專(zhuān)利名稱(chēng)：管道加管襯的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為現(xiàn)有管道加管襯的一種設(shè)備。在本發(fā)明的描述中涉及天然氣管道、石油管道和給水管道，但可認(rèn)為本發(fā)明適用于各種管道。
當(dāng)給已安裝好的管道加管襯時(shí)(當(dāng)這種管道埋在地下時(shí)會(huì)由于地面移動(dòng)而產(chǎn)生開(kāi)裂)，公知的辦法是把一個(gè)加熱的塑料管襯拔拉過(guò)一型模以減小其直徑，然后把其拉進(jìn)一段現(xiàn)有管道之中。
本發(fā)明的目的是提供一種給已裝好的管道加管襯的改進(jìn)的設(shè)備。在襯管被拔拉進(jìn)現(xiàn)有管道之前用一型模減小其直徑。“巳裝好”的管道是指那些已裝在適當(dāng)位置、用來(lái)完成其預(yù)期目的的管道。例如埋在地下用來(lái)輸送天然氣、石油、水或污水的管道，構(gòu)成一個(gè)較大設(shè)施一部分的管道，如在石油和天然氣提煉廠(chǎng)裝置或儲(chǔ)存裝置里的、或支撐在地面上或者鋪設(shè)安裝以連接供給源與受給者的管道，比如連接油井與提煉廠(chǎng)或港灣的油管。
當(dāng)管道埋在地下時(shí)而要進(jìn)行上述加管襯的工作時(shí)，一般是使一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)靠近要加管襯的某節(jié)管道一端的開(kāi)挖場(chǎng)地，從卷?yè)P(yáng)機(jī)處導(dǎo)引一根纜繩或類(lèi)似柔性線(xiàn)穿過(guò)該管道到另一開(kāi)挖處，在那邊裝在一塑料襯管的前端。靠近該第二開(kāi)挖處有一管道加熱和擠壓裝置，該裝置有一加熱器和一縮管模。在加熱和擠壓裝置的出口端有一往復(fù)式“推進(jìn)器”以扣住塑料管將其從裝置中拉出并迫使其移向要加管襯的管道。
按照本發(fā)明，提供了一種給已安裝好的管道加管襯的設(shè)備，包括一個(gè)型模，用來(lái)減小穿過(guò)其內(nèi)的襯管的直徑;還包括將型模夾緊到管道上的夾緊裝置，型模具有空心殼體，其中裝有加熱型模的加熱裝置。
最好加熱裝置包括電加熱盤(pán)管，它在使用時(shí)由供電線(xiàn)路供電。
最好該設(shè)備在型模下游設(shè)有冷卻裝置，以冷卻從型模拉出的被加熱的襯管。
通過(guò)一個(gè)關(guān)于其操作的最佳方面，本發(fā)明構(gòu)想了一種型模。該型模表面全部或部分與模軸線(xiàn)成6度到32度之間的傾斜角，其表面沒(méi)有超過(guò)32度角之外的部分，且沿模軸線(xiàn)延伸一定長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度至少為襯管與此表面相接合的部位與襯管脫開(kāi)模的部分之間的軸向距離的70%。
已有技術(shù)實(shí)際使用的模制方法的模由兩部分分構(gòu)成第一部分為傾斜的型模表面，用來(lái)把直徑減小到一最小值;第二部分為模內(nèi)側(cè)的軸向延伸部分，有平行于模軸心線(xiàn)的壁和與上述最小值相等的內(nèi)直徑。我們發(fā)現(xiàn)，在實(shí)施本發(fā)明中，相對(duì)于該第一部分的軸向長(zhǎng)度來(lái)減少所述第二部分的軸向長(zhǎng)度，要不然把整個(gè)第二部分全部省掉，這樣做更有利。特別是，采用這種設(shè)計(jì)的型模，其第一部分在其軸向上的延伸等于從該襯管與模傾斜面相接觸的部位到該襯管從型模出來(lái)的出口孔之間的軸向距離的至少70%的軸向距離，且這段距離最好超過(guò)80%的上述距離，較有利為超過(guò)85%，這樣實(shí)際上減少了需用以模制襯管的拉力。