專利名稱：布設帶有聚合材料襯管的管道的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及布設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潛埋式氣管，水管或下水道管。這些管由鑄鐵或鋼構成，尤其是在水管情況下，由例如石棉水泥或混凝土構成，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)合成樹脂襯管進行加熱，并將其拉過一型模、并拉過欲進行布設的管道，加壓使其膨脹到與該管道的內壁進行接合。
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柔性管或剛性管的方法，在此，該襯管膨脹到與該管道的內壁緊密接合。該管道的內直徑相對較小，為2.06英寸(5.15毫米)，而該襯管的外直徑為2.3英寸(57.5mm).該襯管相當薄，其壁厚為0.07英寸(1.75mm)，形成標準尺寸比(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的管道的內直徑大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的管道、然后松開該襯管并加熱該襯管而布設金屬管道的方法。該型模直徑與欲被布設的管道的直徑相同或稍小一點點。該襯管是聚氯乙烯制成的，并比該欲被布設的管道稍稍大一點，為3mm厚或更少。在該型模降溫到該襯管為相當軟并且用于將該襯管拉過該管道的力相當低的溫度前或期間將該襯管加熱。
在GB2186340中，該模脹如產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入該管道中。在US3462825和GB807413中，沒有示出存在模脹，并且進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荷時允許該襯管至少恢復到該管道的最小內直徑，該襯管在該型模之前直徑最大而在該型模中時直徑最小；并且該型模具有一縱向的中心軸線，包括一進口和一相對所述軸線對稱的喉口，該進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離所述喉口方向增加的出口；并且該襯管具有一個經該型模后、進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口處與該模接觸前朝內彎曲，然后當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口，然后產生導致形成所述中間直徑的模脹，這樣該襯就可進入該管道。
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，在本發(fā)明中，因襯管的彎曲而在其中產生的應變與EP-B-0341941中所述方法產生的應變相比是更漸進的。這一點可由一型模來實現。模的進口是曲線形的而不是直線的。
具有曲線形內工作面的各型模已在GB-A-807413，US-A-2249510，FR-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致得出本發(fā)明中所建議的采用一聚合材料的襯來布設管道的方法。上述文獻中公開的各種方法不涉及呈現模脹的聚合材料襯。
根據本發(fā)明，布設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；在卸除拉伸負荷時，允許該襯管至少恢復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口，一喉口及一出口；該孔的直徑在所述方向上在所述進口范圍內減小到所述喉口處的最小直徑而在所述出口范圍內增加；該襯管具有一經該型模后并在該襯管進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，因此它呈現出具有一凸起的外表面(當從包括所述軸線的縱向伸展的剖面中看時)；然后該襯管朝遠離該軸線的方向彎曲并因此使它呈現出具有一凹入的外表面(當從所述剖面中看時)；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生的模脹導致形成所述的中間直徑，這樣該襯管就可進入該管道；其特征在于該進口當從所述剖面中看時在該襯管朝內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是凸起的。
根據本發(fā)明，實現本發(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口，一喉口及一出口；該孔的直徑在所述方向在所述進口范圍內減小至所述喉口處的最小直徑、但在所述出口范圍內增加；所述型模牢牢地固定于地面上或連接到該管道的前導端上；還包括用于所述襯管的導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端上的纜索上的所述管道絞車裝置和用于所述纜索的導向裝置，其特征在于該型模的進口在該襯管朝內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是凸起的。
現在借助于示例并參照附圖對布設帶有聚合材料襯管的管道的方法及實施該方法的裝置作出描述。其中

圖1是表示欲被布設的管道及正在拉過該欲被布設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容結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，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。當該襯30從該型模36中露出后由輥子38導向，使其進入該管道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。
在進行圖1所示的工作之前，應使用合適的生鐵塊穿過該管道對其清理并對內部尺寸進行檢測。同時，將任何凸起部從該管道內清除掉。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。該襯30的前進速度例如可為3米/分。
當拉伸結束時，可允許該襯至少恢復到該管道的最小內直徑。將該襯切開留出足夠的管道進行適當的連接。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置一組合模是極為關鍵的。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原狀時的收縮量。
圖2表示該襯30通過該鋼質型模36時的情況。
如圖2所示，該襯30與該型模36在其進口54處相接合，為實現該接合該襯壁74已朝內彎曲。當從圖2中表示的剖面看時，在朝軸線50彎曲的階段，該襯呈現出具有一凸起的外表面72。當從該同一剖面看時，該襯30向遠離該軸線50的方向彎曲，則在76處呈現出一凹入的外表面。然后當該壁通過喉口部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。當該襯30再離開該型模時，它朝遠離軸線50的方向彎曲，從而在進行這種彎曲時使該外表面呈現凸起形。在點80處，在通過型模后；該襯30的直徑已增加到一最大值。這種現象定義為進入管道10的“模脹”。點80后，在圖示區(qū)域外某一距離外，該壁74朝內稍稍彎曲一點點，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度的一半處，并且該模36的尺寸應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的進口54接觸，該進口為朝上翹的整個弧形表面，但不包括該喉口58。在圖中要想區(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處的內表面的徑向直線。該進口54為該直線A左邊的該型模36的整個內弧表面。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。因此它表現出一凹入的外表面。
