TWI382922B - 具有雙氣封墊之空氣倒轉法及利用蒸汽熟化位於適當位置之襯墊 - Google Patents

Description

具有雙氣封墊之空氣倒轉法及利用蒸汽熟化位於適當位置之襯墊

本發明係關於藉由空氣倒轉法及蒸汽熟化來倒轉並安裝一經熟化位於適當位置之襯墊，及關於一具有雙硬質氣封墊用於倒轉並熟化該襯墊之裝置。

該方法與裝置允許使用阻止帶來控制倒轉速度及一穿孔的扁平軟管用於導入蒸汽來進行熟化，其中在蒸汽熟化之前，排氣埠用於連續流通而不會收縮該襯墊。該等方法與裝置尤其適用於安裝自大約18至36英吋至大約72英吋及更大的襯墊。

眾所周知管道或管線，尤其是地下管，諸如用於傳導流體的污水管、雨水管、水管及氣管，由於流體洩漏或劣化經常需要維修。洩漏可為向內的，自環境進入管線的內部或傳導部分。或者，洩漏可為外向的，自管線的傳導部分進入周圍環境內。在任一情況下，需要避免此種洩漏。

洩漏可由於原管的不適當安裝，或者由於正常老化或傳輸腐蝕或研磨材料之效應所造成的管自身的劣化。在管接合處或靠近管接合處的裂縫可由於環境條件造成，諸如地震或較大交通工具在頂部表面上的移動，或者類似的自然或人為震動，或其他類似原因。無論原因為何，該洩漏為不合需要的且可導致管線內所傳輸之流體的浪費，或可導致對周圍環境的損害並形成危險的公眾健康危害。若洩漏繼續，由於土壤及管道的側支持物的缺失，其可導致現有管道的結構破壞。

由於不斷增加的勞動力、能量以及機械成本，藉由掘起並替換管道來維修可能洩漏的地下管或部分日益更加困難且更不經濟。因此，已設計出各種方法來進行現有管線的位於適當位置之維修或修復。此等新方法避免與掘起並替換管道或管道部分相關的花費與危險以及對公眾的顯著不便。目前廣泛使用的最成功的管線維修或無渠溝修復方法中之一者被稱作Insituform方法。此方法描述於美國專利第4,009,063號、第4,064,211號及第4,135,958號中，其之全文以引用的方式併入本文中。

在Insituform方法的標準實務中，將帶有外部不可滲透塗層(其使用熱固性可熟化樹脂浸漬)之毛氈織物、發泡體或類似樹脂可浸漬材料之伸長的可撓性管狀襯墊安裝於現有管線內。如在隨後的兩確定的Insituform專利中所述，一般而言，利用翻轉法來安裝襯墊。在翻轉法中，施加至翻轉襯墊內部的徑向壓力將其向管線的內表面按壓並與其嚙合。然而，Insituform法實務上亦利用繩或纜將經樹脂浸漬之襯墊拉入管道內且使用在襯墊內翻轉的獨立流體不可滲透之膨脹氣囊或襯墊來使得襯墊抵靠現有管線的內壁而熟化。該等經樹脂浸漬之襯墊通常被稱作"經熟化的在適當位置之管"或"CIPP襯墊"且安裝被稱作CIPP安裝。

CIPP可撓性管狀襯墊具有在其初始狀態塗覆於襯墊外部之相對可撓的、大體上不可滲透的聚合物外平滑層。當翻轉時，此不可滲透層在安裝期間襯墊翻轉之後結束於襯墊的內側上。當可撓性襯墊在管線內安裝於適當位置時，較佳地使用翻轉流體，諸如水或空氣自內部對管線加壓以徑向地向外迫使襯墊與現有管線的內表面嚙合並與其相符。

一般而言，翻轉塔在安裝點係直立的以提供所需的壓力落差來翻轉襯墊或氣囊。或者，如在美國專利第5,154,936號、第5,167,901號(RE 35,944)及第5,597,353號中所展示並描述的翻轉單元，其全文以引用的方式併入本文中。熟化可藉由經由附著至翻轉襯墊端部的再循環軟管將熱水導入翻轉襯墊內而起始。倒轉水經由熱源(諸如鍋爐或熱交換器)再循環並返回至倒轉襯墊直至襯墊熟化完成。之後，浸漬於可浸漬材料中的樹脂熟化以在現有管線內形成硬的、緊密配合的硬質管襯墊。新襯墊有效地密封任何裂縫且修復任何管部分或管接合劣化以防止進一步洩漏進入或流出現有管線。熟化的樹脂亦用於強化現有管線壁以向周圍環境提供更多的結構支持。

建造起來耗時的翻轉塔，使工人高於地面30英尺通常靠近樹與電線。此方法藉由一裝置改良，其藉由使用鬆緊閥(sphincter valve)使得Insituform形成壓力落差。襯墊被饋入裝置的頂部內且藉由閥下的加壓水穿過鬆緊閥。加壓水在襯墊的前端施加力，使其倒轉進入正在修復的管內。此等用於修復小直徑管的裝置已經使用了大約十五年。

用水使用此等裝置的最大劣勢在於倒轉水的量與可利用性。通常將水自55℉加熱至180℉以實現熟化，且之後藉由添加更多的水冷卻至100℉，之後釋放至可接受的處理系統。

此劣勢可藉由使用空氣來代替水以形成倒轉力來克服。一旦將經浸漬的襯墊完全倒轉，其之後可利用蒸汽熟化。儘管需要水來產生蒸汽，蒸汽形式的水量僅為水倒轉、熟化及冷卻所需的5－10%。此意謂蒸汽可用於熟化，即使在水不能就地可用的情況下。水量上的此劇烈減少係由一磅蒸汽形式的水比一磅熱水可提供更高的能量造成。將一磅蒸汽冷凝至一磅水放出大約1000 BTU，而一磅水每降低一度僅放出一BTU。此減少的水需要加上加熱循環之實質排除極大地減小了熟化循環與安裝時間。

