СВЕТОВАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ФУТЕРОВКЕ ТРУБ
LIGHT HEAD FOR USE IN PIPE LINING

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к области футеровки труб, таких как трубы для кухни и канализации. В частности, настоящее изобретение относится к световой головке для использования при футеровке труб.
Уровень техники
Трубопроводы и трубопроводные системы, применяемые в канализационных и бытовых сетях, как правило, со временем изнашиваются, что приводит к утечке протекающих через них текучих сред и загрязнению окружающей среды.
Замена труб может быть сложной и дорогостоящей, в частности, когда необходимо выкопать котлован вокруг трубы, такой как канализационная труба, или когда необходимо установить леса для упрощения доступа к вертикальной водосточной трубе в многоэтажном здании. Альтернативой замене труб является футеровка трубы путем введения футеровочного элемента через внутреннюю часть трубы до отверждения смолы в футеровочном элементе, чтобы способствовать адгезии футеровочного элемента к внутренней поверхности трубы, тем самым герметизируя места утечки.
В ЕР 2129956 В1 описаны устройство и способ отверждения футеровочного элемента трубопровода. На наружной стенке устройства имеется множество светодиодов для облучения футеровочного элемента с целью отверждения смолы в футеровочном элементе при перемещении устройства по трубе. Внутренняя стенка устройства образует по существу беспрепятственный сквозной проход, проходящий в продольном направлении между противоположными первым и вторым концами. При использовании футеровочный элемент раздувают путем подачи сжатого воздуха, который входит в один конец устройства и проходит через него до того, как воздух будет вытеснен через противоположный конец устройства. Вытесняемый воздух раздувает футеровочный элемент, прежде чем вернуться в атмосферу снаружи устройства. Когда сжатый воздух проходит через внутреннее пространство устройства, он также охлаждает металлические элементы, подвергаемые воздействию тепла от внешних светодиодов. Однако устройство согласно ЕР 2129956 В1 содержит несколько соединенных последовательно световых головок, образующих удлиненную конструкцию, которая, как правило, застревает в трубе во время использования. Такая удлиненная конструкция также не подходит для использования в изогнутых трубах или трубах с прямыми углами. Кроме того, это устройство, как правило, перегревается из-за неэффективной передачи тепла от внешних светодиодов к внутренним металлическим элементам, через которые проходит сжатый воздух.
Было бы желательно разработать улучшенную световую головку для использования при футеровке трубы, которая устраняет недостатки и ограничения предшествующего уровня техники.
Раскрытие сущности изобретения
Таким образом, настоящее изобретение предпочтительно разработано для уменьшения, смягчения или устранения одного или более из вышеупомянутых недостатков в данной области техники по отдельности или в любой их комбинации и решает по меньшей мере вышеупомянутые проблемы, обеспечивая световую головку для использования при футеровке трубы, содержащую:
крышку ближнего конца с впускным отверстием для воздуха;
крышку дальнего конца;
по меньшей мере один корпус между крышкой ближнего конца и крышкой дальнего конца;
причем в корпусе имеется продольное отверстие, проходящее от крышки ближнего конца через центр корпуса к крышке дальнего конца, и по меньшей мере один воздушный канал, проходящий в радиальном направлении от указанного продольного отверстия к выпускному отверстию для воздуха;
причем продольное отверстие выполнено с возможностью приема воздуха из впускного отверстия для воздуха таким образом, чтобы при использовании воздух из впускного отверстия для воздуха проходил через корпус и выходил в радиальное выпускное отверстие для воздуха;
причем корпус выполнен с возможностью удержания по меньшей мере одного светодиода на периферии корпуса для излучения света в радиальном направлении от световой головки в направлении трубы.
