１の上流端部から管１の内部へ流体を供給する流体供給装置としての研掃材タンク１４と；管１の外部に配置され、管１の下流端部から管１の内部の流体を吸引する流体吸引装置としてのルーツポンプ３と；該タービンクローラ２を管１の内部に沿って移動させる移動装置としてのウインチ７から少なくとも構成されており；
該タービンクローラ２は、メインフレーム部材２２と、管内面接触シール部材２１と、ロータ２３から少なくとも構成されている。
該メインフレーム部材２２は、その中心線が管１の中心線とほぼ同心である環状に形成されており、該メインフレーム部材２２の外周端部には該管内面接触シール部材２１が装着されており、該メインフレーム部材２２の中心部には、流体供給穴２２３が形成されており、該メインフレーム部材２２の中心部には更に、該ロータ２３を構成する部材であるロータ回転軸２３１を保持するための軸受部材２２４が装着されており；
該管内面接触シール部材２１は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管１の内面に密着できるように形成されており；
該ロータ２３は、一方の側が該軸受部材２２４に保持されたロータ回転軸２３１と、該ロータ回転軸２３１の他方の側に装着された第１ボス部材２３２と、該第１ボス部材２３２の外周部に配置された第２ボス部材２３４と、該第２ボス部材２３４の外周部に装着された単数または複数の回転ノズル２３５から構成されており；
該ロータ２３においては更に、該第１ボス部材２３２の外周面と該第２ボス部材２３４の内周面との間に、環状のロータ中心空間２３６が形成されており、該ロータ中心空間２３６において、その一方の端面である流体被供給穴２３３は、メインフレームの流体供給穴２２３と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴２２３と該流体被供給穴２３３とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
該ロータ２３においては更に、該ロータ中心空間２３６の他方の端面は気密に塞がれており；
該ロータ２３においては更に、該回転ノズル２３５の上流側の端部は該ロータ中心空間２３６に連通されており、該回転ノズル２３５の下流側の端部は管１の内部の空間に開放されており；
かくして、該ロータ２３においては、該メインフレームの該流体供給穴２２３を上流側の起点として、該流体被供給穴２３３、該ロータ中心空間２３６、該回転ノズル２３５を経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されている。
該ロータ流路において、該流体被供給穴２３３から該ロータ中心空間２３６へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吸引圧力の絶対値がP5である流体吸引装置の運転が開始された時以降の管１の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
すなわち、管１の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラ２の上流側の領域において該タービンクローラの直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラ２の下流側の領域において該タービンクローラの直後部分の圧力の値をP3とし、管１の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
全体の圧力損失値であるPL1が流体吸引装置の最大吸引圧力値であるP5よりは小さいがP5に近い値となるように、且つ、タービンクローラ２における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている。
図２乃至図６、及び図１２を参照して説明すると、本発明に従って構成された、請求項４に係る第５の好適実施例の管内タービンブラストシステムは；
管１の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて：
該管内タービンブラストシステムは、管１の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式のタービンクローラ２と；管１の外部に配置され、管１の上流端部から管１の内部へ流体を供給する流体供給装置としての研掃材タンク１４、水ポンプ５と；管１の外部に配置され、管１の下流端部から管１の内部の流体を吸引する流体吸引装置としてのルーツポンプ３と；該タービンクローラ２を管１の内部に沿って移動させる移動装置としてのウインチ７から少なくとも構成されており；
該タービンクローラ２は、メインフレーム部材２２と、管内面接触シール部材２１と、ロータ２３から少なくとも構成されている。
該メインフレーム部材２２は、その中心線が管１の中心線とほぼ同心である環状に形成されており、該メインフレーム部材２２の外周端部には該管内面接触シール部材２１が装着されており、該メインフレーム部材２２の中心部には、流体供給穴２２３が形成されており、該メインフレーム部材２２の中心部には更に、該ロータ２３を構成する部材であるロータ回転軸２３１を保持するための軸受部材２２４が装着されており；
該管内面接触シール部材２１は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管１の内面に密着できるように形成されており；
該ロータ２３は、一方の側が該軸受部材２２４に保持されたロータ回転軸２３１と、該ロータ回転軸２３１の他方の側に装着された第１ボス部材２３２と、該第１ボス部材２３２の外周部に配置された第２ボス部材２３４と、該第２ボス部材２３４の外周部に装着された単数または複数の回転ノズル２３５から構成されており；