儘管使用空氣倒轉與蒸汽熟化的此明顯優勢，為何工業上仍遲緩地放棄水倒轉與熱水熟化？

當水用於倒轉經樹脂浸漬之襯墊時，自倒轉前端至倒轉裝置之襯墊的未倒轉部分藉由等於由襯墊所置換的水量的力浮起。在CIPP襯墊之情況下，此意謂襯墊的有效重量實質上減小，將未倒轉襯墊向前拉至倒轉前端所需的力同樣減小。當使用空氣來形成倒轉力時，未倒轉襯墊位於管的底部且作用於襯墊倒轉前端上的氣壓必須將襯墊的全部重量向前拉。

無論用什麼來形成倒轉能量，必須克服三種力來倒轉CIPP襯墊。此等力為：1.倒轉襯墊所需的力(將襯墊內側翻出)。此力隨著襯墊厚度、材料類型及襯墊厚度與直徑的關係而變化。

2.將襯墊自倒轉裝置拉至倒轉前端必需的力。

3.拉襯墊穿過倒轉裝置必需的力。

上述一號力(1)對於空氣與水倒轉來說通常是相同的。

二號力(2)在空氣與水之間變化很大且可限制空氣倒轉的長度。對於可用於倒轉襯墊而不會負面地影響所安裝CIPP襯墊之品質及/或損壞現有管道之壓力大小存在限制。可將潤滑劑用於水與空氣倒轉來減小所需的拉力。

三號力(3)可基於裝置設計而變化。在大多數目前使用的裝置中，當一號力與二號力中之一者或兩者增加時，拉襯墊穿過裝置所需的力將增加。此係由如下事實造成：為增加可利用的倒轉能量，如今使用的典型裝置會限制自襯墊進入點下之壓力腔室進入該裝置及被倒轉襯墊的套頭與帶狀端之加壓流體的損失。此限制通常藉由增加氣動鬆緊氣封墊內的氣壓或藉由使用由倒轉流體供能的氣封墊來達成。在典型情況下的向內移動受氣封墊材料及倒轉CIPP襯墊之壓縮的限制。此因此造成倒轉CIPP襯墊與氣封墊之間摩擦的增加。

鑒於蒸汽熟化與熱水熟化相比之此等明顯益處，考慮到其承載的能量，已經建議使用蒸汽。空氣倒轉膨脹氣囊與流通蒸汽來進行熟化已揭示於Insituform美國專利第6,708,728號與第6,679,293號，其之全文以引用的方式併入本文中。在此等最近頒佈的專利中所揭示的方法利用拉進(pull in)與膨脹技術且目前用於小直徑襯墊。其提供優於用於小直徑之水翻轉的優勢。然而，所描述的方法並未提供用扁平軟管來導入蒸汽。此外，揭示於此等專利中的打孔罐(puncturing canister)的使用並不適於中等與大直徑的襯墊。一般而言，中等尺寸的襯墊被視作直徑在大約18與36英吋之間的彼等襯墊。大直徑為在直徑上超過大約42英吋與更大的彼等襯墊。

因此，需要提供改良的空氣倒轉/蒸汽熟化安裝CIPP襯墊之方法，其允許使用阻止帶與扁平軟管以將蒸汽分佈於倒轉襯墊內以確保完整的熟化而無溫度分層且在注射蒸汽進行熟化之前無需收縮襯墊。

一般而言，根據本發明，經熟化位於適當位置之管襯墊使用具有兩個可選擇操作之硬質氣封墊的安裝裝置來進行倒轉。裝置在倒轉之後無需收縮襯墊即可提供熟化流體的導入。包括一開放框架用於固定被倒轉之襯墊，之後該襯墊在用於形成空氣或蒸汽密封的第一可選擇操作硬質氣封墊與用於形成空氣密封以進行倒轉之第二可選擇操作硬質氣封墊之間穿過。

在本發明的一較佳實施例中，倒轉裝置係一垂直安置的框架用於在人孔入口上定位使得緊固至該框架之經樹脂浸漬之襯墊被倒轉且穿過第一與第二氣封墊，之後進入現有管道。襯墊具有緊固至框架且穿過框架的一乾燥部分，該框架配備至少一個定位於兩氣封墊之間的倒轉熟化流體埠。每一氣封墊具有兩個硬質部件。在本發明的一實施例中，一部件為在一側的固定部件及一協同操作的相對可移位的硬質部件以形成氣封墊。或者，兩硬質部件可為可移位的以形成密封。第一或上游氣封墊可包括固定於硬質部件上的可壓縮覆面材料來確保在熟化循環中蒸汽密封的形成。較佳地，硬質部件為管(tube或pipe)，其中襯墊的倒轉部分提供足夠的可壓縮材料來形成適當的蒸汽密封。取決於襯墊厚度，在倒轉的前半期將第二或空氣氣封墊設置為固定的間隙。倒轉壓力增加並不需要在經樹脂浸漬之襯墊上的額外壓力。

將穿過第一與第二氣封墊緊固於入口框架的襯墊部分保持乾燥且並未用樹脂浸漬。用於導入倒轉且之後熟化流體的至少一個流體埠穿過襯墊乾燥部分的壁形成。在本發明之一較佳實施例中，兩氣封墊之間的第一埠用於倒轉流體(諸如空氣)的進入且亦用於在熟化階段蒸汽的導入。第二埠安裝於第二氣封墊下游之襯墊的乾燥部分的壁內用於倒轉流體(諸如用於倒轉襯墊的空氣)的導入。

