專利名稱：布設(shè)帶有聚合材料襯管的管道的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及布設(shè)帶有聚合材料襯管的管道的方法及裝置。
該方法可用于例如布設(shè)潛埋式氣管，水管或下水道管。這些管由鑄鐵或鋼構(gòu)成，尤其是在水管情況下，由例如石棉水泥或混凝土構(gòu)成，特別是鑄鐵管可襯以瀝青或混凝土。
在英國嘎斯(Gas)的專利申請GB-A-2186340中，描述了一種用于潛埋式氣管、水管或下水道管的方法，其中將一節(jié)合成樹脂襯管進(jìn)行加熱，并將其拉過一型模、并拉過欲進(jìn)行布設(shè)的管道，加壓使其膨脹到與該管道的內(nèi)壁進(jìn)行接合。
在美國專利No.3462825(PoPe等人的)中，描述了一種在工廠中借助于將一襯管拉過一型模并拉過該管道然后放松該襯管來布設(shè)柔性管或剛性管的方法，在此，該襯管膨脹到與該管道的內(nèi)壁緊密接合。該管道的內(nèi)直徑相對較小，為2.06英寸(5.15毫米)，而該襯管的外直徑為2.3英寸(57.5mm).該襯管相當(dāng)薄，其壁厚為0.07英寸(1.75mm)，形成標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)為33。該襯管是由碳氟化合物制成的。通常，該襯管的外直徑比欲被布設(shè)的管道的內(nèi)直徑大10～15％。
在英國專利申請No.807413(Tubovit SocietaperAzioni)中，描述了一種用于在工廠中由將一加熱襯管拉過型模并拉過欲被布設(shè)的管道、然后松開該襯管并加熱該襯管而布設(shè)金屬管道的方法。該型模直徑與欲被布設(shè)的管道的直徑相同或稍小一點(diǎn)點(diǎn)。該襯管是聚氯乙烯制成的，并比該欲被布設(shè)的管道稍稍大一點(diǎn)，為3mm厚或更少。在該型模降溫到該襯管為相當(dāng)軟并且用于將該襯管拉過該管道的力相當(dāng)?shù)偷臏囟惹盎蚱陂g將該襯管加熱。
在GB2186340中，該模脹如產(chǎn)生的那樣在因該第二型模作用下取消該總管型模后發(fā)生，該第二型模形成該喉口直徑，即在任何情況下該直徑進(jìn)入該管道中。在US3462825和GB807413中，沒有示出存在模脹，并且進(jìn)入該管道的直徑的直徑是該喉口直徑。該模脹為該襯管通過該型模后直徑的增加。
我們的專利NO.EP-B-0341941描述了一種布設(shè)帶有聚合材料襯管的潛埋式管道的方法，它包括將一節(jié)襯管拉過一型模以減小該襯管的直徑并拉過該管道，然后在卸除該拉伸負(fù)荷時允許該襯管至少恢復(fù)到該管道的最小內(nèi)直徑，該襯管在該型模之前直徑最大而在該型模中時直徑最??；并且該型模具有一縱向的中心軸線，包括一進(jìn)口和一相對所述軸線對稱的喉口，該進(jìn)口之直徑朝所述喉口而減小，其特征在于該型模還包括一個其直徑朝遠(yuǎn)離所述喉口方向增加的出口；并且該襯管具有一個經(jīng)該型模后、進(jìn)入該管道之前的中間直徑，該拉伸力是這樣的，以致其部分地限制該襯管從該喉口中露出后的模脹，并且該襯在首先在該進(jìn)口處與該模接觸前朝內(nèi)彎曲，然后當(dāng)該襯管通過該模的喉口時、在連續(xù)地彎曲通過該襯的最小直徑之前離開該進(jìn)口，然后產(chǎn)生導(dǎo)致形成所述中間直徑的模脹，這樣該襯就可進(jìn)入該管道。
在該方法中，該襯管在通過該型模時發(fā)生彎曲。
