Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша, устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации

Классы МПК:F16L55/165 с помощью трубы, вставленной в поврежденную секцию
F16L55/18 приспособления, применяемые при ремонте труб
F16L11/02 изготовленные из волокна или нитей, например текстильного материала 
F16L58/10 резиновые или пластмассовые
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):АйЭнЭй ЭКВИЗИШН КОРП. (US)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-08-16
публикация патента:

Изобретение относится к строительству и ремонту трубопроводов. Установку гибкого вкладыша, отверждаемого в месте эксплуатации, осуществляют посредством инвертирования вкладыша воздухом и отверждения вкладыша паром, вводимым через перфорированный плоско уложенный шланг, без сдутия вкладыша между инвертированием и отверждением. Эта установка выполняется при помощи устройства, имеющего две независимо действующих манжеты, с, по меньшей мере, одним впускным отверстием для текучей среды, расположенным на линии снизу по ходу вкладыша от второй манжеты. Когда инвертируемый вкладыш достигает удаленного конца трубопровода, он входит в шаблон и трубу для проделывания отверстия. Вкладыш прокалывается жестким инструментом для проделывания отверстия. Затем в плоско уложенный шланг вводится пар для отверждения смолы и выпускается через соединенный с управляемой выпускной трубой шланг. После отверждения пар заменяется воздухом для охлаждения вкладыша, концы вкладыша обрезаются. Технический результат: отверждение паром без сдутия вкладыша после его установки, сокращение количества используемой в процессе воды. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 23 ил. способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959

Рисунки к патенту РФ 2388959

способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959 способ инвертирования вкладыша, способ бестраншейного восстановления   существующего трубопровода посредством инвертирования вкладыша,   устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения   вкладыша и трубный вкладыш, отверждаемый на месте эксплуатации, патент № 2388959

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к инвертированию и установке вкладыша, отверждаемого в месте эксплуатации, посредством воздушного инвертирования и парового отверждения, и к устройству, имеющему двойные жесткие манжеты, для инвертирования и отверждения вкладыша. Эти способы и устройства позволяют использовать удерживающую ленту для управления скоростью инвертирования, и перфорированный плоскоуложенный шланг для введения пара для отверждения с выпускным отверстием для непрерывного потока через вкладыш без сдутия вкладыша до его парового отверждения. Эти способы и устройство особенно хорошо подходят для установки вкладышей от приблизительно 457,2-914,4 мм до приблизительно 1828,8 мм и более.

Уровень техники

Вообще говоря, хорошо известно, что трубопроводы или инженерные сети, особенно подземные трубы, такие как канализационные трубы для коммунально-бытовых и промышленных сточных вод, канализационные трубы для ливневых вод, водопроводы и газопроводы, которые используются для передачи текучих сред, часто требуют ремонта по причине утечки текучих сред или разрушения. Утечка может быть направлена внутрь из окружающей среды во внутреннюю или проводящую часть трубопроводов. В качестве альтернативы утечка может быть направленной вовне из проводящей части трубопровода в окружающую среду. В любом случае желательно избежать этой утечки.

Утечка может быть вызвана неправильной установкой первоначальной трубы или разрушением самой трубы из-за обычного старения или из-за воздействий при передаче разъедающего или абразивного материала. Трещины в местах трубных соединений или около них могут быть вызваны условиями окружающей среды, такими как землетрясения или перемещение больших транспортных средств по находящейся сверху поверхности, или аналогичными естественными или производимыми человеком вибрациями, или другими такими причинами. Независимо от причины такая утечка нежелательна и может привести к потере текучей среды, передаваемой внутри трубопровода, или привести к повреждению окружающей среды и возможному созданию риска, угрожающего здоровью населения. Если утечка продолжается, это может привести к поломке конструкции существующего трубопровода из-за потери опоры на грунт и боковой опоры трубопровода.

По причине все возрастающих затрат на рабочую силу, энергию и оборудование, все более трудно и менее экономично ремонтировать подземные трубы или их участки, которые могут иметь течь, выкапывая и заменяя трубы. В результате были изобретены разнообразные способы для осуществляемых в месте эксплуатации ремонта или восстановления существующих трубопроводов. Эти новые способы лишены издержек и риска, связанных с выкапыванием и заменой труб или отрезков труб, так же как значительного неудобства для населения. Один из наиболее успешных технологических процессов для ремонта или бестраншейного восстановления, который в настоящее время широко используется, называется процессом Insituform®. Этот процесс описан в US 4009063, US 4064211 и US 4135958, все содержание которых включено в данный документ в качестве ссылки.

Согласно установившейся практике процесса "Insituform" внутри существующего трубопровода устанавливается удлиненный гибкий трубчатый вкладыш из войлочной ткани, вспененного или аналогичного пропитывающегося смолой материала с внешним непроницаемым покрытием, которое пропитано термореактивной отверждающейся смолой. Обычно вкладыш устанавливается с использованием процесса выворачивания наизнанку, описанного в последних двух указанных патентах на процесс "Insituform". В процессе выворачивания наизнанку радиальное давление, приложенное к внутренней поверхности выворачиваемого наизнанку вкладыша, прижимает его к внутренней поверхности трубопровода и вводит в зацепление с ней. Однако процесс "Insituform" также осуществляется путем протягивания пропитанного смолой вкладыша в трубопровод веревкой или тросом и использования отдельного непроницаемого для текучей среды надувного баллона или вкладыша, который выворачивается наизнанку внутри вкладыша, вызывая отверждение вкладыша на внутренней стенке существующего трубопровода. Такие пропитанные смолой вкладыши обычно именуются "трубами, отверждаемыми в местах эксплуатации" или "CIPP - вкладышами", а их установка именуется CIPP - установкой.

Гибкие трубчатые CIPP - вкладыши имеют внешний гладкий слой из относительно гибкого, по существу, непроницаемого полимера, покрывающего внешнюю сторону вкладыша в его первоначальном состоянии. При выворачивании наизнанку этот непроницаемый слой оказывается, в конце концов, на внутренней части вкладыша после того, как вкладыш выворачивается наизнанку во время установки. По мере того, как гибкий вкладыш устанавливается на место внутри трубопровода, трубопровод подвергается изнутри воздействию повышенного давления, предпочтительно с использованием текучей среды для выворачивания наизнанку, такой как вода или воздух, для того, чтобы вдавить вкладыш в радиальном направлении вовне для зацепления и прилегания к внутренней поверхности существующего трубопровода.

Обычно для того, чтобы обеспечить необходимый статический напор с тем, чтобы вывернуть наизнанку вкладыш или баллон, на месте установки воздвигается башня для выворачивания наизнанку. В качестве альтернативы предложен модуль для выворачивания наизнанку, показанный и описанный в US 5154936, US 5167901 и US 5597353, содержание которых включено в данный документ в качестве ссылки. Отверждение может быть инициировано введением горячей воды в вывернутый наизнанку вкладыш через шланг рециркуляции, прикрепленный к концу выворачивающегося наизнанку вкладыша. Инвертирующая вода рециркулирует через источник нагрева, такой как водогрейный котел или теплообменник, и возвращается в инвертированный вкладыш до тех пор, пока отверждение рукава не завершено. В таком случае смола, пропитавшая пропитывающийся материал, отверждается, образуя твердое, плотно посаженное, жесткое внутреннее покрытие трубы внутри существующего трубопровода. Новый вкладыш эффективно герметизирует любые трещины и ремонтирует повреждение любого отрезка трубы или соединения труб, что предотвращает дальнейшую протечку как по направлению внутрь, так и вовне существующего трубопровода. Отвержденная смола также служит для упрочнения стенки существующего трубопровода, что обеспечивает усиленную конструктивную опору для окружающей среды.

Конструкция для выворачивания наизнанку, сооружение которой занимало много времени, требовала, чтобы рабочие находились на высоте 9 м над землей часто около деревьев и электрических проводов. Этот способ был усовершенствован в устройстве, которое позволяло в процессе "Insituform" создавать гидростатический напор при помощи запорного клапана. Вкладыш подавался в верхнюю часть устройства и протягивался через запорный клапан под действием давления воды за клапаном. Вода под давлением действовала с силой на носовую часть вкладыша, заставляя его инвертироваться (выворачиваться внутренней стороной наружу) в восстанавливаемую трубу. Эти устройства для восстановления трубы малого диаметра использовались в течение приблизительно пятнадцати лет.

