CN1220839C - 对两个绝热管子之间的接头密封的方法和密封组件 - Google Patents

对两个绝热管子之间的接头密封的方法和密封组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种位于绝热管子(4)之间的接头(6)，包括：(a)两条连接到一起的传输管子；(b)每条传输管子上的绝热体，其端部未达到接头处；(c)一个包围管子暴露部分的套管；(d)一个在套管的端部及其相邻管绝热体之间形成密封的套筒，其中该套筒包括可回复的聚合物材料(1)，其在分立的区域上涂有密封剂(3)和/或热激活粘合剂(2)，(优选地由密封剂(3)连接套管的端部和管绝热体以在其之间形成一个密封，该密封可适应于套管相对于管绝热体的运动，而粘合剂(2)在套筒和套管以及套筒和管绝热体之间形成大致环形的接合带)，其特征在于在套筒的至少一个区域(4)上、优选在密封剂涂覆区域和粘合剂涂覆区域之间或者在套筒的边缘保持未被涂覆，以便当套筒在使用过程中被回复时提供一相对高摩擦的防滑夹持。

Description

对两个绝热管子之间的接头密封的方法和密封组件
技术领域
本发明涉及一种带涂层的可回复部件(recoverable articles)，用于保护绝热管子以防其遭受腐蚀或其它损害，或者防止其有热量损失，特别地，本发明涉及一种在分区输热管子上用的防水密封接头。
背景技术
在专利EP-B-0079702(B073)中描述了上述部件和方法以及采用上述方法将部件组装而成的组件，该专利的公开内容在此用作参考。
发明内容
本发明提供一种用在绝热管子之间的接头，包括：
(a)两个连接在一起的输送管子；
(b)位于每个输送管子上的绝热体(insulation)，该绝热体的端部未达到所述接头处；
(c)在管子的暴露部分外周上的一个套管；
(d)一个在套管的端部及其相邻管绝热体之间形成密封的套筒，其中该套筒包括可回复的聚合物材料，其在分立的区域上涂有密封剂和/或热激活粘合剂，(优选地由密封剂连接套管的端部和管绝热体以在其之间形成一个密封，该密封可适应于套管相对于管绝热体的运动，而粘合剂在套筒和套管以及套筒和管绝热体之间形成大致环形的接合带)，其特征在于在套筒的至少一个区域上、优选在密封剂涂覆区域和粘合剂涂覆区域之间或者在套筒的边缘处保持未被涂覆，以便当套筒在使用过程中被回复时提供一相对高摩擦的防滑夹持。
密封剂(或粘合剂)构成套筒主要表面的一个区域，是该区域上的最外层而不是一个多层结构的某一中间层，尽管密封剂可以被一个例如松脱层所覆盖，但该松脱层在最终的组装产品中不起任何作用。当套筒用于保护管子的外部时，该密封剂和粘合剂当然应处在套筒的内表面上。
在一个优选实施方案中，本发明提供一种用于对一个围绕在管子的未绝热部分外面的空腔进行密封的组件，该组件包括：
(a)一个套管，其大致将管子的未绝热部分包围起来；以及
(b)一个包括可回复聚合物薄层的套筒，其中该套筒的主要表面的第一区域上有一层热激活粘合剂，该粘合剂层在使用中在聚合物薄层和管于的绝热体之间形成一个大致环形的接合带，该接合带可防止该薄层相对于绝热体产生运动；而且/或者具有在上述主要表面上的第二区域上的一层密封剂，该层密封剂覆盖在套管和管绝热体上，用以在套管和绝热体之间形成一个柔性密封，该柔性密封可以适应套管和绝热体之间的相对运动，其特征在于套筒在至少一个区域(4)上、优选在密封剂涂覆区域和粘合剂涂覆区域之间或者在套筒的边缘处未被涂覆，以便当套筒在使用过程中回复时提供一个相对高摩擦性的防滑夹持。
本发明还提供一种对两个绝热管子之间的接头进行密封的方法，每个管子上的绝热体的端部未达到接头处，该方法包括：
