CN1100363A - 将管道进行衬垫的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于污水管表面的注入树脂 的软衬垫管(36)方法，将衬垫管(36)放进该污水管并 借助于翻转一个膨胀管进入该衬垫管(36)而将该衬 垫管(36)进行膨胀贴合到所述污水管表面上。本发 明的特征在于，污水(26)被用作翻转介质。本发明也 包括了将粒子辐射源(52)用作树脂的固化措施并陈 述了一个新的粒子辐射源结构(52)。

Description

本发明涉及管道或管沟的衬垫，使用了现已熟知的叫做软衬垫的方法。一种软衬垫包括一个柔性管用来衬垫管道或管沟诸如地下污水管的表面。该衬垫管使其大小适合于管道或管沟，利用它的柔性和易挠曲性以致它或者能折叠成扁平状况并能被曳引插入该管道或管沟，或者能在向外翻转过来的状况下进入该管道或管沟。此外，当该衬垫管是处于例如一种蛇腹形折叠结构的时候，该衬垫管也能在一运输装置上（例如缆车）被装入该管道或管沟。

在任何情况下，该衬垫管应被构造成具有一层或多层材料，在这些层次上能被注入一种合成树脂，该管更应具有这样一种性质，它能利用流动的介质加以膨胀开来以促使该管衬垫到所述管道或管沟表面上。该可注入的树脂层实际上是用一种可固化的合成树脂被注入进去的，这个层次直到该管如所述的那样施加到管道或管沟表面上为止是处在未固化状态，而当它这样保持在此位置时，未固化的树脂被促使或实现固化，以致在其内的注入层的树脂固化成硬的状态，从而在那里形成了一个管中之管，该管状衬垫所形成的内管是坚硬的并且是长期有效的。

所选择的树脂可以是这样的，使之在衬垫和管沟表面之间提供一个粘合，但这样做不是主要的，特别是在诸如污水管的衬垫的应用中，在那里粘合到管道表面并不是重要的。然而当实行煤气管的衬垫时，则在衬垫和管道表面之间完成粘合可能是重要的。

最为通用的和广泛实践的软衬垫管道或管沟是已知的叫做因西蒂尤方（Insituform）（注册商标）管子衬垫作业，该作业的基本步骤在英国专利说明书1，449，455号中描述，该专利描述了一个翻转该柔性衬垫管进入管道或管沟的方法。另一方面英国专利说明书1，340，068号描述了一个因西蒂尤方作业的早期形式，其中该衬垫被曳引进入所述管道或管沟，然后当定位于其内时被膨胀起来。

因西蒂尤方管子衬垫作业的各种改进和变型已经出现，但一般地说，现在最为广泛实践的方法是向外翻转的方法，并在污水管的衬垫中，遍及世界实施此因西蒂尤方管子衬垫作业方法许可证的，当进行衬垫作业时，污水要从旁通道泵送出去。

污水的旁通道泵送占用了实施因西蒂尤方管子衬垫作业的相当多时间和筹划，如果这能消除的话，则该作业能完成得更快和化较少的费用。

本发明设计了一种装置用来完成一个软衬垫作业，其中所述污水的旁通道泵送被取消了。

根据本发明，一个软衬垫管携带着流动材料，当进行衬垫操作时，不需要该流动材料的旁通道泵送，包括：将一个尚未膨胀的注入过树脂的衬垫管放入管道中并由于将一个膨胀管翻转进入该衬垫管中而将之膨胀到管道表面上，并使用通常正在流动的流体材料来完成这个翻转。

该管道最好是一个污水管而该流体材料则是污水。

最好，通过污水管的污水流被转移到一个集水箱内，从该集水箱处污水被引进衬垫管的一端，覆盖该衬垫管处安置了一个膨胀管的端部，以使污水将该膨胀管向外翻转进入该衬垫管中。

从远离所说的集水箱的衬垫管的端部处，那里可能是另一个集水箱，所说的衬垫管的远处端部进入该箱时是开口的，以使污水将被引流通过该衬垫管，随着该膨胀管处于污水和衬垫管之间时，将该衬垫管向外膨胀到所说管道或管沟表面上。

