Системы и способ для восстановления трубопровода
Группа изобретений относится к трубопроводному транспорту и может быть использована при восстановлении внутренней поверхности трубопровода. Для реализации способа используется одна из предложенных систем. Способ включает в себя развертывание трубчатого вкладыша вдоль внутренней поверхности трубопровода. В передний конец трубопровода вводят первый проходной поршень со сквозным отверстием, через которое пропускают трубчатый вкладыш. Затем закачивают цементный раствор между трубчатым вкладышем и внутренней поверхностью трубопровода. Второй проходной поршень продвигают по трубчатому вкладышу для распределения раствора между трубчатым вкладышем и трубопроводом и для продвижения первого поршня перед вторым поршнем от переднего конца к заднему концу трубопровода. Технический результат: повышение качества покрытия за счет более равномерного распределения цементного раствора между внутренней поверхностью трубопровода и трубчатым вкладышем, а также за счет предотвращения скручивания вкладыша в трубопроводе. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 26 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в общем к восстановлению трубопроводов и, более конкретно, к улучшению закачки и распределения цементного раствора в трубопроводе.
Предпосылки создания изобретения
С течением времени трубопроводы часто страдают от коррозии на внутренней поверхности и/или небольшого растрескивания и/или протечек. Такие трубопроводы часто следует заменять или восстанавливать. Замена часто включает в себя перемещение или разборку наземных сооружений, таких как дорожное полотно или тротуары. С другой стороны, восстановление может позволить создать новую внутреннюю поверхность трубы с использованием существующего трубопровода в качестве наружной оболочки, что может снять необходимость в извлечении из грунта больших отрезков существующего трубопровода и/или водопроводных магистралей, и что может дать значительное снижение затрат по сравнению с заменой.
Одна из форм восстановления трубопровода включает в себя установку трубчатого вкладыша внутри главной трубы с помещением отверждаемого жидкого цементного раствора между трубчатым вкладышем и главной трубой. Однако раствор, закачанный между трубчатым вкладышем и главной трубой, имеет тенденцию к сползанию с трубчатого вкладыша и к отеканию под трубчатый вкладыш и, таким образом, к нарушению идеального покрытия раствором самых верхних участков между трубчатым вкладышем и трубопроводом. Кроме того, при распределении раствора между вкладышем и трубопроводом вовлеченный или захваченный из-за недостаточного противодавления воздух может вызвать дефекты или зазоры в слое раствора.
Сущность изобретения
Согласно изобретению создан способ восстановления трубопровода, содержащий следующие стадии:
развертывание трубчатого вкладыша вдоль внутренней поверхности трубопровода, причем трубчатый вкладыш и трубопровод имеют, каждый, передний конец и задний конец;
ввод в передний конец трубопровода первого поршня, имеющего сквозное отверстие, выполненное в нем;
пропуск трубчатого вкладыша через сквозное отверстие первого поршня;
закачивание раствора в трубопровод между трубчатым вкладышем и внутренней поверхностью трубопровода;
продвижение второго поршня через трубчатый вкладыш от его переднего конца к заднему концу для распределения раствора между трубчатым вкладышем и трубопроводом и для продвижения первого поршня перед вторым поршнем от переднего конца к заднему концу трубопровода.
Первый поршень может быть предназначен для поддержания противодавления между трубчатым вкладышем, раствором и трубопроводом.
Сквозное отверстие может быть первым сквозным отверстием и который содержит ввод третьего поршня, имеющего второе сквозное отверстие, в передний конец трубопровода и расположение трубчатого вкладыша во втором сквозном отверстии.
Способ может дополнительно содержать откачивание воздуха из трубчатого вкладыша до достижения трубчатым вкладышем V-образного или U-образного поперечного сечения и образования им желоба, причем закачивание раствора в трубопровод между трубчатым вкладышем и внутренней поверхностью трубопровода осуществляется на или под желоб.
Закачивание раствора на желоб может осуществляться на переднем конце трубопровода и который дополнительно содержит закачивание раствора на желоб через промежуточное отверстие для раствора, выполненное в трубопроводе между его передним и задним концами.
Продвижение второго поршня по трубчатому вкладышу от его переднего конца к заднему концу может содержать подачу сжатой текучей среды в трубчатый вкладыш позади второго поршня. Сжатой текучей средой может быть сжатый воздух или вода.
Согласно изобретению создана система для восстановления трубопровода, содержащая трубчатый вкладыш, развернутый внутри трубопровода, поршень, расположенный внутри трубопровода и имеющий выполненное в нем сквозное отверстие, через которое проходит трубчатый вкладыш, зажим вкладыша, соединенный с трубчатым вкладышем, и магистраль для закачивания раствора, соединенная с трубопроводом на ее первом конце и с зажимом вкладыша на ее втором конце.
Магистраль для закачивания раствора может содержать отверстие для закачивания раствора, расположенное вдоль магистрали для закачивания раствора ближе к первому концу, чем ко второму концу.
Поршень может быть первым поршнем и дополнительно может иметься второй поршень, приспособленный для ввода в трубчатый вкладыш через зажим вкладыша.
Система может дополнительно содержать торцевую пластину для закрытия и герметичного уплотнения зажима вкладыша, имеющую выполненное в ней отверстие.
Система может дополнительно содержать средство создания вакуума, соединенное с отверстием торцевой пластины и предназначенное для откачивания воздуха из трубчатого вкладыша во время подачи раствора.
Согласно другому варианту выполнения система для восстановления трубопровода содержит трубчатый вкладыш, развернутый вдоль внутренней поверхности трубопровода, первый поршень, расположенный внутри трубопровода, имеющий выполненное в нем сквозное отверстие, через которое проходит трубчатый вкладыш, второй поршень, расположенный внутри трубчатого вкладыша и прикладывающий радиальное усилие к трубчатому вкладышу, и раствор, размещенный между трубчатым вкладышем и внутренней поверхностью трубопровода.
Первый поршень может прикладывать радиальное усилие к внутренней поверхности трубопровода.
Раствор может быть дополнительно размещен между трубчатым вкладышем и первым поршнем.
Хотя ниже приводится описание многих вариантов реализации, специалистам в данной области техники из последующего подробного описания, которое показывает и описывает примеры выполнения изобретения, должны быть очевидны и другие варианты реализации изобретения. Соответственно чертежи и подробное описание должны рассматриваться по своему характеру как иллюстративные, но не как ограничивающие.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид сбоку в разрезе системы переднего конца для восстановления трубы согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.2 показан вид сбоку в разрезе системы переднего конца, изображающий устройство запуска поршня согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.3 показан вид трубы спереди в разрезе, выполненном вдоль линии A-A с фиг.1, демонстрирующий трубчатый вкладыш в спущенном состоянии, предназначенный для размещения раствора, согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.4 показан вид трубы спереди в разрезе, выполненном вдоль линии А-А с фиг.1, демонстрирующий трубчатый вкладыш в законченном состоянии, после прикрепления вкладыша к трубе, согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.5 показан вид сбоку в разрезе системы заднего конца для восстановления трубы согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.6 показан вид сбоку в разрезе системы заднего конца, изображающий устройство запуска поршня согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.7 показан вид спереди в вертикальной проекции системы заднего конца по фиг.6 согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.8 показан способ восстановления трубопровода, такого как водопроводная магистраль, согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.9 показан другой способ восстановления трубопровода, такого как водопроводная магистраль, согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.10 показан способ проверки нанесения раствора согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.11 показан другой способ проверки нанесения раствора согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.12 показана система проверки нанесения раствора согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.13 показана рама камеры для системы проверки нанесения раствора согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.14 показано соединение между проходным поршнем и рамой камеры для системы проверки нанесения раствора согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.15 показан вид сбоку в разрезе системы переднего конца, изображающий блок запуска поршня и устройство запуска поршня согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.16 показан вид сбоку в разрезе трубопровода с округляющим поршнем и поршнем противодавления согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.17 показана магистраль закачивания раствора и блок торцевой пластины согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.18 показан поршень с пластиковой оберткой согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.19 показан поршень согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.20 показано устройство противодавления согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.21 показано альтернативное устройство противодавления согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.22 показан свернутый вкладыш согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.23 показан альтернативный свернутый вкладыш согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.24 показан перспективный вид сверху системы заднего конца, включающей натяжное устройство, согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.25 показан пример изображения на инфракрасной камере во время проверки нанесения раствора согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
на фиг.26 показан приемный бункер согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
В то время как изобретение может быть представлено различными модификациями и альтернативными формами, определенные варианты реализации показаны в качестве примера на чертежах и подробно описаны ниже. При этом, однако, нет намерения ограничить изобретение конкретными описанными вариантами реализации. Наоборот, изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, входящие в объем изобретения, определяемый прилагаемой формулой изобретения.
