JP6967182B2 - Turbine crawler that runs in a pipe with a flow and gets power from the flow - Google Patents
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Description
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石油プラント配管やガス配管などの各種配管の管内において実施される、例えば、点検作業を実施したり、サビ落とし作業や塗装作業を実施するなど、管内で実施されるいろいろな作業において、管内において作業を行う装置に必須の動力を得るために、従来においては、管の外部から管内へ、電源ケーブルや油圧ホース、水圧ホースまたは空圧ホースなどの動力ホースを引き込む必要があり、管の長さが長い場合には、電源ケーブルや動力ホースも長くかつ重くなり、よって、その取扱いが大変煩雑であった。
本発明においては、管内を流れる水や空気などの流体が持つ運動エネルギーを獲得し、該獲得した運動エネルギーを動力に変換して各種の作業を行い、あるいは、該動力を使用して管内を自走することも可能な、すなわち、電気ケーブルや動力用ホースを必要としない、いわゆる自立型の「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」を提案するものである。
なお、本発明の利用例として、ブラストホースやサクションホースを必要とすること無く、管内の研掃材ブラストを実施し、且つ、使用済みの研掃材を管の外部へ移送する方法についても簡単に説明を行う。
The present invention is carried out, for example, in a hydraulic iron pipe of a hydropower plant, a water supply pipe, a drainage pipe, or various pipes such as an oil plant pipe and a gas pipe, for example, performing inspection work or rusting. In order to obtain the essential power for the equipment that works in the pipe in various work performed in the pipe such as dropping work and painting work, conventionally, the power cable and hose from the outside of the pipe to the inside of the pipe are used. It is necessary to pull in a power hose such as a hose, a hydraulic hose or a pneumatic hose, and when the length of the pipe is long, the power cable and the power hose are also long and heavy, and therefore the handling is very complicated.
In the present invention, the kinetic energy of a fluid such as water or air flowing in the pipe is acquired, and the acquired kinetic energy is converted into power to perform various operations, or the power is used to self-propell the inside of the pipe. It is possible to run, that is, it does not require an electric cable or a power hose, and proposes a so-called self-supporting "turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow".
As an example of use of the present invention, it is also easy to perform blasting of the cleaning material inside the pipe without requiring a blast hose or a suction hose, and to transfer the used cleaning material to the outside of the pipe. I will explain to.
各種配管の内面において作業を実施する、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。
Further, the in-pipe inspection pig described in Japanese Patent Publication No. 6-66776 is known.
Further, there is known a device described in Japanese Patent Publication No. 2014-18702 that moves and works in a pipe.
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。
上述の公知の装置においては、管内において作業を行う装置に必須の動力を得るために、管の外部から管内へ、電源ケーブルや動力ホースを引き込む必要があり、管の長さが長い場合には、電源ケーブルや動力ホースの取扱いが大変煩雑である。
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。
管内において作業を行う装置に必須の動力を得るために、従来においては、管の外部から管内へ、電源ケーブルや油圧ホース、水圧ホースまたは空圧ホースなどの動力ホースを引き込む必要があり、管の長さが長い場合には、電源ケーブルや動力ホースも長くかつ重くなり、よって、その取扱いが大変煩雑であった。
本発明においては、管内を流れる水や空気などの流体が持つ運動エネルギーを獲得し、該獲得した運動エネルギーを動力に変換して各種の作業を行い、あるいは、該動力を使用して管内を自走することも可能な、すなわち、電気ケーブルや動力用ホースを必要としない、いわゆる自立型の「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」を提案する。
次に、従来の装置と本発明の装置との更なる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。
従って、本発明の第2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、「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」を提案する。
The following problems to be solved exist in the in-pipe work method and device disclosed in Japanese Patent Publication No. 2003-225626 and the in-pipe inspection pig disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-66776.
In the above-mentioned known devices, it is necessary to draw a power cable or a power hose from the outside of the tube into the tube in order to obtain the essential power for the device working in the tube, and if the length of the tube is long, , The handling of power cables and power hoses is very complicated.
Therefore, the first technical solution problem of the present invention is as follows.
Conventionally, in order to obtain the essential power for a device that works in a pipe, it is necessary to pull a power hose such as a power cable, a hydraulic hose, a hydraulic hose or a pneumatic hose from the outside of the pipe into the pipe. When the length is long, the power cable and the power hose are also long and heavy, and therefore the handling is very complicated.
