專利名稱：具有嵌入件的用于修理高壓流體管道的套管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于修理管道的系統(tǒng)，該管道被設(shè)計(jì)用于輸送高壓流體，如用于輸送汽油的管道，特別地本發(fā)明涉及一種用于修理高壓流體管道的具有嵌入件的套管(sleeve)。
背景技術(shù)：
一般說來，用作一注入模具的套管用于密封流體管道的漏洞。待修理的部分被套管包住，從而形成一不漏水的腔，在該腔中一可聚合的流體材料被注入其中。當(dāng)可聚合流體材料聚合時(shí)，這些流體形成一涂層，該涂層密封了漏洞并提供對(duì)熱、化學(xué)藥品和震動(dòng)的絕緣。
例如，在下述專利文獻(xiàn)中已經(jīng)描述了用于該技術(shù)中的套管，這些專利文獻(xiàn)為FR2158895、EP278050、US4610740和GB2119884。在這些專利文獻(xiàn)中描述的套管由兩個(gè)圓柱形半外殼構(gòu)成，該兩半外殼連接在一起形成一單個(gè)的外殼，該單個(gè)的外殼覆蓋了待維護(hù)或修理的部分。然后，所述可聚合的流體材料(通常由一環(huán)氧樹脂或聚亞安酯樹脂的成分組成)通過一注入孔注入由此產(chǎn)生的腔中，該注入孔設(shè)置在所述外殼的壁上。
從而，這些通過兩個(gè)半外殼形成的套管適合于一給定直徑的管道。因此，不同直徑的套管必須適用于安裝到不同直徑的管道上。這就導(dǎo)致了使用不同模具的必要性，這些不同模具可以制造具有適合于所有管道的直徑的半外殼，并因此導(dǎo)致很高的成本。
因此，如在專利文獻(xiàn)EP0856117所述的那樣，企圖只利用一個(gè)由相同模具組成的模塊套管并因此要求只有一個(gè)用于制造模件的模具。在該技術(shù)中，通過改變制造套管的模件的數(shù)量，后者可能適合于不同直徑的管道。另外，每個(gè)模件包括一陽模和一陰模部分，如此以便于模件的陽模部分可以部分或完全地安裝進(jìn)所述連接模件的陰模中。這就允許由一固定數(shù)量的模件組成的套管適合于管道直徑在一最小值和最大值之間的所有管道。不幸地，由于套管的模塊結(jié)構(gòu)，這種類型的套管并不能經(jīng)受住約幾十巴的很高壓力，某些設(shè)計(jì)來用于輸送流體通過長距離的管道要經(jīng)受這樣的壓力，如為石油管道的情形時(shí)。
為了在高壓管道上進(jìn)行修理，專利文獻(xiàn)US5632307描述了一種裝置，該裝置由一具有多個(gè)繞組的線圈形式的彈性帶組成，如在一鐘表彈簧上那樣，該彈性帶在損壞區(qū)域環(huán)繞管道安置。除了下述事實(shí)必須堵塞被侵蝕的區(qū)域這一事實(shí)之外；所述剛性帶由于彈簧作用很難安裝；以及最后，安裝剛性帶要求在管道下有有效的路基，從而能夠纏繞不同層的線圈，如果管道是橢圓的，如果在損壞區(qū)域管道是非常彎曲或另外如果在該位置研磨焊縫(如果有)以便于該裝置有效地操作是必要的，那么這樣的裝置不可以使用。

發(fā)明內(nèi)容
這就是為什么本發(fā)明的目的是提供一種套管，該套管被設(shè)計(jì)來用于修理高壓流體管道。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一設(shè)計(jì)來用于修理具有一損壞區(qū)域的管道，無論管道的幾何結(jié)構(gòu)或在所述損壞區(qū)域位置處的管道的彎曲半徑怎樣。
因而，本發(fā)明的目的是一種用于修理流體管道的套管，該套管由一剛性或柔性外殼組成，該外殼起著一模具的作用，用于包住所述管道的至少一損壞區(qū)域，在該外殼中注入或灌入有一流體狀態(tài)的可聚合材料，該材料在它聚合時(shí)密封所述損壞區(qū)域。所述套管還包括一嵌入件，該嵌入件由一螺紋狀元件的多個(gè)匝組成，在可聚合材料注入或灌入前，該螺紋狀元件在損壞區(qū)域位置處以螺旋形式環(huán)繞管道。
附圖簡(jiǎn)要說明當(dāng)結(jié)合附圖從下面的說明來看，本發(fā)明的目的、目標(biāo)及特征將會(huì)變得更加清楚，其中，附圖如下

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的原理的一部分管道，該部分管道包括一損壞區(qū)域，在該區(qū)域上已經(jīng)纏繞上一嵌入件；和圖2顯示了所述套管的一部分，該套管在所述損壞區(qū)域處環(huán)繞所述管道安置，而且還顯示了在所述損壞區(qū)域上的嵌入件的不同股。
