МОНТАЖ ОТВЕРЖДАЕМОЙ НА МЕСТЕ ОБЛИЦОВКИ С ВНУТРЕННИМ НЕПРОНИЦАЕМЫМ СЛОЕМ И УСТРОЙСТВО
INSTALLATION OF IN-PLACE CURING LINING WITH INTERNAL IMPERMEABLE LAYER, AND DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к бестраншейной реконструкции водоводов и трубопроводов, и, более конкретно, к монтажу отверждаемой на месте облицовки, имеющей внутренний непроницаемый слой, посредством втягивания и надувания.
Уровень техники
Общеизвестно, что водоводы и трубопроводы, особенно подземные трубопроводы, такие как системы канализации для коммунально-бытовых вод, коллекторы ливневой канализации, водоводы и газопроводы, которые применяются для отвода текучих сред, часто необходимо ремонтировать из-за утечки текучей среды. Эта утечка может быть направлена внутрь из окружающей среды во внутреннюю часть или проводящую часть трубопроводов. В качестве альтернативы утечка может быть направлена наружу из проводящей части трубопровода в окружающую среду. В любом случае просачивания или эксфильтрации желательно избегать утечек такого типа.
Утечка в трубопроводах может быть вызвана несовершенным размещением исходного трубопровода или повреждением самой трубы вследствие обычного старения, или действием транспортируемых коррозионных или абразивных материалов. Трещины на соединениях труб или вблизи них могут быть вызваны условиями окружающей среды, такими как землетрясения или движение крупных транспортных средств на надземной поверхности, или аналогичными естественными или искусственными колебаниями, или другими причинами. Независимо от причины, такие утечки являются нежелательными и могут привести к выбросу текучей среды, транспортируемой внутри трубопровода, или привести к повреждению окружающей среды и, возможно, к созданию опасности для системы здравоохранения. В случае длительной утечки она может привести к нарушению структуры трубопроводов вследствие потери почвы и боковой опоры трубопровода.
Вследствие постоянно возрастающих затрат на рабочую силу и машинное оборудование становится все более затруднительным и менее экономичным ремонтировать подземные трубопроводы или их участки, которые могут давать утечку, путем выкапывания труб и их замены на новые трубы. В результате были разработаны различные способы ремонта или реконструкции трубопроводов на месте установки. В этих новых способах устраняются затраты и опасности, связанные с выкапыванием и заменой труб или звеньев трубопровода, а также значительные неудобства для людей в процессе ремонтных работ. Одним из наиболее эффективных способов ремонта или бестраншейной реконструкции трубопроводов, который широко распространен в настоящее время, называется Insituform Process. Этот процесс Insituform Process подробно описан в патентах US 4009063, US 4064211 и US 4135958, все содержание которых включено сюда в качестве ссылки.
Согласно установившейся практике способа Insituform Process удлиненная гибкая цилиндрическая облицовка из нетканого материала, пены или аналогичного материала, который может быть пропитан смолой, с внешним непроницаемым покрытием, пропитанным термореактивной отверждаемой смолой, монтируется внутри трубопровода. В наиболее широко распространенном варианте выполнения этого способа облицовка устанавливается посредством процесса выворачивания, который описан в патентах US 4064211 и US 4135958 Insituform. В процессе выворачивания радиальное давление, прилагаемое к внутренней части вывернутой наизнанку облицовки, прижимает ее (и приводит в контакт) к внутренней поверхности трубопровода, когда облицовка развертывается по длине трубопровода. Кроме того, способ Insituform Process осуществляется посредством вытягивания пропитанной смолой облицовки внутрь трубопровода посредством троса или кабеля, с использованием отдельного, непроницаемого для текучей среды накачиваемого эластичного баллона или трубки, которая вывернута наизнанку внутрь облицовки, вызывая отверждение облицовки на внутренней стенке имеющегося трубопровода. Такую пропитанную смолой облицовку обычно называют "отверждаемым на месте трубопроводом" или "CIPP облицовкой", а такое размещение называется монтажом CIPP.
