CN111373189A - 便于管线检修的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使加强带在管道(60)的待修复修复部分(61)的两侧缠绕在修复长度上的缠绕装置(10)，缠绕装置具有：‑滑架(20)，与带卷架(30)固连在一起，‑加强带带卷(32)，缠绕在所述带卷架上，‑驱动所述滑架围绕所述管道的周边转动的驱动装置(65,15,67,17,12,13)和驱动所述滑架沿所述管道的纵向轴线平移的驱动装置(20,40)，以使所述加强带围绕所述管道缠绕成螺旋形，‑使所述滑架平移方向反向的反向装置(34,36)，使得在每次改变方向时，所述滑架沿着与之前方向相反的方向移动和一层加强带通过叠置于前一层加强带上而围绕所述管道进行缠绕，和/或‑驱动所述滑架平移的驱动装置还具有传送链(40)，传送链具有在第一齿轮与第二齿轮之间沿相反的方向移动的两条索段，用于使所述滑架挂接在所述传送链上的活动挂接装置适于与传送链的所述两条索段配合，‑并且，所述反向装置使挂接所述滑架的活动挂接装置从一个索段向另一个索段移动，反之亦然，以致当活动挂接装置之一脱离一个索段时，另一个活动挂接装置与另一个索段配合，因此，在所述滑架围绕所述管道转动期间，所述反向装置被自动地致动。

Description

便于管线检修的装置
技术领域
本发明涉及用于输送压力流体或压力气体的管线和管道的检修，尤其涉及便于管线检修的装置。
背景技术
长距离输送压力气体或压力液体的管线或者管道，容易受到内外腐蚀这样的侵蚀或者冲击。管道损坏往往造成其内装物泄漏。人们研究出一些检修解决方案，以杜绝局部漏泄。例如，在泄漏部位，围绕管道缠绕加强带。为有效起见，这种加强带围绕管道缠绕成螺旋形，在管道的完全包括泄漏部位的长度上进行搭接，多层加强带彼此叠置。
WO2011/049668提出一种围绕管道卷绕加强带的器具。其提出的器具具有一个缠绕头部，通过缠绕头部供给材料带，使材料带的一端固定于现有管道。转动缠绕头部，使之相对于管道进行轴向移动，加强带围绕管道缠绕成螺旋形。为了缠绕补加道次，缠绕器具在管道上退回到起始位置，以类似于第一道次的方式，缠绕第二道次。该器具的缺陷是，缠绕头部要返回到起始位置，加强带围绕管道的缠绕不是连续进行。
WO2013/182831提出一种围绕管道待修复区域缠绕预浸渍聚合物加强带的装置。一个带卷架围绕管道转动，围绕待修复区域缠绕预浸渍加强带。在第一道次缠绕之后，带卷架转动，沿相反方向平移，在第一道次上缠绕第二道次，以加强带均匀缠绕的间距进行均匀缠绕。滑架被驱动，在一个由装置的转动和一个齿轮系统驱动的螺旋器的作用下，沿管道的纵向方向平移。滑架的方向改变借助于螺旋器的转动方向改变进行。螺旋器的这种转动方向改变由操作人员进行，其操纵一个变速器，使一个小齿轮改变转动方向。这种装置的缺陷在于手动改变方向。另外，在改变方向时，装置必须停止转动。另外，有时带卷架在螺旋器终端会卡住。实际上，当检修操作在水下进行时，可见度不良，潜水员看不见带卷架到达行程终点，不放慢移动，提供的力使带卷架卡在螺纹面的终端。因此，要求操作人员干预，如果是水下检修，则要求潜水员进一步用力，松开带卷架。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种围绕管道缠绕合成材料带的装置，其具有带卷架自动改变方向的装置，这种方向改变无需操作人员干预进行，也无需停止围绕管道操纵所述装置。
因此，本发明涉及使加强带在管道的待修复修复部分的两侧缠绕在修复长度上的缠绕装置，缠绕装置具有：
-滑架，与带卷架固连在一起，
-加强带带卷，缠绕在所述带卷架上，