該ロータ２３においては更に、該第１ボス部材２３２の外周面と該第２ボス部材２３４の内周面との間に、環状のロータ中心空間２３６が形成されており、該ロータ中心空間２３６において、その一方の端面である流体被供給穴２３３は、メインフレームの流体供給穴２２３と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴２２３と該流体被供給穴２３３とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
該ロータ２３においては更に、該ロータ中心空間２３６の他方の端面は気密に塞がれており；
該ロータ２３においては更に、該回転ノズル２３５の上流側の端部は該ロータ中心空間２３６に連通されており、該回転ノズル２３５の下流側の端部は管１の内部の空間に開放されており；
かくして、該ロータ２３においては、該メインフレームの該流体供給穴２２３を上流側の起点として、該流体被供給穴２３３、該ロータ中心空間２３６、該回転ノズル２３５を経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されている。
該ロータ流路において、該流体被供給穴２３３から該ロータ中心空間２３６へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吸引圧力の絶対値がP5である流体吸引装置の運転が開始された時以降の管１の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
すなわち、管１の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラ２の上流側の領域において該タービンクローラの直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラ２の下流側の領域において該タービンクローラの直後部分の圧力の値をP3とし、管１の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
全体の圧力損失値であるPL1が流体吸引装置の最大吸引圧力値であるP5よりは小さいがP5に近い値となるように、且つ、タービンクローラ２における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステムにおいて；
該流体供給装置は、管１の内部に気体を注入する配管と、管１の内部に液体を注入する液体ポンプ５と、管１の内部に固体粒子を注入する固体粒子供給装置１４から少なくとも構成されており；
該流体吸引装置は、管１の内部から気体を吸引するルーツポンプ３から少なくとも構成されており；
該気体を注入する配管から注入された気体は、管１の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体に対して速度を付与し；
管１の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体の流速は、該液体の中で該固体粒子が沈殿せずに浮遊可能な限界流速と同じかあるいは該限界流速を超えた流速に設定されており、かく設定された該混相流体の流速について、管１の内部を流れる気体の流量と圧力に起因して発生する気体の作用により該流速が付与され、且つ、設定されている。
図２乃至図６、及び図１３を参照して説明すると、本発明に従って構成された、請求項３乃至請求項４に係る第６の好適実施例の管内タービンブラストシステムは；
図１２に図示された管内タービンブラストシステムにおいて、１式のタービンクローラ２の代わりに、管１の軸線に沿って連結された３式のタービンクローラ２が具備されている。
また、図１２に図示された管内タービンブラストシステムにおいて、１式のルーツポンプ３の代わりに、直列に連結された２式のルーツポンプ３が具備されている。
タービンクローラ２が３式連結されていると、管１の内面に衝突するガーネットの量は３倍に増大し研掃能力も増大するが、タービンクローラ群の圧力損失も増大するので、ルーツポンプ３の圧力を増大させるために２式のルーツポンプ３が直列に連結されているものである。
以上に本発明の装置の好適実施例について説明したが、本発明の装置は該好適実施例の他にも特許請求の範囲に従って種々実施例を考えることができる。
該好適実施例の装置の説明においては、装置も管も大気中にあるものとして説明を行ったが、装置と管が水中にある場合においても本発明の装置を適用することができるものである。
例えば、水力発電所の水圧鉄管や、給水用配管や排水用配管あるいはガス配管などの各種配管の内面に付着した錆や水棲生物などの異物を除去し、または、これらを除去した後に、例えば塗料や耐蝕合金などの被覆材料のコーティングを行うなど、本発明の管内タービンブラストシステムは、管の内面を高効率で研掃し、清掃し、管の濡れた内壁を乾燥し、コーティングを行うことができる装置であって、大型のポンプと大型の動力を必要とせず、また、ブラストホースやサクションホースを必要としない装置として好都合に用いることができる。