Традиционные отверждаемые на месте гибкие трубчатые облицовочные материалы для размещения посредством выворачивания, а также втягивания и накачивания CIPP имеют внешний гладкий слой относительно гибкого, практически непроницаемого полимерного покрытия в исходном состоянии. Внешнее покрытие обеспечивает проникновение смолы во внутренний слой материала, который может быть пропитан смолой, такой как войлок. Будучи вывернутым наизнанку, этот непроницаемый слой оканчивается на внутренней облицовке с пропитанным смолой слоем напротив стенки трубопровода. Когда гибкая облицовка монтируется на месте, внутри трубопровода, внутри этого трубопровода создается давление, предпочтительно посредством выворачивающей текучей среды, такой как вода или воздух, которая радиально воздействует на облицовку снаружи для того, чтобы привести в контакт и в соответствие с внутренней частью поверхности трубопровода. Отверждение смолы инициируется посредством введения отверждающей горячей текучей среды, такой как вода, внутрь вывернутой наизнанку облицовки через рециркуляционный рукав, подсоединенный к концу вывернутой облицовки. Затем отверждают смолу, пропитывающую материал изнутри, получая твердую трубную облицовку с плотной посадкой внутри трубопровода. Эта новая облицовка эффективно уплотняет любые трещины и ремонтирует повреждение любого звена трубопровода или трубного соединения для того, чтобы предотвратить дальнейшую утечку или внутрь, или наружу из трубопровода. Кроме того, отвержденная смола предназначена для укрепления стенки трубопровода, и, таким образом, обеспечивается дополнительная конструкционная поддержка для охраны окружающей среды.
Когда трубчатые, отверждаемые на месте облицовочные материалы монтируются способом втягивания и накачивания, облицовка пропитывается смолой таким же образом, как в процессе выворачивания, и втягивается, и размещается внутри трубопровода в сплющенном состоянии. При типичном размещении нисходящая труба, накачиваемая труба или трубопровод, имеющий коленчатый патрубок в нижнем конце, размещается внутри люка или в месте доступа, и вывернутый эластичный баллон пропускают через нисходящую трубу, раскрытую и отвернутую назад, поверх входной части горизонтального участка коленчатого патрубка, и вставляют в сплющенную облицовку. Затем сплющенную облицовку внутри трубопровода располагают и прикрепляют к отвернутому назад концу накачиваемого эластичного баллона. Затем в нисходящую трубу подают выворачивающую текучую среду, такую как воду, и давление воды побуждает вытеснение накачиваемого эластичного баллона из горизонтального участка коленчатого патрубка и вызывает расширение сплющенной облицовки относительно внутренней части поверхности трубопровода. Разворачивание накачиваемого эластичного баллона продолжается, пока этот эластичный баллон не достигнет находящегося ниже люка или второго места доступа. В этот момент дают отвердиться облицовке, прижимающейся к внутренней части поверхности трубопровода. Отверждение инициируется посредством введения горячей отверждающей воды, введенной внутрь накачиваемого эластичного баллона в большой степени таким же образом, как рециркуляционная линия, соединенная с концом вывернутого эластичного баллона, чтобы вызвать отверждение смолы в пропитанном слое.
После отверждения смолы в облицовке накачиваемый эластичный баллон может быть удален или оставлен на месте установки в отвержденной облицовке. Обычно для способа втягивания и накачивания, а также для способа выворачивания требуется доступ оператора для того, чтобы ограничить пространство люка в отдельных случаях в ходе процесса. Например, доступ оператора требуется для закрепления вывернутой облицовки или баллона на конце коленчатого патрубка и вставки ее в сплющенную облицовку.
Независимо от того, как будет смонтирована облицовка, поглощающие слои облицовки пропитываются отверждаемой термореактивной смолой посредством способа, который называется "смачивание". Обычно способ смачивания включает введение смолы в слои, поглощающие смолу через край или отверстие, образовавшееся во внешней непроницаемой пленке, откачку в вакууме и пропускание пропитанной облицовки между прижимными роликами, как хорошо известно в уровне техники облицовки. Могут быть использованы самые различные смолы, такие как полиэфирные, сложные виниловые эфиры, эпоксидные смолы и им подобные, которые могут быть модифицированы по желанию. Предпочтительно, применяются смолы, которые относительно стабильны при комнатной температуре, но которые легко отверждаются при обработке горячим воздухом, паром или водой или подвергаются действию соответствующего облучения, такого как ультрафиолетовое излучение.
Одна такая методика смачивания облицовки посредством вакуумной пропитки описана в патенте США Insituform №4366012. Если облицовка имеет внутренние и внешние непроницаемые слои, то трубчатая облицовка может быть снабжена фасками и прорезями, сформованными на противоположных сторонах сплюснутой облицовки, причем смола вводится на обе стороны, как описано в патенте US 4009063. Другое устройство для смачивания в процессе монтажа при откачивании в вакууме на заднем конце облицовки продемонстрировано в патенте US 4182262. Содержание каждого из этих патентов включено в описание в качестве ссылки.
Недавно были предприняты усилия для того, чтобы модифицировать способ втягивания и накачивания, используя воздух для выворачивания эластичного баллона внутрь растянутой облицовки из ближайшего места доступа, как описано в патенте US 6539979 и в опубликованной заявке №2003/0015247 А1, все содержание которых включено в описание в качестве ссылки. Когда вывернутый эластичный баллон достигает наиболее удаленного места доступа, в ближайшее место доступа вводится водяной пар для того, чтобы инициировать отверждение смолы, которой пропитан соответствующий слой. Этот способ обеспечивает преимущество ускоренного отверждения под действием повышенной энергии пара, введенного в качестве отверждающей текучей среды. Однако в этом способе все же требуется выворачивание эластичного баллона внутрь растянутой пропитанной облицовки.
