内衬管的制作方法

内衬管的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种内衬管，用于维修管道或构造管道，内衬管具有皱缩状态和扩展状态，在皱缩状态中，内衬管是柔性的且在重力作用下平坦地放置从而限定内衬管的上部和下部，在扩展状态中，内衬管固化为具有与待维修或待构造的管道适配的圆形横截面，内衬管包括：外层，包含第一可固化亚层及位于第一可固化亚层内侧的第二吸收性亚层；内层，相对于外层设置在内侧，内层对于流体是不能透过的；以及多个中间层，设置在内层与外层之间，每个中间层均围绕内层缠绕并交迭于自身而形成交迭部分，中间层包括多个外部中间层和多个内部中间层，外部中间层的数量不小于内部中间层的数量。本实用新型的内衬管安装方便，且在固化后具有很好的强度和耐用性。
【专利说明】内衬管
【技术领域】
[0001]本实用新型总体上涉及用于维修管道或构造管道的内衬管。
【背景技术】
[0002]世界各地的城市中的许多基础设施是在多年之前安装的，并且现在开始老化和腐朽。例如，用于污水道、雨水道、水、气、油等的老化管道由于管道的壁中的以及管道部段之间的连接部中的裂纹/损坏而开始泄漏。在管道运送污水或其它有害物质的情况下，人们所不能接受的是允许泄漏进入到环境中。因此，世界各地的地区、州和国家政府的重要任务是用新的管道来更换损坏管道。
[0003]但是，由于大部分管道位于地下，所以更换管道是非常昂贵且耗时的。必须挖掘位于损坏管道周围的土，并且必须从地面移除损坏管道。新的管道部段必须放置在发掘位置、被接合且密封于相邻管道部段，然后被再次掩埋。所有这些任务都是非常耗时的，并且需要笨重的机械和许多工人，从而使得更换过程非常昂贵。
[0004]作为挖掘损坏管道的替代方案，可以使用可固化的织物内衬从内部更换/维修管。内衬(通常为玻璃纤维或毛毡制品)浸溃有可固化的树脂、且然后被插入或倒置(即，内部被翻转到外部)到损坏管道中。通过在压力下使用流体介质(例如气体或液体，包括空气或水)，内衬被按压抵靠于现有损坏管道的内壁。一旦树脂(由于热、光或化学的催化剂)固化，内衬变得刚性，并且压力源可以被移除，从而留下用于损坏管道的新的防气体/液体泄漏的内壁。
实用新型内容
[0005]为克服现有技术中的缺陷而提出本实用新型。
[0006]本实用新型的一方面提供了一种内衬管，用于维修管道或构造管道，该内衬管具有皱缩状态和扩展状态，在该皱缩状态中，该内衬管是柔性的且在重力作用下平坦地放置从而限定该内衬管的上部和下部，在该扩展状态中，该内衬管被固化为具有与待维修或待构造的管道适配的圆形横截面，该内衬管包括:对于流体而言不能透过的外层；对于流体而言不能透过的内层，相对于该外层设置在内侧；以及多个中间层，设置在该内层与该外层之间，每个中间层均围绕内层缠绕并交迭于自身而形成交迭部分，其中，中间层包括相邻的多个外部中间层和多个内部中间层，外部中间层的相应交迭部分均位于该内衬管的上部且该外部中间层设置成，当内衬管处于扩展状态中时相邻外部中间层的相应交迭部分在横截面的周向上彼此隔开至多45度；并且内部中间层的相应交迭部分均位于该内衬管的下部且内部中间层设置成，当内衬管处于扩展状态中时相邻内部中间层的相应交迭部分在横截面的周向上彼此隔开至多45度，其中，外部中间层的数量不小于内部中间层的数量。
[0007]进一步地，外部中间层设置成，当内衬管处于扩展状态中时相邻外部中间层的相应交迭部分在横截面的周向上彼此隔开30度，且内部中间层设置成，当内衬管处于扩展状态中时相邻内部中间层的相应交迭部分在横截面的周向上彼此隔开30度。[0008]优选地，外部中间层的数量为5，并且内部中间层的数量为4。