本発明に従って構成された管内タービンブラストシステムの第１の好適実施例の装置構成を示す全体図。 本発明に従って構成された管内タービンブラストシステムの第１乃至第６の好適実施例に示すタービンクローラ２の正面図。 図２に示すタービンクローラ２の右側面図。 図２におけるＣ－Ｃ矢視の断面図。 図３におけるＡ－Ａ矢視の断面図。 図３におけるＢ－Ｂ矢視の断面図。 本発明に従って構成された管内タービンブラストシステムの第２の好適実施例の装置構成を示す全体図であって、タービンクローラ２が管１の内部において上流方向に移動しながら研掃材ブラスト作業を実施している状態を示す図。 本発明に従って構成された管内タービンブラストシステムの第２の好適実施例の装置構成を示す全体図であって、タービンクローラ２が管１の内部において下流方向に移動しながら清掃兼乾燥作業を実施している状態を示す図。 本発明に従って構成された管内タービンブラストシステムの第２の好適実施例の装置構成を示す全体図であって、タービンクローラ２が管１の内部において上流方向に移動しながら塗装作業を実施している状態を示す図。 本発明に従って構成された管内タービンブラストシステムの第３の好適実施例の装置構成を示す全体図。 本発明に従って構成された管内タービンブラストシステムの第４の好適実施例の装置構成を示す全体図。 本発明に従って構成された管内タービンブラストシステムの第５の好適実施例の装置構成を示す全体図。 本発明に従って構成された管内タービンブラストシステムの第６の好適実施例の装置構成を示す全体図。
管１
タービンクローラ２
管内面接触シール部材２１
メインフレーム部材２２
円錐筒形ケース２２１
円筒形ケース２２２
流体供給穴２２３
軸受部材２２４
下流側車輪２２５
上流側車輪２２６
上流側車輪取付ブラケット２２７
被牽引金具２２８
ロータ２３
ロータ回転軸２３１
第１ボス部材２３２
流体被供給穴２３３
第２ボス部材２３４
回転ノズル２３５
ロータ中心空間２３６
ルーツポンプ３
流体セパレータ４
廃材容器４０１
液体ポンプ５
塗料ポンプ６
塗料容器６０１
塗装ノズル６０２
スイベルジョイント６０３
塗料流路６０４
高圧塗料ホース６０５
ウインチ７
電纜・高圧ホース入りワイヤロープ７０１
スイベルジョイント７０２
管端部部材９
隔壁９０１
上流側流体入口９０２
ワイヤロープガイドローラ９０３
ワイヤロープシール９０４
下流側流体出口９０５
タービンクローラ連結部材１０
研掃材圧送タンク１４
タービンクローラ２が作業する際の移動方向８２
ロータ回転方向８３

Claims (5)

  1. 管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体または液体の単相流体、または、気体と液体との２相混相流体、または、気体または液体と研掃材などの固体粒子との２相混相流体、または、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて：
    該管内タービンブラストシステムは、管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式または複数式のタービンクローラと；管の内部において、上流側から下流側に直列に並べられて、複数式のタービンクローラが配置されている場合には、複数式のタービンクローラどうしを連結するタービンクローラ連結部材と；管の外部に配置され、管の上流端部から管の内部へ流体を供給する流体供給装置と；該タービンクローラを管の内部に沿って移動させるウインチなどの移動装置から少なくとも構成されており；
    該タービンクローラは、メインフレーム部材と、管内面接触シール部材と、ロータから少なくとも構成されており；
    該メインフレーム部材は、環状に形成されており、該メインフレーム部材の外周端部には該管内面接触シール部材が装着されており、該メインフレーム部材の中心部には、流体供給穴が形成されており、該メインフレーム部材の中心部には更に、該ロータを構成する部材であるロータ回転軸を保持するための軸受部材が装着されており；
    該管内面接触シール部材は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管の内面に密着できるように形成されており；
    該ロータは、一方の側が該軸受部材に保持されたロータ回転軸と、該ロータ回転軸の他方の側に装着された第１ボス部材と、該第１ボス部材の外周部に配置された第２ボス部材と、該第２ボス部材の外周部に装着された単数または複数の回転ノズルから構成されており；
    管の内部に複数式のタービンクローラが配置されている場合には、直列に並んだ複数式のロータ回転軸どうしを連結する回転継手が、タービンクローラ連結部材として配置されており；
    該ロータにおいては更に、該第１ボス部材の外周面と該第２ボス部材の内周面との間に、環状のロータ中心空間が形成されており、該ロータ中心空間において、その一方の端面である流体被供給穴は、メインフレームの流体供給穴と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴と該流体被供給穴とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
    該ロータにおいては更に、該ロータ中心空間の他方の端面は気密に塞がれており；
    該ロータにおいては更に、該回転ノズルの上流側の端部は該ロータ中心空間に連通されており、該回転ノズルの下流側の端部は管の内部の空間に開放されており；
    かくして、該ロータにおいては、該メインフレームの該流体供給穴を上流側の起点として、該流体被供給穴、該ロータ中心空間、該回転ノズルを経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されており、該ロータ流路において、該流体被供給穴から該ロータ中心空間へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
    以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吐出圧力の絶対値がP0である流体供給装置の運転が開始された時以降の管の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