Главный недостаток использования этих устройств с водой заключается в количестве и доступности инвертирующей воды. Для того чтобы воздействовать на отверждение вода должна быть нагрета обычно от температуры приблизительно 26,7°С до температуры приблизительно 95,4°С и затем охлаждена посредством добавления дополнительного количества воды до температуры приблизительно 51,4°С прежде, чем быть возвращенной в приемлемую систему утилизации.

Этот недостаток может быть устранен при использовании для того, чтобы создать инвертирующую силу вместо воды воздухом. После того, как пропитанный рукав полностью инвертирован, он затем может быть отвержден паром. Хотя для производства пара необходима вода, количество воды в форме пара составляет только 5-10% от количества, требующегося для водных инвертирования, отверждения и охлаждения. Это означает, что пар может использоваться даже в том случае, если воду нельзя легко раздобыть на месте проведения работ. Это резкое снижение количества воды является результатом более высокой энергии, которую можно получить от 0,45 кг воды в форме пара против 0,45 кг нагретой воды. 0,45 кг пара, конденсирующегося в 0,45 кг воды, дает приблизительно 1055,06 кДж, в то время как 0,453592 кг воды дает только 1,05 кДж на каждый градус падения температуры. Эта сниженная потребность в воде плюс фактическое устранение цикла подогрева значительно снижает время цикла отверждения и время установки.

Почему же при этом очевидном преимуществе использования воздушного инвертирования и парового отверждения промышленность не спешила отказаться от водного инвертирования и отверждения горячей водой?

Когда для инвертирования пропитанного смолой вкладыша используется вода, неинвертированный участок вкладыша от инвертирующейся носовой части до инвертирующего устройства поддерживается силой, равной количеству воды, вытесненному вкладышем. В случае CIPP - вкладышей это означает, что действующее значение веса вкладыша существенно снижается, как и сила, необходимая для того, чтобы тянуть неинвертированный вкладыш вперед к инвертирующейся носовой части. Когда для создания инвертирующей силы используется воздух, неинвертированный вкладыш лежит на дне трубы и давление воздуха, действующего на инвертирующуюся носовую часть вкладыша, должно тянуть вперед полный вес вкладыша.

Для того чтобы инвертировать CIPP - вкладыш, требуется преодолеть три силы, независимо от того, что используется для создания инвертирующей энергии. Эти силы представляют собой:

1. Силу, требующуюся для того, чтобы инвертировать вкладыш (вывернуть рукав внутренней стороной наружу). Эта сила изменяется в зависимости от толщины вкладыша, типа материала и отношения толщины вкладыша к диаметру.

2. Сила, необходимая для того, чтобы тянуть вкладыш от инвертирующего устройства до носовой части инвертирования.

3. Сила, необходимая для того, чтобы протягивать рукав через инвертирующее устройство.

Сила номер один (1), упомянутая выше, обычно является одинаковой как для воздушного, так и для водного инвертирований.

Сила номер два (2) значительно различается для случая воздуха и воды и может ограничить длину воздушных инвертирований. Существует предел того, насколько высокое давление можно использовать для инвертирования вкладыша без неблагоприятного воздействия на качество устанавливаемого CIPP - вкладыша и/или без повреждения существующего трубопровода. Для снижения требующейся силы тяги как для водного, так и для воздушного инвертирования, может быть использована смазка.

Сила номер три (3) может изменяться в зависимости от конструкции устройства. В большинстве устройств, используемых в настоящее время, сила, требующаяся для того, чтобы протягивать вкладыш через устройство, увеличится при увеличении любой или обеих сил: номер один и два. Это вызвано тем фактом, что для того, чтобы увеличить располагаемую энергию инвертирования, типичное устройство, используемое на сегодняшний день, ограничивает потерю текучей среды под давлением из камеры высокого давления ниже точки входа вкладыша в устройство и манжеты и бандажированного конца инвертируемого вкладыша. Это ограничение обычно достигается посредством увеличения давления воздуха в пневматической пережимной манжете или посредством использования манжеты, которая получает энергию от инвертирующей текучей среды. Перемещение по направлению внутрь в обычных случаях ограничено материалом манжеты и сжатием инвертирующегося CIPP - вкладыша. Это в свою очередь вызывает увеличение трения между инвертирующимся CIPP - вкладышем и сальником.

Ввиду этих очевидных достоинств парового отверждения по сравнению с отверждением горячей водой, было предложено использование пара в виде энергии, которую он несет. Воздушное инвертирование надувного баллона и проточный пар для отверждения были раскрыты в US 6708728 и US 6679293, относящихся к процессу "Insituform", содержание которых включено в данный документ в качестве ссылки. Процессы, раскрытые в этих недавно выданных патентах, используют технологию втягивания и надувания и в настоящее время используются для вкладышей малого диаметра. Они дают преимущества перед водным выворачиванием наизнанку для малых диаметров. Однако описанный процесс не предусматривает использование плоскоуложенного шланга для ввода пара. Кроме того, использование перфорирующего контейнера, раскрытого в этих патентах, не подходит для вкладышей среднего и большого диаметра. Обычно вкладышами среднего размера считаются те вкладыши, которые имеют в диаметре приблизительно между 457,2 мм и 914,4 мм. Большими диаметрами являются те, что превышают в диаметре приблизительно 1066,8 мм и более.

Соответственно желательно предложить процессы для усовершенствованной установки с воздушным инвертированием/паровым отверждением CIPP - вкладышей, которые позволяют использовать удерживающую ленту и плоскоуложенный шланг для распределения пара в инвертированном вкладыше, обеспечивающего полное отверждение без термической стратификации и без необходимости сдувать вкладыш перед инжектированием пара для отверждения.

Раскрытие изобретения

Вообще говоря, в соответствии с изобретением трубный вкладыш, отверждаемый в месте эксплуатации, инвертируется с использованием устройства для его установки, имеющего две избирательно действующих жестких манжеты. Устройство предусматривает введение после инвертирования отверждающей текучей среды без сдутия вкладыша. Включает в себя открытый каркас для закрепления вкладыша, который инвертируется перед прохождением между первой избирательно действующей жесткой манжетой, используемой для образования воздухо- или паронепроницаемого уплотнения, и второй избирательно действующей жесткой манжетой для образования воздухонепроницаемого уплотнения для инвертирования.

В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство для инвертирования представляет собой вертикально расположенный каркас для размещения над входом люка таким образом, что пропитанный смолой вкладыш, прикрепленный к каркасу, перед вхождением в существующий трубопровод инвертируется и проходит через первую и вторую манжеты. Вкладыш имеет сухой участок, прикрепленный к каркасу и проходящий через него, снабженный, по меньшей мере, одним отверстием для инвертирующей отверждающей текучей среды, расположенным таким образом, чтобы находиться между этими двумя манжетами. Каждая манжета имеет два жестких элемента. В одном варианте реализации изобретения один элемент представляет собой неподвижный элемент на одной стороне и взаимодействующий с ним противоположный подвижный жесткий элемент, образующий манжету. В качестве альтернативы оба жестких элемента могут быть подвижными. Первая или верхняя по ходу манжета может включать в себя сжимаемый облицовочный материал, установленный поверх жестких элементов для обеспечения образования паронепроницаемого уплотнения во время цикла отверждения. Предпочтительно, чтобы жесткие элементы представляли собой трубки, при этом инвертированный участок вкладыша предоставляет собой достаточно сжимаемый материал для образования подходящего паронепроницаемого уплотнения. Во второй манжете устанавливается во время первого этапа инвертирования фиксированный зазор, зависящий от толщины вкладыша. Увеличение давления инвертирования не требует дополнительного давления на пропитанный смолой вкладыш.

Участок вкладыша, прикрепленный к входному каркасу, который проходит через первую и вторую манжеты, сохраняется сухим и не пропитан смолой. В стенке сухого участка вкладыша выполнено по меньшей мере одно отверстие для текучей среды, предназначенное для введения инвертирующей текучей среды и затем отверждающей текучей среды. В предпочтительном варианте реализации изобретения первое отверстие между этими двумя манжетами предназначено для входа инвертирующей текучей среды, такой как воздух, и также используется для введения пара во время стадии отверждения. В стенке сухого участка вкладыша ниже по ходу от второй манжеты расположено второе отверстие для введения инвертирующей текучей среды, такой как воздух, для инвертирования вкладыша.