Другие предпочтительные варианты осуществления описаны ниже и в прилагаемой формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными и будут объяснены в последующем описании вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
На ФИГ. 1 представлен вид в перспективе световой головки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На ФИГ. 2А представлен вид спереди световой головки по ФИГ. 1;
На ФИГ. 2В представлен вид сбоку дальнего конца световой головки по ФИГ. 1;
На ФИГ. 3 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей, подробно изображающее отдельные детали нагнетающего устройства по ФИГ. 1;
На ФИГ. 4 представлен вид сбоку ближнего конца световой головки по ФИГ. 1;
На ФИГ. 5 представлен вид спереди в поперечном разрезе вдоль линии В-В по ФИГ. 4 световой головки по ФИГ. 1, на котором воздушный поток показан стрелками направления;
На ФИГ. 6 представлен вид в перспективе световой головки согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
На ФИГ. 7А представлен вид спереди световой головки по ФИГ. 6;
На ФИГ. 7В представлен вид сбоку дальнего конца световой головки по ФИГ. 6;
На ФИГ. 8 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей, подробно изображающее отдельные детали нагнетающего устройства по ФИГ. 6;
На ФИГ. 9 представлен вид сбоку ближнего конца световой головки по ФИГ. 6;
На ФИГ. 10 представлен вид спереди в поперечном разрезе вдоль линии А-А по ФИГ. 9 световой головки по ФИГ. 6, на котором воздушный поток показан стрелками направления;
На ФИГ. 11 представлен вид в перспективе световой головки согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На ФИГ. 12А представлен вид спереди световой головки по ФИГ. 11;
На ФИГ. 12В представлен вид сбоку дальнего конца световой головки по ФИГ. 11;
На ФИГ. 13 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей, подробно изображающее отдельные детали нагнетающего устройства по ФИГ. 11;
На ФИГ. 14 представлен вид сбоку ближнего конца световой головки по ФИГ. 11;
На ФИГ. 15 представлен вид спереди в поперечном разрезе вдоль линии А-А по ФИГ. 14 световой головки по ФИГ. 11, на котором воздушный поток показан стрелками направления;
На ФИГ. 16 представлен вид в перспективе световой головки согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На ФИГ. 17А представлен вид спереди световой головки по ФИГ. 11;
На ФИГ. 17В представлен вид сбоку дальнего конца световой головки по ФИГ. 11;
На ФИГ. 18 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей, подробно изображающее отдельные детали нагнетающего устройства по ФИГ. 16; и
На ФИГ. 19 представлен вид спереди корпуса согласно варианту осуществления по ФИГ. 16.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание включает четыре варианта осуществления настоящего изобретения световой головки для использования при футеровке трубы. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления или применением.
В нижеследующей таблице перечислены конкретные признаки световых головок и соответствующие им номера позиций на чертежах.
Поскольку типовые световые головки 100, 200, 300 и 400 предназначены для использования в продольных трубах, некоторые признаки световых головок описаны относительно ближнего и дальнего концов, которые соответствуют ближнему и дальнему концам в продольном направлении/направлении длины трубы. Другие признаки световых головок описаны с использованием таких терминов, как радиальный, радиально и радиальное направление, которые подразумевают любое направление, начинающееся на или вблизи центральной продольной оси трубы и перемещение наружу по направлению к поверхности трубы (или наоборот, т.е. от наружной стороны к внутренней центральной продольной оси или к точке, расположенной вблизи нее). Например, радиальное направление включает радиус трубы круглого сечения. Труба 500 показана на ФИГ. 5, 10 и 15 в справочных целях.
ФИГ. 1-5 иллюстрируют световую головку 100. Световая головка 100 содержит крышку 104 ближнего конца и крышку 108 дальнего конца. Наружный диаметр крышки 104 ближнего конца составляет 56 мм, а длина световой головки 100 составляет 90 мм. Это примерные размеры и они могут быть увеличены или уменьшены в зависимости от размера трубы 500, подлежащей футеровке.
Крышка 104 ближнего конца содержит впускное отверстие 180 для воздуха, которое лучше видно на ФИГ. 5. Одно или более крепежных отверстий 184 на ближней крышке 104 используют для прикрепления крышки 104 к скользящему кольцу 164 с помощью стандартного винта(-ов).