    すなわち、管の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の上流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の下流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直後部分の圧力の値をP3とし、管の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
    全体の圧力損失値であるPL1が流体供給装置の最大吐出圧力値であるP0よりは小さいがP0に近い値となるように、且つ、タービンクローラまたはタービンクローラ群における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
    以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステム。
  2. 管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて：
    該管内タービンブラストシステムは、管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式または複数式のタービンクローラと；管の内部において、上流側から下流側に直列に並べられて、複数式のタービンクローラが配置されている場合には、複数式のタービンクローラどうしを連結するタービンクローラ連結部材と；管の外部に配置され、管の上流端部から管の内部へ流体を供給する流体供給装置と；該タービンクローラを管の内部に沿って移動させるウインチなどの移動装置から少なくとも構成されており；
    該タービンクローラは、メインフレーム部材と、管内面接触シール部材と、ロータから少なくとも構成されており；
    該メインフレーム部材は、環状に形成されており、該メインフレーム部材の外周端部には該管内面接触シール部材が装着されており、該メインフレーム部材の中心部には、流体供給穴が形成されており、該メインフレーム部材の中心部には更に、該ロータを構成する部材であるロータ回転軸を保持するための軸受部材が装着されており；
    該管内面接触シール部材は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管の内面に密着できるように形成されており；
    該ロータは、一方の側が該軸受部材に保持されたロータ回転軸と、該ロータ回転軸の他方の側に装着された第１ボス部材と、該第１ボス部材の外周部に配置された第２ボス部材と、該第２ボス部材の外周部に装着された単数または複数の回転ノズルから構成されており；
    管の内部に複数式のタービンクローラが配置されている場合には、直列に並んだ複数式のロータ回転軸どうしを連結する回転継手が、タービンクローラ連結部材として配置されており；
    該ロータにおいては更に、該第１ボス部材の外周面と該第２ボス部材の内周面との間に、環状のロータ中心空間が形成されており、該ロータ中心空間において、その一方の端面である流体被供給穴は、メインフレームの流体供給穴と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴と該流体被供給穴とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
    該ロータにおいては更に、該ロータ中心空間の他方の端面は気密に塞がれており；
    該ロータにおいては更に、該回転ノズルの上流側の端部は該ロータ中心空間に連通されており、該回転ノズルの下流側の端部は管の内部の空間に開放されており；
    かくして、該ロータにおいては、該メインフレームの該流体供給穴を上流側の起点として、該流体被供給穴、該ロータ中心空間、該回転ノズルを経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されており、該ロータ流路において、該流体被供給穴から該ロータ中心空間へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
    以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吐出圧力の絶対値がP0である流体供給装置の運転が開始された時以降の管の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
    すなわち、管の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の上流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の下流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直後部分の圧力の値をP3とし、管の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
    全体の圧力損失値であるPL1が流体供給装置の最大吐出圧力値であるP0よりは小さいがP0に近い値となるように、且つ、タービンクローラまたはタービンクローラ群における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
    以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステムにおいて；
    該流体供給装置は、管の内部に気体を注入するブロアーまたはルーツポンプなどの気体ポンプと、管の内部に液体を注入する液体ポンプと、管の内部に固体粒子を注入する固体粒子供給装置から少なくとも構成されており；