Подробное описание
Варианты реализации настоящего изобретения относятся к улучшениям в восстановлении трубопроводов, предназначенных для перемещения текучих сред, таких, например, как водопроводные магистрали. На фиг.1 показан вид сбоку в разрезе системы переднего конца для восстановления трубы согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Согласно вариантам реализации настоящего изобретения, труба 100 может быть восстановлена путем ввода в нее вкладыша 110 и прикрепления вкладыша 110 к внутренней поверхности 103 трубы 100 цементным раствором. Вкладыш 110 может быть, например, вкладышем для цементного раствора, описанным в патенте США №6167913, выданном 2 января 2001 г. и озаглавленном "Pipe Liner, a Liner Product and Methods for Forming and Installing the Liner", включенный в данное описание путем ссылки. Вкладыш может быть выполнен из экструдированного полиэтиленового материала средней плотности или другого полимерного или подобного полимеру материала; например, вкладыш 110 может быть выполнен из листа материала, созданного Velcro Europe S.A. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, вкладыш соответствует требованиям стандартов ASTM-D1248: тип 11, класс В, категория 5, а основываясь на классификациях ISO, может быть классифицирован как материал РЕ-80 или РЕ-100. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, вкладыш 110 по существу противостоит ультрафиолетовому излучению и предназначен для использования с питьевой водой.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, вкладыш 110 имеет прочность на разрыв, соответствующую приблизительно 30 МПа, удлинением при разрыве приблизительно 1100%, модулем упругости при изгибе порядка 700 МПа, твердостью приблизительно 60 по шкале D твердости по Шору, температурой размягчения по Вика приблизительно 126 С, плотностью при температуре двадцать три градуса Цельсия, равной приблизительно 942 килограмма на кубический метр, весом приблизительно 450 килограммов на квадратный метр (плюс или минус пятьдесят граммов на квадратный метр), и концентрацией крючков, равной приблизительно двадцати на квадратный сантиметр (плюс или минус десять процентов).
Как показано на фиг.4, листу материала может быть затем придана форма трубы со свариванием краев для образования вкладыша 110 в форме трубы с крючками для цементного раствора 406 на внешней поверхности 404 и с гладкой внутренней поверхностью 402. Шов (не показан), образованный при сваривании листа материала с приданием ему формы трубы, может быть расположен на внутренней поверхности 402 или на внешней поверхности 404; с другой стороны, вкладыш 110 может быть сформирован и/или сварен таким образом, что шов не выступает ни из внутренней поверхности 402, ни из внешней поверхности 404.
Труба 100 имеет передний конец 101 и задний конец 502. После того, как вкладыш 110 будет полностью проложен через трубу 100 от переднего конца 101 до заднего конца 502, вкладыш 110 может быть прикреплен к структурам на каждом конце для предотвращения соскальзывания вкладыша 110 обратно в трубу 100 и для растягивания и/или натяжения вкладыша 110 внутри трубы 100. Например, на каждом конце 101, 502 для закрепления вкладыша 110 может использоваться зажим 106 вкладыша. Зажим 106 вкладыша может включать в себя основание 105 зажима, имеющее трубчатую горловину 107, поверх которой может быть вставлен вкладыш 110, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Когда вкладыш 110 вставлен поверх трубчатой горловины 107, поверх вкладыша 110 и трубчатой горловины 107 может быть помещена манжета 104, которая болтами или иным образом соединяется с основанием 105 зажима для формирования посадки под давлением на основании 105 зажима. Такая конфигурация позволяет зажать вкладыш 110 между основанием 105 и манжетой 104; согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, трубчатая горловина 107 может включать в себя проходящую под углом часть 109, конфигурированную таким образом, чтобы сопрягаться с проходящей под аналогичным углом частью манжеты 104 для дополнительного усиления посадки под давлением между основанием 105 и манжетой 104.
Различные стадии установки вкладыша 110 могут включать в себя ввод и удаление из вкладыша 110 предметов и/или текучих сред; зажим 106 вкладыша может облегчать ввод и/или удаление предметов и/или текучих сред (например, воздуха) из вкладыша 110, сводя к минимуму возможность разрыва, смятия, свертывания или иного повреждения концов вкладыша 110. Это качество дополнительно улучшается присутствием трубчатой горловины 107 для облегчения ввода предметов во вкладыш 110 возле переднего конца 101. Аналогичным образом зажим 106 вкладыша может использоваться возле заднего конца 502 (фиг.5).
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения вкладыш 110 может быть сложен с приданием ему плоской формы и намотан на бобину перед развертыванием в трубе 100. Вкладыш 110 предпочтительно развертывают внутри трубы 100 способом, сводящим к минимуму скручивание вкладыша 110 внутри трубы 100. Один из путей сведения к минимуму скручивания вкладыша 110 во время развертывания в трубе 100 заключается в придании вкладышу 110, когда он поступает в трубу 110, V-образной формы или продольного сгиба. Такая V-образная форма или продольный сгиб (смотрите, например, фиг.3) также способствует эффективному покрытию цементным раствором верхних частей вкладыша 110. Такая форма может быть придана вкладышу 110 в то время, когда вкладыш 110 вводят в трубу 100 вручную, путем формовки вкладыша 110 руками, или с использованием специальной рамы, изображенной на фиг.22 и 23.
Проходной поршень 504 может быть использован для правильного размещения вкладыша 110. Один пример проходного поршня 504 изображен на фиг.5; другие примеры проходных поршней 1802, 1901 изображены на фиг.18 и 19. Согласно вариантам реализации настоящего изображения поршень 504 является слегка деформируемым устройством типа заглушки, которое заполняет внутренний диаметр 103 трубы 100 и/или внутренний диаметр 402 вкладыша 110, прикладывая таким образом радиальное усилие к такому внутреннему диаметру 103 и/или 402. Например, поршень 504 может быть изготовлен из жесткого пенопласта, и может иметь размеры, позволяющие вводить его в трубу 100 и/или вкладыш 110 после сужения и/или сжатия внешнего диаметра 506 поршня 504. Поршень 504 может быть продвинут вдоль трубы 100 и/или вкладыша 110 путем приложения усилия к одной стороне поршня 504; такое усилие может быть приложено, например, путем приложения давления воздуха или воды к одной стороне поршня 504, когда поршень образует по существу герметичное уплотнение с внутренним диаметром 103 и/или внутренним диаметром 402.
Перед первоначальным развертыванием вкладыша 110 в трубе 100 поршень 504 может быть проведен через трубу 100 от переднего конца 101 до заднего конца 502. Этого можно достичь путем закачивания сжатого воздуха в трубу 100 позади поршня 504. Это может дать два результата: во-первых, поршень 504 может быть приспособлен для очистки внутренней поверхности 103 при подготовке к восстановлению трубопровода; во-вторых, поршень может быть прикреплен к струне, веревке, тросу или кабелю, которые, будучи протянуты по длине трубы 100, могут быть использованы для протягивания вкладыша 110 от переднего конца 101 к заднему концу 502. Кроме того, когда вкладыш 110 будет первоначально развернут по длине трубы 100, поршень 504 может быть проведен через вкладыш 110 для удаления любого мусора с внутренней поверхности 402 вкладыша 110 и распрямления вкладыша 110 внутри трубы и предотвращения любого скручивания вкладыша 110 внутри трубы 100. Поршень 504 может также обозначаться как «чушка»; с другой стороны, поршень 504 может использоваться для первоначального развертывания вкладыша 110, в то время как чушка 504, имеющая иную конфигурацию, может быть использована при последующей операции разглаживания вкладыша 110 относительно цементного раствора и относительно внутренней поверхности 103 трубы 100.
