管道修復系統和裝置的製作方法

2023-05-01 05:51:46 1

專利名稱：管道修復系統和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種快速而又永久地修復輸送諸如水、氣、油和其他石化製品的家用和/或工業用流體的管道破裂部分的系統和裝置。
背景技術：
上述家用和/或工業用流體通常在地下或在地上通過管線進行輸送，管道尺寸從90mm到250mm之間。這些管道通常由塑料、鋼或者球墨鑄鐵製成，而上述流體可在加壓下輸送，通常加壓達100BAR。尤其是在管道埋設在地下時，由於腐蝕(尤其是金屬管道)或者泥土鬆動，就有造成管道破裂的危險。在溫度極端惡劣的氣候下，還可能由於霜凍，而造成管道破裂。在管道或管線破裂時，就必須儘可能快速地進行修復。理想的是，這種修復應該是一種永久的修復，從而在尤其是對於地下管線的情況下，不必日後再重新挖開現場以將臨時修復變為永久修復。
本發明是基於歐洲專利EP-B-727026中所述的管接頭的改進。該專利公開了一種管接頭，一圓排弓形管夾通過液壓繞管道端部的外側夾緊，O形環形式的橡膠密封件容納在延伸經過上述圓排的環槽內，並被壓緊在管夾和管道外徑之間。
我們的歐洲專利申請EP-B-998643公開了一種上述管接頭的採用寬公差管夾的變體，從而管接頭可被固定到不同外徑的管道端部，並且可以適應達到大約25mm的直徑差。
上述兩種專利中的管接頭都主要是用於具有光滑外徑的新管道，如果管道被埋設在地下或者暴露相當長時間，其外徑面就會不光滑。一些埋設在地下很多年的球墨鑄鐵管道的表面會生鏽，呈現絮片狀、不平且不穩定的外表面，深度甚至達15mm。
因此本發明的一個目的就是提供一種修復系統和用於這種修復系統中的管接頭，其能夠解決上述問題，並且即使在各種極端條件下，傳統修復受條件限制而無法接近或者破裂管道表面腐蝕而傳統修復系統無法完成時，也能夠快速而又永久的修復破裂管道。

發明內容
本發明提供有一種用以修復破裂管道的管接頭，包括圍繞新舊管道部分相鄰對置端的套管，該套管具有第一軸頸部和第二軸頸部，第一軸頸部用以環繞新管道部分並與新管道部分端部形成外密封件，而第二軸頸部用以環繞舊管道部分並與舊管道部分端部形成外密封件，其特徵在於第一軸頸部具有內環槽，用於容納圓排弓形管夾，從而圍繞上述新管道部分；致動件，它和上述環槽內的圓排弓形管夾相接觸並在槽內形成壓力腔；壓力腔，流體在壓力作用下流入其中，以移動上述致動件作用上述弓形管夾靠在新管道部分的外徑面上；密封裝置，響應上述壓力腔內加壓流體來密封新管道部分的外徑面；並且第二軸頸部具有內環槽，該環槽容納有丁腈橡膠環形密封件，從而在環槽內形成有壓力腔，加壓流體可作用上述丁腈橡膠密封件徑向向內移動和舊管道部分的外徑面相接合。
本發明管接頭的第一軸頸部結構在EP-B-727026或EP-B-998643中都有所敘述。加壓第一壓力腔中的液壓流體使得圓排弓形管夾移動，從物理上夾緊新管道部分的外周面。上述管夾能夠防止管接頭沿著新管道部分軸向運動，根本上將上述管接頭固定在新管道部分上。在EP-B-727026中，響應於壓力腔中的加壓流體的密封裝置是設置在環槽內的O形環，該環槽設置在覆蓋整個圓排管夾的內置槽內。上述密封裝置在使用過程中被壓縮在管夾和新管道部分的外徑之間，可有選擇地靠在環槽的側面上。在EP-B-998643中，和圓排管夾相接觸的致動件優選為包括丁腈橡膠密封環和用以密封新管道部分外徑面的密封裝置，該密封裝置可優選地為上述密封環的一部分，在加壓擠壓時徑向向內靠在管道外徑面上。
第二軸頸部沒有這樣的弓形管夾。第二軸頸部的內環槽中容納有由丁腈橡膠模製的環形密封件，向環槽和橡膠密封件之間的液壓腔施加高壓油脂，足以使得丁腈橡膠密封件和舊管道部分的外徑面相密封接觸。用於將丁腈橡膠密封件壓靠在舊管道部分外徑面上的液壓優選為從3000到8000psi(2×107到5.5×107帕斯卡)。在這種高壓下，丁腈橡膠密封件從其初始所在的上述環槽徑向向內擠壓，並具有臨時半流體特徵，即能夠流動到且能夠密封放置有管接頭的舊管道的外徑面上任何不規則的表面。所以在上述管接頭和舊管道之間就會產生有效的密封，但不像第一軸頸部和新管道之間的密封，第二軸頸部和舊管道之間的密封沒有管夾來約束上述管接頭相對於舊管道的軸向運動。如下述的原因，利用管接頭可有利於且有助於有效修復管道。
