(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設流体管の管軸を中心とする球面に形成された外周面を有する分割構造の円筒形の一方のガイドスリーブを前記既設流体管の外周面に直接かつ密封状に固着され、直円筒形の他方のガイドスリーブを前記一方のガイドスリーブに離間して前記既設流体管の外周面に直接かつ密封状に固着されるとともに、前記両ガイドスリーブ間の前記既設流体管の外周面との間に環状空間が形成されかつ互いの対向面間に所要の環状隙間が形成されるよう外嵌される分割構造の左右１対の筒形筐体を、一方の筐体の側端部内周面が前記一方のガイドスリーブの球面に、かつ他方の筐体の側端部内周面が前記他方のガイドスリーブの外周面に、それぞれ摺動可能かつ水密的に摺接するように装着したのち、前記両筐体の対向端部外周面に管軸方向への移動を規制して分割構造の回転スリーブを回転可能かつ密封状に外嵌させたのち、その回転スリーブの外周面に穿設された作業孔より挿入した切削工具を、前記回転スリーブを回転させつつ前記既設流体管の中心に向かって送り込むことにより、両筐体により囲まれた前記既設流体管の中間部を切断し、その後切削工具を取り外して前記作業孔を密封し、前記既設流体管の一部を伸縮可撓化することを特徴とする既設流体管の伸縮可撓化方法。
【請求項２】
既設流体管の外周面に直接かつ密封状に固着され、かつ前記既設流体管の管軸を中心とする球面に形成された外周面を有する分割構造の円筒形の一方のガイドスリーブと、
前記一方のガイドスリーブに離間して既設流体管の外周面に直接かつ密封状に固着される分割構造の直円筒形の他方のガイドスリーブと、
前記既設流体管の外周面との間に環状空間が形成されかつ互いの対向面間に所要の環状隙間が形成されるよう外嵌され、かつ一方の側端部内周面が前記一方のガイドスリーブの球面に、かつ他方の側端部内周面が前記他方のガイドスリーブの外周面に、それぞれ摺動可能に水密的に摺接する分割構造の左右１対の筒形筐体と、
前記両筐体の対向端部外周面に回転可能かつ密封状に外嵌される分割構造の回転スリーブと、
前記回転スリーブに形成された少なくとも１個の作業孔の開口部に取り付けられ、かつ前記既設流体管の中心に向かって進退しうる切削工具を有する切断装置と、
前記回転スリーブを回転させる回転駆動手段と、
前記作業孔の開口部と前記切断装置との間に設けられた仕切弁装置と、
前記既設流体管の切断後において前記作業孔を密閉する密封手段とを備えることを特徴とする既設流体管の伸縮可撓化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水道管やガス管等の既設流体管を、内部の流体の流れを遮断することなく切断し、伸縮可撓化できるようにした既設流体管の伸縮可撓化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地中に埋設された流体管には、地震や地盤沈下等による地盤の相対変位により、管と直交する方向又は管軸方向に応力が加わることが多く、その応力が許容限度を超えた際に、継手部より管が抜け出したり、破損事故を起こしたりすることがある。
【０００３】
このような事故を防止するには、既設の流体管に伸縮可撓性の管継手を取り付けることが効果的である。この管継手を、流体管内の流体の流れを止めることなく不断流状態で取り付ける一般的な方法としては、例えば次のような工法がある。
【０００４】
すなわち、流管体の周囲に密閉ケースを水密的に取付け、このケース内において切断機により流体管をリング状に切断したのち、この切断片を切断機と共に密閉ケース内より撤去し、伸縮可撓継手を密閉ケース内に挿入して、流体管の切断個所に嵌め込み、最後に密閉ケース内を流管体より撤去する工程により行われる。
【０００５】
