CZ303437B6

CZ303437B6 - Zarízení pro premenu flexibilní vložky, zpusob vložkování potrubí a kombinace zarízení a flexibilní vložky

Info

Publication number: CZ303437B6
Application number: CZ20030796A
Authority: CZ
Inventors: Leo Weatherby@Nicholas; Richard Turner@Matthew
Original assignee: Severn Trent Water Limited; Yorkshire Water Services Limited; Ncc Danmark A/S; Anglian Water Services Limited; Europrojects (Lttc) Limited
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2012-09-12
Also published as: NO323398B1; CA2422570C; PT1322882E; PL199274B1; EP1322882B1; US7306693B2; NO20031240D0; ATE291190T1; CZ2003796A3; US20040036202A1; WO2002025156A2; JP2004508989A; MXPA03002369A; EP1322882A2; NO20031240L; TR200300348T2; CA2422570A1; ES2238474T3; PL360649A1; AU8788601A

Abstract

U zarízení (5) je ohrívací prostredek (8) upraven k produkování horkého plynu, a strední díl (7) je konstrukcne vytvorený a usporádaný pro zajištení prostupování horkého plynu pod tlakem skrze vrstvu (3) kompozitního materiálu pro ohrev vrstvy (3) kompozitního materiálu, a pro vytvorení, behem ohrevu, vzduchové mezery (14) na opacné strane vrstvy (3) kompozitního materiálu. Zpusob zahrnuje: zavádení flexibilní vložky (2) zahrnující vrstvu (3) kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna do potrubí (1); produkování horkého plynu na jedné strane vrstvy (3) kompozitního materiálu, pri soucasném udržování vzduchové mezery (14) na opacné strane této vrstvy (3) kompozitního materiálu pro tavení termoplastického materiálu; aplikování tlaku na ohrátou vrstvu (3) kompozitního materiálu pro jeho dotlacování smerem k potrubí (1) a následné zpevnení; a volné ochlazování vložky (2) pod tlakem, když je ve styku s potrubím (1) pro ztuhnutí vrstvy (3) kompozitního materiálu do konstrukcního prvku. Odpovídajícím zpusobem je vytvorená i kombinace zarízení (5) a flexibilní vložky (2).

Description

Předložený vynález se týká zařízení pro přeměnu flexibilní vložky, zahrnující vrstvu kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna, na konstrukční prvek uvnitř potrubí, přičemž zařízení zahrnuje přední díl uzpůsobený pro nasouvání do vložky, střední díl mající ohřívací prostředky na jedné straně vrstvy kompozitního materiálu, a zadní díl mající zpevňovací prostředky pro nucené dotlačování ohřáté vrstvy kompozitního materiálu směrem k potrubí a pro její zpevnění a ochlazení pod tlakem pro vytvoření konstrukčního prvku.

Dále se vynález týká způsobu vložkování potrubního vedení, zejména za použití takového zaříze15 ní.

Konečně se vynález týká i kombinace zařízení, zejména výše uvedeného, a flexibilní vložky pro vytvoření konstrukčního prvku k vložkování potrubí, ve které vložka zahrnuje vrstvu kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna a je uzpůsobená pro zavá20 dění do potrubí, a zařízení zahrnuje přední díl uzpůsobený pro nasouvání do vložky, střední díl mající ohřívací prostředek uspořádaný na jedné straně vrstvy kompozitního materiálu, a zadní díl mající zpevňovací prostředek pro nucené dotlačování ohřáté vrstvy kompozitního materiálu směrem k potrubí a její následné zpevnění a ochlazení pod tlakem za vytvoření konstrukčního prvku.

Výrazem „potrubní vedení“ se pro účely tohoto popisu míní trubky, roury a potrubí, a to jak pro dopravu tekutiny (například vodovodní potrubí nebo kanalizační potrubí), tak ί pro další účely.

Dosavadní stav techniky

Potrubní vedení pro dodávání plynu a vody jsou ve většině případů zhotovená z litiny a jejich poškozování korozí se úměrně se stářím stávajících rozvodných systémů stává stále větším problémem, odhaduje se, že například více než polovina všech vodovodních rozvodů ve Velké Británii slouží více než 40 let, a že asi 20 procent těchto rozvodů slouží více než 80 let. Kanalizační potrubí, která jsou obvykle vyzděná cihlami nebo betonová, mohou také selhávat v důsledku strukturální degenerace materiálů, ze kterých jsou vytvořená. Je obecně levnější a vyžaduje kratší přerušení provozního chodu těchto potrubních vedení, jestliže se, namísto jejich nahrazování novými, asanují vločkováním. I přesto, že jsou ze stavu techniky různé technologie vložkování již existujících potrubních vedení známé, existuje požadavek na zajištění ještě účinnějších asa40 načních technologií.

V dokumentu WO 98/26919 se popisuje způsob vložkování potrubního vedení za použití flexibilní vložky, která zahrnuje vrstvu kompozitního materiálu vytvořeného z termoplastu a výztužných vláken. Vložka se zavede do potrubního vedení, podrobí ohřevu, který způsobuje roztavení termoplastických vláken, načež se na vložku působí tlakem za účelem dokonalého sloučení roztaveného termoplastu a výztužných vláken a dotlačení vložky do styku s potrubním vedením, kde dojde k jejímu ochlazení a zpevnění do konstrukčního prvku. Ohřev a aplikace tlaku se provádí prostřednictvím automatizovaného zařízení, běžně známého jako beran. Tento beran se posouvá skrze vnitřek vložky za jejího roztahování. Beran vykazuje prostředky pro ohřev vložky a zpev50 novací prostředky, které slouží k dotlačování vložky na potrubní vedení, kde dochází k jejímu ochlazení a zpevnění. Základní problém konstrukčního provedení tohoto beranu však spočívá v tom, že není schopný zajistit dostatečně rovnoměrný ohřev vložky, který by zaručil odpovídající homogennost finálního obkládacího konstrukčního prvku.