[0009]进一步地，内层包括第一内层以及覆盖在第一内层外侧的第二内层。
[0010]优选地，第一内层由可聚合树脂构成，第二内层由树脂吸收材料构成；更优选地，第一内层由TPU、PTFE或硅树脂构成，且第二内层由毛毡或玻璃纤维构成。
[0011]进一步地，外层包括对流体而言不能透过的第一可固化亚层以及位于第一可固化亚层内侧的第二吸收性亚层；且优选地，第一可固化亚层为透明层；更优选地，第一可固化亚层为着色透明层。
[0012]进一步地，内层卷绕以便交迭于自身而形成内层交迭部分；并且内层交迭部分通过熔接而固定。
[0013]进一步地，外部中间层的相应交迭部分和内部中间层的相应交迭部分中的至少一个是自由浮动的。
[0014]根据本实用新型的内衬管在固化后具有很好的强度和耐用性，且安装非常方便。
[0015]此外，本实用新型的其它适用性领域将通过下文中提供的详细描述而变得显而易见。应当理解的是，详细描述和具体实例虽然用于表明各种实施例，但是其仅用于说明的目的，并且不旨在一定限制本实用新型的范围。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]现在参考附图通过非限制性实例的方式描述本实用新型，在附图中:
[0017]图1A和IB是根据本实用新型实施方式的内衬管的示意图，其分别示出了该内衬管位于管道且分别处于未安装的状态以及已安装的状态。
[0018]图2A，图2B和图2C分别示出了根据本实用新型实施方式的内衬管处于部分地制成的状态、未安装时的皱缩状态和固化后的扩展状态中的横截面。
[0019]图3A和3B分别示出了根据本实用新型优选实施方式的内衬管的内层在部分地制成的状态下和未安装时的皱缩状态下的示意性横截面视图。
【具体实施方式】
[0020]根据本实用新型实施方式的内衬管由这样的材料构成,该材料是足够柔性的以便能在重力作用下基本上平坦地放置，从而限定内衬管上部和下部。内衬管在制造时处于皱缩状态，并且在被设置于待维修的管道中后展开成扩展状态。内衬管包括流体不可透过的内层和外层，也被称为膜层或箔层。不可透过的内层和外层可例如由塑料材料制成。位于内层与外层之间的是多个中间层，其为多孔的、纤维状和/或编织的材料的，这些材料诸如玻璃纤维、毛毡、聚酰胺材料、碳纤维或它们的任意组合。构成内衬管的各个层是基本上是平坦的和细长的。
[0021]中间层可以是大致矩形的条带，这些条带具有相对的纵向边缘。在制造期间，每个条带沿其长度折叠在自身上，以形成基本上平坦的叠置结构，该叠置结构具有相对纵向边缘，相对纵向边缘与彼此的一部分交迭以限定交迭部分。第一中间层围绕不可透过的内层设置。第二中间层包围第一中间层，以此了类推，依次形成多个中间层。每个相继的中间层围绕先前缠绕的中间层进行缠绕，以便实质上形成一系列的嵌套叠层。如下面进一步地描述的，在安装内衬管时，嵌套的材料叠层被膨胀以形成内衬管的同心层。中间层的交迭部分被布置成使得没有任何两个相邻的中间层具有彼此对齐的交迭部分。
[0022]在一个方面中，在生产内衬管的过程中，树脂被注入于内层与外层之间且在插入管的长度上扩散，直到中间层被充分地润湿，以使中间层浸溃有树脂。树脂可以是聚酯树月旨、环氧树脂、或任何其它类型的树脂。氧化镁也可作为增稠剂混合到树脂中。如本领域技术人员已知的，氧化镁最初对树脂没有影响，但随着时间的推移将最终使混合物增稠。以这种方式，树脂混合物可容易地在整个中间层上扩散，从而促进树脂被浸溃到中间层中，并且后来，在增稠之后，将不在中间层内移动或淤积(pool )。树脂可以通过辊、刮刀等扩散，从而在整个中间层上提供连续的、均匀的分布。树脂可通过热、光或化学的催化剂固化。如果光是催化剂，则外层对于至少在催化反应的光谱中的光来说可以是不可透过的，例如，它可以被制成对于在紫外(UV)光谱中的360-420nm波长的光来说是不可透过的。