Крышка 108 дальнего конца содержит центральное отверстие для приема камеры 172 в дальней части крышки 108, которая при использовании позволяет проводить осмотр и осуществлять контроль футеровочного элемента (не показан). Камера 172 может содержать широкоугольный объектив. Микросхема 176 камеры, например, микросхема 700 TVL камеры, расположена со стороны камеры 172. Винты вставляют в крепежные отверстия 192 на крышке 108 для прикрепления крышки 108 к кольцу 168, расположенному в ближней части крышки 108. Кроме того, кольцо 168 имеет выемку для микросхемы 176 камеры и поддерживает дальний конец вала 132, как показано на ФИГ. 5. Вал 132 будет описан ниже. Радиально по отношению к кольцу 168, но все еще в ближней части крышки 108 дальнего конца, имеется множество лопастей 188, способствующих вращению/продвижению вперед корпуса 112 световой головки 100, как будет описано ниже. Когда световую головку 100 не используют, крышку 108 дальнего конца можно снять, что позволяет заменить камеру 172, раму 148 и другие детали световой головки 100.
Корпус 112 расположен между крышкой 104 ближнего конца и крышкой 108 дальнего конца. Хотя корпус 112 изображен в форме треугольной призмы, корпус может иметь одну из других трехмерных форм. Три светодиода 140 присоединены к периферийным поверхностям корпуса 112 для обеспечения возможности излучения этими светодиодами света в радиальном направлении в направлении трубы 500 во время использования световой головки 100. Конечно, при необходимости можно использовать только один или два светодиода. Светодиоды, как правило, имеют мощность 100 Вт, но их мощность может достигать 200 Вт. Светодиоды способны излучать свет с любой подходящей длиной волны, например, в пределах 395-400 нм или 450-455 нм, в зависимости от смолы, подлежащей отверждению в футеровочном элементе. Винты 144 применяют для прикрепления светодиодов к отверстиям 117 для крепления светодиодов на корпусе 112. Примером подходящего винта 144 является крепежный винт М2,5. Винты 144 также могут удерживать источник питания светодиодов (не показан). Поврежденный светодиод 140 легко извлекают, выкрутив винты 144, устанавливают новый светодиод 140 в корпус 112, а затем вкручивают винты 144 в отверстия 117.
Корпус 112 также имеет продольное отверстие 116, проходящее вдоль центральной оси корпуса 112 от крышки 104 ближнего конца до крышки 108 дальнего конца. Внутренняя поверхность отверстия 116 имеет волнообразную структуру для минимизации трения и обеспечения воздушной опоры при вращении корпуса 112 вокруг вала 132, который будет описан ниже. Как показано на ФИГ. 5, три воздушных канала 120 проходят радиально относительно продольного отверстия 116 и перпендикулярно к радиальным выпускным отверстиям 124 для воздуха. Три воздуховода 121 также проходят радиально относительно продольного отверстия 116. Диаметр каналов 120 и воздуховодов 121 может составлять около 3 мм. Хотя три воздуховода 121 параллельны воздушным каналам 120, они являются более короткими и ведут к общему продольному проходу 127 для воздуха, который проходит на удалении к дальнему выпускному отверстию 128 для воздуха. Вследствие трехмерной симметрии корпуса 112 в нем имеется девять воздушных каналов 120, девять воздуховодов 121, девять радиальных выпускных отверстий 124 для воздуха, три продольных прохода 127 для воздуха и три дальних выпускных отверстия 128 для воздуха. Как показано стрелками на ФИГ. 5, при использовании сжатый воздух поступает во впускное отверстие 180 для воздуха крышки 104 ближнего конца и проходит через продольное отверстие 116, воздушные каналы 120, воздуховоды 121 и продольные проходы 127 для воздуха, прежде чем выйти из радиальных выпускных отверстий 124 для воздуха и дальних выпускных отверстий 128 для воздуха. Хотя часть воздуха выходит из дальнего выпускного отверстия 128 для воздуха, воздух сразу же взаимодействует с лопастями 188 крышки 108, что приводит к вращению/продвижению корпуса 112 относительно его центральной продольной оси. Это позволяет обеспечить более равномерное распределение света на футеровочном элементе и трубе 500. Затем этот воздух отклоняют в радиальном направлении или еще немного в направлении ближнего конца, аналогично воздуху, выходящему из радиальных выпускных отверстий 124 для воздуха.
