专利名称：管道衬缆衬里的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用衬缆进行管道衬里的方法和设备。
我在不久前申请的专利CN94100005·2中，公开了一种用于管道衬里的衬缆。它是用塑料薄膜或复合薄膜制成的管道衬里用的衬管，其外壁涂以压敏胶，顺着轴向折叠、压缩、粘合成横截面为实心的衬缆芯，外面包复着可以沿纵向撕裂的衬缆皮。该衬缆一次整体拉入管道的长度就其强度说可以达到二十公里以上，从而使实现管道的长距离无接头衬里成为可能。使用衬缆进行管道衬里需要一种方法和相关的设备，以便把衬缆拉入管道中，使衬缆胀开复原成为环形的衬管，依靠其外壁上的压敏胶粘结在管道内壁上完成衬里。
已知技术中使用塑料之类的衬管进行管道衬里，多采用以下几个主要步骤一是先把衬管做变形处理缩小其横截面，以适于拉入管道;二是采用间接的方法把衬管拉入管道，即先把一根拖绳引入管道，再用拖绳把衬管拉入管道;三是使用扩张器、常温的或热的压力流体使衬管复原、胀衬在管道内壁上完成衬里。美国管道制衬有限公司在专利CN1031812A、英国气体公司在专利CN1037765A、日本东京都竹井典夫在专利CN1038506A中，虽然使用了不同的衬管变形方法，但其整个衬里过程采用的都是上述主要步骤。衬缆也是一种经过变形处理的衬管，但与其它变形衬管相比有较大差异，就其特点来说可以采用一种更适合、更简便的衬里方法。
本发明的目的是提出使用衬缆进行管道衬里的方法和相关设备，以求充分的利用衬缆这一衬里材料的特点，使其在管道衬里这一技术领域中得以实际应用。特别是实现对长度达数公里的管道的无接头整体衬里。
为达到上述目的，本发明提出以下技术方案，主要是1.用清管器把衬缆直接拉入管道中。
2.对管道的一端进行管口预衬，为管道全线胀衬提供初始条件。
3.采用正压推进或负压抽吸的胀衬方法把衬缆胀开，复原成衬管粘结在管道内壁上。
4.制备实施上述方案所需要的设备。
具体作法如下首先将已安装完的待衬里管道，在自然管段两端临时截开，建立工作站。自然管段在这里是指衬缆可以达到的拉入长度范围内的阀门、仪表、旁通以及变径点等之间的连续管段。这些位置是管道和衬里层必然的接头处。在这些地方截开可以避免或减少管道在自然管段中间断开造成新的接头。在以后的叙述中，我们把管道将要拉入衬缆的一头称为始端，另一头称为末端。在两端管口上各安装一片法兰，为以后安装衬里盲板和管道连头之用。使用的衬缆要求其所用衬管的外直径与管道内直径相同。管道在完成了内壁除锈等清理工作后即可按下述方法把衬缆直接拉入管道中，而简化先引入拖绳再拉入衬管的程序。
把缠绕着衬缆的衬缆盘安置在缆盘支架上，固定在管道始端管口的对面，从衬缆盘上拉出衬缆头把它穿过衬里盲板上的衬缆口，系在一个清管器的尾部。调整衬缆标志线的位置使其与从衬缆盘上拉出时的位置顺应。把清管器塞入管口内，把衬里盲板安装在管口法兰上封闭始端管口。进一步调整好衬缆标志线的位置，记下它所对应的衬缆口刻度盘上的刻度。在盲板压力表口上安装压力表以显示管道内的空气压力。用风管把盲板风口与空气压缩机连接起来，向管道中送入压缩空气。此时管道末端与大气相通，清管器在其后部压缩空气的推动下，拉着衬缆向末端运动并一直拉出末端管口，从而把衬缆拉入管道中。在拉入过程中要人工辅助转动衬缆盘放松衬缆，以减轻清管器的拉力。因为衬缆在拉入管道之后仍残存有因拉伸和摩擦升温而产生的回弹应力，所以在管道二端截断衬缆时管口外要预留出一段。衬缆拉入管道的过程中需要始终观察和控制衬缆标志线对应衬缆刻度盘上的某一刻度，以避免衬缆发生扭转。如果发生扭转，特别是在短距离内出现较大转角时，衬缆会在胀衬时出现扭节而不能充分展开。