С целью устранения этой стадии выворачивания эластичного баллона внутрь растянутой облицовки стадию выворачивания осуществляют на земле. Например, в патенте US 6270289 этот способ включает выворачивание калиброванного рукава в лежащий плоско на земле облицованный рукав до втягивания рукавного блока в существующий трубопровод. В этом способе исключена стадия выворачивания под землей, но способ существенно ограничен по длине облицовки, которая может быть разложена на земле до вытягивания.
Кроме того, с целью исключения этой стадии выворачивания предлагается производить облицовку, имеющую внутреннее покрытие и внешнее покрытие для того, чтобы отверждающую текучую среду можно было вводить непосредственно внутрь растянутой облицовки. Недостатки способа включают затруднения, возникающие при попытке пропитать смолой материал, который расположен между внутренним и внешним непроницаемым покрытием. Внешнее покрытие является существенным для манипулирования пропитанной облицовкой и для обеспечения втягивания облицовки в трубопровод, а внутреннее покрытие является желательным для отверждения всей смолы паром.
Независимо от усовершенствований в способах бестраншейной реконструкции с использованием методов выворачивания, а также втягивания и накачивания, в обоих способах требуются большие затраты, связанные с интенсивной работой и наличием стадии выворачивания. Поэтому желательно разработать способ бестраншейной реконструкции, в котором сокращены время производственного цикла и входы в люк и используется отверждение паром в качестве отверждающей текучей среды, получая преимущество за счет доступной энергии для обеспечения способа монтажа, который является ускоренным и более безопасным и экономически эффективным, чем современные способы реконструкции.
Раскрытие изобретения
В сущности, согласно изобретению, разработан способ монтажа облицовочного материала, пропитанного отверждаемой на месте смолой, с внутренним непроницаемым слоем, предназначенным для реконструкции существующих трубопроводов, используя пар для отверждения смолы. В предпочтительном варианте выполнения эта облицовка может иметь объединенный внутренний непроницаемый слой, который обернут дополнительными слоями материала, поглощающего смолу, с внешним непроницаемым покрытием или пленкой. Поглощающий смолу материал пропитывается термореактивной смолой.
Обычно отверждаемый на месте облицовочный материал, пропитанный термореактивной смолой, подают на место монтажа непрерывно по длине. Монтируется вытягивающая головка, и облицовка втягивается в существующий трубопровод из места доступа для приема трубки к месту монтажа и к последующему месту доступа. Когда облицовка втягивается на заданное расстояние от места монтажа, облицовку отрезают от источника подачи, и внутрь заднего конца облицовки вставляется принимающий контейнер. Втягивание облицовки продолжается до тех пор, пока принимающий контейнер не окажется в месте доступа для приема, а втягивающая оснастка будет расположена внутри места для монтажа.
К втягивающей оснастке выполнен подвод текучей среды. Затем облицовку накачивают воздухом и отверждают паром низкого давления, подаваемым внутрь втягивающей оснастки. Принимающий контейнер включает выпускной канал для конденсата, а выпускной коллектор для регулирования состава воздух, пар и смеси воздуха с паром, которая проходит через облицовку, располагается рядом с местом доступа для приема. Когда завершается отверждение, воздух используется для охлаждения облицовки. Удаляются концевые части, и восстанавливается обслуживание. Монтаж завершается введением пара под землю при минимальном входе в подземные места доступа.
Задачей изобретения является разработка усовершенствованного способа реконструкции существующих трубопроводов с отверждением на месте.
Другой задачей изобретения является разработка усовершенствованного оборудования для монтажа отверждаемой на месте облицовки, которая отверждается паром.
Также задачей изобретения является разработка усовершенствованного способа монтажа отверждаемой на месте облицовки с внутренним непроницаемым слоем, который является подходящим для использования пара, чтобы отвердить облицовку.
Задачей изобретения является разработка усовершенствованного способа монтажа отверждаемой на месте облицовки при минимальном входе в люки или их отсутствии.
Кроме того, другие задачи и преимущества этого изобретения будут отчасти очевидными и будут отчасти явными из описания изобретения.