本發明還提供一種採用本發明的兩個管接頭的管道修復系統。首先，識別並確定現有管線的破裂部分。隨後切掉管道的破裂部分，留下兩個最好是方形面的舊管道切割端部，彼此相對，並由破裂管道所切掉部分的長度隔開。接著切掉部分由相同長度且具有相似內徑的新管道部分所替換。本發明的兩個管接頭被預定位在該新管道部分上，並且管接頭的各個第一軸頸部彼此相鄰，管接頭的各個第二軸頸部相互向外朝向新管道部分的對置端。因此，切掉的破裂管道部分和新管道部分的軸向長度都必須至少等於這兩個管接頭軸向長度。
上述新管道部分被臨時和舊管道並排成一線保持在一起，添補由於切掉管道破裂部分而產生的間隙，隨後移動兩個管接頭，直到每一個都跨接在新舊管道的連接處上為止，先向第一軸頸部的壓力腔施加高壓油脂，從而移動弓形管夾和第一管道部分相夾緊接觸，並藉助於密封裝置壓靠在上述管道外徑面上而在新管道部分的外徑面建立密封。因此，管接頭的第二軸頸部內形成的壓力腔就產生液壓壓力，第二軸頸部環槽內的丁腈橡膠密封件就會被從第二軸頸部的環槽內徑向向內擠壓，和舊管道部分的外徑面形成穩定的密封接觸。在液壓壓力作用時，丁腈橡膠能夠平穩流動到舊管道部分外徑面上所有的小裂縫中，並具有流體的多種流動特性，從而能夠產生並保持和舊管道部分整個外周的良好密封接觸。
上述丁腈橡膠密封件的縱橫比(徑向深度對寬度)優選為2∶1，從而使上述管接頭可用於不同腐蝕條件下和不同尺寸的舊管道部分。由於沒有使用第一軸頸部內出現的管夾，所以本發明的管接頭相比EP-B-727026和EP-B-998643中的管接頭結構更加簡單，尤其重要的是，本發明的管接頭可就地修復具有不同外徑和處於不同腐蝕或腐爛階段的管線。在第二軸頸部沒有管夾時，環形密封件可自由向外擠壓靠在舊管道部分上，而第一軸頸部的管夾可防止上述管接頭軸向運動。由於向內擠壓的丁腈橡膠密封件可覆蓋和填充較大的徑向間隙，尺寸甚至達28mm，所以這些間隙可以設置在第二軸頸部和舊管道部分之間。


圖1是本發明的管接頭的端視圖；圖2是沿圖1中平面A-A經過圖1中管接頭的軸向剖面圖；圖3是本發明中待修復的損壞管道的側視圖；圖4是圖3中管道在修復過程中的側視圖；以及圖5是圖3中管道在修復後的側視圖。
具體實施例方式
圖1和2的管接頭包括通常為截頭圓錐形的套管部1，其從第一軸頸部2延伸到第二軸頸部3。如歐洲專利EP-B-727026所述，在使用過程中，該第一軸頸部2用以環繞新管道部分。在軸頸部2的內表面上形成有環槽10，該環槽容納由密封件12所環繞的圓排弓形管夾11。在密封件12和環槽10的內周面之間形成有一個液壓腔13，可通過油脂嘴14施加高壓油脂來進行加壓。必要的是，放洩閥15從該油脂嘴14偏移90度，從而可從液壓腔13釋放壓力。在密封件12和弓形管夾11之間設置有一排弓形墊片(未示出)，每一墊片搭接相鄰弓形管夾之間的間隙，從而可防止密封件12在將液壓壓力施加在液壓腔13內的油脂上時，在相鄰管夾之間被向下擠壓。
管夾11的內周面設有齒，從而在液壓腔13內施加高壓油脂時，管夾能夠咬住周圍設置有管接頭的管道部分(pipe section)的外表面，防止管接頭相對該管道部分軸向移動。
利用設置在通過所有弓形管夾11內周的圓槽17中的O形環16繞著管道部分，在管接頭的第一軸頸部2和上述管道部分之間建立液封。當壓靠管夾11，使其咬住管道部分的外周面時，上述O形環16在環槽17內被壓縮，從而可在上述管接頭和管道部分之間建立可靠的液封。
管接頭的第二軸頸部3具有繞軸頸部內周面形成的相似環槽20。環槽20容納有丁腈橡膠密封環21，它具有縱橫比(徑向深度對寬度)為大約2∶1。但是此處沒有管夾。液壓腔23徑向形成在密封件21之外，當利用高壓油脂經由油脂嘴24進行加壓時，上述密封件徑向向內移動，和放置第二軸頸部3的管道部分的外徑密封接觸。在施加高壓時(3000到8000psi，相當於2×107到5×107帕斯卡)，被擠壓的丁腈橡膠可具有流體的多種特性，能夠流到放置第二軸頸部的管道部分的任何有缺陷表面上，還能夠有效地覆蓋住第二軸頸部3和與其相連的管道部分之間的間隙。