В одном варианте реализации изобретения в сухом впускном участке вкладыша может быть размещена втулка усиления инвертирования из пропитывающегося материала, так что инвертирующийся вкладыш с непроницаемым слоем на наружной поверхности легко проходит через сухой участок вкладыша, прикрепленный к каркасу. Втулка, обращенная к непроницаемому слою инвертирующегося вкладыша, может быть смазана для того, чтобы способствовать инвертированию через манжету.

Избирательное открывание и закрывание манжет делает возможным прохождение удерживающего троса или ленты для управления скоростью во время второго этапа инвертирования и прохождение плоскоуложенного шланга и фитинга для пара для введения нагретого воздуха или пара во время отверждения. Использование перфорированного плоскоуложенного шланга для парового отверждения делает возможным введение пара по всей длине инвертированного вкладыша для того, чтобы избежать последствий накопления конденсата, которые часто приводят к появлению в процессах парового отверждения плохо отвержденных участков вкладыша. Двойные манжеты позволяют плоскоуложенному шлангу с насадкой для пара пройти через каркас и в инвертированный вкладыш без сдутая вкладыша перед введением отверждающей текучей среды. Предпочтительно, чтобы плоскоуложенный шланг имел чередующиеся отверстия, выполненные по его длине около края. Обычно это делается на расстоянии от 6,35 до 38,1 мм от края плоскоуложенного шланга. Этот порядок расположения отверстий обеспечивает распространение пара на дне по всей длине вкладыша независимо от ориентации шланга.

В удаленной точке доступа могут быть размещены шаблон и втулка для проделывания отверстия с, по меньшей мере, одним предварительно установленным стоечным фитингом для образования выпускного отверстия на удаленном конце инвертированного вкладыша для приема инструмента для проделывания отверстия. После того, как инвертирование останавливается, причем удаленный конец вкладыша захвачен втулкой для проделывания отверстия, для выполнения выпускного отверстия в раздутом вкладыше может быть использована дрель для проделывания отверстия. С выпускным отверстием соединен регулируемый выпускной шланг, и через плоскоуложенный шланг во вкладыш вводится пар для того, чтобы отвердить смолу, не позволяя инвертированному вкладышу сдуться.

Соответственно задача изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный способ инвертирования CIPP - вкладыша.

Другая задача изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство с двойными манжетами для инвертирования CIPP - вкладыша воздухом и отверждения паром.

Другая задача изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный способ для воздушного инвертирования и парового отверждения CIPP - вкладыша при помощи устройства, имеющего жесткие двойные манжеты.

Дополнительная задача изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный способ, в котором трубный вкладыш, отверждаемый в месте эксплуатации, инвертируется воздухом и отверждается паром без сдутия вкладыша после его размещения внутри существующего трубопровода.

Еще одна другая задача изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и устройство, подходящие для воздушного инвертирования и парового отверждения, при которых вкладыш инвертируется через сегмент вкладыша, выполненного с, по меньшей мере, одним отверстием для введения воздуха и/или пара.

И еще одна другая задача изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный способ воздушного инвертирования CIPP - вкладыша с удерживающей лентой и плоскоуложенным шлангом для введения пара для отверждения вкладыша.

Кроме того, другие задачи и преимущества изобретения будут частично очевидны и будут частично понятны из описания.

Изобретение соответственно содержит несколько этапов и соотношение одного или более таких этапов с другими, и устройство, обладающее признаками, свойствами и соотношением элементов, которые иллюстрируются в подробном раскрытии, а объем изобретения будет указан в формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания изобретения следует обратиться к нижеследующему описанию в соответствии с прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 - схематичный вид в перспективе устройства с двойными жесткими манжетами для воздушного инвертирования и парового отверждения трубного вкладыша, отверждаемого в месте эксплуатации, сконструированного и скомпонованного в соответствии с изобретением;

фиг.2 - схематичный вид сбоку с правой стороны устройства для инвертирования, показанного на фиг.1;

фиг.3 - вид в перспективе устройства для инвертирования, показанного на фиг1 и 2, с установленным CIPP - вкладышем и воздушными и паровыми соединениями во время парового отверждения в соответствии с изобретением;

фиг.4 - схематичный вид в сечении, показывающий положение манжет устройства по фиг.3 во время первого этапа воздушного инвертирования;

фиг.5 - схематичный вид в сечении, показывающий положение манжет устройства по фиг.3 в точке этапа инвертирования;

фиг.6 - схематичный вид в сечении, показывающий положение манжет устройства по фиг.3 во время второго этапа инвертирования;

фиг.7 - схематичный вид в сечении, показывающий положение манжет устройства по фиг.3 при завершении инвертирования;

фиг.8 - схематичный вид в сечении, показывающий подготовительные этапы для соединения плоскоуложенного шланга с входом для пара перед осуществлением отверждения;

фиг.9 и 10 - схематичный вид сверху и виды в разрезе гибкой втулки для проделывания отверстия с установленным стоечным фитингом для использования с инвертированным вкладышем;

фиг.11 - увеличенный вид в разрезе стоечного фитинга по фиг.9, показывающий конструктивные подробности проделывания отверстия в инвертированном конце полностью инвертированного вкладыша, захваченного втулкой;

фиг.12-18 - схематичные виды в разрезе для процедуры образования выпускного отверстия в инвертированном вкладыше, захваченном во втулку для проделывания отверстия, показанную на фиг.9, и инвертированного вкладыша, отверждаемого в месте эксплуатации, входящего в шаблон и трубу для проделывания отверстия, до и после проделывания отверстия инструментом для проделывания отверстия;

фиг.19-20 - схематичные виды в разрезе для этапов установки отвода для конденсата на удаленном конце инвертированного вкладыша после выполнения шагов, показанных на фиг.12-18;

фиг.21 - схематичный вид в сечении, показывающий положение манжетов устройства по фиг.3 со шлангом подачи воздуха/пара, прикрепленным в ходе подготовки к введению пара для отверждения; и

фиг.22 и 23 иллюстрируют технологию проделывания выпускного отверстия, подходящую для вкладышей меньшего диаметра.

Осуществление изобретения

Описывается усовершенствованный способ и устройство для воздушного инвертирования (выворачивания внутренней стороной наружу) и парового отверждения CIPP - вкладыша в соответствии со Стандартным технологическим процессом F1216 для восстановления существующих инженерных сетей и трубопроводов посредством инвертирования и отверждения пропитанного смолой рукава, изданный Американским обществом по испытанию материалов. Этот способ и устройство хорошо подходят для установки CIPP - вкладышей среднего диаметра при проведении работ с поверхности через такие сооружения, как люки для восстановления существующих подземных инженерных сетей и трубопроводов.

На фиг.1 показано инвертирующее устройство 11, сконструированное и смонтированное в соответствии с изобретением. Устройство 11 представляет собой жесткий каркас, имеющий соответствующие размеры для установки над люком, где расположена труба, в который будет установлен вкладыш. Устройство 11 изготовлено из металлических стержней или труб, образующих каркас 12, имеющий соответствующую ширину "w" для размещения плоского отверждаемого трубного вкладыша, подлежащего установке в трубу. Каркас 12 в проиллюстрированном варианте реализации изобретения является, по существу, прямоугольным и имеет прямоугольный входной проем 13 с множеством крюков 14 для закрепления инвертирующегося вкладыша. Проем 13 имеет ширину "t", выбираемую таким образом, чтобы сделать возможным закрепление сухого участка инвертируемого смоченного вкладыша на крюках 14 и его инвертирование через входной проем 13.

Каркас 12 имеет высоту "h", достаточную для размещения первой или верхней по ходу манжете 16, содержащей неподвижную часть 17 и противолежащую взаимодействующую с ней подвижную часть 18, расположенные вблизи от входного проема 13. Пара пневмоцилиндров 19 закреплена к концам каркаса 12 и соединена с подвижной частью 18 для перемещения ее по направлению к неподвижной части 17. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения цилиндры 19 представляют собой пневматические воздушные цилиндры с линейными направляющими (20а). Цилиндры 19 могут быть любым механическим замыкающим механизмом или двигателем любого типа, таким как гидравлический или электрический, или механическим зажимным механизмом.

