CN101495896A - 用于在管道中安放线缆的设备 - Google Patents

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Abstract

用于在薄壁型罗纹管道(1)中安放线缆(3)的设备，尤其包括支承套(5)，其能够阻止所述管道的径向膨胀及其地上部分的延长。

Description

用于在管道中安放线缆的设备
在此，以参见的方式引入2007年7月17日在瑞士提交的申请No.PCT/CH2007/000345的内容。
技术领域
本发明涉及线缆安装和安放线缆的技术领域，例如，安放于被埋入、被壁封和/或被浸没的管道中的光纤或电缆。术语“线缆”也意味着包括用于传输能量、流体和电、光或其它信号的导管等。术语线缆也涉及单相或三相的低压、中压和高压电缆。
背景技术
已知有不同的方法用于将线缆安放于被埋管道中。这些方法中的一些在下文定义。
“拉动”法的意思是：线缆通过其端部被连接到已经安装在管道中的绞车绳上。这个绳被系在绞车的绞盘上，绞盘卷绕绳，通过在所述管道中拉动和滑动所述线缆将线缆安放到管道中。
“拉-推”法的意思是：当线缆进入管道时，在拉和推的同时，使用装置来推动线缆，这样，可以减小线缆头上的拉力和增加线缆的安放距离。也可以使用沿其路径设置的用于驱动线缆的附加装置。
“吹动”法的意思是：通过在线缆引入装置和气密封的驱动活塞之间的流体将管道置于压力之下，其中驱动活塞连接于线缆的前端。因此，管道内部的占优势的压力引起活塞向前移动，活塞随之拉动线缆的前端。通常使用空气来加压。
“吹-推”法的意思是：当线缆进入管道时，使用用于推动所述线缆的装置，并联合使用所谓“吹动”技术的装置。这里，也再次实现增加线缆的安放距离。
“漂浮-推动”法和/或“携带-推动”法的意思是：一种将流体，通常为空气或水，以比线缆前进速度更快的速度注入到管道中的技术，施加拉力的是流体作用在线缆的外罩上的摩擦力。
在一些“拉-推”技术中，水也被注入到管道中。拉力由连接于线缆的头端的活塞提供，线缆受到注入到管道中水的压力。为了这个目的，该活塞设置有一个或多个密封件。
注水技术和注入其它流体的技术的其中一个优点是，减小了线缆管道内壁上的承受负荷，因此也就减小了摩擦负荷，减少应归于作用在线缆上的阿基米德力。然而，安放距离受到施加于活塞的最大允许水压的限制，这是由可以施加于管道的最大压力决定的。
使用注水技术的被埋管道通常是光滑的PE或PVC挤压管。这些管道必须具有足够厚的壁，即：对PE管来说，为其直径的5-10％；对直接埋入地下的PVC管来说，为其直径的4-5％；对包有混凝土的PVC管道来说，为其直径的大约2％；这样它们才能承受土壤的应力和安放线缆所需的水压，其缺点是，与薄壁管道相比，成本的增加和安放长度的缩短。
市场上存在其它类型的提供较好的抗破碎性的用于安放埋入线缆的薄壁管道和管，例如具有双层壁的罗纹管道，其设置有外围罗纹。具有双层壁的罗纹管道，就单位长度的重量而言，比用于利用注水法来安放线缆的光滑管道具有更强的抗压和抗破碎能力。然而，具有双层壁的罗纹管道不是被设计用来通过吹动技术或者漂浮-推动技术安放线缆的，其不能承受管道内部的巨大压力。
考虑到这些管道的内壁很薄，任何对所述具有双层壁的罗纹管道的加压首先会引起管道的径向膨胀，这可能会导致撕裂，而且轴向膨胀会引起管道的延长。因此，所述具有双层壁的罗纹管道，原则上，不适合用于涉及到向所述管道加压的线缆安放。
发明内容
然而，本发明的发明人实现了具有双层管壁的罗纹管道能够被用于采用注水推动技术来安放线缆的情况，如果所述管道被埋入的话。管道周围的土壤首先阻止了管道的径向膨胀；其次通过在管道外面的罗纹之间的附着，阻止了轴向膨胀因此也阻止了管道的延长。