-驱动所述滑架围绕所述管道的周边转动的驱动装置和驱动所述滑架沿所述管道的纵向轴线平移的驱动装置，以使所述加强带围绕所述管道缠绕成螺旋形，
-使所述滑架平移方向反向的反向装置，使得在每次改变方向时，所述滑架沿着与之前方向相反的方向移动和一层加强带通过叠置于前一层加强带上而围绕所述管道进行缠绕，
根据本发明一个主要特征，驱动所述滑架平移的驱动装置还具有传送链，传送链具有在第一齿轮与第二齿轮之间沿相反的方向移动的两条索段，用于使所述滑架挂接在所述传送链上的活动挂接装置适于与传送链的所述两条索段配合。根据本发明另一个主要特征，所述反向装置使挂接所述滑架的活动挂接装置从一个索段向另一个索段移动，反之亦然，以致当活动挂接装置之一脱离一个索段时，另一个活动挂接装置与另一个索段配合，因此，在所述滑架围绕所述管道转动期间，所述反向装置被自动地致动。
附图说明
通过下面参照附图的说明，本发明的目的、缘由和特征将显而易见，附图如下：
图1示出根据本发明的优选实施方式的本发明装置；
图2是本发明的带卷架的滑架的透视图；
图3是带卷架驱动装置沿第一方向移动的俯视细部图；
图4是带卷架驱动装置沿第二方向移动的俯视细部图。
具体实施方式
图l总体示出本发明的装置布置在待修复管道60上。根据本发明的优选实施方式，管道60是管线类装有压力流体的水下管道。待修复管道也可以是陆上管道或者船桅或竖塔这样的管件。管道的待修复部分61可能是裂纹、内外腐蚀造成的孔、凹坑或者撞破处。所有这些原因都会引起管道脆变，乃至其装有的液体向外泄漏。装置10可活动地布置和固定在管道60上，定位在待修复部分61上。装置10沿管道纵向轴线的长度，限定加强带缠绕在管道上的检修区域的最大长度。装置10在其每个端部具有齿轮15和l7，齿轮每个啮合在一个链条65和67中，所述两个链条围绕管道的外周边闭合，布置在管道待修复部分的两侧，分开的距离等于装置的长度。链条65和67可使装置10定位在管道的外壁上，使装置10围绕管道60的周边转动。当装置围绕管道运动时，其借助于装置每个端部处分别位于每一侧的两组轮18和19，在管道外壁上移动。转动运动或者由一个操作人员进行，其操纵分别位于装置两端的两个半飞轮之一12或13，或者由两个操作人员进行，其各在一侧同时操纵两个半飞轮12和13。装置围绕管道的转动运动也可通过图上未示出的电动机进行。
装置10具有活动的带卷架30，其上卷绕加强带32。加强带是预浸渍聚合物带类型的加强带。任何其他类型的加强带可以使用，但不超出本发明的范围。带卷架30具有加强带在管道上张紧的装置，随着缠绕可进行调节。带卷架30固连于滑架20，滑架可沿导向装置，例如至少一个具有方形截面的导轨、最好两个具有方形截面的导轨28和29，沿两个方向滑动。导轨28和29平行于管道的纵向轴线。这里，管道的纵向轴线限定为一条与管道在待修复部分的部位的局部主轴线平行的轴线。滑架在其沿导轨移动中由两个止挡件34和36予以限制，所述两个止挡件34和36各分别位于两个定位管14和16上。装置10围绕管道的转动自动地驱动滑架20围绕管道转动以及由带卷架30保持的加强带32围绕管道60退绕和张紧卷绕。半飞轮12和13、齿轮15和17、链条65和67，表示滑架围绕管道转动的驱动装置。
装置10还具有使带卷架的滑架沿导轨沿管道的纵向轴线平移的驱动装置。参照图2和3所详述的滑架平移驱动装置，还具有一个传送链40，且由在图上未示出的一个齿轮系统连接于两个齿轮15或17中至少一个齿轮。因此，在装置每次围绕管道转动时，滑架以均匀的间距沿导轨前进，以致加强带围绕管道缠绕成螺旋形。但是，驱动滑架平移的驱动装置可借助于一个离合器41，与齿轮15或17分离。齿轮15和17的尺寸最好确定成当装置10围绕管道转动一圈时，带卷架的滑架沿导轨前进一个间距，间距的长度等于加强带宽度的一半。这样，加强带围绕管道交叠缠绕成螺旋形。当驱动滑架平移的驱动装置分离时，装置围绕管道的转动仅致使带卷架转动。因此，加强带围绕管道展开和缠绕，不形成螺旋形，返回到其起始点，进行叠置。加强带的这种定位方式称为死圈，死圈在加强带开始定位时，以及可选地在加强带结束定位时是有用的。