In the present invention, the kinetic energy of a fluid such as water or air flowing in the pipe is acquired, and the acquired kinetic energy is converted into power to perform various operations, or the power is used to self-propell the inside of the pipe. We propose a so-called self-supporting "turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow" that can run, that is, does not require an electric cable or a power hose.
Next, in order to further clarify the difference between the conventional device and the device of the present invention, first, the device of the present invention will be described. In the device of the present invention, the space inside the pipe is defined as the low pressure region portion. The turbine crawler is configured by providing a mechanism for moving the turbine crawler provided with the pipe inner surface contact sealing member along the inner wall of the pipe for dividing into two spaces of the high pressure region portion. Since the fluid in the high-pressure region flows into the low-pressure region at high speed through a slight gap between the pipe inner surface contact seal member and the inner wall of the pipe, the inner wall of the pipe is swept with high efficiency. It is possible to clean, clean, or dry the wet inner wall of the tube. However, since the above-mentioned known device does not include the pipe inner surface contact sealing member, the ability to blow off the inner wall of the pipe to clean it or to dry the wet inner wall of the pipe is insufficient.
Therefore, the second technical solution problem of the present invention is as follows.
The apparatus of the present invention comprises a mechanism for moving a turbine crawler provided with a pipe inner surface contact sealing member along the inner wall of the pipe for dividing the space inside the pipe into two spaces, a low pressure region and a high pressure region. Due to this, the fluid in the high pressure region flows into the low pressure region at high speed through a slight gap between the pipe inner surface contact seal member constituting the turbine crawler and the inner wall of the pipe. A "turbine crawler that runs in a flowing pipe and is powered by the flow" that allows the inner wall of the pipe to be efficiently cleaned and cleaned, or the wet inner wall of the pipe to be dried. suggest.
次に、本発明の第3の技術的解決課題は次のとうりである。
以下の本発明の第3の技術的解決課題は、本発明の目的とは異なるので本発明の技術的解決課題とは言えないが、本発明の利用例として、すなわち、本発明に付随して発生する利点に係る技術的解決課題であるので、本発明の第3の技術的解決課題として述べる。
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。
本発明の第3の技術的解決課題は、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であるが、すなわち、本発明の第3の技術的解決課題は、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「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」を提案することである。
Next, the third technical solution problem of the present invention is as follows.
The following third technical solution problem of the present invention cannot be said to be a technical solution problem of the present invention because it is different from the object of the present invention. Since it is a technical solution problem relating to the advantages that occur, it will be described as a third technical solution problem of the present invention.
The above-mentioned device for moving and working in a pipe disclosed in Japanese Patent Publication No. 2014-18702 is a device proposed by the present inventor.
The device includes a mechanism for moving an in-pipe moving body provided with a pipe inner surface contact seal member along the inner wall of the pipe for dividing the space inside the pipe into two spaces, a low pressure region and a high pressure region. Due to this, the fluid in the high pressure region flows into the low pressure region at high speed through a slight gap between the pipe inner surface contact seal member constituting the in-pipe moving body and the inner wall of the pipe. It is possible to clean and clean the inner wall of the pipe with high efficiency, or to dry the wet inner wall of the pipe, but the device has the following problems to be solved.
In the conventional device, the problem that occurs when the cleaning material blast cleaning work 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 device is solved. The following is an example of a problem to be solved.
The inner area of the iron pipe is calculated to be 5652 m2, and if 45 kg of garnet as a polishing material is injected per 1 m 2, the total amount of garnet injected inside the iron pipe is about 254 tons.
The injected garnet needs to be discharged to the outside of the iron pipe, but in order to transfer the garnet by the air transportation method, the flow velocity of the air flowing inside the iron pipe needs to be 45 m / s. The flow rate of air flowing inside the iron pipe required to obtain the air flow velocity reaches 1700 m3 per minute.
When a roots pump having a maximum discharge pressure of 90 kpa is used to obtain the air flow rate, the power required for operating the roots pump reaches 3500 kW.
That is, it is very difficult to obtain a roots pump of 1700 m3 / min from the viewpoint of profitability and installation location, and it is also very difficult to secure a 3500 kW generator from the viewpoint of profitability and installation location.
Next, using an air compressor outside the iron pipe with a maximum discharge pressure of compressed air of 13 kgf / cm2 and a discharge flow rate of compressed air of 14 m3 / min, a garnet of 35 kg / min is blasted inside the iron pipe. In order to transport air to the nozzle and perform blasting work, a blast hose with a length of 2000 m that communicates and connects the blast nozzle with the polishing material pressure feeding tank located outside the iron pipe and on the downstream side of the air compressor. However, if the total pressure loss of the blast hose is 2 kgf / cm2, the inner diameter of the blast hose is 102 mm, the outer diameter is 132 mm, and the weight of the blast hose per 1 m is 7 kg. The total weight of the 2000m long blast hose reaches 14 tons.