在本發明之一實施例中，可浸漬材料之倒轉促進套筒可置放於襯墊的乾燥入口部分使得在外表面上具有不可滲透層之倒轉襯墊易於穿過緊固於框架內的襯墊的乾燥部分。朝向倒轉襯墊之不可滲透層之套筒可經潤滑以促進經由氣封墊之倒轉。

氣封墊的選擇性打開與閉合使得阻止纜或帶的通過以控制在倒轉的後半期中的速度與扁平軟管與蒸汽配件的通過以在熟化期間導入熱空氣或蒸汽。使用穿孔的扁平軟管進行蒸汽熟化使得沿倒轉襯墊的整個長度導入蒸汽以避免冷凝物聚集之後果，其經常導致蒸汽熟化過程中襯墊的不良熟化部分。雙氣封墊使得帶有蒸汽附著之扁平軟管穿過該框架並進入倒轉襯墊而在導入熟化流體之前無需收縮襯墊。較佳地，扁平軟管具有沿其長度靠近邊緣形成的交替孔。一般而言，其距扁平軟管的邊緣至1英吋。無論軟管的方位如何，此種樣式的孔確保蒸汽沿襯墊全長在底部的分佈。

用於在倒轉襯墊的末端形成排氣埠以接收植入工具的帶有至少一個預先安裝之隔板配件的樣品與植入套筒可定位於遠端進入點(access point)。一旦倒轉停止且襯墊的末端由植入套筒俘獲，植入鑽可用於在膨脹襯墊內形成排氣埠。將一可調整排氣軟管連接至排氣埠且蒸汽經由扁平軟管導入襯墊內以熟化樹脂而無需使得經倒轉之襯墊收縮。

因此，本發明之一目標在於提供倒轉CIPP襯墊之改良方法。

本發明之另一目標在於提供一雙氣封墊裝置以使用空氣倒轉CIPP襯墊且使用蒸汽熟化。

本發明之另一目標在於提供一改良方法以使用具有硬質雙氣封墊之裝置對CIPP襯墊進行空氣倒轉與蒸汽熟化。

本發明之另一目標在於提供一改良的方法，其中經熟化位於適當位置之管襯墊使用空氣倒轉且使用蒸汽熟化而在定位於現有管道內之後無需收縮襯墊。

本發明之又一目標在於提供一方法與適於空氣倒轉與蒸汽熟化之裝置，其中襯墊經由形成有至少一個用於導入空氣及/或蒸汽之埠的襯墊區段倒轉。

本發明之另一目標在於提供空氣倒轉CIPP襯墊之改良的方法，其帶有一阻止帶與扁平軟管用於導入蒸汽以熟化該襯墊。

本發明之其他目標與優勢自說明書將部分明顯且將部分顯而易見。

因此，本發明包括若干步驟及一或多個該等步驟相對於彼此的關係，及具有在詳細揭示內容中所例示說明的特徵、特性及元件關係之裝置，且本發明之範疇將在申請專利範圍中說明。

本發明描述符合ASTM F1216標準操作藉由倒轉與熟化經樹脂浸漬之管來修復現有管線與管道之空氣倒轉與蒸汽熟化CIPP襯墊的改良方法與裝置。該方法與裝置適於安裝中等直徑CIPP襯墊，其自表面穿過諸如人孔之結構工作以修復現有掩埋管線與管道。

根據本發明建構與排列的倒轉裝置11在圖1中展示。裝置11為一硬質框架，將其定尺寸定位於至待裝襯管道的倒轉入口上。裝置11自金屬條或管製造以形成具有足夠寬度"w"的框架12以收納待安裝之平坦的經熟化位於適當位置之管襯墊。框架12在所說明的實施例中大體上為矩形且具有矩形入口13，該入口13帶有複數個鉤子14以緊固倒轉襯墊。開口13具有厚度"t"，其經選擇以使得經倒轉的浸潤襯墊之乾燥部分緊固至鉤子14上且經由入口13倒轉。

框架12具有高度"h"，其足以支撐由位於鄰近入口13的固定氣封墊部件17與相對的協同操作可移位氣封墊部件18形成的第一或上游氣封墊16。一對空氣缸19附著於框架12的端部且連接至可移位部件18以朝向固定部件17將部件18移位。在所說明的實施例中，氣缸19為帶有線性導引軸承20a之氣動空氣缸。氣缸19可為任何機械閉合機構或任一類型之馬達，諸如水壓或電子，或機械夾鉗機構。

以與第一氣封墊16相同的方式形成的第二或下游氣封墊21具有一固定至框架12之硬質氣封墊部件22及一可移動氣封墊部件23，該等部件位於附著有空氣缸24的一對線性導引軸承20b上。框架12的高度"h"經選擇以在第一氣封墊16與第二氣封墊21之間提供足夠的空間來利用安裝於倒轉襯墊的乾燥部分內的流體入口埠來導入空氣及/或蒸汽。倒轉流體入口埠安裝於倒轉襯墊的乾燥部分且定位於第二氣封墊21的下游與人孔入口之前。襯墊與安裝埠的完整的描述將在下文中更詳細地闡述。

在圖1所說明的實施例中，框架12具有由焊接至矩形前框架28之兩支管26與27形成的基－座25，該矩形前框架28由底管29、兩豎支管31與32及一頂管33所形成。豎管31與32分別焊接至基座支管26與27。一由底管36、兩支管37與38及一頂管39形成的匹配矩形後框架34以與前框架28相同的方式焊接至基座側梁26與27。將一對第一水平氣封墊支撐管41與42緊固於前框架28的前支管31及32與後框架34之支管37及38之間。同樣，將一對支撐梁43與44緊固於前框架28與後框架34之間以支撐第二氣封墊21。四個成角度的支撐管46、47、48及49焊接於支管26與27前後之間以向框架12提供穩定性。雖然展示成角度的支撐管，但應涵蓋：可使用形成一臺階之矩形支撐部件以在第二氣封墊21的高度或者大約第二氣封墊21的高度提供工作平臺。

