CN111164342B - 用于焊接管道接头的内部完整隔离的装置 - Google Patents

Abstract

本发明可以用于具有内部保护涂层的管道之间的焊接管道接头的内部隔离。根据第一变型的装置包括动力致动器，该动力致动器具有圆柱形的弹性工作构件，该弹性的工作构件适于在其腔内产生过大的压力时径向膨胀。由弹性抗粘材料制成的圆柱形壳体同轴地布置在工作构件的外表面上。所述壳体可以设置有用于排出空气和供给组合物的通道。根据第二变型的装置旨在用于环形空间的无套筒隔离，其中，由抗粘材料制成的壳体在其中间部分通过弹性帘线加强。使用同轴地布置在动力致动器的弹性工作构件的外表面上的圆柱形弹性抗粘壳体，可以借助于保护套筒或借助于壳体的加固部分在焊接区域形成环形空间。在所述环形空间中产生真空，然后填充组合物。弹性抗粘材料使壳体易于从硬化组合物的表面上去除。

Description

用于焊接管道接头的内部完整隔离的装置

技术领域

本发明涉及管道建造，并可用于具有内部保护涂层的焊接管道接头的内部隔离。

背景技术

已知具有内部保护涂层的焊接管道接头的Chuiko防腐蚀保护方法(RU专利2552627C2，公开于2015年6月10日)，该方法包括将保护钢衬套同轴插入管道，该管道要与构造相连接，该构造具有管道内衬套的外表面与焊接管道接头的内部隔离表面之间的环形腔(空间)以及带有保护涂层的邻接部分，在衬套端部进行环形腔的密封随后通过环形腔填充液体密封材料。衬套端部的环形腔密封是通过将衬套端部推入沉积在管道表面的密封组合物中来实现的。该方法没有提供用于密封环形腔的特定装置的使用。

已知一种释放装置，该释放装置具有由耐热的抗粘材料制成的弹性元件和用于使该弹性元件膨胀的气动液压驱动器(RU2328651C1，公开于2008年7月10日)。在两侧均用液体结合组合物浸渍的薄膜纤维绷带以螺旋形缠绕在释放装置的弹性元件上。将该装置插入管道的内部腔中，并放置在要隔离的焊接接头区域。释放装置由气动液压驱动器启动。弹性元件将绷带施加到管道焊接接头的内表面。聚合物粘合剂通过感应器加热以提供聚合。聚合完成后，释放装置的弹性元件从绷带上脱离。从管道腔中取出装置。所描述的装置具有以下缺点：

1.当将绷带施加到焊接的管道接头的内表面上时，释放装置的弹性壳体沿着其表面的整个长度在膜纤维绷带上施加相当高且均匀的压力。在焊接时形成的缺陷(飞边、毛刺、金属刺等)处，可能会迫使绷带穿过，从而破坏了通常无法通过肉眼看到的隔离层的密封度。

2.该装置无法完全消除绷带下方的空气，这不可避免地导致在管道接头的隔离表面区域形成气泡和空隙，其焊根和焊缝区域为焊接时最容易出现飞边、毛刺和其它焊接缺陷的地方。通常，这一事实大大降低了隔离粘合性，而绷带却可能在焊缝最危险的区域从管道内表面脱落。在管道服务期间，在泵送介质的作用下，所描述的缺陷会导致侵蚀性介质逐渐渗透到形成的空隙中，并随后导致绷带剥落。因此，实际上在构建新管道时不应用此工序。

3.在通过释放装置内部的压力增加来提升绷带与管道的焊接接头的隔离表面之间的气隙的消除程度的同时，聚合物粘合剂从绷带中消除，并且粘合剂的粘合变得不可能，这隔离的整个工序减少到零。

4.所考虑的释放装置旨在将绷带施加到管道的内表面，并且不能用于通过真空来提供焊接接头的内部隔离，真空是防止焊接接头的气泡或中间层形成的唯一高效方法，并且旨在显著提高管道焊接接头的隔离质量。这是由于以下事实：释放装置的弹性壳体没有表现出所需的性能的组合。一方面，为了提供一种可靠的密封度以使人能够获得焊缝中环形空间的真空密封度，应在释放装置的弹性壳体中增加压力(通常应不低于2.0-2.5巴或更高)。因此，释放装置的弹性壳体应该由相对刚性的材料制成，该材料能够承受增加的内部压力并且在装置的长度保持稳定的同时径向膨胀。另一方面，为了在隔离焊接接头的区域处确保释放装置的弹性壳体与管道的内表面之间的真空密封接触，该壳体应该是光滑且柔顺的，以便最大程度地提供连接表面的最大完全接触，并提供所需的拧紧壳体压缩程度。上述给定的要求彼此矛盾，因此，所考虑的装置无法提供上述要求。

5.使用缠绕成螺旋状的聚合物绷带不能在隔离区域提供真空密封接触，因为它不是气密密封的，并且具有螺旋形状，在其末端在绷带的整个宽度上形成有纵向缝隙(阶梯)。此外，弹性衬套应具有抗粘性能。

6.所考虑的释放装置无法使密封组合物供给到管道内部腔内的焊接接头隔离层的区域。

7.在聚合工序中，这种释放装置不能使聚合物粘合剂通过管道的内部腔加热。

8.借助视频头对管道焊接接头的隔离密封度进行目视控制不能提供有关隔离质量的完整或可靠信息。

与上述最接近的释放装置是为管道的焊接接头提供防腐蚀保护的装置(RU2133908C1，公开于1999年7月27日)。该释放装置展现出弹性壳体，在该弹性壳体上串联布置有螺旋卷绕的金属带和浸渍有聚合物粘合剂的螺旋卷绕的绷带。释放装置在管道的焊接接头区域中插入管道。将诸如压缩空气之类的工作流体在计算出的压力下供给到弹性壳体中，弹性壳体膨胀并以计算出的力将绷带和螺旋状卷起的金属带压向管道的内表面。当绷带被挤压时，一定量的聚合物粘合剂会从绷带下面的金属衬套末端和锁紧接头区域沿衬套的整个长度被挤出。聚合物粘合组合物发生聚合，这导致绷带在一侧粘到管道的内表面，在另一侧粘到带有锁紧接头的金属带。从管道中抽出带有弹性壳体的释放装置。本装置具有以下缺点：