[0023]内衬管的内层可以由(无缝的或有缝的)柔性管构成。内层可以包括位于最内侧的可聚合树脂层以及覆盖在该可聚合树脂层外侧的树脂吸收材料的层。
[0024]在一些实施例中，内衬管的内层包括沿内衬管的整个长度位于内层内的线或绳。如下面进一步地描述的，绳可在将内衬管安装于管道内的同时协助固化源在内衬管内的展开。可使用穿线设备将线快速地插入到内层的缠绕卷轴的整个长度中。
[0025]在图1A中，根据本实用新型优选实施方式的内衬管100被示出为处于未安装皱缩状态中且被放置在管道105内。管道可以位于(例如，掩埋在)地下、或者被放置于水下、或包在水泥中等。因此，管道105通常被上表面材料110 (诸如土、水泥、水等)覆盖。
[0026]为了展开和安装，内衬管100可以在管道105的一端102处插入(例如，通过未示出的人孔盖进入点)。内衬管最初以折叠的或捆绑的状态插入到管道中。可以使用自走式机器人(未示出)来拉动绳索或线缆从管道的第二端104通过管道，从折叠的内衬管朝向第一端102移动，其中内衬管已被放置在该第一端处。当绳索/缆线已经由机器人拉动通过管道并到达内衬管100时，绳索/缆线可以夹紧于内衬管的端部，然后在携带内衬管的情况下被朝向第二端104拉回。缆线和被夹紧的内衬管可以经由绞盘而被朝向第二端104拉回，例如，沿着管道的整个长度被拉动。
[0027]在内衬管100已经被拉动通过管道并进入第二端104处的位置之后，内衬管的一端被插塞或被夹紧而封闭，以形成气密性和/或水密性的密封。在内衬管100的另一端处，使空气、气体或液体进入内衬管中以使内衬管膨胀，如图1B所示。在约6psi至约IOpsi的范围内的压力通常足以使内衬管100膨胀。
[0028]当内衬管100通过缆线被拉入管道105中时，内衬管可经受非常大的轴向力和张力。根据本实用新型的内衬管可包括能够承受这些大的力的至少一个层，使得内衬管不会拉伸或变形而损害内衬管的质量。这可以通过具有内衬管的至少一个层来实现，该至少一个层可包括高百分比的轴向对齐纤维。
[0029]以这种方式，当被膨胀时，内衬管可以扩展并填充在位于内衬管100与管道105的最内部的壁之间的任何间隙中。这可以在管道内提供更牢固的配合，使得膨胀后的内衬管与管道的内表面形状相适配。
[0030]一旦内衬管100膨胀到扩展状态，将固化设备引入到内衬管的内部中，以便固化被包含在内衬管的中间层中的树脂混合物。固化设备可以是热源、UV光源、蒸汽、热水等。固化树脂硬化了树脂，并且内衬管100在此之后保持在扩展状态下，如图1B中所示。内衬管的内层和外层对于包含在中间层中的树脂来说是不可透过的，使得树脂不泄漏，而是仍然被包含在内层与外层之间。
[0031]在一些实施例中，内衬管100用UV光固化。在这种情况下，UV光源(例如，具有多个点光源的光列或发射UV光的灯)在一端处被引入到内衬中，并且被朝向相对端拉动通过内衬管。在这些实施例中，内衬管可通过线或绳来制造，这些线或绳被包含在最内管状层中以协助拉动UV光源。将一绳索系于定位在管道的一端处的内层绳，并且在该绳在携带绳索的情况下被拉动通过正在维修的管道的整个长度。然后，UV光源被附接于绳索，并且绳索在携带UV光源的情况下被拉动通过管道的长度。以这种方式，UV光源使树脂固化，并且从而使内衬管固定在刚性的扩展状态下，如图1B所示。用于固化内衬管的其它技术对于本领域技术人员来说将是已知的。
