专利名称：在管道复原中定位和修复引入线的系统和方法
技术领域：
本发明的实施例大体上涉及管道复原，更为具体地涉及在管道复原中定位和修复 引入线。
背景技术：
一段时间后，管道经常遭受内直径腐蚀和/或微小开裂和/或泄漏的问题。这些 管道必须经常更换或复原。更换经常涉及地上结构(如车道或人行道)的移动或破坏。另 一方面，复原可以允许通过用现有管道作为外壳来产生新的管道内直径，这可以排除了对 于挖掘大段现有管道和/或总水管的需求，并且与更换相比这样明显节省了成本。管道具 有从主管道分出来的许多引入线(service line)。
发明内容
本发明的实施例涉及对于载液管道中引入线的定位和修复的改进。本发明的实施 例包括在管道修复期间用于定位和修复引入线的系统。根据本发明的一些实施例，此系统 包括可移动拖车、带有标记磁体的塞子和附件部分。在本发明的一些实施例中，可移动拖车 沿管道的内侧布置。在一些实施例中，附件部分可移动地连接到可移动拖车。根据一些实 施例，附件部分被配置成在引入线与管道相交的位置将塞子安装到引入线中。在其它实施 例中，附件部分被配置成标记塞子在引入线中的位置，并将塞子从引入线移走以修复引入 线与管道之间的流体连接。根据本发明的实施例，所述系统具有与附件部分连接的塞子安装件。在一些实施 例中，塞子安装件被配置成在引入线与管道相交的位置将塞子安装到引入线中。根据本发明的实施例，所述系统具有与附件部分连接的塞子定位器。在一些实施 例中，塞子定位器被配置成通过感测塞子内的标记磁体来标记塞子的位置。根据本发明的实施例，所述系统具有与附件部分连接的塞子去除器。在一些实施 例中，塞子去除器被配置成从引入线移走塞子以便修复引入线与管道之间的流体连接。本发明的实施例包括管道修复期间定位和修复引入线的方法。根据一些实施例， 此方法包括提供带有标记磁体的塞子；将塞子安装从管道引出的引入线中，通过用水泥 浆填充管状衬套与管道之间的空间将管状衬套安装到管道中，使用塞子定位器标记塞子的 位置，以及从引入线移走塞子以修复引入线与管道之间的流体连接。尽管公开了多个实施例，但是通过下面详细的介绍，本发明的其它实施例对于本 领域内的那些技术人员也将变得非常清楚，其显示并介绍了本发明的说明性的实施例。因 此，附图和具体实施方式
被认为是示例性的和非限制性的。
图1说明了根据本发明的实施例的在管道修复期间定位和修复引入线的系统；图2说明了根据本发明的实施例的与塞子安装件连接的附件部分；图3说明了根据本发明的实施例的与塞子安装件和塞子连接的附件部分；图4说明了根据本发明的实施例的与塞子定位器连接的附件部分，塞子定位器与 可移动磁体关联；图5说明了根据本发明的实施例的带有可移动磁体的塞子定位器，可移动磁体分 离于塞子定位器；图6说明了根据本发明的实施例的在管道修复期间定位和修复引入线的系统，此 系统位于管道内部；图7说明了根据本发明的实施例的带有引入线的管道的外部；图8说明了根据本发明的实施例的在管状衬套被放入管道内后在管道修复期间 定位和修复引入线的系统；图9a说明了根据本发明的实施例的示例性塞子的部分；图9b说明了根据本发明的实施例的示例性塞子；图9c说明了根据本发明的实施例的示例性塞子；图10说明了根据本发明的实施例的与附件部分连接的塞子安装件；图Ila说明了根据本发明的实施例的引入线的端部、塞子和塞子安装件；图lib说明了根据本发明的实施例的引入线的端部和与塞子安装件关联的塞子；图Ilc说明了根据本发明的实施例的与引入线的端部和塞子安装件均连接的塞 子；图Ild说明了根据本发明的实施例的塞子安装件和与引入线的端部连接的塞子；图12a说明了根据本发明的实施例的电磁传感器；图12b说明了根据本发明的实施例的电磁传感器；图12c说明了根据本发明的实施例的电磁传感器；图13a说明了根据本发明的实施例的可移动磁体和塞子定位器；图13b说明了根据本发明的实施例的与塞子定位器连接的可移动磁体；图14a说明了根据本发明的实施例的与塞子连接的引入线的端部、管状衬套的一 部分、可移动磁体和塞子定位器；图14b说明了根据本发明的实施例的与塞子相连的引入线的端部和与塞子磁性 连接的可移动磁体且管状衬套的一部分在塞子与可移动磁体之间；图15a说明了根据本发明的实施例的在管道修复期间定位和修复引入线的系统， 其中塞子去除器钻洞穿过管状衬套到引入线内；图15b说明了根据本发明的实施例的在塞子去除器钻洞穿过管状衬套到引入线 以后，管道修复中定位和修复引入线的系统；以及图16说明了根据本发明的实施例的管道修复中定位和修复引入线的方法。本发明可以接受各种修改和可选形式，具体的实施例已经以附图中实例的方式显 示了，并在下面进行详细地介绍。然而，本发明并不将本发明限制于所介绍的特殊实施例。相反，本发明意欲覆盖在如附加的权利要求中所规定的在本发明的范围内的所有的修改、 等价物和替换物。
