(57)【要約】  スライドシール（１０）は、このシールが作動している対象の表面に凹凸および変動が現れたときでも、有効に機能することができる。このシール（１０）は、複数の弾性的な柔軟性を有するシール要素（３０）を備え、シール要素（３０）の各々は、シール先端部（３３）で終端する外側部分（３２）を備える外側延長端部を有している。外側部分（３２）は、互いに離間し、それらの間に、シール要素の撓みを受け入れる間隙（３５）が画成されている。シール先端部（３３）は、他のシール先端部に対して外側方向にオフセットしている。シール先端部（３３）がオフセットしている、この構成によって、シール（１０）は、シールが作動する対象の表面の凹凸および変動に適応することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の柔軟なシール要素を備え、前記シール要素の各々は、基部に取り付けられ、かつ前記基部から外方に延在してシール先端部で終端しており、前記シールの先端部の少なくともいくつかは前記シール先端部の他のものに対して前記基部から離れる方向にオフセットしている、シール。
【請求項２】
前記シール要素は互いに隣接して配置され、前記シール先端部の各々は隣接するシール先端部の１つに対してオフセットしている、請求項１に記載のシール。
【請求項３】
前記シール要素は前記シール先端部を画成する複数の外側部分を有し、前記外側部分同士は、互い離間して配置され、かつ前記外側部分同士の間に間隙を画成している、請求項１または２に記載のシール。
【請求項４】
前記シール要素の各々は、２つの側面と、前記シール先端部を画成する外周面とを備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシール。
【請求項５】
前記シール先端部の各々は、シールエッジとして形成されている、請求項４に記載のシール。
【請求項６】
前記複数のシール要素は、２つの端シール要素と、前記２つの端シール要素の間に位置する１つまたは複数の中間シール要素とを含み、前記２つの端シール要素の一方は、前記基部から最も遠く離間して配置される前記先端部の１つを有し、前記端シール要素の他方は、前記基部から最も近く離間して配置される前記先端部の１つを有し、前記中間シール要素は、２つの端シール要素の間で徐々にオフセットしている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシール。
【請求項７】
前記基部は、前記シール要素を表面の方に付勢するために、選択的に移動可能に構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシール。
【請求項８】
前記基部は前記シール要素を支持する壁部を備え、前記壁部は流体圧力に応じて撓むように構成されている、請求項７に記載のシール。
【請求項９】
前記シール要素は弾性的な柔軟性を有している、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシール。
【請求項１０】
複数の弾性的な柔軟性を有するシール要素を備え、前記シール要素の各々は、シール先端部で終端する外側延長端部を有し、前記シール先端部の少なくともいくつかは、前記シール先端部の他のものに対して外側方向にオフセットしている、シール。
【請求項１１】
互いに当接した状態にあり、かつ弾性的な柔軟性を有する複数のシール要素を備え、前記シール要素の各々は、シール先端部で終端する外側延長端部を有し、前記シール先端部の少なくともいくつかは、前記シール先端部の他のものに対して外側方向にオフセットしており、前記シール要素の各々は、内側部分と、前記シール先端部を画成する外側部分とを備え、前記シール要素の各々の前記内側部分は、該各シール要素の前記外側部分よりも厚く形成され、その結果、互いに隣接する前記シール要素同士の前記外側部分の間に間隙が画成されている、シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールに関し、さらに詳細には、表面に対する流体密封をもたらし、および／または、流体物質を表面に塗布するために表面に対してスライド運動またはワイピング運動をするように構成されるシールに関する。
【０００２】
本発明は、制限されないが、地中管の現場での修復と、地中管の現場での修復を行うための装置とに、特に適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
