專利名稱：用于為纜線安裝而控制管道加壓的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及一種通用纜線(utility cable)安置技術，更具體地，本發(fā)明涉及使用流體加壓而在管道中安置通用纜線。
背景技術：
在通用纜線安裝領域，現(xiàn)有技術使用了經過管道的例如空氣的流體的粘性流而在管道中安裝通用纜線。這種纜線"吹送"技術已被應用于沿著地面經由較短距離建造上升管時安裝通用纜線或者用于懸掛纜線中。
然而，難以在跨越大于幾千米的距離上應用現(xiàn)有纜線吹送技術。主要由于粘性流特征，流體通過極長并且窄的管道的流動變得大大受阻，從而導致在管道起始端部處經受高的背壓。這個問題能夠限制現(xiàn)有纜線吹送技術適用的距離，并且能夠對于能被使用的管道類型以及可以在給定管道中配置的纜線類型施加約束。另外地，現(xiàn)有纜線吹送技術要求向通過其進送纜線的管道端部施加較高壓力。這些高壓能夠導致管道"爆裂(blow-outs)"，其中高壓引起管道壁破裂或者密封/夾緊失效，其中在管道和向管道施加加壓流體的單元之間的密封破裂
或者失效。

發(fā)明內容
根據(jù)與本發(fā)明原理一致的一個方面， 一種用于推進纜線通過管道的方法可以包括關閉控制加壓流體從管道第一端部的流動的閥門，在管道的第二端部處，向由管道所容納的內部空間施加加壓流體，并且打開閥門以允許用于推進纜線通過至少一部分長度管道的加壓流體流出。根據(jù)與本發(fā)明原理一致的另一方面， 一種用以便于在管道內部安置纜線的設備包括被配置為聯(lián)接到管道的端部并且控制加壓流體從管道內部向外流動的閥門。該閥門被設計成響應于管道內部的感測壓力自動地打開和關閉?？商娲兀撻y門可以通過計時器或來自外部元件的命令被致動。
根據(jù)與本發(fā)明原理一致的又一方面， 一種用于在管道中安裝纜線的系統(tǒng)包括聯(lián)接到管道的第一端部的閥門，以及聯(lián)接到管道的第二端部的加壓流體源，其中該閥門可以被致動以影響管道內部的壓力。


被并入并且構成本說明書一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實施例，并且與說明書一起解釋本發(fā)明。在圖中
圖1A-1C示出根據(jù)本發(fā)明一個方面的用于在管道中安裝通用纜線的示例性系統(tǒng)；
圖2和3示出與圖1A-1C的系統(tǒng)的不同方面的操作相關的示例性時序圖表；
圖4示出與確定用于從管道的一個端部到另一端部行進的壓力波的飛行時間(time of flight)相關的示例性時序圖表；
圖5示出在管道的一個端部處使用真空發(fā)生器的本發(fā)明的一個方
面；
圖6示出與在圖5中描繪的系統(tǒng)操作相關的示例性時序圖表；圖7示出使用用于打開和關閉聯(lián)接到管道一個端部的閥門的自動
控制系統(tǒng)的本發(fā)明的另一個方面；并且
圖8是示出與本發(fā)明的一個方面一致的示例性纜線安裝過程的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明下面的詳細說明參考附圖。在不同附圖中的相同附圖標記可以標識相同或者類似的元件。而且，下面的詳細說明并不限制本發(fā) 明。相反，本發(fā)明的范圍由所附權利要求以及它們的等價形式所限定。
與本發(fā)明的原理一致的系統(tǒng)和方法包括，將纜線插入管道近端中 并且向管道施加例如壓縮空氣的加壓流體，以輸送纜線通過管道長度。 具體地，與本發(fā)明的原理一致的系統(tǒng)和方法還包括暫時關閉管道遠端
以允許在管道中壓力升高并且然后打開管道以觸發(fā)加壓流體流出，從 而推進纜線通過管道。與在現(xiàn)有纜線吹送技術中使用的較高壓力相比， 在遠端使用閥門等以允許在管道內部均勻加壓可以使得能夠在管道的 整個長度上使用較低的總壓力。較低總壓力可以減輕，例如"爆裂" 以及管道密封/夾緊失效的問題，而在現(xiàn)有纜線吹送技術中使用較高壓 力時這些問題更加常見。可替代地，與本發(fā)明的原理一致的系統(tǒng)和方 法可以通過應用經由管道行進的脈動加壓而非沿著管道實現(xiàn)基本均勻 加壓進行操作?？梢耘c加壓脈沖到達管道的裝閥端部的時間有關地執(zhí) 行閥門致動。