本發(fā)明對EP-B-0341981所述發(fā)明作了改進(jìn)，在本發(fā)明中，因襯管的彎曲而在其中產(chǎn)生的應(yīng)變與EP-B-0341941中所述方法產(chǎn)生的應(yīng)變相比是更漸進(jìn)的。這一點(diǎn)可由一型模來實(shí)現(xiàn)。模的進(jìn)口是曲線形的而不是直線的。
具有曲線形內(nèi)工作面的各型模已在GB-A-807413，US-A-2249510，F(xiàn)R-A-2096557及AU-A-65481/74中作了推薦。然而，這些建議的型模中沒有一個可導(dǎo)致得出本發(fā)明中所建議的采用一聚合材料的襯來布設(shè)管道的方法。上述文獻(xiàn)中公開的各種方法不涉及呈現(xiàn)模脹的聚合材料襯。
根據(jù)本發(fā)明，布設(shè)帶有一聚合材料襯管的管道的方法包括將該襯管拉伸通過一型模以減小其直徑并拉過該管道；在卸除拉伸負(fù)荷時，允許該襯管至少恢復(fù)到該管道的最小直徑；該襯管在型模前直徑為最大而在該型模中直徑最?。徊⑶以撔湍＞哂幸粋€相對其縱向中心軸對稱的孔并在該襯管通過的方向包括一進(jìn)口，一喉口及一出口；該孔的直徑在所述方向上在所述進(jìn)口范圍內(nèi)減小到所述喉口處的最小直徑而在所述出口范圍內(nèi)增加；該襯管具有一經(jīng)該型模后并在該襯管進(jìn)入該管道之前的中間直徑；該拉伸力是這樣的，以致其部分地限制該襯管從該喉口露出后的模脹；并且該襯管朝所述軸線彎曲，因此它呈現(xiàn)出具有一凸起的外表面(當(dāng)從包括所述軸線的縱向伸展的剖面中看時)；然后該襯管朝遠(yuǎn)離該軸線的方向彎曲并因此使它呈現(xiàn)出具有一凹入的外表面(當(dāng)從所述剖面中看時)；該襯管通過該喉口時它連續(xù)地彎曲至其最小直徑并且產(chǎn)生的模脹導(dǎo)致形成所述的中間直徑，這樣該襯管就可進(jìn)入該管道；其特征在于該進(jìn)口當(dāng)從所述剖面中看時在該襯管朝內(nèi)彎曲后首先接觸該型模之處與所述喉口之間的軸向長度內(nèi)是凸起的。
根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置包括一個配置于該管道上游中的型模，該模具有一個相對縱向中心軸線對稱的孔并在該襯管通過的方向包括一進(jìn)口，一喉口及一出口；該孔的直徑在所述方向在所述進(jìn)口范圍內(nèi)減小至所述喉口處的最小直徑、但在所述出口范圍內(nèi)增加；所述型模牢牢地固定于地面上或連接到該管道的前導(dǎo)端上；還包括用于所述襯管的導(dǎo)向裝置及在下游的用于施加一拉伸力于連接到該襯管的前導(dǎo)端上的纜索上的所述管道絞車裝置和用于所述纜索的導(dǎo)向裝置，其特征在于該型模的進(jìn)口在該襯管朝內(nèi)彎曲后首先與該型模接觸之處與該型模的所述喉口之間的軸向長度內(nèi)是凸起的。
現(xiàn)在借助于示例并參照附圖對布設(shè)帶有聚合材料襯管的管道的方法及實(shí)施該方法的裝置作出描述。其中

圖1是表示欲被布設(shè)的管道及正在拉過該欲被布設(shè)的管道的拉伸過程中的襯管相對地面的垂直剖視圖；圖2是通過該型模及通過正在拉過該型模的襯管的放大垂直剖視圖；布設(shè)采用聚合材料襯管的管道的方法基本上與歐洲專利EP-B-0341941中所述的相同，并且該專利說明書的全部內(nèi)容結(jié)合于本文中作為參考。除了采用不同的模具之外，歐洲專利EP-B-0341941中的說明書可用作本發(fā)明之方法的說明。本文對本發(fā)明所用的型模進(jìn)行說明。
