CN101952107B - 为纵长件加内衬的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种为纵长件加内衬的设备，包括外筒部分和内模头、在外筒部分和内模具体之间限定出的环形模腔、以及用于向模腔提供可凝结材料的装置，其中，所述可凝结材料当纵长件在强制下通过模腔时被注入到模腔中，从而为纵长件加内衬。

Description

为纵长件加内衬的设备和方法
技术领域
本发明涉及使用某种材料涂装构件的工艺和设备，特别涉及为管道等构件加衬的设备和工艺。
背景技术
现在有为管道加衬的方法和设备。
在美国专利4,687,677(Jonasson)中披露了一种为现有管道加衬的方案。该方案包括向待加衬的管道引入包含可固化塑性材料的软管形衬套。软衬套以未固化状态引入到管道中，并通过压缩空气压在管道的内侧。然后，通过把可固化热固性树脂材料暴露在辐射能中使软衬套就地硬化。在WO92/16784(Lundmark)中披露了一种有些类似的方案。在此方案中，通过向管道中拉入衬套或使衬套外翻进管道来把软管形衬套引入管道中。
已有为导管加衬的各种方案，涉及以外翻入待加衬通道中的管子的形式安装衬套，所述管子包括由膜层包围的树脂吸收材料内层。当外翻管子时，在管子的外翻面上涂未固化树脂，以浸润树脂吸收材料层，然后把树脂吸收材料层送到通道表面。外翻管子由流体压力固定就位，直到树脂固化而在通道表面形成硬衬。在GB1512035中描述了一种此类方案。
在采用涉及外翻包含树脂吸收材料层的管子的加衬方案时，最重要的是树脂吸收材料必须有效浸润。EP0082212尝试通过这样的方式来达到此要求：在管子内形成真空，以便从外翻面处的树脂吸收材料除去空气，使得该材料处于接收送到其上的树脂的最佳状态、从而保证树脂向吸收材料的有效渗透。但是，所述的实现向管子施加真空的方法是一种麻烦的过程，涉及在外翻前当管子处于扁瘪状态时在其中放置真空管。
另外，树脂以大尺寸的未固化树脂栓(a large plug of uncured resin)的方式涂装到处于背压下的通道中的管子外翻面上。这需要支撑树脂栓，在管道内向前推树脂栓，并进行密封。因此，外翻管子必须沿通道推动未固化树脂栓，其结果是，未固化树脂栓可能处于可变的高压下。树脂栓处于可变、不受控高压下的事实可能导致难题，一个难题是向树脂栓不断输送补充树脂可能比较复杂。而且，由于没有监视，因此不知道树脂部分的大小或一致性。特别是，没有确定外翻管和密封之间存留的物质是空气还是树脂的反馈手段。而且，采用不受控树脂“栓”时，存留在树脂中的空气无法逸出。
容易理解的是，在本文中引用现有技术出版物时，这种引用不构成对该出版物在澳大利亚或任何其它国家中形成公知常识的一部分的认可。
发明内容
本发明涉及为纵长件加内衬的一种设备和方法，所述设备和方法可至少部分地克服至少上述一种弊病，或为用户提供一种有用的选择或商业选择。
根据上文所述，在一种形式中，本发明主要属于一种为纵长件加内衬的设备，所述设备：包括外筒部分和内模头；在外筒部分和内模具体之间限定出的环形模腔；以及向模腔提供可凝结材料(settable material)的装置，其中，所述可凝结材料当纵长件在强制下通过模腔时被注入到模腔中，从而为纵长件加内衬。
在使用时，用于注入可凝结材料的装置对可凝结材料保持正压力，以便当纵长件在强制下通过模腔时把材料压在纵长件的内表面上。
所述纵长件可具有任何截面形状。通常，所述纵长件为管道或类似构件。本发明的设备通常用于沿管道长度加衬。当然，不同形状的纵长件或管道可能需要不同形状的模具。而且，纵长件可由任何材料制成。优选的是，纵长件的材料至少具有一定的导热性，但不可热降解。
用于为纵长件加衬的可凝结材料通常为聚合材料，且通常为热塑性材料。一般来说，该材料以颗粒等原始形式提供，并在使用前熔化或塑化。
在使用时，本发明的设备通常定向为基本水平方向。虽然该设备可竖向使用，但水平朝向通常更易使用。