圖1A示出根據(jù)本發(fā)明的一個方面的用于使用加壓流體在管道中 安裝一根或者多根纜線的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可以包括加壓進送腔室 105和向管道115的纜線進送端提供加壓流體的壓縮機/加壓儲存器 110。壓縮機/加壓儲存器110是加壓流體源，并且可以包括空氣泵、吹 風機或者來自加壓罐的可壓縮氣體源，例如空氣、二氧化碳、干燥氮 氣等。為了減輕靜電荷積聚，可以使用電離氣體。在一些實施方式中， 管道115可以具有大致幾千米或者甚至顯著更長的長度。夾具/密封件 135可以在進送腔室105和管道115之間形成流體密封。進送腔室105 可以包括可有助于從進送巻盤130將纜線125進送到管道115的纜線 進送端中的進送輥子120。進送輥子120接觸纜線并且施加縱向作用力，
以迫使纜線進入管道中(或者離開管道，如果必要)。進送輥子120 通常是馬達驅動的并且可以包括馬達控制或者傳輸元件以控制進送速
率。進送輥子120還可以參與監(jiān)測或者計量已被饋送到管道中的纜線 的累積長度。這能夠被用于估計安裝進度以及確定安裝期間可能遇到的彎曲或者障礙的位置?？梢允褂眠M送牽引器、夾持機構或者其它器 件以替代進送輥子向纜線施加作用力。
閥門140可以被聯(lián)接到管道115的"遠端"，即，管道的與進送 端相對的端部。關于本說明，將例如光纜的纜線插入管道中將沿著從 "進送端"到"遠端"或者從"進口端部"到"出口端部"的方向進 行。閥門140可以被關閉，并且可以經由壓縮機/加壓儲存器IIO施加 加壓流體(加壓流體也可以被恒定地施加到管道進口，這允許閥門140 作用于在任何給定時間控制管道是被加壓還是被減壓)。在關閉閥門 140之后，管道115內部的流體可以達到均勻、升高的壓力。當閥門關 閉時，可壓縮氣體可以在管道內部或者由管道所容納的內部空間中被 壓縮。在壓力已經升高之后，閥門140可以被打開，使得在管道115 長度中含有的加壓流體流出。這種流出可在管道U5的遠端處最為顯 著，但是突然降壓可以在管道115的整個長度上導致顯著壓力驅動流 145，它可以推進纜線125通過管道115的至少一部分(即，通過被稱 為吹送距離的一定距離)。與使用現(xiàn)有纜線吹送技術時在管道115的 纜線進送端處當前要求的高壓相比，均勻加壓可以使得能夠在管道115 的整個長度上使用較低的總壓力。均勻加壓可以減輕現(xiàn)有纜線吹送技 術中發(fā)生的管道"爆裂"或者密封失效的問題。
如圖1B所示，在閥門140被關閉(如145所示)之后，壓力可以 在管道的內部空間中沿著管道115的整個長度而升高(如150所示)。 主要在流體壓縮方面并且有可能程度低得多地在管道115的壁的微小 膨脹方面，管道115的加壓使得在管道115的整個長度上存儲勢能。
如圖1C進一步所示，在施加加壓流體之后，閥門140可以被打開 (見155)。然后壓力可以被釋放160并且沿著管道115的整個長度促 進流動以推進纜線125通過管道115的至少一部分。通過具有當沿著 管道115的整個長度加壓(氣體壓縮)時存儲的勢能，可以通過在遠 端附近突然對管道內部減壓而在靠近管道的遠端處誘發(fā)顯著流動。與在管道的進送端處施加的加壓流體相反，由于貫穿了管道的整個長度， 使得這種流動不受阻礙。這種效果實質地提高了吹送安裝技術在長距 離安裝中的效力。
在一些實施方式中，為了拉曳纜線125通過管道115的大部分長 度或整個長度，需要反復地應用圖1B和1C所示的突然減壓循環(huán)。加 壓流體通過管道的流動的系列脈沖或者瞬間增加是理想的，并且可以 比單獨從進送端驅動的穩(wěn)態(tài)流更加有效。閥門140可以被設計成當 在管道115中探測到預設壓力時，或者當在管道115的內部和大氣或 者環(huán)境壓力之間探測到足夠的壓差時自動地打開。閥門140可以被設 計成當管道115內部的壓力降至設定值以下時再次關閉。閥門140 還可被設計成以時間為基礎、響應于管道115內部的壓力水平或者其 組合而自動地在打開和關閉狀態(tài)之間循環(huán)。例如，如果閥門140被設 為在第一壓力下自動地打開并且在處于低于第一壓力的第二壓力下自 動地關閉，則可以實現(xiàn)自動循環(huán)動作。在該狀態(tài)下，即使在管道進口 處施加穩(wěn)態(tài)壓力將在管道出口處導致循環(huán)動作，但是強迫流體進入管 道進口中的速率可以被用于調制循環(huán)時間。這種自動操作模式使得一 旦閥門已被聯(lián)接到管道，便能夠在無進一步人工干預的情況下使用閥 門，從而便于由更少的現(xiàn)場人員進行安裝。