Перед прикреплением вкладыша 110 к зажиму 106 вкладыша с передним концом 101 трубы 100 может быть соединен фланец 112 трубы. Фланец 112 трубы может служить для защиты переднего конца 101 трубы 100 и допускать крепление к трубе 100 дополнительного оборудования. Затем через фланец 112 трубы к трубе 100 может быть присоединена магистраль 102 для закачивания раствора. Магистраль 102 для закачивания раствора позволяет закачивать раствор через порт 114 для закачивания раствора в пространство между вкладышем 110 и трубой 100 перед разглаживанием вкладыша 110 относительно трубы 100 посредством поршня 504. После соединения магистрали 102 для закачивания раствора с фланцем 112 трубы вкладыш может быть зажат между манжетой 104 и зажимом 106 вкладыша, а зажим 106 вкладыша может быть соединен с магистралью 102 для закачивания раствора, как показано на фиг.1 согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Здесь термин «соединяется» используется в самом широком смысле для обозначения элементов, которые соединяются, крепятся и/или входят в зацепление, или непосредственно, или образуя одно целое, или не прямым образом через посредство других элементов, и или постоянно, временно или с возможностью разъединения. Например, одним из путей, которым устройство 108 запуска поршня может быть соединено с зажимом 106 вкладыша, должно быть помещение болтов в соответствующие отверстия во фланце в устройство 108 запуска поршня и в зажиме 106 вкладыша и затягивание болтов. Согласно некоторым вариантам реализации, болты могут затягиваться до образования герметичного или практически герметичного уплотнения. Такое герметичное уплотнение может также быть сформировано путем вкладывания между устройством 108 запуска поршня и зажимом 106 вкладыша перед соединением их болтами кольцевого уплотнения. На основании приведенного описания любой специалист в данной области техники распознает различные пути, которыми трубчатые элементы могут быть соединены между собой для применения способов восстановления труб, описанных здесь.
На фиг.2 показано устройство 108 запуска поршня согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Устройство 108 запуска поршня может быть соединено с зажимом 106 вкладыша. Устройство 108 запуска поршня включает в себя сужающийся участок 202 и прямой участок 204, причем прямой участок содержит в себе камеру 206 запуска. Устройство 108 запуска поршня приспособлено для того, чтобы сжимать поршень 504, уменьшая его размеры от внешнего диаметра 506, соответствующего внутреннему диаметру 220 устройства 108 запуска поршня, до внешнего диаметра 506, соответствующего внутреннему диаметру 212 возле заднего конца устройства 108 запуска поршня. Сжатый воздух (или другая текучая среда) может подаваться в устройство 108 запуска поршня через вход 210 для вдавливания поршня 504 в сужающуюся часть 202 и затем «запустить» поршень 504 через трубчатую горловину 107 во вкладыш 110.
Согласно вариантам реализации настоящего изобретения, давление воздуха порядка пяти-семи фунтов на квадратный дюйм приводит поршень 504 в движение через устройство 108 запуска поршня, а давление воздуха порядка двух-трех фунтов на квадратный дюйм поддерживает устойчивое движение поршня 504 через вкладыш 110 от переднего конца 101 к заднему концу 502 после того, как поршень 504 отделяется от устройства 108 запуска поршня. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, давление воздуха, поступающего через вход 210, не превышает десять фунтов на квадратный дюйм. На фиг.17 показан перспективный вид спереди собранных магистрали 102 для закачивания раствора, устройства 108 запуска поршня и торцевой пластины 208 с фитингом 210 согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Согласно некоторым вариантам реализации, длина прямого участка 204/камеры 206 запуска в два раза превышает длину сужающейся части 202. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, внутренний диаметр 220 камеры 206 запуска по существу равен диаметру восстанавливаемого трубопровода 100 для трубопроводов диаметром приблизительно от 100 мм до 300 мм, в то время как внутренний диаметр 212 возле переднего конца устройства 108 запуска поршня приблизительно на двадцать пять миллиметров меньше соответствующего диаметра 220 камеры 206 запуска. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения длина прямого участка 204/камеры 206 запуска приблизительно равна двум с половиной диаметрам восстанавливаемой трубы 100.
На фиг.5 показана система заднего конца, предназначенная для прекращения продвижения поршня 504. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, поршню 504 просто позволяют выйти через задний конец 502 вкладыша 110; однако в таких случаях наблюдается более высокая вероятность разрыва или повреждения вкладыша 110 на заднем конце 502, поскольку поршень 504 может иметь тенденцию к выходу и быстрому расширению при выходе из заднего конца 502 таким путем, который трудно контролировать. Однако, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, устройство 508 противодавления может быть помещено внутри вкладыша 110 возле заднего конца 502 для того, чтобы прекратить продвижение поршня 504 внутри вкладыша 110. Устройство 508 противодавления может напоминать, например, проходной поршень 504, за исключением того, что устройство 508 противодавления включает в себя внутреннюю трубу 510 согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Внутренняя трубка 510 позволяет пропускать воздух или другую текучую среду, вытесненные поршнем 504, через внутреннюю трубку 510 и через выпускное отверстие 522. Торцевая пластина 524 может напоминать, например, торцевую пластину 208 с фиг.2.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, устройство 508 противодавления служит для поддержания противодавления между вкладышем 110 и трубопроводом 100 для того, чтобы способствовать полному распределению цементного раствора, в особенности на заднем конце 502. Устройство противодавления может быть выполнено из мягкого, обладающего двух фунтовой плотностью поршня, через середину которого пропущена, например, обладающая эквивалентной длиной трубка ПВХ диаметром два дюйма (которая может упоминаться также как сквозное отверстие). На фиг.20 изображено устройство 2001 противодавления, которое включает в себя часть поршня 2004 из пенопласта, трубку в сквозном отверстии 2006 и ручку 2002, предназначенную для того, чтобы вкладывать и/или извлекать из зажима 106 вкладыша возле заднего конца 502 устройство 2001 противодавления согласно вариантам реализации настоящего изобретения. На фиг.21 изображена пластмассовая гильза 2102, которая также может использоваться как устройство 2102 противодавления для ввода через зажим 106 вкладыша возле заднего конца 502 согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Когда передняя сторона 516 поршня 504 входит в контакт с устройством 508 противодавления, поршень 504 останавливается по той причине, что давление, приложенное через вход 210, становится недостаточным для преодоления дополнительного трения между внешней поверхностью устройства 508 противодавления и внутренней поверхностью 402 вкладыша 110. С другой стороны, устройство 508 противодавления может войти в контакт с зажимом 106 вкладыша, торцевой пластиной 524 или другим стопорным механизмом возле заднего конца 502, который может прекратить или предотвратить продвижение устройства 508 противодавления и, таким образом, поршня 504 согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, устройство 508 противодавления включает в себя ручку 2002, которая позволяет оператору после удаления торцевой пластины 524 дотянуться через зажим 106 вкладыша и/или вкладыш 110 до устройства 508 противодавления и вытянуть его из вкладыша 110. В качестве дополнительного альтернативного варианта реализации возможно использование для остановки поршня 504 во внутренней полости 402 вкладыша 110 пластмассового цилиндра 2102. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, внешняя поверхность 518 вкладыша 110 между задним концом 502 и зажимом 106 вкладыша может быть обернута войлоком, или войлоком на полиэтиленовой или полиэфирной основе, с целью дополнительного усиления вкладыша 110 на участке 518, который может быть в большей степени подвержен разрыву во время установки вкладыша 110. Согласно некоторым вариантам реализации такой вкладыш на основе войлока хорошо соединяется с крючками для цементного раствора 406 на внешней поверхности 404 вкладыша 110 подобно застежке типа «липучка». На фиг.24 изображена система заднего конца и проиллюстрировано, каким образом противоразделительная гильза 2402 (например, вкладыш из войлока) может быть обернута вокруг вкладыша 110 с целью защиты не имеющего подложки вкладыша 110, который проходит от заднего конца 502, от повреждения в то время, когда поршень 504 выходит из вкладыша 110, согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Возможно также применение индикаторного стержня 512 для визуального обозначения момента, когда поршень 504 достигает своего конечного положения возле заднего конца 502 согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Индикаторный стержень 512 может вначале проходить через внутреннюю трубку 510, выступая из устройства 508 противодавления с одного конца 514 и оставаясь внутри выхода 522 с другого конца 520. Когда поршень 504 приближается к своему конечному положению, передняя поверхность 516 поршня 504 соприкасается с концом 514 индикаторного стержня 512, выталкивая конец 520 индикаторного стержня 512 из выхода 522. Когда конец 520 индикаторного стержня 512 оказывается виден как выступающий из выхода 522, становится понятно, что поршень 504 достиг своего конечного положения. В этот момент времени, после того как поршень 504 проходит по длине трубы 100 и вкладыш 110 разглаживается относительного внутренней поверхности 103 трубы с находящимся между ними цементным раствором, желательно дать возможность отвердеть раствору в то время, когда вкладыш 110 находится под давлением. Для того, чтобы свести в к минимуму потери давления после того как поршень 504 достигает конечного положения, индикаторный стержень 512 можно снять, а выход 522 можно накрыть крышкой на время отверждения раствора. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения поршень 504 и/или устройство 508 противодавления оставляют на месте во время фазы отверждения раствора. Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения, поршень 504 включает в себя передатчик и/или приемопередатчик, который позволяет отслеживать расположение поршня 504, находясь выше уровня грунта, или с внешней стороны трубы 100 со спаренным приемником и/или приемопередатчиком. Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения возможно применение рулетки для измерения длины развертывания поршня 504 внутри трубы 100; например, лента рулетки может быть привязана или иным образом прикреплена к поршню 504, и рулетка может измерять, насколько далеко перемещается поршень 504 согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
На фиг.6 и 7 изображено устройство 600 натяжения вкладыша, которое применяется на заднем конце 502 трубы 100 для поддержания натяжения вкладыша 110 во время наложения цементного раствора и/или разглаживания или размещения раствора. Возле переднего конца 101 вкладыш 110 закреплен зажимом 106 вкладыша (фиг.1), удерживая этот конец зажима 106 вкладыша на магистрали 102 для закачивания раствора, в то время как вкладыш 110 возле заднего конца 502 имеет возможность продольно двигаться относительно трубы 100. Вкладыш 110 возле заднего конца 502 закреплен также другим зажимом 106 вкладыша (фиг.6). Согласно вариантам реализации настоящего изобретения, устройство 600 натяжения вкладыша включает в себя поперечину 608, соединенную (например, цепями 606) с зажимом 106 вкладыша и соединенную также (например, цепью 610) с пневматическим цилиндром 612. Пневматический цилиндр 612 приспособлен для приложения усилия к контейнеру 614 путем подачи сжатого воздуха в контейнер 614, и вызывая таким образом натяжение поперечины 608, зажима 106 вкладыша и вкладыша 110.