空氣缸19展示安裝於第一氣封墊16與第二氣封墊21之上。每一氣缸連接至一耦合件以在一對線性導引軸承20上運行。空氣缸19各具有連接至圖3所示之空氣開關控制板53之空氣耦合件50。

第一氣封墊16之固定氣封墊部件17與可移位氣封墊部件18具有安裝於相對配合面上之可壓縮抗高溫毯54與56。此可壓縮材料54與56將於倒轉的後半期在阻止帶與扁平軟管穿過第一氣封墊16時與帶有阻止帶與扁平軟管的倒轉襯墊相配並緊密嚙合。此外，當在蒸汽熟化期間第一氣封墊16閉合時，可壓縮材料54與56將形成適當的相配密封。

第二氣封墊21之部件22與23的硬質協同操作相對面可為平坦的。可藉由焊接小直徑管至梁22與23或藉由使用用於部件22與23的管來向配合面添加彎曲。此彎曲表面提供更平滑的表面用於嚙合倒轉的襯墊。

第二氣封墊21在空氣倒轉期間形成空氣密封。在倒轉的開始與前半期，藉由使用間隙設置設備將第二氣封墊21閉合至相隔大約襯墊厚度四倍的距離。此設備可為置於導引軸承20a與20b上的定適當尺寸的隔片。一旦阻止帶與扁平軟管在倒轉的後半期穿過第二氣封墊，第二氣封墊21的間隙會減小至大約襯墊壁厚的兩倍。

藉由利用此結構，倒轉氣壓的增加將使襯墊倒轉而無需藉由部件22與23增加第二氣封墊21上之襯墊的壓力。對氣缸19的氣壓可增加以防止氣封墊21打開至大於襯墊厚度兩倍的間隙。間隙調整設備，諸如置於導引軸承上的隔片或螺釘會防止間隙的減小超過需要。

圍繞倒轉襯墊的密封係由襯墊自身的乾燥部分形成，因此密封具有同樣的輪廓與尺寸。因此，無需擔心在平坦襯墊的邊緣形成密封。平坦襯墊的邊緣周長的長度與平坦襯墊的長邊相比係最小的使得在邊緣上的壓力最小且在邊緣無需額外的閉合或支撐。此允許使用直硬質管或梁來形成氣封墊與密封。所揭示的方法與裝置提供優於先前技術倒轉設備之優勢。在此等後者之設備中，因為倒轉在密封或氣封墊的下游開始，所以在邊緣形成密封係困難的。此處，由於在襯墊穿過氣封墊用於形成倒轉與熟化密封之前襯墊倒轉已經開始，故存在一優勢。

圖3展示在蒸汽熟化步驟中的裝置11，其中倒轉襯墊101緊固至入口13上的鉤子14。襯墊101使用乾燥端區域102製造且在倒轉襯墊剛好進入待修復之管道處之前開始浸潤。空氣入口埠106形成於第二氣封墊21與區域103之浸潤的開始處之間的乾燥區域102b。空氣軟管107連接至空氣入口埠106與空氣源(未圖示)。

空氣/蒸汽入口埠108亦安裝於第一氣封墊16與第二氣封墊21之間的襯墊區102a內。蒸汽軟管109耦接至蒸汽入口埠108且耦接至鍋爐(未圖示)。

圖3中之裝置11展示在倒轉完成之後且在蒸汽熟化期間第一氣封墊16與第二氣封墊21的安裝與位置。此處，第一氣封墊16閉合，在進入蒸汽入口埠108的蒸汽之上形成蒸汽密封。第二氣封墊21打開，使得蒸汽經由以襯墊101安裝的扁平軟管進入倒轉的襯墊101來實現熟化。

倒轉與熟化步驟的順序在圖4至圖13中依次示意展示。在圖4中之倒轉的前半期，使用間隙設置設備打開第一氣封墊16且閉合第二氣封墊21至4T的間隙(襯墊101厚度的四倍)。自空氣入口軟管107將倒轉空氣饋入空氣入口埠106內以使襯墊101在乾燥襯墊部分102b內倒轉且進入被裝襯的管道內。在倒轉的中間點，第一氣封墊16閉合以嚙合阻止帶111與扁平軟管112，如在圖5中所示。扁平軟管112具有閉合端112a。之後，在倒轉的後半期，如在圖6中所示，第二氣封墊21打開且倒轉空氣饋入空氣倒轉入口埠106內以完成倒轉。此時，第二氣封墊21閉合且第一氣封墊16打開，如在圖7中所示。

此時，當第一氣封墊16打開時，扁平軟管112在第一氣封墊16之上被剪切且蒸汽彎頭附著於剪切端。蒸汽彎頭113與超出的扁平軟管112下降至第一氣封墊16與閉合的第二氣封墊21之間的框架12內且彎頭113附著於空氣/蒸汽埠108的後側。或者，可撓性扁平配接器可在倒轉區域的外側附著於扁平軟管，其之後可插入空氣/蒸汽埠內以幫助向倒轉的管添加蒸汽。扁平配接器可為具有張開輪廓的薄管狀硬質可彎曲金屬套筒，張開的輪廓防止其被拉入到空氣/蒸汽埠內。套筒的管狀部分插入扁平軟管的剪切端且插入入口埠內。之後扁平軟管嚙合於套筒的張開區域與埠之間。當在蒸汽循環開始第一氣封墊16閉合且第二氣封墊21打開時，扁平軟管112中的鬆弛部分將下降進入倒轉，如在圖13中所示。