Световая головка 100 также содержит вал 132 для удержания корпуса 112, а также для обеспечения вращения/продвижения корпуса 112 относительно вала 132. Вал 132 имеет множество отверстий 136, просверленных в валу 132 под острым углом от центра для дополнительного способствования вращению корпуса 112, вызываемому проходящим через него воздухом. Отверстия 136 расположены на дальней части вала 132 и проходят вовнутрь продольного отверстия 116, где они совмещаются с воздушными каналами 120 и воздуховодами 121. Ближнюю часть вала 132 размещают в скользящем кольце 164.
Рама 148 окружает корпус 112 и уменьшает влияние теней на процесс отверждения, которые возникают при освещении светодиодами футеровочного элемента. Рама 148 содержит дальний круговой элемент 152, ближний круговой элемент 156 и четыре изогнутых соединительных плеча 160 между дальним круговым элементом 152 и ближним круговым элементом 156, хотя рама 148 может иметь любое подходящее количество соединительных плечей 160, например, от двух до семи соединительных плечей. Соединительные плечи 160 не обязательно должны быть изогнутыми. Во время использования соединительные плечи 160 касаются футеровочного элемента, таким образом, удерживая корпус 112 и его светодиоды в центре трубы 500.
Световая головка 100 также содержит шланг (не показан), соединенный с впускным отверстием 180 для воздуха, для подачи сжатого воздуха в продольное отверстие 116. Указанный шланг также может содержать кабели для подачи питания светодиодов. Кроме того, вихревой охладитель (не показан) может быть расположен вблизи впускного отверстия 180 для воздуха для подачи предварительно охлажденного воздуха с температурой от 5 до 6°С в световую головку 100.
Неожиданно было обнаружено, что поступление воздуха в ближний вход продольного отверстия 116 с последующим прохождением и выходом воздуха из корпуса 112 главным образом в радиальном направлении через воздушные каналы 120 и радиальные выпускные отверстия 124 и т.д. обеспечивает превосходный охлаждающий эффект, что, таким образом, позволяет избежать перегрева корпуса 112 вследствие работы светодиодов на периферии корпуса. В этой связи, важно, чтобы воздух, поступающий во впускное отверстие 180 для воздуха и проходящий через продольное отверстие 116, не проходил на удалении, с тем чтобы выходить из световой головки 100 на удалении из крышки 108 дальнего конца.
ФИГ. 6-10 иллюстрируют другую световую головку 200. В отличие от описанной выше световой головки 100 световая головка 200 содержит два корпуса 212 между крышкой 204 ближнего конца и крышкой 208 дальнего конца. В собранной световой головке 200, показанной на ФИГ. 6 и 7А два корпуса 212 примыкают друг к другу. Кроме того, могут быть применены три смежных корпуса 212. В отличие от корпусов 112, ни один из корпусов 212 во время использования не вращается и не движется относительно своей центральной продольной оси. Корпуса 212 удерживаются продольными винтами (не показаны), проходящими через кольцо 268 и отверстия 218 для крепления корпуса на корпусах 212. Как показано в поперечном разрезе на ФИГ. 10, шесть параллельных воздушных каналов 220 проходят радиально относительно продольного отверстия 216 и перпендикулярно к радиальным выпускным отверстиям 224 для воздуха. Стрелки показывают, что при использовании воздух поступает во впускное отверстие 280 для воздуха и проходит через отверстия 216 в направлении дальнего конца, после чего проходит радиально через воздушные каналы 220 и выходит из выпускных отверстий 224 для воздуха. Такое расположение каналов 220 и выпускных отверстий 224 максимизирует эффект охлаждения воздухом, проходящим через корпуса 212, как упомянуто выше в отношении световой головки 100. Благодаря своей треугольной призматической симметрии каждый корпус 212 содержит восемнадцать воздушных каналов 220 и восемнадцать радиальных выпускных отверстий 224 для воздуха. На двух корпусах 212 размещены шесть светодиодов 240, благодаря чему увеличено количество света, излучаемого на футеровочный элемент (не показан) и трубу 500 по сравнению со световой головкой 100, которая содержит лишь три светодиода 140. Диаметр крышки 208 ближнего конца составляет 56 мм, а длина световой головки 200 составляет 85 мм. Опять же, эти размеры приведены в качестве примера и в зависимости от применения могут быть подходящими и другие размеры световой головки 200.
