CN113958775A - 多层衬料、导管系统及制作方法 - Google Patents

多层衬料、导管系统及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例公开一种多层衬料、导管系统及制作方法。所述多层衬料包括第一层、第二层和中间层；所述第二层包括一个或多个连接在一起的第二预制件；所述第一层和所述第二层均包含最少一层纤维增强复合物；所述第一层与所述第二层隔开形成环形或类环形空间；所述中间层填充在所述环形或类环形空间，将所述第一层和所述第二层连成一体形成受力和防漏结构。所述导管系统包括所述多层衬料。所述制作方法用于制作所述导管系统。本发明的实施例可以使得衬料具有能有效承受压力、能保持导管的最大流量以及能减少漏液等高性能。

Description

多层衬料、导管系统及制作方法
技术领域
本发明涉及衬料技术领域，特别涉及一种多层衬料、导管系统及制作方法。
背景技术
运作中的导管或其他流体输送设施的状态会随年月而变差，原因包括腐蚀、化学品侵蚀、磨损等；有一些情况是由于设计或施工错误，以致在新建管道中出现缺陷，这些缺陷和老化皆降低了导管对于施加在其上的内部和外部压力的承受能力；还有一些情况是土地发展增加了现有地下管道的负载。基于以上各种情况，需要对有关导管进行维修或加固，以复原或提升导管的所需功能。当开展维修或加固方案时不容许更换导管，例如在繁忙车道下的地下管道，这时候便需要进行非开挖修复，而衬料系统是一个常用的方案。
用非开挖方法进行导管维修或加固的难度会随导管的尺寸而增加。用于大型导管的衬料体积大且重量大，这不只使得材料费用高，还使得衬料安装需要依赖重型机械甚至需要把导管的开口扩大，所以，无论在技术角度或经济角度来看，大型导管维修的难度也非常高，尤其是直径在900毫米或大于900毫米的导管。
目前修复大型导管有几种工艺，例如敷设成型衬料、预制件组装成型衬料、反转套管衬料，这些方法各有其限制和缺点。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本发明的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本发明的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本发明的新颖性和创造性。
发明内容
本发明提出一种多层衬料、导管系统及制作方法，可以使得衬料具有能有效承受压力、能保持导管的最大流量以及能减少漏液等高性能。
在第一方面，本发明提供一种多层衬料，包括第一层、第二层和中间层；
所述第二层包括一个或多个连接在一起的第二预制件；
所述第一层和所述第二层均包含最少一层纤维增强复合物；
所述第一层与所述第二层隔开形成环形或类环形空间；
所述中间层填充在所述环形或类环形空间，将所述第一层和所述第二层连成一体形成受力和防漏结构。
在一些优选的实施方式中，还包括分隔部件；所述分隔部件将所述第一层与所述第二层隔开形成环形或类环形空间。
在一些优选的实施方式中，所述分隔部件设置于所述第一层与所述第二层之间，将所述第一层与所述第二层隔开形成环形或类环形空间。
在一些优选的实施方式中，所述第一层包括一个或多个连接在一起的第一预制件；所述第一预制件为具有弹性的薄片。
在一些优选的实施方式中，所述第一层为密铺或设有缝或孔。
在一些优选的实施方式中，第二预制件为具有弹性的薄片，或者所述第一预制件和所述第二预制件均为具有弹性的薄片。
在一些优选的实施方式中，所述纤维增强复合物含有增强纤维和树脂，所用的增强纤维包括天然纤维、人造纤维中的一者或多者，所用的树脂包括环氧树脂、乙烯基树脂、聚酯树脂中的一者或多者；所述中间层包含可流动及可固化的材料；所述可流动及可固化的材料包括环氧树脂、乙烯基树脂、聚酯树脂、水泥、无机聚合材料中的一者或多者。
在第二方面，本发明提供一种导管系统，包括导管和上述多层衬料；所述多层衬料位于所述导管的内部，或者所述多层衬料位于所述导管的外部，或所述导管的内部和外部均设有所述多层衬料。