    該気体ポンプから注入された気体は、管の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体に対して速度を付与し；
    管の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体の流速は、該液体の中で該固体粒子が沈殿せずに浮遊可能な限界流速と同じかあるいは該限界流速を超えた流速に設定されており、かく設定された該混相流体の流速について、管の内部を流れる気体の流量と圧力に起因して発生する気体の作用により該流速が付与され、且つ、設定されている：
    以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステム。
  3. 管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体または液体の単相流体、または、気体と液体との２相混相流体、または、気体または液体と研掃材などの固体粒子との２相混相流体、または、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて：
    該管内タービンブラストシステムは、管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式または複数式のタービンクローラと；管の内部において、上流側から下流側に直列に並べられて、複数式のタービンクローラが配置されている場合には、複数式のタービンクローラどうしを連結するタービンクローラ連結部材と；管の外部に配置され、管の上流端部から管の内部へ流体を供給する流体供給装置と；管の外部に配置され、管の下流端部から管の内部の流体を吸引する流体吸引装置と；該タービンクローラを管の内部に沿って移動させるウインチなどの移動装置から少なくとも構成されており；
    該タービンクローラは、メインフレーム部材と、管内面接触シール部材と、ロータから少なくとも構成されており；
    該メインフレーム部材は、環状に形成されており、該メインフレーム部材の外周端部には該管内面接触シール部材が装着されており、該メインフレーム部材の中心部には、流体供給穴が形成されており、該メインフレーム部材の中心部には更に、該ロータを構成する部材であるロータ回転軸を保持するための軸受部材が装着されており；
    該管内面接触シール部材は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管の内面に密着できるように形成されており；
    該ロータは、一方の側が該軸受部材に保持されたロータ回転軸と、該ロータ回転軸の他方の側に装着された第１ボス部材と、該第１ボス部材の外周部に配置された第２ボス部材と、該第２ボス部材の外周部に装着された単数または複数の回転ノズルから構成されており；
    管の内部に複数式のタービンクローラが配置されている場合には、直列に並んだ複数式のロータ回転軸どうしを連結する回転継手が、タービンクローラ連結部材として配置されており；
    該ロータにおいては更に、該第１ボス部材の外周面と該第２ボス部材の内周面との間に、環状のロータ中心空間が形成されており、該ロータ中心空間において、その一方の端面である流体被供給穴は、メインフレームの流体供給穴と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴と該流体被供給穴とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
    該ロータにおいては更に、該ロータ中心空間の他方の端面は気密に塞がれており；
    該ロータにおいては更に、該回転ノズルの上流側の端部は該ロータ中心空間に連通されており、該回転ノズルの下流側の端部は管の内部の空間に開放されており；
    かくして、該ロータにおいては、該メインフレームの該流体供給穴を上流側の起点として、該流体被供給穴、該ロータ中心空間、該回転ノズルを経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されており、該ロータ流路において、該流体被供給穴から該ロータ中心空間へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
    以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吸引圧力の絶対値がP5である流体吸引装置の運転が開始された時以降の管の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
    すなわち、管の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の上流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の下流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直後部分の圧力の値をP3とし、管の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
    全体の圧力損失値であるPL1が流体吸引装置の最大吸引圧力値であるP5よりは小さいがP5に近い値となるように、且つ、タービンクローラまたはタービンクローラ群における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
    以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステム。
  4. 管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて、気体と液体と固体粒子との３相混相流体を吹き付けることにより作業を行う管内タービンブラストシステムにおいて：