(a)用套管包住管子的暴露部分；
(b)通过在套管端部安装一个套筒以将套管的一端与相邻的管绝热体相连，该套筒包括一层用密封剂和/或热激活粘合剂涂覆的可回复聚合物材料，(优选地，将密封剂沿套管的大体整个外周涂覆以覆盖其端部，而热激活粘合剂用以形成在套筒和套管之间以及套筒和管绝热体之间的大体环形接合带)；以及
(c)使聚合物材料回复，密封剂(如果采用)变软且使热激活粘合剂(如果采用)被激活，其特征在于套筒的至少一个区域(4)、优选地在密封剂涂覆区域和粘合剂涂覆区域之间或在套筒的边缘处保持未被涂覆，以使该套筒在使用过程中被回复时提供一个相对较高的摩擦防滑夹持。
可回复的聚合物薄层材料优选地为可热回复型，因而加热可使薄层发生回复，使密封剂变软并使热激活粘合剂熔化或者以其它方式被激活，进而接合到管绝热体或套管上。热熔化或其它热激活粘合剂区域的大小和形状并不重要，但未涂覆防滑区域的大小通常应足够防止套筒打滑或防止套筒的端部从管子上脱开。我们发现环形接合带具有令人满意的优点，但这并不限制接合带只能是一个围绕管子接合的完整封闭环。在某些情况下，在管子的圆周上涂覆若干点或若干区域的热激活粘合剂就足够了，这样上述点和区域的包络面就形成了大致的环形。尽管热激活粘合剂的一个区域就够了，但我们觉得在套筒的两端各涂一个区域更好。这样，该套筒上就有一个中间密封剂区域，该区域可覆盖套管和管绝热体；还有两个热激活粘合剂端部区域，其可分别与管绝热体和套管相接合，而上述两个区域分别由一个所谓未涂覆区域与密封剂区域分开。在本发明的几个优选实施方案中，如果需要，可将未涂覆区域设置在套筒的外缘，而不是设置在粘合剂密封区域之间。常用的涂覆设备很容易被调整以在套筒上的所需位置形成未涂覆区域。
套筒的具体构造取决于具体的应用场合，其中需考虑的变量有：套筒的宽度，套筒收缩比，热激活粘合剂区域的大小、形状和数量，密封剂的厚度和粘合剂的厚度，以及密封剂和粘合剂的性能。套筒通常为方便起见被制成长卷的形式来供应，以便根据所保护的管子的直径来切下所需的长度。
需要首先考虑密封剂和粘合剂的性能。当可回复材料为可热回复性材料时，优选地该材料的回复温度、密封剂的软化温度和粘合剂的活化温度应相兼容。套筒可涂覆有一层示温组分，以便在加热足够时给工人一个提示。例如英国专利2038478和2077919所述的组分。典型的安装温度为90-150℃，优选为110-135℃，而安装套筒的典型操作温度为-30℃-70℃。套筒(和封闭片，如使用的话)的粘合剂优选为热熔性粘合剂，而且可以采用多种类型，参见美国专利US4181775和4018733，其中公开了以下配方，包括：由烃类石蜡改性的聚酰胺，酸性乙烯聚合物聚酰胺和增粘剂的混合物。此外，包括烃类石蜡和选择性的丁基橡胶的EVA组分也适用。英国专利UK2075991中公开的是特别优选的粘合剂，尤其是用在未处理基底上时要求有极好的低温性能，该专利被收入本发明的参考文献中。该专利公开了一种热熔性粘合剂组成，包括：聚酰胺，和重量百分比至多占10％、优选地至多为5％、更优选地为0.25-0.75％的丙烯酸橡胶。其组成优选地包括乙烯/丙烯酸三元共聚物，其占聚酰胺中的优选含量为10-20％(重量百分比)。该三元共聚物可能包括如：乙烯，烯键式不饱和一元或二元羟酸，和一种C1-C6直链或支链脂族羟酸的乙烯基脂。优选的组成是乙烯/丙烯酸/丙烯酸丁脂。代替上述三元共聚物，该组成也可包括一种乙烯和单烯键式不饱和单或二羧酸的C2-C20脂族脂的共聚物，或一种乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。