パイプの現場での修復では、パイプの内部に沿って移動する工具が，必要とされることがある。この工具によって、流体物質（例えば、樹脂、セメント、または他の被覆材料）が、加圧下でパイプの内面に塗布される。工具内には、流体物質を封じ込めると共に、この流体物質をパイプの内面に塗布するシールが組み込まれるとよい。パイプの内面は、不規則で、直径が変動していることが多く、その結果、流体物質がシールを超えて漏れることがある。また、パイプの接合部は、パイプ直径の著しい変動の影響を受けやすいため、これらの領域では、流体の漏れが発生しやすい。
【０００４】
このような工具の例は、特許文献１および特許文献２に開示されている。これらの内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。これらの国際特許出願に開示された工具に利用されるスライド可能なシールは、良好に機能しているが、本発明は、パイプの内面の変動により有効に適応することができるシールを提供し、または有用な代替としてのシール構造を少なくとも提供することを意図している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際特許出願第ＰＣＴ／ＡＵ０１／００５６３号
【特許文献２】国際特許出願第ＰＣＴ／ＡＵ０３／０１１３１号
【発明の概要】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、複数の柔軟なシール要素を備え、シール要素の各々は、基部に取り付けられ、かつ基部から外方に延在してシール先端部で終端しており、シール先端部の少なくともいくつかは、シール先端部の他のものに対して基部から離れる方向にオフセットしている、シールが提供される。
【０００７】
好ましくは、シール要素は互いに隣接して配置され、シール先端部の各々は隣接するシール先端部の１つに対してオフセットしている。
【０００８】
好ましくは、シール要素はシール先端部を画成する外側部分を有し、外側部分同士は、互いに離間して配置され、かつ外側部分同士の間に間隙を画成している。
【０００９】
シール要素は、隣接する他のシール要素に当接した状態で配置されてもよい。
【００１０】
シール要素の各々は、外側部分が周りに配置される内側部分を備えているとよい。内側部分は、外側部分よりも厚く形成され、その結果、互いに隣接するディスクの内側部分が当接した状態にあるとき、これらのディスクにおける半径方向の外側部分の間に、前記間隙が画成されることとなる。
【００１１】
シール要素の各々は、２つの側面と、シール先端部を画成する外周面とを備えていてもよい。
【００１２】
シール先端部の各々は、シールエッジとして形成されるとよい。好ましい構成では、シール要素の外周面は、その外周面と側面の１つとの間の交点にシールエッジを画成するように、面取りされている。
【００１３】
シールエッジは、好ましくは、シールが表面に対して相対的に移動するとき、先行して進むシール要素側に設けられている。
【００１４】
好ましくは、複数のシール要素は、２つの端シール要素および２つの端シール要素の間に位置する１つまたは複数の中間シール要素を含み、２つの端シール要素の一方は、基部から最も遠く離間して配置される先端部の１つを有し、２つの端シール要素の他方は、基部から最も近く離間して配置される先端部の１つを有し、中間シール要素は、２つの端シール要素の間で徐々にオフセットしている。
【００１５】
本発明の一形態では、シール先端部の各々は、シール要素の外周面に沿って延在している。本発明のこの態様では、シール先端部の各々は、略円形であるとよく、この場合、シール先端部同士の間のオフセットは、異なる直径に形成されるシール先端部によって、もたらされている。本発明のこの形態は、パイプの内壁のような円筒面を密封することに適している。この構成によって、パイプに凹凸および内径の変動が現れたときに、シールは連続して有効に機能することとなる。さらに詳細には、シールは、徐々に大きくなる直径を有する複数の柔軟なシール要素から構成されており、これらの直径は、パイプ直径の限られた範囲にわたって個々に有効に機能することとなる。しかしながら、組み合わされたセットとして作動するときには、このシールは、パイプ直径の著しい変動に対応することができる。なぜならば、個々のシール要素の１つが、常に、有効に密封係合することができるからである。その結果、パイプの凹凸が極めて大きい箇所およびパイプが不適切に接合された箇所でも、シールを超える流体物質の漏れは、最小限に抑えられることとなる。