在本發明的一實施例中，可浸漬材料的倒轉促進套筒115可置放於襯墊的乾燥入口部分以幫助經由氣封墊的倒轉。在此情況下，在外表面上具有不可滲透層的倒轉襯墊容易地穿過緊固於框架內的襯墊的乾燥部分。面對倒轉襯墊的不可滲透層之套筒可經潤滑以進一步幫助經由氣封墊的倒轉。

在剛好完成倒轉之後，倒轉襯墊101即在下游入口植入。如圖10所示在襯墊101的倒轉末端內的流通埠130無需襯墊101收縮即可形成。如圖9(a)與9(b)所示的可撓性植入套筒117緊固於接收人孔內。在更小的直徑可為硬質之套筒117包括排氣隔板配件118與冷凝排水隔板配件119。圖9以橫截面展示藉由凸緣121與螺釘122緊固至套筒117的一個配件110。套筒117緊固於現有管道的接收端且襯墊101經由套筒倒轉且受限於此。此時，排氣埠130與冷凝埠163使用結合圖11與12所列出的程序形成於隔板配件118與119處，該等配件具有安裝於植入套筒117內之配件套筒139。

排氣埠130遵循圖11(a)－11(g)所示的步驟在遠端形成。植入套筒117可自一長度之CIPP襯墊材料形成，其具備第二隔板配件119以用於形成圖14(a)與14(b)所示的用於冷凝排水管164之第二埠163。

將頂蓋138移除且將球閥171安裝於配件套筒139上。球閥171使用安裝於其上的螺紋接管172閉合。將具有鑽桿174之孔鋸173插入螺紋接管172內且將螺紋孔鋸桿導引176緊固至螺紋接管172的端部。鑽173附著至桿174。球閥171在埠130或163上打開且啟動鑽177以剪切孔130與163同時維持襯墊101內的氣壓。當埠130與163完全剪切時，球閥171閉合且鑽177與孔鋸173自配件131移除。之後排氣軟管61附著至螺紋接管172。

冷凝埠163可遵循圖11(a)至11(g)所說明的相同步驟形成。在移除鑽177之後，將冷凝管氣封墊181置放於螺紋接管172上且將冷凝排水軟管182置放於氣封墊182內以到達襯墊101的底部。拉緊氣封墊181以防止軟管182移動。對於更小直徑的襯墊，排氣與冷凝埠可使用如圖14(a)與14(b)所示的植入工具形成。

現參看圖13，將蒸汽導入所附著的經穿孔的扁平軟管86內以開始樹脂在倒轉襯墊101內的熟化，其中氣封墊16與21在圖3所示的位置。在本發明的示範性實施例中，扁平軟管86為高溫熱塑管，其直徑為4英吋且具有八分之一英吋的孔。尺寸與間距可視鍋爐與襯墊的尺寸與長度變化。孔以一英尺的間隔距相對邊緣的折疊邊緣幾乎二分之一英吋形成。自邊緣的距離可視尺寸與長度變化。

即使在軟管112變得扭曲的情況下，所描述的孔圖案在襯墊101的近端仍然提供更多的蒸汽且確保較好的混合。此亦確保蒸汽射入形成於管倒轉內之任何冷凝物內以熟化襯墊內由冷凝物池所覆蓋的樹脂的該部分。自藉由閥歧管調節的蒸汽入口軟管提供蒸汽。蒸汽流經調整以維持大約3－6 psi的熟化壓力直至熟化循環完成。

在一典型安裝中，當四英吋的軟管被折疊且自折疊之管的頂部與底部以大約二分之一英吋的交替方式剪切時，形成扁平軟管112內的孔相距大約一英尺。因此，在每一位置形成兩個孔使得兩孔以交替的方式形成。扁平軟管86具有一閉合遠端且尺寸上可在自大約2至8英吋的直徑範圍之內。孔的直徑在自大約1/8至1/2英吋的範圍，且較佳地直徑在大約3/16至3/8英吋之間。取決於所選定的特定樹脂，在熟化期間具有高放熱者可僅需要更小的孔，因為需要更少的蒸汽來完成熟化。在某些系統中，可使用多於一個經穿孔之扁平軟管。

同時安裝排氣埠130，將蒸汽彎頭或可撓性扁平配接器113附著至入口13之上的扁平軟管112的近端。彎頭113與超出的扁平軟管112經由第一氣封墊16降低且附著至加頂蓋的空氣/蒸汽埠108。如圖13所示，之後將第一氣封墊16緊固地閉合，且空氣/蒸汽供應軟管109連接至襯墊101上的蒸汽入口埠108且第二氣封墊21打開。此時空氣與蒸汽被導入空氣/蒸汽入口埠108內且經由穿孔的扁平軟管饋入以開始加溫襯墊101。一旦在遠端偵測到溫度增加3℉，則施用全部蒸汽以實現熟化。排出蒸汽經由在襯墊101遠端連接至排氣埠130的排氣軟管離開。

安裝程序如下。

1.將具有乾燥第一端的浸潤CIPP襯墊的內側翻出且經由入口饋入並緊固至鉤子。經由兩氣封墊將襯墊定位於管道的人孔入口內。將空氣軟管附著至襯墊乾燥部分上的空氣入口。

2.將2"空氣供應軟管自空氣/蒸汽歧管的排氣端連接至倒轉單元上的空氣入口。氣壓與溫度計(lea)連接至空氣/蒸汽歧管。

3.將阻止繩與經穿孔的扁平軟管連接至CIPP襯墊的另一端。

4.將適當潤滑劑置放於進入置於襯墊的乾燥部分內的促進套筒之入口上的吸收毛氈層上。

之後為結合圖4至圖8所描述的安裝順序。

如圖14(a)與14(b)所示，PVC或金屬之硬質管樣品模，其中帶有模162與鋼管163之排氣管總成161位於遠人孔內且使其對準以接收倒轉管。當倒轉前端靠近遠人孔時，倒轉變慢以使得襯墊進入樣品模162與鋼管163。當倒轉襯墊的前端越過樣品模162的端部大約一直徑時倒轉停止。