该设备包括外筒部分和内模具体。这些部件可为任何形状，但优选的是，它们共同限定出具有优选的截面形状的模腔。外筒部分和内模具体可合称为模头部分。
外筒部分通常为基本实心的构件，具有贯通的孔或开口。在许多实际应用中，如果管道的截面总体上为圆形，则孔的形状为圆形。
孔的内表面优选为与纵长件外表面的形状相应的形状。孔的尺寸使其能够接收纵长件，在使用时，纵长件的外表面抵接外筒的孔的内表面。纵长件通常可在孔中滑动。
外筒通常包括加热部分，以便保持可凝结材料在模腔内的流动特性。加热部分通常称为加热成型器。
一般说来，该设备，更具体地说是外筒，还可包括冷却成形器。所述冷却成形器通常在处理方向上位于加热成形器的下游。冷却成形器通常在物理上或至少在热学上与加热成形器隔开。冷却成形器优选地设计并布置为在应用到纵长件的内表面时立即冷却可凝结材料，以便最大限度地减小在应用时的材料变形。如果没有冷却成形器，则被加热的可凝结材料有可能在冷却到不会再变形的程度之前发生变形。
加热成型器和冷却成形器的内壁/表面优选地彼此齐平，从而限定出无中断地引导纵长件的平滑表面。
内模具体通常与外筒同轴安装，优选地在外筒内同心安装。内模具体的形状通常与纵长件的形状、更具体地说是内部形状相应。可以预料的是，如果纵长件的衬层需具有不同的形状，例如，如果圆管需具有限定出矩形内截面的衬层，则内模具体的形状可不同于纵长件的形状。
内模具体优选地包括：模头；以及纵长件导引部分或管道导引部分，该纵长件导引部分或管道导引部分利用注射本体与模头隔开，所述注射本体至少部分地限定出注射/分配腔。
优选地，纵长件导引部分或管道导引部分与外筒的间距基本等于待加衬管道的厚度。而且，管道导引部分的尺寸使其能够紧密地容纳在待加衬管道内。因此，管道导引部分优选地与管道的内表面抵接，而外筒抵接管道的外侧。
优选地，布置有(从管道)向管道导引部分的中心延伸的肩部，以限定出注射/分配腔的一端。
注射/分配腔通常为位于外筒和内模具体之间的环形腔。注射/分配腔优选地包括一个或多个开口，可凝结材料可通过这些开口进入注射/分配腔。这些开口通常贯通纵长件导引部分或管道导引部分。开口通常以基本垂直方式延伸到注射/分配腔。通常有多于一个的开口，这些开口在注射/分配腔周围径向地间隔布置，且优选地在腔的整个长度上间隔布置有一个或多个开口。
注射/分配腔通常在加热成形器区径向地位于外筒内。
优选地，布置有径向向外延伸的第二肩部，此第二肩部优选地限定出注射腔的第二端。内体的注射/分配腔部分优选地是内模具体的三个部分中的最小部分。
根据优选实施例，模头和注射/分配腔部分可从纵长件导引部分或管道导引部分拆卸下来，以实现例如清洁的目的，或通过换装另一个模头来调节衬层的厚度，等等。
优选地，模头与外筒之间有间距，以便控制待施加到纵长件内部的衬层的厚度。模头可与内模具体的其余部分分离，或者与内模具体的其余部分一体形成。优选地，模头的尺寸比注射/分配腔部分大，但比管道导引部分小。
优选地，模头具有以基本平行于(或同心地平行于)外筒的方式延伸的模具部分，从而在模具部分和相应长度的外筒之间限定出模腔。至少模腔的一部分长度径向地位于冷却成形器内。至少模头的一部分延伸出冷却成形器，或者说在冷却成形器外部延伸。
优选地，模头具有锥形收缩末端。优选地，在插入和去除管道时，此锥形端可帮助定位管道。
所述设备还包括用于向模腔中提供可凝结材料的装置。此装置通常包括注射机构，例如挤出机或输送机，通常带有用于向挤出机或输送机供料的料斗。通常，料斗容纳通常以颗粒形式提供的原料。料斗或挤出机/输送机可配有加热模块，以便熔化材料。或者，当材料在强制下通过挤出机/输送机时，挤出机/输送机可增加原料的塑性。
根据本发明的特别优选实施例，使用双螺杆挤出机/输送机。通常，在挤出机/输送机的出口处结合有进料机构，以便向模头的注射部分提供挤出的可凝结材料。
进料机构通常为纵长形部分。例如，外筒和内导引部分通常为纵长形，且通常与待加衬管道的长度大致相同或者比待加衬管道长。通常，模头布置在纵长形结构的一端，纵长形结构的另一端结合有挤出机/输送机。