- 1 CZ 303437 B6

V dokumentu DE A 39 04 524 se popisuje způsob vložkovánt potrubního vedení za použití vložky vytvořené pouze z termoplastu, v tomto případě nezesítěných plastových materiálů. Vložka se zavede do potrubního vedení a roztahuje se v radiálním směru až do jejího uvedení do styku s potrubním vedením, načež ztuhne a stane se samonosnou. Roztahování vložky se s výhodou provádí mechanicky prostřednictvím beranu, který se odvaluje v potrubním vedení. Roztahování vložky může být podpořeno ohřevem, například teplým vzduchem a zajištěním vzduchové mezery mezi vložkou a potrubním vedením. Ve spojení s tímto postupem je však podstatné, že při něm nedojde k dosažení teploty měknutí plastů. Vložka se tak, protože se má za to, s ohledem na skutečnost, že je vytvořená z termoplastů, že je možné poměrně snadno ovládat její teplotu, ohřívá v podstatě kondukck

Bylo zjištěno, že ohřev kondukcí není pro vložku, která je popsaná v dokumentu WO 98/26919 a která zahrnuje vrstvu kompozitního materiálu obsahujícího termoplasty a vyztužená vlákna dostatečně vyhovující. Kompozitní materiál vykazuje ve svém objemu vzduchové dutiny, a kondukcí ho tudíž není možné rovnoměrně ohřát na bod tavení termoplastů.

Podstata vynálezu

Nevýhody stavu techniky řeší zařízení pro přeměnu flexibilní vložky, zahrnující vrstvu kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna, na konstrukční prvek uvnitř potrubní, přičemž zařízení zahrnuje přední díl uzpůsobený pro nasouvání do vložky, střední díl mající ohřívací prostředky na jedné straně vrstvy kompozitního materiálu, a zadní díl mající zpevňovací prostředky pro nucené dotlačování ohřáté vrstvy kompozitního materiálu směrem k potrubí a pro její zpevnění a ochlazení pod tlakem pro vytvoření konstrukčního prvku. Podle vynálezu je ohřívací prostředek upraven k produkování horkého plynu, a střední díl je konstrukčně vytvořený a uspořádaný pro zajištění prostupování horkého plynu pod tlakem skrze vrstvu kompozitního materiálu pro ohřev vrstvy kompozitního materiálu, a pro vytvoření, během ohřevu, vzduchové mezery na opačné straně vrstvy kompozitního materiálu.

Výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že je upraveno pro směrování horkého plynu ze vzduchové mezery dopředu pro zajištění předehřívání vložky na předním dílu.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že je upraveno k produkování horkého plynu prostřednictvím ohřevu přiváděného stlačeného vzduchu.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že stlačený vzduch je použit jako zpevňovací prostředek.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že zpevňovací prostředek zahrnuje flexibilní vakový prostředek, nafukovaný stlačeným vzduchem.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že flexibilní vakový prostředek je připevněný ke střednímu dílu.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že flexibilní vakový prostředek je oddělený od středního dílu, a že je upraven pro roztahování se zezadu při posuvu a při tom pro odvalování.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že střední díl má vnitřní clen a vnější člen, přičemž jeden z těchto členů zahrnuje ohřívací prostředek a druhý zahrnuje pomocný prostředek pro zajištění vzduchové mezery.

-2 CZ 303437 B6

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že vnitřní člen má ohřívací prostředek pro ohřev vrstvy kompozitního materiálu při posuvu z vnitřní strany, a vnější člen je upraven pro zajištění vzduchové mezery mezi vnější stranou vrstvy kompozitního materiálu a potrubním.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že vnější člen je prstencový, přičemž ve vzdálenosti obklopuje vnitřní člen, přičemž vnitřní a vnější člen jsou upraveny pro vedení vrstvy kompozitního materiálu při posuvu mezi nimi.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že se průměr vnějšího členu zvětšuje od předního dílu k zadnímu dílu, přičemž je vnější člen upraven pro vedení vrstvy kompozitního materiálu při posuvu po svém vnějším povrchu.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že vnější člen je ve tvaru komolého kužele.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že vnější člen zahrnuje pomocný vozík, který ve vzdálenosti obklopuje vnitřní člen.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že vozík je na vnější straně opatřený kolečky, prostřednictvím nichž je upraven pro odvalování podél vnitřku potrubí.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že se vozík rozkládá směrem dopředu pro obklopení celého předního dílu nebojeho části.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že vnější člen má ohřívací prostředek pro zajištění ohřevu vrstvy kompozitního materiálu při posuvu z vnější strany, a že vnitřní člen má pomocný prostředek pro zajištění vzduchové mezery mezi vnitřní stranou vrstvy kompozitního materiálu a vnitřním členem.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že vložka mezi potrubím a vrstvou kompozitního materiálu zahrnuje vnější termoplastickou vrstvu.

Dále nevýhody stavu techniky řeší způsob vložkování potrubního vedení, zejména za použití výše uvedeného zařízení, který zahrnuje:

zavádění flexibilní vložky zahrnující vrstvu kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna do potrubí;

produkování horkého plynu na jedné straně vrstvy kompozitního materiálu, při současném udržování vzduchové mezery na opačné straně této vrstvy kompozitního materiálu pro tavení termoplastického materiálu;

aplikování tlaku na ohřátou vrstvu kompozitního materiálu pro jeho dotlačování směrem k potrubí a následné zpevnění; a volné ochlazování vložky pod tlakem, když je ve styku s potrubím pro ztuhnutí vrstvy kompozitního materiálu do konstrukčního prvku.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že se horký plyn směřuje ze vzduchové mezery pro zajištění předehřívání vložky.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že se vložka do potrubí zavádí ve splasklém stavu a postupně se roztahuje.