That is, regarding the 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 third technical solution problem of the present invention is to solve the problem in the conventional device as described above, that is, the device disclosed in Japanese Patent Publication No. 2014-18702, that is, the present invention. The third technical solution is that it does not require the super-large pump and power as described above, nor does it require any long and heavy hoses, "running in a flowing pipe and from the flow. It is to propose a "turbine crawler that obtains power".
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;
「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」において:
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、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;
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「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」において、管内へ流体を供給する流体供給源の最大供給圧力の絶対値がP0である流体供給源から管内への流体の供給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、「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」において;
該ロータ回転軸に、油圧ポンプ、水圧ポンプまたはエンコンプレッサなどの流体エネルギー生成ポンプや発電機などの動力を発生させる装置が連結されている:
以上のように構成されていることを特徴とする、「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」が提供される。
In the invention according to claim 1 in order to achieve the above technical solution problem;
In "a turbine crawler that runs in a pipe with a flow and gets power from the flow":
The turbine crawler is composed of at least a mainframe member, a pipe inner surface contact sealing member, and a rotor;
The mainframe member is formed in an annular shape, the pipe inner surface contact seal member is attached to the outer peripheral end portion of the mainframe member, and a fluid supply hole is formed in the central portion of the mainframe member. A bearing member for holding a rotor rotating shaft, which is a member constituting the rotor, is further mounted on the central portion of the mainframe member;
The inner surface contact seal member of the pipe is formed so that the entire shape is annular and can be brought into close contact with the inner surface of the pipe by being deformed;
The rotor has a rotor rotation shaft whose one side is held by the bearing member, a first boss member mounted on the other side of the rotor rotation shaft, and a first boss member arranged on the outer peripheral portion of the first boss member. It consists of two boss members and one or more rotary nozzles mounted on the outer periphery of the second boss member;
Further, in the rotor, an annular rotor center space is formed between the outer peripheral surface of the first boss member and the inner peripheral surface of the second boss member, and in the rotor center space, one end surface thereof is formed. The fluid supply hole is as airtight as possible facing the fluid supply hole of the mainframe, that is, the fluid supply hole and the fluid supply hole are as airtight as possible and rotatable with each other. It is communicated with;
In the rotor, the other end face of the rotor central space is further hermetically closed;
Further in the rotor, the upstream end of the rotary nozzle communicates with the rotor central space, and the downstream end of the rotary nozzle is open to the space inside the tube;
Thus, in the rotor, the fluid supply hole of the mainframe is used as the starting point on the upstream side, and the fluid supplied hole, the rotor center space, and the rotating nozzle outlet as the ending point on the downstream side via the rotating nozzle. A rotor flow path leading to is formed;
In the rotor, the axis of the jet blown out from the outlet of the rotary nozzle is arranged at a position where the jet applies rotational torque to the rotor;
In the rotor flow path, the value of 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 cross-sectional area of the minimum area in the cross-sectional area of the flow path through which the fluid of the flow rate Q passes. Let A be the value of;
In the "turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow" configured as described above, the absolute value of the maximum supply pressure of the fluid supply source that supplies the fluid into the pipe is P0. To describe the relationship between the absolute pressure value and the A value at several points inside the pipe since the start of fluid supply from the source into the pipe;
That is, the pressure value at the upstream end of the pipe is P1, the pressure value at the immediately preceding portion of the turbine crawler is P2 in the upstream region of the turbine crawler, and the turbine crawler is downstream from the turbine crawler. The pressure value of the part immediately after is P3, the pressure value of the downstream end of the pipe is P4, P1-P4 = PL1, P2-P3 = PL2, and PL1-PL2 = PL3. To describe how to set the value of;
Although PL1 which is the total pressure loss value is smaller than P0 which is the maximum discharge pressure value of the fluid supply device but is close to P0, and PL2 which is the pressure loss value in the turbine crawler is smaller than PL1. The value of A is set so that it is close to PL1, that is, the value of A is smaller and the value of PL2 is larger:
In "a turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow", which is characterized by being configured as described above;
A device for generating power such as a fluid energy generation pump such as a hydraulic pump, a hydraulic pump or an encompressor, or a generator is connected to the rotor rotating shaft:
Provided is a "turbine crawler that travels in a pipe having a flow and obtains power from the flow", which is characterized by being configured as described above.
