CN111677974A - 管道非开挖修复方法及修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道非开挖修复技术领域，具体涉及一种管道非开挖修复方法及修复系统。本发明中的管道非开挖修复方法包括以下步骤：将内衬管拖入至待修复管道内，并在内衬管形成的管道内放置固化灯具，其中，内衬管包括由内至外依次设置的内膜层、玻纤层和外膜层，玻纤层中包含有树脂、紫外光固化剂、红外光固化剂，固化灯具包括至少一个紫外光发射器和至少一个红外光发射器；使紫外光发射器和红外光发射器同时处于工作状态，并牵引固化灯具沿内衬管的轴向方向移动；待内衬管完全固化后，脱除内膜层并取出固化灯具。根据本发明中的管道非开挖修复方法，能够提高内衬管在低温环境中的固化速度和固化强度，保证管道修复工作的顺利进行。

Description

管道非开挖修复方法及修复系统

技术领域

本发明属于管道非开挖修复技术领域，具体涉及一种管道非开挖修复方法及修复系统。

背景技术

城镇地下排水管线随着使用年限的增加，管道内部的缺陷越来越多，管道非开挖内衬技术以其优异环保的内衬管材质，先进便捷的施工工艺，越来越被市场所接收。其中新兴的紫外光固化技术，在老旧管道非开挖修复市场占用绝对领先地位。随着紫外光固化技术大量应用，一些技术缺陷逐渐暴漏，逐渐发现环境温度或管道内温度较低时，内衬管的固化强度和固化速度都会明显降低。原因是仅靠紫外光固化剂与树脂反应产生的热量，不足以支持整个固化反应，致使反应过程慢且树脂反应不完全，导致固化后的内衬管检测数据降低。

当环境温度过低时，树脂的化学反应会变慢，需要延长照射时间，增加施工成本，最终固化后内衬管强度也有所下降。当管道温度≤10℃时对施工影响较小，当管道温度≤5℃时对施工质量的影响会非常明显。尤其在我国北方地区进入冬季时，工地只能停工，只能等来年春天气温回升再继续施工，极大限制了施工进度。

发明内容

本发明的目的是至少解决内衬管在低温环境下不易固化和固化速度慢的问题。该目的是通过以下方式实现的：

本发明的第一方面提出了一种管道非开挖修复方法，所述管道非开挖修复方法包括以下步骤：

将内衬管拖入至待修复管道内，并在所述内衬管形成的管道内放置固化灯具，其中，所述内衬管包括由内至外依次设置的内膜层、玻纤层和外膜层，所述玻纤层中包含有树脂、紫外光固化剂和红外光固化剂，所述固化灯具包括至少一个紫外光发射器和至少一个红外光发射器；

使所述紫外光发射器和所述红外光发射器同时处于工作状态，并牵引所述固化灯具沿所述内衬管的轴向方向移动；

待所述内衬管完全固化后，脱除所述内膜层并取出所述固化灯具。

根据本发明中的管道非开挖修复方法，通过在内衬管的玻纤层中设置树脂、紫外光固化剂、红外光固化剂，并通过固化灯具的紫外光发射器和红外光发射器对内衬管进行照射，紫外光与红外光同时照射到内衬管上，紫外光激发树脂中的紫外光固化剂，保证树脂固化，红外光不仅能够提高内衬管中的反应温度，还能够激活树脂中的红外光固化剂加速树脂固化，从而提高内衬管在低温环境中的固化速度和固化强度，保证管道修复工作的顺利进行。

另外，根据本发明的管道非开挖修复方法，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施方式中，还包括制作所述内衬管，所述制作所述内衬管包括以下步骤：