-3 CZ 303437 B6

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že po zavedení vložky do potrubí se skrze toto potrubí přemísťuje výše uvedené zařízení.

Dále nevýhody stavu techniky řeší kombinace zařízení, zejména výše uvedeného, a flexibilní vložky pro vytvoření konstrukčního prvku k vložkování potrubí, ve které vložka zahrnuje vrstvu kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna a je uzpůsobená pro zavádění do potrubí, a zařízení zahrnuje přední díl uzpůsobený pro nasouvání do vložky, střední díl mající ohřívací prostředek uspořádaný na jedné straně vrstvy kompozitního materiálu, a zadní díl mající zpevňovací prostředek pro nucené dotlačování ohřáté vrstvy kompozitního materiálu směrem k potrubí a její následné zpevnění a ochlazení pod tlakem za vytvoření konstrukčního prvku. Podle vynálezu je ohřívací prostředek upraven k produkování horkého plynu kjeho nucenému prostupování pod tlakem skrze vrstvu kompozitního materiálu za ohřevu této vrstvy kompozitního materiálu, přičemž kombinace zařízení a flexibilní vložky je konstrukčně vytvořená a uspořádaná pro zajištění během ohřevu vzduchové mezery na opačné straně vrstvy kompozitního materiálu.

Výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že zařízení je vytvořené jak výše uvedeno.

Výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že vložka zahrnuje vrstvu kompozitního materiálu spolu s vnější termoplastickou vrstvou.

Jinými slovy podle prvního aspektu předloženého vynálezu se proto navrhuje zařízení pro zpracování flexibilní vložky zahrnující vrstvu kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna do konstrukčního prvku uvnitř potrubního vedení, zahrnující přední díl uzpůsobený pro nasouvání do vložky, střední díl vykazující ohřívací prostředky uspořádané na jedné straně vrstvy kompozitního materiálu, a zadní díl vykazující zpevňovací prostředky pro nucené dotlačování ohřáté vrstvy kompozitního materiálu směrem k potrubnímu vedení a její následné zpevnění a ochlazení pod tlakem za vytvoření konstrukčního prvku, které je charakteristické tím, že ohřívací prostředky produkuj í horký plyn, který pod tlakem nucené prostupuje skrze vrstvu kompozitního materiálu za ohřevu této vrstvy, a střední díl je konstrukčně vytvořený a uspořádaný tak, že během ohřevu zajišťuje na opačné straně vrstvy kompozitního materiálu vzduchovou mezeru.

Zajištění vzduchové mezery na jedné straně (vnitřní nebo vnější) vrstvy kompozitního materiálu v uspořádání proti ohřívacím prostředkům, protože se tato vrstva nenachází v přímém styku s potrubním vedením nebo s některou z částí zařízení, což by ve svém důsledku mohlo ohřev nepříznivě ovlivňovat, podporuje její rovnoměrné ohřívání. Vzduchová mezera je opatřená na straně vrstvy nízkého tlaku vrstvy a zajišťuje přesně stanovený průchod horkého plynu pod tlakem skrze tloušťku vrstvy kompozitního materiálu. Rozdíl tlaků na obou stranách vrstvy způsobuje prostupování horkého plynu rovnoměrně. Prostupující horký plyn nahrazuje ve vzduchových dutinách vrstvy kompozitního materiálu vzduch, a bylo zjištěno, že toto je určující faktor podporující rovnoměrné ohřívání vrstvy a tudíž i vložky jako celku.

Horký plyn může být ze vzduchové mezery za účelem zajištění predehřívání vložky na předním dílu směrovaný dopředu.

Horký plyn se s výhodou produkuje ohřevem přiváděného stlačeného vzduchu. Ještě neohřátý stlačený vzduch pak může být s výhodou použitý jako zpevňovací prostředek pro dotlačování ohřáté vrstvy kompozitního materiálu do styku s potrubním vedením. Stlačený vzduch slouží k nafukování flexibilních nadouvatelných prostředků, které působí na vrstvu kompozitního materiálu. Tyto flexibilní nadouvatelné prostředky mohou být připevněné ke střednímu dílu ústrojí. V alternativním provedení mohou být uvedené prostředky uspořádané jako oddělené a mohou se roztahovat zezadu jejich rozbalováním. Výhodou tohoto uspořádání je snížení tření mezi vrstvou kompozitního materiálu a nadouvatelnými prostředky.

-4CZ 303437 B6

Střední díl s výhodou vykazuje vnitřní člen a vnější člen, přičemž jeden z uvedených, vnitřního a vnějšího, členů zahrnuje ohřívací prostředky, zatímco druhý zahrnuje pomocné prostředky pro zajištění vzduchové mezery.

Vnitřní člen je s výhodu opatřený ohřívacími prostředky tak, že se vrstva kompozitního materiálu ohřívá z vnitřní strany, zatímco vnější člen zajišťuje mezi vnější stranou vrstvy kompozitního materiálu a potrubním vedením vzduchovou mezeru.