Устройство 600 натяжения вкладыша не только поддерживает вкладыш 110 в натянутом состоянии относительно трубы 100, но и снимает слабину во вкладыше 110, протянутом от заднего конца 502. Без такого снятия слабины и натяжения вкладыш 110 может быть подвержен втягиванию в трубу 100 и прокалыванию, а перемещение поршня 504 может вызвать скомканность вкладыша 110 в этой точке, что может ограничить перемещение поршня 504 и/или вызвать разрыв или иное повреждение вкладыша 110. Устройство 600 натяжения вкладыша может также включать в себя механизм противодействия скручиванию; например, соединение между цепью 610 и поперечиной 608 включает в себя поворотное и/или шарнирное соединение, позволяющее вкладышу 110 раскручиваться, когда он удерживается в натяжении, согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Контейнер 614 удерживается на месте относительно трубы 100 посредством соединения с пластиной 620, которая соединяется с радиальными опорами 618, соединенными с продольной опорой 602, соединенной с фланцем 112, подобным фланцу 112 с фиг.1, который в свою очередь соединяется с трубой 100 согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Согласно вариантам реализации настоящего изобретения, продольные опоры 602 могут регулироваться по длине для приведения в соответствия с различными конфигурациями и длинами вкладыша 110 и/или другого оборудования, выступающего из заднего конца 502. Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения возможно регулирование длины радиальных опор 618 в соответствии с трубами 100 различного диаметра; например, радиальные опоры 618 могут регулироваться на соединениях 616 путем ввода и вывода внутреннего стержня из охватывающего стержня. Согласно альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения, для получения натяжного усилия могут быть применены иные, чем контейнер 614 или пневматический цилиндр 612, устройства; например, для поддержания натяжения вкладыша 110 могут использоваться пружина или иное устройство типа пружины, или винтовое натяжное устройство, такое как барашковая гайка на резьбовой стойке типа болта. На фиг.24 изображено устройство для натяжения вкладыша, содержащее барашковую гайку на резьбовой стойке типа болта, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. На основании приведенного здесь описания любой специалист в данной области техники может определить различные конфигурации, которые могут быть использованы для создания натяжения вкладыша 110 путем оттягивания зажима 106 вкладыша по направлению от трубы 100.
После того как вкладыш 110 протянут через трубу 100 и прикрепят к зажимам 106 вкладыша с обоих концов, выход 522 может быть закрыт крышкой и/или закупорен, а ко входу 210 может быть присоединено откачивающее устройство. Это откачивающее устройство служит для откачивания из вкладыша текучей среды (такой как воздух), сжимая вкладыш 110. Вкладыш втягивается в себя, образуя внутри трубы 100 V-образное или U-образное поперечное сечение. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, ко входу 210 торцевой пластины 208 или ко входу 522 торцевой пластины 524 может быть присоединен воздушный эжектор, который может быть использован для создания внутри вкладыша 110 частичного разрежения, вызывая схлопывние вкладыша 110 с образованием нужной конфигурации канавки или желоба. Натяжение вкладыша 110 может быть снято и/или ослаблено для того, чтобы допустить схлопывание вкладыша 110 во время откачивания, а затем возобновлено для нанесения цементного раствора.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, вместо крышки или заглушки к выходу 522 может быть присоединен вакуумметр для того, чтобы определить, что разрежение достигло заднего конца 522 и вкладыш 110 откачан по всей длине. Обнаружено, что эта операция создания разрежения во вкладыше 110 во время закачивания цементного раствора способствует улучшению нанесения раствора по всей окружности вкладыша 110, в особенности на самых верхних участках вкладыша 110. Это объясняется тем, что при закачивании раствора между вкладышем 110 и трубой 100 в то время, когда вкладыш 110 не откачан, раствор может иметь тенденцию к сползанию при закачивании на стороны и в нижнюю часть трубы 100, оставляя на верху и на самых верхних частях вкладыша 110 более тонкий слой раствора или вообще не оставляя раствора, согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Однако, в случае, если во время закачивания раствора во вкладыше 110 создается разрежение, сплющенный вкладыш 110 стремится принять и/или сохранить V-образную или U-образную форму, в особенности тогда, когда раствор заканчивают по центру вкладыша 110. Такая V-образная в поперечном сечении форма может быть далее получена способом, которым вкладыш 110 первоначально развертывают в трубе 100; например, устройство складывания вкладыша с фиг.22 и 23 придает вкладышу 110 V-образную форму во время развертывания вкладыша 110 в трубе 100. Таким образом вкладыш 110 образует желоб, по которому цементный раствор может поступать в трубу 100, обеспечивая таким образом улучшенное нанесение раствора между верхними частями вкладыша 110 и трубы 100. Такой желоб мешает также сползанию раствора на стороны и в нижнюю часть трубы до тех пор, пока через вкладыш 110 не пройдет проходной поршень 504, отжимая таким образом вкладыш 110 во все стороны трубы 100 и равномерно распределяя раствор. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, откачивание может быть применено на участке между вкладышем 110 и трубой 100 для дальнейшего продвижения потока раствора от переднего конца 101 к заднему концу 502. Такое откачивание может быть применено, например, возле заднего конца 502 через выход 522; согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения такое откачивание между вкладышем 110 и трубой 100 может быть применено в дополнение или вместо откачивания внутри вкладыша 110.
