УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УСТАНОВКИ КОМПАКТНОЙ ТРУБЫ В ТРУБОПРОВОД
DEVICE AND METHOD FOR INSTALLATION OF COMPACT PIPE INTO PIPELINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и способу установки компактной трубы (КТ) в трубопровод, а также способу подготовки компактной трубы (КТ) к установке в трубопровод.
Такие компактные трубы или КТ используются для ремонта как трубопроводов без давления, так и под давлением, например канализаций, водопроводных труб, газопроводных труб и промышленных труб. Компактные трубы или КТ внедряются в существующие, поврежденные трубопроводы таким образом, чтобы покрыть трубопроводы изнутри и восстановить их до их первоначальной функции.
Предшествующий уровень техники
На фиг. 7 показано место установки, где компактная труба (КТ) внедряется в существующий, поврежденный трубопровод ("старую трубу").
Компактная труба изначально имеет круглое поперечное сечение. Однако известным по существу способом КТ сгибается вдоль ее длины во время процесса экструзии, таким образом, чтобы получить модифицированную форму поперечного сечения, которая является некруглой. Поперечное сечение начальной круглой трубы тем самым уменьшается. Это выполняется для того, чтобы обеспечивать возможность более легкой вставки КТ в поврежденный трубопровод. Например, модифицированная форма поперечного сечения КТ в согнутом состоянии походит на форму сердца или заглавной буквы С. Материал, использующийся для КТ, имеет свойство или эффект памяти, таким образом, что КТ, после ее размещения в поврежденный трубопровод, может возвращаться обратно в начальную форму с круглым поперечным сечением посредством ее нагревания, например, паром.
Как показано на фиг. 7, КТ доставляется на барабане, вставляется в смотровой колодец для вставки и протягивается в поврежденный трубопровод с помощью лебедки, размещенной в области целевого смотрового колодца.
Заявитель разработал систему для установки таких компактных труб, которая стала известной как Wavin Compact Pipe system. В этой традиционной системе для протягивания КТ через трубопровод головка монтируется на свободный конец (тяговый конец) КТ, и трос лебедки соединяется с тяговой головкой.
На фиг. 8 и 9 показана соответствующая конструкция по предшествующему уровню техники, в которой пластина, выполненная из ПЭ (полиэтилена), прикреплена между тяговым концом КТ и тяговой головкой. На фиг. 9 дополнительно показана защита и направление для тяговой головки, которая традиционно используется.
После протягивания КТ через поврежденный трубопровод посредством лебедки КТ отрезается в начальной точке. К отрезанному (заднему) концу КТ присоединяется другая ПЭ пластина сплавлением, и впуски для пара просверливаются или вырезаются в задней концевой ПЭ пластине.
На стороне протягивания, где смонтирована тяговая головка, образуется выпуск для пара посредством сверления либо в тяговой головке, либо в трубе, и соединения с паровым/водяным сепаратором. Затем, пар подается к внутренней части КТ таким образом, чтобы заставить ее восстановиться в ее начальную форму. В заключение, КТ охлаждается с помощью сжатого воздуха и инструменты отрезаются. Благодаря вставленной КТ, которая размещается близко к внутренней стенке трубопровода, трубопровод становится снова полностью функционирующим и может повторно присоединяться к существующей сети. Трубопроводы, отремонтированные с помощью компактных труб, имеют качество, равное заново установленным трубопроводам.
Способ, описанный выше, имеет некоторые недостатки. Один из них представляет собой время, необходимое для соединения, сплавлением ПЭ пластин с тяговым и задним концами КТ. Для того чтобы сделать это, ПЭ пластины должны полностью нагреваться. Это занимает от около 30 до 60 минут. На стороне протягивания это может выполняться накануне вечером до фактической установки КТ, но не на задней стороне, так как в это время задний конец КТ еще не был отрезан.
Другой недостаток вызван отверстиями, которые просверливаются или вырезаются в ПЭ пластинах. Эти отверстия являются относительно небольшими, и во время воздействия паром отверстия становятся еще меньше, так как материал ПЭ пластин плавится.
Раскрытие изобретения
Цель, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в обеспечении устройства и способа, посредством которых облегчается установка КТ в существующий трубопровод.