ФИГ. 11-15 иллюстрируют еще одну световую головку 300. Подобно световой головке 200 световая головка 300 также содержит два корпуса 312, примыкающие друг к другу и расположенные между крышкой 304 ближнего конца и крышкой 308 дальнего конца. Длина световой головки 300 составляет 85 мм. В отличие от корпусов 112 световой головки 100 корпуса 312 при использовании не вращаются вокруг своих центральных продольных осей. Корпуса 312 удерживаются продольными винтами 369, проходящими через кольцо 368 и отверстия 318 для крепления корпуса на корпусах 312. Каждый корпус 312 содержит восемнадцать воздушных каналов 320. Каждый воздушный канал 320 проходит радиально от продольного отверстия 316 и перпендикулярно радиальным выпускным отверстиям 324 для воздуха. Стрелки так же изображают путь прохождения воздушного потока через корпуса 312 от впускного отверстия 380 для воздуха к выпускным отверстиям 324 для воздуха, благодаря чему обеспечивается вышеупомянутый охлаждающий эффект.
Корпуса 312 также содержат желобок 329 на периферии корпусов 312, в котором могут быть размещены кабели для подачи питания к светодиодам 340. В крышке 208 дальнего конца предусмотрено отверстие 396 для датчика давления и/или температуры (не показан). В некоторых вариантах применения может потребоваться измерить давление в футеровочном элементе или температуру футеровочного элемента. Крышка 308 дальнего конца имеет внутреннюю выемку для приема фланца 371. Камера 372, микросхема 377 на печатной монтажной плате (РСВ), микросхема 376 камеры и кольцо 368 расположены внутри внутренней выемки фланца 371, как лучше всего видно на ФИГ. 15. Микросхема 377 на печатной монтажной плате содержит регулятор напряжения, светодиоды в качестве осветителя для камеры для наблюдения внутри трубы в удаляющемся направлении и микросхему для измерения температуры футеровочного элемента с помощью инфракрасного излучения и/или давления в футеровочном элементе совместно сдатчиком, если таковой имеется.
ФИГ. 16-18 иллюстрируют еще одну световую головку 400. Подобно световой головке 200 согласно второму варианту осуществления в световой головке согласно четвертому варианту осуществления также имеется два корпуса 412, примыкающие друг к другу и расположенные между крышкой 404 ближнего конца и крышкой 408 дальнего конца. Крышка 404 ближнего конца имеет форму усеченного конуса, что обеспечивает то преимущество, что такая форма позволяет снизить риск застревания в изгибе, например, в 90-градусном изгибе. Крышка 404 ближнего конца также позволяет оборудовать световую головку быстросмыкающимися соединениями для подачи электроэнергии. В то же время, это упрощает в случае необходимости переключение концевой крышки 404 для операторов. На внутренней части крышки 404 ближнего конца также имеется прорезь 486, которая выполнена с возможностью приема кольца или обжимного фитинга (не показан). Кроме того, проиллюстрированная световая головка 400 содержит проставку 487, расположенную внутри крышки 404 ближнего конца.
Корпуса 412 отличаются от корпусов согласно другим вариантам осуществления тем, что они могут быть использованы в качестве обратного проводника при подаче +36 В через отверстие с зазором (не показано) в каждом корпусе 412 вне центра. Корпуса 412 в этом варианте осуществления также имеют большее количество резьбовых и не резьбовых отверстий, таких как крепежное отверстие 430 для проставки 487, крепежное отверстие 431 для обратных проводников 443а, 443b, отверстие 432 для кабеля и отверстие 418 для крепления корпуса. Количество отверстий и их разновидности могут различаться.