阻止繩被打結且藉由插入鋼植入管164植入倒轉襯墊，其中穿孔點166在下端且閥167在上端。在植入管164上一點處提供凸緣或o環168以防止管164刺穿襯墊的相對側。

負責植入工作之工作人員注意到其準備植入倒轉襯墊的倒轉端，因此其將準備調整供應空氣以維持一旦襯墊被植入之後的倒轉襯墊上的壓力。

一旦襯墊被成功植入，閉合植入管閥167且在遠端具有閥的排氣軟管被附著於植入管閥167。現排氣的控制在排氣軟管的遠端。

當完成倒轉時，現排氣的控制在排氣軟管的遠端。按照需要調整排氣閥與空氣入口調節器以維持良好的流動與建議的加熱及熟化壓力。如圖11(a)至11(h)所示，安裝排氣與冷凝埠。

將鍋爐輸出閉合且將蒸汽供應軟管附著於空氣蒸汽歧管。之後開始加溫。監控在遠人孔內的6點鐘位置的內面溫度。加溫的蒸汽空氣混合物應為大約180℉且繼續加溫直至在遠人孔內的界面上存在3℉的增加。一旦完成加溫，空氣在空氣/蒸汽混合物內的量緩慢減少至零且全部蒸汽流在建議的熟化壓力下維持在225至240℉。按需要取決於襯墊的長度與厚度以及周圍環境，全部蒸汽熟化繼續1至4小時。

一旦熟化循環完成，緩慢閉合蒸汽且同時添加空氣以維持建議的熟化壓力。之後冷卻襯墊至少15分鐘或直至遠端的界面溫度為130℉，二者取較長的時間。

之後在鍋爐閉合蒸汽供應。當鍋爐供應軟管壓力到達零時，斷開蒸汽供應軟管。當完成冷卻時，閉合空氣壓縮機且空氣軟管內的壓力被釋放並斷開空氣供應軟管。

此時，自經裝襯的管移除端部且使用標準程序重新設置服務。

可撓性經熟化位於適當位置之襯墊為在此項技術中通常熟知的類型。其自至少一層可撓性樹脂可浸漬材料形成，諸如具有外部不可滲透聚合物薄膜層之毛氈層。毛氈層與薄膜層沿縫線縫合以形成管狀襯墊。將膠帶或擠出材料形式之相容熱塑性薄膜置放於縫線上或擠出於縫線上以確保襯墊的不滲透性。

對於更大的襯墊直徑，可使用若干個毛氈材料層。毛氈層可為天然的或合成的可撓性樹脂可吸收材料，諸如聚酯或丙烯酸纖維。不可滲透薄膜外層可為適當聚烯烴，諸如聚丙烯，或其他高效能聚合物，其可抵擋蒸汽溫度，如在此項技術中所熟知。在所有無渠溝修復安裝的初始步驟中，現有管線藉由清洗與攝影做準備。

在開始安裝之前，按照根據本發明之方法，藉由被稱作"浸潤"之製程將可熟化之熱固性樹脂浸漬至襯墊的毛氈內。浸潤製程通常涉及經由形成於不可滲透薄膜層內的端部或開口將樹脂注入毛氈層，抽真空且經由軋輥傳遞該經浸漬的襯墊，如在裝襯技術中熟知。這樣一種此真空浸漬之程序描述於Insituform美國專利第4,366,012號中，其之全文以引用的方式併入本文中。可使用很多種樹脂，諸如聚酯、乙烯酯、環氧樹脂及其類似物，其可按照需要進行改質。較佳地利用在室溫下相對穩定的樹脂，但當其加熱時易於熟化。

本文所述之經熟化位於適當位置之管(CIPP)襯墊的空氣倒轉與蒸汽熟化安裝係一節省成本且有效安裝並熟化中等直徑至大直徑(18"－84")襯墊的方法。使用蒸汽來進行熟化而不用收縮倒轉的襯墊需要顯著不同於此等相同直徑CIPP襯墊之更典型的熱水熟化的程序。使用蒸汽熟化中等直徑與大直徑CIPP襯墊亦需要不同於蒸汽熟化小直徑(6"－15")CIPP襯墊所用之技術。

當適當使用時，蒸汽為比水更加環保的熟化方法，因為其僅使用大約5%的水與在熱水熟化中使用之能量的大約15%至30%之間。將使用蒸汽熟化CIPP襯墊擴展至直徑18"與更大直徑之早期嘗試通常會導致所安裝CIPP襯墊之下部的不完全熟化。藉由使用更大體積的蒸汽及/或蒸汽與空氣來克服此熟化問題之嘗試僅勉強成功。此外，導入更大體積的蒸汽傾向於延長熟化循環時間且增加能量使用。即使使用延長的熟化循環與額外能量，在特定領域條件下的有效熟化仍難於達成。咸信此係由於溫度分層以及在管與熟化襯墊的下部分內所收集的冷凝物區域的存在造成。所收集的冷凝物絕緣並防止自上部的蒸汽毯傳熱至樹脂層。

中等直徑至大直徑CIPP襯墊之熱水熟化通常每磅熟化樹脂需要大約1500至2500 BTU。相比而言，小直徑蒸汽熟化襯墊(6"－12")每磅熟化樹脂需要大約700至1000 BTU。