根據本發(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在該點上是通過一直線部分連接至其進口上，本發(fā)明的該模36具有一向內凸起的表面92。該向內凸起的表面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是更加漸進地引入的。
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，從而用于產生如下結果原始直徑mm(160.8(a))mm(160.7(b))經型模后(有負荷作用)在80處測的的直徑 mm(149.4(a))mm(150.4(b))經型模并在負荷卸除1小時后的直徑mm(155.5(a))mm(155.6(b))經型模壓后最后的直徑mm(156.7(a))mm(156.8(b))拉伸負荷噸(2.63(a))噸(1.99(b))在負荷作用時的軸向應變百分數(8.1(a))(6.9(b))當負荷卸除1小時后軸向應變的百分數 (2.9(a))(2.7(b))當負荷卸掉后的最終軸向應變的百分數(2.1(a))(19(b))用一個這樣的型模，可獲得下列結果并用該模及干式管(a)及由水潤滑的管(b)實現該方法原始直徑(mm)(160.8(a))(160.7(b))經型模后(有負荷作用)在80處測的的直徑 mm(155.5(a))mm(155.6(b))經過型模后在負荷卸除1小時后的直徑(mm)(153.1(a))(153.4(b))經過型模后的最終直徑(mm)(154.9(a))(155.2(b))
拉伸負荷(噸)(2.9(a))(2.36(b))在負荷作用下的軸向應變百分數(11.4(a))(10.0(b))當負荷卸除1小時后的軸向應變百分數(％)(4.6(a))(3.8(b))負荷卸除后的最終軸向應變百分數(％) (3.2(a))(2.7(b))所有這些實驗都是在環(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。
從這些結果中應注意到當負荷減小(例如因潤滑作用減小)時，該襯管仍處于負荷作用之下同時在點80處的直徑(即該襯管包括模脹的直徑)增加。
較好的是在實現本發(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，必須根據在裝配期間將該襯管和該欲被布設的管道之間的間隙減小至適當的值的襯管直徑作出判斷，在負荷已卸除時必須使該襯管之直徑有適當的恢復，從而使最終的該襯管緊配合于其中的布設管。
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管路，包括潛埋式管路和組裝式管路。通常布設的管路是很長的(例如200米)。本發(fā)明可用于布設在由各段管道連接起來構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管道。在這種情況下每段欲被布設的管道的長度，例如，為150米長。
該襯管的標準尺寸比例如為33，或為更低的值，比如SDR(標準尺寸比)可采用26、17或11。標準尺寸比意思是指該襯管的外直徑L除壁厚W得出的商。依據該壁厚，該最終布置的管道可認為與一單獨放置的塑料管道的是等同的。換句話說，一個這樣的管應該能承受被輸送的氣體，水或其它產物的標定壓力而且一點都不依賴該原始的鑄鐵或鋼質外管。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)的強度沒有任何益處。
在該說明書中，該術語“襯管”是指用于形成或者一單獨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。
權利要求
1.一種布設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；在卸除拉伸負荷時，允許該襯至少恢復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口，一喉口及一出口；該孔的直徑在所述方向上在所述進口范圍內減小到所述喉口處的最小直徑而在所述出口范圍內增加；該襯具有一個經該型模后并在該襯進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，因此它呈現出具有一凸起的外表面(當從包括所述軸線的縱向伸展的襯的剖面中看時)；然后，該襯朝遠離該軸線的方向彎曲并因此使它呈現出具有一凹入的外表面(當從所述剖面中看時)；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生的模脹導致形成所述的中間直徑，這樣，該襯就可通過該管道；其特征在于當從所述剖面中看時，該進口在該襯朝內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是凸起的。
2.如權利要求1所述方法，其中，所述軸向長度的形狀在所述剖面及對應的剖面內被定為圓弧形。
3.如前述任一權利要求所述方法，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.用于實現權利要求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口，一喉口及一出口；該孔的直徑在所述方向在所述進口范圍內減小至所述喉口處的最小直徑，并在所述出口范圍內增加；所述型模牢牢地固定于地面上或連接到該管的前導端上；還包括用于所述襯的導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端的纜索上的所述管道絞車裝置和用于所述纜索的導向裝置；其特征在于該型模的進口在該襯朝內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是凸起的。
5.如權利要求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的剖面內，為圓弧形。
6.如權利要求4所述裝置，其中，所述軸向長度與該襯直到所述喉口呈現為一凸起表面的整個表面相接合。
7.如權利要求1所述的在此之前參照附圖1和2作為實質性描述的方法。
8.如權利要求4所述的并在此之前參照附圖1和2作為實質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)，并允許其恢復到該管道的內直徑。該拉伸力是該襯的屈服強度的一半或更小。該模具有一進口，一喉口及一出口；該進口直徑朝該喉口方向減小而該出口直徑朝遠離該喉口方向增加。該襯在模具之前直徑最大，在模具內直徑最小并且經模具后具有一中間直徑。該襯在該進口處首先接觸該模前朝內彎曲，然后當其通過該喉口時連續(xù)彎曲至其最小直徑，之后產生的模脹而形成所述中間直徑。該喉口由將連接該進口的半徑與連接該出口的半徑合并成一連續(xù)曲線而構成。該進口在該襯(30)向內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