将所述外膜层、所述玻纤层和所述内膜层依次顺序平铺于平台上；

卷曲所述内膜层并连接所述内膜层的两卷曲端，使所述内膜层成管状结构；

按所述内膜层的卷曲方向卷曲所述玻纤层的两端，并连接所述玻纤层的两卷曲端，使所述玻纤层成管状结构并贴合于所述内膜层的外部；

按所述内膜层的卷曲方向卷曲所述外膜层的两端，并连接所述外膜层的两卷曲端，使所述外膜层成管状结构并贴合于所述玻纤层的外部；

将所述树脂、所述紫外光固化剂、红外光固化剂搅拌均匀后添加至所述玻纤层中。

在本发明的一些实施方式中，使所述红外光固化剂的含量小于等于添加剂总量的10％。

在本发明的一些实施方式中，所述制作所述内衬管还包括向所述玻纤层中添加消泡剂。

在本发明的一些实施方式中，所述将所述树脂、所述紫外光固化剂和红外光固化剂搅拌均匀后添加至所述玻纤层中后，还包括以下步骤：

将所述内衬管的一端密封，并从所述内衬管的另一端对所述内衬管进行抽真空，完成后密封所述内衬管的两端。

在本发明的一些实施方式中，在使所述紫外光发射器和所述红外光发射器处于工作状态，并牵引所述固化灯具沿所述内衬管的轴向方向移动的步骤中，根据管道内环境温度调节所述紫外光发射器和所述红外光发射器的工作数量和发光功率。

在本发明的一些实施方式中，使所述紫外光发射器和所述红外光发射器分别与所述内衬管形成的管道内壁的距离为20cm～30cm。

本发明的另一方面还提出了一种管道非开挖修复系统，用于执行上述所述的管道非开挖修复方法，所述管道非开挖修复系统包括：

内衬管，所述内衬管包括由内至外依次设置的内膜层、玻纤层和外膜层，所述玻纤层中包含有树脂、紫外光固化剂和红外光固化剂；

固化灯具，所述固化灯具包括至少一个紫外光发射器和至少一个红外光发射器，所述固化灯具能够沿所述内衬管的轴向方向移动。

在本发明的一些实施方式中，所述内衬管还包括：

透气层，所述透气层设于所述玻纤层和所述外膜层之间。

在本发明的一些实施方式中，所述管道非开挖修复系统还包括：

牵引机，所述牵引机通过牵引线与所述固化灯具相连，用于牵引所述固化灯具沿所述内衬管的轴向方向移动；

工程车，所述工程车通过电缆与所述固化灯具相连，用于对所述紫外光发射器和所述红外光发射器进行供电。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。其中：

图1为本发明实施方式中管道非开挖修复系统的部分结构示意图；

图2为图1中内衬管的部分断面结构示意图；

图3为图1中固化灯具的部分结构示意图；

图4为相同内衬管样块的试验数据图；

图5为利用图1中管道非开挖修复系统进行管道修复的流程图。

附图中各标号表示如下：

10：内衬管、11：内膜层、12：玻纤层、13：透气层、14：外膜层；

20：固化灯具、21：机架、22：紫外光发射器、23：红外光发射器、24：连接杆、25：滚轮、26：温度传感器；

30：牵引机、31：牵引线；

40：工程车、41：电缆；

50：待修复管道。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向) 并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1所示，本实施方式中的管道非开挖修复系统包括内衬管10、固化灯具20、牵引机30和工程车40。其中，内衬管10用于套接于待修复管道50的内壁面上，固化灯具20用于照射内衬管10并使内衬管10固化，从而完成对待修复管道50的修复。牵引机30通过牵引线31与固化灯具20相连，用于牵引固化灯具20沿内衬管10的轴向方向移动。工程车50包括电路控制系统，风机控制系统和视频监控系统。工程车50通过电缆51与固化灯20具相连，用于对固化灯具20进行供电并监视固化灯具20移动。

如图2所示，本实施方式中的内衬管10包括由内至外依次设置内膜层11、玻纤层12、透气层13和外膜层14，玻纤层12中包含有树脂、紫外光固化剂和红外光固化剂。

本实施方式中的内膜层11和外膜层14的材质为PE(聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PP(聚丙烯)、PA(聚酰胺)或共挤膜中的任一种，其中，共挤膜包括PE、PA和PP中的任一种或几种。透气层13为无纺布层。无纺布的透气率为5％－10％，有利于热量传递，从而加速树脂的固化。玻纤层12包括多层玻纤布，多层玻纤布中的任一层玻纤布首尾搭接成管状，且任意相邻的两层玻纤布的接缝沿圆周方向相隔90°设置。

本实施方式中的玻纤布的透气率由内至外依次降低，即处于最内层与内膜层11相贴合的玻纤布的透气率最高，处于最外层与外膜层14相贴合的玻纤布的透气率最低，每层玻纤布的透气率在5％－35％之间，这种结构的设计有利于热量从最内层朝向最外层迅速传递，也提高紫外光的穿透性，从而提高内衬管 10的固化速率。