該方法例如如圖1所示。
以下，該襯管將被稱之為“襯”，而該欲被布設(shè)的管道以下將稱之為“該管道”。
圖1表示一潛埋式管道10，在這種情況下該管道例如可以是鑄鐵制成的氣體總管，其端部12、14暴露于兩坑道16、18處。該管道在20、22處延伸，并且在坑道的16、18處已卸除了管件。最終該整個管道將被布設(shè)，且該襯連接起來形成一連續(xù)的總管。
該襯30例如是由聚乙烯制成的，并由一絞車32和纜索34拉伸通過一型模36并通過該管道10。當(dāng)該襯30從該型模36中露出后由輥?zhàn)?8導(dǎo)向，使其進(jìn)入該管道10的端部12中。該型模36由嵌入地面中的元件(未示出)牢牢固定。在另一位置，該型模36通過與該管道10的端部12直接接合而支承，或通過與該端部12連接的元件直接接合而支承住。該絞車32也必須由被嵌入地面的元件(未示出)牢牢固定住，或從該管道14的端部牢牢固定住。
在進(jìn)行圖1所示的工作之前，應(yīng)使用合適的生鐵塊穿過該管道對其清理并對內(nèi)部尺寸進(jìn)行檢測。同時，將任何凸起部從該管道內(nèi)清除掉。該襯由地面上的各個襯節(jié)組成。各襯節(jié)由端對端的對頭熔接連接起來，并且可將在每個接頭處的外部接縫去除或從一蛇形襯管中直接插入(例如這主要是在尺寸大至180mm的情況下才適用)。拉伸錐體連接到該襯的前端上。該纜索34連接到一剛性桿的端部并且該桿從端部14到端部12穿過該管道10，直到纜索端部(在該桿的尾端)在端部12處暴露出來為止。拆開纜索34、穿過該型模36再連接到該襯上的錐體上。然后該絞車32用于將該襯拉過該型模36，使該襯有小于10％較好是8％的縱向延伸。
該絞車的操作者使該絞車以恒定速度或近似恒定速度旋轉(zhuǎn)。該襯30的前進(jìn)速度例如可為3米/分。
當(dāng)拉伸結(jié)束時，可允許該襯至少恢復(fù)到該管道的最小內(nèi)直徑。將該襯切開留出足夠的管道進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接。在該型模與該管道10的端部接合處、或該型模與一個或若干個與該管道10的端部連接的元件接合的地方設(shè)置一組合模是極為關(guān)鍵的。將該纜索34從該襯30處移開，然后將該襯30切開至足以容納該襯恢復(fù)原狀時的收縮量。
圖2表示該襯30通過該鋼質(zhì)型模36時的情況。
如圖2所示，該襯30與該型模36在其進(jìn)口54處相接合，為實(shí)現(xiàn)該接合該襯壁74已朝內(nèi)彎曲。當(dāng)從圖2中表示的剖面看時，在朝軸線50彎曲的階段，該襯呈現(xiàn)出具有一凸起的外表面72。當(dāng)從該同一剖面看時，該襯30向遠(yuǎn)離該軸線50的方向彎曲，則在76處呈現(xiàn)出一凹入的外表面。然后當(dāng)該壁通過喉口部58時，它連續(xù)地彎曲至其最小直徑，而外表面仍保持為凹入表面。當(dāng)該襯30再離開該型模時，它朝遠(yuǎn)離軸線50的方向彎曲，從而在進(jìn)行這種彎曲時使該外表面呈現(xiàn)凸起形。在點(diǎn)80處，在通過型模后；該襯30的直徑已增加到一最大值。這種現(xiàn)象定義為進(jìn)入管道10的“模脹”。點(diǎn)80后，在圖示區(qū)域外某一距離外，該壁74朝內(nèi)稍稍彎曲一點(diǎn)點(diǎn)，至一更小的直徑。