圖2描繪根據(jù)本教導的示例性實施例的安裝系統(tǒng)和方法的操作的 各個方面的相對時序。在圖2中，縱坐標代表時間。從頂部到底部， 第一圖表代表在管道的進口或者進送端處施加加壓流體，第二圖表代 表在管道遠端處的閥門140的打開或者關閉狀態(tài)，第三圖表代表管道 內部壓力，第四圖表示出了加壓流體通過管道遠端的速率并且第五圖 表描繪了與其它事件相協(xié)調地對進送輥子進行可選控制。如圖2所示，
加壓流體的一系列"脈沖"205可以以循環(huán)方式被施加到管道115的纜 線進送端。在每一個脈沖205的上升沿處，閥門140可以被關閉210 以允許管道115整個長度上的壓力升高到均勻水平215。在通過管道 115長度的壓力已經達到均勻水平之后，閥門140可以被打開220 (優(yōu)選地被突然地打開)以致使流體通過管道115流出，從而推進纜線125 通過管道115的一部分。這種技術可以特別地用于在管道115中粘滯
(例如，因為沿著管道的障礙)的纜線或者用于增加管道115中的摩 擦點處的"吹送距離"。出口流230的突然增加在壓力升高并且隨后 通過打開閥門140釋放之后的每一個循環(huán)中發(fā)生。注意，如利用短劃 線206所描繪的，可以選擇一種可替代方法，其中加壓流體被恒定地 施加到進口同時遠端閥門140被循環(huán)地打開220和關閉210。管道壓力 和出口流將仍然大致表現(xiàn)出如所示那樣的加壓和釋放。圖2中的第五 圖表示出了經由進送輥子馬達對進送輥子動作的可選控制。與加壓和 閥門打開同時地，進送輥子可以被控制以在當壓力正被積聚時的全部 時間或者部分時間期間運行，和/或在當壓力正在釋放時的全部時間或 者部分時間期間運行。圖2示出在整個加壓期間進送輥子沿著向前方 向240 (迫使纜線進入管道中)的操作，但是設想輥子可以可替代地被 控制以在與閥門140被打開并且出口流動被最大化的大約相同的時間 施加向前推力?？蛇x地，在該時間期間，向前進送速率可以被增加242。 在一些實施方式中，在循環(huán)的一部分期間沿著稍微相反的方向操作進 送輥子(見244)也可以用于克服障礙物，從而有效地致使光纖自動地
"倒退并且再次嘗試"。為了促進更好地對成功進送進行感測，進送 輥子可以在循環(huán)期間，特別地在壓力釋放部分期間變成空檔，以便在 不提供任何縱向作用力的情況下感測纜線進送進度。然后當探測到成 功或者不成功的流動驅動纜線進度時，可以沿著向前或者相反方向致 動進送輥子。
在另一種實施方式中，如圖3所示，對于閥門140的每一次打開 320也可以伴隨加壓流體的猝發(fā)305。每一個猝發(fā)305可以增強流率和 纜線125通過管道115的粘性輸送。壓力水平315代表第一加壓水平， 可被表達成壓力或者流率。猝發(fā)305代表在管道進口處的第二加壓或 者流率水平，該第二水平大于第一水平。即使在閥門打開期間也可以 在管道進口處維持穩(wěn)態(tài)流或者壓力水平(302)?？商娲?，在閥門打 開的同時，流動或者壓力可以被短暫地中止(303)。可以通過調制壓力或者介于壓縮機/加壓儲存器110和加壓進送腔 室105之間的或者加壓進送腔室105和管道115之間的流動控制元件 (例如閥門或者調節(jié)器，未示出)實現(xiàn)猝發(fā)305。在管道115的循環(huán)加 壓和減壓期間，控制元件可以被致動特定次數(shù)。另外的猝發(fā)305用于 在管道中存儲的壓力正被釋放的同時增加沿著管道115的總流量。這 種猝發(fā)可以被定時成以大致在打開閥門140之前開始，從而在閥門打 開前由該猝發(fā)引起的壓力波已經傳播通過大部分的管道長度。猝發(fā)相 對于閥門打開的時序可以根據(jù)需要被調節(jié)，并且具體地，可以與計算 或者測量出的在管道進口處應用猝發(fā)和猝發(fā)在出口處出現(xiàn)之間的傳播 延遲成比例地被改變。
當猝發(fā)通過光纖行進時，它也可以拍擊纜線或者引起沿著纜線的 波紋，從而將使沿經受摩擦、黏附、涉及其它纜線的"抓持"或者"懸 掛"、管道間斷或者其它障礙物的纜線的任何部分震動松脫。如317 所示，總管道壓力可以響應于應用猝發(fā)305而稍微升高，但是這種效 果對于采用猝發(fā)的成功操作而言不是必要的。如果適時的話，猝發(fā)可 以局部地具有顯著效果，即使它并不沿著管道的整個長度升高平衡壓 力。猝發(fā)的效果可以引起增加的峰值出口流動330。