具体实施例方式本发明的实施例涉及在管道修复期间载液管道(如总水管)的引入线的定位和修 复的改进。图1说明了根据本发明的实施例的在管道修复期间定位和修复引入线的系统 100。根据本发明的实施例，系统100包括可移动拖车102和与可移动拖车102关联的附件 部分104。附件部分104可以与将在后面介绍的各种机构和工具连接。根据本发明的实施 例，系统100还包括与附件部分104和塞子108连接的塞子安装件106。如此处所用的，术 语“连接”使用其最广泛的意思，涉及元件被直接地或整体地或经由其他元件间接地并且永 久地、临时地或可拆卸地联接、附连和/或接合。如此处所用的，术语“引入线”使用其最广 泛的意思，涉及任何类型的管、软管、线路或其它用于液体或气体移动的系统。根据本发明的一些实施例，可移动拖车102是位于滑动升降机构上的三轴可移动 马达组件。根据一些实施例，此三轴马达组件包括带有钻头夹持器的钻机和钻机马达。各 种附件可被钻头夹持器固定。夹盘或钻头夹持器是附件部分104的示例性实施例，根据该 实施例，附件部分可以沿三个轴线方向移动和旋转。根据本发明的实施例，系统100还包括 照明装置112和相机110，从而在使用过程中可以确定和控制系统100的移动和位置。图2说明了根据本发明的实施例的与可移动拖车102关联的附件部分104的全貌 图。在本发明的一些实施例中，附件部分104可以与塞子安装件106连接，如图2所示。图3说明了根据本发明的实施例的与带有塞子108的塞子安装件106连接的附件 部分104。例如，塞子安装件具有连接到附件部分104的附接侧和用来固定塞子108的上 侧。塞子安装件106的上侧具有凸起的圆形唇缘，其抓持住塞子108的内侧边缘，从而塞 子108保持在塞子安装件106的上侧上直到塞子被转移到引入线702中(如根据下面的图 Ila-Ild所显示和说明的)。根据本发明的一些实施例，塞子108是锥形的聚乙烯塞子，如零 件号为90805或90815的Lawson产品。塞子108可以为各种直径、材料和形状从而被配置 成在引入线与管道交汇的位置处密封管道的引入线。塞子108的其它实施例在下面介绍。图4说明了根据本发明的实施例的系统100的塞子定位器402，其中塞子定位器 402与附件部分104连接。塞子定位器402有如图4和图5所示的可移动磁体404，其可以 用来标记之前安装的塞子108的位置。塞子定位器402的其它实施例在下面介绍。图6说明了根据本发明的实施例的沿管道602的内部布置的系统100。图7说明 了带有从管道602分出的引入线702的管道602。图8说明了根据本发明的实施例的沿管道602的内部布置的系统100。根据本发 明的一些实施例，塞子去除器804与附件部分104连接。图8还说明了根据本发明的实施例 的衬套802。根据本发明的实施例，可以通过插入衬套802穿过其中并用水泥浆将衬套802 粘牢到管道604的内直径上来复原管道602。例如，衬套802可以是带有灌浆钩的衬套，如 2001 ^Ξ ι ^ 2Liner,a Liner Product and Methods for Forming and Installing the Liner (管道衬套，用于形成和安装衬套的衬套产品和方法)”的美 国专利No. 6，167，913中介绍的，其全部内容并入本文以供参考。衬套802可以由挤压的 中密度聚乙烯材料或其它聚合物或类聚合物材料形成，例如，衬套802可以由用Velcro Europe S. A生产的材料板形成。根据本发明的一些实施例，衬套802符合ASTM-D1248 种 类11、B类型、类别5标准，并且基于ISO分类，可以归为PE-80或PE-100材料。根据本发 明的一些实施例，衬套802基本能够抵抗紫外线，并且被设计用于饮用水应用。根据本发明的一些实施例，衬套802在断裂处有接近30MPa的抗拉强度，在断裂处 接近1100%的延伸率，接近700Mpa的弯曲模量，接近60 Shore D的硬度，接近126摄氏度 的维卡软化点，在23摄氏度时接近942kg/m3的密度，接近450kg/m2 (+或_50g/m2)的重量， 以及接近20个/cm2 (+或-10%)的钩集中度。