然而，这并不适用于不再被埋入的管道部分的端部，对此，需要采取特殊的预防措施来避免管道的罗纹棱被撕裂和/或延长。
在专利EP 0 251 129和DE 197 45 918中描述的设备根本不适合于这里所涉及的用途，因为它们仅被专门用于在光滑的被埋管道中安放线缆，且未设置任何能够阻止管道延长的装置。
本发明的一个目的是提供一种用于安放线缆于被埋管道中的线缆安放设备，使用的是质量轻的、具有双层壁的罗纹管道，而没有缩短安放距离，即能被安放到管道中的线缆的长度，同时也保证了管道的完整性。
提供用于安放技术的线缆安放驱动活塞是很有益的，其中安放技术为采用注入流体例如水到线缆管道中来推动所述活塞。
提供一种易于被用来安放非圆截面例如近似三角形或者正方形的线缆，并且可减少甚至消除流体泄漏的安放设备是很有益的。
提供一个用于安放线缆于管道中且经济可靠的系统是很有益的。
本发明的一些目的通过如权利要求1所描述的线缆安放设备达到，特殊实施方式或变型在从属权利要求中描述。
附图说明
通过下面参照附图的详细描述，本发明的其他方面的特征和优点会变得更加明显，其中：
图1是根据本发明的用于安放线缆于管道中的设备的上游部分的透视图；
图2是安放设备的图1所示部分的剖视图；
图3是安放设备的一部分的详细剖视图，示出了用于向管道注水的设备；
图4是根据本发明的用于安放线缆于管道中的设备的下游部分的透视图；
图5是安放设备的图4所示部分的剖视图；
具体实施方式
首先描述所述设备的“拉-推”安放构型，其给管道加压以移动活塞。
参照附图，被埋入的具有双层壁的罗纹型管道1，其两端分别通向沟渠2、2’，设置成允许向所述管道1中安放线缆或其它元件。特别需要注意的是，在图2和图5中管道1穿透沟渠壁20、20’后在所述的壁20、20’外面继续延伸一段长度。
进行安放线缆的操作时，只在管道1的自由端连接加压装置，会引起管道1的未埋入部分受到损坏，撕裂或延长所述部分。
为了避免这个问题，使用线缆安放设备3，其具有活塞4，并包括支承套5、与供应加压流体例如水的回路600相连的连接装置6、任选润滑剂储箱7以及锚固设备8。线缆安放设备还可以包括安装在连接装置6的上游的推动和引导线缆的设备(未示出)。推动装置其本身，例如在EP 0 006 097中已知，在此将不进行详细描述。活塞4其本身，也在例如EP 1 518 307中已知，包括：能够承受注入到管道1中的水的压力的多个具有锥形唇的密封件40；位于活塞前端和后端的固定装置41、42，其分别用于固定到线缆上和任选的固定到绞车绳上(图中未示出)。
现在来特别关注图3，连接设备6包括连接体60，此处其限定了与流体入口62相连通的流体进入室61，在流体入口62处水或者其它流体被压注到管道1的内部。连接体60与外面的管子600相连，管子600供应加压流体。
连接设备6还包括密封件63，旨在包裹住待安放的线缆3以使流体进入室61相对于线缆进入设备的引入口具有水密性。连接设备6还可以包括另一个与密封件63相同的密封件64，旨在控制住可能沿推动系统(未示出)的方向扩散的水。
夹紧部件9首先与管道1相连，其次与连接设备6相连，以保证这两个部件之间的刚性连接。为了这个目的，夹紧部件9包括：环形缘90，其与连接体60的环形缘65相匹配以将夹紧部件9连接到所述连接体60上；环形脊和凹槽91，其形状与管道1的罗纹匹配，这样与罗纹管道的外形完全吻合以嵌入罗纹间；从环形扩展件94的内周表面93伸出的齿或环形夹紧部件92，其用于固定到支承套5上。