该丙烯酸橡胶可能由包含这些三元共聚物或共聚物的组分提供。优选的聚酰胺的平均分子量为2000-10000，软化点为90-150℃，而胺当量为70-400(胺当量为中和1千克聚酰胺所需的高氯酸的毫克当量数值)。该聚酰胺优选地基于二元酸，特别是二聚酸，尽管可能含有少量的三元酸和多元酸，例如三聚酸等，但优选其总量不超过聚酰胺中酸组分重量的10％。典型的聚酰胺为至少一种双胺和一个或多个二元酸的致密共聚体。该聚酰胺优选的玻璃转变温度低于10℃，更优选地低于0℃。液态聚酰胺作为可被添加的另一组分。
除可被反复软化和硬化的粘合剂外，还可使用其它热熔粘合剂，在“热熔粘合剂”一词中我们包括热固型粘合剂，它可被软化，但固化后即不可再次软化了。无论采用何种热激活粘合剂，均必须在套筒和管绝热体或套管之间提供粘接，通常可将该粘接看作是形成一个第二密封，从而对环境起到附加的保护作用。通过将粘合剂和乳香脂或其它密封剂结合使用而形成的套筒和绝缘管壳或套管之间的良好接合使该密封具有相当好的尺寸完整性。这样就可形成能承受相当压力的柔性密封，而且可进行压力测试以保证优良的密封性能。
热熔性粘合剂可用一种颜料涂上颜色，以便在粘合剂足够熔化时在套筒的端部形成一个明确的指示标记。可以想象本发明的套筒将与具有聚乙烯护套以及那些具有更加易于接合的表面如PVC的预绝热管子一同起作用。聚酰胺和其它上述配方均适于粘接于聚乙烯，如果采用常用的表面处理方法获得极佳的连接也是可能的。
上述的密封剂优选地为如美国专利3197819所述的乳香脂。优选的配方是无规立构聚丙烯和聚异丁烯的混合物，可选地添加有增粘剂，但用其它产品也可以。由于在室温下大多数乳香脂是发粘的，优选地该套筒至少在涂乳香脂的区域上覆盖一层揭纸。由于乳香脂或其它密封剂具有柔韧性，使得套筒具有自密封性和填隙性，并且可充当阻挡水或其它环境污染物的极好屏障。
套筒的尺寸应选择得与预保护的管子尺寸相匹配。大体上讲，我们希望包卷套筒的长度要比护套直径为150-260mm的管子护套的周长长120-220mm。这些适用于当采用小片将套筒保持在包卷状态下时。当封闭装置为通过轨道和通道且套筒为管状时，套筒的周长仅应比管子护套的周长稍大一点儿，以允许一些未分辨的回复在加热后保留在套筒中。
优选地是，中央密封剂涂层和两个外部热熔或其它热激活粘合剂涂层连续地涂覆在套筒的整个外周上。然而这并不是必需的，相反，热熔性粘合剂可沿套筒的长度方向间断地涂覆。当然密封剂涂层为连续的是一个基本要求，以保证任何被涂覆管子的整个外周均得到保护。两个外部热熔粘合剂涂层优选地涂覆在可回复的衬垫上，但整个衬垫可涂覆一层热熔性粘合剂，且叠加一密封剂的中间区域。在某些情况下，一个完整的衬垫可充当一个有用的屏障，使套筒具有两层密封剂层。
密封剂涂层的宽度明确地由被保护管子的宽度确定，但确定热熔粘合剂和未涂覆防滑区域的合适宽度却要复杂得多。首先其宽度必须足以与下述力相匹配：使套筒沿管子滑动的力，或者趋向于使套筒的端部离开管子的力，或者趋向于用其它方法降低套筒效率的力。未涂覆区域使得滑动阻力增大到一个令人惊奇的程度，从而在可能会软化粘合剂涂覆区域的夹持的条件下，减少在使用中套筒沿直径方向缩回时在套管和与其相邻的管绝热体之间发生“milk-off”滑动的可能性。
下面讨论密封剂和粘合剂的优选厚度。粘合剂的最小厚度将由与管子形成一个良好接合所需的量来确定，该量取决于管子扩套的大小和性能；而最大厚度将由成本、安装时间和防止由于弹性带效应造成的套筒过度滑动所需的量来决定。优选的厚度为0.4-2.0mm，更理想地在0.5-0.9mm之间。乳香脂的厚度应足以保证适当的防水或防流体的密封功能，而且必须使其具有适当的填隙性、降低性以及沿管绝热体表面的覆盖性。优选的厚度为0.8-2.0mm，更优选地为1.0-1.5mm。选择每个涂层的厚度时必须考虑另一涂层，重要的是不要使密封剂层太厚以影响粘接剂与管子的粘结。