上述した通常の流管体の伸縮可撓化方法では、流体管に大型の密閉ケースを取り付けたり、作業終了後にこれを撤去したりする作業を要するため、その作業が煩雑であるとともに、管径が大きい場合には、クレーン等の重機を用いる必要があるため、作業が大がかりとなり、工数や作業コストが嵩む問題がある。
【０００６】
また、流体管の切断には、それよりも外径の大きな円筒形のカッターを備える切断装置が用いられるため、管径が大きい場合には、必然的に切断装置も大型化し、その取付けや撤去作業が煩雑となる。
【０００７】
そこで、本願の出願人は、上記の問題点を解決するために、大型の密閉ケースや円筒カッターを備える大型の切断装置等を用いることなく、流体管を容易に切断して伸縮可撓化しうる方法を案出し、先に特許出願している（特願平１１−１１９９４３号参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した先願のものにおいても、次のような解決すべき課題が残されていた。すなわち、流体管にパッキンを介して装着した筐体自体を、切断装置と共に回転させて管を切断するようにしているため、パッキンが損傷する恐れがあり、従ってパッキンの材質の選定が難しいという問題がある。
【０００９】
また、流体管の外周面が腐食等により凹凸面となっていると、パッキンによる水密性を保持し得ないため、外周面を平滑面に補修する必要があり、その作業が面倒である。さらに、切断後において流体管の可撓量は、その外周面と筐体の両端部との間の隙間分及びパッキンの伸縮量に限られるため、管と直支する方向に大きな相対変位が生じた際に、それを吸収できない恐れがある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、大型の密閉ケースや切断装置を用いずに流体管を容易に伸縮可撓化しうるとともに、流体管と筐体との間のパッキンを損傷させたり、流体管の外周面を補修したりする必要がなく、かつ大きな可撓性を有するようにした既設流体管の伸縮可撓化方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の既設流体管の伸縮可撓化方法は、既設流体管の管軸を中心とする球面に形成された外周面を有する分割構造の円筒形の一方のガイドスリーブを前記既設流体管の外周面に直接かつ密封状に固着し、直円筒形の他方のガイドスリーブを前記一方のガイドスリーブに離間して前記既設流体管の外周面に直接かつ密封状に固着するとともに、前記両ガイドスリーブ間の前記既設流体管の外周面との間に環状空間が形成されかつ互いの対向面間に所要の環状隙間が形成されるよう外嵌される分割構造の左右１対の筒形筐体を、一方の筐体の側端部内周面が前記一方のガイドスリーブの球面に、かつ他方の筐体の側端部内周面が前記他方のガイドスリーブの外周面に、それぞれ摺動可能かつ水密的に摺接するように装着したのち、前記両筐体の対向端部外周面に管軸方向への移動を規制して分割構造の回転スリーブを回転可能かつ密封状に外嵌させたのち、その回転スリーブの外周面に穿設された作業孔より挿入した切削工具を、前記回転スリーブを回転させつつ前記既設流体管の中心に向かって送り込むことにより、両筐体により囲まれた前記既設流体管の中間部を切断し、その後切削工具を取り外して前記作業孔を密封し、前記既設流体管の一部を伸縮可撓化することを特徴としている。
上記構成の方法によると、既設流体管に左右１対の筐体を取付け、その対向端部外周面に外嵌した回転スリーブを回転させて流体管を切断するので、大型の密閉ケースや切断装置を用いることなく、流体管を伸縮可撓化することができ、作業性や作業能率が向上するとともに、流体管の外周面と筐体との間に設けられたシール部材の損傷も防止される。
また、他方の筐体が摺接する既設流体管の外周面が凹凸面となっていても、それを補修する必要はなく、工数が削減される。
【００１２】
上記の方法により、流体管の少なくとも２個所を伸縮可撓化することにより、流体管に作用する引張りや圧縮力及び曲げモーメントが、少なくとも２個所で吸収されるため、その破損防止効果が高まる。