圖3-5示出了利用本發明的兩個管接頭修復破裂管道的方法。首先，識別並露出損壞的管道(圖3)。隨後切掉損壞的部分使兩個橫向的切割距離為d。接著準備一段軸向長度為d的新管道，如圖4所示，根據圖1和2中的兩個管接頭40被背靠背地套在新管道部分上，該新管道滑到原始管道的切割端之間。最後兩個管接頭軸向滑離，它們的油脂嘴加壓，直到第一軸頸部2的各個管夾11和O形密封環15密封並夾緊上述新管道部分的端部，第二軸頸部3的密封環21密封靠在原始管道的切斷端部上。
上述修復非常簡單而又快捷。由於任何露出損壞管道的挖開都可以很快地被添補上，而且不會再打開，因此是永久的。修復中最困難的部分就是切掉損壞管道，提供足以接近進行切割操作的便利，並降低到新管道部分的位置，而且加壓四個油脂嘴快速而又可靠，對進行修復的人員限制也最小。
權利要求
1.一種用以修復破裂管道的管接頭，包括圍繞新舊管道部分相鄰對置端的套管，該套管具有第一軸頸部和第二軸頸部，第一軸頸部用以環繞新管道部分並與新管道部分端部形成外密封件，而第二軸頸部用以環繞舊管道部分並與舊管道部分端部形成外密封件，其特徵在於第一軸頸部具有內環槽，用於容納圓排弓形管夾，從而圍繞上述新管道部分；致動件，它和上述環槽內圓排弓形管夾相接觸並在槽內形成壓力腔；壓力腔，流體在壓力作用下流入其中，以移動上述致動件作用上述弓形管夾靠在新管道部分的外徑面上；密封裝置，響應上述壓力腔內加壓流體來密封新管道部分的外徑面；並且第二軸頸部具有內環槽，該環槽容納有丁腈橡膠環形密封件，從而在環槽內形成有壓力腔，加壓流體可作用上述丁腈橡膠密封件徑向向內移動和舊管道部分的外徑面相密封接合。
2.如權利要求1所述的管接頭，其特徵在於，響應於壓力腔中加壓流體的密封裝置為設置在環槽內的O形環，該環槽設置在覆蓋整個圓排管夾的內置槽內，上述密封裝置在使用過程中被壓縮在管夾和新管道部分的外徑之間，可有選擇地靠在環槽的側壁上。
3.如權利要求1所述的管接頭，其特徵在於，上述管夾在第一軸頸部內的槽壁或側壁上橫向向下延伸，經由槽寬度的一部分後，朝向新管道部分敞開；和上述圓排管夾相接觸的致動件由丁腈橡膠密封環構成；用以密封新管道部分外徑面的密封裝置為上述密封環的一部分，在加壓擠壓時徑向向內靠在管道外徑面上。
4.如前述權利要求任一項所述的管接頭，其特徵在於，上述丁腈橡膠密封件的縱橫比(徑向深度對寬度)為2∶1。
5.一種利用兩個根據前述權利要求任一項所述的管接頭修復破裂管道的管道修複方法，包括下列步驟首先，識別並確定現有管線的破裂部分；隨後切掉管道的破裂部分，留下兩個最好是方形面的舊管道切割端部，彼此相對，並由破裂管道所切掉部分的長度隔開；接著切掉部分由相同長度且具有相似內徑的新管道部分所替換，本發明的兩個管接頭被預定位在該新管道部分上，管接頭的各個第一軸頸部彼此相鄰，管接頭的各個第二軸頸部相互向外朝向新管道部分的對置端；上述新管道部分被臨時和舊管道並排成一線保持在一起，添補由於切掉管道破裂部分而產生的間隙，隨後移動兩個管接頭，直到每一個都跨接在新舊管道的連接處上為止；最後，向第一軸頸部的壓力腔施加高壓油脂，從而移動弓形管夾和第一管道部分相夾緊接觸，並藉助於密封裝置壓靠在上述管道外徑面上而在新管道部分的外徑面建立密封，隨後向管接頭的第二軸頸部內形成的壓力腔施加高壓油脂，第二軸頸部環槽內的丁腈橡膠密封件就會被從第二軸頸部的環槽內徑向向內擠壓，和舊管道部分的外徑面形成穩定的密封接觸。
全文摘要
本發明提供一種管接頭，用於直徑從90mm到250mm的管道和管線修復，這些管道是用於諸如水、氣、油和其他石化製品的家用和/或工業用流體管線運輸和輸送。每次修復使用兩個管接頭。每一管接頭都具有圍繞新管道部分的第一軸頸部和圍繞舊管道部分切割端部的第二軸頸部，這兩個管接頭都利用它們彼此相鄰的第一軸頸部以及向外朝向新管道部分的對置端的第二軸頸部進行定位。在第一軸頸部的環槽和密封件之間以及第二軸頸部的環槽和丁腈橡膠密封環之間都形成有壓力腔。
文檔編號F16L17/03GK1659399SQ03813380
公開日2005年8月24日 申請日期2003年4月8日 優先權日2002年4月9日
發明者丹尼爾·格雷哈姆·鮑爾 申請人:格洛威國際公司