安放管道1包括罗纹外壁10和焊接到外壁10上的波形内壁11。双层壁，尤其是罗纹赋予管道很好的相对于壁厚也就是材料单位长度的(此处为聚合物)重量的抗径向压力的性能。当管道被埋入时，管道周围的土壤增加了压力强度。然而，所述管道如果不被埋入则不能承受很高的压力，这是由于抗延伸能力相对较弱。管道内部的压力有效地对内壁11产生张力，而罗纹外壁对抗张力能力没有任何或仅很小的贡献。然而，当管道被埋入时，环绕在外壁的罗纹槽周围的土壤为该外壁赋予了径向和轴向强度，这样克服了管道被延长的问题。另外，为了解决这个问题，安放设备包括支承套5，支承套5可以例如是壁足够厚和坚硬的光滑塑料管，以承受安放管道中水的压力。因此，支承套5的内径比罗纹管道1的外径稍大，其长度足够长以套住管道1的整个未埋长度。
因此，通过支承套5，为注水和安放线缆系统所需的安放管道的未埋部分，保持平直而不会在注入管道中水的压力下被延长。为了这个目的，管道1通过上述的夹紧部件9和置于连接体60内部的由环状表面所提供的挡块66固定在支承套5上。
优选地，安放设备由锚固设备8锚固在地上，在这个例子中，包括固定在支承套筒5上的凸缘80，其与固定在地上的锚固杆81或其它锚固元件接合。然而，也可考虑将推力机锚固在地上，或者把锚固设备8设置在套5或连接设备6的任何一个位置。优选地，将其固定在接近套5的自由端，即与连接设备6相连的那端的相反一端。
如图2所示，支承套5的一端51，优选地接入管道周围的地中，即被埋入，这样管道1没有哪部分未被套包裹。需要指出的是，具有双层壁的罗纹管道的特征之一是，其可以被弯曲成具有跟光滑管道相比相对较小的曲率半径，但是这个特征在受压而无支承的情况下是个缺点，因为它将倾向于仅向一边弯曲和延长。因此，支承套5防止了安放管道1向一边弯曲和延长。
以上所述的通过夹紧部件9和挡块66的固定将所述机器和/或支承套5锚固，这避免了管道受压时的延长。
线缆3可以具有圆形截面，但也可以具有其它形状，例如基本三角形(例如对于三相线缆)或者基本正方形。线缆还可以具有绞合导线。这在基于注入流体以驱动活塞4将线缆引入安放设备中时，会产生水密性问题。
为了保证任何形状的线缆的水密性，密封件63呈唇状密封件的形状，唇630很纤细且具有长度L，该长度与线缆的平均直径或宽度的比值至少为0.3(L/D＞0.3)。选择唇630端部的周长使其短于线缆截面的周长，优选地短5-10％，这样线缆周围就受到弹性张力。润滑剂储箱7可以供应润滑剂，例如硅基润滑剂，用于保护密封件63的唇和减少密封件与线缆之间的摩擦力。为了抑制水的喷射，可以在第一密封件63的上游设置第二密封件64，这个第二密封件可以具有与第一密封件基本相同的结构。
为了保证连接设备6和安放管道1之间的密封性，在安放管道的外壁10的一个或多个罗纹槽内设置一个或多个密封件，这些密封件12弹性支撑着连接体60的内周表面67。这些密封件12可以例如是O形圈或一对O形圈，将其中一个安置在另一个之上，使得它们增加了径向弹性，这是考虑到了这些O形圈所支承的管道内壁11具有相对较低的抵抗力。
连接体60和夹紧部件9，不包括密封件63、64和12，制成两个零件是有好处的，使得它们可以围绕管道和支承套进行拆卸和装配。
现在参照图4和5，可以看到安放管道的下游。这些安放在下游部分的与前述类型相同的元件中，由相同的数字加上’来表示。为了增加线缆安放的距离，这部分的安装可以有益的包括辅助拉动设备43，拉动设备43包括绞盘44，由发动机46驱动缠起拉绳45。绳45的自由端连接于活塞4前端的固定装置41。
发动机46被伺服控制有利于向拉绳45因而向线缆3上施加特定的受控拉力。施加于线缆3上的拉力可以是恒定的，并受限于由实验确定的极限值，以避免通过与拉绳45的摩擦来破坏罗纹管道。可替代地，由发动机施加的拉力可以被控制使得拉力力矩随着所缠绕的拉绳的长度而增加，由于活塞离管道的下游端越近线缆就越短，损坏的风险也更小。同样，拉动待安放的线缆所需的力随着线缆在管道中的前行而增加。