为了促使树脂的固化，任何合适的措施都是可用的，而最好的安排是利用一个粒子辐射源通过污水，为了实现树脂的固化，从该辐射源辐射出粒子撞击该衬垫管和在其内的树脂。为此目的，如果需要特别快的固化，对树脂也可提供一个能响应粒子辐射的促进剂或催化剂，但是已经发现的是通常用于软衬垫的树脂如以聚脂为基体的树脂事实上可在使用伽马（gamma）辐射源时毋须特殊的改变就能固化起来。

当衬垫被一个污浊的液体例如污水进行膨胀时，用于在软衬垫中的树脂的固化的伽马辐射源本身就构成了一个单独的发明，本申请人保留对该发明的权利要求。

集水箱能有效地加以利用以致在一个污水管道每一个人孔处都有集水箱，所述衬垫管在相应的人孔之间被置于进行衬垫的位置。

如果污水管是对水平面来说倾斜排放的，或者藉助于适当安放那些集水箱，由于虹吸效应，污水能流动通过带有柔性衬垫的污水管的各相应区段。

在一个变化的结构中，当不可能利用集水箱时，可用一个放在污水管内的单独的泵，这个泵被安排来将污水泵送进衬垫管，借助于膨胀管是向外翻转地进入该衬垫管的，该泵是与衬垫管脱离接触的。在实行这个方法时，需要另外的密封体或组件，为的是能保证膨胀管是沿着衬垫管翻转的，这将在下面予以详述。

根据本发明，因此可理解到不再需要用于污水的旁通道了，而污水却用作膨胀介质来膨胀所述衬垫管，这是由于使用了下面的有利方法，借助于污水的水头或者使用一个污水泵将膨胀管向外翻转进入所述衬垫管。

本发明的实施例，也包括了使用辐射源的实施例结合附图说明如下，其中：

图1是根据本发明的一个地下污水管在人孔部位的断面立面图，并示出了衬垫操作的基本步骤;

图1A是图1中所示衬垫管的一部份的放大了的剖视图;

图2是类似于图1的视图，但示出了在后段的衬垫操作;

图3是类似于图1的视图，示出了在更为后段的衬垫操作;

图4是一对相邻入孔之间的污水管的断面立面图，示出了该方法如何用于一连串的布局中;

图5是类似于图4的视图，但示出一个利用了衬垫管的树脂的热固化的方法;

图6是图5中沿A-A线的剖面图;

图7是图5中沿B-B线的剖面图;

图8是图5中沿C-C线的剖面图;

图9是一个透视立面图，示出了用于图1的方法中的一个溢流箱;

图10，11和12是相当于图1，2和3的视图，但示出了一个替代的方法，其中污水是通过衬垫管用泵来泵送的;

图13是相应于图4的一个透视图，说明了粒子辐射固化源的使用情况;

图14是图13中所示的粒子辐射固化源的透视立面断面图。

参阅附图，按照本发明的方法进行衬垫的污水管线断面以编号10表示，该污水管被置于地下。地平面以编号12表示。进出污水管12是通过一个入孔14，而要描述的方法目的在于将入孔14与下一个位于图1中入孔14左边的相邻入孔之间的污水管10的那一段加以衬垫。

该入孔14如在16处所示被扩大了，而位于该扩大部的是一个溢流箱18。

在图中，一个堵塞装置20示于入孔14上游的污水管中，该堵塞装置在本例中包括了一个可膨胀的套圈22，在该套圈22的下游连接着一个管状罩24。

在污水管的正常操作中，该套圈22是不出现的，而以编号26所示的污水将正常地直接流过该污水管10如箭头28所示。

根据本发明一个方式，所述污水管段10的衬垫操作是在当通过污水管的污水26保持流动的情况下进行的。在已知的软衬垫操作中，更为通常的是从上游污水管段30来的污水要从旁通道流出入孔14，并在下游的入孔处返回进该污水管。有了本发明的这个方式，所述伸展的管状罩24被向上曳引通过溢流箱18中的孔道32以使污水26首先加厚了深度，然后通过孔道32流进溢流箱18。在溢流箱18中的一个相邻的孔道34配置了一个装置，通过该装置流入箱中的污水能从此处出去。

