用於修理和/或加固管道的方法
2023-07-08 22:57:56
專利名稱：用於修理和/或加固管道的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於修理和/或加固管道的方法，並且具體地而非排他性地涉及 這樣一種能夠適用於修理和/或加固不同直徑和長度的管道的方法。
背景技術：
美國專利7，168，743以及美國專利申請2007/0018448均公開了用於密封連接套 管的末端的方法及裝置。該套管用於修理管道且通常由金屬製成。這些管道可位於地上或 水下。在這兩份美國說明書中，均公開了使用一種被設置成環繞管道表面的需要修理的區 域放置的套管22。這意味著，套管必須適合於管道的直徑，並適合於管道的需要修理的長 度。這樣，對於可以使用的各種管徑的範圍而言就需要大量套管。由於修理可能在管道的 多種軸向長度上進行，通常的方法是針對每次修理製造所需要的套管。那樣一來，套管就可 適合於所需的長度並同樣適合於所需的直徑。套管的設計和製造有時會花費數月。在此期 間，管線由於存在管道失效的風險而需要被封閉住。這會造成重大的破壞。在管道正在輸 送例如油的情況下，管道失效的後果就可能是重大的環境損害。
發明內容
根據示例性的方面，提供了一種用於影響管道的修理和/或加固的方法，該方法 包括清潔管道的表面的受影響區域以為需要修理的區域通過管道表面的清潔表面；從受 影響區域之前的部分圍繞管道施加連續的條帶，並允許連續的條帶延伸至受影響區域之後 的部分。該連續的條帶形成螺旋套管，該螺旋套管與管道表面間隔開以在管道表面與螺旋 套管之間提供環形腔。連續的條帶是纖維增強的、機械密封的、聚合物條帶或碳纖維增強HDPE條帶。連續的條帶可通過重疊和互鎖中的至少一種形成到螺旋套管中。環形腔可隨後由填充材料填充以在管道與螺旋套管之間提供結合。該填充材料可 從由結構樹脂和灰漿組成的組中選擇。根據另一示例性的方面，提供了一種用於施加連續的條帶以為管道的受影響表面 區域提供修理的裝置。該裝置包括施加裝置，其包括至少兩個部分，這至少兩個部分中的 每個部分都具有多個輥子，這些輥子用於圍繞並遍及管道的受影響表面區域引導連續的條 帶以形成螺旋套管，該螺旋套管至少延伸管道的受影響區域的軸向長度；以及供給裝置，其 用於附連至施加裝置的多個部分中的該至少一個部分。該供給裝置包括至少一個用於將連 續的條帶供給至施加裝置的該至少一個部分中的驅動輥。至少兩個部分中的一個部分包括頂板和底板。頂板與底板之間延伸有多個大致等 間距間隔開的導件。至少一個輥子可以可旋轉的方式安裝在多個導件中的每個導件上，鄰近該導件的 頂端。供給裝置可還包括供給頂板和供給底板；以及多個驅動和導向杆，這些杆在供給頂板與供給底板之間延伸。這些杆中的至少一個杆包括輥子並可適於由驅動系統驅動。該驅動系統可包括鏈輪，該鏈輪位於供給頂板的上方並被緊固地附連於這些杆中 的該至少一個杆的上端以驅動這些杆中的該至少一個杆繞其縱向軸線旋轉。驅動系統可被構造成驅動這些杆和輥子，以使得連續的條帶通過供給裝置被供給 到施加裝置的該至少兩個部分中。
為了清楚地理解本發明並使其易於實現，現僅作為示例描述本發明的示例性實施 方式，該說明參照所附說明性的附圖進行。圖中
圖1是受損管道的主視圖2是處於修理過程中第一階段的立體圖3是處於修理過程中第二階段的對應於圖2的視圖4是處於修理過程中第三階段的對應於圖2和3的視圖5是處於修理過程中第四階段的對應於圖2至4的視圖6是處於修理過程中第五階段的對應於圖2至5的視圖7是圖1的其上具有螺旋套管的受損管道的主視圖8是圖7的立體圖9是密封於圖7的螺旋套管和受損管道的端蓋的橫截面示意圖