Для связывания вкладыша 110 и трубы 100 согласно вариантам реализации настоящего изобретения могут быть применены различные цементные растворы и/или вяжущие смеси. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, может использоваться раствор, изготовленный компанией BASF и произведенный для Mainsaver/Water World Holding, причем такой раствор является специально составленным раствором на цементной основе, характеристики которого включают в себя, согласно вариантам реализации настоящего изобретения, нулевую текучесть, продолжительное время работы при широком диапазоне температур, интегральный анодный ингибитор коррозии, постоянство состава продукта и смеси, превосходную смачиваемость и непоглощаемость, хороший контактный угол при распределении раствора, безусадочность (в некоторых случаях, например, возможно расширение сухого продукта на 0,10%), оптимальные реологические свойства и поверхностное натяжение, без образования цементного молока, не ограничиваясь ими.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, этот цементный раствор специально составлен для того, чтобы обеспечить прокачиваемость, длительность действия, защиту от коррозии, постоянство объема, отсутствие выделения влаги, безусадочность и постоянство характеристик смешивания и отверждения. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения смесь цементного раствора включает в себя сто частей цемента и двадцать восемь частей воды. На основании приведенного здесь описания любой специалист в данной области техники может представить себе различные соотношения цемента и воды, которые могут быть использованы для производства оптимальных и/или достаточных смесей цементного раствора в зависимости от типа применяемого раствора и других факторов. Количество раствора для закачивания можно аппроксимировать путем определения объема между внешней поверхностью 404 расширенного в полном объеме вкладыша 110 и внутренней поверхностью 103 трубы. Затем полученный результат можно умножить на коэффициент запаса, такой как 2,0 или 1,3, согласно вариантам реализации настоящего изобретения, поскольку добавление слишком большого количества раствора может быть менее дорогостоящим, чем добавление недостаточного количества раствора, влекущее за собой повторное выполнение работы.
Сразу после создания разрежения внутри вкладыша 110 он сохраняет несколько открытую конфигурацию на участке, где он охватывает трубчатую горловину 107, после чего участки вкладыша 110, удаленные от зажима 106 вкладыша, сходят на конус и принимают V-образную форму, как изображено на фиг.1. На фиг.3 изображен вкладыш 110 с V-образной или U-образной формой поперечного сечения, выполненного по линии А-А на фиг.1. Закачивание раствора слишком близко к трубчатой горловине 107 и/или зажиму 106 вкладыша может привести к протеканию раствора вокруг вкладыша 110 и к боковым сторонам и нижней части трубы 100. Поэтому может использоваться магистраль 102 для закачивания раствора, которая достаточно длинна для того, чтобы допустить закачивание раствора через отверстие 114 для закачивания раствора на участок вкладыша 110, который достаточно подобен желобу для сохранения достаточного покрытия раствором верхней части вкладыша 110 в то время, когда раствор размещается в трубе 100. В дополнение к верхнему отверстию 114 для закачивания раствора могут использоваться дополнительные порты для закачивания раствора. Например, дополнительный порт для закачивания раствора может быть выполнен внутри магистрали 102 для закачивания раствора непосредственно под отверстием 114 для закачивания раствора для того, чтобы закачивать раствор под вкладыш 110, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Согласно вариантам реализации настоящего изобретения, приблизительно семьдесят процентов раствора закачивают в имеющую форму желоба часть вкладыша 110, и приблизительно тридцать процентов раствора закачивают через магистраль для закачивания раствора под вкладыш 110.
После того, как в трубу 100 будет закачано достаточное количество раствора, разрешение со входа 210 может быть снято и в камеру 206 запуска может быть помещен проходной поршень 504. Потом на вход 210 может быть подано давление воздуха для того, чтобы продвигать поршень 504 через устройство 108 запуска поршня и вдоль вкладыша 110 от переднего конца 101 к заднему концу 502, как описано выше. Это приведет к тому, что вкладыш 110 и раствор вокруг вкладыша 110 примут изображенную на фиг.4 конфигурацию поперечного сечения, выполненного по линии А-А на фиг.1, после продвижения поршня 504 через вкладыш 110.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, поршень 504 может быть плотно обернут пластиком, а пластик может иметь выполненные в нем отверстия и/или прорези. На фиг.18 изображен поршень 1802, обернутый в пластик 1806, с прорезями 1808 и концом 1804, образованным путем скручивания пластика 1806, заворачивания пластика 1806 назад на себя и свертывания его в петлю, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Обертывание поршня 1802 пластиком 1806 и формирование прорезей 1808 может допустить «раздувание» пластика 1806, окружающего поршень 504, 1802, в то время, когда к одному концу поршня 504, 1802 прикладывается давление текучей среды, что в свою очередь может обеспечить более эффективное разглаживание и/или распределение раствора, и/или улучшенное взаимодействие наружной поверхности 506 поршня 504, 1802 с внутренней поверхностью 402 вкладыша 110.
На фиг.19 изображен поршень 1901 из пенопласта. Поршень 1901 может быть, согласно вариантам реализации настоящего изобретения, гибким и двунаправленным. Поршень 1901 может быть изготовлен из двухфутового пенополиуретана (с носовой частью или без нее), и один конец поршня 1901 может быть покрыт смолой для образования непроницаемого уплотнения, для более эффективного использования сжатого воздуха для перемещения поршня 1901 согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Поршень имеет длину 1902 и диаметр 1904, который может варьироваться в зависимости от диаметра восстанавливаемой трубы 100. Например, согласно вариантам реализации настоящего изобретения, в случае восстанавливаемой трубы диаметром 100 мм длина 1902 может составить 300 мм и диаметр 1904 может составить 140 мм; для восстанавливаемой трубы диаметром 150 мм длина 1902 может составить 400 мм и диаметр 1904 может составить 190 мм; в случае восстанавливаемой трубы диаметром 200 мм длина 1902 может составить 500 мм и диаметр 1904 может составить 240 мм; в случае восстанавливаемой трубы диаметром 225 мм длина 1902 может составить 600 мм и диаметр 1904 может составить 265 мм; в случае восстанавливаемой трубы диаметром 250 мм длина 1902 может составить 625 мм и диаметр 1904 может составить 310 мм; и в случае восстанавливаемой трубы диаметром 300 мм длина 1902 может составить 750 мм и диаметр 1904 может составить 325 мм.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения поршень 1802 (фиг.18) может быть выполнен из имеющего подходящие размеры куска пенопласта, изображенного на фиг.19, с последующим прошиванием пенопласта аксиально через центр куском арматурного стержня. Арматурный стержень может быть оставлен на месте, после чего на арматурный стержень натягивают трубку из линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПНП) длиной от 0,5 до 1,0 мм с последующим протягиванием через центр поршня 1802 вместе с арматурным стержнем. Трубку ЛПНП затем заворачивают обратно для того, чтобы полностью закрыть поршень, а избыток пластика скручивают в хвост 1804, обертывают в ленту и отворачивают на себя для формирования ушка. Хвост 1804 и ушко, сформированное в нем, могут использоваться для привязывания или прикрепления иным образом предметов к поршню; например, к хвосту 1804 может быть привязана лента рулетки для отслеживания положения поршня 1802 по длине в трубе 100.
Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения, после развертывания вкладыша 110 внутри трубы 100 во вкладыше может быть размещено несколько поршней 504. Согласно таким вариантам реализации, несколько поршней 504 служат для «разглаживания» раствора между вкладышем 110 и трубой 100, обеспечивая таким образом более эффективное размещение и накладку раствора. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения применяются последовательно размещенные поршни 504 с последовательно возрастающими и/или уменьшающимися диаметрами для взаимодействия со вкладышем 110 и соответствующим раствором специально выбранными путями.
На фиг.15 и 26 изображено дополнительное оборудование, которое может использоваться для запуска нескольких последовательно размещенных поршней 504, или для многократного запуска одного и того же поршня 504. Например, приемный бункер 2600 с фиг.26 может быть соединен с зажимом 106 вкладыша возле заднего конца вместо торцевой пластины 524, и может быть приспособлен для улавливания поршня 504 при его выталкивании из конца вкладыша 110 возле заднего конца 502. Задняя пластина 2602 останавливает поршень 504, когда он выбрасывается из эжекторного отверстия 2604 в передней стенке приемного бункера 2600. Блок 1502 запуска с фиг.15 может быть соединен с устройством 108 запуска поршня вместо торцевой пластины 208. Такой блок 1502 запуска может позволить вставить поршень 504 через дверцу 1504, которая поворачивается, например, вокруг точки шарнира 1506, которая закрывается и/или удерживается в закрытом положении давлением воздуха (или разрежением), так что дверца легко закрывается, поддерживая нужное давление внутри блока 1502 запуска и, таким образом, устройства 108 запуска поршня. Такой блок 1502 запуска может обеспечить быстрые и легкие последовательные запуски, например, поршня 504. С другой стороны, шарнирная (и, дополнительно, герметично закрывающаяся) дверца 1504 может позволить легкое вкладывание поршня 504 через отверстие 1508 для введения в блок 1502 запуска и, таким образом, в устройство 108 запуска поршня согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Дверца 1504 может отжиматься в направлении, обозначенном стрелкой 1512, так что дверца 1504 закрывается самостоятельно; например, такой отжим может обеспечиваться пружиной. Блок 1502 запуска может также включать в себя одно или несколько отверстий 1510, предназначенных для подачи сжатого воздуха и/или пропуска проводов электрооборудования или камеры, согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Варианты реализации настоящего изобретения успешно применяются с отрезками трубы 100 длиной приблизительно до ста метров; предполагается, однако, что и более длинные отрезки трубы 100 можно восстанавливать согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Согласно таким вариантам реализации, через определенные интервалы вдоль трубы 100 могут использоваться промежуточные порты для цементного раствора с целью закачивания раствора на каждом интервале для способствования достаточному и равномерному наложению раствора. На основании приведенного описания любой специалист в данной области техники может определить, что возможно использование различных интервалов между промежуточными отверстиями для закачивания раствора, в зависимости от вида применяемого раствора, диаметра и строения внутренней поверхности 103 трубы 100, строения внешней поверхности вкладыша 110 и других факторов, которые определяют распределение раствора между вкладышем 110 и трубой 100.