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，使用這樣一種型模的另一結(jié)果是，當(dāng)用一根合成碳?xì)浠衔飿?shù)脂的襯管時(shí)，如在實(shí)際中常用的聚乙烯或改性聚乙烯襯管時(shí)，從模出口孔拉出的襯管表現(xiàn)出與模制程度有關(guān)的，比現(xiàn)有技術(shù)中具有上述如此基本長(zhǎng)度的第二部分的拉模所能產(chǎn)生的更強(qiáng)的徑向膨脹趨勢(shì)，現(xiàn)有技術(shù)中模的第二部分占總軸向長(zhǎng)度的50%。在放松拉力后，這種趨勢(shì)將產(chǎn)生比用現(xiàn)有技術(shù)的模產(chǎn)生的徑向膨脹更大的與拉力成正比的徑向膨脹。
本發(fā)明的步驟取決于下述兩個(gè)因素由放松拉力而引起襯管在要加襯的管道內(nèi)的膨脹;由模制后襯管的復(fù)原力誘發(fā)的襯管的膨脹。由于使用上述具有相對(duì)于第一部分的軸向長(zhǎng)度減少了的第二部分的軸向長(zhǎng)度的模，可大大地增加由于放松拉力而引起的與拉力成正比的膨脹，從而改進(jìn)了對(duì)管道加襯操作的控制。
相對(duì)于我們正在申請(qǐng)中的共同申請(qǐng)等，UK8806926，上述裝置更進(jìn)一步具有一顯著優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)推進(jìn)器扣住該襯管并把它朝要加襯的管道推進(jìn)時(shí)，由拔拉裝置(如卷?yè)P(yáng)機(jī))施加在該管道遠(yuǎn)端的拉應(yīng)力會(huì)暫時(shí)減少，這是該種推進(jìn)器工作時(shí)所固有的固有品性。當(dāng)推進(jìn)器放松其緊扣后，應(yīng)力又恢復(fù)到原值。這會(huì)在工作中產(chǎn)生應(yīng)力連續(xù)波動(dòng)。在這種波動(dòng)過(guò)程中，需要使在最大應(yīng)力和最小應(yīng)力之間的轉(zhuǎn)換盡量平穩(wěn)和具有最少量的激劇變化或跳動(dòng)。
我們發(fā)現(xiàn)，由于本發(fā)明型模的最佳使用的結(jié)果，襯管應(yīng)力變化的幅度減小了而應(yīng)力波動(dòng)也平緩了，與現(xiàn)有技術(shù)的模相比較，本發(fā)明型模所產(chǎn)生類(lèi)似程度的模制所需的拉應(yīng)力要小，而且從?？跀D壓出來(lái)的襯管部分“回彈”趨勢(shì)更大，考慮到與施加拉應(yīng)力有關(guān)的非常大的拉力問(wèn)題，這又在操作安全和效率兩方面形成一重要的改進(jìn)。
用本發(fā)明的方法，在單個(gè)操作中可以加襯的管道長(zhǎng)度一般可在10米以上。在任何特殊情況下，可加襯的管道的有限長(zhǎng)度將取決于下述幾個(gè)因素的組合在管道內(nèi)襯管移動(dòng)的摩擦阻力;進(jìn)入管道后直徑已變小的襯管承受變形的程度(該問(wèn)題在直徑較大，SDR比例相當(dāng)大的襯管中碰到過(guò));在襯管前端的極限應(yīng)力，即超過(guò)此應(yīng)力時(shí)襯管可能會(huì)受到永久性破壞或伸長(zhǎng);帶動(dòng)拔拉裝置的機(jī)械(如卷?yè)P(yáng)機(jī))的功率;襯管直徑和/或平直度的均勻性及管道內(nèi)側(cè)直徑或平直度的均勻性。在任何特殊情況下，最合適的可行的加襯長(zhǎng)度能通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)容易地確定。采用本發(fā)明的方法，管道加襯的長(zhǎng)度可達(dá)到450米或更多。模的表面拋光可用現(xiàn)有技術(shù)中已知辦法做到。這種表面拋光應(yīng)至少低于N7，較好的要一般低于N6，最好低于N5，理想的是在N4左右或更低。