圖10是圖9的端蓋的連接部的平面示意圖11是圖7的管道的位於X處的橫向橫截面圖12是圖8的管道的位於Y處的縱向橫截面圖13是圖12的管道的示出了定位件(spacer)的近視圖14是圖13的分隔件的側視圖；以及
圖15是圖13的分隔件的平面圖。
具體實施例方式如圖1中所示，需要對管道10進行修理。準備對管道10進行修理的初始步驟是 根據已知的磨料噴砂技術或高壓水噴砂技術進行的以去除鏽跡和所有塗層的殘留物，從而 在管道的表面上露出金屬裸面等。對管道10進行的磨料噴砂可以由利用不含鐵的(例如， 石榴石、氧化鋁以及銅渣)、玻璃珠或不鏽鋼珠的精細噴砂的掃掠式噴砂來實現。最大清理 速度以及最有效的清理通過系統的噴砂獲得。該操作被封閉在30cm2內，並且對每平方釐 米進行均勻地噴砂直至完成。繼續噴砂最少25mm以進入到任一相鄰的塗覆區中，並將邊緣 刨薄。受管道10的狀況的影響，沿管道縱向延伸的複合加強件可以繞管道10的外表面 放置於預定的間距處。現在參照圖2，示出了本發明的一個示例性實施方式。在這種情況下，施加裝置12 的第一部分鄰近管道10放置。施加裝置12是部分環繞管道10的弓形部分。它可以如示出用於管道的180°或者可以是用於更小的節段。第一部分12可以是基本上為剛性的，或 者可以是彼此樞轉地附連的多個節段，從而可將第一部分12用於多種不同直徑的管道。作 為選擇，第一部分12可用於預定直徑的管道10並可繞管道延伸180°。第一部分12的直 徑可以隨不同管道的直徑而變化。第一部分12具有頂板14和底板16。在頂板14與底板16之間延伸的是多個大致 均等間距間隔開的導件18。可旋轉地安裝在各個導件18上、鄰近導件18的頂端的是多個 輥子20。除了多個單獨的輥子20以外，可以設置大型的單個輥子或較少數量的中等尺寸的 輥子。輥子20延伸導件18的軸向長度的一部分，並被保持鄰近導件18的上端。如圖3中所示，隨後將施加裝置的第二部分22放置在適當位置中、與第一部分12 對齊並緊固於該第一部分12。此外，第二部分22具有頂板M和底板沈，導件觀在兩者之 間延伸並且大致等間距間隔開。導件觀還具有鄰近上端的輥子30。本質上，第二部分22 與第一部分12大致相同。對於不同的管道直徑而言，第二部分22可以是彼此樞轉地附連的多個節段。那樣 一來，它們可能根據需要被開啟或關閉以容置不同直徑的管道。自然，對於大直徑管道而 言，可需要不止兩個部分12、22。附連於第二附連部分22的是供給裝置32。該供給裝置32包括頂板34和底板36。 在頂板；34與底板36之間延伸有多個驅動和導向杆38。在一些或所有杆38上的是輥子40。 各杆38適於由包括鏈輪44的驅動系統42驅動，該鏈輪44位於頂板34的上方，但緊固地 附連於各杆38的上端。各鏈輪44將驅動杆38繞其縱向軸線旋轉。設置有鏈46以驅動 鏈輪。杆38中的一根杆48可容納諸如電氣動馬達、減速箱和電池之類的驅動系統(未示 出)。可以使用任何適當的驅動系統。它可以是能夠自行操作的或可以具有外部電源(未 示出)。驅動系統42旨在驅動杆38和輥子40，從而使條帶50能夠通過供給裝置42被進 給到施加裝置的兩個部分12、22中。條帶50是連續的、纖維增強的、機械密封的聚合物條帶。例如，條帶50可以是碳 纖維增強高密度聚乙烯(HDPE)條帶。如圖4至6中所示，條帶50通過由導管系統42驅動 的供給裝置32進給。它在杆38之間進給，並且這些杆被設置在供給裝置32的縱向軸線的 兩側上、處於交替的序列中。