Одной возможной причиной использования промежуточных отверстий для раствора может быть поддержание достаточного противодавления с целью обеспечить равномерное распределение раствора и его нанесение согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Согласно альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения более длинные отрезки трубы 100 могут быть покрыты раствором и вкладышем путем применения устройства противодавления, которое продвигается непосредственно перед поршнем 504 в то время, когда поршень 504 движется от переднего конца 101 к заднему концу 502. На фиг.16 показано альтернативное устройство 1606 противодавления согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Устройство 1606 противодавления является поршнем, в котором выполнено сквозное отверстие 1608. Вкладыш 110 пропущен через сквозное отверстие 1608. Когда поршень 504 продвигается вперед в направлении, указанном стрелкой 1602, под воздействием сжатого воздуха, поступающего в полость 1604 позади поршня 504, поршень 504 нажимает на вкладыш 110 и, таким образом, на поршень 1606. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, раствор находится между вкладышем 110 и поршнем 1606 противодавления, так что расстояние между поршнем 1606 противодавления и поршнем 504 в то время, когда они продвигаются вперед в трубе 100, может зависеть от количества раствора между вкладышем 110 и поршнем 1606 противодавления. Использование поршня 1606 противодавления способствует более равномерному распределению раствора за счет поддержания противодавления на покрытом раствором участке между вкладышем 110 и трубой 100, а также предотвращает или ограничивает поступление воздуха в карман раствора между вкладышем 110 и трубой 100 согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
В то время, когда поршень 504 проходит через вкладыш 110, может оказаться желательным проверить степень и достаточность размещения раствора между вкладышем 110 и трубой 100. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, вкладыш 110 не является прозрачным, и поэтому использование обычной камеры для визуального осмотра для обнаружения нежелательных воздушных карманов и/или участков с недостаточным покрытием раствором, или зазоров между вкладышем 110 и трубой 100 может оказаться не эффективным. Однако благодаря тому, что нежелательные зазоры в слое раствора поглощают тепло с иной эффективностью, чем участки между вкладышем 110 и трубой 100, полностью покрытые раствором, внутрь вкладыша 110 может быть помещен источник тепла, а инфракрасная камера может быть использована для обнаружения различий в поглощении тепла вдоль вкладыша 110. Обнаружение таких различий в поглощении тепла и/или в инфракрасном излучении позволит определить, какие участка вкладыша 110, если такие есть, имеют недостаточное наложение раствора между вкладышем 110 и трубой 100.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, для осмотра вкладыша 110 может быть применена предназначенная для обследования канализации телевизионная цветная и инфракрасная камера с радиальным обзором сверху и снизу Aries PE4000 ThermaView IR. Согласно вариантам реализации настоящего изобретения, применяемая инфракрасная камера является системой формирования инфракрасных изображений, применяемая для формирования изображений с использованием длинных инфракрасных волн, испускаемых объектом, температура которого выше абсолютного нуля. Такая пассивная система формирования изображений не требует внешнего освещения для формирования изображения. Термография или дистанционное восприятие тепла согласно вариантам реализации настоящего изобретения являются бесконтактной и неагрессивной техникой измерения перепада температур; изображения с высоким разрешением, содержащие десятки тысяч различных измерений температуры могут быть использованы для определения даже незначительных температурных различий и обнаруживать таким образом неудовлетворительное распределение раствора. Хотя цветная камера, работающая в спектре видимого света, может быть не способна обнаруживать наложение раствора, она может быть использована дополнительно для обнаружения других визуально наблюдаемых дефектов, таких как, например, разрывы во вкладыше 110 или неравномерность взаимного расположения вкладыша 110 относительно внутренней поверхности трубы 100. Для того чтобы создать внутри вкладыша 110 источник тепла, позволяющий проводить обследование с инфракрасной камерой, могут быть использованы различные способы.
Например, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, через вкладыш 110 можно прокачивать окружающий воздух, причем окружающий воздух теплее вкладыша 110 и трубы 100 и поэтому переносит тепло через вкладыш 110. Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения, на одном конце трубы 100 может быть использован комнатный электрообогреватель или подобное ему устройство для нагревания окружающего воздуха перед продувкой воздуха через вкладыш 110; благодаря своему более высокому давлению сжатый воздух также может служить для нагрева вкладыша 110. Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения, во вкладыше 110 для нагрева вкладыша 110 может быть развернута нагревательная спираль; например, такая нагревательная спираль или нагревательный элемент может быть помещена на описанной выше инфракрасной камере или рядом с ней. Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения, для нагрева вкладыша 110 может быть использована электрическая лампочка (другая форма нагревательного элемента). После нагрева вкладыша 110 инфракрасная камера может быть проведена через вкладыш 110 для того, чтобы обнаружить, на 360 градусов в некоторых вариантах реализации, любые тепловые отклонения, которые указывают на дефект в распределении цементного раствора, наряду с формой и расположением любого такого дефекта.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, возможно использование источника тепла, установленного на самой инфракрасной камере или рядом с ней. Например, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, с задним концом инфракрасной камеры может быть соединен источник света большой яркости. Затем камера может быть проведена вдоль трубы 100 для визуального осмотра с использованием видимой части спектра, при одновременном нагреве трубы с использованием установленного сзади источника света большой яркости. Такой визуальный осмотр может включать в себя продвижение камеры через трубу 100 со скоростью, например, около полуфута в секунду. Затем, после того как камера пройдет по всей длине трубы 100, источник света большой яркости может быть отключен и камера может быть проведена по длине трубы 100 обратно, используя инфракрасную часть камеры для проверки слоя раствора на наличие дефектов. Выполнение операций нагрева и операций выявления дефектов во время различных проходов камеры через трубу 100 может свести к минимуму вероятность того, что инфракрасная камера уловит тепловые сигналы от самого света большой яркости, и не от участков с раствором и без раствора между вкладышем 110 и трубой 100. Такая процедура позволяет также выполнять полный процесс визуального и инфракрасного обследования вместе с простой операцией перемещения туда и обратно.
