在管道復原中定位和修復引入線的系統和方法
2023-06-11 01:57:41 2
在管道復原中定位和修復引入線的系統和方法
【專利摘要】本發明的實施例包括在管道修復中用於定位和修復引入線的系統。根據本發明的一些實施例，此系統包括可移動拖車、帶有標記磁體的塞子和附件部分。在本發明的一些實施例中，可移動拖車沿管道的內部布置。在一些實施例中，附件部分可移動地連接到可移動拖車。根據一些實施例，附件部分被配置成在引入線與管道相交的位置將塞子安裝到引入線中。在其它實施例中，附件部分被配置成標記塞子在引入線中的位置並將塞子從引入線中移走以修復引入線與管道之間的流體連接。
【專利說明】在管道復原中定位和修復引入線的系統和方法
[0001]本申請是2009年2月I日提交的名稱為:「在管道復原中定位和修復引入線的系統和方法」的中國專利申請200980112337.9 (PCT/US2009/032784)的分案申請。
[0002]相關申請
[0003]本申請要求2008年2月I日提交的美國臨時專利申請N0.61/025，627的權益，其全部內容併入本文以供參考。
【技術領域】
[0004]本發明的實施例大體上涉及管道復原，更為具體地涉及在管道復原中定位和修復引入線。
【背景技術】
[0005]一段時間後，管道經常遭受內直徑腐蝕和/或微小開裂和/或洩漏的問題。這些管道必須經常更換或復原。更換經常涉及地上結構(如車道或人行道)的移動或破壞。另一方面，復原可以允許通過用現有管道作為外殼來產生新的管道內直徑，這可以排除了對於挖掘大段現有管道和/或總水管的需求，並且與更換相比這樣明顯節省了成本。管道具有從主管道分出來的許多引入線(service line)。
【發明內容】
[0006]本發明的實施例涉及對於載液管道中引入線的定位和修復的改進。本發明的實施例包括在管道修復期間用於定位和修復引入線的系統。根據本發明的一些實施例，此系統包括可移動拖車、帶有標記磁體的塞子和附件部分。在本發明的一些實施例中，可移動拖車沿管道的內側布置。在一些實施例中，附件部分可移動地連接到可移動拖車。根據一些實施例，附件部分被配置成在引入線與管道相交的位置將塞子安裝到引入線中。在其它實施例中，附件部分被配置成標記塞子在引入線中的位置，並將塞子從引入線移走以修復引入線與管道之間的流體連接。
[0007]根據本發明的實施例，所述系統具有與附件部分連接的塞子安裝件。在一些實施例中，塞子安裝件被配置成在引入線與管道相交的位置將塞子安裝到引入線中。
[0008]根據本發明的實施例，所述系統具有與附件部分連接的塞子定位器。在一些實施例中，塞子定位器被配置成通過感測塞子內的標記磁體來標記塞子的位置。
[0009]根據本發明的實施例，所述系統具有與附件部分連接的塞子去除器。在一些實施例中，塞子去除器被配置成從引入線移走塞子以便修復引入線與管道之間的流體連接。
[0010]本發明的實施例包括管道修復期間定位和修復引入線的方法。根據一些實施例，此方法包括:提供帶有標記磁體的塞子；將塞子安裝從管道引出的引入線中，通過用水泥漿填充管狀襯套與管道之間的空間將管狀襯套安裝到管道中，使用塞子定位器標記塞子的位置，以及從引入線移走塞子以修復引入線與管道之間的流體連接。
[0011 ] 儘管公開了多個實施例，但是通過下面詳細的介紹，本發明的其它實施例對於本領域內的那些技術人員也將變得非常清楚，其顯示並介紹了本發明的說明性的實施例。因此，附圖和【具體實施方式】被認為是示例性的和非限制性的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1說明了根據本發明的實施例的在管道修復期間定位和修復引入線的系統；
[0013]圖2說明了根據本發明的實施例的與塞子安裝件連接的附件部分；
[0014]圖3說明了根據本發明的實施例的與塞子安裝件和塞子連接的附件部分；
[0015]圖4說明了根據本發明的實施例的與塞子定位器連接的附件部分，塞子定位器與可移動磁體關聯；
[0016]圖5說明了根據本發明的實施例的帶有可移動磁體的塞子定位器，可移動磁體分離於塞子定位器；
[0017]圖6說明了根據本發明的實施例的在管道修復期間定位和修復引入線的系統，此系統位於管道內部；
[0018]圖7說明了根據本發明的實施例的帶有引入線的管道的外部；