條帶50被繞管道10卷繞並繞管道10形成連續的、重疊的或 機械互鎖的螺旋套管52。隨著條帶50形成該螺旋套管52，該螺旋套管52將在重力的作用 下被從附連部分12、22拉出。這是由於螺旋套管52因底板沈與頂板M的內徑等於螺旋 套管52的外徑而並未在豎直方向上受到約束。為了水平布置管道，螺旋套管52仍可在沒 有重力拉動的情況下而形成，因為條帶50的進給由驅動系統42有效驅動。條帶50的進給 可達到通過處於適當的角度而形成螺旋套管52的程度。當管道10並非豎直的時，這也有 助於形成螺旋套管52。因此，條帶50的螺旋套管52將被繞在管道10上，環繞管道10的受 損部分-即需要修理的部分形成套管52。優選地，螺旋套管52從管道10的受損部分之前 開始並延伸超過管道10的該受損部分，以為實際載荷至管道10的傳遞提供所需。螺旋套管52的兩端可以設置有端蓋70，該端蓋70如圖7至9中所示被密封至螺 旋套管52。端蓋優選地由聚乙烯(PE)製成，並包含入口埠 72及出口埠 74，這些埠 可以例如根據先前所述的美國專利7，168，743或美國專利申請2007/0018448製成的。端蓋70與螺旋套管52之間、並且端蓋70與管道10之間設置有諸如「特氟龍」密封件78之 類的密封件。端蓋70優選地具有一般形式的柔性扣環，用於裝配在管道10的周圍，並通過 如在圖10中的平面圖中所示的諸如聚氯乙烯(PVC)或PE連接器76之類的連接器而被緊 固住。如圖11和12中所示，螺旋套管52的直徑被確定尺寸為在管道10與螺旋套管52 之間形成環形腔80。環形腔80在管道10的外表面與螺旋套管52的內表面之間在徑向程 度上在25mm至50mm之間變化。環形腔80的徑向尺寸將取決於諸如所需要的凹進、壁突起、 管道的不圓度以及縱向加強件的體積之類的管道10的受影響區域的使用情況。環形腔80 優選地通過在螺旋套管52與管道10之間安裝諸如聚合物定位件82之類的定位件而被緊 固住。各個聚合物定位件82優選地為帶有兩個臂85和一個腿88的Y形。各個臂85包括 用於均接合棘釘90的角形端86。棘釘90優選地具有類似於微型聖誕樹的多層倒鉤。棘釘 90用於將條帶50保持在適當位置中。定位件82優選地通過在卷繞條帶50以形成螺旋套 管52期間將各個定位件82夾持在兩個棘釘90之間而被手動插入。對於直徑高達約20英 寸至M英寸而長度不超過:3m至細的螺旋套管52而言，將不需要定位件82，因為螺旋套管 52將是足夠剛硬的，以便在條帶50的卷繞期間繞管道被自動恰當地間隔開。端蓋70的安 裝進一步確保螺旋套管52的剛度，並修正螺旋套管52與管道10的間距以形成環形腔80。當螺旋套管52完成時，存在於環形腔80中的水將藉助於施加通過進口埠 72進 入並允許通過出口埠 74排出的壓縮空氣或其它氣體而被排出。隨後，可利用清水來衝洗 該環形腔80，並且清水通過利用空氣或惰性氣體而被去除。隨後，根據已知技術，在通過結 合於管道10和螺旋套管52而在管道10與該螺旋套管52之間提供結合的情況下，利用已 知結構樹脂或灰漿84來填充該環形腔80。棘釘90進一步將螺旋套管52錨固到結構樹脂 或灰漿84中。隨後，可去除附連部分12、20和供給系統32並完成管道修理。優選地，在安 裝底部端蓋70時，去除附連部分12、20。螺旋套管52被留在適當位置中以在該結構樹脂或 灰漿84上設置外部加固和保護層。儘管已經在上述說明書中描述了示例性實施方式，但是所屬領域的技術人員將會 明白，在不脫離本發明的情況下，可以對設計、構造和/或操作的細節作出多種改變。
權利要求