Соответственно, это изобретение содержит несколько этапов, причем связь одного или нескольких таких этапов относительно друг друга, устройства, в которых воплощены конструктивные признаки, сочетания и компоновка деталей, которые предназначены для осуществления таких этапов, и продукты, которые обладают характеристиками, признаками, свойствами, причем связь компонентов, примеры которых приведены в следующем подробном описании, и объем изобретения указаны в формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:
фиг.1 - общий вид отрезка, пропитанного смолой, отвержденной на месте облицовки, имеющей внутреннее непроницаемое покрытие и внешнее непроницаемое защитное покрытие и предназначенной для трубопроводов, согласно изобретению;
фиг.2 - чертеж устройства, используемого для получения внутренней части облицовки, имеющей внешний войлочный слой с объединенным внутренним высокотемпературным полимерным слоем, используемого для получения отверждаемой на месте облицовки, согласно фиг.1;
фиг.3 - поперечное сечение структуры внутренней трубчатой части облицовки, полученной посредством устройства, согласно фиг.2;
фиг.4 - вертикальная проекция, демонстрирующая колонну для пропитки смолой, герметизацию трубки и устройство для нанесения внешнего непроницаемого слоя, выполненного согласно изобретению;
фиг.5 - поперечное сечение узла сварки кромки в устройстве герметизации и нанесения покрытия, по линии 5-5, согласно фиг.4;
фиг.6 - поперечное сечение пропитанного облицовочного материала, полученного в устройстве, согласно фиг.4;
фиг.7 - схематичный вид в вертикальном разрезе, демонстрирующий нанесение покрытия на трубчатый элемент, выходящий из устройства пропитки смолой, с внешним покрытием, посредством пропускания смоченной облицовки через трубчатую обкладочную машину, имеющую заготовленное трубчатое защитное покрытие;
фиг.8 - поперечное сечение облицовки, обернутой в устройстве, согласно фиг.7;
фиг.9 - вид в вертикальном разрезе для втягивающей оснастки с резьбой для подвода пара согласно изобретению;
фиг.10 - вид в вертикальном разрезе для принимающего контейнера, выполненного согласно изобретению;
фиг.11 - вертикальный разрез, демонстрирующий начало втягивания пропитанной смолой, отверждаемой на месте облицовки, согласно фиг.1, которую сохраняют на охлажденной платформе для подачи из находящегося ниже или принимающего люка к начальному или монтажному люку в начале процесса монтажа к месту размещения линии подземного трубопровода, согласно изобретению;
фиг.12 - вертикальный разрез сплюснутой, отверждаемой на месте облицовки, согласно фиг.6 или 8, после присоединения принимающего контейнера к облицовке, согласно изобретению;
фиг.13 - вертикальный разрез облицовки непосредственно до наполнения и отверждения, согласно изобретению.
Осуществление изобретения
Пропитанный смолой отверждаемый на месте облицовочный материал, предназначенный для монтажа, согласно изобретению, имеет непроницаемую внутреннюю облицовку, так что ее можно вставить способом втягивания и накачивания, и наполнить, и отвердить нагретой текучей средой без использования отдельно монтируемого накачиваемого баллона. Пропитанную облицовку желаемой длины с внутренним непроницаемым полимерным слоем можно получать непрерывно. Облицовка может быть пропитана в собранном виде с учетом необходимости дополнительных усилий для того, чтобы пропитать сплюснутую облицовку, содержащую между внутренним непроницаемым и внешним непроницаемым покрытием материал, поглощающий смолу, используя традиционную технологию вакуумной пропитки, которая описана в патенте US 6270289. В любом случае облицовку, описанную в этом патенте, можно смонтировать описанным здесь способом.
На фиг.1 показан гибкий отверждаемый на месте облицовочный материал типа используемого в способе монтажа, согласно изобретению. Облицовочный материал выполнен, по меньшей мере, из одного слоя гибкого материала, который может быть пропитан смолой, такого как войлочный слой 12 трубчатой формы, имеющий объединенный внутренний слой 13 из непроницаемой полимерной пленки. Войлочный слой 12 и пленочный слой 13 спиваются вдоль линии стыка 14, образуя трубчатую облицовку 11. Совместимая термопластичная пленка в форме ленты или штампованного материала 16 помещается (или прессуется) сверху линии стыка 14 для обеспечения непроницаемости наружного слоя облицовки 11. Облицовка 11 может включать второй наружный войлочный слой, который также сшивается вдоль линии стыка, которая может быть расположена в таком месте трубки, которое отличается от положения линии стыка 14 во внутреннем войлочном слое 12. Затем облицовку 11 обертывают внешней непроницаемой изоляцией 17, сформованной в трубку посредством продольного соединения 18, герметизированного термически. Эта структура более подробно показана в поперечном сечении облицовки 74 на фиг.6.
Непрерывное формирование отрезков облицовки 11 может быть выполнено, как показано на фиг.2. После того как пропитываемый смолой слой 12 пропитан термореактивной смолой, обработанный и пропитанный по всей длине облицовочный материал хранят в камере охлаждения для того, чтобы подавлять преждевременное отверждение смолы. Затем отрезают желаемый отрезок облицовочного материала 11 после втягивания его внутрь существующего трубопровода в соответствии с описанным ниже способом.