1.释放装置的弹性壳体没有抗粘性能。当挤压绷带时被挤出的聚合物粘合组合物与释放装置的弹性壳体接触，这不可避免地导致其粘结到金属带/绷带上。在最后阶段，这一事实极大地阻碍了焊接接头的气密密封：首先，它使释放装置从管道腔中抽出的工序大大复杂化；其次，它由于快速磨损而导致释放装置本身(特别是弹性装置)的生命周期下降。

2.该装置无法从绷带和金属带的下方完全消除空气，这不可避免地导致在管道接头、焊根和焊缝区域的隔离表面形成气泡和气隙，其是焊接时最容易出现飞边、毛刺和其它焊接缺陷的地方。通常，这一事实大大降低了隔离粘合性，而绷带却可能在焊缝的最危险区域从管道的内表面脱落。在管道服务期间，在泵送介质的作用下，所描述的缺陷会导致侵蚀性介质逐渐渗透到形成的空隙中，并随后导致绷带剥落。考虑到这一事实，当紧急调试工作管道的泄漏并随后通过更高级的工序进行反复维修时，最优选使用所考虑的装置。因此，在构建新管道时实际上并未应用此工序。

3.通过释放装置内部的压力增加，在消除绷带和管道的焊接接头的隔离表面之间的空隙的程度的同时，聚合物粘合剂从绷带中消除，并且粘合剂的粘合变得不可能，这是不可能的。将隔离的整个工序减少到零。

4.所考虑的释放装置旨在将绷带施加到管道的内表面，并且不能用于通过真空来提供焊接接头的内部隔离，真空是防止焊接接头的气泡或中间层形成的唯一高效方法，并且旨在显著提高管道焊接接头的隔离质量。这是由于以下事实：释放装置的弹性壳体没有表现出所需的性能的组合。一方面，为了提供一种可靠的密封度以使人能够获得焊缝中环形空间的真空密封度，应在释放装置的弹性壳体中增加压力(通常应不低于2.0-2.5巴或更高)。因此，释放装置的弹性壳体应该由相对刚性的材料制成，该材料能够承受增加的内部压力并且在装置的长度保持稳定的同时径向膨胀。另一方面，为了在隔离焊接接头的区域处确保释放装置的弹性壳体与管道的内表面之间的真空密封接触，该壳体应该是光滑且柔顺的，以便最大程度地提供连接表面的最大完全接触，并提供所需的拧紧壳体压缩程度。上述给定的要求彼此矛盾，因此，所考虑的装置无法提供上述要求。另外，特殊的要求是，提供焊接接头隔离表面密封度的衬套应为圆柱形，其与管道焊接接头内表面接触的外表面不应有缺陷。

5.使用金属制膨胀衬套作为带有锁定接头的螺旋状轧制的耐腐蚀带，导致形成高度等于金属带的厚度(1-2毫米)的两个阶梯，形成沿着衬套的整个长度的两个额外空间。当通过真空施加来提供焊接接头的密封度时，这一事实是另一个困难的基础。

6.使用缠绕成螺旋状的聚合物绷带不能在隔离区域提供真空密封接触，因为它不是气密密封的，并且具有螺旋形状，在其末端在绷带的整个宽度上形成有纵向缝隙(阶梯)。此外，弹性衬套应具有抗粘性能。

7.所考虑的释放装置无法使密封组合物供给到管道内部腔内的焊接接头隔离层的区域。

8.在聚合工序中，这种释放装置不能使聚合物粘合剂通过管道的内部腔加热。

9.该装置无法控制管道焊接接头的隔离密封度和管道焊接接头的隔离。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过在焊接接头中形成真空并向其中填充组合物来在焊接接头的区域形成环形腔，从而构建一种提供焊接接头的内部隔离的装置。

该技术问题通过根据第一实施例的用于焊接管道接头的内部隔离的装置来解决，该装置包括动力致动器，该动力致动器具有圆柱形弹性工作构件和圆柱形壳体，该圆柱形弹性工作构件适于在其腔内产生过大压力时径向膨胀，该圆柱形壳体由弹性抗粘材料制成并同轴地布置在该弹性工作构件的外表面上。

而且，该动力致动器可以包括壳体，该壳体具有在其端部闭合的中空圆柱体形状，该壳体的一端具有喷嘴并且在圆柱形壁中具有孔，该弹性工作构件同轴地固定在壳体的外表面上。

动力致动器可以被制成没有壳体，该弹性工作构件被制成闭合的并且具有喷嘴。

此外，壳体可以被制成为具有用于支撑保护衬套的底座，该底座被制成为环形凹部，并具有在该壳体的外表面上呈阶梯状的侧向环形止挡。

此外，壳体可以被制成为具有用于支撑保护衬套的底座，该底座被制成为在一侧开口的环形凹部，并具有在该壳体的外表面上呈阶梯状的侧向环形止挡。

此外，壳体可以由两部分组成，两部分之间的轴向距离小于保护衬套的长度。

此外，壳体可以被制成为具有至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道，每个通道的入口位于壳体端部附近并且每个通道的出口位于壳体的外表面上，位于预计要连接到保护衬套的部分末端的区域。