Вторая или нижняя по ходу манжета (21), выполненная таким же образом, как первая манжета 16, имеет неподвижную часть 22, зафиксированную на каркасе 12, и подвижную часть 23 на паре линейных направляющих (20b), связанную с пневмоцилиндром 24. Высота "h" каркаса 12 выбирается таким образом, чтобы обеспечить достаточное пространство между первой манжетой 16 и второй манжетой 21 для того, чтобы использовать впускное отверстие для текучей среды, размещенное на сухом участке инвертирующегося вкладыша для введения воздуха и/или пара. Впускное отверстие для инвертирующей текучей среды размещается на сухом участке инвертируемого вкладыша и расположено снизу по ходу от второй манжеты 21 и перед проходом в люк. Полное описание вкладыша и установочных отверстий будет более подробно приведено ниже.

В проиллюстрированном варианте реализации изобретения, показанном на фиг.1, каркас 12 имеет основание 25, образованное из двух боковых труб 26, и 27, приваренных к прямоугольной передней раме 28, содержащей нижнюю трубу (29), две вертикальные боковые трубы 31 и 32 и верхнюю трубу 33. Вертикальные трубы 31 и 32 приварены к боковым трубам 26 и 27 основания соответственно. Соответствующая прямоугольная задняя рама 34, образованная из нижней трубы 36, двух боковых труб 37 и 38 и верхней трубы 39 приварена к боковым балкам 26 и 27 основания тем же самым образом, что и передняя рама 28. Между передними боковыми трубами 31 и 32 передней рамы 28 и боковыми трубами 37 и 38 задней рамы 34 закреплена пара опорных труб 41 и 42 первой горизонтальной манжеты. Аналогичным образом между передней рамой (28) и задней рамой 34 закреплена пара опорных балок 43 и 44 для того, чтобы поддерживать вторую манжету 21. Между передней и задней частью боковых труб 26 и 27 приварены четыре расположенные под углом опорные трубы 46, 47, 48 и 49 для обеспечения устойчивости каркасу 12. Хотя на чертеже показаны расположенные под углом опорные трубы, предполагается, что могут быть использованы прямоугольные опорные элементы, образующие ступень, обеспечивающие рабочую платформу на высоте второй манжеты 21 или приблизительно на этой высоте.

Пневмоцилиндры 19 показаны установленными над первой манжетой 16 и второй манжетой 21. Каждый цилиндр соединен с соединительным звеном так, чтобы перемещаться по паре линейных направляющих 20. Пневмоцилиндры 19 каждый имеют пневматическое соединение 50, подсоединенное к пневматическому распределительному щиту 53 управления, показанному на фиг.3.

Неподвижный элемент 17 и подвижный элемент 18 из состава первой манжеты 16 имеет сжимаемое жаропрочное покрытие 54 и 56, установленное на противоположных сопряженных наружных поверхностях. Эти покрытия 54 и 56 будут адаптироваться к инвертирующемуся вкладышу с удерживающей лентой и плоскоуложенным шлангом и плотно зацепляться с ними при прохождении ими через первую манжету 16 во время второго этапа инвертирования. Кроме того, когда первая манжета 16 закрыта во время парового отверждения, сжимаемые покрытия 54 и 56 образуют соответствующее адаптирующееся уплотнение.

Жесткие взаимодействующие противоположные наружные поверхности 22 и 23 второй манжеты 21 могут быть плоскими. Эти поверхности могут быть криволинейными посредством приваривания трубы малого диаметра к балкам 22 и 23 или посредством использовании в качестве элемента 22 и 23 труб. Эта кривая поверхность обеспечивает более гладкую поверхность для зацепления с инвертируемым вкладышем.

Вторая манжета 21 образует во время воздушного инвертирования воздухонепроницаемое уплотнение. Во время начала и первого этапа инвертирования вторая манжета 21 закрыта с зазором, разделяющим элементы, составляющим приблизительно четырехкратную толщину вкладыша, при помощи приспособления, определяющего зазор. Это приспособление может представлять собой имеющие надлежащие размеры распорки, размещенные на направляющих 20а и 20b. После того, как удерживающая лента и плоскоуложенный шланг пройдут через вторую манжету во время второго этапа инвертирования, зазор второй манжеты 21 уменьшается до приблизительно двукратной толщины стенки вкладыша.

При использовании этой конструкции увеличение инвертирующего давления воздуха заставит вкладыш инвертироваться, не требуя при этом увеличения давления на вкладыш во второй манжете 21 элементами 22 и 23. Давление воздуха, подаваемое к цилиндрам 19, может быть увеличено для того, чтобы предотвратить открывание манжеты 21 до зазора, превышающего двукратную толщину вкладыша. Приспособление регулирования зазора, такое как распорки, размещенные на направляющих, или болты с резьбой, предотвращает сокращение этого зазора за пределы желаемого.

Уплотнение вокруг инвертирующегося вкладыша создается сухим участком самого вкладыша, так что уплотнение имеет идентичный профиль и размер. Таким образом, нет нужды беспокоиться об образовании уплотнения на краях плоскосложенного вкладыша. Длина периметра края плоскосложенного вкладыша минимальна по сравнению с длинными сторонами плоскосложенного вкладыша, так что напряжение на краях минимально и не требуется никакой дополнительной герметизации или поддержки на краях. Это позволяет использовать для выполнения манжеты и уплотнения прямых жестких трубок или балок. Описываемые процесс и устройство обеспечивают преимущество перед инвертирующими приспособлениями предшествующего уровня техники. В этих последних приспособлениях образование уплотнения на краях является трудным, потому что инвертирование начинается ниже по ходу за уплотнением или манжетой. Здесь имеется преимущество вследствие того, что инвертирование вкладыша началось прежде, чем вкладыш проходит через манжету, предназначенную для образования уплотнения для инвертирования и отверждения.

Фиг.3 показывает устройство 11 с инвертированным вкладышем 101, закрепленным на крюке 14 на входном проеме 13 во время этапа парового отверждения. Вкладыш 101 имеет сухую область 102 и смачивается, начиная непосредственно перед местом, где инвертирующийся вкладыш 101 входит в трубопровод, подлежащий восстановлению. В сухой области 102b между второй манжетой 21 и местом начала смачивания в области 103 выполнено впускное отверстие 106 для воздуха. Воздушный шланг 107 соединен с впускным отверстием 106 для воздуха и источником воздуха (не показан).

В области 102а вкладыша между первой манжетой 16 и второй манжетой 21 расположено впускное отверстие 108 для воздуха /пара. Паровой шланг 109 подсоединен к впускному отверстию 108 для пара и к паровому котлу (не показан).

В устройстве 11 на фиг.3 показана установка и расположение первой манжеты 16 и второй манжет 21 после завершения инвертирования и во время парового отверждения. Здесь первая манжета 16 закрыта, образуя уплотнение для пара над подающим пар впускным отверстием 108 для пара. Вторая манжета 21 открыта, позволяя пару проходить в инвертированный вкладыш 101 через плоскоуложенный шланг, установленный с вкладышем 101, способствуя отверждению.

Последовательность этапов инвертирования и отверждения показана в схематичном виде последовательно на фиг. с 4 по 13. Во время первого этапа инвертирования на фиг.4, первая манжета 16 открыта, а вторая манжета 21 закрыта с зазором, составляющим 4Т (четырехкратную толщину вкладыша 101), с использованием приспособлений, задающих зазор. Воздух для инвертирования подается во впускное отверстие 106 для воздуха из впускного шланга 107 для воздуха, чтобы вызвать инвертирование вкладыша 101 внутри сухого участка 102b вкладыша и в выстилаемый вкладышем трубопровод. В точке половины пути инвертирования первая манжета 16 закрывается, чтобы войти в зацепление с удерживающей лентой 111 и плоскоуложенным шлангом 112, как это показано на фиг.5. Плоскоуложенный шланг 112 имеет закрытый конец 112а. Затем во время второго этапа инвертирования, как показано на фиг.6, вторая манжета 21 открыта, и воздух для инвертирования вводится во впускное отверстие 106 воздушного инвертирования для завершения инвертирования. В это время вторая манжета 21 закрыта, а первая манжета 16 открыта, как это показано на фиг.7.