一直所述之方法利用每磅樹脂大約300至500 BTU來達成完整的CIPP熟化，即使在積聚凝聚物區域存在於CIPP襯墊底部之情況下。由於使用控制蒸汽注入位置之蒸汽注射方法來消除溫度分層以及對於熟化積聚冷凝物的副作用，此係可能的。此方法亦控制沿CIPP襯墊的長度蒸汽注射的量與位置以在蒸汽自CIPP襯墊的遠端以冷凝物或水蒸氣形式排出之前最大化自每一磅蒸汽至樹脂毛氈層的傳熱。

如本文所述，將蒸汽注入閉合端軟管內，其放置於膨脹的CIPP襯墊的倒轉物內。提供具有控制閥的獨立排氣埠來控制水蒸氣與冷凝物自CIPP襯墊之遠端的排出。軟管沿軟管全長含有數個適合於安裝的尺寸、厚度以及長度大小與間隔之孔。設計孔圍繞軟管周長的位置使得在CIPP襯墊內置放期間無論軟管的方位如何，沿軟管長度的數個孔將定向至CIPP襯墊的底部。此在整個熟化循環中形成蒸汽連續注射進入任一積聚冷凝物中。注入冷凝物的蒸汽會加熱冷凝物高於確保熟化所需的溫度。

蒸汽注射軟管上的閉合端使得經注射之軟管的內壓高於CIPP襯墊之內部熟化壓力。隨著注射的蒸汽沿軟管的長度移動，其經由孔被擠出在CIPP襯墊內形成蒸汽毯。隨著蒸汽移動遠離蒸汽注射軟管之注射端，蒸汽注射軟管之內壓與CIPP內壓之間的差值減小。因此，自每一孔注射之蒸汽體積沿蒸汽注射軟管的長度而減小。

此達成三項：1.滯留時間的增加使得大多數蒸汽在CIPP襯墊內可用以最大化至樹脂毛氈層的能量轉移。

2.在蒸汽毯向CIPP襯墊的排氣端移動時繼續向蒸汽毯添加額外能量保持能量轉移速率更高。

3.進入蒸汽毯內的蒸汽注射亦造成擾動，其消除溫度分層且增加能量轉移。

知道CIPP襯墊的物理特性(直徑、長度、厚度、樹脂與催化系統)及以BTU為單位可用鍋爐每小時的輸出即可調整孔尺寸以使以磅為單位之蒸汽鍋爐每小時的輸出與建議的熟化循環時間相匹配。

可易於發現根據本發明之方法易於使得一者使用流通蒸汽獲得熟化樹脂襯墊之優勢。藉由實踐該方法，管狀部件可易於經由現有管線倒轉。提供具有兩個硬質氣封墊之裝置使得倒轉襯墊用阻止帶與扁平軟管安裝。使用間隙設置設備來維持第二氣封墊上的間隙使得待施加至襯墊的完整輪廓上的翻轉壓力增加而不會增加翻轉襯墊上的氣封墊壓力。之後將蒸汽傳遞於倒轉襯墊內來利用與熱水熟化相比顯著縮短熟化循環之以蒸汽形式可用的更高的能量。

因此將發現上文所述的目標，以及自前文描述顯而易見的彼等目標被有效地達成且因為在不偏離本發明之精神與範疇之情況下在執行上述方法時以及所闡述的結構中可做出特定改變，所以希望包含於上文描述中且展示於附圖中的所有內容均被理解為說明性的且並不具有限制意義。