圖4示出本發(fā)明的一個方面，其中闊門的打開可以與加壓波從管 道115的纜線進送端到達管道115的遠端同步化。使用者可以計算壓 力410的傳播時間或者飛行時間(tFLIGHT) 405，該壓力410是在管道 115的纜線進送端處被施加的以行進至管道115的遠端處415并且在該 處被接收。然后閥門140可以基于計算出的飛行時間在最佳時間420 被打開，以最大化管道115的遠端處的空氣流動。計算飛行時間的一 種技術是，測量管道115的長度(例如，單位為英尺)并且將測得長 度除以1100英尺/秒(或者是縱向波通過管道內部的氣體所適用的任何 傳播速度，并且對影響傳播速度的壓力、密度、溫度、梯度和其它因 素加以考慮)。 一種用于經驗性測量飛行時間的技術可以包括在管道115的纜線進送端處產生大噪音(或者聲波或縱向壓縮波)，利用在管 道115的遠端處的聲音接收器測量飛行時間，并且使用例如跑表的計 時器件來確定飛行時間。(當然，可以沿著任一方向對其測量，但是 如果氣體通過管道的凈流量影響傳播速度，則可能必須應用校正因 子)。通過向管道的一個端部施加壓力驟變并且測量在管道的相對端 部處觀察到相應壓力改變之前的時間可以執(zhí)行一種非常類似的技術。
在確定飛行時間之后，使用者可以在向管道115的纜線進送端施 加加壓流體之后在最佳時間打開閥門140，從而纜線125經受到其達到 管道115的遠端時的壓力，從而纜線125被推進通過管道115最大距 離并且被更加有效地推進通過管道的最遠部。感測飛行時間和響應于 所確定的飛行時間控制闊門140均可以通過控制器自動地執(zhí)行。
與本發(fā)明的另一個方面相一致，閥門140可以被部分地打開，或 者壓力調節(jié)器可以被聯(lián)接到管道115以替代閥門140，從而當沿著管道 115的整個長度的凈壓力沿著管道115的整個長度升高到大氣壓力以上 時保持所期望的連續(xù)流率。與這個方面相一致， 一直保持管道內部的 最小壓力或者流率，可以實現(xiàn)理想的流量-阻力特性。
圖5示出本發(fā)明的另一個方面，其中與在管道115的近端(即， 管道115的纜線進送端)處施加加壓流體相結合，可以在管道115的 遠端(即，管道115的距離管道115的纜線進送端最遠的端部)處施 加真空。根據(jù)這個方面，例如真空發(fā)生器505的真空發(fā)生元件可以被 聯(lián)接到管道115。通過以適當?shù)拇螖?shù)打開閥門140，真空可以被施加到 管道115的遠端。真空發(fā)生元件可以通過打開閥門140而固有地向管 道出口施加真空，或者可以通過單獨閥門(未示出)聯(lián)接，從而管道 可以被選擇性地開放至大氣壓力或者經受真空。
圖6示出一種示例性實施方式的時序圖表，其中當閥門140被打 開(如620所示)時可以施加真空(如605所示)。與施加加壓流體615相結合，施加真空可以有助于推進纜線125通過管道115最大距離。 另外的定時加壓猝發(fā)(617)也可以如前所述那樣地被用于增加流動。 使用本領域技術人員公知的技術，閥門140可以被設計成響應于對壓 力或者壓差、包括管道115的內部壓力、施加到管道115的遠端的真 空，或者環(huán)境或大氣壓力的任何組合的感測而自動地調節(jié)流率。所施 加的真空度可以整合于閥門140的功能中或者可以利用將真空發(fā)生器 505聯(lián)接到閥門MO的出口的單獨的閥門(未示出)實現(xiàn)。也可以在閥 門140處或其附近包括探測器，以探測正被安裝的纜線何時到達管道 的遠端。這種探測可以用于向進送端發(fā)送安裝完成的信號。也可以通 過監(jiān)測已經通過進送輥子的纜線長度而對安裝完成進行指示。當探測 到安裝完成時自動化式系統(tǒng)可以停止進一步的進送/吹送過程。
圖7描繪包括適用于支持本發(fā)明的各種實施方式的控制系統(tǒng)的安 裝系統(tǒng)700。圖7還示出了可被可選地用于確定在上面關于圖4描述的 飛行時間的自動測量系統(tǒng)。
如圖7所示的控制器722可以協(xié)調其它元件的動作，以實現(xiàn)例如 在圖2、 3和6中描述的操作。如本領域普通技術人員將認識到的，對 于所有的有用實施例而言控制器722可能并非必須的，因為一些元件 可以自主地發(fā)揮作用，可以直接地互相作用或者可以具有某種自備控 制功能性。控制器722可以控制或者協(xié)調以下任何組合閥門140的 致動(經由連接740)、通過壓縮機/加壓儲存器110施加到管道的壓 力或者流率(經由連接710)、通過進送輥子120施加到纜線的作用力 (經由用于控制馬達725的連接720)以及在管道的出口端部處真空的 施加(經由連接705控制的真空發(fā)生器505)。