具體實(shí)施例方式
通常，由一剛性或柔性封閉外殼組成的套管完全環(huán)繞所述管道安置，以致于所述損壞區(qū)域被覆蓋，在所述的封閉外殼內(nèi)，如聚亞安酯或環(huán)氧樹脂這樣的可聚合材料被注入或灌入(通過負(fù)壓吸引)其中。如在圖1中通過虛線區(qū)域圖示的損壞區(qū)域由管道12的侵蝕產(chǎn)生，管道12在管道的厚度減少處產(chǎn)生了一弱點(diǎn)，管道會(huì)在將被管道傳送的流體的壓力作用下被穿透。
當(dāng)安裝本發(fā)明的套管時(shí)，一粘結(jié)抗侵蝕的材料首先被放置到所述損壞區(qū)域。然后，根據(jù)本發(fā)明，環(huán)繞管道纏繞一嵌入件14并居中，如此以致于嵌入件14完全覆蓋所述損壞區(qū)域以及管道的與損壞區(qū)域鄰近的沒有損壞的兩部分。
所述嵌入件成螺旋形地以一螺距環(huán)繞所述管道纏繞，該螺距在所述嵌入件的兩個(gè)鄰近的匝之間留了一充足間隔16。因此，通過利用一10mm寬的嵌入件可以留一1mm的間隔。該間隔是必須的，如此以致于注入或灌入所述套管的剛性或柔性的外殼中的樹脂會(huì)涂布到所述嵌入件的匝上并粘結(jié)到所述管道壁的表面上。
當(dāng)構(gòu)成所述嵌入件的匝的螺紋狀元件已經(jīng)環(huán)繞所述管道纏繞時(shí)，該元件的每一端都通過一夾具18或20固定到所述匝上。
然后，所述套管的剛性或柔性外殼22環(huán)繞所述管道安置，如圖2所示。該剛性或柔性外殼22必須覆蓋預(yù)先環(huán)繞所述管道安置的嵌入件的所有匝，而且必須具有充足的高度以便于有充足的間隙來注入或灌入可聚合材料到其中。如此，如果用一10mm厚的嵌入件，外殼應(yīng)當(dāng)具有20mm的高度。
如果灌入，那么得預(yù)先在一真空泵的幫助下產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓使所述柔性外殼能夠覆蓋并勾畫出已經(jīng)在適當(dāng)位置存在的支撐物的輪廓。然后，可以灌入所述樹脂；這樣將確保待修理的區(qū)域完全被可聚合材料填充。
當(dāng)所述剛性或柔性外殼22已經(jīng)被安置在所述管道上時(shí)，該外殼就密封地封閉，然后呈流體狀態(tài)的可聚合材料通過一個(gè)開口24用一真空泵注入或灌入所述剛性或柔性外殼中。待注入或灌入的量與所述外殼的存儲(chǔ)容量相當(dāng)，所述可聚合材料完全覆蓋了所述嵌入件的所有匝且充滿了這些匝之間的間隙。
值得注意的是，所述通常由侵蝕產(chǎn)生的損壞區(qū)域10具有一明顯比管道壁的正常厚度更小的厚度，如圖2所示。因此，所述管道在所述區(qū)域處具有一凹部，且結(jié)果是，所述嵌入件并不總是與此處的管道壁接觸。只要由注入或灌入的可聚合材料的聚合產(chǎn)生的樹脂完全覆蓋了所述嵌入件的所有匝并充當(dāng)了管道壁和嵌入件之間的力量傳送者，那么這種不接觸并不重要。
根據(jù)本發(fā)明的用于套管中的嵌入件是一螺紋狀的柔性元件(繩)、一半剛性元件(金屬編帶)或一適合于環(huán)繞所述管道纏繞的預(yù)制元件(合成彈簧類型)。嵌入件可能會(huì)具有一任何形狀的截面，該截面可以沿所述嵌入件變化，但是可優(yōu)選的是，所述嵌入件具有一圓形的固定不變的截面。嵌入件可以由任何具有好的抗張強(qiáng)度的材料制成，這樣的材料如芳族聚酰胺纖維(如凱夫拉爾(Kevlar)纖維)，而且尤其是，嵌入件可以由天然纖維(如玻璃或碳纖維)、合成纖維或預(yù)浸處理的(prepregged)纖維制成。所述嵌入件的厚度或直徑(如果嵌入件是圓形截面元件)依據(jù)它的機(jī)械特征來定。該厚度或直徑可能會(huì)從幾毫米(如2mm)到幾十毫米(如50mm)變化。
所述嵌入件的用途是通過將施加到一損壞區(qū)域位置處的管道壁上的徑向力轉(zhuǎn)換成分布到所述損壞區(qū)域上的嵌入件的每個(gè)匝上的拉力從而使徑向力失效。所述施加到管道壁上的徑向力通過填充所述剛性或柔性外殼并在注入或灌入到外殼中的可聚合材料聚合后固化的樹脂傳送到所述嵌入件，在這里，所述外殼起著殼體的作用。所述嵌入件和樹脂的結(jié)合與合成材料相當(dāng)，其中該組件阻遏施加到管道壁上的徑向力的作用是由兩種成分之間的協(xié)作產(chǎn)生的。