Объединенный внутренний слой 13 облицовки 11, показанной на фиг.1, непроницаем для воды и воздуха. Это позволяет использовать воздух или воду при выворачивании, как описано выше. При монтаже посредством втягивания и надувания, согласно изобретению, необходимо, чтобы внешнее покрытие на облицовке было лишь в достаточной степени непроницаемым для удерживания смолы и предотвращения повреждения облицовки 11, когда она втягивается внутрь трубопровода.
Обычно внешнее покрытие 17 наносится после пропитки смолой, и после отверждения оно не образует части окончательного ламината. Это позволяет просачиваться воздуху или другому газу, захваченному в пропитанном слое войлока 12 и любых дополнительных пропитанных слоях, и оставаться внутри внешнего покрытия 17. Тот факт, что слой покрытия 17 не связан с пропитываемым слоем, позволяет ему удаляться от этого слоя, не вызывая расслоения между слоями. Когда слой внешнего покрытия является объединенным относительно слоя войлока, расслоение при обслуживании может происходить в области, где облицовка не имеет основы.
При более крупном диаметре облицовки могут быть использованы несколько слоев войлока или пропитываемого смолой материала. Войлочный слой 12 может быть выполнен в виде естественного или синтетического гибкого материала, поглощающего смолу, такого как полиэфирные, акриловые, полипропиленовые или неорганические волокна, такие как из стекла и углерода. В качестве альтернативы поглощающий смолу материал может представлять собой пену. Непроницаемый внутренний слой 13 может быть полиолефином, таким как полиэтилен или полипропилен, виниловым полимером, таким как поливинилхлорид, или полиуретан, которые хорошо известны из уровня техники. Для соединения материала в виде трубки могут быть использованы любые формы сшивания, соединения склеиванием, или газопламенная сварка, или любые другие подходящие приемы. На начальной стадии монтажа для любой бестраншейной реконструкции проводят подготовительную очистку и видеоосмотр существующего трубопровода.
Войлочный слой 12 может быть пропитан обычным способом, с использованием вакуума. В качестве альтернативы войлочный слой 12 пропитывают смолой в ходе сборки облицовки 11, и затем наносят внешнюю непроницаемую изоляцию 18. При этом устраняются затруднения при пропитке окончательной облицовки, в которой войлочные слои расположены между внутренним и внешним пропитываемыми слоями. В патенте US 4009063 (Eric Wood) предложено вводить смолу в войлочный слой с помощью игл, вставленных с противоположных сторон полученной сплюснутой облицовки. Для этой операции требуется нарезка и наложение заплат на отверстия от игл во внешнем покрытии. Способ вакуумной пропитки, раскрытый в патенте US 4366012, может оказаться неподходящим, если вакуум не подводится с обеих сторон, так как внутреннее покрытие представляет собой барьер для течения смолы внутрь облицовки с внутренним и внешним покрытием. Для преодоления затруднений при пропитке облицовку 11 производят из бесконечных рулонов плоско покрытого и гладкого войлока и непрерывно пропитанного до нанесения внешнего защитного покрытия, как показано на фиг.2, 4 и 5.
Хотя войлочным слоям придается форма трубок посредством сшивания и/или скрепления лентой, подходящими являются любые традиционно известные способы формирования труб из войлочных или других пропитываемых смолой материалов. Например, трубы могут быть сформованы посредством различных клеев или связующих материалов, а также способом газопламенной сварки. Лента может быть нанесена на войлочный слой 12 и внутренний непроницаемый слой 13 посредством связующей полосы или путем экструзии слоя полимерного материала, или термическим сплавлением ленты, для того чтобы герметизировать стыковое соединение войлочного материала и отверстия, образовавшегося в процессе сшивания.
На фиг.2 проиллюстрирован способ непрерывного формирования отрезка трубы или пропитываемого смолой материала с герметизированным внутренним слоем непроницаемого материала. Рулон 36 покрытого войлока, имеющий войлок 37 по всей длине, с непроницаемым слоем 38 поступает сверху направляющего ролика 39 в плоской форме, причем покрытая сторона ролика 39 обращена в сторону устройства 41, формирующего трубу.
Устройство 41, формирующее трубку, содержит трубчатую опорную раму 42, имеющую ближайший конец 42а и наиболее удаленный конец 42b и деформирующее пленку устройство 40. Сшивающее устройство 43, которое выполнено в виде швейной машины и машины для запечатывания липкой лентой, клеильного станка или устройства газопламенной сварки, монтируется выше опорной рамы 42. Войлок 37 с непроницаемым слоем 38, обращенным к ролику 39, поступает в направлении стрелки А к ближайшему концу устройства 41, формирующего трубу, где он отклоняется отражателем 40 и наматывается вокруг опорной рамы 42, и сшивается в трубу 44 вдоль линии стыка 46 с войлоком 37 на внутренней стороне и непроницаемым слоем 38 на внешней стороне. Затем труба 44 поступает в лентообмоточное устройство 47, в котором лента 48 накладывается сверху линии стыка 46, образуя непроницаемую трубу 45, покрытую лентой.