同时使用多种线缆安放技术，即线缆推动、水流，由水施加推力和由拉绳施加拉力一起可使线缆安放的距离最大化。
当活塞到达管道1’的下游端时，为了承受流体注入压力和拉绳所施加的力，安放管道1’下游的未埋入部分同样也设置有支承套5’和锚固设备8’、81’，这分别与上游部分的支承套5和锚固设备8相似。支承套5’的一端固定在管道夹紧部件9’上，其与前面描述的夹紧部件9相似，这样该支承套被固定到连接体60’上，辅助拉动设备43就安装在连接体60’上。
当安放设备特别适用于包括使用水来给管道1加压的安放技术时，它也适用于使用压缩空气吹动的方法或者“携带-推动”的方法。同样，它也可以有利地应用于不需要给管道1加压的方法中，即，例如使用“拉-推”方法，此时支承套5用于吸收当线缆被推动时的反作用机械负载，这样也可以避免管道1的未埋入部分受到损坏。

Claims (11)

1.一种用于在被埋入的薄壁型罗纹管道(1)中安放线缆(3)的设备，其包括推动所述线缆(3)的设备，
其特征在于，还包括：
支承套(5)，包括用于连接所述薄壁罗纹型管道(1)的未埋入的自由端的连接装置(9，60)，所述套(5)能够阻止所述管道(1)的径向膨胀，所述连接装置(9，60)能够阻止所述管道(1)的未埋入部分的延长，其设置在所述线缆(3)的推动设备的下游。
2.权利要求1的安放线缆(3)的设备，其特征在于，还包括流体进入设备(600)，流体进入设备通过连接体(60)与所述支承套(5)相连，以将所述薄壁型罗纹管道(1)置于压力之下，从而沿着所述管道(1)推动与线缆(3)的前端相连的活塞(4)。
3.权利要求1的安放线缆(3)的设备，其特征在于，还包括与所述套(5)相连的润滑剂储箱(7)。
4.前述权利要求之一的安放线缆(3)的设备，其特征在于，还包括固定在所述套(5)上的锚固设备(8)，锚固设备能够将所述套(5)相对固定在地上。
5.权利要求1的安放线缆(3)的设备，其特征在于，支承套(5)的内径比所述管道(1)的外径略大。
6.权利要求1的安放线缆(3)的设备，其特征在于，连接到连接装置(9，60)的支承套(5)具有足以至少套住所述管道(1)的整个未埋入部分的长度。
7.权利要求1的安放线缆(3)的设备，其特征在于，连接所述管道(1)的未埋入自由端的连接装置(9，60)包括：
-夹紧部件(9)，其包括与连接体(60)的另一个匹配的环形缘(65)相匹配的环形缘(90)，以将所述夹紧部件(9)固定于所述连接体(60)；
-与管道(1)的罗纹匹配的环形脊和凹槽(91)，其能够配合在所述罗纹之间；
-从所述夹紧部件(9)的环形扩展件(94)的内周表面(93)伸出的环形夹紧元件(92)，其能够夹紧和固定支承套(5)的一端；以及
-圆环状挡块(66)，其邻接所述连接体(60)。
8.权利要求1的安放线缆(3)的设备，其特征在于，连接设备(6)包括至少一个唇形密封件(63，64)，环绕在线缆(3)周围，使得流体进入室(61)相对于所述设备的外面具有水密性，所述密封件(63)具有基本为锥形的细长唇(630)，唇的长度(L)与线缆的最小直径(D)的比值大于0.3。
9.权利要求1的安放线缆(3)的设备，其特征在于，连接设备(6)包括由一个或一对重叠放置的O形圈(12)构成的密封件，O形圈设置在连接体(60)的内周表面(67)和所述管道(1)的外壁之间，且在两个罗纹之间。
10.权利要求1的安放线缆(3)的设备，其特征在于，为了保护所述管道(1)下游的另外的未埋入端设置有第二支承套(5’)。
11.权利要求10的安放线缆(3)的设备，其特征在于，第二支承套(5’)包括用于拉动与所述活塞(4)相连的绞车绳(45)的拉动设备(43)。
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