根據(jù)本發(fā)明，所述套管可以與直徑范圍從100mm到幾米的管道一起使用。套管的寬度可以根據(jù)管道修改，如從300到幾米(界限與熱塑性塑料或灌入的技術(shù)有關(guān))，而且套管的高度優(yōu)選的是在10mm到80mm之間。
該套管可以用于修理管道壁被侵蝕到它的厚度的80％的管道，無論損壞區(qū)域的寬度是多少。這樣，一具有324mm直徑的管道的一個(gè)200mm軸向長度、300mm圓周寬度且具有5.70mm深度即80％壁厚度(7.1mm)的區(qū)域已經(jīng)成功被修理。
根據(jù)本發(fā)明，所述套管的一個(gè)由它的特別結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的關(guān)鍵特征是它對(duì)于任何形狀的管道的適應(yīng)性。這樣，甚至在管道不是圓形而是橢圓形時(shí)也可安裝該套管，無論管道的彎曲半徑(如在一彎管上)是多少，而且甚至在管道具有軸向或圓周焊縫時(shí)也可安裝該套管，因?yàn)閷?duì)于嵌入件來說與管道壁的接觸是不必要的。
根據(jù)本發(fā)明，所述套管可以用于修理任何由于因侵蝕或破裂引起的厚度減少被損壞的管狀結(jié)構(gòu)，以恢復(fù)它的機(jī)械性能。該套管也可以被維修公司、流體傳送維護(hù)公司(主要是碳?xì)浠衔?使用，但是它的使用并不限于該領(lǐng)域。如此，因?yàn)樘坠艿臋C(jī)械特征，它可以用于建筑和土木工程部門，尤其是用于加強(qiáng)圓柱和其它支撐柱。
權(quán)利要求
1.一種用于修理流體管道(12)的套管，該套管由一剛性或柔性外殼(22)組成，該外殼起著一模具的作用，用于包住所述管道的至少一損壞區(qū)域(10)，在該外殼中注入或灌入一液體狀態(tài)的可聚合材料，該材料在它聚合時(shí)密封所述損壞區(qū)域，所述套管的特征在于它還包括一嵌入件，該嵌入件由一螺紋狀元件(14)的多個(gè)匝組成，在所述可聚合材料注入或灌入前，該螺紋狀元件在所述損壞區(qū)域位置處以螺旋形式環(huán)繞所述管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管，其中，所述螺紋狀元件(14)的匝以一預(yù)定間隔(16)分開，從而所述可聚合材料在注入或灌入所述剛性或柔性外殼(22)期間覆蓋每個(gè)所述匝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套管，其中，所述螺紋狀元件(14)是一具有恒定圓形截面的柔性元件，該元件由天然的、合成的或預(yù)浸處理的纖維制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的套管，其中，所述螺紋狀元件(14)由芳族聚酰胺纖維組成，特別地由Kevlar纖維組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的套管，其中，所述螺紋狀元件(14)的每個(gè)端部都通過夾具(18，20)固定到鄰近的匝上。
6.一種修理具有損壞區(qū)域(10)的流體管道(12)的方法，該方法包括在所述損壞區(qū)域的位置處以螺旋形式環(huán)繞所述管道纏繞一螺紋狀元件(14)，在所述損壞區(qū)域存在的地方用一密封封閉的剛性或柔性外殼(22)包圍所述管道，所述剛性或柔性外殼適合于完全覆蓋所述螺紋狀元件的匝以及在所述外殼中注入或灌入一可聚合液體材料，該材料在聚合后用于形成一樹脂。
全文摘要
一種用于修理流體管道(12)的套管，該套管由一剛性或柔性外殼(22)組成，該外殼起著一模具的作用，用于包住所述管道的至少一損壞區(qū)域(10)，在該外殼中注入或灌入一液體狀態(tài)的可聚合材料，該材料在它聚合時(shí)密封所述損壞區(qū)域。所述套管還包括一嵌入件，該嵌入件由一螺紋狀元件(14)的多個(gè)匝組成，在可聚合材料注入或灌入前，該螺紋狀元件在損壞區(qū)域位置處以螺旋形式環(huán)繞所述管道。
文檔編號(hào)F16L55/17GK1754061SQ200480004974
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月24日
發(fā)明者S·布萊多利亞, H·斯利曼尼 申請(qǐng)人:3X工程公司, 超小型攝影機(jī)有限公司