本発明は下記の効果をもたらすものである。
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石油プラント配管やガス配管などの各種配管の管内において実施される、例えば、点検作業を実施したり、サビ落とし作業や塗装作業を実施するなど、管内で実施されるいろいろな作業において、管内において作業を行う装置に必須の動力を得るために、従来においては、管の外部から管内へ、電源ケーブルや油圧ホース、水圧ホースまたは空圧ホースなどの動力ホースを引き込む必要があり、管の長さが長い場合には、電源ケーブルや動力ホースも長くかつ重くなり、よって、その取扱いが大変煩雑であった。
本発明においては、管内を流れる水や空気などの流体が持つ運動エネルギーを獲得し、該獲得した運動エネルギーを動力に変換して各種の作業を行い、あるいは、該動力を使用して管内を自走することも可能な、すなわち、電気ケーブルや動力用ホースを必要としない、いわゆる自立型の「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」を提案するものであるが提供される。
The present invention has the following effects.
The present invention is carried out, for example, in a hydraulic iron pipe of a hydropower plant, a water supply pipe, a drainage pipe, or various pipes such as an oil plant pipe and a gas pipe, for example, performing inspection work or rusting. In order to obtain the essential power for the equipment that works in the pipe in various work performed in the pipe such as dropping work and painting work, conventionally, the power cable and hose from the outside of the pipe to the inside of the pipe are used. It is necessary to pull in a power hose such as a hose, a hydraulic hose or a pneumatic hose, and when the length of the pipe is long, the power cable and the power hose are also long and heavy, and therefore the handling is very complicated.
In the present invention, the kinetic energy of a fluid such as water or air flowing in the pipe is acquired, and the acquired kinetic energy is converted into power to perform various operations, or the power is used to self-propell the inside of the pipe. It is possible to run, that is, it does not require an electric cable or a power hose, that is, it proposes a so-called self-supporting "turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow". Will be done.
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。
Hereinafter, preferred embodiments of the apparatus configured according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
In order to deepen the understanding of the present invention, in the following description of the preferred embodiment, values such as the diameter and length of the pipe and the flow velocity of the fluid will be specifically illustrated and described.
図1乃至図4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に係る好適実施例の「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」は、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相混相流体などの流体が流れる管1の内部に配置されている。
該タービンクローラは、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、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おり;
該ロータにおいて、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おり;、
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「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」において、管内へ流体を供給する流体供給源の最大供給圧力の絶対値がP0である流体供給源から管内への流体の供給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、「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」において;
ロータ回転軸231に、プラネットギヤ減速機241を介して、油圧ユニット/発電ユニット282が連結されている。
Explaining with reference to FIGS. 1 to 4, the “turbine crawler traveling in a pipe having a flow and obtaining power from the flow” according to the preferred embodiment according to the first aspect, which is configured according to the present invention, is a gas or a gas. A single-phase fluid of liquid, a two-phase mixed fluid of gas and liquid, or a two-phase mixed fluid of gas or liquid and solid particles such as a sweeping material, or a three-phase of gas, liquid and solid particles. It is arranged inside the pipe 1 through which a fluid such as a mixed-phase fluid flows.