本实施方式中的玻纤布为纯玻璃纤维布或玻璃纤维复合帖，其中玻璃纤维复合材料中可添加增韧剂，增韧剂为液晶材料、纳米二氧化硅和TPU中的一种或多种，从而进一步地提升内衬管10的弯曲强度。

在本发明的其他实施方式中，还可在内衬管10中仅设置单层的玻纤布。

本实施方式中的树脂为不饱和聚脂树脂或环氧树脂，树脂中包含有紫外光固化剂、红外光固化剂和消泡剂。红外光固化剂的含量小于等于添加剂总量的 10％。

如图3所示，本实施方式中的固化灯具20包括机架21、机架21上设有交替设置的紫外光发射器22和红外光发射器23，机架21通过连接杆24连接设有多个滚轮25，滚轮25能够沿内衬管10的内壁面滑动，从而保证固化灯具20 沿内衬管10的轴向方向移动。在管道内，紫外光发射器22和红外光发射器23 与内衬管10的距离控制在20cm－30cm之间。其中，红外光的作用是提升内衬管10内的温度并促进固化，紫外光的作用是使内衬管10迅速固化，红外光的发射功率根据内衬管10内的温度进行调节。固化灯具20通过电缆41与工程车 40的电路控制系统连接，工程车40控制紫外光发射器22和红外光发射器23 的启闭，固化灯具20上的红外光发射器23的功率根据管道内部温度调节，冬季时应适当增加红外光发射器23的数量及功率，夏季时减少红外光发射器23 的数量及功率。红外光发射器23可以是卤化物红外光灯或红外光LED灯，机架10上还设有温度传感器26，温度信号通过电缆41传递到工程车40上，控制系统依据显示的温度调节红外光发射器23的输出功率，控制管道内的温度在 60℃－80℃之间。

固化灯具20可以由单节灯具或多节灯具组成。在多节灯具中，可以在相邻的灯具中分别仅设置紫外光发射器22或红外光发射器23，从而使紫外光发射器22或红外光发射器23交替排列。或者，在多节灯具中的任一节灯具上同时设置沿圆周方向交替排列的紫外光发射器22或红外光发射器23。其中，紫外光发射器22发出的紫外光用于激发树脂中的紫外光固化剂，保证树脂固化，红外光发射器23发出的红外光用于提高内衬管10中的反应温度，同时还能够激活树脂中的红外光固化剂加速树脂固化，从而提高内衬管10在低温环境中的固化速度，保证管道修复工作的顺利进行，固化后的内衬管10的厚度达到12mm 以上，弯曲弹性模量达到16000MPa以上。可在≤10℃且≥0℃的环境下施工，且不降低固化质量和固化速度。

如图4所示，相同内衬管样块(尺寸：30cm×30cm，厚8mm)在不同温度下及照射时间下的固化后的弯曲弹性模量试验数据表。很明显，在≤10℃且≥0℃的低温环境下，采用紫外光和红外管同时对内衬管进行照射，能够在最短的时间内使内衬管具有最大的弯曲弹性模量。

如图5所示，根据本实施方式中的管道非开挖修复系统进行管道修复包括以下步骤：

将内衬管10拖入至待修复管道50内，并在内衬管10形成的管道内放置固化灯具20。其中，内衬管10包括由内至外依次设置的内膜层11、玻纤层12和外膜层14，玻纤层12中包含有树脂、紫外光固化剂和红外光固化剂，固化灯具20包括至少一个紫外光发射器22和至少一个红外光发射器23。

使紫外光发射器22和红外光发射器23同时处于工作状态，并牵引固化灯具20沿内衬管10的轴向方向移动；

待内衬管10完全固化后，脱除内膜层11并取出固化灯具20。

根据本发明中的管道非开挖修复方法，通过在内衬管10的玻纤层12中设置树脂、紫外光固化剂、红外光固化剂，并通过固化灯具20的紫外光发射器 22和红外光发射器23对内衬管10进行照射，紫外光与红外光同时照射到内衬管10上，紫外光激发树脂中的紫外光固化剂，保证树脂固化，红外光不仅能够提高内衬管10中的反应温度，还能够激活树脂中的红外光固化剂加速树脂固化，从而提高内衬管10在低温环境中的固化速度，保证管道修复工作的顺利进行。