在这种情况下，至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道位于壳体的一端附近，并且设有气密密封入口。

根据另一实施例，至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道位于壳体的不同端附近，并且设有气密密封入口，如果所有气密密封入口的入口都位于壳体的一端附近，则位于壳体的一端附近的该通道的气密密封入口穿过壳体内部。

在这种情况下，壳体可在距每一端一定距离处具有环形分配槽，环形槽中的一个与至少一个用于空气抽出的通道相连通，另一个与至少一个用于供给组合物的通道相连通。

可能的实施例是，壳体在距每一端一定距离处具有两个拱形槽，其中一个与至少一个用于空气抽出的通道相连通，另一个与至少一个用于供给组合物的通道相连通。

在后两种情况下，壳体可在分配槽之间的外表面的一部分上具有纵向槽，该纵向槽与分配槽相连通。

在这种情况下，纵向槽或者沿着分配槽之间的部分的整个长度而穿过，或者具有倾斜边界的环形凹部被制成在分配槽之间的壳体外表面的部分的中间部分，纵向槽位于壳体外表面的部分的与分配槽邻接的端部处。

在上一种情况下，被制成阶梯状的环形止挡被布置在环形凹部的边界上。

可能的实施例是，每个纵向槽的长度小于分配槽之间的壳体外表面的部分的一半的长度，从而在壳体的中间部分中形成外表面的光滑部分。

此外，可以将加热元件结合到壳体中，制成具有纵向线圈的柔性电缆，该加热元件的一些部分沿着壳体的轴线位于壳体内部，而连接壳体的部分位于壳体端部的外部。

该技术问题也通过根据第二实施例的用于焊接管道接头的内部隔离的装置来解决，该装置包括动力致动器，该动力致动器具有圆柱形弹性工作构件和圆柱形壳体，该圆柱形弹性工作构件能够在其腔内产生过大压力时径向膨胀，由弹性抗粘材料制成的该圆柱形壳体同轴地布置在该弹性工作构件的外表面上，该弹性抗粘材料的中间部分由弹性帘线来加固。

而且，该动力致动器可以包括壳体，该壳体具有在其端部闭合的中空圆柱体形状，该壳体的一端具有喷嘴并且在圆柱形壁中具有孔，该弹性工作构件同轴地固定在壳体外。

此外，壳体可以被制成为具有至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道，每个通道的入口位于壳体端部附近并且每个通道的出口位于壳体的外表面上，位于加固的部分的边界。

在这种情况下，至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道位于壳体的一端附近，并且设有气密密封入口。

根据另一实施例，至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道位于壳体的不同端附近，并且设有气密密封入口，如果所有气密密封入口的入口都位于壳体的一端附近，则位于壳体的一端附近的该通道的气密密封入口穿过壳体内部。

通过所提出的装置的实施例实现的技术效果在于，在装置的结构中，使用同轴地布置在动力致动器的弹性工作构件的外表面上的圆柱形弹性抗粘壳体提供了焊接接头的区域中的环形腔的形成，或者通过保护衬套或者通过形成加强的壳体部分随后在其中形成真空并将其填充组合物，以及抗粘壳体易于与硬化组合物表面分离。