[0019]圖8說明了根據本發明的實施例的在管狀襯套被放入管道內後在管道修復期間定位和修復引入線的系統；
[0020]圖9a說明了根據本發明的實施例的示例性塞子的部分；
[0021]圖9b說明了根據本發明的實施例的示例性塞子；
[0022]圖9c說明了根據本發明的實施例的示例性塞子；
[0023]圖10說明了根據本發明的實施例的與附件部分連接的塞子安裝件；
[0024]圖1la說明了根據本發明的實施例的引入線的端部、塞子和塞子安裝件；
[0025]圖1lb說明了根據本發明的實施例的引入線的端部和與塞子安裝件關聯的塞子；
[0026]圖1lc說明了根據本發明的實施例的與引入線的端部和塞子安裝件均連接的塞子;
[0027]圖1ld說明了根據本發明的實施例的塞子安裝件和與引入線的端部連接的塞子；
[0028]圖12a說明了根據本發明的實施例的電磁傳感器；
[0029]圖12b說明了根據本發明的實施例的電磁傳感器；
[0030]圖12c說明了根據本發明的實施例的電磁傳感器；
[0031]圖13a說明了根據本發明的實施例的可移動磁體和塞子定位器；
[0032]圖13b說明了根據本發明的實施例的與塞子定位器連接的可移動磁體；
[0033]圖14a說明了根據本發明的實施例的與塞子連接的引入線的端部、管狀襯套的一部分、可移動磁體和塞子定位器；
[0034]圖14b說明了根據本發明的實施例的與塞子相連的引入線的端部和與塞子磁性連接的可移動磁體且管狀襯套的一部分在塞子與可移動磁體之間；
[0035]圖15a說明了根據本發明的實施例的在管道修復期間定位和修復引入線的系統，其中塞子去除器鑽洞穿過管狀襯套到引入線內；
[0036]圖15b說明了根據本發明的實施例的在塞子去除器鑽洞穿過管狀襯套到引入線以後，管道修復中定位和修復引入線的系統；以及
[0037]圖16說明了根據本發明的實施例的管道修復中定位和修復引入線的方法。[0038]本發明可以接受各種修改和可選形式，具體的實施例已經以附圖中實例的方式顯示了，並在下面進行詳細地介紹。然而，本發明並不將本發明限制於所介紹的特殊實施例。相反，本發明意欲覆蓋在如附加的權利要求中所規定的在本發明的範圍內的所有的修改、等價物和替換物。
【具體實施方式】
[0039]本發明的實施例涉及在管道修復期間載液管道(如總水管)的引入線的定位和修復的改進。圖1說明了根據本發明的實施例的在管道修復期間定位和修復引入線的系統100。根據本發明的實施例，系統100包括可移動拖車102和與可移動拖車102關聯的附件部分104。附件部分104可以與將在後面介紹的各種機構和工具連接。根據本發明的實施例，系統100還包括與附件部分104和塞子108連接的塞子安裝件106。如此處所用的，術語「連接」使用其最廣泛的意思，涉及元件被直接地或整體地或經由其他元件間接地並且永久地、臨時地或可拆卸地聯接、附連和/或接合。如此處所用的，術語「引入線」使用其最廣泛的意思，涉及任何類型的管、軟管、線路或其它用於液體或氣體移動的系統。
[0040]根據本發明的一些實施例，可移動拖車102是位於滑動升降機構上的三軸可移動馬達組件。根據一些實施例，此三軸馬達組件包括帶有鑽頭夾持器的鑽機和鑽機馬達。各種附件可被鑽頭夾持器固定。夾盤或鑽頭夾持器是附件部分104的示例性實施例，根據該實施例，附件部分可以沿三個軸線方向移動和旋轉。根據本發明的實施例，系統100還包括照明裝置112和相機110,從而在使用過程中可以確定和控制系統100的移動和位置。
[0041]圖2說明了根據本發明的實施例的與可移動拖車102關聯的附件部分104的全貌圖。在本發明的一些實施例中，附件部分104可以與塞子安裝件106連接，如圖2所示。
[0042]圖3說明了根據本發明的實施例的與帶有塞子108的塞子安裝件106連接的附件部分104。例如，塞子安裝件具有連接到附件部分104的附接側和用來固定塞子108的上側。塞子安裝件106的上側具有凸起的圓形唇緣，其抓持住塞子108的內側邊緣，從而塞子108保持在塞子安裝件106的上側上直到塞子被轉移到弓I入線702中(如根據下面的圖1 la-1 Id所顯示和說明的)。根據本發明的一些實施例，塞子108是錐形的聚乙烯塞子，如零件號為90805或90815的Lawson產品。塞子108可以為各種直徑、材料和形狀從而被配置成在引入線與管道交匯的位置處密封管道的引入線。塞子108的其它實施例在下面介紹。