按本发明提供的衬缆拉入管道的方法，其拉入长度主要受管道的自然管段长度和衬缆抗拉强度的限制。衬缆拉入过程主要是克服与管道内壁的摩擦阻力。由此而形成的衬缆拉应力宜控制在其屈服强度的65%以内，据此可以计算出某种衬缆的允许拉入长度。而自然管段长度公里数达到二位数的衬里管道在实际中是很少见的，也就是说，自然管段长度大部份在衬缆的允许拉入长度范围内，可以采用本发明提供的方法将衬缆一次整体拉入。
衬缆拉入管道后需要在管道的一端管口进行预衬，为管道全线胀衬提供一个初始的条件，或者说是为管道全线胀衬准备一种‘雏形’。预衬宜选在始端管口，其过程是把衬缆环从衬缆头上套入并推入管道中。推入的深度大约以能容纳一个封隔器即可，这一段即预衬段。衬缆环前面的衬缆要有一段保持松弛，为以后胀衬中提升留有足够余地。接着剥开预衬段的衬缆皮并清除掉，把这一段衬缆芯胀开复原成环形的衬管，用衬管外壁上的压敏胶均匀平整地粘结在管口内壁上。靠近衬缆环的部分逐渐收拢成一个近似圆锥面的展开段，以后从衬缆到衬管的展开过程将在这个展开段完成。上述预衬段的形式在以后全线胀衬时在向末端的运动中将保持始终。
管口外面的衬管去掉多余部分，向管口外面翻边粘结在管口端面上，做密封和管道连头之用。预衬段衬管与管道的粘结力要足以抵抗胀衬开始时在其间产生的纵向剪切力。
管道的全线胀衬是采用空气胀衬。即从预衬段开始向末端，以衬缆环和展开段为界，建立已展开的衬管内对前面衬缆与管道之间空间的压力差。此压力差以衬管内为正，衬缆与管道的空间为负。压力差的大小，要求其在展开段形成的剥离应力大于衬缆粘结面的抗剥离强度。在空气的胀力作用、展开段的支撑和衬缆环的控制下，在向末端的运动中将连续地把铺设在管道底部的衬缆提升到管道中心线上，在衬缆环后面不断地形成近似圆锥面的展开段，胀开衬缆皮，有序的完成展开过程，复原成环形衬管粘结在管道内壁上完成衬里。实践中可以采用正压推进和负压抽吸两种胀衬方法。
正压推进胀衬的方法是敞开末端管口以排放管道中的空气;在始端的管口上安装衬里盲板;盲板的压力表口上安装压力表以显示管道内的空气压力;衬缆口用盲压盖封闭;风口接风管连到空气压缩机上，向管道中送入压缩空气。衬缆在压缩空气的胀力作用和衬缆环的控制下连续、有序地展开，复原成衬管粘结在管道内壁上。对于距离长的管道，需要在胀衬开始前在予衬口中塞入封隔器，对于短管道也可以这样做，由空气推动封隔器和衬缆环一起向前运动，辅助衬缆环以更有效的阻隔空气，控制衬缆有序地展开。
负压抽吸胀衬方法如下在管道末端管口上安装衬里盲板，把予留衬缆封在盲板内;在盲板压力表口上安装真空表以显示管道内的负压情况;从衬缆口里向外穿出胀衬探测杆;从风口接风管到抽真空设备，从管道中抽出空气，造成对大气的负压;管道已预衬了的始端管口敞开与大气相通，大气从予衬口引入胀开衬缆，在衬缆环的控制下衬缆向末端连续、有序地展开，复原成衬管被真空吸附和大气压贴，粘结在管道内壁上完成衬里过程。胀衬到管道末端时，衬管将推动胀衬探测杆上的挡篦，把探测杆从衬缆口中推出，显示胀衬已到达末端。
如同前述正压推进胀衬的方法，在管道距离长时，负压抽吸胀衬也需要使用封隔器，短管道也可以使用封隔器，以辅助衬缆环阻隔空气，控制衬缆有序地展开。
和正压推进胀衬比较，负压抽吸胀衬在衬管与管道的粘结层之间残存空气少，粘结更紧密。
在衬缆胀衬成为衬管的过程中，衬缆环和封隔器起着关键的控制作用。在不施加这种控制的情况下，衬缆被空气胀开的过程是无序的。衬缆在同一横截面上不能同时、同步地呈环形展开，衬缆皮先被胀开的部分压敏胶先暴露出来，接触管道即被粘结住，后面的衬管尚未完全展开即已被粘结固定，并且给空气提供了通道又去胀开前面的衬缆了。这样，衬管的展开将是杂乱无章的，衬管与管道的粘结也是不均匀，不完整的。出现这种情况则需要封闭管道二端，向衬管中充入适宜压力和温度的流体，使衬管与管道间产生环向剪力使粘结层的压敏胶发生蠕变，长时间维持流体压力和温度，使衬管与管道间产生缓慢错动，逐渐恢复正常衬里状态。上述情况是需要认真避免的，所以使用衬缆环和封隔器对胀衬的过程进行控制是必要的。