当滑架沿导轨沿第一方向移动时，加强带按一个道次展开。在下文中，每个道次限定为相应于一层加强带。根据前述优选实施方式，加强带围绕管道缠绕成螺旋形，交叠处等于加强带的半宽度，因此，每层具有两种加强带厚度。在另一种实施方式中，加强带缠绕成螺旋形，边缘与边缘不交叠，因此，在这种情况下，每层相当于加强带的厚度。为使第二层加强带缠绕在第一层加强带上，带卷架的滑架必须沿导轨沿着与第一方向相反的方向平移。同样，当到达行程终点的带卷架的滑架改变方向、沿第一方向平移时，缠绕第三层，如此继续下去。一般来说，为了修复输送压力流体的管道，每层覆盖管道的长度小于前一层的覆盖长度，最好等于该层的一半长度。
本发明的装置可叠置所需的多层加强带，在整个修复操作期间，在连续移动中，仅沿一个相同的转动方向围绕管道转动，每层结束时自动改变方向，无需操作人员干预。本发明的装置以及滑架驱动装置的这种基本特征，参照以下附图予以详述。
图2示出滑架20，未示出带卷架，其由两个部件21和22进行固定，且具有一个腔室23，其在图上用虚线示出，一个活动部件25在其中滑动。腔室23的一部分也可通过传送链40。传送链40是一个活动循环链条，具有在第一齿轮35与第二齿轮37之间沿相反的方向移动的第一索段42和第二索段43。在本发明的一种优选实施方式中，传送链40是辊式链条，最好用不锈钢制成。传送链40也可以是其他类型的链条或者循环传动带，这不超出本发明的范围。这里，直接称为传送链40。当滑架平移驱动装置分离时，齿轮35和37转动驱动装置不再转动。
活动部件25在腔室23中，沿着最好垂直于传送链40的方向，在两个稳定位置之间平移滑动，如图3和4所详示。活动部件25具有两个齿轮机构24和26，适于各分别与传送链的索段42和43配合。第一齿轮机构26适于与第一索段42配合，而第二齿轮机构24适于与第二索段43配合。当活动部件25处于两个稳定位置之一时，两个齿轮机构中至少一个与传送链的索段之一配合，以致如果传送链在移动中，那么滑架被驱动，沿活动部件固定在其上的索段的方向移动。因此，滑架20的平移驱动装置具有滑架活动挂接装置，其使滑架锁定在固定于活动部件25的齿轮机构24和26驱动的传送链40上。
图3和4分别示出滑架20，其由传送链40驱动沿管道纵向移动，在图3上自右向左移动，在图4上反向移动。现在参照附图说明滑架平移反向装置。滑架20平行于第一定位管14和第二定位管16，沿着图3和4上未示出的两个导轨进行移动。两个定位管平行于传送链的两个索段，也平行于导轨和管道的纵向轴线。驱动传送链40的齿轮35和37始终同向转动。定位管14和16分别配有一个止挡件34和36。止挡件34和36予以固定，但是，可沿其相应的定位管滑动，其位置在定位管14的预定孔114的部位和定位管16的预定孔116的部位，锁定在定位管上，这些孔分开的距离不变，最好等于25毫米。为此，止挡件34和36分别配有一个索引指杆54和56，其安装在弹簧上，当操作人员拉紧时，索引指杆允许止挡件沿相应的定位管14或16移动，当索引指杆松开和在定位在一个孔114或116之前时，使止挡件锁定在定位管14或16上。活动部件25由腔室23的侧壁限制，可在分别示于图3和4的两个稳定位置之间平移移动。部件25的两个稳定位置，借助于一个与部件25连接的磁铁45和一个与滑架20连接但是不与部件25连接的磁铁50予以保持。磁铁45相对于这里称为固定磁铁的磁铁50进行活动。