根据本发明的实施例，可以通过从中插入衬套802来复原管道602，例如通过 2007 年 8 月 21 日提交的题为 “Systems and Methods for Pipeline Rehabilitation Installation(用于管道复原装置的系统和方法)”的美国专利申请No. 11/842，933中介绍 的方法和系统来复原，其全部并入本文以供参考。根据本发明的其它实施例，可以通过从中插入衬套802来复原管道602，使用通 过 2007 年 8 月 21 日提交的题为 “Systems and Methods for Installation Inspection in Pipeline Rehabilitation(管道复原中安装检测的系统和方法)”的美国专利申请 No. 11/842,933中介绍的方法和系统来复原，其全部并入本文以供参考。图9a_9c说明了根据本发明的实施例的塞子108。图9a显示了示例性塞子108的 分解图，其具有外壳902、第一泡沫层904、第二泡沫层908和标记磁体906。根据本发明的 实施例，外壳902是中空的，标记磁体被放在中空外壳的内部。例如，如图9b和图9c所示， 第一泡沫层904可以被置于外壳902中，之后标记磁体906可以被置于第一泡沫层904的 顶部上，最后第二泡沫层908被置于标记磁体906的顶部上。根据本发明的实施例，标记磁 体906可以用硅粘合剂或其它胶水或粘合剂被密封在塞子108中。根据本发明的实施例， 可用室温硫化器(RTV)来形成塞子108。例如，标记磁体可以是如零件号为NR005-40NM的 CMS磁性的钕磁体。根据本发明的实施例，通过将一个或多于一个塞子108安装到从管道602引出的 引入线702中从而密封引入线与管道602的内部空间之间的任何间隙，从而系统100可以 用来在管道复原期间修复引入线702。例如，通过将塞子108与塞子安装件106连接，可以 将塞子108安装到引入线中，其中塞子安装件106又与系统100的附件部分104连接。之 后，系统100可以被布置在管道602中以将引入线702的输入点定位到管道602中。例如， 可移动拖车102可以用照明装置112和相机110来定位引入线702。可以使用其它定位装 置，例如光学的、电的、磁的和/或其它声纳的定位装置。可移动拖车102可以在管道602 中移动。附件部分104可以沿三个轴线方向移动和旋转以将塞子108放到引入线702的开 口中，从而密封开口。根据本发明的实施例，如上所述，使用系统100的可移动拖车102和 附件部分104，塞子定位器402和塞子去除器804可以在管道602中沿三个轴线方向类似地 移动和旋转。根据本发明的实施例，如图10所示，用连接到附件部分104的塞子安装件106可 以将塞子108安装到引入线702中。根据本发明的实施例，按照图Ila-Ild说明的步骤可 以将塞子108安装到引入线702中，附图中，为了简化省略了管道602和附件部分106。根 据本发明的实施例，如图lib所说明的，塞子108连接于塞子安装件106。之后，塞子连接于 引入线702的开口端，从而密封引入线通到管道602 (未显示)的开口，如图Ilc所示。之后，塞子安装件106从引入线702的开口端径向移动离开，从而从塞子108上松开塞子安装 件106而保留塞子108与引入线702连接，如图Ild所示。根据本发明的实施例，塞子108安装到引入线702中之后，可以使用衬套802复原 管道602。根据本发明的实施例，可以用塞子定位器402确定塞子108的位置。根据本发明 的一些实施例，塞子定位器402通过检测在已安装的衬套802中的塞子108的标记磁体906 的位置来确定塞子108的位置。根据本发明的实施例，一旦确定了标记磁体906的位置，此 位置将会被标记。可通过如下方式实现对磁体906的位置的标记，例如但不限于使用定位 器402在衬套702中产生凹形或缩进；或者用钢笔、铅笔或标记笔产生可视标记；或在与标 记磁体906磁性接合的位置留下分离的磁体。根据本发明的一些实施例，塞子定位器有如图12a_12c所示的电磁传感器，其可 以用来定位塞子108的标记磁体906。例如，图12a说明了集成了三轴磁场传感模块的POT 公司的Micr0Mag3，图12b说明了霍尼韦尔公司的HMC1052L磁传感器，以及图12c说明了霍 尼韦尔公司的HMR2300三轴数字磁力计。根据本发明的一些实施例，塞子定位器402可以包括可移动磁体404，如图4、图5、 图13a和图13b所说明的。例如，塞子定位器402可以有与附件部分104连接的附连侧502 和被配置来接合可移动磁体404的上侧504。