V jednom provedení je vnější člen prstencový, obklopuje a je uspořádaný ve vzdálenosti od vnitřního Členu tak, že vrstva kompozitního materiálu je vedena mezi vnitrním členem a vnějším členem. V dalším provedení se průměr vnějšího členu zvětšuje od předního dílu k zadnímu dílu tak, že vrstva kompozitního materiálu je vedena po vnějšku vnějšího členu. Vnější člen s výhodou vykazuje tvar komolého kužele. Výhoda tohoto tvaru spočívá v postupném roztahování vložky během ohřevu.

V ještě dalším provedení zahrnuje vnější člen pomocný vozík, který obklopuje a je uspořádaný ve vzdálenosti od vnitřního členu. Vrstva kompozitního materiálu je v tomto provedení opět vedena mezi vnitřním členem a vnějším členem. Tento vozík je obvykle, na své vnější straně, opatřený kolečky, prostřednictvím kterých se odvaluje podél vnitřní stěny potrubního vedení.

Alternativně je vnější člen opatřený ohřívacími prostředky tak, že se vrstva kompozitního materiálu ohřívá z vnější strany, a vnitřní člen vykazuje pomocné prostředky pro zajištění vzduchové mezery mezi vnitřní stranou vrstvy a vnitřním členem. Také v tomto provedení může vnější člen zahrnovat vozík. Navíc se tento vozík může rozkládat směrem dopředu tak, že obklopuje buď celý přední díl nebo jeho část.

Vložka může mezi potrubním vedením a vrstvou kompozitního materiálu zahrnovat vnější termoplastickou vrstvu.

Zařízení se skrze potrubní vedení obvykle přemísťuje jeho protahováním za použití lana připevněného k přednímu dílu zařízení a navijáku. Stlačený vzduch a energie pro ohřívací prostředky se dodávají prostřednictvím vedení, které je součástí zařízení. Dodávání stlačeného vzduchu a energie, například elektrické, pro provozování zařízení může obvykle zajišťovat mobilní jednotka.

Podle druhého aspektu předloženého vynálezu se navrhuje způsob vložkování potrubního vedení, který obsahuje:

zavádění flexibilní vložky zahrnující vrstvu kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna do potrubního vedení;

produkování horkého plynu na jedné straně vrstvy kompozitního materiálu, při současném udržování vzduchové mezery na opačné straně této vrstvy, za účelem tavení termoplastického materiálu;

aplikování tlaku na ohřátou vrstvu za účelem jejího dotlačování směrem k potrubnímu vedení a následného zpevnění; a volné ochlazení vložky pod tlakem, zatímco se nachází ve styku s potrubním vedením, za účelem ztuhnutí vrstvy kompozitního materiálu do konstrukčního prvku.

Takto udržování vzduchové mezery na straně (vnitřní nebo vnější) vrstvy kompozitního materiálu, opačné ke straně, která se podrobuje ohřevu, přispívá k rovnoměrnému ohřevu této vrstvy.

- 5 CZ 303437 B6

Horký plyn prostupuje skrze kompozitní materiál do vzduchové mezery, to je na stranu nízkého tlaku, a nahrazuje vzduch ve vzduchových dutinách vrstvy za jejího rovnoměrného ohřevu.

Horký plyn se pak může ze vzduchové mezery směrovat pro zajištění předehřívání vložky.

Vložka se do potrubního vedení s výhodou zavádí ve splasklém stavu a postupně se roztahuje.

Následně se, za účelem provádění shora popsaného způsobu, po zavedení vložky kompozitního materiálu do potrubního vedení může skrze tuto vložku protahovat zařízení podle prvního aspektu předloženého vynálezu.

Třetí aspekt předloženého vynálezu se týká kombinace zařízení a flexibilní vložky pro zajištění vysoce efektivní asanační technologie pro vložkování existujících potrubních vedení.

Podle tohoto třetího aspektu vynálezu se proto navrhuje kombinace zařízení a flexibilní vložky pro vytváření konstrukčního prvku k vložkování potrubního vedení, ve které vložka zahrnuje vrstvu kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna, a je uzpůsobená pro zavádění do potrubního vedení, a zařízení zahrnuje přední díl uzpůsobený pro nasouvání do vložky, střední díl vykazující ohřívací prostředky uspořádané na jedné straně vrstvy kompozitního materiálu, a zadní díl vykazující zpevňovací prostředky pro nucené dotlačování ohřáté vrstvy kompozitního materiálu směrem k potrubnímu vedení a její následné zpevnění a ochlazení pod tlakem za vytvoření konstrukčního prvku, která je charakteristická tím, že ohřívací prostředky produkují horký plyn, který pod tlakem nucené prostupuje skrze vrstvu kompozitního materiálu za ohřevu této vrstvy, a je konstrukčně vytvořená a uspořádaná tak, že během ohřevu zajišťuje na opačné straně vrstvy kompozitního materiálu vzduchovou mezeru.

Použitým zařízením může být zařízení podle prvního aspektu předloženého vynálezu. Použitá vložka s výhodou zahrnuje vrstvu kompozitního materiálu spolu s vnější vrstvou termoplastického materiálu. Rovněž tak je možné použít jakoukoliv další vhodnou a pro uvedený účel vyhovující kombinaci zařízení a vložky.

Stejně jako v případě prvních dvou aspektů předloženého vynálezu podporuje zajištění horkého plynu pod tlakem a vzduchové mezery rovnoměrný ohřev vrstvy kompozitního materiálu a tím zlepšenou účinnost procesu vložkování.