The turbine crawler is composed of at least a
The
The pipe inner surface
The
Further, in the
Further, in the
Further, in the
Thus, in the
In the rotor, the axis of the jet blown out from the outlet of the rotary nozzle is arranged at a position where the jet applies rotational torque to the rotor;
In the rotor flow path, the value of the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor
In the "turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow" configured as described above, the absolute value of the maximum supply pressure of the fluid supply source that supplies the fluid into the pipe is P0. To describe the relationship between the absolute pressure value and the A value at several points inside the pipe since the start of fluid supply from the source into the pipe;
That is, the pressure value at the upstream end of the pipe 1 is P1, the pressure value at the immediately preceding portion of the turbine crawler in the upstream region of the turbine crawler is P2, and the turbine is in the downstream region of the turbine crawler. When the pressure value at the end immediately after the crawler is P3, the pressure value at the downstream end of the tube is P4, P1-P4 = PL1, P2-P3 = PL2, and PL1-PL2 = PL3. To describe how to set the value of A;
Although PL1 which is the total pressure loss value is smaller than P0 which is the maximum discharge pressure value of the fluid supply device but is close to P0, and PL2 which is the pressure loss value in the turbine crawler is smaller than PL1. The value of A is set so that it is close to PL1, that is, the value of A is smaller and the value of PL2 is larger:
In "a turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow", which is characterized by being configured as described above;
A hydraulic unit /
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、メインフレーム部材22及びロータ23を備えていることに起因して、該タービンクローラ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、すなわち、強い流体エネルギーを受圧している。該流体エネルギーは、ロータ23を高速回転させて機械エネルギーに変換し、ロータ23に連結された油圧ユニット・発電ユニット282を回転駆動させて動力を発生させるものである。
管1の内部へ多量の空気を供給するための、管外に配置されたルーツポンプ(図示していない)が作動すると、管1の上流側入口から管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。
本発明に従って構成された好適実施例の「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」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。
該ルーツポンプにより管1の上流側入口から管1の内部へ、毎分115m3の空気が注入されるが、同時に、毎分180kgの水と毎分45kgのガーネットが注入される。
該ルーツポンプから注入された空気は、管1の内部を流れる水とガーネットとの混相流体に対して速度を付与し、管1の内部を流れる水とガーネットとの混相流体の流速は、該水の中で該ガーネット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の内部を流れる空気の流量と圧力に起因して発生する空気の作用により該流速が付与され、且つ、設定されている。
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。
なお、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出口から流体セパレータ(図示していない)に到り、該流体セパレータにより分離されたガーネットは廃材容器(図示していない)に貯留され、一方、清浄な空気は大気中へ放出される。
流路断面積の合計が72cm2である2個のノズル口から、毎秒265mの流速にて、毎分115m3の空気が噴出している場合に、該空気の噴流の力は62kgfである。
該噴流の軸線の接円の直径を600mmとすれば、該噴流がロータ23を回転させるトルクは約19kgf・mである。また、この時のロータ23の回転数は、約8400rpmである。すなわち、ロータ23は、約164kwの機械エネルギーを有している。
該機械エネルギーは、プラネットギヤ減速機241の機械抵抗により減衰されるが、プラネットギヤ減速機241の機械効率を60%とすれば、約98kwを正味動力として、すなわち、タービンクローラを自走させるための動力や、各種の作業装置の動力などとして、十分に活用することが出来る。
The apparatus of the present invention includes a pipe inner surface
When a roots pump (not shown) arranged outside the pipe for supplying a large amount of air to the inside of the pipe 1 is activated, a large amount of air is injected from the upstream inlet side of the pipe 1 into the inside of the pipe 1. Will be done. Since the flow path inside the
With respect to the inner surface of a horizontally arranged iron pipe having an inner diameter of 90 cm and a length of 2000 m, using the "turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow" of a preferred embodiment configured according to the present invention. An example of the work when the cleaning material blast cleaning work is carried out will be described below.
The inner area of the iron pipe is calculated to be 5652 m2, and if 45 kg of garnet as a polishing material is injected per 1 m 2, the total amount of garnet injected inside the iron pipe is about 254 tons.
The injected garnet needs to be discharged to the outside of the iron pipe, but in order to transfer the garnet by the air transportation method, the flow velocity of the air flowing inside the iron pipe needs to be 45 m / s. The flow rate of air flowing inside the iron pipe required to obtain the air flow velocity reaches 1700 m3 per minute.
However, if the garnet to be injected and the garnet that has been injected are to be transferred by the hydraulic transportation method instead of the air transportation method, the flow velocity of the water flowing inside the iron pipe may be 3 m / sec, and at this time, the water and the garnet Assuming that the flow rate of garnet in the flow rate of the two-phase multiphase fluid is 20%, the amount of water required is 180 kg per minute.
That is, with respect to the flow velocity of the two-phase multiphase fluid of water flowing inside the pipe 1 and the garnet, the limit flow velocity at which the garnet can float in the water without settling is about 3 m / s.
If a flow rate of 3 m / s is applied to a two-phase multiphase fluid of water and garnet by the action of air flowing inside the iron pipe, the required air flow rate is 115 m3 / min, and the air flow rate is obtained. Therefore, when a roots pump having a maximum discharge pressure of 90 kpa is used, the power required for the operation of the roots pump is 240 kW.
The roots pump injects air at 115 m3 / min from the upstream inlet of the tube 1 into the inside of the tube 1, while simultaneously injecting 180 kg of water per minute and 45 kg of garnet per minute.
The air injected from the roots pump gives a velocity to the mixed fluid of water flowing inside the pipe 1 and the garnet, and the flow velocity of the mixed fluid of the water flowing inside the pipe 1 and the garnet is the water. The garnet is set to a flow rate that is the same as or exceeds the limit flow rate at which the garnet can float without settling, and the air flowing inside the tube 1 with respect to the flow rate of the mixed fluid thus set. The flow velocity is imparted and set by the action of air generated due to the flow rate and pressure of.