已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該型模的傾斜面相對(duì)于其軸心線(xiàn)具有相當(dāng)小的傾斜角時(shí)是有利的，這個(gè)角的大小在12～29度之內(nèi)，最好是20～25度。減小這個(gè)角度會(huì)幫助降低用來(lái)產(chǎn)生對(duì)襯管的壓力所需的拔拉荷載，但對(duì)任何給定壓縮程度的壓力而言，同時(shí)也增加了模制面的面積。最佳角度將為，在任何特殊的情況下，使高荷載的所有缺點(diǎn)減少到最少，以一方面產(chǎn)生壓縮和另一方面產(chǎn)生大的摩擦誘發(fā)模表面面積。該模表面形狀可為截頭圓錐體。換句話(huà)說(shuō)，在上述模傾斜角范圍內(nèi)，模的傾斜面可有一個(gè)相對(duì)于其軸心線(xiàn)的可變傾斜角。當(dāng)采用與本發(fā)明方法相匹配的保持恢復(fù)變形的材料構(gòu)成的襯管時(shí)，襯管可處于其材料的恢復(fù)力的影響下并可望在加襯管道內(nèi)發(fā)生徑向膨脹，這是本發(fā)明的一個(gè)重要的和很好的特征。通過(guò)適當(dāng)選用襯管的原始直徑、在模制操作中的壓力大小、以及與要加襯的管道內(nèi)直徑有關(guān)的模出口直徑，在管道內(nèi)環(huán)境溫度和壓力下，在放松應(yīng)力后，由恢復(fù)力而誘發(fā)了管道內(nèi)襯管的膨脹，本發(fā)明能以上述措施而提供一種與管道緊密配合的襯管的方法。沒(méi)有必要用現(xiàn)有技術(shù)所提供的方法使在管道內(nèi)的襯管膨脹。這些方法如用襯管內(nèi)特大的大氣壓力，從內(nèi)側(cè)給襯管加溫，或最初就對(duì)襯管使用非常高的拉力，使其在進(jìn)入管道之前就引起其直徑的預(yù)先減小。在任何特殊的情況下，為實(shí)施本發(fā)明方法而使用的精確的操作條件將取決于上述幾個(gè)因素，而且將根據(jù)管道的內(nèi)直徑和管道被使用的目的(如是否用于水或氣體)、襯管的材料和襯管的SDR(SDR表示在襯管模制前其直徑與其壁厚的比)。
襯管用的較好材料是聚乙烯，但具有必要的保持復(fù)原特性的其它材料，如聚乙烯的共聚物和十個(gè)碳原子以上的至少為一個(gè)α-烯烴的化合物也可同樣使用。雖然在通過(guò)型模的過(guò)程中襯管的直徑減少高達(dá)15%，但其減小值最好在5.0%到9.8%范圍內(nèi)，該減小值應(yīng)允許襯管能拔拉過(guò)現(xiàn)有管道。現(xiàn)有管道內(nèi)徑常常不是準(zhǔn)確的，可能沿管道長(zhǎng)度而變化。而且襯管的恢復(fù)率可能隨著環(huán)境條件和該襯管的材料的不同而變化，由于這些事實(shí)，上述較為簡(jiǎn)單的要求就變復(fù)雜了。與該管道的使用和提供現(xiàn)有管道充分內(nèi)密封的要求相符的前提下，該襯管的壁厚應(yīng)盡可能薄。最好襯管的壁厚對(duì)其直徑的比在10～46之間。
把襯管拉過(guò)現(xiàn)有管道所選擇的最大拉力應(yīng)是在上述襯管的屈服強(qiáng)度的45%～55%之內(nèi)為最好，特別是約50%。型模的入口直徑對(duì)現(xiàn)有管道直徑的比最好應(yīng)在1.05∶1至1.15∶1范圍內(nèi)?？梢允褂猛鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的推進(jìn)器增大所述把襯管拔拉過(guò)型模的拔拉裝置所施加的拉力。