【００１６】
本発明の他の形態では、シール先端部の各々は、略平坦であってもよい。本発明のこの形態は、実質的に平坦な表面をシールすることに適している。
【００１７】
シール要素は、少なくともシール先端部に隣接する外側部分において、柔軟性を有している。しかしながら、シール要素は、その全体にわたって柔軟性を有していてもよい。このことは、典型的には、シール要素を適切な柔軟材料から形成することによって達成できる。
【００１８】
シール要素は、好ましくは、弾性的な柔軟性を有している。シール要素は、例えば、ポリウレタンから作製されるとよい。
【００１９】
シール要素は、基部に取り付けられた別の要素でもよいし、または基部に一体に形成されてもよい。
【００２０】
基部は、シール要素を単純に支持してもよいし、または代替的には、シール要素を表面の方に付勢するように構成されてもよい。後者の場合、基部は、シール要素を表面の方に付勢するために、選択的に移動可能であるとよい。このことに関連して、基部は、シール要素を支持するための壁部を備えているとよく、この壁部は、流体圧力に応じて撓むように構成されるとよい。このことに関連して、この壁部は、壁部を撓ませる空気のような膨張流体を受けるように構成された袋構造に対して操作可能に連結されてもよい。
【００２１】
使用時に、表面とスライド可能に係合しているシール要素の各々は、そのシール先端部に隣接する外端部において、表面に対するシール要素の移動方向とは反対の方向において、横方向に撓むことになる。すなわち、シール要素は、シールの相対運動の方向から離れる方向に撓むことになる。シールと表面との間の相対的な移動に関して、シールまたは表面のいずれか１つが移動し、他のものが静止されてもよいし、または代替的に、シールおよび表面の両方が、異なる速度または反対方向に移動してもよいことを理解されたい。
【００２２】
本発明の第２の態様によれば、複数の柔軟性を有するシール要素を備え、シール要素の各々は、シール先端部で終端する外側延長端部を有し、シール先端部の少なくともいくつかは、シール先端部の他のものに対して外側方向にオフセットしている、シールが提供される。
【００２３】
本発明の第３の態様によれば、当接した状態にある複数の柔軟性を有するシール要素を備え、シール要素の各々は、シール先端部で終端する外側延長端部を有し、シール先端部の少なくともいくつかは、シール先端部の他のものに対して外側方向にオフセットし、シール要素の各々は、内側部分と、シール先端部を画成する外側部分とを備え、シール要素の各々の内側部分は、各シール要素の外側部分よりも厚く形成され、その結果、互いに隣接するシール要素の外側部分の間に間隙が画成されている、シールが提供される。
【００２４】
以下、添付の図面に基づいて、単なる例示にすぎないが、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態におけるシールを組み込んだパイプラインの内壁をライニングする工具の略側面図である。
【図２】工具の略正面図である。
【図３】シールを拡大して示す、工具の略部分側面図である。
【図４】パイプラインの一セクションにおいて作動する工具の略側断面図である。
【図５】シールを拡大して示す、図４の構成の略部分側面図である。
【図６】図４に示されるパイプラインセクションと比較して直径が小さくなったパイプラインの他のセクションにおいて作動する工具の略側断面図である。
【図７】シールを拡大して示す、図６の構成の略部分側面図である
【図８】パイプ接合部が存在するパイプラインのさらに他のセクションにおいて作動する工具の略側断面図である。
【図９】シールを拡大して示す、図８の構成の略部分側面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態によるシールの略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１〜図９を参照すると、パイプライン１３をライニングするための工具１１に装着した状態で、実施形態におけるシール１０が示されている。ライニング作業には、パイプライン１３の内面１５に流体物質を塗布することが含まれている。このような工具およびこのような工具によって行われるライニング作業の例が、特許文献１および特許文献２に開示されている。これらの内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。これらの例では、流体物質については、一つの例として樹脂、他の例としてグラウト（セメント）を含む粘性流体物質が挙げられている。しかしながら、流体物質は、どのような適切な種類であってもよい。