新套筒通常通过挤出为一个平坦带而实现，但也可采用管状挤压和切割。交联和扩展步骤可在同一个工艺中进行。相似地，涂覆操作可在同一生产线上完成。精确的涂覆技术将取决于是否热熔性粘合剂只作为外带涂覆(优选地)或作为一个其上覆盖有一窄层密封剂的完整涂层。两个涂层可顺序或同时施加。最后，在密封剂涂层上覆盖一层揭纸，并在可回复材料的未涂覆表面上涂上一层温度指示涂料。
附图说明
下面参照附图对本发明进行详述，其中：
图1是套筒的横截面图，该套筒上具有密封剂和热熔粘合剂涂层；
图2是图1所示套筒的平面图；
图3示出围绕在绝热管的接头外部的套筒；
图4示出一种将接头区域绝热的技术；
图5示出第二种将接头区域绝热的技术；以及
图6示出两个绝热管子之间的一个完整接头。
具体实施方式
图1和2示出一个可回复的聚合物薄层材料1(回复率优选为25-31％)，其厚度约为1mm，涂有两个热熔性粘合剂带2，该带2的宽度为40-50mm，优选为约45mm，厚度约为0.7mm，且其中央带有宽度为约130mm且厚度为约1.4mm的乳香脂涂层。图中示出一个本发明未涂覆的防滑带4处于其中一个粘合剂带2合乳香脂3之间。整个套筒的宽度约为225mm，而图2中仅示出其长度方向上的一段。乳香脂3的暴露表面构成所谓的第一区域，而粘合剂2的暴露表面构成所谓第二区域。如果需要，粘合剂2可沿套筒1的宽度在乳香脂3下方延伸，那么就将该乳香脂涂在粘合剂顶部。
图3至6示出本发明一种实施方案在一个绝热管的接头中的应用。上述管子用于地区输热系统中，因而其接头通常要求防潮和环境密封以及绝热连续性。本发明尤其在地区输热管子中非常有用，该地区输热管子具有一个钢制的传输管，其外面包围着聚氨酯泡沫和聚氨酯护套。然而也可用其它传输管子如铜或交联聚乙烯，其外面包着其它绝热材料如玻璃棉、和其它外层护套如PVC或石棉水泥。
这些图示出管子4外面包着绝热材料，如聚氨酯泡沫7和一个外层护套5。在每个图中两个管子通过一道焊缝6连接在一起，还可采用其它的连接方法。
图3中管子的暴露部分也被套管8包围着。套管8的端部通过本发明的套筒与各自的管绝热体7和5相连接。图3的左侧示出套筒围绕在管子的周围但在涂层收缩、激活和软化之前的情况，图中右侧示出安装完毕的状态。在前几幅图中，套筒包括一个可回复的聚合物材料1，其上涂有密封剂涂层3，两个热熔粘合剂涂层2和一个未涂覆的防滑区域4。但在这种情况下，热熔性粘合剂涂层沿套筒的宽度方向上延伸并位于密封剂3的下方。
图3中的套管是薄层材料而且形成一个环形空间环绕着所连接的管子，该环形空间的端部由每个管子的绝热体7和5限定。套管可以是管状的(要求能通向一个用于安装的管子自由端)或被包卷起来。可提供多种形式的包卷套管，如：分开的半壳，铰接的半壳，简单地包围着接头并由如粘合剂接合带等封闭装置紧固的薄层，一个框架加上外覆薄层或环绕带，以及多段式套管等。图4中所示的情况有所不同。此处，套管包括两个绝热材料半壳9，这两个半壳在暴露着的管子端部周围进行装配以形成良好的管绝热体，该两个半壳须拆下(或省略)以形成管子接头。这些半壳可能仅仅是泡沫块或其它绝热材料块，或者这些半壳可能包括多种成分，如绝热材料加上一个外护套；在上述任一情况下，本发明的套筒均被用于在套管和已存在的管绝热体之间的接头上形成一个密封，或形成从一个管绝热体到另一个管绝热体之间的密封。