另外，本实施方式中的管道非开挖修复方法在进行管道修复前，还包括制作内衬管10。制作内衬管10包括以下步骤：

将外膜层14、玻纤层12和内膜层11依次顺序平铺于平台上。

卷曲内膜层11并连接内膜层11的两卷曲端，使内膜层11成管状结构。

按内膜层11的卷曲方向卷曲玻纤层12的两端，并连接玻纤层12的两卷曲端，使玻纤层12成管状结构并贴合于内膜层11的外部；

按内膜层11的卷曲方向卷曲外膜层14的两端，并连接外膜层14的两卷曲端，使外膜层14成管状结构并贴合于玻纤层12的外部。

将树脂、紫外光固化剂和红外光固化剂搅拌均匀后添加至玻纤层12中。

将内衬管10的一端密封，并从内衬管10的另一端对内衬管10进行抽真空，完成后密封内衬管10的两端。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种管道非开挖修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

将内衬管拖入至待修复管道内，并在所述内衬管形成的管道内放置固化灯具，其中，所述内衬管包括由内至外依次设置的内膜层、玻纤层和外膜层，所述玻纤层中包含有树脂、紫外光固化剂和红外光固化剂，所述固化灯具包括至少一个紫外光发射器和至少一个红外光发射器；

使所述紫外光发射器和所述红外光发射器同时处于工作状态，并牵引所述固化灯具沿所述内衬管的轴向方向移动；

待所述内衬管完全固化后，脱除所述内膜层并取出所述固化灯具。

2.根据权利要求1所述的管道非开挖修复方法，其特征在于，还包括制作所述内衬管，所述制作所述内衬管包括以下步骤：

将所述外膜层、所述玻纤层和所述内膜层依次顺序平铺于平台上；

卷曲所述内膜层并连接所述内膜层的两卷曲端，使所述内膜层成管状结构；

按所述内膜层的卷曲方向卷曲所述玻纤层的两端，并连接所述玻纤层的两卷曲端，使所述玻纤层成管状结构并贴合于所述内膜层的外部；

按所述内膜层的卷曲方向卷曲所述外膜层的两端，并连接所述外膜层的两卷曲端，使所述外膜层成管状结构并贴合于所述玻纤层的外部；

将所述树脂、所述紫外光固化剂和红外光固化剂搅拌均匀后添加至所述玻纤层中。

3.根据权利要求2所述的管道非开挖修复方法，其特征在于，使所述红外光固化剂的含量小于等于添加剂总量的10％。

4.根据权利要求2所述的管道非开挖修复方法，其特征在于，所述制作所述内衬管还包括向所述玻纤层中添加消泡剂。

5.根据权利要求2所述的管道非开挖修复方法，其特征在于，所述将所述树脂、所述紫外光固化剂、红外光固化剂搅拌均匀后添加至所述玻纤层中后，还包括以下步骤：

将所述内衬管的一端密封，并从所述内衬管的另一端对所述内衬管进行抽真空，完成后密封所述内衬管的两端。

6.根据权利要求1所述的管道非开挖修复方法，其特征在于，在使所述紫外光发射器和所述红外光发射器处于工作状态，并牵引所述固化灯具沿所述内衬管的轴向方向移动的步骤中，根据管道内环境温度调节所述紫外光发射器和所述红外光发射器的工作数量和发光功率。

7.根据权利要求1所述的管道非开挖修复方法，其特征在于，使所述紫外光发射器和所述红外光发射器分别与所述内衬管形成的管道内壁的距离为20cm～30cm。

8.一种管道非开挖修复系统，用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的管道非开挖修复方法，其特征在于，包括：

内衬管，所述内衬管包括由内至外依次设置的内膜层、玻纤层和外膜层，所述玻纤层中包含有树脂、紫外光固化剂和红外光固化剂；

固化灯具，所述固化灯具包括至少一个紫外光发射器和至少一个红外光发射器，所述固化灯具能够沿所述内衬管的轴向方向移动。

9.根据权利要求8所述的管道非开挖修复系统，其特征在于，所述内衬管还包括：

透气层，所述透气层设于所述玻纤层和所述外膜层之间。

10.根据权利要求8所述的管道非开挖修复系统，其特征在于，所述管道非开挖修复系统还包括：

牵引机，所述牵引机通过牵引线与所述固化灯具相连，用于牵引所述固化灯具沿所述内衬管的轴向方向移动；

工程车，所述工程车通过电缆与所述固化灯具相连，用于对所述紫外光发射器和所述红外光发射器进行供电。

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