【００２７】
工具１１は、パイプライン１３に沿って、図１および図３において参照番号１４で特定される矢印によって示される方向に移動するように構成されている。
【００２８】
シール１０は、流体物質を閉じ込めるとともに、流体物質をパイプラインの内面１５上に塗り拡げるように作用する。さらに、シール１０は、パイプラインにおいてシールに作用する流体圧力を封じ込めている。
【００２９】
シール１０は、工具１１の一部を構成する本体１７内に収容されている。本体１７は、外周１９および空間２１を有している。空間２１は、本体の２つのセクション２３，２５間に画成され、この空間２１内にはシール１０が外周１９を超えて突出するようにして収容されている。その結果、本体１７は、シール１０を支持する基部をもたらすことになる。
【００３０】
シール１０は、複数の弾性的な柔軟性を有するシール要素３０を備えている。これらのシール要素３０は、隣接する他のシール要素に当接した状態で配置され、かつ本体１７の２つのセクション２３，２５間に取付けられている。各シール要素３０は、ディスク状に構成されている。このディスクは、半径方向の内側部分３１および半径方向の外側部分３２を有している。半径方向の外側部分３２は、本体１７の外周１９を超えて延在し、シールエッジ３４を画成するシール先端部３３で終端している。この構成によって、各シール要素３０は、シール先端部３３で終端する半径方向の外側延長端部を有することになる。半径方向の外側部分３２は、互いに離間し、それらの間に間隙３５を画成している。後で明らかになるように、シール要素３０における外側部分３２の横方向の撓みが、この間隙３５内に収められることとなる。
【００３１】
図示の構成では、各ディスク３０は、２つの側面３６，３７および半径方向の外周面３８を備えている。外周面３８は、その外周面と１つの側面３７との間の交点にシールエッジ３４を画成するように、面取りされている。図面から分かるように、シールエッジ３４は、シール１０がパイプラインの内面１５に対して移動するとき、先行して進むシール要素側に設けられている。これによって、シール要素３０は、図４〜図９に示されるように、表面１５に対して相対的に移動するとき、横方向に（詳細には、工具１１の移動方向と反対の後方向である横方向に）撓むため、（内面１５と接触するときに）、連続してシールエッジ３４を表面１５に触れさせることができる。
【００３２】
各ディスク３０の半径方向の内側部分３１は、半径方向の外側部分３１よりも厚く形成され、これによって、互いに隣接するディスクにおける半径方向の内側部分の間に間隙３５が画成されている。半径方向内側部分３１と半径方向外側部分３２との間の厚みの差は、半径方向の内側部分と半径方向の外側部分との交点を画成する側面３６の段３９によって、もたらされる。
【００３３】
代替的な構成（図示せず）として、ディスク３０は、均一な厚みを有し、間隙３５を介在させるために、それらのディスク間にスペーサが設置されるようにされてもよい。
【００３４】
シール要素３０は、本体１７の２つのセクション２３，２５の１つに各々が隣接する２つの端シール要素４１，４２と、複数の中間シール要素４３とを備えている。
【００３５】
シール要素３０のシール先端部３３は、種々の直径を有し、これらの直径は、端シール要素４１の最少直径から端シール要素４２の最大直径まで徐々に大きくなっている。その結果、各シール要素３０のシール先端部３３は、そのシール要素に最も隣接するシール要素のシール先端部３３に対してオフセットしている。
【００３６】
図４および図５は、パイプライン１３のセクション１３ａの内側に位置しているシール１０を示している。この場合、最大直径のシール要素４２が、パイプラインのセクション１３ａの内面１５ａとスライド可能に係合し、シール機能をもたらしている。内面との接触およびパイプラインに沿った工具の移動によって、半径方向の外側部分３２は、工具１１およびシール１０の移動の方向から離れる方向において、横方向に弾性的に撓んでいる。端シール要素４２が、最大効率で作用し、シール要素４２よりも小径の他の各シール要素は、この密封過程のどのような一部をも果たすことがない。シール１０に作用するパイプライン１３内の（図４において矢印４０によって示される）流体圧力は、シール要素４２によって得られた密封によって封じ込められている。