【００１３】
上記方法において、球面をなすガイドスリーブと対向する流体管の外周面に、直円筒形のガイドスリーブを密封状に固着し、このガイドスリーブの外周面に他方の筐体の側端部内周面を摺接させるのが好ましい。
このようにすれば、他方の筐体が摺接する流体管の外周面が凹凸面となっていても、それを補修する必要がない。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の既設流体管の伸縮可撓化装置は、既設流体管の外周面に直接かつ密封状に固着され、かつ前記既設流体管の管軸を中心とする球面に形成された外周面を有する分割構造の円筒形の一方のガイドスリーブと、前記一方のガイドスリーブに離間して既設流体管の外周面に直接かつ密封状に固着される分割構造の直円筒形の他方のガイドスリーブと、前記既設流体管の外周面との間に環状空間が形成されかつ互いの対向面間に所要の環状隙間が形成されるよう外嵌され、かつ一方の側端部内周面が前記一方のガイドスリーブの球面に、かつ他方の側端部内周面が前記他方のガイドスリーブの外周面に、それぞれ摺動可能に水密的に摺接する分割構造の左右１対の筒形筐体と、前記両筐体の対向端部外周面に回転可能かつ密封状に外嵌される分割構造の回転スリーブと、前記回転スリーブに形成された少なくとも１個の作業孔の開口部に取り付けられ、かつ前記既設流体管の中心に向かって進退しうる切削工具を有する切断装置と、前記回転スリーブを回転させる回転駆動手段と、前記作業孔の開口部と前記切断装置との間に設けられた仕切弁装置と、前記既設流体管の切断後において前記作業孔を密閉する密封手段とを備えることを特徴としている。
上記構成の本発明の装置によると、通常の伸縮可撓化方法に用いられる装置に比して小型かつ簡単な構成であるため、作業コストが低減する。
【００１５】
上記装置において、作業孔の開口部と切断装置との間に仕切弁装置が設けられているので、切断装置の取り外しや作業孔密封用の密封手段の取付けが容易となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１及び図２を参照して、本発明の伸縮可撓化装置について説明する。１は、地盤２を掘削して所要長さに亘り露出させた既設流体管、例えばスチール製の水道管で、その適所の外周面には、上下２分割構造の円筒形をなす左右１対のスチール製のガイドスリーブ３，４が、互いに所定寸法離間して外嵌され、それらの両端開口部を水道管１の外周面に溶接するとともに、上下の突合わせ面を溶接することにより、密封状に固着されている。
【００１７】
左方のガイドスリーブ３の外周面は、管軸を中心とする球面３ａに形成され、その左右の両端には環状ストッパ３ｂが連設されている。また、右方のガイドスリーブ４は、直円筒形をなし、その左右両端の外周面にも、環状ストッパ４ａが連接されている。左右のガイドスリーブ３，４間の水道管１の周囲には、上下２分割構造の円筒形をなすスチール製の左右１対の筐体５，５が、互いの対向面間に所要の環状隙間Ｃが形成されるとともに、水道管１の外周面との間にも環状空間Ｓが形成されてようにして外嵌され、上下の突合わせ面を溶接することにより一体化されている。
【００１８】
各筐体５の対向端には、外向きの短寸のフランジ５ａが連設されている。
【００１９】
左方の筐体５の左端部内周面は、左方のガイドスリーブ３の球面３ａのほぼ中間部に摺接し、筐体５の左端に形成された環状凹溝６内に挿入したパッキン７を２つ割り環状リング８と筐体５に螺挿した複数のボルト９に押圧することにより、ガイドスリーブ３と左方の筐体５との摺接面の水密性が保持されている。
【００２０】
右方の筐体５の右端部内周面は、右方のガイドスリーブ４の外周面の右端寄りに摺接し、筐体５の右端に形成された環状凹溝６内に挿入したパッキン７を、上述と同様の環状リング８とボルト９により押圧することにより、ガイドスリーブ４と右方の筐体５との摺接面の水密性が保持されている。