附图说明

通过以下附图说明本发明。

图1是根据本发明的第一实施例的本发明的装置的轴向截面。

图2是根据第一实施例的管道内部处于操作状态的装置。

图3显示了相同的视图而没有管道。

图4是根据第一实施例的具有组合壳体的装置。

图5是不具有用于管道的曲线部分中的焊接接头的内部隔离的壳体的装置。

图6是根据第一实施例的具有壳体的装置，该壳体的底座包括两个侧向止挡，并且在其轴向截面中单侧插入用于空气抽出和用于在管道内供给组合物的通道。

图7示出了相同的视图，其中壳体的底座具有一个侧向止挡。

图8是根据第一实施例的装置，该装置在其轴向截面中双侧插入有用于空气抽出和用于在管道内部供给组合物的通道。

图9是根据第一实施例的装置，同时将保护衬套定位在壳体的底座上方。

图10示出了相同的视图，在当工作构件膨胀时在夹住保护衬套的位置中。

图11示出了与图9相同的管道内部的视图。

图12示出了根据第一实施例的用于保护衬套的壳体，该保护衬套具有流线型形状并具有分布槽和纵向槽。

图13示出了图12的A-A截面。

图14示出了图12的B-B截面。

图15示出了图12的C-C截面。

图16示出了图12的D-D截面。

图17示出了图12的E-E截面。

图18示出了图13的F-F截面。

图19示出了根据第一实施例的装置的壳体，该装置的壳体用于预先安装的具有拱形分布槽的保护衬套。

图20示出了图19的A-A截面。

图21示出了图19的B-B截面。

图22示出了图19的C-C截面。

图23示出了根据第一实施例的装置的壳体，该装置的壳体用于预先安装的具有拱形分布槽的保护衬套。

图24示出了图23的A-A截面。

图25示出了图23的B-B截面。

图26示出了图23的C-C截面。

图27示出了图23的D-D截面。

图28示出了图23的E-E部分。

图29示出了图33的F-F截面。

图30示出了图23的G-G截面。

图31示出了图23的H-H截面。

图32示出了图24的I-I截面。

图33示出了根据本发明第二实施例的本发明的装置的轴向截面，该装置处于通过管道中的孔用组合物填充环形空间的位置。

图34示出了根据第二实施例的装置的轴向截面，该装置具有通道的双侧输入，以用于将空气抽出并用于在初始位置在管道内部供给组合物。

图35示出了相同视图，在环形空间的气密密封的位置中。

图36示出了相同视图，在壳体中通过通道填充组合物的环形空间的位置中。

图37示出了相同视图，在动力致动器的收缩位置以及其与组合物的分离位置中。

图38以总体视图示出了根据第一实施例的装置的壳体，该装置的壳体具有结合的加热装置。

图39示出了图38的A-A截面。

图40示出了图38的B-B截面。

图41示出了与图38相同的从端侧的视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施方式的用于焊接管道接头的内部完整隔离的装置的最容易执行的图。该装置包括动力致动器，该动力致动器具有圆柱形壳体1和同轴地安装在该圆柱形壳体上的圆柱形弹性工作构件2，该壳体1具有内部腔3，在圆柱形壁中的气体分配孔7和在端壁中的喷嘴12。在工作构件2的外表面上，布置有圆柱形壳体4，该圆柱形壳体4由弹性的、真空密封的、抗粘的材料例如硅树脂制成。在最简单的实施中，壳体4是弹性的真空密封套筒。在初始位置，装置位于管道5和11内，位于管道5和11的焊接接头9区域。保护钢衬套6位于装置与管道5、11之间。环形垫8布置在焊接接头的内表面9上。

图2和3显示了处于工作状态的装置。图3没有常规地示出要连接的管道或保护衬套。在工作状态下，壳体4(图3)具有：位于壳体4的边界上的两个气密密封带44和48；在壳体4的中间部分中的底座46；和两个端部紧固带45和47，其将底座46连接到气密性密封带44和48。壳体4是一体式的真空密封的壳体。

气密密封带44和48被设计成为由保护壳6在焊接接头9的区域中形成的环形空间的内部腔提供主要隔离，在真空吹送工序中，用液体组合物填充腔并在环形空间内聚合组合物。底座46被设计成使保护壳体6的内表面隔离。端部紧固带45和47被设计成提供用于焊接接头9并用于通过填充组合物形成隔离的环形空间的内部腔的端部部分的气密密封。

在经由喷嘴12(图2、3)的焊接接头的气密密封期间，压缩空气被供给到动力致动器的壳体1的内部腔3中。随着内部腔3中压力的增加，压缩空气通过气体分配孔7作用在动力致动器的弹性工作构件2上并使弹性工作构件2充满空气。在这种情况下，动力致动器的弹性工作构件2使壳体4膨胀。随着动力致动器中压力的增加，壳体4的底座46被紧紧地施加到保护衬套6的内表面，以确保保护衬套6的内表面的完整隔离。壳体4的气密密封带44和48在动力致动器的弹性工作构件2的作用下紧密地贴在接头的管道5、11的内表面上，同时通过焊接接头在真空壳体4的内表面与焊接管道5、11的内表面之间形成气密密封的环形空间。壳体4的端部紧固带45和47提供了在保护衬套6的边界处的环形端部空间的气密密封，并且提供在保护衬套6、壳体4的端部紧固带45和47、管道5、11的内表面与焊缝之间形成了气密密封的真空密封的环形空间。在管道5、11之一中，形成有用于从环形空间的空气抽出的孔10(图1)和用于向其中供给液体组合物的孔13。作为变型，壳体可以由两部分组成(图4)。两部分壳体26与整体壳体的区别在于没有底座的中间部分。在这种情况下，仅当使用由真空密封材料(例如钢或塑料)制成的保护衬套6时，才可以通过根据本发明的第一实施方式的装置来提供环形空间的气密密封。当使用非常宽的钢制保护壳6时，使用两部分壳体26是最合理的选择。

在没有壳体的情况下制造装置的变型是可能的(图5)。为此，使工作构件2闭合并且在端部具有喷嘴。图5示出了使直管道5与分支15的焊接接头内部隔离的图。在这种情况下，内部环形空间的形成是通过使用具有特定轮廓的保护衬套25来进行的。使用不具有壳体的气动或液压动力致动器使人能够容易地将本发明的装置用于管道的曲线部分的焊接接头的内部隔离。

图6示出了根据本发明的第一实施例的装置，其中，在壳体4的外表面上形成有具有两个侧向止挡17(环形阶梯)的特定的底座16(环形凹部)。底座16的宽度等于保护衬套6的宽度。当工作构件2膨胀时，壳体4也膨胀并且接合到保护衬套6。保护衬套完全落在真空壳体4的底座16上。在这种情况下，真空壳体4的两个侧向止挡17与保护衬套6的端部相接合。保护衬套6被可靠地固定以防止任何轴向位移。

图7示出了该装置的另一实施例，其中壳体4具有一个侧向止挡17(环形阶梯)和从一侧开口的底座16。具有一个侧向止挡17的真空壳体4使人能够将具有各种宽度的保护衬套6放置在该装置上。用具有底座16和一个或两个侧向阶梯17的壳体4进行气密密封的装置使得在没有预先安装保护衬套的情况下提供管道的焊接接头的密封度变得相当容易。

图6示出了根据本发明的装置的实施方式，其中在管道内部单侧插入用于空气抽出的一个或多个通道和用于供给组合物的一个或多个通道。用于管19和20的气密密封入口在壳体壁一端附近被内置到壳体壁中，沿着壁的轴线穿过，并形成用于空气抽出和用于供给组合物的通道。