根据本发明的特别优选实施例，纵长形内导引部分优选地为实心件，管道围绕该纵长形内导引部分被接收，该纵长形内导引部分具有在内导引部分的长度上从挤出机/输送机向注射部分延伸的纵向延伸供料管。通常，供料管与位于模头的注射腔内的出口孔连通。
外筒和内导引部分通常在其长度上相互分隔开，以形成在处理前向其送入管道的环形管道接收口。外筒通常在其整个长度上或至少一部分长度上被加热。通常，布置有若干加热装置，这些装置在外筒的长度上间隔分布，以保持挤出的可凝结材料的流动特性。通常，可在外筒的任一横向侧每1-3米布置一个加热装置。通常，加热装置的优选形式是热探测器(heat probes)。
所述设备通常还包括相对于模腔移动纵长件或管道而非相对于管道移动模腔的装置。通常，用于移动管道的装置允许在处理前使纵长件或管道插入到环形管道接收口中，并在处理过程中提供把管道拉过模头的动力。
输送方向(即，向管道接收孔中输送管道的方向)可与处理方向(即，在加衬时牵拉管道的方向)相同。但是，优选的是，输送方向与处理方向相反。
根据优选实施例，用于移动管道的装置可为牵拉输送机。在管道的下侧可布置一个移动管道的装置，用于在管道从设备中出来时支撑管道，在管道的上方还可布置移动管道第二个装置，用于在管道上分布载荷，防止管道变形。
在使用时，在向模腔注射材料之前，把管道送入环形管道接收孔中而通过模腔。当管道处于管道接收孔中时，开始注射可凝结材料，并把管道从管道接收孔中拉出而通过模腔，从而为管道加内衬。通常在管道的整个长度上加衬，但衬层可终止在管道两端之前，以留出用于管道互接的一段短距离。
附图说明
下面参照下列附图说明本发明的各种实施例，其中：
图1是按照本发明的一个优选实施例实现的设备的截面示意图。
图2是按照本发明的一个优选实施例实现的设备的截面示意图，图中已示出管道。
图3是具有内层的管道的截面示意图。
图4是图1和图2中所示设备的一部分的截面示意图，该部分是图1中以索引字母A标识的部分。
图5是从图1和图2中所示设备的一端观察的截面示意图。
图6是从图1和图2中所示设备的一端观察的示意图。
具体实施方式
根据一个特别优选方面，提供一种为管道11加内衬的设备10。
图1中所示的设备包括三个主要部分：挤出机或注射机构部分12、处理部分13和管道移动部分14。如图中所示，这些部分安装在一个公共支架15上。
挤出机或注射机构12包括用于向挤出机或输送机17供料的料斗16。用于对纵长件加衬的可凝结材料优选为热塑性材料，且以颗粒18等原料的形式提供，并在由挤出机或输送机17使用之前被塑性化，如图所示。
根据本发明的图示实施例，使用双螺杆挤出机/输送机。挤出机/输送机的出口通过进料机构与处理部分13相结合，以便向位于处理部分13中的模头部分19提供挤出的可凝结材料。
处理部分13包括外筒20和内导引部分21，该外筒20和内导引部分21为纵长形，通常与待加衬管道11的长度大致相等或者比管道11长。根据所示的实施例，模头部分19布置在纵长形处理部分13的一端，纵长形处理部分13的另一端与挤出机/输送机12相结合。
根据所示实施例，纵长形内导引部分21为实心型，管道11围绕该内导引部分21被接收，该内导引部分21具有在内导引部分21的长度上从挤出机/输送机12向模头部分19延伸的纵向延伸供料管。
外筒20和内导引部分21在它们的长度上间隔开，以形成在处理前向其送入管道11的环形管道接收口23。外筒20在其长度上由间隔分布在外筒20长度方向上的若干热探测器24加热，以保持挤出的可凝结材料的流动特性。
设备10还包括在处理前把管道11移入环形管道接收孔23中、并在处理过程中为把管道11拉过模头部分19提供动力的装置。
优选地，输送方向(即，向管道接收孔23中输送管道11的方向)与处理方向(即，在加衬时牵拉管道11的方向)相反。