Since the gap between the pipe 1 and the pipe inner surface
The garnet that has completed the cleaning work flows in the downstream direction of the pipe 1 together with air and reaches the fluid separator (not shown) from the downstream outlet, and the garnet separated by the fluid separator is a waste material container (Fig.). (Not shown), while clean air is released into the atmosphere.
When air of 115 m3 / min is ejected from two nozzle openings having a total channel cross-sectional area of 72 cm2 at a flow rate of 265 m / s, the force of the jet of the air is 62 kgf.
Assuming that the diameter of the tangent circle of the axis of the jet is 600 mm, the torque that the jet rotates the
The mechanical energy is attenuated by the mechanical resistance of the
揺動車輪ユニット26の構成について述べると、
揺動車輪ユニット26は、ロッド非回転式シリンダ旋回用アクチュエータ264の外周部に放射状に配置されて固定された4個のロッド非回転式シリンダ263と、
該4個のロッド非回転式シリンダ263の各々のピストンロッドの先端部に装着された各々2個、合計4式すなわち合計8個の従動車輪262、から構成されており、
該各々2個の従動車輪262の軸線は、図1及び図4において、管1の軸線と平行では無く、やや傾いた状態で配置されている。
4個のロッド非回転式シリンダ263は、4式の従動車輪262を管1の内壁に強く押し付ける機能を有している。各々のロッド非回転式シリンダ263のシリンダケースは、ロッド非回転式シリンダ旋回用アクチュエータ264に連結されており、各々のロッド非回転式シリンダ263のシリンダケースは、図4における白矢印266の方向に、任意の時に且つ任意の角度で旋回せられ、すなわち、従動車輪262の軸線と管1の軸線との相対角度が、任意の時に且つ任意の角度で変更せられ、而して、タービンクローラの自走方向と自走速度が設定されるものである。
The configuration of the
The
The four rods are composed of two driven wheels attached to the tip of each piston rod of the
The axes of each of the two driven
The four rod
プラネットギヤ減速機241の出力軸242が、図1において右から左を見た状態において時計方向へ回転駆動されると、揺動車輪ユニット26は時計方向へ回転駆動され、揺動車輪ユニット26に装着された従動車輪262は回転する。
この時、従動車輪262の軸線が、管1の外周部の方向から見て反時計方向に僅かに傾いていることに起因して、揺動車輪ユニット26には管1の軸線に沿って右から左へ向かう走行駆動力が発生する。
この時、メインフレーム部材22には反時計方向へ回転させようとする反作用が作用するが、シリンダ273により管1へ押付けられた従動車輪272の軸線は管1の軸線と直交する面上に在るので、従動車輪272は回転せず、而してメインフレーム部材22の反時計方向へ回転は阻止される。
すなわち、図1において右から左を見た状態において、プラネットギヤ減速機241が時計方向へ回転駆動されると、タービンクローラは白矢印方向85へ走行する。
When the
At this time, the axis of the driven
At this time, a reaction that tries to rotate the
That is, when the
図1乃至図4に図示のタービンクローラにおいては、該タービンクローラが管1の内面に沿って走行する方法として、揺動車輪ユニット26による自走方式を提案している。
タービンクローラが管1の内面に沿って走行する方法として、揺動車輪ユニット26による方法に代えて、管1の外部に配置したウインチ(図示していない)によりタービンクローラを牽引する方法を適用することも出来る。
該ウインチを適用した場合のタービンクローラの走行速度のコントロール方法について、該ウインチに巻き取られるワイヤロープの端部にタービンクローラを連結し、ワイヤロープを該ウインチによって巻き取り、または繰り出すことによりタービンクローラを管1に沿って走行させ、ワイヤロープの巻き取り、繰り出し速度をコントロールすることにより、タービンクローラの走行速度をコントロールするものである。
In the turbine crawler shown in FIGS. 1 to 4, a self-propelled method using a
As a method for the turbine crawler to travel along the inner surface of the pipe 1, a method of pulling the turbine crawler by a winch (not shown) arranged outside the pipe 1 is applied instead of the method using the
Regarding the method of controlling the traveling speed of the turbine crawler when the winch is applied, the turbine crawler is connected to the end of the wire rope wound around the winch, and the wire rope is wound up or unwound by the winch. Is driven along the pipe 1, and the traveling speed of the turbine crawler is controlled by controlling the winding and feeding speed of the wire rope.