В это время, когда первая манжета 16 открыта, плоскоуложенный шланг 112, обрезается над первой манжетой 16, и к обрезанному концу прикрепляется колено для пара. Колено 113 для пара и излишек плоскоуложенного шланга 112 опускаются в каркас 12 между первой манжетой 16 и закрытой второй манжетой 21, и колено 113 закрепляется к задней стороне отверстия 108 для воздуха/пара. В качестве альтернативы к плоскоуложенному шлангу снаружи инвертированной области может быть прикреплен гибкий плоскоуложенный переходник, который может быть затем вставлен в отверстие для воздуха/пара, чтобы способствовать введению пара в инвертированный рукав. Плоскоуложенный переходник может представлять собой тонкую трубчатую жесткую сгибаемую металлическую втулку с раструбным профилем, который предотвращает ее втягивание в отверстие для воздуха/пара. Трубчатый участок втулки вставляется в обрезанный конец плоскоуложенного шланга и вставляется во впускное отверстие. Плоскоуложенный шланг затем вводится в зацепление между раструбной областью втулки и отверстием. Слабина в плоскоуложенном шланге 112 опустится в инвертированную часть, когда первая манжета 16 закроется, а вторая манжета 21 откроется в начале парового цикла, как это показано на фиг.13.

В одном варианте реализации изобретения в сухом впускном участке вкладыша может быть размещена втулка 115 усиления инвертирования из пропитывающегося материала для того, чтобы способствовать инвертированию через манжету. В этом случае инвертирующийся вкладыш с непроницаемым слоем на наружной поверхности легко проходит через сухой участок вкладыша, прикрепленный к каркасу. Втулка, обращенная к непроницаемому слою инвертирующегося вкладыша, может быть смазана для того, чтобы еще больше способствовать инвертированию через манжету.

Сразу после завершения инвертирования в инвертирующемся вкладыше 101 проделывается отверстие через расположенное ниже по ходу отверстие доступа. Проточное отверстие 130 в инвертированном удаленном конце вкладыша 101, как показано на фиг.10, выполняют, не позволяя вкладышу 101 сдуваться. Гибкая втулка 117 для проделывания отверстия, которая показана на фиг.9 и 10, закреплена в принимающем люке. Втулка 117, которая при малых диаметрах может быть жесткой, включает в себя выпускной стоечный фитинг 118 и стоечный фитинг 119 отвода конденсата. Фиг.9 показывает в разрезе один фитинг 110, закрепленный к втулке 117 посредством фланца 121 и болтов 122. Втулка 117 прикреплена на принимающем конце существующего трубопровода, и вкладыш 101 инвертируется через втулку и удерживается в ней. В это время в стоечном фитинге 118 и 119, имеющем втулку 139 фитинга, установленную на втулке 117 для проделывания отверстия, выполняют выпускное отверстие 130 и конденсатную часть 163 с использованием процедуры, кратко изложенной в связи с фиг.11 и 12.

В соответствии с этапами, показанными на фиг.12-18, на удаленном конце выполняют выпускное отверстие 130. Втулка 117 для проделывания отверстия может быть выполнена из отрезка материала CIPP - вкладыша, снабженного вторым стоечным фитингом 119 для образования конденсатной части 163 для дренажного канала 164, как это показано на фиг.22, 23.

Удаляется колпачок 138 и на втулку 139 фитинга устанавливается шаровой клапан 171. Шаровой клапан 171 закрыт ниппелем 172, установленным на нем. В ниппель 172 вставляется кольцевая пила 173 с хвостовиком 174 для дрели, и на конце ниппеля 172 закрепляется снабженная резьбой направляющая 176 хвостовика кольцевой пилы. Кольцевая пила 177 связана с хвостовиком 174. Шаровой клапан 171 открывается в месте выхода отверстия 130 или конденсатной части 163, и дрель 177 запускается для прорезывания отверстия 130 и конденсатной части 163, при этом давление воздуха во вкладыше 101 сохраняется. Когда отверстие 130 и конденсатная часть 163 полностью вырезаны, шаровой клапан 171 закрывается, и дрель 177 и кольцевая пила 173 снимаются с втулки 139. Затем к ниппелю 172 присоединяется выпускной шланг 61.

Конденсатная часть 163 может быть выполнено в соответствии с теми же этапами, что проиллюстрированы на фиг.12-18. После снятия дрели 177 на ниппель 172 помещается манжета 181 конденсатной трубы, и на манжету 181 помещается шланг 182 отвода конденсата, который достигает дна вкладыша 101. Манжета 181 затягивается, чтобы предотвратить перемещение шланга 182. Для вкладышей меньшего диаметра выпускные и конденсатные отверстия могут быть выполнены с использованием инструмента для проделывания отверстия, как это показано на фиг.22, 23.

Теперь обратимся к фиг.21, на которой вводят пар в прикрепленный перфорированный плоскоуложенный шланг 86 для того, чтобы инициировать отверждение смолы в инвертированном вкладыше 101, при этом манжеты 16 и 21 находятся в положении, которое показано на фиг.3. В приводимом в качестве примера варианте реализации изобретения плоскоуложенный шланг 86 представляет собой высокотемпературный термопластичный рукав диаметром 101,6 мм в диаметре с инжекционными отверстиями размером 3,175 мм. Размер и расстояние между отверстиями могут варьироваться в зависимости от парового котла и размера, и длины вкладыша. Инжекционные отверстия выполнены с интервалами в 304,8 мм на расстоянии 12,7 мм от сложенных краев на противоположных краях. Это расстояние от краев может варьироваться в зависимости от размера и длины.

Описанный порядок расположения инжекционных отверстий обеспечивает большее количество пара в ближнем конце вкладыша 101 и гарантирует хорошее смешивание, даже если шланг 112 перекручивается. Это также обеспечивает то, что пар инжектируется в любой конденсат, который образуется на дне трубы для того, чтобы отвердить тот участок смолы во вкладыше, который покрыт лужицей конденсата. Пар подается из впускного шланга для пара, что регулируется вентильной линией. Поток пара отрегулирован таким образом, чтобы поддерживать давление отверждения, составляющее приблизительно 20,7-41,2 кПа, до тех пор, пока не завершен цикл отверждения.

В типичной установке инжекционные отверстия в плоскоуложенном шланге 112 выполняются приблизительно на расстоянии 304,8 мм друг от друга в случае сложенного 101,6-миллиметрового шланга и вырезаны в чередующемся порядке на расстоянии приблизительно 11,7 мм от верха и низа сложенного рукава. Таким образом, в каждом месте выполняются два отверстия в чередующемся порядке. Плоскоуложенный шланг 86 имеет закрытый удаленный конец и может иметь размер в диапазоне от приблизительно от 50,8 мм до 203,2 мм в диаметре. Диаметр инжекционных отверстий находится в диапазоне от приблизительно от 3,17 до 12,7 мм, и предпочтительно между приблизительно от 4,76 до 9,52 мм в диаметре. В зависимости от конкретной выбранной смолы, только смола, имеющая высокую экзотермическую характеристику во время отверждения, может требовать более маленьких инжекционных отверстий, поскольку для завершения отверждения требуется меньше пара. В некоторых системах может быть использовано более одного перфорированного плоскоуложенного шланга.

В то время, когда располагают выпускное отверстие 130 к ближнему концу плоскоуложенного шланга 112 выше входного проема 13 прикрепляется колено для пара или гибкий плоскоуложенный переходник 113. Колено 113 и излишек плоскоуложенного шланга 112 опускаются через первую манжету 16 и прикрепляются к снабженному насадкой отверстию 108 для воздуха/пара. Как показано на фиг.21, первая манжета 16 тогда надежно закрыта, и шланг 109 подачи воздуха/пара соединен с впускным отверстием 108 для пара на вкладыше 101, а вторая манжета 21 открыта. В это время во впускное отверстие 108 для воздуха/пара вводятся воздух и пар и подаются через перфорированный плоскоуложенный шланг, чтобы начать прогрев вкладыша 101. Как только на удаленном конце будет обнаружен прирост температуры приблизительно на 1,66°С, подается сплошной пар, чтобы осуществить отверждение. Отработанный пар выходит через выпускной шланг, соединенный с выпускным отверстием 130 на удаленном конце вкладыша 101.