[0032]参考图2A、2B和2C，根据本实用新型实施方式的内衬管200包括:内层205 ;包含第一中间层210、第二中间层215、第三中间层220等的多个中间层；以及外层230。在图2A中，第一中间层210围绕内层205缠绕，而其它层被示出为处于它们的正常平坦的状态中。在图2B中，内衬管200被示出为处于未固化的皱缩状态。在图2C中，内衬管200被示出为处于固化的扩展状态中。为了清楚起见，在这些附图中仅示出了内衬管的三个中间层而省略了其他中间层。
[0033]内层205对于流体来说是不可透过的，以防止树脂泄漏到中间层之外。内层可以是包含合成材料的柔性管，所述合成材料诸如为例如塑料、箔、硅树脂、聚酯、Kevlar? (芳绝)、聚酰胺、橡胶等。内层205的厚度可以在从约0.1mm至约1.0mm的范围中,取决于材料的类型和内衬管200的最终直径。内层205可以是无缝管(例如，挤压成型的管)或者可以是已被胶带粘接、缝合、热焊接(例如，熔融)等的有缝管。无缝管不表现出一些其它有缝管可呈现的穿孔或不完整性。穿孔或不完整性容易造成泄漏。
[0034]中间层是能够吸收诸如可固化树脂的液体的多孔结构或材料。中间层可以包括玻璃纤维、席垫、涤纶、绒毛、Kevlar?、毛毡、聚酰胺、或它们的组合。中间层可以包括不同的材料和/或包括表现出不同的纤维特性的材料。例如，一个中间层可具有在平行于内衬管200的中心线的轴向上基本上对齐的纤维，而另一中间层可包括围绕内衬管200的圆形横截面基本上周向地对齐的纤维。
[0035]中间层的厚度在干燥时通常为约0.8mm,并且在浸溃有树脂时为约1.0_。但是，合适的中间层可具有在从约0.5mm至约1.2mm的范围中的其它厚度。可以选择中间层的厚度和/或中间层的数量，以满足成品内衬管的强度要求和所希望的尺寸。
[0036]外层对于流体来说也是不可透过的，以便使树脂包含在中间层210-220等内。外层用作加强层以便在被安装在管道中时抵御损坏。外层可以包括对流体而言不能透过的位于最外侧的可固化亚层230以及位于可固化亚层230内侧的吸收性亚层225 (用来吸收额外的树脂并且将可固化亚层粘附于中间层)。可固化亚层230可以是塑料，箔或其它合成材料。在一些实施例中，可固化亚层230是透明或半透明的。透明的可固化亚层230使得能够对浸溃后的吸收性亚层(例如绒毛层)225进行检查，从而允许对浸溃后的中间层中的任何气穴、裂缝、或者其它缺陷进行检测。该层的透明对于最终产品的质量控制工序也是非常关键的。该层的透明性使得，用来浸溃内衬管的设备可以结合有摄像系统，监测和记录整个内衬管浸溃工艺并存储数据，以用于质量控制和保证的目的。透明层可被着色以将非紫外光防护外层转变成紫外光防护外层。在可替换实施方式中，透明层可以着色成任何期望的颜色，以保护浸溃层使之不暴露于特定波长的光。在一些实施方式中，透明层的着色可能是用于该透明层的材料的化学组分的结果。可以在构造内衬管之前或之后进行着色，或者可替换地，可以在内衬管的浸溃之前或之后进行着色。在一些实施例中，外层是防UV的，以防止树脂由于暴露于阳光或任何其它光源而固化。外层通常为约0.2_厚，但也可以在从约
0.1mm至约0.5mm的范围中。
[0037]在对内衬管进行浸溃以及通过透明层检测内衬管之后，可围绕浸溃的内衬管卷绕一最终箔且以胶水、胶带或通过熔接方式密封。最终箔用于保护内衬管，防止其在安装或运输期间因水或其他异物而被损坏。