在一个实施例中，塞子定位器402的上侧具有 中间凸起的凸块506，其被配置成接合可移动磁体404中心的孔。根据本发明的实施例，可 移动磁体404和塞子定位器402可以磁性连接，或可以非磁性连接。图14a说明了根据本发明的实施例的塞子定位器402、可移动磁体404、衬套802 和插入引入线702的开口中的塞子108。根据本发明的实施例，如上所述衬套802已经安装 到管道602中之后，可以通过在管702的内部体积周围移动与塞子定位器402连接的可移 动磁体404来确定塞子108的位置。当塞子定位器402连接到附件部分104时，其可以通过 可移动拖车102的移动而移动。根据本发明的实施例，当塞子定位器402经过衬套802下 的塞子108时，可移动磁体404将脱离于塞子定位器402并与位于塞子108中的标记磁体 906磁性接合。图14b说明了标记磁体906与塞子定位器402的接合。多个标记磁体906 可以用来标记多个塞子108的位置。根据本发明的实施例，一个或多于一个塞子108的位置被确定并被标记以后，用 塞子去除器804从引入线702中移除一个或多于一个塞子108。例如，塞子去除器804可以 移动到塞子108的位置，例如通过使用可移动拖车102、相机110和照明装置112来移动，从 而确定塞子108的标记位置。根据本发明的实施例，塞子去除器804可以与附件部分104连接。例如，附件部分 104可以是允许附件部分104沿三个轴线方向移动和旋转的钻头夹持器。示例性塞子去除 器804可以是钻头，例如但不限于圆形钻头、可以在可移动磁体404中钻孔的带有定心机 构的圆形钻头和/或图15a和图15b中说明的钻头。图15c说明了塞子去除器804的实施 例。根据本发明的实施例，塞子去除器804切割通过衬套802和塞子108从而在管道 602的内部与引入线702的内部之间产生开口。根据本发明的实施例，当如图15b所示产生 开口以后，塞子由于重力通过此开口落下。根据本发明的其它实施例，通过使塞子去除器磁体(特别是标记磁体906)附连到与塞子108磁性连接的塞子去除器804，使得当塞子去除 器被从开口中拉出时，塞子108也磁性地连接到塞子去除器804并且与塞子去除器同时从 开口中移走，从而从开口中移走塞子。图16描述了根据本发明的实施例的显示管道原复中定位和修复引入线的方法的 流程图1600。给可移动拖车102布置成带有管道602。一个或多于一个塞子108可以被安 装到从管道602分出的引入线702中。可以通过用水泥浆填充管状衬套802与管道602之 间的空间将管状衬套802安装到管道602中。之后，给可移动拖车102布置成带有塞子定位 器402。可以用塞子定位器402和可移动磁体404来标记塞子108的位置。可以用塞子定 位器402和电传感器来标记塞子的位置。塞子108被标记以后，给可移动拖车102布置成 带有塞子去除器804。之后，可以在标记的位置切割管状衬套802。根据本发明的实施例， 从引入线702移走塞子108以修复管道602和引入线702之间的流体连接。可以在不脱离本发明范围的情况下对讨论的示例性实施例进行各种修改和增加。 例如，虽然上述介绍的实施例涉及独特的特征，不过本发明的范围还包括具有不同特征组 合的实施例和不包括所有所述特征的实施例。因此，本发明的范围意欲包括落在权利要求 的范围以内的所有这些可选例、修改和变化及其中所有等价物。
权利要求
1.一种在管道修复中定位和修复引入线的系统，该系统包括 配置用来沿管道内侧布置的可移动拖车；包括标记磁体的塞子；以及与所述可移动拖车可移动地连接的附件部分，其中所述附件部分被配置成在所述引入 线与所述管道相交的位置将所述塞子安装到所述引入线中，并且其中所述附件部分被配置 成从所述弓I入线移走所述塞子从而修复所述弓I入线与所述管道之间的流体连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述附件部分被配置成标记所述位置。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述附件部分包括塞子安装件，并且其中所述塞 子安装件适于在所述位置将所述塞子安装到所述引入线中。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述塞子安装件包括连接到所述附件部分的附 连侧和用来保持所述塞子的上侧，其中所述上侧具有用来抓持所述塞子的内边缘的凸起唇 缘，并且其中所述塞子保持在所述塞子安装件的所述上侧上，直到所述塞子被安装到所述 引入线中。