固定磁铁50位于滑架20上，与传送链40的索段42和43等距离，且相对于活动部件25。固定磁铁50例如径向磁化，以使活动磁铁45吸引在固定磁铁50的边缘上，且由其中央排斥。在图3上，活动部件借助于磁铁45和50保持在一个第一稳定位置，以致齿轮机构26与传送链40的索段42配合。因此，活动部件由传送链40驱动，在该图上自右向左沿第一方向驱动滑架20。而在图4上，活动部件借助于磁铁45和50保持在第二稳定位置，以致在该位置，齿轮机构24与传送链40的索段43配合。因此，活动部件由传送链40驱动，在该图上自左向右沿相反方向驱动滑架20。活动部件25的尺寸确定和定位成，当滑架20沿导轨向止挡件34的方向移动时，活动部件25与止挡件34接触，反之，当滑架20沿导轨向止挡件36的方向移动时，活动部件25与止挡件36接触。当滑架沿第一方向移动时，其从止挡件36向止挡件34移动。由于活动部件与止挡件34接触，活动部件被推动，在腔室23中滑动，以致第一齿轮机构26脱离传送链40的第一索段42，与之分离，而第二齿轮机构24接近传送链40的第二索段43，直至与之配合。也就是说，当活动挂接装置24或26与一个索段分离时，另一个活动挂接装置24或26与另一个索段配合。反之，当滑架20沿导轨向止挡件36的方向移动时，活动部件与止挡件36接触，活动部件被推动，在腔室23中滑动，以致齿轮机构24脱离传送链40的索段43，与之分离，而齿轮机构26接近传送链40的索段42，直至与之配合。活动部件25在与止挡件34和36接触时，从一个稳定位置进入另一个稳定位置。为此，为使传送链40的移动在接触时不受制动，止挡件34和36分别配有一个弹性片44和46，当其彼此接触时，两者之间的作用力逐渐增大。另外，这种作用由于活动部件25的形状和尺寸确定而得到增强。因此，活动部件的与弹性片接触的端面，具有止挡件与之接触的梯度。配有相应的弹性片44和46的止挡件34和36，允许改变滑架的平移移动方向，使滑架活动挂接装置从传送链的一个索段42移动到另一个索段43，反之亦然。借助于本发明的装置，在滑架围绕所述管道转动期间，滑架平移移动反向装置自动致动，无需操作人员干预。
现在来说明本发明的装置的工作情况。一旦装置10借助于固定装置围绕管道布置好，其还具有两个链条65和67，其围绕管道周边闭路安装在待修复部分的两侧，操作人员就将定位管的止挡件36和34布置在孔上，其分开的距离相应于所需的最大修复长度。操作人员借助于离合器41分离滑架平移驱动装置，使滑架布置在一个第一止挡件36上。滑架也可首先布置在止挡件34上，而这不影响本发明的目的。操作人员致动装置围绕管道转动整整一圈，使加强带围绕管道缠绕一死圈。然后，操纵离合器41，沿导轨沿管道的纵向方向啮合滑架平移驱动装置。因此，齿轮35和37使传送链40转动，滑架由齿轮机构26驱动，其与传送链的索段42配合。装置围绕管道每次转动360度，滑架沿第一方向前进一个预定间距，其最好等于加强带的半宽度。加强带缠绕成螺旋形，围绕管道搭接成第一层，直至滑架20的活动部件25与止挡件36接触。因此，活动部件25在腔室23中滑动移动，以使齿轮机构24脱离传送链40，而齿轮机构26接近，直至与传送链的索段43配合。配合借助于两个磁铁45和50的吸力加以保持。装置围绕管道连续转动，由传送链的索段43驱动的滑架沿着与第一方向相反的方向前进。加强带缠绕成螺旋形，围绕管道搭接成与第一层叠置的第二层，直至滑架20的活动部件25与止挡件34接触，对于以下各层，如此继续下去。