图8示出了处于工作位置的本发明的装置，该装置在管道内部双向插入用于空气抽出的一个或多个通道和用于供给组合物的一个或多个通道。壳体1由内置的穿过通道27而制成，该穿过通道27用于铺设管23和24，管23和24具有用于空气抽出和用于供给组合物的通道。壳体4具有底座16，底座16具有侧向止挡17，用于将保护衬套6直接地精确定位在壳体4的底座上。用于将管19、20、23和24从壳体4的两端连接到用于空气抽出和用于供给组合物的通道上的气密密封入口29被一体到加厚的气密密封带21和22中。气密密封入口29将管19、20、23和24的通道连接到位于壳体4的端部紧固带上的分配表面槽28。壳体4的这种结构提供了在焊接接头的区域处的环形空间的内部腔的容易和可靠的密封度，并提供了用于真空工序和其随后的真空浸渍，无需在要连接的管道5和11的壁上钻特殊的技术孔。由于由释放的动力致动器对气密密封带21和22的膨胀，它们确保了环形间隙的内部腔的隔离。真空泵的连接以及将液体组合物供给到环形空间的隔离腔中是通过管19、20、23和24的通道进行的，这些通道直接与一体气密密封带21和22中的气密密封入口29相连通。为了防止从气密密封入口29到环形空间的内部腔的出口孔意外关闭，在端部紧固带上布置有分配槽28，用于将气密密封入口29的出口孔连接至壳体4中的底座16的侧向止挡17。因此，与将气密密封带21和22压靠在要连接的管道5和11的内壁上的程度无关，管19、20、23和24通过气密密封入口29和分配槽28可靠地连接到保护衬套6的端部与待连接的管道5和11的内壁之间的环形端部空间。所述端部空间用于将空气抽出并将组合物供给到在焊接接头的区域中的环形空间的腔中。

该装置的操作与具有单侧液体组合物供给系统并连接至真空系统的装置的操作相同。当在焊接接头处进行密封工序时，保护衬套6在装置的壳体4上移动，并且位于底座16上方，同时衬套端部抵靠端部止挡17安装(图9)。压缩空气通过喷嘴12供给到动力致动器中。动力致动器的弹性工作构件2被充气，保护衬套6被紧紧固定在底座16中，其端部由壳体4的侧向止挡17固定(图10)。这会导致空气供给关闭。将该装置引入焊接接头9的内部腔中(图11)。该装置与保护衬套6一起相对于焊接接头9的位置居中。动力致动器中的压力增加到标称值(通常为最高2.0-2.5巴)。壳体4的气密密封带21和22被紧紧地压靠在焊接接头的管道5、11的内表面上。这导致在保护衬套6与管道5、11的内表面之间形成真空密封的环形空间。当压力被施加到动力致动器时，保护衬套6相对于管道的轴线自动居中，这在保护衬套6的壁与管道5、11的壁之间提供了均匀的环形空间。通过保护衬套6两端的端部空间提供了确保密封度的入口，用于连接真空泵并用于供给液体组合物。在这种情况下，不需要在管道5、11的壁上钻技术孔。此外，在进行焊接接头9的内部隔离的工序中，该装置与环境完整隔离，从而大大改善了在任何天气条件下焊接接头9的气密密封的条件。供应空气排出通道和在管道内供给组合物的通道的系统使人能够在露天场所(陆地)和隐蔽场所(水下和土壤中)提供管道焊接接头的密封度。

图12示出了壳体4的整体视图，该壳体具有特定轮廓的底座16，特定轮廓用于具有侧向止挡17的流线形状的保护衬套。流线形状的保护衬套具有平滑的膨胀(在图中未示出)。壳体4的底座16的轮廓重复保护衬套的轮廓。该壳体4被设计用于将保护衬套精确地定位在壳体4的底座16上，从而将保护衬套夹紧在管道的腔的外部；被设计用于将保护衬套输送至要被气密密封的焊接接头；被设计用于使保护衬套相对于焊接接头的平面而中心定位；被设计用于环形空间的主要气密密封；被设计用于分布式供应通道以抽出空气并供应通道以通过管道的内部腔将组合物供给到环形空间的内部腔。焊接接头与具有流线形状的保护衬套以及与用于连接真空泵和供给组合物的内部入口的焊接接头的气密密封工序的主要特点是，在衬套的边界上有非常窄的环形端部空间。它通过一体的气密密封入口大大减少了真空和组合物的局部供给部分。为了增加通过壳体4(图11)的结构中的保护衬套与管道的内表面之间的狭窄环形端部空间供给真空和组合物的流动部分，使用了特定的分配收集器，例如拱形槽31、32、33、34(或环形槽)和多个分布的表面毛细管类纵向槽35。分配槽31、32、33、34位于真空壳体的气密密封带21、22与端部紧固带之间的边界处(图12)。纵向槽35直接位于端部/紧固带的外表面上。在这种情况下，气密密封入口29的内部通道与分配槽31、32、33、34直接连通(图18)。依次地，多个纵向槽35提供了分配槽31、32、33、34与保护衬套6的端部的连接，以及分别与衬套6的边界上的端部空间的连接。当使用流线型的保护衬套时，通过大量分布的纵向槽35(图16)就可以实现直接流到端部空间的供应线的所需流动截面。在壳体4上，在分配槽31、32、33、34和端部紧固带的区域，两个纵向分隔桥36作为壳体的圆柱形表面在每一侧的光滑部分(图12和图15)。桥36提供所有分配槽和入口的隔离(图15)。壳体4的这种结构使人能够完全独立地控制用于连接将空气抽出和将组合物供给到焊接接头区域处的环形空间的通道的位置，并分别大大简化了控制焊接接头气密密封的整个工序，例如将焊接接头密封到管道的倾斜或垂竖直部分时。真空系统始终连接到供应线的较高点，而组合物的供给则通过供应线的较低点进行。图13示出了在纵向分隔桥36的区域处的壳体的纵向截面，其示出了气密密封带21、22和分隔桥36完全分隔了上部拱形分配槽31、32和下部拱形分配槽33、34，防止它们之间的介质转移。进而，将具有端部止挡17的底座16紧紧地施加到保护衬套6的内表面上，将分配槽的左侧部分与右侧分开(图13和图17)。因此，考虑到提供密封度的情况，更优选随任何区域都提供了真空系统和组合物供给的独立连接的可能性。图14示出了具有一体的内部气密密封入口29的壳体4的气密密封带22的横截面。当对焊接接头进行操作以提供气密密封时，气密密封带22(图14)具有一体的弹性或刚性气密密封入口29的部分。气密密封带22具有与气密密封带22的外表面相同的形状。气密密封带22的外表面及其内表面37具有一体的圆柱形状。当向动力致动器的工作腔3中提供压力达到额定值时，气密密封带21、22在其外表面的整个表面上紧紧地贴靠在在焊接接头9的区域的管道5、11的壁上，并且分别在焊接接头的区域形成真空密封环形空间。设置用于空气抽出的通道和用于通过壳体4中的气密密封入口29供给组合物的通道使人可以放弃在要连接的管道5、11的壁中的技术孔的想法，这大大减少了焊接接头内部隔离工序的成本，同时大大膨胀了水下和地下管道隔离工序的应用可能性。此外，它在实践中消除了天气条件对焊接接头的密封度提供工序的影响。在这种情况下，气密密封入口29(图14)对主要隔离或对焊接接头的环形空间腔的真空抽空或真空浸渍没有任何负面影响。