衬缆环是用橡胶之类具有良好弹性、柔性和耐磨性材料制成的圆环。环体横截面为实心的圆形。环的内直径小于所用衬缆的直径。把它套在衬缆上依靠其弹性把衬缆局部压紧缩细，阻止环后空气窜入到环前衬缆中。使用衬缆环可以在预衬和胀衬过程中，在环后构成并保持一个从衬缆到衬管的近似圆锥面的展开段。由这个展开段支撑和衬缆环的约束，在向末端的运动中可以连续地把铺设于管道底部的衬缆提升到管道中心线上。在衬缆环的控制下，展开段的任一横截面都能呈环形有序地展开成衬管，均匀的粘结在管道内壁上。实心圆形的环体便于它绕着环轴以滚动的方式向末端运动。
在衬里管道长度不大的情况下，比如几十米到几百米以内，单使用衬缆环即可以实现对胀衬过程的有效控制。但是对于更长的管道，因为衬缆环不能完全阻止环后空气窜入到环前衬缆中。随着管道加长和胀衬时间的延长，窜入到环前衬缆中的空气越积越多，会使衬缆在环前先行胀开。在这种情况下，衬缆环可以在运动中把环前已胀开的衬缆收拢并在环后重新胀开，但这毕竟会影响以致严重影响胀衬的正常进行。因而长管道在进行胀衬时需要在衬缆环后加装一个或几个封隔器，形成多道屏障以更充分地阻隔空气，当然，短管道胀衬时二者也可同时使用以增强控制效果。
根据封隔器阻隔空气的作用，可以使用经过改造的清管器或用水泥砂浆、涂料衬里的涂敷器，主要是提高其密封性能。与衬缆环相接触的封隔器，其头部要制成与展开段相近的形状。在使用中，封隔器在其尾部空气的推动下与衬缆环一起向末端运动。展开段将贴附着封隔器的头部展开成衬管。
在衬缆拉入管道和胀衬的过程中，都需要把管道的一端封闭。本发明提出下述专用于衬缆衬里时封闭管口的盲板--衬里盲板。它是在普通盲板上开有安装压力表、风口和衬缆口的三个孔。压力表孔用以安装压力表或真空表，以显示和便于控制管道内空气压力或真空度，从而调整推进的速度;风口用以连接空气压缩机向管道内送入压缩空气，或连接抽真空设备从管道中抽出空气;衬缆口提供衬缆进入管道的通道和安置胀衬探测杆之用。衬缆口上有一个密封室。其中有密封件封隔空气，密封室压盖外端面上有以衬缆入口轴线为中心的幅射状刻度盘，其作用是更清楚地显示衬缆进入管道时标志线所对应的某一刻度，以便控制衬缆在拉入时不发生扭转。与衬缆口配套的还有一个密封室盲压盖和一个胀衬探测杆。盲压盖与前面所述的密封室压盖的区别，只是没有供衬缆穿过的中心孔和刻度盘，其用途是正压推进胀衬时取代密封室压盖封闭衬缆口。胀衬探测杆是一根直径与衬缆口对应的圆杆，它的一端装有挡篦，其用途是在负压抽吸胀衬时从里向外插在衬缆口中，胀衬到管道末端时，胀开的衬管推动探测杆在管道内一端的挡篦，把探测杆从衬缆口向外推出，指示胀衬已到达末端。
本发明所提供的方法和设备，充分的利用了衬缆的特点，使衬缆在管道衬里中可以得到实际应用。用清管器直接把衬缆拉入管道，比先引入拖绳的间接拉入方法简便，并可显示从而控制衬缆不发生扭转。衬缆一次可以拉入管道的长度大，为管道长距离无接头衬里提供了条件。正压推进和负压抽吸的胀衬方法可以长距离有控制地把衬缆复原成衬管，从而使管道衬缆衬里得以实现。
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
图1是衬缆环的示意图。
图2是衬里盲板的示意图。
图3是胀衬探测杆及其使用状态示意图。
图4是衬缆拉入管道的方法示意图。
图5是管口预衬和正压推进无封隔器胀衬方法的示意图。