[0043]圖4說明了根據本發明的實施例的系統100的塞子定位器402，其中塞子定位器402與附件部分104連接。塞子定位器402有如圖4和圖5所示的可移動磁體404，其可以用來標記之前安裝的塞子108的位置。塞子定位器402的其它實施例在下面介紹。
[0044]圖6說明了根據本發明的實施例的沿管道602的內部布置的系統100。圖7說明了帶有從管道602分出的引入線702的管道602。
[0045]圖8說明了根據本發明的實施例的沿管道602的內部布置的系統100。根據本發明的一些實施例，塞子去除器804與附件部分104連接。圖8還說明了根據本發明的實施例的襯套802。根據本發明的實施例，可以通過插入襯套802穿過其中並用水泥漿將襯套802粘牢到管道604的內直徑上來復原管道602。例如，襯套802可以是帶有灌漿鉤的襯套，如2001 年 I 月 2 日授權的標題為「Pipe Liner, a Liner Product and Methods for Formingand Installing the Liner (管道襯套,用於形成和安裝襯套的襯套產品和方法)」的美國專利N0.6，167,913中介紹的，其全部內容併入本文以供參考。襯套802可以由擠壓的中密度聚乙烯材料或其它聚合物或類聚合物材料形成，例如，襯套802可以由用Velcro'? Europe
S.A生產的材料板形成。根據本發明的一些實施例，襯套802符合ASTM-D1248:種類11、B類型、類別5標準，並且基於ISO分類，可以歸為PE-80或PE-100材料。根據本發明的一些實施例，襯套802基本能夠抵抗紫外線，並且被設計用於飲用水應用。
[0046]根據本發明的一些實施例，襯套802在斷裂處有接近30MPa的抗拉強度，在斷裂處接近1100%的延伸率，接近700Mpa的彎曲模量，接近60Shore D的硬度，接近126攝氏度的維卡軟化點，在23攝氏度時接近942kg/m3的密度，接近450kg/m2 (+或_50g/m2)的重量，以及接近20個/cm2 (+或-10%)的鉤集中度。
[0047]根據本發明的實施例，可以通過從中插入襯套802來復原管道602，例如通過2007 年 8 月 21 日提交的題為 「Systems and Methods for Pipeline RehabilitationInstallation (用於管道復原裝置的系統和方法)」的美國專利申請N0.11/842,933中介紹的方法和系統來復原，其全部併入本文以供參考。
[0048]根據本發明的其它實施例，可以通過從中插入襯套802來復原管道602，使用通過 2007 年 8 月 21 日提交的題為 「Systems and Methods for Installation Inspectionin Pipeline Rehabilitation (管道復原中安裝檢測的系統和方法)」的美國專利申請N0.11/842,933中介紹的方法和系統來復原，其全部併入本文以供參考。
[0049]圖9a_9c說明了根據本發明的實施例的塞子108。圖9a顯示了示例性塞子108的分解圖，其具有外殼902、第一泡沫層904、第二泡沫層908和標記磁體906。根據本發明的實施例,外殼902是中空的，標記磁體被放在中空外殼的內部。例如，如圖9b和圖9c所示，第一泡沫層904可以被置於外殼902中，之後標記磁體906可以被置於第一泡沫層904的頂部上，最後第二泡沫層908被置於標記磁體906的頂部上。根據本發明的實施例，標記磁體906可以用矽粘合劑或其它膠水或粘合劑被密封在塞子108中。根據本發明的實施例，可用室溫硫化器(RTV)來形成塞子108。例如，標記磁體可以是如零件號為NR005-40匪的CMS磁性的釹磁體。