連接740可以被用作控制鏈路，通過該控制鏈路控制器722或者 其它外部元件可以控制閥門140的打開和關閉。另外地或者可替代地， 連接740可以被用作信號發(fā)送鏈路，通過該信號發(fā)送鏈路閥門140向 控制器722或者根據(jù)實施方式向閥門外部的其它元件指示它的打開和關閉。根據(jù)所述的一些實施例，閥門140可以響應于間隔計時器或者 壓力或流動傳感器(例如傳感器750,在下面描述)而自主地打開和關 閉，它們中的任何一個均可以與閥門形成一體或者直接地聯(lián)接到閥門。 控制器722可以使用閥門致動指示以順次控制系統(tǒng)700中的其它動作， 例如從壓縮機/加壓儲存器110發(fā)出的壓力或者流動或者通過馬達725 和進送輥子120施加作用力。為了協(xié)調和控制整個系統(tǒng)700的動作， 控制器722可以響應于下面條目中任何一項或者所有條目而動作在 管道出口處觀察到的流出流率、管道內部的相對或者絕對壓力(如由 壓力傳感器探測到的)、如由計時器指示的時間、闊門140的致動指 示、纜線相對于管道的運動探測(由進送輥子120或者由獨立的進送 監(jiān)測器件(未示出)感測)，或者測得的在管道的一個端部處施加壓 力改變和在管道的相對端部處觀察到相應壓力改變之間的時間間隔。
關于在管道的一個端部處施加壓力改變和在管道的相對端部處觀 察到相應壓力改變之間的時間間隔，各種機制可以被用于經驗性地測 量傳播延遲或者所謂的"飛行時間"。這種測量可以被自動化，并且 使得測量結果能夠被用于控制器722以協(xié)調特定動作的時序，例如發(fā) 生壓力猝發(fā)305的時序。
為了實施一種可能的飛行時間測量，系統(tǒng)700可以包括聲發(fā)射器 736、聲接收器730和飛行時間測量器件715。聲發(fā)射器736可以在管 道115的纜線進送端(進口端部)處產生聲信號(聲波)，所述聲信 號可以在管道115的遠端(出口端部)處被聲接收器730接收。經由 連接734，測量器件715可以觸發(fā)聲信號使其從聲發(fā)射器736發(fā)射，或 者當聲發(fā)射器736已自主地產生聲信號時可以告知測量器件。經由連 接732，當聲接收器730探測到從聲發(fā)射器736發(fā)送的并且已經通過管 道115的內部傳播的信號時，測量器件715可以接收到通知。測量器 件715可以測量所發(fā)生的聲信號從管道115的纜線進送端行進到管道 115的遠端所用的時間量(即，飛行時間)。測量器件715可以經由連 接717將測量結果傳達給控制器722。代替可以主要包括聲頻或者超聲波頻率分量的聲信號，測量器件
715可以用于在管道的一個端部處引入突然的壓力增加并且測量在管 道的另一端部處探測到相應壓力增加之前的時間延遲。關于該操作， 測量器件715可以被聯(lián)接到壓力或者流率傳感器750，以對壓力波到達 管道115的出口端部附近進行探測。壓力或者流率傳感器750代表用 來探測在出口端部處或其附近的管道內部壓力的傳感器，或者代表用 來探測加壓流體在該點處通過管道的流動速率的傳感器。測得壓力可 以是絕對的或者是相對于管道外部的環(huán)境壓力的(或者外部真空，如 果使用的話)。例如，可以由控制器722形成將被探測的壓力波，該 控制器引導加壓流體源110以改變施加到管道進口的壓力或者流率。 另外地，另一個壓力或者流率傳感器756可以在管道115的進口端部 處或其附近被聯(lián)接到管道內部。壓力或者流率傳感器756可以用于探 測在管道115的進口端部處發(fā)生的壓力變化并且可以用于執(zhí)行飛行時 間測量。通過監(jiān)測壓縮機/加壓儲存器110在管道進口處的效果，壓力 或者流率傳感器756也可以被用于其它控制目的。在管道115的出口 處或其附近的壓力/流率傳感器756可以用于探測流出流率，流出流率 可以被用于確定加壓/釋放循環(huán)的結束或其效力。
雖然剛剛描述的測量包括沿著從管道進口到出口的方向傳播聲信 號或者壓力波，但本領域普通技術人員將認識到，也可以通過沿相反 方向執(zhí)行的類似測量或與其相關的某種方式來估計飛行時間，即，通 過從出口到進口傳播信號。本發(fā)明并非旨在將測量限制為嚴格地沿著 與將纜線安裝到管道中相同的方向執(zhí)行。進而，在任一方向中獲得的 飛行時間測量可能影響系統(tǒng)700中的其它動作的時序，但是并非必須 地被直接用作用于協(xié)調事件的時序數(shù)值。例如，通過傳播聲學聲波實 現(xiàn)的飛行時間測量可以不與用于突然壓力增加的飛行時間相同，然而 前者可以在數(shù)學上與后者相關以允許間接地對后者進行估計?？赡苄?要應用其它校正因子或者偏移量以實現(xiàn)所需操作。例如，在一些實施 方式中，可能期望在閥門被打開時壓力波正好到達管道長度的最后20%處。因此，在管道進口處施加壓力波和打開閥門之間的時序將不等于 測得的飛行時間，而是將被特意地按照比例確定為測得飛行時間的大