Эта цель решается, с одной стороны, посредством устройства для установки КТ в трубопровод, содержащего признаки пункта 1 формулы изобретения. Устройство включает в себя адаптер, содержащий средства для разъемного прикрепления соединительной части к адаптеру, и средства для прикрепления адаптера к первому концу компактной трубы.
В отличие от предшествующего уровня техники, где тяговая головка была прикреплена без возможности отсоединения к тяговому концу КТ посредством соединения сплавлением и отрезалась после завершения установки, адаптер по настоящему изобретению обеспечивает возможность съемного соединения множества разных соединительных частей с концом КТ. Соединительные части могут иметь произвольную форму и функцию.
В частности, во время установки КТ, тяговая головка может соединяться с адаптером, использующимся для протягивания КТ в поврежденный трубопровод, и затем снова отсоединяться от адаптера. Впускная/выпускная часть для текучей среды затем может соединяться с адаптером для впуска пара в КТ и расширять КТ в ее начальную форму с круглым поперечным сечением, и для последующего впуска сжатого воздуха в КТ с целями охлаждения.
Установка КТ тем самым существенно облегчается, и проблемы, связанные с системами по предшествующему уровню техники, описанными выше, преодолеваются.
Предпочтительные опциональные признаки заявленного устройства изложены в зависимых пунктах формулы изобретения для устройства.
Средства для разъемного прикрепления соединительной части могут, например, включать в себя винтовую резьбу для того, чтобы обеспечивать возможность соединения соединительных частей с адаптером особенно простым способом. В частности, когда адаптер имеет форму полого цилиндра, средства для разъемного прикрепления соединительной части образованы надлежащим образом внутренней резьбой на по меньшей мере части внутренней окружной поверхности адаптера. Соединительные части в таком случае должны иметь резьбу, сопрягающуюся с внутренней резьбой, образованной в адаптере.
Адаптер прикреплен к концу КТ посредством промежуточных элементов. В предпочтительном варианте осуществления, первый из промежуточных элементов обеспечен в форме втулки. Там, где втулка и адаптер являются цилиндрическими, адаптер надлежащим образом вставляется концентрическим образом во втулку. Первый промежуточный элемент или втулка может прикрепляться к первому концу компактной трубы либо непосредственно, либо посредством второго промежуточного элемента, который, в свою очередь, прикрепляется к первому концу компактной трубы. Такой второй промежуточный элемент, предпочтительно, обеспечен в форме пластины, контактирующей с круглой концевой гранью втулки.
Так как предполагается подавать текучие среды, например пар и сжатый газ, в КТ посредством адаптера, как будет объяснено позже, адаптер и средства для соединения адаптера с КТ, предпочтительно, выполнены таким образом, чтобы обеспечивать возможность сообщения между внутренней частью адаптера и внутренней частью компактной трубы. В варианте осуществления, содержащем пластину, пластина надлежащим образом образована с отверстием. Отверстие должно быть выполнено как можно большим и, следовательно, предпочтительно, имеет форму, которая по существу соответствует открытой области поперечного сечения согнутой компактной трубы.
В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления изобретения, один из промежуточных элементов обеспечен в форме сегмента компактной трубы, который, в свою очередь, размещен и выполнен таким образом, чтобы прикрепляться к первому концу компактной трубы. На месте установки устройство затем может просто соединяться с компактной трубой, подлежащей установке, посредством прикрепления свободного конца сегмента КТ к свободному концу компактной трубы. Предпочтительно, это выполняется посредством соединения сплавлением. Сегмент компактной трубы, предпочтительно, выполнен таким образом, чтобы иметь такое же поперечное сечение, как у компактной трубы. В действительности, сегмент может просто отрезаться от компактной трубы, аналогичной компактной трубе, подлежащей установке. Процесс соединения сплавлением в таком случае облегчается вследствие того факта, что два конца трубы, имеющие одинаковую площадь С-образного или сердцеобразного поперечного сечения, могут соединяться сплавлением друг с другом.
В случае, когда устройство также включает втулку и пластину, только что описанные, устройство, следовательно, состояло бы из адаптера, втулки, размещающей адаптер, пластины, соединенной сплавлением с втулкой, и сегмента КТ, соединенного сплавлением с противоположной стороной пластины.