【００２１】
左右の筐体５，５における対向端の外周面には、上下２分割構造の回転スリーブ１０が、その内周面の１対の環状溝１１を両筐体５のフランジ５ａに遊嵌することにより、管軸方向への移動を規制されて回転可能に外嵌され、かつ互いの対向面に形成された取付フランジ１０ａ同士をボルト１２とナット１３により締結することにより一体化されている。
【００２２】
回転スリーブ１０の両端の内周面に形成された環状凹溝１４内にはパッキン１５が挿入され、このパッキン１５を、回転スリーブの両側面にボルト止めされた押輪１６により押圧することにより、両筐体５の外周面と回転スリーブ１０の内周面との水密性が保持されている。
【００２３】
上記パッキン１５は、筐体５に対し摺動抵抗の小さい硬質ゴム等が好ましく、後述するように、回転スリーブ１０を筐体５回りに回転させる際の抵抗を小さくするとともに、パッキン１５がよじれるなどして損傷するのが防止されている。
【００２４】
回転スリーブ１０に周壁上部の中央部には、両筐体５の対向面に形成された環状隙間Ｃよりも若干小径の作業孔１７が穿設され、その開口端部には、仕切弁装置１８と、その上部に切断装置１９とが密封状に上向きに取り付けられている。仕切弁装置１８は、作業孔１７と連通する管路を開閉可能な弁体２０と、これをねじ送りにより管路と直交する方向に進退移動させる移動機構２１とを備えている。
【００２５】
切断装置１９は、回転切削工具であるエンドミル２２と、これを流体管１の中心に向かって進退移動させるねじ送り式の昇降機構２３と、エンドミル２２を回転させる油圧モータ２４と備えている。
【００２６】
地盤２上に敷設したベース板２５における回転スリーブ１０の下方には、管軸と平行をなす駆動軸２６の両端部が、ブラケット２７，２７により固定され、駆動軸２６の両端部には１対の駆動スプロケット２８，２８が軸支されている。駆動軸２６は、その左端部をギヤードモータ２９の回転軸２９ａに取り付けることにより、緩速で回転させられる。
【００２７】
回転スリーブ１０における取付フランジ１０ａを挟む外周面には、水道管１と平行をなす４本の支持軸３０が、ブラケット３１により対称的に固定され、各支持軸３０の両端部には、従動スプロケット３２が回転不能として軸着されている。
【００２８】
左右の各従動スプロケット３２と、上記左右の駆動スプロケット２８とには、それぞれチェーン３３が、回転スリーブ１０を巻回するようにして掛け回されている。なお、各チェーン３３は、１本のチェーンを各従動スプロケット３２と駆動スプロケット２８とに掛け回したのち、両端部を結合して無端状に形成されている。
【００２９】
モータ２９により両駆動スプロケット２９を回転させ、各チェーン３３を回走させると、各従動スプロケット３２がチェーン３３と共に回動することにより、回転スリーブ１０は筐体５の回りを回転することができる。
【００３０】
次に、上記装置による流体管の伸縮可撓化方法について説明する。
まず上述したように、地盤２を掘削して露出させた水道管１に、左右のガイドスリーブ３，４、筐体５，５、回転スリーブ１０の順に取り付けたのち、ガイドスリーブ３，４の両側方の水道管１を、ベース板２５に立設した左右１対の支持体３４により支持する。
【００３１】
ついで、回転スリーブ１０の作業孔１７の開口部に、仕切弁装置１８と切断装置１９とを取り付けたのち、回転スリーブ１０の下方のベース板２５上に、駆動スプロケット２８やモータ２９等の駆動手段を設置するとともに、回転スリーブ１０の外周面に、各支持軸３０及び従動スプロケット３２を取付け、両スプロケット２８，３２にチェーン３３を掛け回す。
【００３２】
この状態（図１及び図２の状態）において、油圧モータ２４を作動させてエンドミル２２を回転させるとともに、昇降機構２３の上端に取り付けたハンドル（図示略）を回転させてエンドミル２２を水道管１の上端面に向かって下降させる。
【００３３】