Затем труба 45 продолжает перемещаться вдоль трубчатой опорной рамы 42 к инвертерному кольцу 49 на наиболее удаленном конце 42b опорной рамы 42. Затем обернутую лентой трубу 45 выворачивают наизнанку внутрь трубчатой опорной рамы 42, так что теперь непроницаемый слой 38 находится внутри трубы 45, когда ее извлекают из ближайшего конца 42а трубчатой опорной рамы 42 вдоль линии, обозначенной стрелкой “В”. В этом месте вывернутая наизнанку труба 45 имеет структуру, показанную в поперечном разрезе на фиг.3, с непроницаемым слоем 38 на внутренней стороне трубы 45 и войлочным слоем 37 на внешней стороне. Затем труба 45 продолжает перемещаться в направлении стрелки. В для добавления одного или нескольких внешних войлочных слоев. После этого трубу 45 хранят для последующего использования, обматывают внешним непроницаемым покрытием или труба может быть подана прямо на стадию пропитки смолой, как показано на фиг.4, до окончательного обертывания изоляцией.
На фиг.5 схематично показана пропитка запаса 51 трубы 45. Здесь труба 45 вытягивается посредством пары вытягивающих роликов 52 и 53 с каучуковым покрытием в открытую сверху колонну 54 со смолой, заполненную до заданного уровня отверждаемой термореактивной смолой 57, чтобы образовалась пропитанная или смоченная труба 55. Труба 45 проходит сверху ролика 53 и вниз по всей высоте колонны 54 со смолой к нижнему ролику 59, поворачивающему трубу 45 в горизонтальном направлении, и второму направляющему ролику 59, поворачивающему трубу в вертикальном направлении к паре прижимных роликов 61 и 62. Колонна 54 имеет высоту приблизительно от шести до четырнадцати футов (1,83-4,27 м), но может иметь любую высоту для обеспечения столба жидкости, достаточного для пропитывания и смачивания пропитываемого слоя трубы 45. Эта высота, необходимая для обеспечения достаточного столба жидкости для пропитывания пропитываемого материала, зависит от вязкости смолы, толщины пропитываемого материала и скорости его подачи через колонну. В этот момент времени пропитанная труба 55, выходящая из колонны 54, готова для окончательного обертывания внешней непроницаемой изоляцией.
Будучи на месте размещения, обернутая пропитанная труба 74, имеющая внутренний непроницаемый слой 38 и внешнее непроницаемое защитное покрытие 72, подготовлена для монтажа способом втягивания и накачивания. Этот способ полностью описан в патенте US 4009063, содержание которого введено в изобретение как ссылка. В случае монтажа способом втягивания и накачивания для наполнения облицовки не нужен отдельный выворачиваемый эластичный баллон благодаря наличию внутреннего непроницаемого слоя 38. В результате подбора подходящих материалов для внутреннего непроницаемого слоя 38, таких как полипропилен, операции накачивания и отверждения могут быть выполнены посредством пара, введенного внутрь облицовки 68, сразу в положении существующего трубопровода.
Кроме того, на фиг.4 показан узел обертывания и герметизации защитной пленкой 63, который содержит трубный формирователь 64, имеющий впускное отверстие 64а и выходное отверстие 64b, и узел сварки кромки 65, расположенный над средней секцией трубного формирователя 64. Рулон 66 материала 67 с непроницаемой для смолы пленкой предназначен для обертывания пропитанной трубы 55, когда она поступает в трубный формирователь 64. Материал 67 с непроницаемой для смолы пленкой поступает из рулона 66 на ряд направляющих роликов 68а-е и протягивается парой приводных роликов 69а и 69b, когда пленка 67 поступает поверх роликов 70а-d в трубный формирователь 64. Дефлектор 71 у выходного отверстия 64b трубного формирователя 64 направляет пленку 67 вокруг трубного формирователя 64 до ее подачи внутрь узла сварки 65, чтобы образовалась пленка 67 в трубе 72 с уплотнением по кромке 73, выступающей из трубы наружу. Труба 72 непроницаемого материала, передвигающаяся вдоль трубного формирователя 64, вытягивается в направлении, указанном стрелкой Е, к входному концу 64а трубного формирователя 64, после чего труба 72 непрерывно выворачивается наизнанку во внутренней части трубного формирователя 64, поступая на пропитанную трубу 55, и вытягивается в противоположном направлении, показанном пунктирной стрелкой F.