图6是正压推进有封隔器胀衬方法的示意图。
图7是负压抽吸有封隔器胀衬方法的示意图。
图1表示的是一种用橡胶制作的衬缆环1，其环体横截面2为实心的圆形。
图2中表示的衬里盲板3安装在衬里管道5的管口法兰4上。压力表口6上安装压力表或真空表7以显示管道内空气压力。风口8上安装马牙管接头9，用以插入柔性管连接空气压缩机或真空泵，向管道内送入压缩空气或抽出空气。衬缆口10置于盲板下部，便于衬缆11贴近管道底部拉入。密封室12中的密封圈13封闭内外空气，密封室压盖14的端面兼作幅射状刻度盘15。其上某一刻度在衬缆拉入管道的过程中与衬缆标志线对应。
图3所表示的胀衬探测杆16是一根直径与衬缆口对应的圆金属杆，它的一端刚性连接一面与探测杆垂直的挡篦17，探测杆在负压抽吸胀衬前从里向外穿出衬缆口14，探测杆的大部分及档篦17置于衬里盲板3封闭的末端管道5中。当胀衬到达末端时胀开的衬管将推动挡篦把探测杆从衬缆口推出，显示胀衬已到达末端。
图4表示衬缆拉入地下管道的方法。自然管段5两端截开并挖有操作坑，衬缆11从衬缆盘18上引出，穿过始端衬里盲板3上的衬缆口14，系在活塞式清管器19的尾部置入管道5中。空气压缩机20通过风口9向管道中送入压缩空气，推动清管器19拉着衬缆11向末端运动，直到拉出末端管口21。盲板压力表口上安装压力表7以显示管道内的空气压力，通过调整压力控制运动速度。
图5中管口预衬段24是把衬缆11除去衬缆皮后展开的衬管，它依靠外壁上的压敏胶粘结在管道5的管口内壁上。衬管头向管口外壁翻边25粘结在管口法兰4与盲板3之间。衬缆上套着衬缆环22，预衬段靠近衬缆环的部分逐渐收拢成挖圆锥面的展开段23。衬缆口用密封室盲压盖14封闭。压缩空气从风口9送入管道中，胀开衬缆推动展开段和衬缆环向末端21运动。衬缆11被从管底连续的提升到管道中心线上，在衬缆环后形成展开段23，展开过程全部在展开段完成，展开的衬管24粘结在管道内壁上。上述过程中管道内的空气压力由压力表7显示，由压力调整胀衬速度，管道末端管口21敞开以排出管内空气。
图6表示的是用于距离比较长的自然管段正压推进胀衬方法，为充分阻隔空气加用了二个活塞式封隔器27和28。图中衬缆11上套着衬缆环22，封隔器27置于衬缆环后面，其头部26为半球型，展开段23贴附在半球头面上。封隔器28接在封隔器27的后面，形成阻隔空气的多道屏障，在通过风口9送入管道的压缩空气推动下，封隔器推动衬缆环向管道末端21运动，衬缆11被不断地从管道5的部底提升到中心线上，在衬缆环后有序地展开，复原成衬管24粘结在管道壁上，直到完成全线胀衬。盲压盖14封闭衬缆口。
图7表示的是管道负压抽吸胀衬方法，为提高对空气的阻隔效能，加用了一只封隔器27。图中管道末端管口21用衬里盲板3封闭。经盲板风口9从管道5中抽出空气，管道中的真空度由真空表7显示。胀衬探测杆16从衬缆口14穿出，挡篦17置于管道中，衬缆头11-1从挡篦中心穿过置于管道内，衬缆环22套在衬缆11上，展开段23贴附在封隔器27的球形头部26上。展开段前面形成一定程度的真空时，大气将从敞开着的始端管口4进入预衬了的管道5中，推动封隔器27、展开段23和衬缆环22向管道末端运动，把衬缆连续地提升到管道中心线上，胀开衬缆皮复原成衬管24粘结在管道内壁上。胀衬到管道末端时推动挡蓖17，把探测杆16从衬缆口14推出，显示胀衬已到达末端。
权利要求
1.一种用清管器把管道衬里材料直接拉入管道中的方法，其特征在于所拉入的是管道衬里用的衬缆，把衬缆的一端从衬里盲板上的衬缆口穿过系在清管器上，把清管器置入管道一端的管口内，在管口上安装衬里盲板，从盲板风口向管道中送入压缩空气，推动清管器把衬缆拉入到管道的另一端。