エンドミル２２の先端部により水道管１の上端を穿孔すると同時に、モータ２９を作動させて両チェーン３３を回走させ、回転スリーブ１０を一定方向に１回転させる。この際、回転スリーブ１０の両側面を、水道管１に別途装着した保持手段のガイドローラ等により保持し、管軸方向にがた付くのを防止するようにしてもよい。
【００３４】
なお、水道管１が厚肉のときは、エンドミル２２に段階的に送りを与えつつ、回転スリーブ１０を正逆方向に交互に複数回転させて切断するようにしてもよい。上記のように、回転スリーブ１０を回転させると、図３に示すように、水道管１は、エンドミル２２の外径の幅で切断される。
【００３５】
水道管１を切断したのち、図４に示すように、切断装置１９の昇降機溝２３を操作して、エンドミル２２を仕切弁装置１８の弁体２０の上方まで上昇させ、移動機構２１の操作により弁体２０を突出させて作業孔１７の上方の管路を密閉する。
【００３６】
ついで、切断装置１９を取り外して図示しない止水栓取付装置を装着したのち、弁体２０を開放し、図５に示すように、回転スリーブ１０の作業溝１７内に止水栓３５を圧入して密封する。ついで、止水栓取付装置及び仕切弁装置１８を取り外し、回転スリーブ１０の作業孔１７の開口面に抜け止め板３６を止着する。
【００３７】
最後に、回転スリーブ１０の外周面に取り付けられた支持軸３０や従動スプロケット３２，チェーン３３，駆動スプロケット２８やモータ２９等の駆動手段、左右の支持体３４及びベース板２５等を撤去し、露出させた水道管１を埋め戻せば、工事は終了する。
【００３８】
地震や地盤沈下等により水道管１に引張力や圧縮力が加わったり、管と直交する方向に曲げモーメントが作用するなどすると、図６に示すように、水道管１における切断部の右方側が、ガイドスリーブ４と右方の筐体５との間で相対的に伸縮しうるとともに、左方のガイドスリーブ３の球面３ａと摺接している左方の筐体５が、ガイドスリーブ３を中心として左右いずれかの方向にも撓曲しうるため、水道管１に作用する応力が吸収され、その破損等が防止される。
【００３９】
また、左方のガイドスリーブ３の外周面を球面３ａとして、水道管１の可撓量を大きくしているため、その上下方向等の相対変位量が大となっても破損する恐れはない。
【００４０】
図７は、上述した要領により、水道管１の２個所を伸縮可撓化した例を示す。このようにすると、図８に示すように、水道管１に作用する引張りや圧縮力及び曲げモーメント等が２個所において吸収され、水道管１の伸縮及び可撓量がより大きくなるため、その破損防止効果が高まる。
【００４１】
以上説明したように、上記実施形態においては、水道管１に左右１対の筐体５を取付けるとともに、その対向端部外周面に外嵌した回転スリーブ１０を回転させ、それに取付けた切断装置１９のエンドミル２２により水道管１を切断したのち、筐体５や回転スリーブ１０をそのまま伸縮可撓管継手として残すようにしているため、通常の大型の密閉ケースを用いる方法に比して、作業性や作業能率が大幅に向上する。
【００４２】
また、管径が大きくても、大型の密閉ケースや切断装置等が不要となり、従ってそれらの取付けや撤去作業にクレーン等の重機を用いる必要がなく、作業コストが低減する。さらに、エンドミル２２を用いて切断しているため、大径かつ厚肉の管でも切削負荷が小さく、従って小型の切断装置１９を使用することができる。上記のように筐体５を回転させずに、回転スリーブ１０のみを回転させて切断しているため、水道管１の外周面と筐体５との間に介設したパッキン７を損傷させる恐れがない。
【００４３】
水道管１に溶接により固着した一方のガイドスリーブ３の外周面を球面３ａとして、可撓量を大としてあるため、水道管１の上下方向等の相対変位が効果的に吸収され、その破損防止効果も高まる。
【００４４】
水道管１等の流体管が大径であるときには、上記仕切弁装置１８や切断装置１９を複数、例えば１８０度離間させて２個、回転スリーブ１０に取り付けてもよい。このようにすると、回転スリーブ１０を半回転させるだけでよいので、切断効率がよく、また、油圧モータ２４に接続される油圧ホース等の余裕長も少なくて済み、配管が容易となる。