На фиг.5 показано поперечное сечение узла для сварки 65 и трубного формирователя 64 вдоль линии 4-4 на фиг.4. В узле для сварки 65 образуется уплотнение по кромке 73 в пленочной трубе 72, когда эта труба 72 проходит сверху наружной стороны трубного формирователя 64. Когда труба 72 вывернута наизнанку, уплотнение по кромке 73 с внутренней стороны обертывает смоченную трубу 74, когда ее вытягивают из выходного отверстия 64b трубного формирователя 64. Внешняя непроницаемая пленка 72 может быть нанесена до или после смачивания. В случае, когда это выполнено до смачивания, труба 45, полученная, как показано на фиг.3, поступает непосредственно в блок трубного формирователя 63 на фиг.4 с образованием облицовки 74, приведенной в поперечном сечении на фиг.6.
Запас гибкой непроницаемой трубы 81 подается на внешнюю сторону поверхности трубы обкладочной машины 83, имеющей входной конец 83а и выпускной конец 83b. Пропитанная труба 55, выходящая из резервуара со смолой 53, поступает во входной конец 83а трубы обкладочной машины 83. Когда труба 55 поступает во входной конец 83а трубы обкладочной машины 83, непроницаемая труба 81 вытягивается наружу из трубы обкладочной машины 83 и выворачивается наизнанку вокруг входного конца 83а вовнутрь трубы обкладочной машины 83, чтобы обернуть пропитанную трубу 55, когда она покидает выпускной конец 83b. При этом образуется завершенная облицовка 86, имеющая внутренний непроницаемый слой 38 и внешнее непроницаемое покрытие 81. Трубу 86 с внешним покрытием 81 выводят из выпускного конца 83b трубы обкладочной машины 83 посредством пары ведомых роликов 87 и 88 или другого вытягивающего устройства, такого как протяжный механизм, в направлении стрелки F. Когда в этом варианте воплощения применяется штампованная труба, на внешнем непроницаемом покрытии 81 отсутствует шов. Единственным ограничением при изготовлении трубы 86 этим способом является длина непроницаемой трубки 81, которая может быть помещена в трубчатую обкладочную машину 83. Установлено, что на трубчатой обкладочной машине длиной приблизительно 20 футов (6,1 м) может быть обжата непроницаемая труба длиной приблизительно 1000 футов (304,80 м). Большая длина может быть оснащена на более длинной трубчатой обкладочной машине.
На фиг.8 изображено поперечное сечение облицовки 86, которая покидает трубчатую обкладочную машину 83. Облицовка 86 содержит внутренний трубчатый элемент из материала 37, поглощающего смолу и имеющего непроницаемое внутреннее покрытие 38, герметизированное лентой 48, как описано в связи с фигурой 4. После выхода из трубчатой обкладочной машины 83 облицовка 86 имеет внешнее трубчатое защитное покрытие 81. Принимая во внимание тот факт, что трубчатое защитное покрытие 81 представляет собой предварительно штампованную трубку, на внешнем защитном покрытии 81 отсутствуют какие-либо швы в связи с фиг.6 и 8.
В тот момент времени, когда смоченная облицовка 55 выходит из пропитывающей колонны 57 или другого смачивающего устройства, на одну поверхность плоско лежащей облицовки 55 может быть добавлен продольный армирующий холст. Затем холст и облицовка 55 поступают вдоль стрелки D' в трубный формирователь 64 или трубчатую обкладочную машину 83.
Будучи на месте размещения, обернутая пропитанная труба 74, имеющая внутренний непроницаемый слой 38 и внешнее непроницаемое защитное покрытие 72, подготовлена для монтажа способом втягивания и накачивания. Этот способ полностью описан в патенте US 4009063, содержание которого введено в изобретение как ссылка. В случае монтажа способом втягивания и накачивания для наполнения облицовки не нужен отдельный выворачиваемый эластичный баллон благодаря наличию внутреннего непроницаемого слоя 38. В результате подбора подходящих материалов для внутреннего непроницаемого слоя 38, таких как полипропилен, операции накачивания и отверждения могут быть выполнены посредством пара, введенного внутрь облицовки 74, сразу в положении существующего трубопровода.
Пропитанную облицовку 101, аналогичную облицовке 11 на фиг.1, монтируют в соответствии со способом согласно изобретению, как показано на фиг.11-13, что будет проиллюстрировано ниже более подробно. На фиг.9 проиллюстрирована втягивающая оснастка 102, применяемая в этом способе. Оснастка 102 содержит трубчатый цилиндрический участок 103, имеющий коническую часть 104 с внешним буртиком 104а, который способствует соединению облицовки с полосой 105 для закрепления втягивающей головки оснастки 102. Передний участок втягивающей оснастки 102 содержит конический отрезок 106 с резьбой для приема вытягивающей крышки 107, имеющей вытягивающее ушко 108, приваренное к оснастке для легкого присоединения вытягивающего троса или цепи. Крышка 107 является съемной, причем ниппель паропровода может быть легко присоединен к отрезку 106 с резьбой вытягивающей головки оснастки 102.