С другой стороны, вышеприведенная цель решается посредством способа подготовки КТ к установке в трубопровод, содержащего признаки по пункту 10 формулы изобретения. Способ включает в себя этап прикрепления адаптера к первому концу компактной трубы, причем адаптер содержит средства для разъемного соединения соединительной части с адаптером.
Предпочтительные опциональные признаки заявленного способа изложены в зависимых пунктах формулы изобретения для способа.
Известным по существу образом компактная труба предпочтительно сгибается из формы с круглым поперечным сечением в форму, имеющую некруглое поперечное сечение, например в по существу форму сердца, до установки КТ в трубопровод. В способе по изобретению, сгибание выполняется до прикрепления адаптера к первому концу компактной трубы.
Если адаптер размещен во втулку, которая, в свою очередь, прикреплена к первому концу компактной трубы, возможно посредством пластины, прикрепление пластины к компактной трубе и/или прикрепление адаптера к пластине предпочтительно осуществляется посредством соединения сплавлением. В случае, если устройство, в качестве альтернативы или дополнительно, включает в себя сегмент компактной трубы, прикрепление сегмента компактной трубы к компактной трубе предпочтительно также осуществляется посредством соединения сплавлением. Однако множество других способов соединения этих элементов является возможным.
В заключение, способ установки КТ в трубопровод включает в себя следующие этапы, кроме этапов, изложенных выше:
- соединения тяговой головки с адаптером;
- установки компактной трубы в трубопровод посредством протягивания компактной трубы в трубопровод посредством тяговой головки; и
- после установки компактной трубы в трубопровод отсоединения тяговой головки от адаптера.
Способ установки КТ может дополнительно содержать следующие дополнительные этапы:
- после установки компактной трубы в трубопровод соединения впускной/выпускной части для текучей среды с адаптером;
- впуска пара в компактную трубу для того, чтобы заставить ее восстановиться в начальную форму, которая отличается от согнутой формы; и
- отсоединения впускной/выпускной части для текучей среды от адаптера.
Адаптер может, в общем смысле, прикрепляться к тяговому концу или заднему концу компактной трубы. В обоих случаях вышеприведенные этапы могут предприниматься для прикрепления адаптера к соответствующему концу компактной трубы.
В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления, адаптеры используются на тяговом конце и на заднем конце компактной трубы. Также в этом случае вышеприведенные этапы могут предприниматься для прикрепления адаптера к каждому из двух концов компактной трубы. Кроме того, в этом случае, способ предпочтительно включает в себя следующие этапы:
- прикрепления адаптера к тяговому концу компактной трубы,
- соединения тяговой головки с адаптером;
- установки компактной трубы в трубопровод посредством протягивания компактной трубы в трубопровод посредством головки,
- отрезания компактной трубы на ее заднем конце;
- прикрепления адаптера к заднему концу компактной трубы,
- отсоединения тяговой головки от адаптера,
- соединения впускных/выпускных частей для текучей среды с адаптерами на обоих концах компактной трубы; и
- направления пара через компактную трубу посредством впускных/выпускных частей для текучей среды для того, чтобы заставить компактную трубу восстановиться в начальную форму, которая отличается от согнутой формы.
Способ может дополнительно включать в себя последующий этап направления сжатого воздуха через компактную трубу посредством впускных/выпускных частей для текучей среды для охлаждения компактной трубы.
Способ также может включать в себя последующий этап отрезания адаптеров от обоих концов компактной трубы.
Использование адаптера на обоих тяговом конце и заднем конце компактной трубы обеспечивает преимущество, состоящее в том, что процесс становится максимально рациональным по времени и что область впуска пара становится максимально большой (по меньшей мере, если сегмент КТ используется в качестве одного из промежуточных элементов).
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан предпочтительный вариант выполнения устройства для установки КТ в существующий трубопровод в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2а показана первая сторона ПЭ пластины, использующейся в устройстве согласно фиг. 1.
На фиг. 2b показана противоположная, вторая сторона ПЭ пластины, использующейся в устройстве согласно фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой перспективный вид устройства.