如图1所示，一个衬垫管36借助一个绞盘和缆绳被曳引进入该管道段10，该缆绳以编号38表示并被连接到该衬垫管36的前导端40。该衬垫管36延伸到地平面12，并可通过一个作业设备42，该作业设备42用来将合成树脂注入该管36的夹层中的吸收性层次。关于这点可参阅图1A，示出了管36的放大了的断面。该里面的层次或那些夹层44可为合适的吸收性毡垫例如聚脂毡，而该外面的层次是一个不透水的层次并可涂覆以聚氨脂膜。要说明的是该管36的注入层次如果需要的话，与其在现场进行，还不如在工厂的条件下进行。此外，最好该管36的前导部以及尾部不应该加以注入，其理由从以下叙述可清楚看到。

该衬垫管36被置入该管段10，在污水被允许升高并流入溢流箱18之前，将被衬垫起来到所需的程度，而图2示出了这样一个位置，在这个位置上该衬垫管36已经被这样放置着，它的尾端48已经被连接到所述溢流箱的孔道34的部位处。该孔道34的周边也已连接到一个柔性的可膨胀的管50。从图2可清楚了解到，当污水26溢入箱18时，它将力图通过孔道34逸出并实际上也这样做了，这时污水将管50向外翻转并膨胀进入该衬垫管36以使污水开始流进衬垫管如清楚地示于图3中。该膨胀管50是用这样的材料和长度制成的，以使管50的膨胀以及管36的膨胀在膨胀进行过程中能被有效地控制起来。该膨胀管50在其尾端可为开口的以使污水能如图4所示的在流经将被衬垫作业的管段10后，向上流进一个在下一个相邻入孔14A处的第二溢流箱18A内，该作业能重复地进行，使流体得以流进将被衬垫作业的下一个污水管段10A。由于这样的安排，将可理解污水是用来膨胀衬垫管36的，借助于中间膨胀管50和50A被污水翻转进管36和36A等等，跟所需要的一样多的许多污水管段可被注入树脂的衬垫管施加到它们的表面上去。由于衬垫管36和36A的前导端和尾端必需用来控制污水的流入和流出该衬垫管36和36A，以及在所述树脂已经固化后，它们要被整平，如下面将叙述到的任何一种情况中，最好的做法是该前导端和尾端不被注入树脂。为此目的，这些部段可在实际上使用不同于衬垫管36的体部的材料来制造。

当注入的树脂被固化时，可以理解该衬垫管36和36A等等变成硬的刚性的衬垫管敷设在所述污水管段10，10A等等的内表面上。

以上描述的总的方法的优点是污水形成了一个介质，该介质膨胀和翻转了膨胀管50和50A，该膨胀管50和50A接着逐渐膨胀了所述衬垫管36和36A敷设到污水管上去。

当衬垫管36被置放在位进行污水管的衬垫作业时，通常要提供某些措施来促使和实现树脂的固化，这是为了加快完成该衬垫作业。当例如使用聚脂树脂时，虽然该树脂将通过时间的进程可自行固化，但自行固化的所需时间过长，因此要提供某些促使固化的措施。

在图4的安排中，用来促使树脂固化的措施包括如虚线所示的，一个粒子辐射源52，该辐射源52借助于合适的绞盘和绳子被曳引通过污水26，该绳子以编号54表示。该辐射源最好是一个伽马辐射源，而它的那些粒子撞击在衬垫36中的未固化的树脂，从而促使所述树脂的固化。