如果要围绕椎体形管道缠绕多层加强带，那么，每层应覆盖的管道长度小于前一层的覆盖长度。该操作可借助于止挡件34和36进行，其可借助于索引指杆54和56，在定位管14和16上按多个位置移动和锁定。因此，在滑架平移移动方向每次改变之后，滑架从其移开的止挡件34或36沿另一个止挡件的方向移动一个间距，间距相应于定位管上两个相邻孔分开的距离。一旦滑架沿着两个止挡件34和36分开的距离减小的方向完全移开，止挡件必须进行移动。用于止挡件34和36滑动和锁定的装置，在滑架每次通过之后，由一个操作人员手动致动，或者例如由一个自动距离控制器自动进行，无需操作人员干预。加强带能够围绕管道缠绕成椎体形，无需拆卸缠绕装置，且相对于修复区域呈对称方式，这是本发明装置的一个不可忽视的优越性。实际上，加强带缠绕成椎体形，可使管道在压力和温度作用下膨胀，避免加强带在缠绕区域的交界处围绕管道收缩。这种加强带缠绕方式使管道检修方法和本发明的装置保持标准ASMEPCC-2和ISO/TS24.817，因此，符合这些标准。
最后一层加强带也可终止于加强带32围绕管道周边的一圈死圈。然后，装置10从管道撤出。
根据附图未示出的本发明的另一个实施例，离合器41布置在滑架上，可分离滑架平移驱动装置，断开磁铁45和50的吸引，使活动部件25布置成任何齿轮机构24和26与传送链配合。

Claims (18)

1.使加强带在管道(60)的待修复修复部分(61)的两侧缠绕在修复长度上的缠绕装置(10)，缠绕装置具有：
-滑架(20)，与带卷架(30)固连在一起，
-加强带带卷(32)，缠绕在所述带卷架上，
-驱动所述滑架围绕所述管道的周边转动的驱动装置(65,15,67,17,12,13)和驱动所述滑架沿所述管道的纵向轴线平移的驱动装置(20,40,24,26,35,37)，以使所述加强带围绕所述管道缠绕成螺旋形，
-使所述滑架平移方向反向的反向装置(34,44,36,46)，使得在每次改变方向时，所述滑架沿着与之前方向相反的方向移动和一层加强带通过叠置于前一层加强带上而围绕所述管道进行缠绕，
其特征在于：
-驱动所述滑架平移的驱动装置还具有传送链(40)，传送链具有在第一齿轮(35)与第二齿轮(37)之间沿相反的方向移动的两条索段(42,43)，用于使所述滑架挂接在所述传送链上的活动挂接装置(24,26)适于与传送链的所述两条索段配合，
-并且，所述反向装置使挂接所述滑架的活动挂接装置从一个索段(42)向另一个索段(43)移动，反之亦然，以致当活动挂接装置之一(24或26)脱离一个索段时，另一个活动挂接装置(26或24)与另一个索段配合，因此，在所述滑架围绕所述管道转动期间，所述反向装置被自动地致动。
2.根据权利要求l所述的缠绕装置，其特征在于，挂接所述滑架的活动挂接装置(24,26)是两个齿轮机构，所述两个齿轮机构固定于在所述滑架的腔室(23)中滑动的活动部件(25)上并适于分别与所述传送链(40)的索段(42,43)配合。
3.根据权利要求2所述的缠绕装置，其特征在于，所述反向装置具有每个分别配有弹性片(44,46)的两个止挡件(34,36)，以及配有孔(114,116)的两个定位管(14,16)，所述两个止挡件(34,36)分别被止挡在所述两个定位管(14,16)的所述孔(114或116)中。
4.根据权利要求2或3所述的缠绕装置，其特征在于，所述滑架(20)沿导向装置，比如至少一个与所述管道(60)的纵向轴线平行的导轨(60)，在两个方向上滑动，所述滑架在其沿所述导轨移动中被所述两个止挡件(34和36)限制。
5.根据权利要求4所述的缠绕装置，其特征在于，所述活动部件的尺寸和定位被确定成，当滑架(20)沿其导轨向所述止挡件(34)的方向移动时，所述活动部件(25)与所述止挡件(34)接触，所述活动部件被所述止挡件推动并在腔室(23)中滑动，以致齿轮机构(26)脱离传送链的索段(42)并与所述索段分离，而所述齿轮机构(24)接近传送链的所述索段(43)直至与索段配合，反之，当所述滑架(20)沿其导轨向所述止挡件(36)的方向移动时，所述活动部件与所述止挡件(36)接触，所述活动部件被所述止挡件推动并在腔室(23)中滑动，以致所述齿轮机构(24)脱离传送链的索段(43)并与所述索段分离，而所述齿轮机构(26)接近传送链的所述索段(42)直至与索段配合。