本発明に従って構成されたタービンクローラにおいては、タービンクローラが管1の内部を移動するのに伴い、タービンクローラに装着され且つ管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。
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。
本発明に係る「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」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。
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。
In the turbine crawler configured according to the present invention, as the turbine crawler moves inside the pipe 1, the pipe inner surface
The inner wall of the actual pipe 1 has irregularities corroded by rust or the like, and the surface of the pipe inner surface
The high-speed air flow is very effective for sucking and cleaning dirt adhering to the inner surface of the pipe 1 or drying the water adhering to the inner surface of the pipe 1.
In the "turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow" according to the present invention, after the cleaning work is completed, the inner surface of the pipe 1 is cleaned and dried, and then the painting work is performed. Will be implemented.
The means for acting on the inner wall of the pipe 1 is not limited to the cleaning material or the spraying of paint. For example, an ultra-high pressure water injection nozzle or the like may be provided instead of the painting nozzle.
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。
Although the preferred embodiments of the apparatus of the present invention have been described above, various embodiments of the apparatus of the present invention can be considered in accordance with the claims in addition to the preferred embodiments.
In the description of the device of the preferred embodiment, the device and the tube are described as being in the atmosphere, but the device of the present invention can be applied even when the device and the tube are in the water. ..
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石油プラント配管やガス配管などの各種配管の管内において実施される、例えば、点検作業を実施したり、サビ落とし作業や塗装作業を実施するなど、管内で実施されるいろいろな作業において、管内において作業を行う装置に必須の動力を得るために、従来においては、管の外部から管内へ、電源ケーブルや油圧ホース、水圧ホースまたは空圧ホースなどの動力ホースを引き込む必要があり、管の長さが長い場合には、電源ケーブルや動力ホースも長くかつ重くなり、よって、その取扱いが大変煩雑であった。
本発明においては、管内を流れる水や空気などの流体が持つ運動エネルギーを獲得し、該獲得した運動エネルギーを動力に変換して各種の作業を行い、あるいは、該動力を使用して管内を自走することも可能な、すなわち、電気ケーブルや動力用ホースを必要としない、いわゆる自立型の「流れのある管内を走行し且つ該流れから動力を得るタービンクローラ」として好都合に用いることができる。
The present invention is carried out, for example, in a hydraulic iron pipe of a hydropower plant, a water supply pipe, a drainage pipe, or various pipes such as an oil plant pipe and a gas pipe, for example, performing inspection work or rusting. In order to obtain the essential power for the equipment that works in the pipe in various work performed in the pipe such as dropping work and painting work, conventionally, the power cable and hose from the outside of the pipe to the inside of the pipe are used. It is necessary to pull in a power hose such as a hose, a hydraulic hose or a pneumatic hose, and when the length of the pipe is long, the power cable and the power hose are also long and heavy, and therefore the handling is very complicated.
In the present invention, the kinetic energy of a fluid such as water or air flowing in the pipe is acquired, and the acquired kinetic energy is converted into power to perform various operations, or the power is used to self-propell the inside of the pipe. It is also possible to run, that is, it can be conveniently used as a so-called self-supporting "turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow" that does not require an electric cable or a power hose.
管1
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
従動車輪225
軸受部材取付ブラケット229
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
プラネットギヤ減速機241
プラネットギヤ出力軸242
ユニバーサルジョイント25
揺動車輪ユニット26
揺動車輪ユニット回転軸261
従動車輪262
従動車輪押出用ロッド非回転式シリンダ263
ロッド非回転式シリンダ旋回用アクチュエータ264
ロッド非回転式シリンダのロッドが動く方向265
ロッド非回転式シリンダのシリンダケースが旋回する方向266
ピン271
従動車輪272
シリンダ273
動力ユニット28
動力ユニット入力軸281
油圧ユニット・発電ユニット282
軸受ブロック283
車体フレーム284
従動車輪285
管内を流体が流れる方向81
ロータ回転方向83
揺動車輪ユニットの回転方向84
図1に図示の揺動車輪ユニットの状態においてタービンクローラが走行する方向85
Tube 1
Pipe inner surface
Conical
Cylindrical case 222
Fluid supply hole 223
Bearing member 224
Bearing
Fluid supply hole 233
Rotor
Planet
Universal joint 25
Swing wheel
Driven wheel extrusion rod
Actuator for rod
Rod The direction in which the rod of the non-rotating cylinder moves 265
Direction in which the cylinder case of the rod non-rotating cylinder turns 266
Power
Hydraulic unit /
Direction of fluid flow in the
Claims (1)
前記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、ロータとから構成され、