根据所示实施例，用于移动管道的装置是牵拉输送机25，在管道11的下侧布置有一个输送机25，用于在管道从处理部分13出来时支撑管道11，在管道11的上方布置有第二个输送机25，用于在管道11上分布载荷，防止管道11发生变形。
在使用时，在向模头部分19注射材料之前，把管道11送入环形管道接收孔23中而通过模头部分19。当管道11处于管道接收孔23中时，开始注射可凝结材料，并从管道接收孔23中拉出管道11而通过模头部分19，从而对管道11加内衬。
如图3所示，通常在管道11的整个长度上加衬，衬层26终止在管道11的两端之前，以留出用于相邻管道11彼此互接的一段短距离。
优选实施例的模头部分在图4中示出。模头部分19包括：外筒部分27和内模头28；在外筒部分27和内模头28之间限定出的环形模腔29；以及，注射腔34，用于当管道11在强制下通过注射腔34时向模腔29提供可凝结材料，从而为管道11加内衬。
外筒部分27基本为实心件，具有贯通其中的孔。孔的内表面的形状与管道11的外表面的形状相应。孔的尺寸使其能够接收管道11，在使用时，管道11的外表面抵接外筒27的孔的内表面。管道可在孔内滑动。
外筒27通常包括加热成形器31，以便保持可凝结材料在模腔内的流动特性。
如图所示，外筒27还包括在处理方向上位于加热成形器31的下游的冷却成形器32。
加热成型器31和冷却成形器32的内壁/表面彼此齐平，从而限定出无中断地引导管道11的平滑表面。
内模具体与外筒27同轴安装，并同心地安装在外筒27内。所示的内模具体包括模头28和通过注射本体33与模头28隔开的管道导引部分21，注射本体33至少部分地限定出注射/分配腔34。
管道导引部分21与外筒27的间距大致等于待加衬管道11的厚度。而且，管道导引部分21的尺寸使其能够紧密地容纳在待加衬管道11内。因此，管道导引部分21与管道11的内表面抵接，而外筒27抵接管道11的外侧。
布置有(从管道11)向管道导引部分21的中心延伸的肩部，以限定出注射/分配腔34的一端。
如图4所示，注射/分配腔34是位于外筒27和注射本体33之间的环形腔。注射/分配腔34包括开口35，可凝结材料能够通过开口35进入腔34。开口35以基本垂直的方式延伸到注射/分配腔34。提供有多于一个的开口35，这些开口35在注射/分配腔34的周围在腔34的长度上径向间隔布置。
供料管22与位于注射腔34中的出口孔35连通。注射/分配腔34在加热成形器31区域径向地位于外筒27内。
布置有径向向外延伸的第二肩部，此第二肩部限定出注射腔34的第二端。
模头28与外筒27之间有间距，以便控制待加装到管道11内部的衬层26的厚度。
模头28具有以基本平行于(或同心地平行于)外筒27的方式延伸的壁，在该壁和相应的外筒27的长度部分之间限定出模腔。模腔29的至少一部分长度径向地处于冷却成形器32中。模头28的至少一部分延伸出冷却成形器32，或者说在冷却成形器32外部延伸。
优选地，模头28具有锥形收缩末端，以便在插入和去除管道11时帮助定位管道11。
在本说明和权利要求中(如果有)，术语“包括”和其衍生形式包含每个所述的实体，但不排除加入一个或多个其它实体。
在本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的参考意味着相关于该实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明中的不同位置出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定指同一个实施例。而且，具体特性、结构或特征可以任何适当的方式结合在一种或多种组合中。
按照规定，本发明是采用针对结构或方法特性的较特定语言描述的。应理解的是，本发明不局限于所示或所述的具体特征，因为本文中所述的装置包括使发明实现的优选形式。因此，所属领域的技术人员应正确理解在所附权利要求(如果有)的正确范围之内的本发明的任何形式或改进。

Claims (19)