На фиг. 4а-4с показаны три разных варианта выполнения адаптеров, любой из которых может образовывать часть устройства.
На фиг. 5 показано устройство с тяговой головкой, соединенной с адаптером.
На фиг. 6 показано устройство с впускной/выпускной частью для текучей среды, присоединенной к адаптеру.
На фиг. 7 показано место установки, где компактная труба (КТ) внедряется в существующий, поврежденный трубопровод.
На фиг. 8 и 9 показана тяговая головка по предшествующему уровню техники для установки КТ.
Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения
На фиг. 1 показан предпочтительный вариант выполнения устройства для установки КТ в существующий трубопровод в соответствии с настоящим изобретением (вид спереди и вид сбоку) в состоянии, в котором устройство было прикреплено к тяговому концу КТ.
Устройство включает в себя, в качестве первого составного элемента, сегмент 6 компактной трубы, который размещен и выполнен таким образом, чтобы соединяться посредством сплавления со свободным концом или тяговым концом КТ, подлежащей установке. Сегмент 6 КТ может, например, просто отрезаться от свободного конца КТ, подлежащей установке, или от конца аналогичной КТ. В любом случае сегмент 6 должен иметь такой же внешний диаметр и поперечное сечение, что и действительная КТ, и быть выполнен из того же материала.
Устройство дополнительно включает в себя круглую ПЭ пластину 1, которая прикреплена к одному концу сегмента 6 согнутой КТ посредством соединения сплавлением, и цилиндрическую втулкообразную часть 3, которая, в свою очередь, прикреплена к стороне пластины 1, обращенной от сегмента 6 КТ, также посредством соединения сплавлением. В круглую втулкообразную часть 3 вставляется концентрическим образом адаптер 4, который выполнен из металла (стали или нержавеющей стали) и обеспечен с внутренней резьбой.
В отличие от предшествующего уровня техники, где тяговая головка была прикреплена без возможности отсоединения к тяговому концу КТ посредством соединения сплавлением и отрезалась после завершения установки, адаптер 4 обеспечивает возможность съемного соединения множества разных соединительных частей с тяговым концом КТ. Соединительные части могут иметь произвольную форму и функцию, при условии, что они имеют резьбу, сопрягающуюся с внутренней резьбой, образованной в адаптере 4. В частности, тяговая головка или впускная/выпускная часть для текучей среды может присоединяться к адаптеру 4, как будет объяснено дополнительно ниже.
Однако, прежде всего, будет объясняться, как точно адаптер 4 настоящего варианта осуществления прикрепляется к тяговому концу КТ, используя втулку 3, пластину 1 и сегмент 6 КТ.
На первом этапе обеспечивается круглая ПЭ пластина, которая имеет диаметр, по меньшей мере незначительно превышающий внешний диаметр согнутой КТ. Кроме того, обеспечивается цилиндрическая втулка 3, которая надлежащим образом выполняется из того же материала, что и компактная труба, например полиэтилена (ПЭ). Так как круглая передняя грань втулки 3 подлежит соединению сплавлением с одной стороной пластины 1, и первая концевая грань сегмента 6 согнутой КТ подлежит соединению сплавлением с противоположной стороной пластины 1, контуры втулки 3 и КТ наносятся на пластину 1. Внешний диаметр пластины 1 затем уменьшается посредством отрезания вдоль круглой линии, проходящей незначительно радиально наружу контура втулки 3, таким образом, чтобы получить пластину 1, имеющую диаметр, незначительно больший, чем диаметр втулки 3.
На втором этапе в пластине 1 обеспечивается отверстие 2 посредством резания вдоль линии, обозначающей направление внутренней стенки сегмента 6 согнутой КТ.
СР
На фиг. 2а показана первая сторона ПЭ пластины 1, которая представляет собой сторону, обращенную к сегменту 6 КТ в смонтированном состоянии пластины 1. Область А, где упирается концевая грань сегмента 6 КТ, заштрихована.
3
На фиг. 2b показана противоположная, вторая сторона ПЭ пластины 1, которая представляет собой сторону, обращенную к втулочной части 3 в смонтированном состоянии пластины 1. Область А, где упирается концевая грань втулки 3, заштрихована.