在一些优选的实施方式中，所述第一层贴在所述导管的管壁；或者，所述第一层与所述导管的管壁隔开。
在一些优选的实施方式中，所述第一层紧贴或尽量紧贴在所述导管的管壁。
在第三方面，本发明提供一种导管系统的制作方法，包括：A1、在导管的内部、或者外部、或者内部和外部制作第一层；所述第一层包含最少一层纤维增强复合物；
A2、将所述第一层与第二预制件隔开，将一个或多个第二预制件连接在一起形成第二层，使得所述第一层与所述第二层之间形成环形或类环形空间；所述第二层包含最少一层纤维增强复合物；
A3、用可流动及可固化的材料填充所述第一层与所述第二层之间的环形或类环形空间，固化成型形成中间层，从而将所述第一层和所述第二层连成一体形成受力和防漏结构。
在一些优选的实施方式中，所述A2中的将所述第一层与第二预制件隔开具体为：在所述第一层与所述第二层之间设置分隔部件以将所述第一层与第二预制件隔开；或者，使用分隔部件将所述第一层与第二预制件隔开，后续移除所述分隔部件。
在一些优选的实施方式中，所述A1具体为：通过敷设或喷涂的方式在导管的表面制作第一层，或者将一个或多个第一预制件连接在一起形成第一层，所述第一层紧贴或尽量紧贴在所述导管的管壁，或以垫片、支架、填充料或其他方法把所述第一层和所述导管的管壁分开。
在一些优选的实施方式中，所述第一预制件和/或所述第二预制件通过使用模具固化成型；所述模具的具体形式包括有凹面的模具、有凸面的模具、有柱曲面的模具、或者有腔内曲面的模具。
在一些优选的实施方式中，所述A2具体包括：将第二预制件和/或所述第一预制件重叠形成重叠区；或者，将第二预制件和/或所述第一预制件对接形成接缝处。
在一些优选的实施方式中，所述A4中的填充方式包括泵入法、注入法、灌浆法、倾泻法或真空注入法。
在一些优选的实施方式中，还包括：B1、对所述导管的表面进行表面处理。
与现有技术相比，本发明的实施例的有益效果包括：
多层衬料的第二层为预制的，包括一个或多个连接在一起的第二预制件；第一层和第二层隔开形成环形或类环形空间；中间层则填充在环形或类环形空间，使得第一层和第二层连成一体；如此，衬料的各层连结成为一体，使得衬料贴于导管的表面。不仅可以减少衬料里纤维增强复合物的量，还可以使得衬料具有能有效承受压力、能保持导管的最大流量以及能减少漏液等高性能。
附图说明
图1为本发明一个实施例的导管系统的主视图；
图2为图1中A-A方向的剖视图；
图3为本发明一个实施例的有凹面的模具的结构示意图；
图4为本发明一个实施例的有凸面的模具的结构示意图；
图5为本发明一个实施例的有柱曲面的模具的结构示意图；
图6为本发明一个实施例的有腔内曲面的模具的结构示意图；
图7为本发明一个实施例的导管系统的制作方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合图1至图7及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
“紧贴”是指两个表面之间紧紧地贴近，不存在间隙或者存在很小的间隙；此外，应当结合本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果来理解“紧贴”。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本实施例提供一种导管系统的制作方法，参考图1和图2，用于在有腔导管10上形成本实施例的多层衬料20，从而得到本实施例的导管系统100。其中，有腔导管10可以是管道。
参考图7，本实施例的制作方法包括步骤A1至步骤A3。
步骤A1、在导管10的内部、或者外部、或者内部和外部制作第一层1；第一层1包含最少一层纤维增强复合物。
参考图1和图2，具体是通过敷设或喷涂的方式将材料设置在导管10的内表面上，固化成型，制作得到贴在导管10的管壁的第一层1。如此，整个多层衬料20就位于导管10的内部。其中，贴在导管10的管壁的第一层1是指第一层1与导管10的管壁之间存在较小的间隙、不存在间隙或者有一部分位置存在较小的间隙。贴在导管10的管壁的第一层1包括第一层1紧贴或尽量紧贴在导管10的管壁。