Přehled obrázků na výkresech

Jednotlivé aspekty předloženého vynálezu budou blíže objasněné prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje:

obr. 1 schematické znázornění použití zařízení pro vložkování potrubního vedení vložkou vykazující vrstvu kompozitního materiálu;

obr. 2 podélný řez zařízením z obr. 1, které je opatřené vnitřními ohřívacími prostředky pro ohřev vložky;

obr. 3 podélný řez modifikovaným provedením zařízení s vnějšími ohřívacími prostředky pro ohřev vložky;

obr. 4 podélný řez modifikovaným provedením zařízení s vnitřními ohřívacími prostředky pro ohřev vložky;

-6CZ 303437 B6 obr. 5 zařízení podobné zařízení z obr. 4, znázorňující však jeho další modifikované provedení; a obr. 6 zařízení podobné zařízení z obr. 5, obsahující modifikované zpevňovací prostředky.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 představuje zařízení používané pro vložkování podzemního potrubí f, v tomto případě vodovodního potrubí 1, vložkou 2 vlákny, vyztuženého kompozitního materiálu za vytvoření vložkovacího konstrukčního prvku.

Vložka 2 je ve výchozím stavu flexibilní a zahrnuje vnitřní vrstvu 3 kompozitního materiálu obsahujícího vlákna termoplastického materiálu a výztužná vlákna, a vnější termoplastickou vrstvu 4 termoplastického materiálu. Každá vrstva 3, 4 je vytvořená jako nekonečná hadice. Upřednostňovaným materiálem pro vytvoření vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu je materiál spletený, propletený, tkaný (nebo j iným způsobem dohromady spojený) z koudelné příze obsahuj ící v podstatě nekonečná vlákna termoplastického materiálu, například polypropylenu, a podobně nekonečná výztužná vlákna, například vlákna dodávaná na trh firmou Vertotex International pod registrovaným obchodním označením TWINTEX. Stejně tak je možné použít vlákna vykazující kratší délky a spojená dohromady jakýmkoliv vhodným a pro uvedený účel použitelným způsobem. Tato krátká vlákna mohou být dohromady spojená například termoplastickým pojivém, proplétáním, jehlováním nebo vykazovat formu stříže. Mezi vlákny vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu jsou vzduchové dutiny.

Zařízení zahrnuje automatizované zařízení 5 (ze stavu techniky běžně známé jako beran), které se přemísťuje skrze úsek vložky 2, předtím umístěné do potrubí L Uvedené zařízení 5 vykazuje přední díl 6, střední díl 7, zahrnující ohřívací prostředky 8 a pomocné prostředky 9, a zadní díl

10. zahrnující zpevňovací prostředky, tvořené flexibilním vakovým prostředkem 11. Zařízení 5 se skrze potrubí 1 protahuje pomocí navijáku 12 ovládajícího navíjecí lano 13 připevněné k přednímu dílu 6 zařízení 5. Ohřívací prostředky 8 zahrnují elektrický topný člen, nebo jakékoliv další vhodné a pro uvedený účel použitelné topné články a ohřívače, ohřívající stlačený vzduch za produkování horkého plynu, který poté nucené působí na vnitřní stranu vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu a způsobuje tavení termoplastických vláken. Pomocné prostředky 9 zajišťují, na vnější straně vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiál u mezi touto vnitřní vrstvou 3 kompozitního materiálu a vnější termoplastickou vrstvou 4, vytvoření vzduchové mezery 14. Dodávání elektrické energie pro ohřívací prostředky 8 a stlačeného vzduchuje zajištěné, v uvedeném pořadí, generátorem a kompresorem, které jsou součástí mobilní jednotky 15, zůstávající během vložkování nad povrchem a se zařízením 5 spojené prostřednictvím propojovací kabeláže 5 obsahující elektrické a vzduchové vedení. Stlačený vzduch se používá také pro zpevňovací prostředky zahrnující flexibilní vakový prostředek i, např. flexibilní vak, který se tímto stlačeným vzduchem nadouvá, v důsledku čehož dotlačuje ohřátou vnitřní vrstvu 3 kompozitního materiálu a vnější termoplastickou vrstvu 4 na vnitřní stěnu potrubí 1. Po následném ochlazení vytvoří vložka 2 uvnitř potrubí i vložkovací konstrukční prvek. Mobilní jednotka 15 dále zahrnuje programovatelnou řídicí jednotku, která slouží k řízenému ovládání jednotlivých fází procesu zpracovávání. Zařízení 5, znázorněné na připojených výkresech, bude běžně schopné zajistit v jediném pracovním cyklu obložení cca 100 metrů potrubí L

Na obr. 2 jsou zařízení 5 a vložka 2 znázorněné podrobněji. Po zavedení vložky 2 do potrubí I má tato vložka 2 tendenci klesat do nejníže položeného místa v potrubí L Posuvem zařízení 5 skrze tuto vložku 2 se na potrubí i dotlačuje nejprve vnější termoplastická vrstva 4, a následně vnitřní vrstva 3 kompozitního materiálu.

-7 CZ 303437 B6

Přední díl 6 zařízení 5 zahrnuje zaoblenou hlavu 16 opatřenou na svém předním konci očkem 17, ke kterému se připevňuje navíjecí lano F3. Posuv hlavy 16 způsobuje roztahování vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu. K zadnímu konci hlavy 16 je připevněný ohřívací prostředek 8 s menším průměrem tak, že se mezi tímto ohřívacím prostředkem 8 a vnitřní stranou vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu vytvoří vzduchová mezera 14. Horký plyn o teplotě až 180 °C, produkovaný ohřívacím prostředkem 8, je pod tlakem a, v důsledku rozdílu tlaku na obou stranách vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu, to je rozdílu tlaku mezi vyšším tlakem na vnitřním povrchu vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu a nižším tlakem vzduchové mezery 14 na vnějším povrchu vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu, nucené prostupuje skrze tuto vnitřní vrstvu 3 kompozitního materiálu. Takto prostupující horký plyn vytlačuje vzduch ze vzduchových dutin, a tím ohřívá vnitřní vrstvu 3 kompozitního materiálu z vnitřní strany. Horký plyn dosahuje nižší tlak vzduchové mezery J_4 na vnější straně vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu. Vzduchová mezera 14 je zajištěná pomocnými prostředky 6, které kromě toho slouží k usměrňování plynu směrem k a přes hlavu 16. Plyn, který je stále ještě ohřátý, současně slouží k předehřevu obou vrstev 3, 4.