如果需要借助于加热来实现固化的话，则需要用一个膨胀管的变型以及变化的设备，以及一个加热固化装置如图5至8所示。

如图5所示的设备中，三个污水管段60，62和64在进行衬垫作业，那些衬垫已被施加上去或正在被施加上去如图1至3所描述的情况。类似于箱18和18A的溢流箱放在地平面12上如66和68所示，而以编号70所示的衬垫管的衬垫段62包含了一个膨胀管，其结构如图6所示。以编号72所示的该膨胀管包括一个柔性管部74，该柔性管部74的外边连接着一个薄膜部76形成了一个腔室78，在该腔室78内放入一个软管80，热水就在该软管内循环流动如所示的。该膨胀管72被置放进所述衬垫管如图1至3所描述的那样，由于管状部74被翻转以使薄膜76处在被翻转过来的管状部72的里边了，如图7和8所示。

图7所示的腔室78充满了热水，该热水是从地平面上一个锅炉车81中的锅炉来的，水是通过该软管80供应的。腔室78的每一端由于将薄膜76到相应的所述溢流箱66主68的出口和进口连接处封闭起来而封闭住。污水被允许流经翻转过来的管72如箭头82所示并通过薄膜76和膨胀管72之间的空间82如图7所示。因此污水是被用来促使膨胀管进行翻转的，然后热水被通入薄膜76的里边，其时污水继续流经空间84。该热水对衬垫的固化只及于在图7中以编号86表示的一个弧形范围内。要固化该衬垫管的其余部份;该薄膜76连接得使空间84被密封住，以使热水能借助于软管88插进该空间84如图7所示，而在这个变换的安排中污水则流经空间78以使污水流被维持着。

关于污水管段60，污水正在流经被膨胀管的空间78，而热水则通过空间84进行循环，其时关于污水管段62，污水则流经空间84，而热水则通过空间78进行循环。这些安排一定要加以变换，为的是在每个情况中去促使那些衬垫管的余下部分的固化。

图9以图解说明了一个带有进口32和出口34的溢流箱的合适形式，进口32和出口34每个包括一个短管凸起在箱18的底板上面。该箱具有所示的侧壁92，94，96和98，而壁96和98有一些孔100，该孔100通常借助于一个闸阀板102来封闭住，该闸阀板102能借助于例如为人工操作的绞盘104来提升和降下，为的是让污水流经那些孔100和返回进污水管。当例如需要对箱18的内部进行清理或维修时，这就可能是需要的。

在某些情况下，不可能在那些人孔处配置溢流箱，则其他设备必需制作出来用于保证污水流经所述衬垫管以及一个膨胀管用来将衬垫管膨胀到污水管表面上。不需使用溢流箱的设备示于图10至12中。

在这些图中，要进行衬垫的污水管110借助于其结构已如描述的那样的衬垫管112，被配置了一个阀门结构114，该阀门结构114包括一个在其内带有一个可膨胀的外套116的圆筒。该膨胀管118如所示穿过该可膨胀的外套116，而一个管子120也穿过该阀门结构114以使该管子的进口端置于该衬垫管112的尾端部124与该膨胀管118之间，所述衬垫管112的尾端部124是连接到阀门结构114上的。因此可以看到，如果污水借助于一个合适的泵125（图12）被泵送穿过管子120，该膨胀管118将借助于该泵来的污水翻转过来如图11所示，而衬垫管112则被鼓起来并膨胀到污水管表面上。所述膨胀外套116将被理解为需要被膨胀起来以形成一个阀门以使污水不能通过阀门结构114返回流去。

同样地，在膨胀管118的端部进一步安排了一个阀门结构124，其结构类似于阀门结构114，但小一些以使它能带着膨胀管118的尾端穿过阀门结构114。

图12所示的设备存在的情况是当膨胀管118的尾端已经到达它的极限左边位置并已完成了它的翻转。该结构124有一个可膨胀的密封外套126以形成一个密封，该密封允许污水的通道通过该结构124到这样的程度以使污水得以维持流动以及衬垫维持着进行膨胀。在图12中的设备中，该衬垫已经完成在污水管表面上的膨胀。为了促使注入树脂的固化，一个粒子辐射源例如52那样的源被曳引通过该膨胀了的衬垫管以促使树脂的固化。