На фиг.11-13 показан монтаж облицовки 101 посредством присоединения вытягивающей головки оснастки 102 к ведущему концу облицовки 101 и ее закрепление посредством стальных полос 105. Облицовку 101 втягивают в трубопровод 111, снабженный принимающим люком 112 и монтажным люком 113. Обычно облицовку 101 втягивают посредством троса или кабеля 109 (фиг.11 и 12), имеющего отметку втягивания 109а для обозначения расстояния от монтажного люка 113. Трос 109 подсоединен к вытягивающему ушку 108 в принимающем люке 112, который обычно является следующим ниже люком, и облицовку 101 вытягивают в начальный или монтажный люк 113. Однако, учитывая тот факт, что способ обеспечивает отверждение паром, когда облицовка 101 смонтирована по месту, может быть подана текучая среда и пар под давлением, и облицовка отверждается из любого люка.
После втягивания облицовки 101 внутрь из монтажного люка 113 на заданное расстояние, которое обозначено отметкой втягивания 109а, например, приблизительно на 15 футов (4,57 м), втягивание прекращается для того, чтобы обеспечить монтаж принимающего контейнера 115 на заднем конце облицовки 101. Принимающий контейнер 115 подробно показан на фиг.10. Контейнер 115 включает полый цилиндрический участок 116, имеющий ведущий конец 117 конической формы с внешними буртиками 118 для закрепления контейнера 115 внутри заднего конца облицовки 101. Труба для сбора конденсата 119 выступает из ведущего конца 117 контейнера 115 во внутреннюю часть облицовки 101. Дренажная труба конденсата 121 расположена на заднем конце контейнера 115. Цилиндрический участок 116 включает коленчатый патрубок 120 с резьбовой оснасткой для пара 122 для соединения с рукавом для выхода пара 124, показанным на фиг.12 для того чтобы обеспечить сочленение контейнера 115 с выпускной трубой выше уровня земли.
После прикрепления контейнера 115 к облицовке 101 втягивание продолжается, пока контейнер 115 не будет расположен на входе в трубопровод 111 и принимающий люк 112. В этом месте вытягивающая головка оснастки 102 расположена в пределе досягаемости поверхности в монтажном люке 113. Удаляют вытягивающую крышку 107 из вытягивающей головки оснастки 102, и прикрепляют впускной рукав 126 для пара к вытягивающей головке оснастки 102. Когда задний конец рукава для пара 124 соединен с выходным коллектором выше уровня земли для регулирования термического надувания, облицовка 101 подготовлена для накачивания и отверждения.
Сначала через впускной рукав 126 текучей среды вводят воздух, чтобы растянуть облицовку 101 относительно трубопровода 111. В это время воздух заменяют на пар без потери давления в облицовке 101, и смола в пропитываемом слое начинает отверждаться. В конце цикла отверждения, когда завершается отверждение, пар снова заменяют на воздух, и облицовке 101 дают охладиться. Когда завершается отверждение до заданной температуры, давление подаваемого воздуха снижается до нуля, и процесс заканчивается. Затем можно безопасно войти в монтажный люк 113 и удалить вытягивающую головку оснастки 102 и подравнять облицовку 101 на трубопроводе 111. Аналогично, принимающий контейнер 115 удаляют из принимающего люка 112, и подравнивают облицовку 101. В этот момент отвержденная облицовка 101 подготовлена к любому боковому восстановлению.
Способ, согласно изобретению, предоставляет возможность для получения преимущества посредством втягивания и надувания отверждаемого облицовочного материала, имеющего внутренний непроницаемый слой, посредством продувки паром. При практическом осуществлении способа трубчатый элемент можно легко втягивать и надувать, используя вытягивающую головку, которая может быть соединена с воздухом для надувания с паром для отверждения, в то время как давление внутри облицовки можно поддерживать путем монтажа принимающего контейнера выше уровня земли. В этом способе ограничена потребность входа оператора в подземный люк, причем используется повышенная энергия, вводимая с паром для значительно более быстрого отверждения смолы по сравнению с отверждением с использованием циркуляции горячей воды.
Таким образом, эффективно достигнуты изложенные выше задачи среди тех, которые стали очевидны в свете предшествующего описания, и, поскольку при осуществлении указанного выше способа могут быть сделаны определенные изменения в описанном продукте и в конструкции (узлах), изложенных без отклонения от объема изобретения, предполагается, что все материалы, содержащиеся в приведенном выше описании и показанные в сопровождающих чертежах, должны истолковываться как иллюстративные, но не в аспекте ограничения.
Кроме того, следующие ниже притязания предназначаются для защиты всех родовых и специфических признаков описанного здесь изобретения и всех формулировок объема изобретения, которые по существу редакции могут быть отнесены к формуле изобретения.