    該管内タービンブラストシステムは、管の内部に沿って移動し且つ該内部に向けて流体を吹き付ける一式または複数式のタービンクローラと；管の内部において、上流側から下流側に直列に並べられて、複数式のタービンクローラが配置されている場合には、複数式のタービンクローラどうしを連結するタービンクローラ連結部材と；管の外部に配置され、管の上流端部から管の内部へ流体を供給する流体供給装置と；管の外部に配置され、管の下流端部から管の内部の流体を吸引する流体吸引装置と；該タービンクローラを管の内部に沿って移動させるウインチなどの移動装置から少なくとも構成されており；
    該タービンクローラは、メインフレーム部材と、管内面接触シール部材と、ロータから少なくとも構成されており；
    該メインフレーム部材は、環状に形成されており、該メインフレーム部材の外周端部には該管内面接触シール部材が装着されており、該メインフレーム部材の中心部には、流体供給穴が形成されており、該メインフレーム部材の中心部には更に、該ロータを構成する部材であるロータ回転軸を保持するための軸受部材が装着されており；
    該管内面接触シール部材は、全体の形状が環状で、且つ、柔軟に変形することにより管の内面に密着できるように形成されており；
    該ロータは、一方の側が該軸受部材に保持されたロータ回転軸と、該ロータ回転軸の他方の側に装着された第１ボス部材と、該第１ボス部材の外周部に配置された第２ボス部材と、該第２ボス部材の外周部に装着された単数または複数の回転ノズルから構成されており；
    管の内部に複数式のタービンクローラが配置されている場合には、直列に並んだ複数式のロータ回転軸どうしを連結する回転継手が、タービンクローラ連結部材として配置されており；
    該ロータにおいては更に、該第１ボス部材の外周面と該第２ボス部材の内周面との間に、環状のロータ中心空間が形成されており、該ロータ中心空間において、その一方の端面である流体被供給穴は、メインフレームの流体供給穴と可能な限り気密に対面しており、すなわち、該流体供給穴と該流体被供給穴とは可能な限り気密に且つ互いに回転自在な状態で連通されており；
    該ロータにおいては更に、該ロータ中心空間の他方の端面は気密に塞がれており；
    該ロータにおいては更に、該回転ノズルの上流側の端部は該ロータ中心空間に連通されており、該回転ノズルの下流側の端部は管の内部の空間に開放されており；
    かくして、該ロータにおいては、該メインフレームの該流体供給穴を上流側の起点として、該流体被供給穴、該ロータ中心空間、該回転ノズルを経由して下流側の終点としての回転ノズル出口に至るロータ流路が形成されており、該ロータ流路において、該流体被供給穴から該ロータ中心空間へ流入した流体の単位時間あたりの流量の値をQとし、流量Qの流体が通過する流路の断面積において最小面積の断面積の値をAとし；
    以上のように構成されている管内タービンブラストシステムにおいて、最大吸引圧力の絶対値がP5である流体吸引装置の運転が開始された時以降の管の内部のいくつかの地点における絶対圧力の値とAの値の関係について述べると；
    すなわち、管の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の上流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラまたはタービンクローラ群の下流側の領域において該タービンクローラまたはタービンクローラ群の直後部分の圧力の値をP3とし、管の下流側の端部の圧力の値をP4とし、P1－P4＝PL1とし、P2－P3＝PL2とし、PL1－PL2＝PL3とした時のAの値の設定方法について述べると；
    全体の圧力損失値であるPL1が流体吸引装置の最大吸引圧力値であるP5よりは小さいがP5に近い値となるように、且つ、タービンクローラまたはタービンクローラ群における圧力損失値であるPL2がPL1よりは小さいがPL1に近い値となるように、すなわちAの値がより小さくなって而してPL２の値がより大きくなるようにAの値が設定されている：
    以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステムにおいて；
    該流体供給装置は、管の内部に気体を注入する配管と、管の内部に液体を注入する液体ポンプと、管の内部に固体粒子を注入する固体粒子供給装置から少なくとも構成されており；
    該流体吸引装置は、管の内部から気体を吸引するルーツポンプなどの気体ポンプから少なくとも構成されており；
    該気体を注入する配管から注入された気体は、管の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体に対して速度を付与し；
    管の内部を流れる液体と固体粒子との混相流体の流速は、該液体の中で該固体粒子が沈殿せずに浮遊可能な限界流速と同じかあるいは該限界流速を超えた流速に設定されており、かく設定された該混相流体の流速について、管の内部を流れる気体の流量と圧力に起因して発生する気体の作用により該流速が付与され、且つ、設定されている：
    以上のように構成されていることを特徴とする、管内タービンブラストシステム。
  5. ロータにおいて、回転ノズル出口から吹き出す噴流の軸線の配置について、該噴流が該ロータへ回転トルクを付与する位置に配置されている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４に記載の、管内タービンブラストシステム。
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