在每个已描述过的实施例中，该膨胀管可以是一个柔性的被加强了材料制成的，与衬垫管的材料有相同或不同的结构。当膨胀管的材料和衬垫管相同时，通常情况下它将厚些，并也可注入同样的合成树脂以使该衬垫管和膨胀管在树脂进行固化中变成一体。当使用一个被注入树脂的膨胀管时，该注入膨胀管的树脂可包含一种注入该衬垫管内的树脂用的催化剂或触发剂以致能实现固化的促进和加快而不必用如这里描述的粒子辐射源或加热方法。

如图4所示的虹吸型式的设备能用于任何大小的污水管，如果那里有足够的污水流的话。该设备的优点是它是真正安全的，并可在不需特别照看的情况下离开它一段长时间。

任何合适的树脂催化剂和固化系统将按需要来采用。

现参阅图13和14，其中图13主要相当于图4中的污水管10已经被如描述的那样衬垫过了，而这个衬垫将借助于粒子辐射源52来固化，并且借助于绞盘绳子54的曳引来做到的，该绳子54实际上是高强度空气软管卷绕在地平面上的车辆144，146中的绞盘卷筒上。该车辆上具有空气操作的绞盘148和150以使该辐射源52能被曳引通过管子10中的衬垫。空气软管54也用作从车辆140，146供应压缩空气的措施以移动粒子容器材料（例如：铅）的相对应的两半个屏蔽套，该粒子容器材料是包容在具有所示的辐射源52的组件中，这将联系到图14时更为详加描述。当压缩空气供应到组件52时，该设备是这样运转的，所说的屏蔽套的一部分被移开而使从辐射源来的粒子得以径向地辐射出来到衬垫上用于促进固化，但如果压缩空气发生故障了，则屏蔽套在所说的辐射源处自动闭合起来而防止了伽马粒子的辐射。当组件52在运输途中将被放入一个放射性抑制介质中诸如铅或其类似物。

组件52如图14所示，可以看到包括一个球形外壳152，该外壳可做成两半用螺钉或其他方法紧固在一起。该外壳可为铝制的或玻璃纤维或其他材料制成的，这种材料对辐射粒子来说是可以透过的，这样，这些辐射粒子能从组件内面的辐射源辐射出去。所示的辐射源包括一个伽马线辐射材料的轮状环154，并通常包围着该辐射源的是由两半个套管156和158制成的套管壳，该两半个套管借助于一个压缩弹簧168加载而合在一起的，以使两半个套管156，158弹回到关闭位置，该关闭位置遮蔽了该辐射源并防止了伽马粒子辐射到套管壳的外面来。然而，该套管壳能由通过管道54供应的压缩空气来打开，该管道54连接到进口160，该进口160具有空气通道162，164导向汽缸166，在汽缸166中两半套管156，158的内壁可滑动地接合在其间并形成了活塞。当压缩空气这样供应时，将可理解，两半个套管156和158被轴向移开以使该辐射源被暴露出来如图14的下半部所示出的，从而伽马粒子能从辐射源154通过环形间隙并由于该两半个套管156，158被移至开启位置而辐射出来。那些伽马粒子撞击在未固化的树脂上促使其快速固化起来。固化甚至可以做得更快，如果一种特殊的能响应该伽马辐射的触发剂或催化剂包含在该未固化的树脂中的话。

粒子辐射源的利用提供了优越性，由于辐射能穿透污浊的液体例如污水，因此当污水被用作膨胀所述衬垫管的材料时，可采用这种辐射源。这体现了一种较之用来促进固化的现有方法的可观的优点，因为那些现有的方法或者利用光辐射，在这种情况下，该起翻转作用的液体必须是具有足够透明度的以便光线穿越其间，或者利用热量，这就需要提供一个锅炉以及热水的额外费用。利用伽马粒子或其他粒子辐射不仅在这里所描述的方法中是有效的，而且在现有的那些软衬垫方法中使用也是有效的。

Claims (15)