該模脹的確切量是80處的直徑與模36的58處的最小或喉口直徑之間的差。
在選擇本發(fā)明的參數(shù)時必須考慮該模脹。因此，在本發(fā)明中，正在該襯的直徑(包括模脹)被選取得小于該管道10的最小孔徑。
該拉伸力較好的是保持在該襯的屈服強(qiáng)度的一半處，并且該模36的尺寸應(yīng)保證該模脹正好處于合適的值處。最好是，所作出的選擇允許將該襯拉入帶有“窗口”的管道10中，從而如果需要，則允許將該拉伸比如說停止30分鐘。
該型模通過其形狀和摩擦阻力作為減少該襯直徑的一種裝置。對該襯所作的工作主要是將其彎曲。
該襯30(圖2)接近該型模36。并朝該軸線50彎曲。如圖所示，該襯30的外表面是凸起形的。
然后，該襯30與該模36的進(jìn)口54接觸，該進(jìn)口為朝上翹的整個弧形表面，但不包括該喉口58。在圖中要想?yún)^(qū)分這兩個部分是不容易的。為了易于區(qū)分，在圖中已畫出了一根垂直于喉口58處的內(nèi)表面的徑向直線。該進(jìn)口54為該直線A左邊的該型模36的整個內(nèi)弧表面。該喉口處于直線A處。該直線A的右邊為出口60。
大約在90區(qū)域，該襯30改變其彎曲方向并朝離開軸線50的方向彎曲。因此它表現(xiàn)出一凹入的外表面。
根據(jù)本發(fā)明，該型模36與我們的歐洲專利EP-B-0341941中所示的型模不相同的，在該專利中該模36在該點(diǎn)上是通過一直線部分連接至其進(jìn)口上，本發(fā)明的該模36具有一向內(nèi)凸起的表面92。該向內(nèi)凸起的表面92盡量與該襯30的外部凹入表面相匹配。
該襯30在點(diǎn)100處首先與該型模接觸。在圖中已畫出了一條垂直于該型模表面的直線B。與EP-B-0341941中所述的方法比較，本發(fā)明中，該襯與該型模連續(xù)地接觸、一直到該喉口58處為止。因此，因該模36而引入該襯30中的應(yīng)變與EP-B-0341941中所述方法所引入的相比在通過直徑A和B之間的孔的弧形表面內(nèi)是更加漸進(jìn)地引入的。
圖2所示尺寸如下L160毫米(名義尺寸)T140毫米；W10毫米；R30毫米一第二型模類似于所描述的那樣，但其中T＝144毫米而不是140毫米，從而用于產(chǎn)生如下結(jié)果原始直徑mm(160.8(a))mm(160.7(b))經(jīng)型模后(有負(fù)荷作用)在80處測的的直徑 mm(149.4(a))mm(150.4(b))經(jīng)型模并在負(fù)荷卸除1小時后的直徑mm(155.5(a))mm(155.6(b))經(jīng)型模壓后最后的直徑mm(156.7(a))mm(156.8(b))拉伸負(fù)荷噸(2.63(a))噸(1.99(b))在負(fù)荷作用時的軸向應(yīng)變百分?jǐn)?shù)(8.1(a))(6.9(b))當(dāng)負(fù)荷卸除1小時后軸向應(yīng)變的百分?jǐn)?shù) (2.9(a))(2.7(b))當(dāng)負(fù)荷卸掉后的最終軸向應(yīng)變的百分?jǐn)?shù)(2.1(a))(19(b))用一個這樣的型模，可獲得下列結(jié)果并用該模及干式管(a)及由水潤滑的管(b)實(shí)現(xiàn)該方法原始直徑(mm)(160.8(a))(160.7(b))經(jīng)型模后(有負(fù)荷作用)在80處測的的直徑 mm(155.5(a))mm(155.6(b))經(jīng)過型模后在負(fù)荷卸除1小時后的直徑(mm)(153.1(a))(153.4(b))經(jīng)過型模后的最終直徑(mm)(154.9(a))(155.2(b))