為可更清楚地理解本發(fā)明，現(xiàn)將通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例來(lái)例舉的方式，同時(shí)參照附圖，來(lái)描述本發(fā)明，其中

圖1是按照本發(fā)明的一種設(shè)備的側(cè)垂直剖面圖;
圖2是如圖1所示的一種改進(jìn)了的設(shè)備的側(cè)垂直剖面圖。
參見(jiàn)圖1，本設(shè)備由一個(gè)在一端裝有管道夾緊裝置2而在另一端裝有型模3的支撐結(jié)構(gòu)1所組成。型模3通常是圓筒形的，其較大直徑的斷面4由一圓錐形斷面6連接到較小直徑的斷面5上。模有一拋光的模表面，此表面傾斜于模的軸心線(xiàn)，其傾斜角在6～32度之間，其中在12～29度之間較為有利，最好是在20～25度之間。拋光度至少要低于N7，一般情況下低于N6，最好低于N5，理想情況是N4左右或更低。斷面4和5的直徑比最好在1.05∶1至1.15∶1的范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種配置能使作為大多數(shù)普通管的襯管和管道內(nèi)徑之間有足夠的恰當(dāng)間隙，而且正好在材料的直徑尺寸恢復(fù)范圍內(nèi)。
在所描述的實(shí)施例中的型模3的殼體是空的，內(nèi)裝一加熱盤(pán)管8，由供電線(xiàn)路9供電。經(jīng)加熱盤(pán)管8供電是為把襯管加熱至35到90攝氏度這個(gè)范圍內(nèi)，而且最好是在50攝氏度。在襯管離開(kāi)該模時(shí)，通過(guò)安裝在襯管周?chē)⒛軓囊r管吸收熱的環(huán)狀熱交換器12使模制后的襯管冷卻。這種熱交換介質(zhì)可以是二氧化碳、空氣、水或任何其它合適的液體。
管道夾緊裝置2被固定在現(xiàn)有管道的自由端并與現(xiàn)有管道10一起形成一固定圈以阻止襯管7被拉出來(lái)的可能。管道夾緊裝置連接在其上的支撐結(jié)構(gòu)的形狀可以是筒形的或可以由許多把管道夾緊裝置2和模3連結(jié)在一起的支托架構(gòu)成。
在上述的設(shè)備操作中，一般聚乙烯或其它合適的材料做的襯管7的一端可被做成斜的或在該端實(shí)際上預(yù)先做成一個(gè)前錐體，把一個(gè)帶口的金屬前錐體套在其上。壁厚對(duì)襯管的直徑之比最好在10～46的范圍內(nèi)。在襯管的斜面部分沖幾個(gè)孔，這些孔與金屬前錐體內(nèi)的那些孔相對(duì)應(yīng)，通過(guò)這些孔把鋼鉸線(xiàn)連到襯管上。鋼鉸線(xiàn)穿過(guò)模3和現(xiàn)有管道，然后與某種形式如固定在適當(dāng)位置的卷?yè)P(yáng)機(jī)的拔拉裝置相連。接通供電開(kāi)關(guān)，把模加熱到所需溫度，再把襯管斜端插入該模的入口端。該鋼鉸線(xiàn)的拉力被增加到所需的值(一般為該襯管的屈服強(qiáng)度的45%至55%之間，特別是50%)，直到襯管在模內(nèi)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)并被拉入現(xiàn)有的管道內(nèi)。用這種方法把該襯管完全拉進(jìn)該現(xiàn)有管道內(nèi)。放松鋼鉸線(xiàn)，然后允許襯管的材料復(fù)原特性使該襯管發(fā)生膨脹，直到該襯管與現(xiàn)有管道的內(nèi)表面相接觸。
如果需要，可用一襯管推進(jìn)器來(lái)協(xié)助把襯管推進(jìn)現(xiàn)有的管道內(nèi)。在附圖2中描述了這樣一種裝置。參照該圖，推進(jìn)器通常由一個(gè)機(jī)架21、液壓缸22、夾管環(huán)23和安裝在型模3和管道夾緊裝置2之間的輔助件所組成。在操作中，推進(jìn)器把襯管拉過(guò)型模3，然后推進(jìn)現(xiàn)有管道內(nèi)。