亦應理解以下申請專利範圍希望覆蓋本文所述之本發明的所有一般與特定特徵以及就語言方面屬於本發明之本發明範疇的所有陳述。

11．．．倒轉裝置

12．．．框架

13．．．入口

14．．．鉤子

16．．．第一氣封墊

17．．．固定氣封墊部件

18．．．可移位氣封墊部件

19．．．空氣缸

20．．．線性導引軸承

20a．．．導引軸承

20b．．．導引軸承

21．．．第二或下游氣封墊

22．．．硬質氣封墊部件/梁

23．．．可移動氣封墊部件/梁

24．．．空氣缸

25．．．基座

26．．．基座支管/側梁

27．．．基座支管/側梁

28．．．前框架

29．．．底管

31．．．豎支管

32．．．豎支管

33．．．頂管

34．．．後框架

36．．．底管

37．．．支管

38．．．支管

39．．．頂管

41．．．支撐管

42．．．支撐管

43．．．支撐梁

44．．．支撐梁

46．．．支撐管

47．．．支撐管

48．．．支撐管

49．．．支撐管

50．．．空氣耦合件

53．．．空氣開關控制板

54．．．可壓縮抗高溫毯

56．．．可壓縮抗高溫毯

61．．．排氣軟管

101．．．倒轉襯墊

102a．．．襯墊區

102b．．．乾燥區域/乾燥襯墊部分

106．．．空氣入口埠

107．．．空氣軟管

108．．．空氣/蒸汽入口埠

109．．．蒸汽軟管

110．．．配件

111．．．阻止帶

112．．．扁平軟管

112a．．．閉合端

113．．．蒸汽彎頭/可撓性扁平配接器

115．．．倒轉促進套筒

117．．．可撓性植入套筒

118．．．排氣隔板配件

119．．．冷凝排水隔板配件

121．．．凸緣

122．．．螺釘

130．．．排氣埠/流通埠

131．．．配件

138．．．頂蓋

139．．．配件套筒

161．．．排氣管總成

162．．．樣品模

163．．．第二埠/冷凝埠/鋼管

164．．．冷凝排水管/植入管

166．．．穿孔點

167．．．植入管閥

168．．．凸緣或o環

171．．．球閥

172．．．螺紋接管

173．．．孔鋸

174．．．鑽桿

176．．．螺紋孔鋸桿導引

177．．．鑽

181．．．冷凝管氣封墊

182．．．冷凝排水軟管

圖1為根據本發明建構與排列用於空氣倒轉及蒸汽熟化經熟化之位於適當位置之管襯墊帶有雙硬質氣封墊的裝置的示意透視圖；圖2為圖1之倒轉裝置的示意右側正視圖；圖3為根據本發明之圖1與圖2之倒轉裝置的透視圖，其中安裝的CIPP襯墊與空氣及蒸汽連接在蒸汽熟化期間位於適當位置；圖4為展示在空氣倒轉的前半期中圖3之裝置的氣封墊之位置的橫截面示意圖；圖5為展示在倒轉的中間點圖3之裝置的氣封墊之位置的橫截面示意圖；圖6為展示在倒轉的後半期中圖3之裝置的氣封墊之位置的橫截面示意圖；圖7為展示在完成倒轉之後圖3之裝置的氣封墊之位置的橫截面示意圖；圖8為展示在熟化之前耦接扁平軟管至蒸汽入口之預備步驟的橫截面示意圖；圖9(a)與9(b)為安裝有隔板配件用於倒轉襯墊之可撓性植入套筒的示意平面圖與橫截面圖；圖10為圖9之隔板配件的放大橫截面圖，其展示完全倒轉襯墊的植入倒轉端由套筒俘獲之結構的細節；圖11(a)－11(g)為在使用植入工具植入之前與之後，在圖9之植入套筒內所俘獲的倒轉襯墊中形成排氣埠以及倒轉的經熟化位於適當位置之襯墊進入一樣品與植入管之程序的橫截面示意圖；圖12(a)與12(b)為在執行圖11(a)－11(g)之步驟之後在倒轉襯墊的遠端安裝冷凝排水管之步驟的橫截面示意圖；圖13為展示圖3之裝置的氣封墊位置的橫截面示意圖，其附著有空氣/蒸汽供應軟管以準備導入蒸汽以進行熟化；及圖14(a)與14(b)說明適於更小直徑襯墊之排氣植入技術。

11．．．倒轉裝置

13．．．入口

14．．．鉤子

16．．．第一氣封墊

21．．．第二或下游氣封墊

28．．．前框架

34．．．後框架

53．．．空氣開關控制板

101．．．倒轉襯墊

102a．．．襯墊區

102b．．．乾燥區域/乾燥襯墊部分

106．．．空氣入口埠

108．．．空氣/蒸汽入口埠

109．．．蒸汽軟管

Claims (13)

1. 一種用於安裝一經樹脂浸漬之經熟化位於適當位置之管襯墊的空氣倒轉與蒸汽熟化裝置，該裝置包括：一框架，其具有一入口以固定該襯墊之自由端；一第一硬質可選擇操作氣封墊，安裝至該框架在與該入口相隔之處，以在打開時使得一平坦的倒轉襯墊穿過並嚙合該襯墊以在關閉時形成一圍繞穿過其中的該襯墊的流體緊密密封；及一第二可選擇操作氣封墊，安裝至該框架，在該第一氣封墊之下游，以使得該襯墊在其打開時於其間倒轉並嚙合該襯墊以在關閉時形成一圍繞穿過其中的該襯墊的流體緊密密封，在該第一及第二氣封墊間之該框架開啟以允許接近穿過的襯墊；該第一及第二氣封墊各具有一第一及一第二硬質氣封墊部件，其中至少一氣封墊部件可選擇地相對於另一者位移以改變該各別氣封墊之氣封墊部件間之間隙，該第一氣封墊之硬質氣封墊部件具有一可壓縮材料，其安裝在該氣封墊部件之相對面上，該第二氣封墊之硬質氣封墊部件具有相對的硬質金屬接觸面適於與該襯墊接觸，同時保持一可選擇之可調整間隙在該硬質金屬接觸面之間的襯墊界定一空間；及一間隙調整設備，包括在該氣封墊部件之間之間隙減小時配置用於操作該第二氣墊之氣封墊之部件嚙合之結構，以在該第二氣封墊之部件之間保持至少一最小量之 分隔。
2. 如請求項1之裝置，進一步包括耦接至該可移位氣封墊部件之馬達以調整該等部件之間的間隙。
3. 如請求項2之裝置，其中每一馬達係安裝於該框架上且耦接至該等可移位氣封墊部件。
4. 如請求項2之裝置，其中該馬達包括用於安裝在該框架上之每一氣封墊之一對馬達，其位於該每一可移位氣封墊部件之相反端部。
5. 如請求項2之裝置，其中該等馬達包括氣動缸。
6. 如請求項1之裝置，進一步包括安裝至該框架上的線性導引軸承，其中該等可位移氣封墊部件沿該線性導引軸承被移位以改變該氣封墊部件間之間隙。
7. 如請求項1之裝置，其中該間隙調整設備包括至少一隔片，其配置以避免該間隙寬度之減小超過所希望之最小間隙寬度。
8. 如請求項1之裝置，其中該間隙調整設備包括一調整螺釘。
9. 如請求項1之裝置，其進一步包括複數個安裝於該框架上之鉤子，適用於將該襯墊安裝至該框架上，該鉤子係置於鄰近該第一氣封墊，致該第一氣封墊置於該鉤子與該第二氣封墊之間。
10. 如請求項1之裝置，其中該等氣封墊部件包括金屬桿。
11. 如請求項1之裝置，其中該等氣封墊部件包括金屬管。
12. 如請求項1之裝置，進一步包括固定於該框架入口之複數 個鉤子。
13. 如請求項1之裝置，其中安裝在該第一氣封墊之硬質氣封墊部件上之該可壓縮材料包括抗高溫之可壓縮材料。