拉伸負(fù)荷(噸)(2.9(a))(2.36(b))在負(fù)荷作用下的軸向應(yīng)變百分?jǐn)?shù)(11.4(a))(10.0(b))當(dāng)負(fù)荷卸除1小時后的軸向應(yīng)變百分?jǐn)?shù)(％)(4.6(a))(3.8(b))負(fù)荷卸除后的最終軸向應(yīng)變百分?jǐn)?shù)(％) (3.2(a))(2.7(b))所有這些實(shí)驗(yàn)都是在環(huán)境溫度為18℃時完成的，沒有熱量加于該襯管或型模。該襯管是由PE-X級聚乙烯制成。
從這些結(jié)果中應(yīng)注意到當(dāng)負(fù)荷減小(例如因潤滑作用減小)時，該襯管仍處于負(fù)荷作用之下同時在點(diǎn)80處的直徑(即該襯管包括模脹的直徑)增加。
較好的是在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法之同時采用潤滑劑。然而，在選取該型模的尺寸時，必須根據(jù)在裝配期間將該襯管和該欲被布設(shè)的管道之間的間隙減小至適當(dāng)?shù)闹档囊r管直徑作出判斷，在負(fù)荷已卸除時必須使該襯管之直徑有適當(dāng)?shù)幕謴?fù)，從而使最終的該襯管緊配合于其中的布設(shè)管。
除PEX級聚乙烯外，本發(fā)明可用于其它等級的聚乙烯，例如高密度的(HDPE)和中密度(MDPE)等級，及交鍵連接的聚乙烯。本發(fā)明也可用于聚丙烯。本發(fā)明能用于鑄鐵及鋼質(zhì)管路，包括潛埋式管路和組裝式管路。通常布設(shè)的管路是很長的(例如200米)。本發(fā)明可用于布設(shè)在由各段管道連接起來構(gòu)成一更長的管道之前及該管路在最終位置上組裝起來之前的鋼質(zhì)管道。在這種情況下每段欲被布設(shè)的管道的長度，例如，為150米長。
該襯管的標(biāo)準(zhǔn)尺寸比例如為33，或?yàn)楦偷闹担热鏢DR(標(biāo)準(zhǔn)尺寸比)可采用26、17或11。標(biāo)準(zhǔn)尺寸比意思是指該襯管的外直徑L除壁厚W得出的商。依據(jù)該壁厚，該最終布置的管道可認(rèn)為與一單獨(dú)放置的塑料管道的是等同的。換句話說，一個這樣的管應(yīng)該能承受被輸送的氣體，水或其它產(chǎn)物的標(biāo)定壓力而且一點(diǎn)都不依賴該原始的鑄鐵或鋼質(zhì)外管。另一方面，該襯管例如僅僅是一個為了防腐蝕而插入的襯，但不具有承受被輸送的流體壓力的能力，并對改善包圍它的管(比如由鋼制成)的強(qiáng)度沒有任何益處。
在該說明書中，該術(shù)語“襯管”是指用于形成或者一單獨(dú)的放置塑料管或者一僅僅具有防腐蝕性或其它特性的但不具承壓性的襯管。
權(quán)利要求
1.一種布設(shè)帶有一聚合材料襯管的管道的方法，它包括將該襯拉伸通過一型模以減小其直徑并通過該管道；在卸除拉伸負(fù)荷時，允許該襯至少恢復(fù)到該管道的最小直徑；該襯在型模前直徑為最大而在該型模中直徑最小，并且該型模具有一相對其縱向中心抽對稱的孔并在該襯通過的方向包括一進(jìn)口，一喉口及一出口；該孔的直徑在所述方向上在所述進(jìn)口范圍內(nèi)減小到所述喉口處的最小直徑而在所述出口范圍內(nèi)增加；該襯具有一個經(jīng)該型模后并在該襯進(jìn)入該管道之前的中間直徑；該拉伸力是這樣的，以致其部分