在其它实施例中，第一层1与导管10的管壁隔开，具体是以垫片、支架、填充料或其他方法把第一层1和导管10的管壁分开；在这种情况下，第一层1依旧能对导管10起到加固或支撑的作用。
在其它实施例中，在导管10的外表面制作第一层1，如此，多层衬料20就位于导管10的外部。
应当注意的是，多层衬料20可以用于导管10的部分或全部表面。
步骤A2、将第一层1与第二预制件21隔开，将一个或多个第二预制件21连接在一起形成第二层2，使得第一层1与第二层2之间形成环形或类环形空间30；第二层2包含最少一层纤维增强复合物。
参考图3至图6，第二预制件21通过使用模具40固化成型；具体的，通过敷设或喷涂的方式将材料设置在模具40上，固化成型为预制件，脱模后运输到指定位置以安装到导管10上。其中，第二层2的第二预制件21所使用的模具40可以有不同样式，参考图3至图6，例如：有凹面401的模具、有凸面402的模具、有柱曲面403的模具、有腔内曲面404的模具等；此外，也可以用脱模剂(比如蜡)辅助第二预制件21的脱模过程。
第二预制件21为具有弹性的薄片，可变形；第二预制件21具体为若干毫米厚的薄片，比如厚度大于0毫米且小于10毫米的薄片。
将第一层1与第二预制件21隔开的一种方式为：得到第二预制件21后，用分隔部件3把第一层1和第二层2隔开(也就是把第一层1和第二预制件21隔开)形成环形或类环形空间40，把不同的第二预制件21连接起来。其中，分隔部件3可以是垫片或者支架；当然，也可以采用其它方式将第一层1和第二预制件21隔开。对于分隔部件3为支架的方案，分隔部件3设置于第二层2(或者第二预制件21)的外面以支架的形式将第二层2(或者第二预制件21)固定并使得第二层2与第一层1分开，使第一层1与第二层2隔开形成环形或类环形空间40，后续再移除分隔部件3，也即分隔部件3为临时设置的。
参考图2，对于预制件比如第二预制件21的连接，可以把相连的第二预制件21重叠起来形成重叠区50，并在重叠区50加上可固化树脂60或安装铆钉；也可以把相连的第二预制件21对接形成接缝处，然后在接缝处加上密封胶或密封带；当然，这些不同方法也可以组合使用。
第一层1和第二层2的纤维增强复合物含有增强纤维和树脂。第一层1和第二层2所用的增强纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、其他天然或人造纤维，或这些纤维的组合使用。第一层1和第二层2所用的树脂包括环氧树脂、乙烯基树脂、聚酯树脂，或这些树脂的组合使用。
步骤A3、用可流动及可固化的材料填充第一层1与第二层2之间的环形或类环形空间30，固化成型形成中间层4，从而将第一层1和第二层2连成一体形成受力和防漏结构。
可流动及可固化的材料可以是树脂或水泥或无机聚合材料，可加入或不加入填充材料或纤维，以填充在第一层1和第二层2之间的环形或类环形空间30，固化成型，从而形成中间层4。其中，前述树脂为可固化树脂，具体可选择自环氧树脂、乙烯基树脂和聚酯树脂类别，可以是其中的一者或多者。
填充环形或类环形空间30的方法可以是泵入法、注入法、灌浆法、倾泻法、真空注入法或其它可行工艺。
如此，可在导管10上形成多层衬料20，该衬料的各层连结成为一体。多层衬料20包括第一层1、第二层2和中间层4。其中，第二层2包括多个连接在一起的第二预制件21。第一层1和第二层2均包含最少一层纤维增强复合物。第一层1与第二层2隔开形成环形或类环形空间30。中间层4则填充在环形或类环形空间30中，将第一层1和第二层2连成一体形成受力结构。中间层4包含可流动及可固化的材料。
第一层1与第二层2隔开形成环形或类环形空间30的具体方式包括：使用分隔部件3，其中，分隔部件3设置于第一层1与第二层2之间，将第一层1与第二层2隔开形成环形或类环形空间30；或者，分隔部件3设置于第二层2的外面以支架的形式将第二层2固定并使得第二层2与第一层1分开，从而使第一层1与第二层2隔开形成环形或类环形空间30。