致80%。也可以與例如閥門能夠被多快地打開有關地應用固定偏移量。 如與圖2、 3和6相結合描述地，該系統(tǒng)中事件的先后順序和相對時序 的各個方面可以被調節(jié)，以在不同情況下實現(xiàn)所期望的操作，這些都 處于本發(fā)明的精神和范圍中。
應該指出，來自例如聲發(fā)射器736、聲接收器730、壓力/流率傳 感器750、 756的各種傳感器的輸入可以通過測量器件715 (為了清楚 而示出)被聯(lián)接，或者可以可替代地或者另外地直接地聯(lián)接到控制器 722。例如，控制器722可以采用來自壓力/流率傳感器的壓力或者流率
指示，以用于除了測量飛行時間之外的目的。進而，控制器722可以 集成或者以其他方式實現(xiàn)測量器件715的功能。
雖然并非用于安置壓力和流動傳感器的每一種可能性均被清楚地 示于圖7中，應該理解，可以在系統(tǒng)700中的任何位置處使用相對或 者絕對壓力傳感器，以確定在選定點處的壓力和在選定點之間的壓差， 包括通常位于管道115或者系統(tǒng)700之外且圍繞它的環(huán)境壓力，例如 地球大氣壓。本領域普通技術人員依據(jù)在這里教導的所需操作和原理 可以容易地確定各種類型的傳感器的適當安置，以成功地實施該教導。
測量器件715及其相關元件是可選的，并且控制器722可以響應 于或者不響應于飛行時間測量而控制管道115的加壓和減壓。如果系 統(tǒng)700的控制響應于飛行時間測量，則控制器722可以經由連接710 引發(fā)或者控制從壓縮機/加壓儲存器110施加例如壓縮氣體的加壓流 體，并且然后在基于測得飛行時間的時間間隔之后經由控制線740引 起閥門140打開。系統(tǒng)700可以基于連續(xù)或者周期測量而適應性地自 動控制通過管道115的纜線的安裝，所述測量能夠用于調節(jié)動作時序 以及其它操作參數(shù)?？刂破?22和測量器件715，如果使用的話，可以位于任何位置 處?？梢允褂美缤ㄟ^電線的電信號、通過光纖的光信號、無線電信 號等實現(xiàn)圖7中描繪的各種連接中的任何一種?？梢酝ㄟ^已經通過管 道115安裝的或者在其它情形中平行于管道路徑安裝的纜線或者光纜 實現(xiàn)所述連接。系統(tǒng)元件也可以經由通過公共或者私人電話網絡的電 線或者無線電話連接、"勤務話電線(order wire)"連接或者道路設 施或例如電話線、電力線和有線電視設備的公用事業(yè)而相互通信。
圖8是示出用于在管道中安裝通用纜線的與本發(fā)明的方面一致的 示例性過程的流程圖。纜線通常是圓形的并且在它的整個長度上具有 均勻截面。然而，為了便于吹送安裝，纜線可以可替代地在一個端部 處提供加厚的纜段或者可以在遠端處暫時地裝配有某種形式的浮標、 活塞或者插塞。由于朝向管道遠端的預期流率增大，所以在本發(fā)明的 情形中這些措施可能特別有用。該示例性過程可以始自將纜線125插 入管道115的纜線進送端中(動作805)。閥門140然后可以被關閉(動 作810)。閥門140可以人工地或者經由器件715的控制而被關閉。加 壓流體可以經由壓縮機/加壓儲存器110被施加到管道115的纜線進送 端(動作815)?？梢越浻扇斯た刂苹蛘呓浻善骷?15的控制施加加壓 流體?？蛇x地，真空可以被暫時地施加到管道115的遠端(動作820)。 可以正好在打開閥門140之前到打開閥門140之后的時段上施加真空。 可選地，所施加的加壓流體液位可以被增加(動作825)?？梢哉迷?打開閥門140之前到打開閥門140之后的時段上增加所施加的加壓流 體液位。
閥門140可以被打開(動作830)。閥門140可以人工地或者經 由器件715的控制被打開。閥門140的打開可以致使流體通過管道115 的遠端流出，因此，推進纜線125通過管道115 —定距離。然后，可 選地，可以中止向管道115的纜線進送端施加加壓流體(動作835)。 如圖2所示，施加加壓流體可以被中止以產生壓力"脈沖"。動作810-835 可以被連續(xù)地重復，以拉曳纜線125通過整個或者大部分的管道115。本發(fā)明實施例的前述說明提供了示意和描述，而非旨在是窮盡的 或者將本發(fā)明限制為所披露的精確形式。根據(jù)以上教導，修改和變化