2.如权利要求1所述衬缆拉入管道的方法，其特征是在拉入过程中衬缆上的标志线对应于衬缆口刻度盘上的某一刻度，以显示和便于控制衬缆进入管道时不发生扭转。
3.一种使用衬缆进行管道衬里的方法，其特征在于下述过程在管道的一端进行管口预衬，为管道全线胀衬提供初始条件;建立衬管对衬缆与管道之间空气的正压环境进行管道全线胀衬，衬缆在衬缆环的控制下被空气有序的胀开复原成衬管粘结在管道内壁上完成管道衬里。
4.如权利要求3所述的管口预衬方法，其特征是在已拉入管道的衬缆一端套上衬缆环并推进一段，剥开并清除这一段的衬缆皮，把衬缆芯展开复原成环形衬管，用其外壁上的压敏胶均匀地粘结在管道内壁上，靠近衬缆环的一段衬管逐渐收拢成一个近似圆锥面的展开段，管口外面的衬管向管口端面翻边，粘结在管口端面上。
5.如权利要求3所述的管道全线胀衬方法，其特征是正压推进胀衬，过程如下敞开管道未预衬的一端以排放管道中的空气，封闭管道已预衬的一端管口，向预衬口内送入压缩空气以胀开衬缆，在衬缆环的控制和展开段的支撑下，从展开段开始向管道另一端，连续地把铺设在管道底部的衬缆提升到中心线上，在环后展开段胀破衬缆皮，有序地展开复原成环形衬管，依靠其外壁上的压敏胶粘结在管道内壁上完成衬里。
6.如权利要求3所述的管道全线胀衬方法，其特征是负压抽吸胀衬，过程如下敞开已经预衬的一端管口与大气相通，封闭管道的另一端，抽出展开段前面管道中的空气形成对外部大气的负压环境，在此负压的抽吸作用下，大气从预衬口进入衬管中胀开衬缆，在衬缆环的控制和展开段的支撑下，从预衬段开始向管道另一端，连续地把铺设在管道底部的衬缆提升到中心线上，在环后展开段胀破衬缆皮，有序地展开复原成环形衬管，依靠其外壁上的压敏胶粘结在管道内壁上完成衬里。
7.如权利要求5、6所述的衬缆胀衬方法，其特征是在衬缆环后面加用封隔器，以辅助衬缆环更有效地阻隔空气窜入衬缆环前面的衬缆中，共同控制衬缆有序地展开复原成衬管。
8.如权利要求6所述的负压抽吸胀衬方法，其特征在于有一胀衬探测杆从衬里盲板上的衬缆口穿出，杆的大部分和杆端挡篦置于管口内，胀衬到达末端时推动挡篦，把探测杆从衬缆口推出，指示胀衬已到达末端。
9.一种衬缆衬里用的衬缆环，其特征是用具有良好弹性、柔性和耐磨性材料制成的圆环，环体横截面为实心圆形，环的内直径小于衬缆直径，把它套在衬缆上依靠其弹性把衬缆局部缩细压紧，阻止环后衬管中的空气进入环前衬缆中，在环后构成和保持一个近似圆锥面的展开段，控制这个展开段的任一横截面都能呈环形有序地展开复原成衬管。
10.一种用于衬缆衬里的盲板，其特征是盲板上设有衬缆口、风口和压力表口。
11.如权利要求10所述的衬缆口，其特征是它有一个供衬缆穿过盲板拉入管道和供胀衬探测杆穿出盲板的通道和密封室。
12.如权利要求10所述的衬缆口，其特征是在衬缆入口外端面上有一幅射状刻度盘，此刻度盘以衬缆入口轴线为中心，其上某一刻度与衬缆标志线相对，可以显示衬缆在拉入管道的过程中是否发生扭转以便加以控制。
13.一种胀衬探测杆，其特征是一根直径与衬缆口规格相对应的圆杆，探测杆的一端有一面接受胀衬推力的挡篦。
全文摘要
本发明公开了一种使用衬缆进行管道衬里的方法和设备。衬缆从衬缆盘上引出穿过衬里盲板系在清管器上，用压缩空气推动清管器把衬缆直接拉入管道中。把衬缆在管道的一端展开一段进行管口预衬，为管道全线胀衬提供初始条件。通过从管道一端送入压缩空气或从另一端抽出空气，建立衬管与衬缆之间的压力差，在衬缆环和封隔器的控制下衬缆有序地展开成衬管，依靠其外壁上的压敏胶粘结在管道内壁上完成管道衬里。
文档编号F16L58/00GK1092851SQ9410285
公开日1994年9月28日 申请日期1994年3月25日 优先权日1994年3月25日
发明者马向前 申请人:马向前