图19示出了根据本发明的装置的壳体4，该壳体4设计成与先前安装的保护衬套一起操作(在管道安装工序中)，其中空气抽出和从管道内部供给液态组合物是通过衬套的端部与焊接管道的壁之间的端部环形空间来进行的。壳体4具有：两个气密密封带21、22，其具有一体的气密密封入口29(图20)以用于空气的抽出和用于供给组合物；两个环形的分配槽31、32；与端部紧固带结合的加长的底座(图19)，以及在底座16和端部紧固带的整个长度上形成的纵向槽35。分配槽31和32(图19和21)通过纵向槽35(图20和22)互连。壳体4的与动力致动器接触的内表面37具有光滑的圆柱形状。在通过使用先前安装的保护衬套来紧固焊接接头的工序中，所述壳体的结构不需要用于内部隔离的装置相对于焊接接头平面的精确定位。在这种情况下，主要条件是壳体4的加长的底座16与保护衬套完全重叠。

如图19所示的具有壳体的焊接接头的内部隔离的装置的操作如下。壳体19被置于动力致动器的弹性工作构件上。用于抽气和用于组合物供给的挠性管连接到壳体4的气密密封入口29。用于焊接接头的内部隔离的装置插入管道的腔中，并移至焊接接头，焊接接头用预先安装的保护衬套拧紧，以防止由保护衬套造成的纵向位移。通过比较从最接近的管道末端到装置末端(在管道内部测量)的距离与最接近的管道末端到焊接接头平面(在管道外部测量)的距离，可以将装置相对于焊接接头平面进行粗定心。装置定位的所需精度由壳体4的底座16的长度确定，该底座16可以以任何必要的长度来制造。衬套的长度过长是不合理的，因为衬套的长度越大，液体组合物的消耗就越大。在定位提供焊接接头的密封度的装置之后，将压力供给至动力致动器，并且将壳体4紧密地压靠至保护衬套的壁和管道的壁。当气密密封带21和22压靠至管道壁上时，提供了用于焊接接头的环形空间腔的有保障的隔离。带有端部紧固带的壳体4的底座16紧紧地压靠到保护衬套的表面和管道壁上。在这种情况下，位于壳体4上并压靠在保护衬套上的纵向槽35和管道壁形成闭合的毛细管通道。这些通道从一个分配槽31(32)延伸到另一个。毛细管通道(图20)提供了分配槽31和32与衬套的端部与管壁之间的两个环形端部空间之间的连接。在这种情况下，由于大量的纵向槽35沿着壳体周边均匀地分布，提供了必要的流动截面(图21、22)。空气通过气密密封入口29从环形空间腔中抽出。当空气抽出通道关闭时，基于环形空间腔中的压力增加率来检查密封度。液态组合物在真空下通过下部的气密密封入口29供给到环形空间中。液态组合物聚合直至材料停止流动的状态。动力致动器上的压力释放。动力致动器的弹性工作构件2收缩并引起壳体4收缩。由抗粘材料制成的壳体4容易地从管道壁的保护衬套的表面和部分硬化的组合物上脱落。该装置从管腔中抽出。在这种情况下，处于固化初期的组合物料易于分离，并且不会妨碍装置从管道中抽出。

为了对带有液体组合物的管道焊接接头的真空浸渍工序提供有效的控制，可以改进图19中所示的壳体4，通过在其槽上制造作为壳体4的圆柱形表面的光滑部分的纵向和横向桥。图23示出了用于焊接管道接头的内部隔离的装置的壳体4，具有连接到真空系统的分配系统和液体组合物供给系统。图23所示的壳体具有：两个气密密封带21和22；四个气密密封入口29(图25、31、32)；四个拱形分配槽，其中槽31和34位于其左侧(图26)并且两个槽32和33位于其右侧(图30)；和两个纵向桥36(图23、24)。在分配收集器31、34、32、33与横向环形桥38之间，形成多个纵向槽35(图23、26、27、29、32)。壳体4的构造为用于空气抽出和用于组合物供给的通道提供了隔离。它使人既可以在环形端部空间的任何位置进行空气抽出，也可以将液体组合物供给到环形腔中。空气抽出通道和组合物供给通道的分布式供应线可提供对在焊接管道接头区域浸渍环形空间腔的工序以及实际上位于任何位置的管道部分的内部隔离进行有效的控制。

图23所示的具有壳体的装置与具有图19所示的具有壳体的装置的操作相同。作为具有横向环形桥38的壳体4的缺点(图23、32)，我们提到相对于焊缝9平面的装置定位精度的一些限制，该限制不应低于保护衬套的一半长度，或应在±60mm至±90mm之间。实际上，该限制没有任何实际影响，因为通常无需采取任何特殊措施即可获得的定位精度在±10mm与±20mm之间，并且可以在现场条件下使用通用测量装置轻松提供。使用激光测距仪时，可以达到±1mm的精度。