是可能的，或者可以從本發(fā)明的實踐中獲得。雖然已經關于圖8描述 了一系列的動作，但在與本發(fā)明一致的其它實施方式中，動作次序可 以改變。而且，非相互依賴的動作可以并行地執(zhí)行。為簡潔起見，一 些可能的動作，例如通過進送輥子施加作用力或者飛行時間測量的執(zhí) 行，未在圖8中示出而是在別處予以充分描述。
在前述說明中使用的任何元件、動作或者指令均不應該被理解成 是關鍵的或者對于本發(fā)明而言是必需的，除非被清楚地描述成這樣。 而且，如在這里所使用的，冠詞"a"旨在包括一個或者多個條目。當 僅僅意指一個條目時，使用術語"一個"或者類似的語言。進而，短 語"基于"旨在表示"至少部分地基于"，除非被清楚地表述為其它 情形。本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等價形式所限定。
權利要求
1. 一種用于推進纜線通過管道的方法，包括關閉用于控制加壓流體從所述管道的第一端部的流動的閥門；在所述管道的第二端部處，向由所述管道所容納的內部空間施加所述加壓流體；并且打開所述閥門，以允許推進所述纜線通過所述管道的至少一部分長度的加壓流體流出。
2. 根據(jù)權利要求l的方法，其中，當所述管道的至少一部分所述 內部空間處于比所述管道的外部的環(huán)境壓力更高的壓力時，打開所述 閥門。
3. 根據(jù)權利要求2的方法，其中，當所述管道的基本全部內部空 間達到高于所述管道外部的環(huán)境壓力的均勻壓力時，打開所述閥門。
4. 根據(jù)權利要求2的方法，其中，所述加壓流體包括可壓縮氣體， 并且所述可壓縮氣體在所述管道的內部空間中被壓縮。
5. 根據(jù)權利要求l的方法，還包括向所述管道的第一端部施加真空，從而當所述閥門被打開時，所 述管道的內部空間與所述真空相連。
6. 根據(jù)權利要求1的方法，還包括反復地打開和關閉所述閥門，以在通過所述管道的加壓流體流中 產生一系列瞬間增量，從而拉曳所述纜線通過所述管道的至少一部分。
7. 根據(jù)權利要求l的方法，其中，所述閥門被設置為當在所述 管道中探測到第一壓力水平時，自動地打開所述閥門。
8. 根據(jù)權利要求7的方法，其中，所述閥門進一步被設置為當 所述管道中的壓力降至第二壓力水平以下時，自動地關閉所述閥門。
9. 根據(jù)權利要求8的方法，其中，所述第一壓力水平高于所述第 二壓力水平。
10. 根據(jù)權利要求l的方法，還包括在關閉所述閥門期間的一部分時間中，向所述管道的第二端部施加第一水平加壓；并且向所述管道的第二端部施加高于所述第一水平加壓的瞬間的第二 水平加壓。
11. 根據(jù)權利要求10的方法，其中，所述瞬間的第二水平加壓發(fā)生在與下述時間中的至少一個相關的確定時刻所述第一水平加壓被 施加到所述管道的時間、所述管道的內部達到確定壓力水平的時間、 所述閥門被打開的時間、縱向作用力被施加于所述纜線以在所述管道 中移動所述纜線的時間、或者真空被施加于所述管道的第一端部的時 間。
12. 根據(jù)權利要求ll的方法，還包括確定所引入的壓力改變行進通過所述管道內部并到達所述管道的第一端部的所需的傳播時間；以及基于所述傳播時間控制所確定的時刻。
13. 根據(jù)權利要求12的方法，其中，通過下述技術中的至少一種 確定所述傳播時間測量在所述管道的一個端部處施加聲波和在所述 管道的相對端部處接收所述聲波之間的時間間隔；將所述管道的長度 除以通過所述管道的傳播速度；測量在所述管道的一個端部處施加壓 力改變和在所述管道的相對端部處觀察到所述壓力改變之間的時間間 隔；測量在所述管道的一個端部處施加壓力改變和在所述管道的相對端部處觀察到流率改變之間的時間間隔。
14. 根據(jù)權利要求1的方法，還包括在所述管道的第二端部的附近向所述纜線施加縱向作用力，以在 所述管道中縱向地移動所述纜線。
15. 根據(jù)權利要求14的方法，其中，在與下述時間中的至少一個 相關的確定時刻處施加所述縱向作用力施加于所述管道的加壓被改 變的時間、所述管道的內部達到確定壓力水平的時間、所述閥門被打 開的時間、或者真空被施加于所述管道的第一端部的時間。
16. 根據(jù)權利要求15的方法，還包括確定在所述管道的一個端部處所引入的壓力改變行進通過所述管 道的內部空間并到達所述管道的相對端部處所需的傳播時間；以及 基于所述傳播時間控制所確定的時刻。