5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括适于与所述附件部分连接并被配置成通过 感测所述标记磁体来标记所述塞子的位置的塞子定位器。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述塞子定位器包括底部和定位器侧，其中所述 底部连接到所述附件部分，并且其中所述定位器侧与可移动磁体关联，其中所述可移动磁 体被配置成基于所述标记磁体的磁场脱离与所述定位器侧的关联并标记所述标记磁体和 所述塞子的位置。
7.根据权利要求6所述的系统，其中在所述可移动磁体的中心形成孔，其中所述塞子 定位器的所述定位器侧包括凸起块，并且其中所述凸起块被配置成接合所述孔。
8.根据权利要求5所述的系统，其中所述塞子定位器包括电磁定位器。
9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括塞子去除器，其被配置成从所述引入线中 移走所述塞子并修复所述引入线与所述管道之间的所述流体连接。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述塞子去除器包括钻机。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述塞子去除器磁性地检测所述标记塞子并从 所述引入线移走所述标记塞子。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述塞子包括外壳和在所述外壳内部的一个或 多于一个泡沫层。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述塞子包括聚乙烯，并且所述塞子具有圆锥形状。
14.根据权利要求1所述的系统，其中当所述塞子被安装到所述引入线中时，所述塞子 与所述管道形成气密密封。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述附件部分被配置成沿三个旋转轴线移动到 所述管道中的任何位置。
16.一种在管道修复中定位和修复引入线的方法，该方法包括 将塞子插入到引入线开口中，其中所述塞子包括标记磁体；通过用水泥浆填充管状衬套与所述管道之间的空间将所述管状衬套安装在所述管道内；通过定位所述标记磁体来定位所述塞子； 标记所述塞子的位置；以及从所述引入线开口移走所述塞子以修复所述引入线与所述管道之间的流体连接。
17.根据权利要求16所述的方法，其中定位所述塞子包括 在拖车上配置可移动磁体；以及在所述管道内移动所述拖车，直到所述可移动磁体移向所述标记磁体。
18.根据权利要求17所述的方法，其中定位所述塞子进一步包括在所述管道内移动所 述拖车直到所述可移动磁体从所述拖车跳到在所述位置处或附近的所述管状衬套的内侧。
19.根据权利要求18所述的方法，其中定位所述塞子包括感应所述标记磁体的磁场。
20.一种在管道修复中定位和修复引入线的方法，该方法包括 将塞子插入引入线开口中，其中所述塞子包括磁体；通过用水泥浆填充管状衬套与所述管道之间的空间将所述管状衬套安装在所述管道 内；以及当所述水泥浆基本固化后，通过检测所述磁体的磁场的存在来定位所述塞子。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括标记所述塞子在所述管状衬套的内侧的位置。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述磁体是标记磁体，其中检测所述标记磁体 的磁场的存在包括将在所述管道中的可移动磁体暴露于所述磁场。
全文摘要
本发明的实施例包括在管道修复中用于定位和修复引入线的系统。根据本发明的一些实施例，此系统包括可移动拖车、带有标记磁体的塞子和附件部分。在本发明的一些实施例中，可移动拖车沿管道的内部布置。在一些实施例中，附件部分可移动地连接到可移动拖车。根据一些实施例，附件部分被配置成在引入线与管道相交的位置将塞子安装到引入线中。在其它实施例中，附件部分被配置成标记塞子在引入线中的位置并将塞子从引入线中移走以修复引入线与管道之间的流体连接。
文档编号F16L55/11GK102007336SQ200980112337
公开日2011年4月6日 申请日期2009年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者D·科恩, H·L·鲍姆, J·A·卡因, J·D·凯格利, R·考当尼尔 申请人:西部管道公司