1、一种将管道进行软衬垫的方法，当进行该衬垫作业时毋需将流动材料(26)从旁通道来泵送，包括将一个未被膨胀的已注入树脂的衬垫管(36)放入管道(10)并藉助于将一个膨胀管(50)向外翻转进入该衬垫管(36)并将之膨胀到该管道(10)的表面上，其特征在于，

通常流动着的流体材料(26)用来完成所述向外翻转。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是，所说的管道（10）是一个污水管，而所说的流体材料（26）是污水（26）。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征是，该污水流（26）被移至一个集水箱（18），从该集水箱（18）使污水（26）流进所说的衬垫管（36）的一个端部（48），越过该端部（48），所说的膨胀管（50）的一个端部开始进入所说的衬垫管（36）。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征是，远离所说的集水箱（18）的该衬垫管（36）的一个端部还有一个集水箱（18A），该衬垫管（36）的远端敞开着进入该集水箱（18A），而污水（26）流过该衬垫管（36）并将之膨胀到所说的污水管表面上，并以所说的膨胀管（50）横卧在污水（26）与该衬垫管（36）之间。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征是，所说的集水箱（18，18A）是置放在该污水管（10）顶上的入孔（14，14A）处。

6、根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所说的流动介质是用一个泵（125）泵送进入该膨胀管（118）的，该泵（125）将流动材料泵送进入衬垫管（112），使得该膨胀管被拉着通过一个上游的背压限制器（114），该膨胀管（118）的尾端有一个压力限制器（124），该限制器（124）穿越了该上游压力限制器（114）。

7、根据以上任一项权利要求所述的方法，其特征是，当流动介质（26）将衬垫管（36）膨胀起来时，一个粒子辐射源（52）被通过该流动介质（26），从该辐射源辐射的粒子撞击该衬垫管（36）以及在其内的树脂，这是为了实现树脂的固化。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征是，所说的粒子辐射源（52）可有选择地由置于远处的装置（150，142）来操作的，以控制粒子的辐射和关闭这种辐射。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征是，所说的置于远处的装置（150，142）包括一个压缩空气的供应，该压缩空气能被用来有选择地去打开一个遮盖着辐射源（154）的辐射屏蔽罩（156，158）。

10、根据权利要求1至6所述的任何一项的方法，其特征是，所说的膨胀管（72）被纵向分为两个部分（78，84），一个部分（84）充填以流动介质（26）用来进行翻转，翻转完成以后，该另一个部份（78）充填以热的介质用来对邻近于该部分（78）的树脂进行固化，在一个预先规定的时期以后，该流动材料（26）被则通过另一个部份（78），而前述第一个部分（84）则被充填以热的介质。

11、一种将管道进行软衬垫的方法，被注入可固化的树脂的衬垫管（36）被固定在一个管道或管沟（10）的内表面上以对之进行衬垫，其特征在于，一个粒子辐射源（52）被沿着该固定了的衬垫管（36）的里面穿越过去从并那里辐射出粒子来固化所说的树脂。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征是，所说的粒子辐射源（52）可有选择地由置于远处的装置（150，142）来操作的，以控制粒子的辐射和关闭这种辐射。

13、根据权利要求12所述的方法，其特征是，所说的置于远处的装置（150，142）包括一个压缩空气的供应，该压缩空气能被用来有选择地去打开一个遮盖着辐射源（154）的辐射屏蔽罩（156，158）。

14、一种粒子辐射源组件（52）用来对注入了树脂的衬垫管进行固化，包括一个粒子辐射源（154），其特征在于，有一个可操作的粒子辐射屏蔽罩（156，158）以及用来从一个远处有选择地打开该屏蔽罩（156，158）的装置（142，150）。

15、根据权利要求14所述的组件，其特征是，所说的屏蔽罩（156，158）包括可相对移动的零件（156，158），该屏蔽罩由所说的装置（142，150）供应的压缩空气来打开并使从所说的辐射源（154）得以辐射出粒子，当所说的空气供应出现故障或中断时，可由弹簧的力量使之到达关闭位置。

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