地限制該襯從該喉口露出后的模脹；并且該襯朝所述軸線彎曲，因此它呈現(xiàn)出具有一凸起的外表面(當(dāng)從包括所述軸線的縱向伸展的襯的剖面中看時)；然后，該襯朝遠(yuǎn)離該軸線的方向彎曲并因此使它呈現(xiàn)出具有一凹入的外表面(當(dāng)從所述剖面中看時)；該襯通過該喉口時，它連續(xù)地彎曲至其最小直徑并且之后產(chǎn)生的模脹導(dǎo)致形成所述的中間直徑，這樣，該襯就可通過該管道；其特征在于當(dāng)從所述剖面中看時，該進(jìn)口在該襯朝內(nèi)彎曲后首先接觸該型模之處與所述喉口之間的軸向長度內(nèi)是凸起的。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其中，所述軸向長度的形狀在所述剖面及對應(yīng)的剖面內(nèi)被定為圓弧形。
3.如前述任一權(quán)利要求所述方法，其中，所述軸向長度與該襯直到所述喉口為止的整個所述凸起的外表面相接合。
4.用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的組合裝置，它包括一個在該管道上游的型模，該模具有一個相對縱向中心軸線對稱的孔，并在該襯通過的方向包括一進(jìn)口，一喉口及一出口；該孔的直徑在所述方向在所述進(jìn)口范圍內(nèi)減小至所述喉口處的最小直徑，并在所述出口范圍內(nèi)增加；所述型模牢牢地固定于地面上或連接到該管的前導(dǎo)端上；還包括用于所述襯的導(dǎo)向裝置及在下游的用于施加一拉伸力于連接到該襯的前導(dǎo)端的纜索上的所述管道絞車裝置和用于所述纜索的導(dǎo)向裝置；其特征在于該型模的進(jìn)口在該襯朝內(nèi)彎曲后首先與該型模接觸之處與該型模的所述喉口之間的軸向長度內(nèi)是凸起的。
5.如權(quán)利要求4所述裝置，其中，所述軸向長度的形狀在沿所述軸線縱向延伸的襯的剖面及相應(yīng)的剖面內(nèi)，為圓弧形。
6.如權(quán)利要求4所述裝置，其中，所述軸向長度與該襯直到所述喉口呈現(xiàn)為一凸起表面的整個表面相接合。
7.如權(quán)利要求1所述的在此之前參照附圖1和2作為實(shí)質(zhì)性描述的方法。
8.如權(quán)利要求4所述的并在此之前參照附圖1和2作為實(shí)質(zhì)性描述的那樣的裝置。
全文摘要
將一聚乙烯襯(30)拉過模具(36)并拉過該管道(10)，并允許其恢復(fù)到該管道的內(nèi)直徑。該拉伸力是該襯的屈服強(qiáng)度的一半或更小。該模具有一進(jìn)口，一喉口及一出口；該進(jìn)口直徑朝該喉口方向減小而該出口直徑朝遠(yuǎn)離該喉口方向增加。該襯在模具之前直徑最大，在模具內(nèi)直徑最小并且經(jīng)模具后具有一中間直徑。該襯在該進(jìn)口處首先接觸該模前朝內(nèi)彎曲，然后當(dāng)其通過該喉口時連續(xù)彎曲至其最小直徑，之后產(chǎn)生的模脹而形成所述中間直徑。該喉口由將連接該進(jìn)口的半徑與連接該出口的半徑合并成一連續(xù)曲線而構(gòu)成。該進(jìn)口在該襯(30)向內(nèi)彎曲后首先接觸該模之處與所述喉口之間是凸起的。
文檔編號B29L23/00GK1147851SQ9519301
公開日1997年4月16日 申請日期1995年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月31日
發(fā)明者L·緬恩, K·?？怂?申請人:英國氣體公司