Процедура установки выгладит следующим образом.

1. Смоченный CIPP-вкладыш своим сухим первым концом выворачивается внутренней стороной наружу и подается через входной проем и прикрепляется к крюкам. Вкладыш помещается через обе манжеты во вход люка трубопровода. К входу для воздуха на сухом участке вкладыша прикрепляется воздушный шланг.

2. 50,8-миллиметровый шланг подачи воздуха подсоединяется от выпускного конца воздушной/паровой линии к входу для воздуха на модуле инвертирования. С воздушной/паровой линией соединяются датчики давления и температуры (пара).

3. С другим концом CIPP - вкладыша соединяется удерживающая веревка и перфорированный плоскоуложенный шланг.

4. На впитывающих фетровых слоях на входе во втулку усиления, размещенную в сухом участке вкладыша, помещают подходящий смазочный материал.

Затем следуют последовательности установки, которая описана на фиг. с 4 по 8.

Как показано на фиг.22, 23, в дальнем люке предусматривают шаблон - форму поливинилхлоридной или жесткой трубы, изготовленный из металла, со сборочным узлом 161 выпускной трубы с формой 162 и конденсатной частью 163 и центрируют его таким образом, чтобы принимать в него инвертирующийся рукав. По мере того, как инвертирующаяся носовая часть приближается к дальнему люку, инвертирование замедляется, позволяя вкладышу войти в шаблон - форму 162 и конденсатную часть 163. Инвертирование останавливается, когда носовая часть инвертирующегося вкладыша приблизительно на величину одного диаметра проходит торец шаблона - формы 162.

Удерживающая веревка отвязывается, и в инвертированном вкладыше проделывается отверстие посредством введения дренажного канала 164 для проделывания отверстия с прокалывающим острием 166, расположенным на ее нижнем конце и клапаном 167 на верхнем конце. В некоторой точке на канале 164 для проделывания отверстия предусмотрен фланец или 0-образный поясок 168, предотвращающий прокол каналом 164 противоположной стороны вкладыша.

Работник, отвечающий за проделывание отверстия, уведомляет работников на инвертирующем конце о том, что он готовится проделать отверстие в инвертированном вкладыше, так что они должны быть готовы регулировать подачу воздуха, чтобы поддерживать давление на инвертированный вкладыш после того, как в нем будет проделано отверстие.

После того, как во вкладыше было успешно проделано отверстие, клапан 167 на трубе для проделывания отверстия закрывается, и к клапану 167 на трубе для проделывания отверстия присоединяется выпускной шланг с клапаном на дальнем его конце. Теперь управление выпускным шлангом производится на дальнем конце выпускного шланга.

При завершении инвертирования управление выпускным шлангом теперь на дальнем конце выпускного шланга. Выпускной клапан и входной воздушный регулятор регулируются таким образом, чтобы поддерживать хороший расход и рекомендуемый нагрев и давление отверждения. Выпускное и конденсатное отверстия располагаются, как показано на фиг.12-18.

Выход парового котла запирается, и шланг подачи пара прикрепляется к воздушной паровой линии. Затем начинается прогрев. Осуществляется мониторинг температуры внутренней поверхности в положении "на 6 часов" в дальнем люке. Прогретая воздушно-паровая смесь должна иметь температуру приблизительно 95,4°С. Прогрев продолжается до тех пор, пока не будет прирост приблизительно на 1,66°С на поверхности раздела в дальнем люке. После того, как прогрев завершен, количество воздуха в воздушно-паровой смеси медленно снижается до нуля, и сохраняется поток сплошного пара без воздуха с температурой приблизительно от 120,2 до 128,45°С при рекомендуемом давлении отверждения. Отверждение сплошным паром продолжается в течение от 1 до 4 часов согласно тому, что требуется в зависимости от длины и толщины вкладыша, равно как и от окружающей среды.

После того, как цикл отверждения завершен, пар медленно отключается и одновременно добавляется воздух для поддержания рекомендуемого давления отверждения. Затем вкладыш охлаждается в течение как минимум 15 минут или до тех пор, пока температура поверхности раздела не составит на дальнем конце приблизительно 68°С, в зависимости от того, что дольше.

Затем подача пара в паровом котле выключается. Когда давление в шланге подачи из парового котла достигает нуля, шланг подачи пара отсоединяется. Когда охлаждение завершено, воздушный компрессор выключается, давление в воздушном шланге сбрасывается и шланг подачи воздуха отсоединяется.

При этом удаляются концы из трубы с вкладышем и возобновляется обслуживание с использованием стандартных процедур.

Гибкий отверждаемый в месте эксплуатации вкладыш относится к типу, в целом хорошо известному в данной области техники. Он образован из, по меньшей мере, одного слоя гибкого пропитывающегося смолой материала, такого как слой войлока, имеющего внешний слой непроницаемой полимерной пленки. Слой войлока и слой пленки сшиваются по линии шва, образуя трубчатый вкладыш. Для обеспечения непроницаемости вкладыша на линию шва помещается или экструдируется совместимая термопластичная пленка в виде ленты или экструдированного материала.

Для вкладышей больших диаметров могут быть использованы несколько слоев войлочного материала. Слои войлока могут представлять собой естественные или синтетические гибкие способные абсорбировать смолу материалы, такие как полиэфирные или полиакрилонитрильные волокна. Наружный слой из непроницаемой пленки может представлять собой полиолефин, такой как полипропилен, или другой полимер с высокими характеристиками, способный выдерживать температуру пара, что хорошо известно в данной области техники. На начальном этапе во всех установках для бестраншейного восстановления существующий трубопровод подготавливают посредством очистки и видеосъемки.

Перед началом установки в соответствии со способом согласно изобретению войлок вкладыша пропитывается отверждаемой термореактивной смолой при помощи процесса, именуемого "смачиванием". Процесс "смачивания" обычно включает в себя впрыскивание смолы в слой войлока через край или отверстие, образованное в слое непроницаемой пленки, приложение вакуума и пропускание пропитанного вкладыша через прижимные ролики, что хорошо известно в технологии получения вкладышей. Одна такая процедура этой вакуумной пропитки описана в US 4366012, относящемся к процессу "Insituform", и содержание этого патента включено в данный документ в качестве ссылки. Может быть использовано большое разнообразие смол, таких как полиэфир, сложные эфиры винилового спирта, эпоксидные смолы и тому подобное, которые могут быть изменены согласно тому, что требуется. Предпочтительно использовать смолу, которая является относительно устойчивой при комнатной температуре, но которая легко отверждается при нагревании.

Описанная здесь установка с воздушным инвертированием и паровым отверждением вкладышей, отверждаемых в месте эксплуатации, (CIPP-вкладышей), представляет собой экономически эффективный и действенный способ для установки и отверждения вкладышей от среднего до большого диаметра 457,2 мм - 2133,6 мм. Использование пара для отверждения без сдутия инвертированного вкладыша требует процедур, которые сильно отличаются от более типичного отверждения горячей водой этих CIPP-вкладышей того же самого диаметра. Использование парового отверждения для CIPP - вкладышей среднего и большого диаметра также требует другой технологии, чем та, что используется для парового отверждения CIPP - вкладышей малого диаметра 152,4-381 мм.

При надлежащем использовании пар представляет собой намного более безвредный для окружающей среды способ отверждения, чем вода, благодаря тому, что он использует только приблизительно 5% воды и приблизительно между 15 и 30% энергии, которая использовалась бы при отверждении горячей водой. Более ранние попытки распространить использование парового отверждения CIPP-вкладышей на диаметры 457,2 мм и выше часто приводили к неполному отверждению нижнего участка установленного CIPP- вкладыша. Попытки решить эту проблему отверждения, используя большие объемы пара и/или пара и воздуха, были только в малой степени успешными. Кроме того, введение больших объемов пара приводит к удлинению продолжительности цикла отверждения и увеличению потребления энергии. Даже с удлиненным циклом отверждения и дополнительной энергией в некоторых эксплуатационных условиях трудно достигнуть эффективного отверждения. Считается, что это объясняется термической стратификацией и присутствием зон конденсации, которая собирается в нижних участках трубы и отверждающегося вкладыша. Собранный конденсат изолирует и предотвращает передачу тепла к слоистому материалу смолы от паровой подушки, расположенной выше.