Pomocné prostředky 9 zahrnují kovový vozík 18, vytvořený ve tvaru dutého válce a obklopující část hlavy 16 a ohřívací člen 8 a uspořádaný mezi vnější termoplastickou vrstvou 4 a vnitřní vrstvou 3 kompozitního materiálu. Kolem obvodu radiálního vnějšího povrchu vozíku J_8 jsou opatřená kolečka 19 pro odvalování po vnitřku potrubí 1 v záběru s vnější termoplastickou vrstvou

4. Radiální vnitřní povrch 20 vozíku 18 je profilovaný. Přední zaoblený prstencový výstupek 21 zapadá do a je v záběru s korespondujícím obrysovým profilem hlavy 16 tak, že posuv hlavy 16 skrze potrubí 1 zajišťuje současně vlečení vozíku 18. Další výstupky 22, 23, 24 jsou rozložené podél ohřívacího prostředku 8 a slouží k udržování vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu ve správném umístění.

Flexibilní vakový prostředek 11, který je součástí zadního dílu J_0 zařízení 5 a který je zhotovený například ze silikonového kaučuku, je připevněný k zadnímu konci ohřívacího prostředku 8. Po naplnění stlačeným vzduchem přiměřeného tlaku tento flexibilní vakový prostředek 11 dotlačuje ohřátou vnitřní vrstvu 3 kompozitního materiálu na vnější termoplastickou vrstvu 4 a potrubí 1 za účelem jejího zpevnění a ochlazení pod tlakem za vytvoření konstrukčního prvku.

Za tohoto stavu se obvykle do potrubí 1 nejprve zavede vložka 2, například pomocí činnosti navijáku 12. Poté se do vložky 2 nasune zařízení 5 tak, aby vnitřní vrstva 3 kompozitního materiálu byla uspořádaná mezi hlavou 16 a vozíkem 18, a vnější termoplastická vrstva 4 radiálně vně vozíku 18. Poté se prostřednictvím řídicí jednotky uvede do činnosti jednak zařízení 5, přičemž se stlačený vzduch dodává do ohřívacího prostředku 8, kde se přeměňuje na horký plyn pod tlakem, který ohřívá vnitřní vrstvu 3 kompozitního materiálu a následně roztahuje flexibilní vakový prostředek 11, a jednak naviják 12, který slouží k tažení zařízení 5 skrze potrubí J_. Kromě toho řídicí jednotka kontroluje teplotu plynu a tlak vzduchu, a rychlost posuvu zařízení 5.

Ve výchozí poloze zařízení 5 usměrňovaný horký plyn, postupující kolem hlavy 16, předehřívá počáteční úsek vložky 2 a dotlačuje vnější termoplastickou vrstvu 4 na potrubí 1- Současně horký plyn, vzhledem k tomu, že rozdíl tlaku jako důsledek existence vzduchové mezery 14 způsobuje prostupování horkého plynu skrze tloušťku vrstvy 3 kompozitního materiálu, přičemž dochází k nahrazování vzduchu v jejích vzduchových dutinách tímto horkým plynem, rovnoměrně ohřívá termoplastická vlákna vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu. Termoplastická vlákna se tímto ohřevem taví a takto roztavený termoplast obklopuje výztužná vlákna. Zařízení 5 se posune v podélném směru v rozsahu předem stanovené délky, načež následuje roztahování flexibilního vakového prostředku 1 1 za současného dotlačování horké vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu a teplé vnější termoplastické vrstvy 4 na potrubí 1. Roztavený plast vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu se, jako součást zpevňování této vrstvy 3 kompozitního materiálu, dokonale sloučí s výztužnými vlákny, načež se ochladí a vytvrdí pod tlakem za vytvoření konstrukčního prvku.

-8CZ 303437 B6

Zatímco se příslušný úsek vložky 2 působením flexibilního vakového prostředku 11 zpevňuje, ohřívá horký plyn další úsek vložky 2 a proces vložkování pokračuje.

Popsané zařízení 5 zajišťuje velmi účinný způsob vložkování potrubí L Na obr. 3, na kterém jsou korespondující součásti označené stejnými vztahovými značkami, je znázorněné modifikované provedení zařízení 5. Zařízení 5 podle obr. 3 vykazuje tudíž stejné základní součásti jako zařízení 5 z obr. 2 až na to, že ohřívací prostředek 8 je, namísto jeho připevnění mezi hlavou 16 a flexibilním vakovým prostředkem 11, upravený na vozíku 18. Vzhledem k tomuto uspořádání se vnitřní vrstva 3 kompozitního materiálu, namísto jejího ohřevu z vnitřní strany, ohřívá z vnější strany. V tomto provedení je vytvořen pomocný prostředek 26, připevněným mezi hlavou 16 a flexibilním vakovým prostředkem 11. Tento pomocný prostředek 26 zahrnuje podélná žebra 27 uspořádaná tak, aby na vnitřní straně vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu byla uspořádaná požadovaná vzduchová mezera 14. Horký plyn postupuje dopředně kolem hlavy 16 a předehřívá vnitřní vrstvu 3 kompozitního materiálu. Jinak je provedení podle obr. 3 Činné stejným způsobem jako provedení podle obr. 2.