可以認(rèn)為，上述實(shí)施例僅以列舉的方式進(jìn)行了描述，還可以有許多按照本發(fā)明的這種裝置。例如該襯管可在進(jìn)入型模拉長(zhǎng)部件之前加熱，如我們?cè)谡谏暾?qǐng)中的共同申請(qǐng)案2186340中所述。
權(quán)利要求
1.一種給已安裝好的管道加管襯的設(shè)備，包括一個(gè)型模，用來(lái)減小穿過(guò)其內(nèi)的襯管的直徑；還包括將型模夾緊到管道上的夾緊裝置，其特征在于型模具有空心殼體，其中裝有加熱型模的加熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于加熱裝置包括電加熱盤(pán)管，它在使用時(shí)由供電線(xiàn)路供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于在型模下游設(shè)有冷卻裝置，以冷卻從型模拉出的被加熱的襯管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于在型模和夾緊裝置之間配置有一個(gè)推進(jìn)裝置，當(dāng)襯管從型模拉出以后，該推進(jìn)裝置可把襯管扣住，并向管道推進(jìn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于該型模有一模表面，該表面全部或部分地與該模軸心線(xiàn)成-6度至32度的傾斜角，其中沒(méi)有超過(guò)32度角的表面部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于該型模表面的傾斜角度在12度到29度之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于該型模表面的傾斜角在20度到25度之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其特征在于該傾斜表面沿軸向延伸一長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度相當(dāng)于在有最大直徑的型模表面部分和型模出口間整個(gè)軸向距離的至少70%的長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于該延伸的長(zhǎng)度所占比例至少為80%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于該延伸的長(zhǎng)度所占比例至少為85%。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于處于型模傾斜表面和型模出口之間的那段模內(nèi)壁與模軸心線(xiàn)平行。
全文摘要
一種給已安裝好的管道加管襯的設(shè)備，包括一個(gè)用來(lái)減小穿過(guò)其內(nèi)的襯管的直徑的型槽和將型槽夾緊到管道上的夾緊裝置。型模具有空心殼體，裝有加熱裝置，如電加熱盤(pán)管。型模下游設(shè)有冷卻裝置，以冷卻從型模拉出的被加熱的襯管。型模和夾緊裝置之間裝有推進(jìn)裝置，協(xié)助襯管通過(guò)管道。型模有一與模軸心線(xiàn)成6°至32°傾斜的模表面，沿軸向延伸一在最大直徑的型模表面部分和型模出口間的整個(gè)軸向距離的至少70％的長(zhǎng)度。型模表面和出口之間的模內(nèi)壁與模軸線(xiàn)平行。
文檔編號(hào)B29C51/16GK1050842SQ9010943
公開(kāi)日1991年4月24日 申請(qǐng)日期1989年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月9日
發(fā)明者布賴(lài)恩·愛(ài)德華·麥圭爾 申請(qǐng)人:英國(guó)氣體公司