Отверждение горячей водой CIPP - вкладышей от среднего до большого диаметра обычно требует приблизительно от 1582,59 до 2637,65 кДж на 0,45 кг отвержденной смолы. В противоположность этому отверждаемые паром вкладыши малого диаметра 152,4-304,8 мм требуют приблизительно от 738,5 до 1055 кДж на 0,45 кг отвержденной смолы.

В описанных способах постоянно достигают полное отверждение CIPP - вкладыша при приблизительно от 316,5 до 527,5 кДж на 0,45 кг смолы даже с зонами скопления конденсата, присутствующими на дне CIPP - вкладыша. Это возможно по причине использования способа инжекции пара, который задает места инжекции пара таким образом, чтобы устранить термическую стратификацию и неблагоприятное воздействие на отверждение, оказываемое скоплением конденсата. Способ также задает количество и место инжекции пара по длине CIPP - вкладыша таким образом, чтобы максимизировать передачу тепла от каждого 0,45 кг пара к слоистому материалу смола - фетр прежде, чем он выпускается из дальнего конца CIPP - вкладыша как конденсат или водяной пар.

Как было здесь описано, пар инжектируется в шланг с закрытым концом, который лежит на дне расширенного CIPP - вкладыша. Для управления выпуском водяного пара и конденсата из удаленного конца CIPP - вкладыша предусматривается независимое выпускное отверстие (независимые выпускные отверстия) с регулирующим клапаном. Шланг по всей длине шланга содержит множество инжекционных отверстий, имеющих надлежащие размер и интервал для размера, толщины и длины установки. Расположение инжекционных отверстий по окружности шланга спроектировано таким образом, чтобы независимо от ориентации шланга при размещении в CIPP - вкладыше некоторое количество инжекционных отверстий по длине шланга было направлено к дну CIPP -вкладыша. Это создает непрерывную инжекцию пара в любое скопление конденсата во время всего цикла отверждения. Пар, инжектированный в конденсат, нагревает конденсат выше температуры, необходимой для того, чтобы обеспечить отверждение.

Закрытый конец шланга инжекции пара позволяет инжектируемому внутреннему давлению в шланге превышать внутреннее давление отверждения CIPP - вкладыша. По мере того, как инжектируемый пар перемещается по длине шланга, он вытесняется через инжекционные отверстия, образуя паровую подушку внутри CIPP - вкладыша. Разность между внутренним давлением шланга инжекции пара и внутренним давлением в CIPP -вкладыше уменьшается по мере того, как пар удаляется от инжекционного конца шланга инжекции пара. Следовательно, объем пара, инжектируемого из каждого инжекционного отверстия, уменьшается по длине шланга инжекции пара.

Этим достигаются три обстоятельства:

1. Увеличение времени пребывания, которое большая часть пара находится в CIPP - вкладыше, что максимизирует передачу энергии к слоистому материалу смола - фетр.

2. Непрерывное добавление дополнительной энергии паровой подушке по мере того, как пар перемещается по направлению к выпускному концу CIPP - вкладыша, что поддерживает коэффициент передачи энергии более высоким.

3. Инжекция пара в паровую подушку также вызывает турбулентность, которая устраняет термическую стратификацию и увеличивает передачу энергии.

Знание физических свойств CIPP - вкладыша (диаметра, длины, толщины, смолы и системы катализатора) и располагаемой мощности котла позволяет подобрать размер инжекционных отверстий таким образом, чтобы согласовать мощность котла, выраженную в фунтах пара в час, с рекомендуемой продолжительностью цикла отверждения.

Можно легко заметить, что процесс согласно изобретению легко позволяет достичь преимущества отверждения вкладыша со смолой посредством проточного пара. При практическом осуществлении этого процесса трубчатый элемент может быть легко инвертирован через существующий трубопровод. Создание устройства, имеющего две жесткие манжеты, позволяет устанавливать инвертирующийся вкладыш с удерживающей лентой и плоскоуложенным шлангом. Использование приспособлений, задающих зазор, для поддержания зазора во второй манжете позволяет применять увеличенное выворачивающее наизнанку давление к полному профилю вкладыша, не увеличивая при этом давление манжеты на инвертирующийся вкладыш. Затем в инвертированный вкладыш подают пар, чтобы использовать более высокую энергию, имеющуюся в паре, которая значительно сокращает цикл отверждения по сравнению с отверждением горячей водой.

Таким образом, видно, что задачи, поставленные выше, среди тех, что стали очевидными из предыдущего описания, эффективно решены и, поскольку в осуществление вышеизложенного способа и в приведенную конструкцию могут быть внесены некоторые изменения, не выходящие за рамки объема и сущности изобретения, то предполагается, что весь материал, содержащийся в вышеприведенном описании и показанный на прилагаемых чертежах, должен интерпретироваться как иллюстративный, а не в ограничительном смысле.

Следует также понимать, что подразумевается, что нижеследующая формула изобретения охватывает все родовые и специфические признаки описанного здесь изобретения, и все формулировки объема изобретения, про которые, согласно их изложению, может быть сказано, что они в него попадают.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ для инвертирования вкладыша в существующий трубопровод, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают подачу гибкого трубчатого вкладыша;

помещают вкладыш в устройство для установки, имеющее первую манжету и вторую манжету ниже по ходу и на расстоянии от первой манжеты;

прикрепляют ведущий конец вкладыша к устройству сверху по ходу от первой манжеты;

инвертируют вкладыш через устройство с прохождением по меньшей мере одной манжеты;

располагают впускное отверстие для текучей среды на инвертированном участке на вкладыше ниже по ходу от этой по меньшей мере одной манжеты;

закрывают одну из манжет, у которой с нижней по ходу стороны от нее находится впускное отверстие для текучей среды;

вводят инвертирующую текучую среду под давлением в инвертированный участок вкладыша через впускное отверстие для текучей среды; и позволяют вкладышу инвертироваться под действием текучей среды, вводимой через впускное отверстие для текучей среды.

2. Способ по п.1, в котором впускное отверстие располагают до прикрепления вкладыша к устройству.

3. Способ по п.2, дополнительно включающий в себя этап, на котором располагают второе впускное отверстие для текучей среды в инвертированном вкладыше, находящемся снизу по ходу от второй манжеты, с первым впускным отверстием, находящимся между этими двумя манжетами.

4. Способ по п.1, в котором участок вкладыша, помещаемого в устройство, инвертируют до помещения в устройство.

5. Способ по п.2, в котором дополнительно располагают второе впускное отверстие для текучей среды в инвертированном вкладыше, находящемся снизу по ходу от второй манжеты, а первое впускное отверстие находится между этими двумя манжетами.

6. Способ для бестраншейного восстановления существующего трубопровода посредством инвертирования гибкого пропитанного смолой вкладыша от первой точки доступа до второй точки доступа и отверждения смолы во вкладыше, содержащий этапы, на которых:

устанавливают и закрепляют инвертированный участок вкладыша с первым входом для текучей среды и вторым входом для текучей среды в инвертированном слое инвертированного вкладыша в устройство для установки, имеющее первую жесткую избирательно действующую манжету, позволяющую плоско сложенному инвертируемому вкладышу инвертироваться через нее, и вторую жесткую избирательно действующую манжету, позволяющую вкладышу инвертироваться через нее вниз по ходу и находящуюся на расстоянии от первой манжеты, при этом первый вход находится между этими двумя манжетами, а второй вход ниже по ходу от второй манжеты;

прикрепляют ведущий конец вкладыша к устройству сверху по ходу от первой манжеты;

закрывают вторую манжету для зацепления с вкладышем;

вводят инвертирующую текучую среду во вкладыш для того, чтобы инвертировать вкладыш во внутреннюю часть трубопровода, подлежащего выстиланию вкладышем;

вводят отверждающую текучую среду во вкладыш для того, чтобы отвердить смолу;

и охлаждают отвержденный вкладыш.

7. Способ по п.6, включающий в себя этапы, на которых:

прикрепляют удерживающую ленту к концу инвертирующегося вкладыша и, когда начало удерживающей ленты находится между манжетами, закрывают первую манжету и открывают вторую манжету, чтобы позволить этой ленте пройти через него; и

при завершении инвертирования вводят отверждающую текучую среду в одно из впускных отверстий.