本实施例还可以这样实现：第一层1和第二层2都是预制的，具体的，第二层2包括多个连接在一起的第二预制件21，第一层1则包括多个连接在一起的第一预制件11；其中，参考图3至图6，第一预制件11也为具有弹性的薄片，可变形，具体为若干毫米厚的薄片，比如厚度大于0毫米且小于10毫米的薄片；第一层1和第二层2的中间由分隔部件3比如垫片分隔，形成环形或类环形空间30；然后把第一层1和第二层2的预制件也即第一预制件11和第二预制件21运输到指定位置，把不同的预制件连接起来，再将可流动及可固化的材料加进环形或类环形空间30中形成中间层4；采用这种方式，那么第一层1可以是密铺的，也可以是条状或留有穿孔，使得中间层4的可流动及可固化材料从第一层1的缝或孔流进第一层1与导管10的管壁之间的空间以及固化。第一层1和第二层2的预制件都是几毫米厚的薄片，有一定的弹性，再加上使用重叠区安装，安装第一层1的第一预制件11时可以尽量紧贴在导管10的管壁上。对于使用第一预制件11的方案，可以把相连的第一预制件11重叠起来形成重叠区，并在重叠区加上可固化树脂或安装铆钉；也可以把相连的第一预制件11对接形成接缝处，然后在接缝处加上密封胶或密封带；当然，这些不同方法也可以组合使用。
本实施例的制作方法还包括步骤B1。
步骤B1、对导管的表面进行表面处理。
在制作第一层1之前，对导管10进行表面处理，例如：维修、补漏、清洗、打砂、打磨、移除障碍物、施加材料抚平表面等，或加上底层涂料。
可以在本实施例前述的多层衬料20的基础上再制作一层或多层纤维增强复合物或其它功能层，例如：涂料层、耐磨损层、耐化学层、食用水接触层等。
本实施例通过填充的方式制作中间层4，如此，中间层4是一体成型，所以施工快，可缩短施工时间。
本实施例描述了一个多层衬料系统的构造和制作方法，所有衬料层连结起来形成一体紧贴于导管内。本实施例的多层衬料20具有高性能：(1)衬料在结构上能有效承受内部和外部压力；(2)衬料的总体厚度小并紧贴于管壁上，所以能保持导管的最大流量；(3)衬料各部分连成一体，尽量减少了贯通衬料厚度的接缝，所以减少了漏水的风险。该衬料系统除了具有高性能外，也为导管复修提供了一个节省成本和时间的解决方案。尤其在大口径管道的应用上更显出它的优点，例如直径900毫米或以上的管道。
本实施例适用于任何材料的导管，导管上的腔截面可以是任何形状、开放的和封闭的，沿着导管长度方向的腔截面可以是固定的或是变化的。本实施例适用于导管的内部表面或外部表面，或导管的内部表面和外部表面同时使用(也即，导管10的内部表面和外部表面均设有本实施例的多层衬料20)。
公开号为US5931198A的美国专利文件公开一种敷设成型衬料，该衬料为一层或多层纤维增强复合物，以黏贴的方式敷设在管壁上。相比敷设成型衬料，本实施例的衬料包括包含纤维增强复合物的第一层1、在模具40上预制的第二层2和填充在环形空间内的中间层4，整个衬料包含的纤维增强复合物的量比较少，能有效降低衬料成本。本实施例使用部分预制件，有助加快建造速度。
公开号为US6554536B1的美国专利文件公开一种预制件组装成型衬料，其中，整个衬料系统都是由预制件连接而成，衬料与管壁之间的灌浆的功能主要是填充空间。相比预制件组装成型衬料，本实施例的衬料的第二层2的第二预制件21只是整个衬料系统的其中一个部分，衬料系统还有现场固化成型或分开预制的第一层1，而中间层4的灌浆是用于把各层连成一体形成受力结构；本实施例的衬料紧贴于管壁，保留管道的最大空间以达致最大流量，这是预制件衬料所不能做到的；本实施例的衬料各层连结成为一体，减少贯通衬料壁的接缝，可减少漏水的风险。