6.根据权利要求5所述的缠绕装置，其特征在于，当所述两个齿轮机构(24,26)分别与所述两个索段(43,42)配合时，所述活动部件(25)处于稳定位置，稳定位置由与活动部件固连在一起的磁铁(45)和与滑架固连在一起的磁铁(50)的吸引进行保持。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的缠绕装置，其特征在于，所述两个止挡件(34,36)配有用于分别沿所述两个定位管(14,16)滑动的装置和用于锁定在对应所述定位管(14)的孔之一(114)或者所述定位管(16)的孔之一(116)的不同位置的装置，所述孔(114,116)与相邻孔等间距分开。
8.根据权利要求7所述的缠绕装置，其特征在于，在所述滑架(20)每次改变移动方向之后，被所述滑架远离的所述止挡件(34或36)向所述另一个止挡件(34,36)的方向移动一个间距，以致每层加强带覆盖的管道长度小于前一层加强带覆盖的长度。
9.根据权利要求7或8所述的缠绕装置，其特征在于，用于所述两个止挡件(34,36)滑动和锁定的所述装置具有索引指杆(54,56)，索引指杆安装在弹簧上，在弹簧被拉伸时，索引指杆允许所述两个止挡件沿其各自的定位管(14,16)移动，在弹簧被释放和被定位在所述孔(114,116)之一前面时，索引指杆使所述止挡件止挡在所述定位管(14,16)上。
10.根据权利要求7、8和9中任一项所述的缠绕装置，其特征在于，用于所述两个止挡件(34,36)滑动和锁定的装置由操作人员手动致动。
11.根据权利要求7、8和9中任一项所述的缠绕装置，其特征在于，用于所述两个止挡件(34,36)滑动和锁定的装置是自动致动，无需操作人员干预。
12.根据前述权利要求中任一项所述的缠绕装置，其特征在于，驱动所述滑架围绕所述管道转动的驱动装置具有两个齿轮(15,17)，所述两个齿轮各位于缠绕装置的两个端部，并分别啮合在链条(65,67)中，所述链条(65和67)围绕所述管道(60)的外周边闭合并被布置在所述管道的待修复部分(61)的两侧。
13.根据权利要求12所述的缠绕装置，其特征在于，驱动所述滑架平移的驱动装置通过一个齿轮系统连接于两个齿轮(15和l7)中的至少一个齿轮，以致所述缠绕装置(10)的转动运动驱动所述滑架的平移运动。
14.根据权利要求13所述的缠绕装置，其特征在于，驱动所述滑架(20)平移的驱动装置借助于离合器(41)能被分离。
15.根据权利要求13或14所述的缠绕装置，其特征在于，所述齿轮(15和l7)的尺寸确定成，在缠绕装置围绕管道的每圈，所述滑架以均匀的间距前进，均匀的间距的长度等于所述加强带(32)的宽度的一半。
16.根据前述权利要求中任一项所述的缠绕装置，其特征在于，缠绕装置具有位于其每个端部处的一组轮(18和19)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的缠绕装置，其特征在于，所述传送链(40)是用不锈钢制成的辊式链条。
18.根据前述权利要求中任一项所述的缠绕装置，其特征在于，驱动所述滑架围绕所述管道(60)转动的所述驱动装置具有两个半飞轮(12,13)，两个半飞轮各位于缠绕装置的两个端部和由至少一个操作人员操作。
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