8. Способ по п.7, включающий в себя этап, на котором прикрепляют плоско уложенный шланг к удаленному концу вкладыша с удерживающей лентой.

9. Способ по п.8, в котором плоско уложенный шланг закрыт на удаленном конце, прикрепленном к вкладышу.

10. Способ по п.8, включающий в себя этапы, на которых: прикрепляют плоско уложенный шланг к первому впускному отверстию, закрывают первую манжету и открывают вторую манжету и продолжают инвертирование до тех пор, пока плоско уложенный шланг не будет покоиться на дне вкладыша.

11. Способ по п.10, в котором этап прикрепления плоско уложенного шланга к впускному отверстию включает в себя этапы, на которых:

обрезают плоско уложенный шланг выше верхней манжеты;

прикрепляют один конец колена к обрезанному концу плоско уложенного шланга; и прикрепляют другой конец колена к впускному отверстию.

12. Способ по п.10, в котором этап прикрепления плоского шланга к впускному отверстию включает в себя этапы, на которых:

обрезают плоско уложенный шланг выше верхней манжеты;

подают обрезанный конец плоско уложенного шланга через впускное отверстие;

вставляют сгибаемую трубчатую жесткую втулку с раструбным концом в обрезанный конец плоско уложенного шланга;

надевают плоско уложенный шланг на трубчатый участок втулки; и вставляют плоско уложенный шланг и трубчатый участок втулки во впускное отверстие;

благодаря чему конец плоско уложенного шланга вводится в зацепление между раструбным участком втулки и впускным отверстием, и предотвращается перекручивание плоско уложенного шланга, поскольку втулка формирует плавный изгиб в направлении второй манжеты.

13. Способ по п.8, в котором плоско уложенный шланг перфорирован по его длине для того, чтобы распределять отверждающую текучую среду по длине внутренней части инвертированного вкладыша.

14. Способ по п.8, включающий в себя этапы, на которых закрывают первую манжету после прохождения через нее соединения плоско уложенного шланга и удерживающей ленты и открывают вторую манжету для того, чтобы позволить пройти этому соединению, и продолжают инвертировать вкладыш.

15. Способ по п.1, включающий в себя этап, на котором проделывают отверстие в нижнем по ходу конце инвертированного вкладыша после завершения инвертирования, не позволяя при этом инвертированному вкладышу сдуться.

16. Способ по п.6, в котором инвертирующая текучая среда представляет собой воздух, а отверждающая текучая среда представляет собой пар.

17. Устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения, предназначенное для установки пропитанного смолой трубного вкладыша, отверждаемого в месте эксплуатации, содержащее:

жесткий каркас с отверстием, снабженным средствами крепления вкладыша;

первую жесткую избирательно действующую манжету, позволяющую проходить плоско сложенному инвертируемому вкладышу и образующую вокруг проходящего через нее вкладыша герметичное уплотнение для текучей среды; и

вторую жесткую избирательно действующую манжету, позволяющую вкладышу инвертироваться через нее и образующую вокруг проходящего через нее вкладыша герметичное уплотнение для текучей среды.

18. Устройство по п.17, в котором манжеты содержат первый и второй элементы, причем, по меньшей мере, один из этих элементов является подвижным для изменения зазора между элементами манжеты.

19. Устройство по п.18, в котором подвижные элементы соединены с двигателями для регулирования зазора между элементами.

20. Устройство по п.18, содержащее, по меньшей мере, один двигатель, установленный на каркасе и соединенный с подвижными элементами манжет.

21. Устройство по п.18, включающее в себя двигатель, установленный на каркасе в конце каждого перемещаемого элемента манжет.

22. Устройство по п.18, в котором двигатели представляют собой пневматические цилиндры, установленные на жестком каркасе.

23. Устройство по п.17, в котором подвижные элементы манжет перемещаются в линейных направляющих, закрепленных к каркасу.

24. Устройство по п.17, в котором зазор между элементами второй манжеты зафиксирован на минимуме приспособлением регулирования зазора для того, чтобы ограничить перемещение подвижных элементов.

25. Устройство по п.24, в котором приспособление регулирования зазора представляет собой, по меньшей мере, одну распорку требуемого размера, помещаемую на направляющую между элементами манжет.

26. Устройство по п.24, в котором приспособление регулирования зазора представляет собой регулировочный болт, отрегулированный таким образом, чтобы ограничивать смещение перемещаемых элементов манжет.

27. Устройство по п.17, дополнительно включающее в себя множество крюков, установленных на каркасе сверху по ходу от первой манжеты для закрепления вкладыша, подлежащего инвертированию.

28. Устройство по п.17, в котором элементы манжет представляют собой жесткие металлические стержни.

29. Устройство по п.17, в котором элементы манжет представляют собой металлические трубки.

30. Трубный вкладыш, отверждаемый в месте эксплуатации, для инвертирования в существующий трубопровод, причем вкладыш содержит:

отрезок, имеющий, по меньшей мере, один внутренний трубчатый слой пропитывающегося смолой материала и наружный трубчатый слой, имеющий непроницаемый слой;

участок наружного слоя на конце вкладыша, инвертированный таким образом, что обнажается внутренняя часть инвертированного участка вкладыша;

первое верхнее по ходу впускное отверстие для текучей среды, выполненное в инвертированной области на конце инвертированной области около конца вкладыша; и

второе нижнее по ходу впускное отверстие для текучей среды, выполненное в инвертированной области вкладыша между первым впускным отверстием и сгибом у конца инвертированной области, благодаря чему вкладыш пригоден для инвертирования с использованием устройства с двумя манжетами, где первое отверстие размещается между манжетами, а второе отверстие размещается снизу по ходу от второй манжеты.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2388959

patent-2388959.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс F16L55/165 с помощью трубы, вставленной в поврежденную секцию

Патенты РФ в классе F16L55/165:
системы и способ для восстановления трубопровода -  патент 2488735 (27.07.2013)
способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода -  патент 2480664 (27.04.2013)
способ восстановления трубопровода -  патент 2479784 (20.04.2013)
устройство многоразового использования и способ для инвертирования вкладышей, вулканизируемых на месте эксплуатации -  патент 2471114 (27.12.2012)
способ монтажа облицовочного рукава в подземный трубопровод -  патент 2460002 (27.08.2012)
устройство для воздушного инвертирования и парового отверждения вкладыша, отверждаемого в месте эксплуатации -  патент 2439420 (10.01.2012)
продольно армированная отверждаемая на месте футеровка и армированное покрытие -  патент 2419021 (20.05.2011)
изготовление пропитанного смолой волокнистого рукава для внутренней обшивки каналов и трубопроводов -  патент 2388960 (10.05.2010)
способ изготовления терморасширяемого рукава из термопластичного полимера (варианты) -  патент 2385228 (27.03.2010)
способ ремонта трубопроводов и технологический комплекс для его осуществления -  патент 2379573 (20.01.2010)

Класс F16L55/18 приспособления, применяемые при ремонте труб

Класс F16L11/02 изготовленные из волокна или нитей, например текстильного материала 

Класс F16L58/10 резиновые или пластмассовые

Патенты РФ в классе F16L58/10:
способ наружной изоляции соединений трубопроводов из стальных труб с наружным покрытием -  патент 2527282 (27.08.2014)
праймер адгезионный полимерсодержащий -  патент 2492386 (10.09.2013)
приспособление изоляционное ручное -  патент 2490538 (20.08.2013)
применение полиамидной формовочной массы для облицовки трубопроводов -  патент 2490127 (20.08.2013)
термомеханический комплекс внутреннего композиционного покрытия трубопровода -  патент 2487288 (10.07.2013)
способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода -  патент 2480664 (27.04.2013)
способ восстановления трубопровода -  патент 2479784 (20.04.2013)
устройство многоразового использования и способ для инвертирования вкладышей, вулканизируемых на месте эксплуатации -  патент 2471114 (27.12.2012)
труба с покрытием и композиция пропиленового полимера для нее -  патент 2458952 (20.08.2012)
оболочка наружная влагозащитная для длинномерных протяженных объектов, преимущественно кабелей и труб (варианты) -  патент 2457390 (27.07.2012)

Наверх