前記メインフレーム部材は環状に形成され、前記メインフレーム部材の外周端部には前記管内面接触シール部材が装着され、前記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、前記メインフレーム部材の中心部には更に、前記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、
前記管内面接触シール部材は、全体の形状が環状で、且つ、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、
前記ロータは、一方が前記軸受部材によって保持されたロータ回転軸と、前記ロータ回転軸の他方に装着された第1ボス部材と、前記第1ボス部材の外周部に配置された第2ボス部材と、前記第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とから構成され、
前記該第1ボス部材の外周面と前記第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、前記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、前記メインフレーム部材の流体供給穴と気密性を維持しつつ、互いに回転自在な状態で連通され、前記ロータ中心空間の他方の端面は気密に塞がれ、
前記回転ノズルの上流側の端部は前記ロータ中心空間に連通され、前記回転ノズルの下流側の端部は前記管の内部の空間に開放され、
前記メインフレーム部材の前記流体供給穴を前記上流側の起点として、前記流体被供給穴、前記ロータ中心空間、前記回転ノズルを経由して前記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、
前記回転ノズル出口から吹き出す噴流の軸線は前記噴流が前記ロータへ回転トルクを付与する位置に配置され、
前記流体被供給穴から前記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、前記管の上流側の端部の圧力の値をP1とし、タービンクローラの上流側の領域において前記タービンクローラの直前部分の圧力の値をP2とし、タービンクローラの下流側の領域において前記タービンクローラの直後部分の圧力の値をP3とし、前記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とした時、前記PL2の値が、前記PL1の値より小さくなる(PL2≠PL1)ようにAの値が設定され、
前記ロータ回転軸には、動力を発生させる装置が連結されている、流れのある管内を流れの上流方向へ向かって走行し且つ前記流れから動力を得るタービンクローラ。
In a turbine crawler that runs in a pipe with a flow and obtains power from the flow.
The turbine crawler is composed of a main frame member, a pipe inner surface contact seal member, and a rotor.
The mainframe member is formed in an annular shape, the pipe inner surface contact seal member is attached to the outer peripheral end portion of the mainframe member, a fluid supply hole is formed in the central portion of the mainframe member, and the mainframe member is formed. Further, a bearing member for holding the rotor rotation shaft, which is a member constituting the rotor, is mounted on the central portion of the rotor.
The pipe inner surface contact seal member is formed so that the entire shape is annular and can be brought into close contact with the inner surface of the pipe by being deformed.
The rotor has a rotor rotation shaft whose one is held by the bearing member, a first boss member mounted on the other side of the rotor rotation shaft, and a second boss member arranged on the outer peripheral portion of the first boss member. And a single or a plurality of rotary nozzles mounted on the outer peripheral portion of the second boss member.
An annular rotor center space is formed between the outer peripheral surface of the first boss member and the inner peripheral surface of the second boss member, and in the rotor center space, the fluid supply hole which is one end surface thereof is formed. While maintaining airtightness with the fluid supply hole of the mainframe member, they communicate with each other in a rotatable state, and the other end surface of the rotor central space is airtightly closed.
The upstream end of the rotary nozzle communicates with the rotor center space, and the downstream end of the rotary nozzle is opened to the space inside the tube.
A rotor flow path that starts from the fluid supply hole of the mainframe member on the upstream side and reaches the rotary nozzle outlet as the end point on the downstream side via the fluid supply hole, the rotor center space, and the rotary nozzle. Is formed,
The axis of the jet that blows out from the outlet of the rotary nozzle is arranged at a position where the jet applies rotational torque to the rotor.
Let Q be the value of the flow rate per unit time of the fluid flowing into the rotor central space from the fluid supply hole, and let A be the value of the cross-sectional area of the minimum area in the cross-sectional area of the flow path through which the fluid of the flow rate Q passes. The pressure value at the upstream end of the pipe is P1, the pressure value at the immediately preceding portion of the turbine crawler in the upstream region of the turbine crawler is P2, and the pressure value of the turbine crawler in the downstream region of the turbine crawler is P2. When the value of the pressure in the immediately following portion is P3, the value of the pressure at the downstream end of the pipe is P4, P1-P4 = PL1, and P2-P3 = PL2, the value of PL2 is the PL1. The value of A is set so that it is smaller than the value of (PL2 ≠ PL1).
A turbine crawler to which a device for generating power is connected to the rotor rotating shaft, which travels in a pipe having a flow toward the upstream direction of the flow and obtains power from the flow.
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