图33示出了根据本发明的第二实施例的装置，该装置用于管道焊接接头的内部完整隔离而不使用保护衬套。该装置包括动力膨胀致动器，该动力膨胀致动器具有弹性工作构件2，该弹性工作构件2附接到具有孔7和喷嘴12的圆柱形壳体1上(类似于根据第一实施例的装置)，以及由弹性抗粘材料制成的圆柱形壳体4。在这种情况下，被设计用于在没有保护衬套的情况下隔离焊接管道接头的壳体4的结构与当存在保护衬套时所使用的壳体完全不同。壳体4的底座用于在不使用保护衬套的情况下使焊接的管道接头隔离，底座是通过使用一体在壳体4的主体中的有弹性的弹性帘线39制成的。帘线39应具有至少8％到10％的回弹弹性，以防止隔离工序中的底座延伸。壳体4的这种构造极大地限制了底座延伸，并且这归功于在操作状态下当动力致动器具有标称压力时，在壳体4的底座的外表面和管道5和11的内壁之间提供了所需的间隙T2。壳体4的气密密封带和端部紧固带被制造时没有任何帘线，并且它们是高弹性的。因此，动力致动器的工作构件2将气密密封带紧紧地压靠在管道5和11的内壁上，而平滑弯曲的端部紧固带则闭合了环形空间腔的紧固回路。结果，根据本发明的装置在不使用保护衬套的情况下在焊接管道接头的区域中实现了真空密封的环形空间的形成。

根据本发明的第二实施例的装置还可以包括气密密封入口29(图34、36)，该气密密封入口29具有用于空气抽出的通道和以单向和双向供应线供给组合物的通道，类似于它们在根据第一实施例的装置中的应用。

环形空间通过管道5、11之一(图33)中的上部技术孔10或通过气密密封入口29(图35)真空抽空。通过经由管道5、11之一中的下部技术孔13(图33)或经由下部气密密封入口29(图36)供给组合物来控制密封度并浸渍环形空间。液态组合物聚合。动力致动器上的压力释放。动力致动器的弹性工作构件2收缩并且引起壳体4的收缩，包括具有帘线39的底座的收缩(图37)。结果，在壳体4的底座与聚合组合物14之间形成空间T3(图37)。该装置很容易从管道腔中抽出。这样，根据本发明的装置提供了在不使用保护衬套的情况下使焊接接头隔离的可能性。

图38示出了根据本发明的第一实施例的装置的壳体，其具有通过内置于壳体4(图41)中的柔性加热电缆41(图39、40)执行的一体加热。当进行焊接接头的隔离时，壳体4仅通过其尺寸的膨胀而经历弹性变形，而在纵向方向上，壳体实际上不遭受任何变形，其尺寸保持稳定。这就是为什么壳体4中的加热电缆41仅具有纵向线圈的原因。在壳体4的边界上，在加热电缆41的线圈的出口处形成回路38。在壳体4的初始位置，柔性加热电缆41的线圈之间的距离等于值M(图39)。当壳体膨胀时，加热电缆41的线圈之间的距离M与壳体4的膨胀成比例地增加。加热电缆41的回路38(图39、41)补偿了壳体4中的这些偏移。从商品和安全的角度来看，加热电缆41的出口42和43(图38、41)布置在一侧。内置在壳体4中的加热系统使在较低的环境空气温度下拧紧焊接接头的工序变得更加容易，并使人能够大大改善对液态组合物聚合工序的控制，并加快焊接接头隔离的整个工序。例如，在壳体4的快速加热下，液态组合物的最薄层将首先在保护衬套的端部上被加热。反过来，这一事实将导致残留的液体组合物的阻塞，并且在从管道腔中过早地移开装置的情况下，将防止其从环形空间泄漏。同时，以这种方式停止的环形空间腔内的液态组合物的进一步聚合工序将不可避免地在较低的温度下以较低的速率发生，并且对焊接接头隔离的工序没有任何影响。

根据本发明的用于焊接管道接头的内部隔离的装置表现出以下技术优点。

1.根据本发明的装置使人能够完全消除焊接缺陷对焊接的管道接头的内部隔离质量的影响。

2.该装置使用同轴地位于动力致动器的弹性工作构件的外部半刚性表面上的圆柱形高弹性抗粘壳体，为根据本发明的焊接管道接头的内部隔离的该装置提供了一组性能的组合，这对于利用真空进行焊接接头的内部隔离是必需的。

3.根据本发明的装置提供了基于滴落程度对焊接接头区域中的环形空间的密封度进行定性评估的可能性。在这种情况下，可以在从环形空间抽出空气的阶段确定具有等于或大于几微米的总等效直径的泄漏。当停止将空气抽出通道几秒钟时，就会检测到总泄漏，其等效直径为50到100纳米。较小尺寸的泄漏的检测可以在几分钟之内完成，但实际上，它们对真空浸渍的质量没有重大影响，这就是为什么它们不需要任何检测的原因。在真空浸渍和复合聚合之后，在焊接接头区域内的环形空间可确保绝对的密封度，并且无需反复进行隔离控制。

4.对端部环形空间的气密密封的完全控制和壳体的高弹性，使人在使用真空使焊接接头隔离的工序中，可以直接轻松地控制端部环形空间的密封度，这得益于动力致动器内部的压力调节，以及在必要时通过相对于焊缝位置对装置位置进行局部修改。

5.根据本发明的装置(第一实施例)提供了一种可能性，将保护衬套输送到管道的焊接部分内，并相对于焊缝腔和管道轴线进行定位，伴随这随后焊接接头在开放和闭合部分(包括水下)的隔离。