Световая головка 400 также содержит соединенное со светодиодами 440 по меньшей мере одно крепление 441а, 441b кабеля, в котором имеется отверстие (не показано) для кабеля. Она также содержит по меньшей мере один обратный проводник 443а, 443b, который выполнен с возможностью соединения светодиодов 440 с корпусом 412.
Между боковой торцевой крышкой 408 и корпусом 412, ближайшим к боковой торцевой крышке 408, предусмотрен держатель 473 печатной платы и печатная плата 474. В собранном виде они расположены внутри фланца 471. С помощью печатной платы можно управлять обработкой, например, измерением температуры или давления футеровочного элемента. Измеренные значения обрабатывают и преобразуют для управления, например, потоком света для камеры.
Световая головка 400 согласно четвертому варианту осуществления предпочтительно может быть собрана путем соединения деталей с помощью винтов, что упрощает для оператора замену крышек 404, 408 или даже всей световой головки 400.
Для специалиста будет очевидно, что светодиоды 240 и 340, отверстия 217 и 317 для крепления светодиодов, винты 244 и 344, рамы 248 и 348, кольца 268 и 368, камеры 272 и 372, микросхемы 276 и 376 камеры, а также крепежные отверстия 284 384, 292 и 392 в торцевых крышках 204, 304, 208 и 308, все из которых являются признаками световых головок 200 и 300, аналогичны по конструкции и функциям соответственно именованным признакам световой головки 100, которые описаны и перечислены в вышеприведенной таблице. Световые головки 200 и 300 также могут содержать шланг (не показан), соединенный с впускными отверстиями 280 и 380 для воздуха, предназначенными для подачи сжатого воздуха в продольные отверстия 216 и 316. Указанный шланг также может содержать кабели для подачи питания светодиодов. Кроме того, вихревой охладитель (не показан) может быть расположен вблизи впускных отверстий 280 и 380 для воздуха для подачи предварительно охлажденного воздуха с температурой от 5 до 6°С в световые головки 200 и 300.
При использовании футеровочный элемент вводят вовнутрь трубы, подлежащей футеровке. Затем световую головку 100, 200 или 300 проталкивают в удаляющемся направлении сквозь футеровочный элемент/трубу. Источник воздуха прикладывают к световым головкам и включают светодиоды 140, 240 или 340. Затем световую головку вытягивают через футеровочный элемент обратно к пользователю. Свет от светодиодов отверждает смолу в футеровочном элементе, при этом футеровочный элемент приклеивается к внутренней части трубы, герметизируя места утечки. Если вблизи впускного отверстия 180, 280 или 380 для воздуха имеется вихревой охладитель, тепло от вихревого охладителя эффективно предварительно нагревает футеровочный элемент, прежде чем светодиоды на световой головке пройдут над предварительно нагретой областью. Этот предварительный нагрев может способствовать процессу отверждения. Воздух, выходящий радиально из световых головок, не только охлаждает корпуса 112, 212, 312 для предотвращения перегрева, но также способствует охлаждению нагретого футеровочного элемента.
Световые головки 100, 200 и 300 достаточно малы для использования в кухонных трубах диаметром 70 мм, а также в изогнутых трубах и трубах с острыми и прямым углами. Подходящие трубы большего диаметра могут иметь диаметр до 250-300 мм.
Хотя настоящее изобретение было описано выше применительно к конкретным вариантам осуществления, оно не предназначено для ограничения описанной здесь конкретной формулой. Напротив, настоящее изобретение ограничено только прилагаемой формулой изобретения.
В формуле изобретения термин «содержит/содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов. Кроме того, хотя отдельные признаки могут быть включены в различные пункты формулы изобретения, предпочтительно они могут быть объединены, и такое включение в различные пункты формулы изобретения не означает, что комбинация признаков невозможна и/или не является предпочтительной. Кроме того, упоминание в единственном числе не исключает множественности. Грамматические показатели единственного числа, термины «первый», «второй» и т.д. не исключают множественности. Ссылочные позиции в формуле изобретения приведены исключительно в качестве поясняющего примера и не должны рассматриваться как каким-либо образом ограничивающие объем формулы изобретения.