【００３７】
図６および図７は、前述したパイプラインのセクション１３ａよりも小さい直径であるパイプライン１３のセクション１３ｂの内側に位置するシール１０を示している。この場合、より小さい直径の端シール要素４１およびそれに隣接する中間シール要素４３ａが、パイプラインのセクション１３ｂの内面１５ｂとスライド可能に係合し、シール機能をもたらしている。より大きい直径の中間シール要素４３ｂおよびより大きい端シール要素４２は、パイプラインの直径の減少に対応するように既に撓んでいるため、シール機能を果たす上でいくらかの補助をなすことがあっても、有効なシール機能を果たすのに必要とされていない。シール１０に作用するパイプラインのセクション１３ｂ内における（図６において矢印４０によって示される）流体圧力は、シール要素４１によって得られた密封によって封じ込められている。
【００３８】
図８および図９は、短距離にわたってパイプ直径の著しい変動が生じている接合部４５を含むパイプラインのセクション１３ｃの内側に位置するシール１０を示している。より小さい直径のシール要素４１，４３ａ，４３ｂは、パイプ接合部４５の上方を通過し、有効性を失っている。しかしながら、より大きい直径のシール要素４２が、パイプ直径が接合部４５の区間にわたって増大しているので、有効になっている。シール１０が接合部４５を超えて移動すると、パイプ直径がその平均直径に戻るので、より小さい直径のシール要素が、再び有効になる。シール１０に作用するパイプラインのセクション１３ｃ内における（図５において矢印４０によって示される）流体圧力は、シールがパイプ接合部４５に存在していない間は、より小さい直径のシール要素によって得られた密封によって封じ込められ、シールが接合部４５に位置している間は、より大きい直径のシール要素４２によって得られた密封によって封じ込められることになる。
【００３９】
図１０を参照すると、第２実施形態によるシール５０が示されている。
【００４０】
シール５０は、複数の弾性的な柔軟性を有するシール要素５１を備えている。これらのシール要素５１は、シール機能を果たす上で第１実施形態のシール要素３０といくらか類似した形態で作用するように構成されている。シール要素５１は、柔軟な基部５３に取り付けられ、この基部に一体に形成された環状のフィン５５として構成されている。第１実施形態と同様に、シール要素５１は、種々の直径のシール先端部５７で終端している。
【００４１】
袋構造６１が、基部５３のフィン５５側とは反対側に隣接して配置されている。袋構造６１は、剛性クレードル６３内に収容され、この剛性クレードル６３に、基部５３が、側フランジ６５によって剛性的に取付けられている。この構成によれば、袋構造の膨張によって、基部５３を外方に移動させ、その結果、フィン５５を、シール５０がシール機能を果たす対象となる表面（図示せず）と接触するように、付勢することができる。
【００４２】
前述の説明から、本実施形態は、各々、パイプラインの凹凸および直径の変動が生じたときにも有効に作用することができる、簡単であるが、高効率のシールを提供することが明らかである。
【００４３】
本発明の範囲は、前述の２つの実施形態の範囲に制限されないことを理解されたい。本発明によるシールは、パイプライン以外の分野に適用されてもよく、液体および気体を含む任意の適切な流体物質を封じ込めるのに用いられてもよい。
【００４４】
本発明の範囲から逸脱することなく、修正および変更がなされてもよい。
【００４５】
明細書を通して、文脈において特段の規定がない限り、「備える（comprise）」という用語、またはその変形、例えば、「備える（comprises）」または「備えている（comprising）」という用語は、記述された完全体または完全体の群を含むのみならず、どのような他の完全体または完全体の群をも排除するものではないことを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2009539038.tif 000013
2009539038.tif 000014