6.该装置(根据第一实施例)提供了使用任何形状的保护衬套的可能性，包括用于焊接接头的隔离的圆柱形或流线型的任何形状的保护衬套。

7.该装置(不具有壳体)可以对带有弯头(分支)的焊接接头进行隔离。

8.根据第二实施例的装置提供了在不使用保护衬套的情况下使焊接接头隔离的可能性。

9.该装置提供了如下可能性：从焊接接头的隔离环形空间中抽出空气，并且经由内部管道腔直接经由在根据本发明的装置的壳体上形成的特定通道将液体组合物供给到焊接接头。

10.该装置使人能够在较宽的范围内控制将空气从环形空间腔抽出的通道的位置以及将组合物供给到环形空间腔的位置。

11.该装置使人能够控制抽出的空气和组合物供给通道的流动截面。

12.进行聚合时，该装置使人能够直接在管道内部进行组合物加热。

Claims (22)

1.一种用于焊接管道接头的内部隔离的装置，包括：动力致动器，其具有圆柱形的弹性工作构件和保护衬套，该弹性工作构件在其腔中产生有过大压力时能够径向膨胀，其特征是，由弹性抗粘材料制成的圆柱形的壳体同轴地布置在该弹性工作构件的外表面上，当该保护衬套的两侧的该弹性工作构件的部分膨胀并且该壳体的端部压靠在管道表面时，能够在该保护衬套与该管道表面之间形成真空密封的环形空间，该管道表面位于焊接接头区域中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该动力致动器包括壳体，该壳体被制成中空圆柱体，该壳体在其端部闭合并且在其端部具有喷嘴并且在圆柱形壁中具有孔，该弹性工作构件同轴地附接到该壳体的外部。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该动力致动器在没有壳体的情况下制成，而该弹性工作构件被制成闭合并且包括喷嘴。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该壳体被制成为具有用于保护衬套的底座，该底座被制成为环形凹部，并具有在该壳体的外表面上呈阶梯状的侧向环形止挡。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该壳体被制成为具有用于保护衬套的底座，该底座被制成为在一侧开口的环形凹部，并具有在该壳体的外表面上具有呈阶梯状的横向环形止挡。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该壳体由两部分组成，该两部分之间的轴向距离小于该保护衬套的长度。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该壳体被制成具有至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道，每个该通道的入口位于该壳体的端部附近并且出口位于该壳体的外表面上，位于被设计成连接到该保护衬套的部分的边界区域中。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征是，至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道位于该壳体的一端附近，并且设有气密密封入口。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征是，至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道位于该壳体的不同端，并且设有气密密封入口，该通道的该气密密封入口位于该壳体的一端附近，该气密密封入口被放置在该壳体内以提供所有在该壳体的一端附近的该气密密封入口的位置。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征是，该壳体在距每一端一定距离处具有环形分配槽，一个环形分配槽与至少一个用于空气抽出的通道相连通，而另一个环形分配槽与至少一个用于供给组合物的通道相连通。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征是，该壳体在距每一端一定距离处具有两个拱形分配槽，其中一个与至少一个用于空气抽出的通道相连通，而另一个与至少一个用于供给组合物的通道相连通。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征是，该壳体在该分配槽之间的该外表面的一部分上具有纵向槽，该纵向槽与该分配槽相连通。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征是，该纵向槽沿着该分配槽之间的部分的整个长度而延伸。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征是，在该分配槽之间的该外表面的中间部分上设置有具有倾斜边界的环形凹部，该纵向槽位于该壳体的该外表面的该部分的与该分配槽邻接的端部处。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征是，在该环形凹部的边界上设有阶梯状的环形止挡。

16.根据权利要求12所述的装置，其特征是，每个该纵向槽的长度小于该分配槽之间的该壳体的该外表面的该部分的一半的长度，从而在该壳体的中间部分中形成该外表面的光滑部分。

17.根据权利要求1所述的装置，其特征是，在该壳体中内置有加热元件，该加热元件被制成为具有纵向线圈的柔性电缆，该加热元件的一些部分沿该壳体的轴线位于该壳体内部，而连接该壳体的部分位于该壳体端部的外部。

18.一种用于焊接管道接头的内部隔离的装置，包括动力致动器，该动力致动器具有圆柱形弹性工作构件，该圆柱形弹性工作构件能够在其腔中产生过大压力时径向膨胀，其特征是，由弹性抗粘材料制成的圆柱形的壳体同轴地布置在该弹性工作构件的外表面上，该弹性抗粘材料的中间的环形部分由弹性帘线加固，当该壳体的该加固的环形部分的两侧的该弹性工作构件的部分膨胀并且该壳体的未加固的端部压靠在管道表面时，能够在该壳体的该加固的环形部分与焊接接头区域的该管道表面之间形成真空密封的环形空间。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征是，该动力致动器包括壳体，该壳体被制成为具有在其端部闭合的中空圆柱体形状，该壳体的一端具有喷嘴并且在该圆柱形壁中具有孔，该弹性工作构件同轴地附接到该壳体的外部。

20.根据权利要求18所述的装置，其特征是，该壳体被制成为具有至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道，每个该通道的入口位于该壳体的端部附近，并且出口位于该壳体的外表面上，位于该加固的部分的边界上。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征是，至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道位于该壳体的一端附近，并设有气密密封的入口。

22.根据权利要求20所述的装置，其特征是，至少一个用于空气抽出的通道和至少一个用于供给组合物的通道位于该壳体的不同端附近，并设有气密密封入口，该气密密封入口位于壳体的一端附近，该气密密封入口被放置在该壳体内以提供所有在该壳体的一端附近的所有该气密密封入口的所有入口的位置。

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