图5和图6示出基本上由薄层材料制成的一个套管8，但带有在管接头上形成连续热绝缘所用的装置。在地区输热或其它高温管子中采用本发明时，很明确需要有连续的热绝缘；而在其它管子上使用时可能提供一个连续的防潮和环境密封效果就足够了。形成连续热绝缘的方法是在套管8的材料上制出一个孔10。在将套管8安装到所连接的管子周围之后，优选地在将套筒1固定在相应位置上之后，将一种绝热材料从孔10中引入填充所连接管子周围的环形空间。将绝缘材料、优选地为一种液体从孔10倒入环形空间然后在原位发泡。聚氨酯泡沫较为优选。
当绝缘材料被导入后(而且如果必要在发泡完成之后)，优选地将孔10封闭以防止绝缘材料受潮。这可通过提供一个单一的套筒1来实现，其具有足够的宽度以从一个管绝热体5延伸至另一个管绝缘体，而不是图示的两个分开的套筒1。然而，采用如图6所示的封闭装置11来封闭孔10可得到更好的结果。封闭装置11包括一个聚合物衬垫层12和粘合剂涂层13。该衬垫层12优选地为尺寸固定的交联聚烯烃，而粘合剂13优选地为热熔性或其它热激活粘合剂。上述用作构成套筒第二区域的粘合剂也可在此使用。当粘合剂为热激活型时，衬垫层12可在其暴露表面上涂有示温组分(如一种可变颜色的涂料)，用以帮助安装者判断出是否已足够加热以形成理想的接合。
封闭装置11大体上为圆形或大致四方形(具有圆角)而且比套管8的长度要短。其典型的尺寸为70-150mm，更典型地为约110mm，当为圆形时该尺寸指直径，而当为大体方形时指相应的尺寸。
封闭装置11可与一个硬制材料(而不是薄层)制成的塞子一同使用。该塞子应被保持，或者暂时使用直到绝热材料发生永久变形或者完成发泡，然后在应用封闭装置11之前将其取下。优选的是，在整个接头具有一个高度一致的表面且此时地球运动很容易将该一致表面破坏的情况下将塞子取下。然而在某些情况下塞子可以被留在原位，而且封闭装置11被用于提供额外的保护。

Claims (24)

1.一种对两个绝热管子(4)之间的接头(6)进行密封的方法，每个管子上的绝缘体(7)的端部未达到接头处，该方法包括如下步骤：
(a)用套管(8)包住管子的暴露部分；
(b)通过在套管的端部周围安装一个套筒而将套管的一端与其相邻的管绝热体相连接，上述套筒包括一个可回复的聚合物材料(1)，其中该套筒上涂有密封剂(3)和/或热激活粘合剂(2)，以及
(c)使聚合物材料发生回复，密封剂(如果采用)发生软化，并且将热激活粘合剂(如果采用)激活，其特征在于套筒的至少一个区域(4)未被涂覆，以使套筒在使用中回复时形成一个相对高摩擦的防滑夹持。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，密封剂沿套管的基本上整个外周涂覆以覆盖其端部，而热激活粘合剂在套筒和套管之间以及套筒和管绝热体(5，7)之间形成大致环形的接合带。
3.上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，套管为中空的，以使其安装完毕后形成一个环绕所连接管子的环形空间，该环形空间的端部分别由每个绝热管子的绝热体限定。
4.权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括在用绝热材料安装好套管之后填充上述环形空间的步骤。
5.权利要求4所述的方法，其特征在于，绝热材料为液体，该液体充入上述环形空间中时会发泡。
6.权利要求4所述的方法，其特征在于，通过套管上的孔(10)向上述环形空间中倒入绝热材料来填充上述空间。
7.权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括在导入上述绝热材料后利用装置(11)将孔覆盖，装置(11)包括一个聚合物衬垫层(12)，该衬垫层涂有一层粘合剂(13)，通过粘合剂将衬垫材料连接到套管上。