1. 一種用於對管道進行修理和/或加固的方法，所述方法包括清潔所述管道的表面的受影響區域以為需要修理的區域提供管道表面的已清理表從所述受影響區域之前的部分圍繞所述管道施加連續的條帶，並允許所述連續的條帶 延伸至所述受影響區域之後的部分，所述連續的條帶形成螺旋套管，所述螺旋套管與所述 管道表面間隔開以在所述管道表面與所述螺旋套管之間提供環形腔。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述連續的條帶是纖維增強的、機械密封的、聚合 物條帶。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述連續的條帶是碳纖維增強HDPE條帶。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述連續的條帶通過重疊和互鎖中的 至少一種形成到所述螺旋套管中。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述環形腔隨後由填充材料填充，用 於在所述管道與所述螺旋套管之間提供結合，所述填充材料從由結構樹脂和灰漿構成的組 中選擇。
6.一種用於施加連續的條帶以為管道的受影響表面區域提供修理的裝置，所述裝置包括施加裝置，所述施加裝置包括至少兩個部分，所述至少兩個部分中的每個部分都具有 多個輥子，所述多個輥子用於引導所述連續的條帶圍繞並遍及所述管道的所述受影響表面 區域以形成螺旋軸套，所述螺旋軸套延伸至少所述管道的表面的受影響區域的軸向長度； 以及供給裝置，所述供給裝置用於附連至所述施加裝置的所述多個部分中的至少一個部 分，所述供給裝置包括至少一個用於將所述連續的條帶供給到所述施加裝置的所述至少一 個部分中的驅動輥。
7.如權利要求6所述的裝置，其中，所述至少兩個部分中的每個部分都包括頂板和底 板，在所述頂板與所述底板之間延伸有多個大致等間距間隔開的導件。
8.如權利要求7所述的裝置，其中，至少一個輥以可旋轉的方式安裝在所述多個導件 中的每個導件上、鄰近所述導件的頂端。
9.如權利要求6至8中的任一項所述的裝置，其中，所述供給裝置進一步包括供給頂板 和供給底板；以及多個驅動和導向杆，所述驅動和導向杆在所述供給頂板與所述供給底板 之間延伸。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，所述杆中的至少一個杆包括輥子。
11.如權利要求9或權利要求10所述的裝置，其中，所述杆中的至少一個杆適於由驅動 系統驅動。
12.如權利要求11所述的裝置，其中，所述驅動系統包括鏈輪，所述鏈輪位於所述供給 頂板的上方並緊固地附連於所述杆中的所述至少一個杆的上端，用於驅動所述杆中的所述 至少一個杆繞其縱向軸線旋轉。
13.如權利要求11或權利要求12所述的裝置，其中，所述驅動系統被構造成驅動所述 杆和所述輥子，以使得所述連續的條帶通過所述供給裝置被供給到所述施加裝置的所述至 少兩個部分中。
全文摘要
公開了一種用於影響管道的修理和/或加固的方法。所述方法包括清潔管道的表面的受影響區域以為需要修理的區域提供管道表面的清潔表面；從受影響區域之前的部分圍繞該管道施加連續的條帶，並允許連續的條帶延伸至受影響區域之後的部分。連續的條帶形成螺旋套管，該螺旋套管與管道表面間隔開以在管道表面與螺旋套管之間提供環形腔。
文檔編號F16L55/17GK102077007SQ200880129980
公開日2011年5月25日 申請日期2008年6月24日 優先權日2008年6月24日
發明者傑弗裡·理察德容 申請人:梅裡特技術有限公司