1.一种为管道加内衬的设备，该设备具有模头部分和注射机构，所述模头部分包括外筒部分和内模头以及在外筒部分和内模头之间限定出的环形模腔，并且模头部分与管道接收孔的外末端相邻，所述管道接收孔被限定在纵长形管道导引件和与所述纵长形管道导引件同心地间隔开的纵长形外筒之间，所述注射机构用于向所述模腔提供可凝结材料，其中，所述可凝结材料当管道在强制下经由所述管道接收孔通过所述模腔时被注入到所述模腔中，从而为管道加内衬。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述模头部分的所述外筒部分包括加热成形器部分，以保持可凝结材料在所述模腔内的流动特性。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述外筒部分还包括冷却成形器部分，所述冷却成形器部分在处理方向上位于加热成形器部分的下游。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，管道导引部分利用注射本体与内模头隔开，所述注射本体至少部分地限定出注射/分配腔。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述管道导引部分与外筒部分的间距大致等于待加衬管道的厚度。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述注射/分配腔是在注射本体和外筒部分之间限定出的环形腔，注射本体利用间隔布置的肩部与内模头和管道导引部分隔开，所述间隔布置的肩部离开外筒部分而延伸。
7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述注射本体包括与注射/分配腔连通的一个或多个开口，可凝结材料可通过所述开口进入注射/分配腔。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，在所述注射本体周围径向间隔布置有多于一个的开口，在注射本体的长度上间隔布置有一个或多个开口。
9.根据权利要求4所述的设备，当以权利要求4为基础时，其中，所述注射/分配腔径向地位于加热成形器部分的区域中的外筒部分内。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述内模头具有同心地平行于外筒部分延伸的壁，在所述壁和相应长度的外筒部分之间限定出所述模腔。
11.根据权利要求3所述的设备，其中，所述模腔的至少一部分长度径向地位于冷却成形器部分中。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述内模头具有锥形收缩末端。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述注射机构包括挤出机/输送机，当可凝结材料在强制下通过挤出机/输送机时，所述挤出机/输送机使该可凝结材料塑性化。
14.根据权利要求1所述的设备，还包括在管道导引件的长度上延伸并与所述模腔可连通的纵向延伸供料管。
15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述外筒在其至少一部分长度上被加热。
16.根据权利要求1所述的设备，还包括用于相对于所述模腔移动管道的输送机。
17.根据权利要求1所述的设备，其中，向管道接收孔输送管道的方向与在加衬时牵拉管道的方向相反。
18.根据权利要求1所述的设备，其中，所述内模头的形状不同于管道的形状。
19.根据权利要求1所述的设备，其中，用于为管道加衬的可凝结材料是热塑性或热固性聚合材料。
CN2009801043406A 2008-02-06 2009-02-05 为纵长件加内衬的设备和方法 Expired - Fee Related CN101952107B (zh)

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