[0050]根據本發明的實施例，通過將一個或多於一個塞子108安裝到從管道602引出的引入線702中從而密封引入線與管道602的內部空間之間的任何間隙，從而系統100可以用來在管道復原期間修復引入線702。例如，通過將塞子108與塞子安裝件106連接，可以將塞子108安裝到引入線中，其中塞子安裝件106又與系統100的附件部分104連接。之後，系統100可以被布置在管道602中以將引入線702的輸入點定位到管道602中。例如，可移動拖車102可以用照明裝置112和相機110來定位引入線702。可以使用其它定位裝置，例如光學的、電的、磁的和/或其它聲納的定位裝置。可移動拖車102可以在管道602中移動。附件部分104可以沿三個軸線方向移動和旋轉以將塞子108放到引入線702的開口中，從而密封開口。根據本發明的實施例，如上所述，使用系統100的可移動拖車102和附件部分104，塞子定位器402和塞子去除器804可以在管道602中沿三個軸線方向類似地移動和旋轉。
[0051]根據本發明的實施例，如圖10所示，用連接到附件部分104的塞子安裝件106可以將塞子108安裝到引入線702中。根據本發明的實施例，按照圖1la-1ld說明的步驟可以將塞子108安裝到引入線702中，附圖中，為了簡化省略了管道602和附件部分106。根據本發明的實施例，如圖1Ib所說明的，塞子108連接於塞子安裝件106。之後，塞子連接於引入線702的開口端，從而密封引入線通到管道602 (未顯示)的開口，如圖1lc所示。之後，塞子安裝件106從引入線702的開口端徑向移動離開，從而從塞子108上鬆開塞子安裝件106而保留塞子108與引入線702連接，如圖1ld所示。
[0052]根據本發明的實施例，塞子108安裝到引入線702中之後，可以使用襯套802復原管道602。
[0053]根據本發明的實施例，可以用塞子定位器402確定塞子108的位置。根據本發明的一些實施例，塞子定位器402通過檢測在已安裝的襯套802中的塞子108的標記磁體906的位置來確定塞子108的位置。根據本發明的實施例，一旦確定了標記磁體906的位置，此位置將會被標記。可通過如下方式實現對磁體906的位置的標記，例如但不限於:使用定位器402在襯套702中產生凹形或縮進；或者用鋼筆、鉛筆或標記筆產生可視標記；或在與標記磁體906磁性接合的位置留下分離的磁體。
[0054]根據本發明的一些實施例，塞子定位器有如圖12a_12c所示的電磁傳感器，其可以用來定位塞子108的標記磁體906。例如，圖12a說明了集成了三軸磁場傳感模塊的PNI公司的MicroMag3，圖12b說明了霍尼韋爾公司的HMC1052L磁傳感器，以及圖12c說明了霍尼韋爾公司的HMR2300三軸數字磁力計。
[0055]根據本發明的一些實施例，塞子定位器402可以包括可移動磁體404，如圖4、圖5、圖13a和圖13b所說明的。例如，塞子定位器402可以有與附件部分104連接的附連側502和被配置來接合可移動磁體404的上側504。在一個實施例中，塞子定位器402的上側具有中間凸起的凸塊506，其被配置成接合可移動磁體404中心的孔。根據本發明的實施例，可移動磁體404和塞子定位器402可以磁性連接，或可以非磁性連接。
[0056]圖14a說明了根據本發明的實施例的塞子定位器402、可移動磁體404、襯套802和插入引入線702的開口中的塞子108。根據本發明的實施例，如上所述襯套802已經安裝到管道602中之後，可以通過在管702的內部體積周圍移動與塞子定位器402連接的可移動磁體404來確定塞子108的位置。當塞子定位器402連接到附件部分104時，其可以通過可移動拖車102的移動而移動。根據本發明的實施例，當塞子定位器402經過襯套802下的塞子108時,可移動磁體404將脫離於塞子定位器402並與位於塞子108中的標記磁體906磁性接合。圖14b說明了標記磁體906與塞子定位器402的接合。多個標記磁體906可以用來標記多個塞子108的位置。
[0057]根據本發明的實施例，一個或多於一個塞子108的位置被確定並被標記以後，用塞子去除器804從引入線702中移除一個或多於一個塞子108。例如，塞子去除器804可以移動到塞子108的位置，例如通過使用可移動拖車102、相機110和照明裝置112來移動，從而確定塞子108的標記位置。
[0058]根據本發明的實施例，塞子去除器804可以與附件部分104連接。例如，附件部分104可以是允許附件部分104沿三個軸線方向移動和旋轉的鑽頭夾持器。示例性塞子去除器804可以是鑽頭，例如但不限於:圓形鑽頭、可以在可移動磁體404中鑽孔的帶有定心機構的圓形鑽頭和/或圖15a和圖15b中說明的鑽頭。圖15c說明了塞子去除器804的實施例。