Согласно некоторым альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения, камера может быть проведена от одного конца трубы 100 до другого с источником тепла, выключенным для дополнительного визуального осмотра, после чего источник тепла может быть включен, и инфракрасная камера, повернутая от него или обращенная в противоположном направлении от источника тепла (такого как источник света большой яркости), может быть использована для обследования нанесения раствора во время обратного хода камеры. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, инфракрасное обследование происходит во время первого хода камеры по длине трубы 100, а визуальное обследование происходит во время обратного хода. Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения, визуальное и/или инфракрасное обследование производят во время всего перемещения камеры вдоль трубы 100 туда и обратно и, согласно некоторым вариантам реализации, не выполняют никакого визуального обследования камерой, но только инфракрасное обследование.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, такое обследование вкладыша 110 может происходит сразу после прохождения поршня 504 через вкладыш 110 или вскоре после него, для того, чтобы зафиксировать любые дефекты раствора до отверждения раствора. Такая фиксация может быть осуществлена, например, путем закачивания дополнительного раствора между вкладышем 110 и трубой 100 и путем повторного продвижения поршня 504 через вкладыш 110, и/или путем извлечения вкладыша 110 и раствора и повторного начала процесса установки. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, возможно использование раствора, демонстрирующего экзотермические или другие относящиеся к теплу свойства, которые должны позволить немедленно обнаруживать отклонения или дефекты в нанесенном слое раствора до отверждения раствора, и без применения внешнего источника тепла. Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения, вместо инфракрасной камеры или в дополнение к ней может применяться ультразвуковая камера.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, во вкладыше 110 создается перенос тепла за счет охлаждения внутренней поверхности вкладыша 110 вместо ее нагрева. Этот альтернативный вариант позволяет использовать преимущества системы проверки нанесения раствора с фиг.12-14, позволяя перемещать поршень 1202 от переднего конца 101 до заднего конца 502 для распределения раствора при одновременном продвижении поршня 1202 охлажденным сжатым воздухом для охлаждения вкладыша 110, при одновременном использовании поршня 1202 для перемещения за ним рамы 1212 камеры, включающую в себя инфракрасную камеру 1308 для проверки нанесения раствора во время продвижения поршня 1202. Такой способ одновременного продвижения поршня 1202 и проверки раствора допускает немедленную реакцию еще до отверждения раствора, и позволяет переделать и/или исправить в случае необходимости монтаж согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
На фиг.12-14 показана система одновременного обследования распределения раствора/наложения раствора согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Поршень 1202 обернут в пластик, а конец 1204 привязан к стропам 1210 поворотными зажимами 1206. Стропы 1210 и поворотные зажимы 1206 соединяют раму камеры (которая имеет два и больше колес) с поршнем 1202. Коаксиальный кабель, такой как коаксиальный кабель RG58U, соединяется с блоком 1310 ввода/вывода на раме 1212 камеры кабельным соединителем 1314 коаксиального кабеля. Переключатель питания 1312 включает и выключает агрегат. Кроме того, на раме 1212 камеры установлена инфракрасная камера 1308, имеющая защитный колпачок для линзы 1304, а также одну или больше защитных полос 1306, предназначенных для защиты электронных компонентов в случае, если рама 1212 камеры перевернется. Инфракрасная камера 1308 согласно вариантам реализации настоящего изобретения может быть инфракрасной камерой, поставляемой, например, компанией Flir Systems. Поворотные зажимы 1206 позволяют слегка раскачивать поршень 1202 без того, чтобы перевернуть раму 1212 камеры. На раме камеры могут быть также установлены силовой разъем 1302 и блок батарей (не показан). Герметичный штуцер 1214 может быть прикреплен к торцевой пластине 208 или к другому приспособлению, через которое коаксиальный кабель 1208 входит в герметизированную зону; герметичный штуцер 1214 позволяет вводить и вытягивать кабель 1208, который соединяет электронное оборудование рамы 1212 камеры с внешней контрольной и/или замкнутой телевизионной системой, не вызывая при этом заметных потерь давления для продвижения поршня 1202 согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего оборудования, герметичный штуцер 1214 является полудюймовой латунной трубчатой заглушкой, просверленной насквозь и имеющей скошенную кромку, привинченной к торцевой пластине 208 или к другому каналу для воздуха. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, к раме 1212 камеры и/или к поршню 1202 крепится также лента рулетки.
Рама 1212 для перемещения инфракрасной камеры состоит из прямоугольной алюминиевой рамы с установленными на ней осями и колесами; длина осей и диаметр колес могут изменяться для приведения в соответствие с трубами 100 различного диаметра. Платформа на раме согласно настоящему изобретению несет на себе камеру 1308, источник питания (например, батареи), блок ввода/вывода 1310 и кабели. Тяговый строп 1210 проходит от рамы 1212 к хвосту поршня 1202; коаксиальный кабель 1208 может быть пропущен через хвост 1204 и возвращен назад к кабельному соединителю 1314 на блоке ввода/вывода 1310 согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, сжатый воздух пропускают через теплообменник для того, чтобы сделать его температуру на двадцать пять-тридцать градусов ниже температуры окружающего воздуха. После этого охлажденный воздух может быть введен во вкладыш 110 (например, через входную магистраль 210), проталкивая или иным образом продвигая поршень 1202 через вкладыш 110. Когда поршень 1202 перемещается через вкладыш 110 от переднего конца 101 в направлении заднего конца 110, он тянет раму 1212 и обращенную назад инфракрасную камеру 1308. Охлажденный воздух охлаждает тонкий вкладыш 110 за исключением тех мест, где вкладыш соприкасается с относительно более теплым раствором. Там, где вкладыш не находится в контакте с раствором, инфракрасная камера может обнаружить разность температур между охлажденным обнаженным вкладышем 110 и вкладышем 110, находящимся в контакте с раствором, обозначая таким образом присутствие пустот или зазоров между вкладышем 110 и главным трубопроводом 100 согласно вариантам реализации настоящего изобретения. На фиг.25 показан пример изображения, произведенного инфракрасной камерой 1308, демонстрируя передний проем 2504, внутреннюю часть 2502 вкладыша 110, а также место 2506 с недостаточным наложением раствора, которое проявляется за счет отличающегося затенения или света согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, рама 1212 камеры может быть соединена с возможностью отделения с поршнем 1202 посредством зажимов 1206 и/или строп 1210. Согласно таким вариантам реализации, оператор может осматривать внутреннюю поверхность вкладыша 110 в то время, когда камера 1308 перемещается вместе с поршнем 1202 от переднего конца 101 к заднему концу 502, посылая затем сигнал на отделение рамы 1212 камеры от поршня 1202 для возвращения через вкладыш 110 для выполнения дополнительных осмотров, при этом не нарушая внутренней герметизации вкладыша 110 согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения, непосредственное крепление камеры 1308 к поршню 1202 может быть обеспечено путем помещения камеры 1308 в заднюю поверхность 1202 посредством создания в поршне 1202 кармана или создания присоединяемого держателя. Такой способ должен устранить использование колесной рамы или салазок, буксируемых позади поршня 1202 согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Это может также свести к минимуму любой контакт между камерой и мягким раствором, сдерживая таким образом образование трещин или деформацию раствора до его отверждения.
На фиг.8 изображена блок-схема 800, иллюстрирующая способ восстановления трубопровода согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Внутренняя поверхность трубы 100 может быть протерта проходным поршнем для очистки внутренней поверхности и удаления мусора, и внутри трубы 100 по ее длине может быть развернут направляющий трос на стадии 802. С помощью направляющего троса вкладыш 110 может быть развернут внутри трубы по ее длине путем, например, привязывания направляющего троса к одному концу вкладыша 110 и протягивания вкладыша 110 через трубу 100 на стадии 804. После развертывания вкладыша 110 внутри трубы 100 вкладыш 110 может быть свернут складывающим устройством, таким как, например, складывающие устройства, изображенные на фиг.22 и 23. Скручивания вкладыша 110 следует избегать при его продвижении через трубу 100, и вкладыш 110 следует осматривать возле заднего конца 502 на наличие каких-либо повреждений. Вкладыш 110 должен оставаться закрытым возле заднего конца 502 и надуваться сжатым воздухом для подтверждения целостности трубы, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Зажимы 106 вкладыша могут быть присоединены ко вкладышу 110, а натяжное устройство устанавливают на заднем конце 502 на стадии 806.
Поршень 504 может быть продвинут через вкладыш 110 путем, например, вдувания сжатого воздуха позади поршня 504 для распрямления вкладыша и/или удаления скручивания на стадии 808. Разрежение или частичное разрежение может быть создано во вкладыше 110 с целью восстановления и/или способствования приданию вкладышу 110 формы желоба поперечного сечения на стадии 810. Когда вкладыш 110 принимает форму желоба, между вкладышем 110 и трубой 100 возможно закачивание раствора на стадии 812. Поршень 504 может вновь продвигаться от переднего конца 101 к заднему концу 502 с целью округления вкладыша 110 и равномерного распределения раствора между вкладышем 110 и трубой 100 на стадии 814. В заключение покрытие из раствора может быть обследовано на наличие дефектов с помощью инфракрасной камеры, описанной здесь, или до затвердевания раствора, или после него на стадии 816. Давление воздуха может поддерживаться во вкладыше 110 до гидратации цемента, что, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, происходит приблизительно через шестнадцать часов. После затвердевания цементного раствора вкладыш 110 становится свободно стоящим согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
На фиг.9 изображена блок-схема 900, иллюстрирующая другой способ восстановления трубопровода согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Внутренняя поверхность трубы 100 может быть протерта проходным поршнем для очистки внутренней поверхности и удаления мусора, и внутри трубы 100 по ее длине может быть развернут направляющий трос на стадии 902. С помощью направляющего троса вкладыш 110 может быть развернут внутри трубы по ее длине путем, например, привязывания направляющего троса к одному концу вкладыша 110 и протягивания вкладыша 110 через трубу 100 на стадии 904. После развертывания вкладыша 110 внутри трубы 100 вкладыш 110 может быть свернут складывающим устройством, таким как, например, складывающие устройства, изображенные на фиг.22 и 23. Зажимы 106 вкладыша могут быть присоединены ко вкладышу 110, а натяжное устройство устанавливают на заднем конце 502 на стадии 906.