公开号为US4064211A的美国专利文件公开一种反转套管衬料，其中，衬料由可吸收树脂材料组成一根套管，其浸渍了树脂并弄平，然后一边把套管放进管道里，一边把套管从内反转；安装过程需要重型机械协助，例如：锅炉运输车。相比反转套管衬料，本实施例的多层衬料20通过敷设、预制和填充制作，安装时不需要像反转套管衬料安装那样使用大型机械，比如锅炉运输车。对于非常大型的管道(例如：直径2米或大于2米的管道)，反转套管衬料需要非常重型的机械配合且会受到管道开口尺寸的限制，施工难度变得非常高，甚至不可行。相反地，本实施例的多层衬料20的施工并不会因为导管尺寸变大而难度显著增高。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种多层衬料，其特征在于，包括第一层、第二层和中间层；
所述第二层包括一个或多个连接在一起的第二预制件；
所述第一层和所述第二层均包含最少一层纤维增强复合物；
所述第一层与所述第二层隔开形成环形或类环形空间；
所述中间层填充在所述环形或类环形空间，将所述第一层和所述第二层连成一体形成受力和防漏结构。
2.根据权利要求1所述多层衬料，其特征在于：还包括分隔部件；所述分隔部件将所述第一层与所述第二层隔开形成环形或类环形空间。
3.根据权利要求2所述多层衬料，其特征在于：所述分隔部件设置于所述第一层与所述第二层之间，将所述第一层与所述第二层隔开形成环形或类环形空间。
4.根据权利要求1所述多层衬料，其特征在于：所述第一层包括一个或多个连接在一起的第一预制件；所述第一预制件为具有弹性的薄片，或者所述第一预制件和所述第二预制件均为具有弹性的薄片。
5.根据权利要求1至4任一项所述多层衬料，其特征在于：所述第一层为密铺或设有缝或孔。
6.根据权利要求1至4任一项所述多层衬料，其特征在于：
所述纤维增强复合物含有增强纤维和树脂，所用的增强纤维包括天然纤维、人造纤维中的一者或多者，所用的树脂包括环氧树脂、乙烯基树脂、聚酯树脂中的一者或多者；
所述中间层包含可流动及可固化的材料；所述可流动及可固化的材料包括环氧树脂、乙烯基树脂、聚酯树脂、水泥、无机聚合材料中的一者或多者。
7.一种导管系统，其特征在于：包括导管和根据权利要求1至6任一项所述多层衬料；所述多层衬料位于所述导管的内部，或者所述多层衬料位于所述导管的外部，或所述导管的内部和外部均设有所述多层衬料。
8.根据权利要求7所述导管系统，其特征在于：所述第一层贴在所述导管的管壁；或者，所述第一层与所述导管的管壁隔开。
9.根据权利要求7所述导管系统，其特征在于：所述第一层紧贴或尽量紧贴在所述导管的管壁。
10.一种导管系统的制作方法，其特征在于，包括：
A1、在导管的内部、或者外部、或者内部和外部制作第一层；所述第一层包含最少一层纤维增强复合物；
A2、将所述第一层与第二预制件隔开，将一个或多个第二预制件连接在一起形成第二层，使得所述第一层与所述第二层之间形成环形或类环形空间；所述第二层包含最少一层纤维增强复合物；
A3、用可流动及可固化的材料填充所述第一层与所述第二层之间的环形或类环形空间，固化成型形成中间层，从而将所述第一层和所述第二层连成一体形成受力和防漏结构。
11.根据权利要求10所述制作方法，其特征在于：所述第一层贴在所述导管的管壁；或者，所述第一层与所述导管的管壁隔开。
12.根据权利要求10所述制作方法，其特征在于，所述A2中的将所述第一层与第二预制件隔开具体为：在所述第一层与所述第二层之间设置分隔部件以将所述第一层与第二预制件隔开；或者，使用分隔部件将所述第一层与第二预制件隔开，后续移除所述分隔部件。
13.根据权利要求10所述制作方法，其特征在于，
所述A1具体为：通过敷设或喷涂的方式在导管的表面制作第一层，或者将一个或多个第一预制件连接在一起形成第一层；
所述第一预制件和/或第二预制件通过使用模具固化成型；所述模具的具体形式包括有凹面的模具、有凸面的模具、有柱曲面的模具、或者有腔内曲面的模具。
14.根据权利要求10至13任一项所述制作方法，其特征在于，所述A2具体包括：将第二预制件和/或所述第一预制件重叠形成重叠区；或者，将第二预制件和/或所述第一预制件对接形成接缝处。
15.根据权利要求10至13任一项所述制作方法，其特征在于，所述A4中的填充方式包括泵入法、注入法、灌浆法、倾泻法或真空注入法。
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