Na obr. 4, ve kterém jsou korespondující součásti označené stejnými vztahovými značkami, je znázorněná modifikace provedení z obr. 2. Podle obr. 4 je ohřívací prostředek 8 opět uspořádaný na vnitřní straně vložky 2, a je připevněný mezi hlavou 16, která je co do tvaru kulovitá, a flexibilním vakovým prostředkem 11 (znázorněným v neroztaženém stavu). Pomocný prostředek 9, namísto provedení ve formě vozíku 18, zahrnuje vnější člen, zde prstencový člen 30, obklopující hlavu 16 a ohřívací prostředek 8, který slouží k vedení vnitrní vrstvy 3 kompozitního materiálu a zajišťuje během ohřevu udržování vzduchové mezery 14. Vnější člen vykazuje zaoblený rozšířený přední konec 31 obklopující kulovitou hlavu 16 a trubkovitý zadní konec 32 obklopující ohřívací prostředek 8. Vnější člen, tzn. prstencový člen 30, může být z důvodu snížení tření opatřený kolečky nebo válečky (nejsou znázorněné). Jinak jsou konstrukční uspořádání a Činnost tohoto provedení podle obr. 4 shodné s provedením podle obr. 2.

Na obr. 5 je znázorněná modifikace provedení z obr. 4. Podle obr. 5 zahrnuje přední díl 6 zařízení 5 toroidní koncovou hlavu 33 s očkem 17 pro připevnění navíjecího lana 13. Ohřívací prostředek 8 se rozkládá mezi koncovou hlavou 33 a flexibilním vakovým prostředkem J_L Pomocný prostředek 9 zahrnuje otvory opatřený kuželový Člen 34 ve tvaru komolého kužele, který je také připevněný mezí koncovou hlavou 33 a flexibilním vakovým prostředkem 11. Průměr kuželového členu 34 se od jeho předního konce směrem k zadnímu konci zvětšuje ajeho vnější povrch slouží k vedení vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu. Bylo zjištěno, že vedení vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu tímto kuželovým členem 34 zajišťuje během ohřevu udržování vzduchové mezery J4 mezi vnitřní vrstvou 3 kompozitního materiálu a potrubím J. Tento kuželový člen 34 současně zajišťuje rozevírání vnitřní vrstvy 3 kompozitního materiálu během jejího ohřevu postupně tak, že vlastní zpevňování je mnohem účinnější. Jinak jsou konstrukční uspořádání a činnost tohoto provedení podle obr. 5 shodné s provedením podle obr. 4.

Na obr. 6 je znázorněná modifikace provedení z obr. 5. Podle obr. 6 se přední díl 6 a střední díl 7 s ohřívacím prostředkem 8 a kuželovým členem 34 v podstatě shodují s korespondujícími součástmi z obr. 5 až na to, že kuželový člen 34 vykazuje zadní koncovou hlavu 35. Zadní díl JO, zahrnující zpevňovací prostředky ve formě flexibilního vakového prostředku 36. vykazuje modifikaci spočívající v tom, že není připevněný ke střednímu dílu 7. Flexibilní vakový prostředek 36 je sice stále ve formě nadouvatelného vaku, tento vak se však roztahuje ze strany jeho zadního konce tak, že se během posuvu zařízení 5 v podélném směru rozbaluje proti vložce 2. Při takovém valivém styku mezi vložkou 2 a flexibilním vakovým prostředkem 36 se generuje menší tření než při kluzném styku u provedení podle obr. 2 až 5. Tato skutečnost pravděpodobně způsobuje, že posuv zařízení 5 podle obr. 6 je více plynulý, zatímco posuv zařízení 5 podle obr. 2 až 5 je spíše postupný, po krocích.

-9 CZ 303437 B6

Z výše uvedeného popisu a připojených obrázků je tedy možno seznat, že u zařízení 5 má obecně střední díl 7 dva členy, a to vnitřní člen a vnější člen, přičemž jeden z těchto členů zahrnuje ohřívací prostředek 8 a druhý zahrnuje pomocný prostředek 9, 26 pro zajištění vzduchové mezery 14.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro přeměnu flexibilní vložky (2), zahrnující vrstvu (3) kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna, na konstrukční prvek uvnitř potrubí (1), přičemž zařízení (5) zahrnuje přední díl (6) uzpůsobený pro nasouvání do vložky (2), střední díl (7) mající ohřívací prostředek (8) na jedné straně vrstvy (3) kompozitního materiálu, a zadní díl (10) mající zpevňovací prostředek pro nucené dotlačování ohřáté vrstvy (3) kompozitního materiálu směrem k potrubí (1) a pro její zpevnění a ochlazení pod tlakem pro vytvoření konstrukčního prvku, vyznačující se tím, že ohřívací prostředek (8) je upraven k produkování horkého plynu, a že střední díl (7) je konstrukčně vytvořený a uspořádaný pro zajištění prostupu horkého plynu pod tlakem skrze vrstvu (3) kompozitního materiálu pro ohřev vrstvy (3) kompozitního materiálu, a pro vytvoření, během ohřevu, vzduchové mezery (14) na opačné straně vrstvy (3) kompozitního materiálu.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že je upraveno pro směrování horkého plynu ze vzduchové mezery (14) dopředu pro zajištění předehřívání vložky (2) na předním dílu (6).
3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je upraveno k produkování horkého plynu prostřednictvím ohřevu přiváděného stlačeného vzduchu.
4. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že stlačený vzduch je použit jako zpevňovací prostředek.
5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že zpevňovací prostředek zahrnuje flexibilní vakový prostředek (11, 36) nafukovaný stlačeným vzduchem.
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že flexibilní vakový prostředek (1 1) je připevněný ke střednímu dílu (7).
7. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že flexibilní vakový prostředek (36) je oddělený od středního dílu (7), a že je upraven pro roztahování se zezadu a při tom pro odvalování.
8. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že střední díl (7) má vnitřní člen a vnější člen, přičemž jeden z těchto členů zahrnuje ohřívací prostředek (8) a druhý zahrnuje pomocný prostředek (9) pro zajištění vzduchové mezery (14).
9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že vnitřní člen má ohřívací prostředek (8) pro ohřev vrstvy (3) kompozitního materiálu z vnitřní strany, a vnější člen je upraven pro zajištění vzduchové mezery mezi vnější stranou vrstvy (3) kompozitního materiálu a potrubím (1).