Поршень 504 может быть продвинут через вкладыш 110 путем, например, вдувания сжатого воздуха позади поршня 504 для распрямления вкладыша и/или удаления скручивания на стадии 808. Поршень 1606 противодавления может быть вставлен в передний конец 101 трубы 100 на стадии 910, а вкладыш 110 может быть введен или пропущен иным образом через отверстие 1608 в поршне 1606 противодавления на стадии 912, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Дополнительно во вкладыше 110 может быть создано разрежение или частичное разрежение с целью восстановления и/или способствования приданию вкладышу 110 формы желоба поперечного сечения. Между вкладышем 110 и трубой 100 возможно закачивание раствора на стадии 914. Поршень 504 может вновь продвигаться от переднего конца 101 к заднему концу 502 с целью округления вкладыша 110 и равномерного распределения раствора между вкладышем 110 и трубой 100, а также для продвижения поршня 1606 противодавления перед поршнем 504 с целью поддержания противодавления между вкладышем 110 и трубой 100 для того, чтобы обеспечить более равномерное нанесение раствора на стадии 916. В заключение покрытие из раствора может быть обследовано на наличие дефектов с помощью инфракрасной камеры, описанной здесь, или до затвердевания раствора, или после него на стадии 918.
На фиг.10 изображена блок-схема 1000, иллюстрирующая способ определения нанесения раствора в трубопроводе согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Вкладыш 110 помещают внутри трубопровода 100 с раствором, находящимся между вкладышем 110 и трубопроводом 100 на стадии 1002. Во вкладыше создается перенос тепла на стадии 1004, который, как описано выше, может быть достигнут путем нагрева или охлаждения внутренней поверхности вкладыша 110 согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Вкладыш 110 может быть обследован изнутри инфракрасной камерой 1308 с целью определения качества нанесения раствора за счет определения разности температур между участками вкладыша 110, находящимися в контакте с раствором, и участками вкладыша, не соприкасающимися с раствором на стадии 1006, поскольку перенос тепла во вкладыше 110 происходит различным образом для участков вкладыша 110, находящихся в контакте с раствором, и участков вкладыша, не соприкасающихся с раствором, согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
На фиг.11 изображена блок-схема 1100, иллюстрирующая способ одновременного продвижения поршня 1202 и разглаживания раствора и проверки нанесения раствора согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Вкладыш 110 помещают внутри трубопровода 100 с раствором, находящимся между вкладышем 110 и трубопроводом 100 на стадии 1102. Инфракрасную камеру 1308 устанавливают на раму 1212 камеры на стадии 1102, а раму 1212 камеры соединяют с поршнем 1202 на стадии 1106. Сжатый воздух охлаждают, а охлажденный сжатый воздух вдувают во вкладыш 110 позади поршня 1202 для одновременного продвижения поршня 1202 через вкладыш 110 и охлаждения вкладыша 110 на стадии 1108. Когда поршень 1202 тянет инфракрасную камеру 1308 через вкладыш 110, камера 1308 обследует вкладыш 110 изнутри с целью определения качества нанесения раствора за счет определения разности температур между участками вкладыша 110, находящимися в контакте с раствором, и участками вкладыша, не соприкасающимися с раствором на стадии 1110, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. На основании приведенного здесь описания любой специалист в данной области техники определит возможность выполнения в различном порядке различных операций, а также то, что описанные операции в меньшем или большем количестве могут быть использованы при определенном способе согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
В приведенные в качестве примера рассмотренные варианты реализации могут быть внесены различные модификации и дополнения без отклонения от объема настоящего изобретения. Например, в то время как описанные выше варианты реализации упоминают определенные признаки, объем этих вариантов реализации включает также варианты реализации, имеющие различные сочетания признаков и вариантов реализации, которые не включают в себя все описанные признаки. Соответственно объем настоящего изобретения должен охватывать все такие альтернативы, модификации и варианты, входящие в рамки объема формулы изобретения наряду с их эквивалентами.
1. Способ восстановления трубопровода, содержащий следующие стадии:
развертывание трубчатого вкладыша вдоль внутренней поверхности трубопровода, причем трубчатый вкладыш и трубопровод имеют каждый передний конец и задний конец;
ввод в передний конец трубопровода первого поршня, имеющего сквозное отверстие, выполненное в нем;
пропуск трубчатого вкладыша через сквозное отверстие первого поршня;
закачивание раствора в трубопровод между трубчатым вкладышем и внутренней поверхностью трубопровода;
продвижение второго поршня через трубчатый вкладыш от его переднего конца к заднему концу для распределения раствора между трубчатым вкладышем и трубопроводом и для продвижения первого поршня перед вторым поршнем от переднего конца к заднему концу трубопровода.
2. Способ по п.1, в котором первый поршень предназначен для поддержания противодавления между трубчатым вкладышем, раствором и трубопроводом.
3. Способ по п.1, в котором сквозное отверстие является первым сквозным отверстием и который содержит ввод третьего поршня, имеющего второе сквозное отверстие, в передний конец трубопровода и расположение трубчатого вкладыша во втором сквозном отверстии.
4. Способ по п.1, который дополнительно содержит откачивание воздуха из трубчатого вкладыша до достижения трубчатым вкладышем V-образного или U-образного поперечного сечения и образования им желоба, причем закачивание раствора в трубопровод между трубчатым вкладышем и внутренней поверхностью трубопровода осуществляется на или под желоб.
5. Способ по п.4, в котором закачивание раствора на желоб осуществляется на переднем конце трубопровода и который дополнительно содержит закачивание раствора на желоб через промежуточное отверстие для раствора, выполненное в трубопроводе между его передним и задним концами.
6. Способ по п.1, в котором продвижение второго поршня по трубчатому вкладышу от его переднего конца к заднему концу содержит подачу сжатой текучей среды в трубчатый вкладыш позади второго поршня.
7. Способ по п.6, в котором сжатой текучей средой является сжатый воздух.
8. Способ по п.6, в котором сжатой текучей средой является вода.
9. Система для восстановления трубопровода, содержащая трубчатый вкладыш, развернутый внутри трубопровода, поршень, расположенный внутри трубопровода и имеющий выполненное в нем сквозное отверстие, через которое проходит трубчатый вкладыш, зажим вкладыша, соединенный с трубчатым вкладышем, и магистраль для закачивания раствора, соединенная с трубопроводом на ее первом конце и с зажимом вкладыша на ее втором конце.
10. Система по п.9, в которой магистраль для закачивания раствора содержит отверстие для закачивания раствора, расположенное вдоль магистрали для закачивания раствора ближе к первому концу, чем ко второму концу.
11. Система по п.9, в которой поршень является первым поршнем и дополнительно имеется второй поршень, приспособленный для ввода в трубчатый вкладыш через зажим вкладыша.
12. Система по п.9, которая дополнительно содержит торцевую пластину для закрытия и герметичного уплотнения зажима вкладыша, имеющую выполненное в ней отверстие.
13. Система по п.12, которая дополнительно содержит средство создания вакуума, соединенное с отверстием торцевой пластины и предназначенное для откачивания воздуха из трубчатого вкладыша во время подачи раствора.
14. Система для восстановления трубопровода, содержащая трубчатый вкладыш, развернутый вдоль внутренней поверхности трубопровода, первый поршень, расположенный внутри трубопровода, имеющий выполненное в нем сквозное отверстие, через которое проходит трубчатый вкладыш, второй поршень, расположенный внутри трубчатого вкладыша и прикладывающий радиальное усилие к трубчатому вкладышу, и раствор, размещенный между трубчатым вкладышем и внутренней поверхностью трубопровода.
15. Система по п.14, в которой первый поршень способен прикладывать радиальное усилие к внутренней поверхности трубопровода.
16. Система по п.14, в которой раствор дополнительно размещен между трубчатым вкладышем и первым поршнем.