17. 根據(jù)權利要求16的方法，其中，通過下述技術中的至少一種 確定所述傳播時間測量在所述管道的一個端部處施加聲波和在所述 管道的相對端部處接收到所述聲波之間的時間間隔；將所述管道的長 度除以通過所述管道的傳播速度；測量在所述管道的一個端部處施加 壓力改變和在所述管道的相對端部處觀察到所述壓力改變之間的時間 間隔；測量在所述管道的一個端部處壓力改變和在所述管道的相對端 部處觀察到流率改變之間的時間間隔。
18. —種便于在管道內部安置纜線的設備，包括閥門，該閥門被設置為聯(lián)接到所述管道的端部，并且控制加壓流 體從所述管道的內部向外流動。
19. 根據(jù)權利要求18的設備，還包括控制接口，通過所述控制接 口可以利用外部元件對所述閥門的致動進行控制。
20. 根據(jù)權利要求18的設備，還包括信令接口，通過所述信令接口可以向外部元件指示所述閥門的致動。
21. 根據(jù)權利要求18的設備，還包括-用于感測所述管道內部的壓力的壓力傳感器。
22. 根據(jù)權利要求21的設備，其中，通過壓力傳感器感測壓力而自動地控制所述閥門的致動。
23. 根據(jù)權利要求18的設備，還包括用于控制所述闊門的致動的計時器。
24. 根據(jù)權利要求18的設備，還包括當所述閥門被打開時在所述管道上抽真空的真空發(fā)生元件。
25. 根據(jù)權利要求18的設備，還包括用于將所述真空發(fā)生元件聯(lián)接到所述管道的真空聯(lián)接器。
26. —種用于在管道中安裝纜線的系統(tǒng)，包括閥門，該閥門聯(lián)接到所述管道的第一端部；以及加壓流體源，該加壓流體源聯(lián)接到所述管道的第二端部，其中，所述閥門可被致動，以影響所述管道內部的壓力。
27. 根據(jù)權利要求26的系統(tǒng)，還包括進送機構，該進送機構施加作用力，以在所述管道內移動所述纜線。
28. 根據(jù)權利要求26的系統(tǒng)，還包括進送探測器，該進送探測器探測所述纜線相對于所述管道的運動。
29. 根據(jù)權利要求26的系統(tǒng)，還包括測量所述管道內部的壓力的壓力傳感器。
30. 根據(jù)權利要求26的系統(tǒng)，還包括進口加壓流體控制器，該進口加壓流體控制器用于影響以下項目中的至少一個通過所述加壓流體源而施加在所述管道的第二端部處的壓力；或者所述加壓流體從所述加壓流體源流入所述管道內部的流率。
31. 根據(jù)權利要求26的系統(tǒng)，還包括真空發(fā)生元件，該真空發(fā)生元件聯(lián)接到所述管道的第一端部，用于從所述管道的第一端部抽吸加壓流體。
32. 根據(jù)權利要求26的系統(tǒng)，還包括傳播時間確定元件，該傳播時間確定元件確定在所述管道的一個端部處施加壓力改變和在所述管道的相對端部處觀察到相應的壓力改變之間的時間間隔。
33. 根據(jù)權利要求26的系統(tǒng)，還包括控制器，其控制以下項目中的至少一個施加作用力以相對于所述管道移動所述纜線；閥門的致動；通過所述加壓流體源施加于所述管道的第二端部的壓力；加壓流體從所述加壓流體源流入所述管道的第二端部中的流率；或者真空發(fā)生元件至所述管道的第一端部的聯(lián)接。
34. 根據(jù)權利要求33的系統(tǒng)，其中所述控制器響應于以下項目中的至少一個執(zhí)行控制所述管道內部的壓力；由計時器指示的時間；所述閥門的致動指示；所述纜線相對于所述管道的運動的探測；纜線進送速率；或者在所述管道的一個端部處施加壓力改變和在所述管道的相對端部處觀察到相應的壓力改變之間的時間間隔。
全文摘要
系統(tǒng)(100)包括管道(115)，加壓流體源(110)，和閥門(140)。管道(115)接收一根或者多根纜線(125)，并且加壓流體源(110)聯(lián)接到管道(115)的第一端部，且在管道(115)中產生流體壓力。閥門(140)聯(lián)接到管道(115)的第二端部，且在一定時間內關閉以升高管道中的壓力，然后被打開以允許流體在管道中的壓力下快速地從管道泄露，并且推進一根或者多根纜線(125)通過管道。
文檔編號E21C29/16GK101466917SQ200680054205
公開日2009年6月24日 申請日期2006年4月12日 優(yōu)先權日2006年4月12日
發(fā)明者小弗蘭克·A·麥克基爾, 約翰·A·菲 申請人:威瑞森全球商務有限責任公司