- 10CZ 303437 B6
10. Zařízení podle nároku 8 nebo nároku 9, vyznačující se tím, že vnější člen obsahuje prstencový člen (30), ve vzdálenosti obklopující vnitřní člen, přičemž vnitřní a vnější člen jsou upraveny pro vedení vrstvy (3) kompozitního materiálu mezi nimi.

5
11. Zařízení podle nároku 8 nebo nároku 9, vyznačující se tím, že se průměr vnějšího členu zvětšuje od předního dílu (6) k zadnímu dílu (10), přičemž je vnější člen upraven pro vedení vrstvy (3) kompozitního materiálu po svém vnějším povrchu.
12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že vnější člen je ve tvaru komoléio ho kužele.
13. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 8 nebo nároku 9, vyznačující se tím, že vnější člen zahrnuje pomocný vozík (18), který ve vzdálenosti obklopuje vnitřní člen.
15 14. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že vozík (18) je na vnější straně opatřený kolečky (19), prostřednictvím nichž je odvalován podél vnitřku potrubí (1).

15. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že se vozík (18) rozkládá směrem dopředu pro obklopení celého předního dílu (6) nebo jeho části.
16. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že vnější člen má ohřívací prostředek (8) pro zajištění ohřevu vrstvy (3) kompozitního materiálu z vnější strany, a že vnitřní člen má pomocný prostředek (26) pro zajištění vzduchové mezery (14) mezi vnitřní stranou vrstvy (3) kompozitního materiálu a vnitřním členem.
17. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vložka (2) mezi potrubím (1) a vrstvou (3) kompozitního materiálu zahrnuje vnější termoplastickou vrstvu (4).

30
18. Způsob vložkování potrubí, zejména za použití zařízení (5) podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje:

zavádění flexibilní vložky (2), zahrnující vrstvu (3) kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna, do potrubí (1);

produkování horkého plynu na jedné straně vrstvy (3) kompozitního materiálu, pří současném udržování vzduchové mezery (14) na opačné straně této vrstvy (3) kompozitního materiálu pro tavení termoplastického materiálu;

40 aplikování tlaku na ohřátou vrstvu (3) kompozitního materiálu pro jeho dotlačování směrem k potrubí (1) a následné zpevnění; a volné ochlazování vložky (2) pod tlakem, když je ve styku s potrubím (1) pro ztuhnutí vrstvy (3) kompozitního materiálu do konstrukčního prvku.
19. Způsob podle nároku 18, vyznačující se tím, že se horký plyn směřuje ze vzduchové mezery (14) pro zajištění předehřívání vložky (2).
20. Způsob podle nároku 18 nebo nároku 19, vyznačující se tím, že se vložka (2) do

50 potrubí (1) zavádí ve splasklém stavu a postupně se roztahuje.

- 11 CZ 303437 B6
21. Způsob podle některého z nároků 18 až 20, vyznačující se tím, že po zavedení vložky (2) do potrubí (1) se skrze toto potrubí (1) přemísťuje zařízení (5), vytvořené podle kteréhokoliv z nároků 1 až 17.
22. Kombinace zařízení (5), zejména podle některého z nároků 1 až 17, a flexibilní vložky (2) pro vytvoření konstrukčního prvku k vložkování potrubí (1), ve které vložka (2) zahrnuje vrstvu (3) kompozitního materiálu obsahujícího termoplastický materiál a výztužná vlákna a je uzpůsobená pro zavádění do potrubí (1), a zařízení (5) zahrnuje přední díl (6) uzpůsobený pro nasouvání do vložky (2), střední díl (7) mající ohřívací prostředek (8) uspořádaný na jedné straně vrstvy (3) kompozitního materiálu, a zadní díl (10) mající zpevňovací prostředek pro nucené dotlačování ohřáté vrstvy (3) kompozitního materiálu směrem k potrubí (1) a její následné zpevnění a ochlazení pod tlakem za vytvoření konstrukčního prvku, vyznačující se tím, že ohřívací prostředek (8) je upraven k produkování horkého plynu k jeho nucenému prostupování pod tlakem skrze vrstvu (3) kompozitního materiálu za ohřevu této vrstvy (3) kompozitního materiálu, přičemž kombinace zařízení (5) a flexibilní vložky (2) je konstrukčně vytvořená a uspořádaná pro zajištění, během ohřevu, vzduchové mezery (14) na opačné straně vrstvy (3) kompozitního materiálu.
23. Kombinace podle nároku 22, vyznačující se tím, že zařízení (5) je vytvořené podle kteréhokoliv z nároků 1 až 17.
24. Kombinace podle nároku 22 nebo nároku 23, vyznačující se tím, že vložka (2) zahrnuje vrstvu (3) kompozitního materiálu spolu s vnější termoplastickou vrstvou (4).