【００４５】
水道管１が薄肉の場合には、上記エンドミル２２の代わりに、突切りバイト等の切削工具を用いることもあり、この際には、油圧モータ２４等の回転アクチュエータは不要となる。
【００４６】
上記実施形態では、回転スリーブ１０の外周面に複数の従動スプロケット３２を回転不能に取付け、これをチェーン３３により駆動して回転スリーブ１０を回転させるようにしているが、回転スリーブ１０の左右の外周面に、上下２分割構造のリング状のスプロケットを着脱可能に固着し、これにチェーン３３を掛け回して回転スリーブ１０を回転させるようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果を奏する。
【００４８】
請求項１の発明によれば、大型の密閉ケースや切断装置を用いることなく、流体管を切断して伸縮可撓化しうるので、作業性や作業能率が大幅に向上する。また、筐体に外嵌した回転スリーブを回転させるので、流体管の外周面と筐体との間に設けたパッキンの損傷が防止される。
また、他方の筐体が摺接する流体管の外周面が凹凸面となっていても、それを補修する必要はなく、工数が削減される。
【００４９】
上記の方法により、流体管の少なくとも２個所を伸縮可撓化することにより、流体管に作用する引張りや圧縮力及び曲げモーメントが、少なくとも２個所で吸収されるため、その破損防止効果が高まる。
【００５０】
請求項２の発明によれば、通常の伸縮可撓化方法に用いられる装置に比して、小型かつ簡単な構成であるため、作業コストが低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の装置における流体管の切断開始前の状態を示す一部切欠側面図である。
【図２】  同じく、図２のII−II線の縦断正面図である。
【図３】  同じく、流体管の切断後の状態を示す一部切欠側面図である。
【図４】  図じく、切断後においてエンドミルを上昇させ、作業孔の管路を仕切弁により閉塞した状態を示す縦断側面図である。
【図５】  同じく、切断装置、仕切弁装置等の附属装置を取外し、作業孔を密封した状態を示す縦断側面図である。
【図６】  同じく、流体管が撓んだ状態を示す縦断側面図である。
【図７】  同じく、流体管の２個所を伸縮可撓化した状態の縦断側面図である。
【図８】  同じく、２個所において撓んだ状態を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１      流体管
２      地盤
３      ガイドスリーブ
３ａ    球面
３ｂ    環状ストッパ
４      ガイドスリーブ
４ａ    環状ストッパ
５      筐体
５ａ    フランジ
６      環状凹溝
７      パッキン
８      環状リング
９      ボルト
１０    回転スリーブ
１０ａ  取付フランジ
１１    環状凹溝
１２    ボルト
１３    ナット
１４    環状凹溝
１５    パッキン
１６    押輪
１７    作業孔
１８    仕切弁装置
１９    切断装置
２０    弁体
２１    移動機構
２２    エンドミル
２３    昇降機構
２４    油圧モータ
２５    ベース板
２６    駆動軸
２７    ブラケット
２８    駆動スプロケット
２９    ギヤードモータ
３０    支持軸
３１    ブラケット
３２    従動スプロケット
３３    チェーン
３４    支持体
３５    止水栓
３６    抜け止め板
【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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