[0059]根據本發明的實施例，塞子去除器804切割通過襯套802和塞子108從而在管道602的內部與引入線702的內部之間產生開口。根據本發明的實施例，當如圖15b所示產生開口以後，塞子由於重力通過此開口落下。根據本發明的其它實施例，通過使塞子去除器磁體(特別是標記磁體906)附連到與塞子108磁性連接的塞子去除器804，使得當塞子去除器被從開口中拉出時，塞子108也磁性地連接到塞子去除器804並且與塞子去除器同時從開口中移走，從而從開口中移走塞子。
[0060]圖16描述了根據本發明的實施例的顯示管道原復中定位和修復引入線的方法的流程圖1600。給可移動拖車102布置成帶有管道602。一個或多於一個塞子108可以被安裝到從管道602分出的引入線702中。可以通過用水泥漿填充管狀襯套802與管道602之間的空間將管狀襯套802安裝到管道602中。之後，給可移動拖車102布置成帶有塞子定位器402。可以用塞子定位器402和可移動磁體404來標記塞子108的位置。可以用塞子定位器402和電傳感器來標記塞子的位置。塞子108被標記以後，給可移動拖車102布置成帶有塞子去除器804。之後，可以在標記的位置切割管狀襯套802。根據本發明的實施例，從引入線702移走塞子108以修復管道602和引入線702之間的流體連接。
[0061]可以在不脫離本發明範圍的情況下對討論的示例性實施例進行各種修改和增加。例如，雖然上述介紹的實施例涉及獨特的特徵，不過本發明的範圍還包括具有不同特徵組合的實施例和不包括所有所述特徵的實施例。因此，本發明的範圍意欲包括落在權利要求的範圍以內的所有這些可選例、修改和變化及其中所有等價物。
【權利要求】
1.一種在管道修復中定位和修復引入線的方法，該方法包括: 將塞子插入引入線開口中，其中所述塞子包括標記磁體； 將管狀襯套安裝在所述管道內； 通過從所述管道內定位所述標記磁體來定位所述塞子。
2.根據權利要求1所述的方法，其中定位所述塞子包括感測所述標記磁體的磁場。
3.根據權利要求1所述的方法，還包括從所述引入線開口移走所述塞子以修復所述引入線與所述管道之間的流體連接。
4.根據權利要求3所述的方法，其中從所述引入線開口移走所述塞子包括在所述引入線開口處切割通過所述管狀襯套。
5.根據權利要求1所述的方法，還包括標記所述塞子在所述管狀襯套的內側的位置。
6.一種在管道修復中定位和修復引入線的方法，該方法包括: 將塞子插入到引入線開口中，其中所述塞子包括標記磁體； 將管狀襯套安裝在所述管道內；以及 通過定位所述標記磁體來定位所述塞子； 其中定位所述塞子包括: 在拖車上配置可移動磁體；以及 在所述管道內移動所述拖車，直到所述可移動磁體移向所述標記磁體。
7.根據權利要求6所述的方法，其中定位所述塞子進一步包括在所述管道內移動所述拖車直到所述可移動磁體從所述拖車跳到在所述塞子的位置處或者附近的所述管狀襯套的內側。
8.根據權利要求7所述的方法，進一步包括將所述塞子從所述引入線開口移走以便修復所述弓I入線與所述管道之間的流體連接。
9.根據權利要求8所述的方法，其中移走所述塞子包括鑽孔穿過所述管狀襯套。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述孔是第一孔，其中所述可移動磁體包括第二孔，並且其中鑽取所述第一孔穿過所述管狀襯套包括將鑽頭插入到所述第二孔內。
11.根據權利要求9所述的方法，其中所述孔是第一孔，其中所述可移動磁體包括第二孔，並且其中鑽取所述第一孔穿過所述管狀襯套包括將圓形鑽頭的定心機構插入到所述第二孔內。
12.—種在管道修復中定位和修復引入線的方法，該方法包括: 將塞子插入到引入線開口中，其中所述塞子包括標記磁體； 將管狀襯套安裝在所述管道內； 在所述管狀襯套已經被安裝在所述管道內之後，通過檢測所述標記磁體的磁場的存在來確定所述塞子的位置， 其中檢測所述標記磁體的所述磁場的所述存在包括將在所述管道中的可移動磁體暴露於所述磁場。
【文檔編號】F16L55/179GK103899882SQ201410003255
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2009年2月1日 優先權日:2008年2月1日
【發明者】J·A·卡因, H·L·鮑姆, J·D·凱格利, R·考當尼爾, D·科恩 申請人:西部管道公司