На фиг. 2а и 2b видно отверстие 2, которое вырезается в пластине 1 и имеет форму, соответствующую форме внутренней стенки сегмента 6 КТ в согнутом состоянии. Другими словами, это отверстие 2 является таким большим, как открытая область поперечного сечения сегмента 6 КТ. В отличие от традиционного способа, в котором относительно небольшие впускные и выпускные отверстия для пара просверливаются в соответствующих ПЭ пластинах, имеется одно большое отверстие 2, где протекают пар для нагревания КТ и сжатый воздух для охлаждения КТ.
Что касается размеров отдельных элементов, они надлежащим образом приспосабливаются к размерам трубопровода, подлежащего ремонту, и использующейся КТ. Например, для установки компактной трубы DN 200 в ее согнутом состоянии использовалась бы втулка DN 160, так как внешний диаметр втулки DN 160 по существу соответствует внешнему диаметру согнутой КТ. Как уже объяснено, сегмент 6 КТ имеет такой же внешний диаметр и поперечное сечение, что и действительная КТ (внешний диаметр сегмента 6 КТ составляет, например, около 155 мм для использования со втулкой DN 160). Круглая пластина 1 надлежащим образом должна иметь толщину 30 мм и, в смонтированном состоянии, такой же диаметр, что и сегмент 6 согнутой КТ и втулки 3.
На третьем этапе, пластина 1 с отверстием 2, образованным в ней, соединяется с концевой гранью сегмента 6 согнутой КТ посредством соединения сплавлением. Соединение сплавлением может выполняться быстрее, чем в предшествующем уровне техники: так как отверстие 2 было образовано заранее, меньше пластика подлежит нагреванию.
Во время соединения сплавлением отверстие 2 становится меньше вследствие образования так называемой сплавляющей полосы. Следовательно, отверстие 2, предпочтительно, повторно открывается после соединения сплавлением пластины 1 с концевой гранью сегмента 6 КТ.
На четвертом этапе, противоположная сторона пластины 1 соединяется с круглой передней гранью втулки 3 посредством соединения сплавлением. Также этот процесс соединения сплавлением может выполняться быстрее, чем в предшествующем уровне техники, так как меньше пластика подлежит нагреванию. После этого этапа соединения сплавлением отверстие 2 снова повторно открывается в случае образования сплавляющего шва.
На пятом этапе, внешняя окружность пластины 1 скоблится таким образом, чтобы обеспечить гладкую поверхность сегмента 6 КТ, пластины 1 и втулки 3.
Металлический адаптер 4 затем вставляется в полую цилиндрическую втулку 3. Внешний диаметр адаптера 4 по существу соответствует внутреннему диаметру втулки 3. Теплостойкий уплотнительный материал, а также группа болтов или заклепок 5 используются для надежного монтажа адаптера 4 во втулке 3, при этом заклепки 5 проходят во втулку 3 и адаптер 4 в радиальном направлении. Во втулке 3 и адаптере 4 образованы соответствующие сквозные отверстия для размещения заклепок 5.
На фиг. 3 показано получающееся устройство также в перспективном виде.
В заключение, свободная концевая грань сегмента 6 КТ прикрепляется к тяговому концу КТ посредством соединения сплавлением.
На фиг. 4а-4с показаны три разные возможности составления адаптера 4.
Как на фиг. 4а, так и фиг. 4b, втулка 3 размещена вокруг внешней окружности адаптера 4. На фиг. 4а также показано блокировочное кольцо 9 с внутренней резьбой, которое используется для прикрепления тяговой головки 7 к адаптеру 4 для предотвращения раскручивания во время последующей операции протягивания.
В противоположность, на фиг. 4с адаптер 4 размещен вокруг внешней окружности втулки 3 и соединен с втулкой 3 посредством крепежных средств 10, а также вкладыша 11, который расположен во втулке 3. Одно преимущество этой конфигурации заключается в том, что она является легкой для сборки по сравнению с конфигурацией, где втулка 3 размещена вокруг внешней окружности адаптера 4.