8.权利要求7所述的方法，其特征在于，衬垫的一个主要表面上涂有一层热激活粘合剂，而在其相反表面上涂有示温组分，封闭装置通过加热进行安装直到示温组分显示粘合剂已激活为止。
9.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，上述套筒从一个管绝热体穿过套管延伸至另一个管绝热体，即在套管和每个管绝热体之间形成上述连接。
10.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在套管的每一端上均安装有一个单独的所述套筒。
11.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，绝热管子包括一个钢管，通过一层围绕有聚乙烯护套(5)的聚氨酯泡沫(7)实现绝热。
12.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，未涂覆区域或其中之一位于套筒的边缘。
13.权利要求2所述的方法，其特征在于，未涂覆区域或其中之一位于套筒的密封剂涂覆区域和粘合剂涂覆区域之间。
14.一种用于对一个围绕在管子(4)未绝热部分外面的空腔进行密封的组件，该组件包括：
(a)一个套管(8)，其大致将管子的未绝热部分包围起来；以及
(b)一个包括可回复聚合物薄层(1)的套筒，其中该套筒的主要表面的第一区域上有一层热激活粘合剂层(2)，该粘合剂层用于在聚合物层(1)和管子的绝热体(5)或套管(8)之间形成大致一个环形的接合带，该接合带可防止薄层相对于绝热体产生运动；而且/或者具有在上述主要表面的第二区域上的一层密封剂(3)，该套筒覆盖在套管和管绝热体上，用以在使用过程中当聚合物层回复时在套管和绝热体之间形成一个柔性密封，该柔性密封可以适应套管和绝热体之间的相对运动，其特征在于套筒在至少一个区域(4)上未被涂覆，以便当套筒在使用过程中回复时提供一个相对较高摩擦的防滑夹持。
15.权利要求14所述的组件，其特征在于，未涂覆区域或其中之一位于套筒的边缘。
16.权利要求14所述的组件，其特征在于，未涂覆区域或其中之一位于套筒的密封剂涂覆区域和粘合剂涂覆区域之间。
17.权利要求14-16中任一项所述的组件，其特征在于，套筒主表面的两个区域上涂有热激活性粘合剂，而密封剂涂在上述两区域之间。
18.权利要求14-16中任一项所述的组件，其特征在于，密封剂为乳香脂，并且乳香脂包含无规立构聚丙烯和聚异丁烯。
19.权利要求14-16中任一项所述的组件，其特征在于，热激活粘合剂为热熔性粘合剂，包括一种EVA和烃类石蜡，或者包括一种聚酰胺和烃类石蜡，或者一种聚酰胺和重量百分比至多占聚酰胺10％的丙烯酸橡胶。
20.权利要求14-16中任一项所述的组件，其特征在于，套管包括两个绝热材料制成的半壳(9)。
21.权利要求14-16中任一项所述的组件，其特征在于，套管为中空的，安装上该套管后在接头周围形成了一个环形空间，该空间的端部由绝热管子的绝热体(7)的端部限定。
22.权利要求21所述的组件，其特征在于，还包括一种可发泡的材料。
23.权利要求14-16中任一项所述的组件，其特征在于，套筒为一种包绕套筒并且为一个卷的形式，第一和第二区域为沿该卷长度方向大体连续延伸的两条带。
24.权利要求23所述的组件，其特征在于，还包括一个封闭片(11)，该片由一层涂有热激活性粘合剂(13)的聚合物薄层(12)构成。
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