Адаптер согласно фиг. 4а показан вместе с тяговой головкой 7, при этом адаптер 4 согласно фиг. 4b показан в комбинации с впускной/выпускной частью 8 для текучей среды. Однако следует понимать, что любые адаптеры, показанные на фиг. 4а-4с, могут использоваться вместе с тяговой головкой 7, впускной/выпускной частью 8 для текучей среды или другими соединительными частями, если возникает необходимость.
Во всех примерах в соответствии с фиг. 4а-4с адаптер 4 выполнен с внутренней резьбой для соединения с соединительными частями. Внешняя резьба на соединительной части, например тяговой головке 7, согласно фиг. 4а сопрягается с внутренней резьбой. Резьбы могут, например, представлять собой 2,5'' резьбы.
Вместо резьбового соединения могут быть обеспечены другие средства для разъемного соединения соединительных частей, например байонетное соединение или храповый механизм.
Как только устройство одного из вышеприведенных вариантов выполнения было прикреплено к тяговому концу КТ, устройство используется, как изложено ниже, для установки КТ в существующий, поврежденный трубопровод.
Прежде всего, соединительная часть в форме тяговой головки прикрепляется к адаптеру 4 посредством свинчивания. На фиг. 5 показано устройство с тяговой головкой 7, соединенной с адаптером 4.
Затем, КТ протягивается в существующий трубопровод. Это выполняется по существу, как в традиционном способе, т.е. как указано выше со ссылкой на фиг. 7. Однако после установки КТ тяговая головка не требует отрезания от тягового конца КТ, а может удаляться посредством отвинчивания от адаптера 4.
Затем, другая соединительная часть в виде впускной/выпускной части для текучей среды навинчивается на адаптер 4 на тяговом конце КТ. На фиг. 6 показано устройство с впускной/выпускной частью 8 для текучей среды, присоединенной к адаптеру 4.
На заднем конце компактной трубы компактная труба отрезается, и адаптер 4 прикрепляется к заднему концу таким же образом, как был описан выше для тягового конца. Впускная/выпускная часть для текучей среды прикрепляется к адаптеру 4 на заднем конце. Патрубки (шланги) соединяются с впускными/выпускными частями для текучей среды, и пар впускается в компактную трубу и подается к внутренней части КТ таким образом, чтобы заставить ее восстановиться в ее начальную форму.
После процесса обработки паром впускные/выпускные части для текучей среды остаются соединенными с адаптерами 4 и также используются для впуска сжатого воздуха через патрубки в расширенную КТ для охлаждения КТ.
Становится понятным, что в зависимости от направления протекания пара или сжатого воздуха впускные/выпускные части для текучей среды служат в качестве впуска/выпуска для пара или впуска/выпуска для сжатого воздуха соответственно.
Как только компактная труба была охлаждена в достаточной мере, воздушные патрубки удаляются из обоих концов компактной трубы.
На заключительном этапе, устройства отрезаются от тягового и заднего конца КТ. Отрезания могут выполняться таким образом, что устройства могут использоваться снова, например, посредством выполнения разреза через соответствующие сегменты 6 компактной трубы.
Благодаря вставленной КТ, которая размещается близко к внутренней стенке трубопровода, трубопровод становится снова полностью функционирующим и может повторно присоединяться к существующей сети.
Изобретение не ограничено на вышеприведенном варианте осуществления и может быть модифицировано в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.
В частности, в вышеприведенном варианте осуществления, адаптер 4 прикрепляется к концу КТ посредством втулки 3, в которую он вставляется концентрическим образом, пластины 1 и сегмента 6 КТ. Однако настоящее изобретение также охватывает решения, в которых адаптер прикрепляется к концу КТ другим образом, нежели чем описанный выше, и/или в которых адаптер имеет конструкцию, отличную от описанной выше, при условии, что адаптер содержит средства для разъемного присоединения к нему соединительной части.
Например, можно предположить модификацию устройства в такой степени, что пластина 1 соединяется сплавлением непосредственно с тяговым концом КТ, без обеспечения сегмента 6 КТ между ними.
Кроме того, в вышеприведенном варианте осуществления устройство используется как на тяговом, так и заднем концах КТ. Однако, в качестве альтернативы, устройство по изобретению может использоваться только на тяговом конце или только на заднем конце КТ.