[0038]第一中间层210围绕内层205缠绕，使得中间层210沿纵向边缘交迭于自身，以限定第一交迭部分235。在该实例中，交迭部分235位于内衬管200的下部上。第二中间层215围绕第一中间层210缠绕，以限定第二交迭部分240，并且第三中间层220围绕第二中间层215缠绕，以限定第三交迭部分245。依次类推。
[0039]如在图2B中最佳地看到的，第二交迭部分240和第三交迭部分245位于内衬管200的上部上，与第一交迭部分235相对。由于位于内衬管200的相对部分上，所以与所有交迭部分均位于内衬管的相同侧上的构造相比较，可减少在交迭部分之间形成的泄漏的机率。此外，通过使交迭部分围绕内衬管的周边分布，如在图2C中最佳地看到的，固化后的内衬管将经受更均匀地分布的应力。
[0040]交迭部分可以具有不同的宽度，但通常在被缠绕的层的总宽度的约5%至约20%的范围中。交迭的大小可以增加以便增加强度、或者可以减少以降低费用。
[0041]通过使交迭部分在周向上隔开并且不允许一个层的交迭部在周向上与相邻的层中的交迭部对齐，可以提高内衬管200的壁强度。与具有在相邻的层中周向地对齐的两个不连续的交迭部分相对照，所述强度的增加部分地是由于在相邻的中间层之间存在更牢固的接合，因为每个交迭部在其相关联的中间层中形成不连续性，并且周向地隔开的交迭部在一个不连续的交迭层上提供了连续的层。从而，因为每个交迭位置被连续的材料层覆盖，所以内衬管的机械特性可以显著增加。此外，使交迭部分隔开可以减少在将内衬管安装在管道(管道是破裂的或者其中管道的一些部分缺失)中时损坏内衬管的风险。如果交迭部分紧靠在一起并位于管道的损坏或缺失的部分附近或者位于开口的横向管道的交叉部处，则内衬管在固化之前可能更容易爆裂。
[0042]参考图2A，第二中间层215和第三中间层220之间的横向偏移量250确定了第二交迭部分240和第三交迭部分245之间的距离。类似地，第一中间层210与第二中间层215和第三中间层220之间的相关横向偏移量(未不出)确定了第一交迭部分235与第二交迭部分240和第三交迭部分245之间的时钟距离。应当理解，这些值表示近似的大小，因为确切的转动受交迭部分的宽度的影响，并受这些层的厚度的影响。
[0043]在交迭部分处，相应中间层的交迭边缘可以是自由浮动的(未被接合)或者这些边缘可以被固定在一起。边缘可以通过缝合、粘合剂、胶带、胶粘剂或它们的任意组合而被固定在一起。自由浮动的边缘可允许在加压和安装过程中增加在径向方向上的扩展能力。
[0044]非叠置的(B卩，沿周向隔开的)交迭部分可导致更平滑的内衬管外部。内衬管的外表面中的凸起可导致裂纹、泄漏、或在内衬管的安装过程中或之后所引起的其它缺陷的风险增加。
[0045]在根据本实用新型的实施方式中，中间层包括彼此相邻的多个外部中间层和多个内部中间层，外部中间层的相应交迭部分均位于内衬管的上部且这些外部中间层设置成，当内衬管处于扩展状态中时相邻外部中间层的相应交迭部分在内衬管的圆形横截面的周向上彼此隔开至多45度；并且内部中间层的相应交迭部分均位于内衬管的下部且内部中间层设置成，当内衬管处于扩展状态中时相邻的内部中间层的相应交迭部分在该横截面的周向上彼此隔开至多45度，而且外部中间层的数量不小于内部中间层的数量。
[0046]例如，在该实施方式中，外部中间层包括5层(图2C中仅示出其中2个层)且内部中间层包括4层(图2C中仅示出其中I个层)。由此，这些中间层的交迭部分形成的层图案的角度位置可以例如是:依次位于230°处、200°处、170°处、140°处、300°处、330°处、0°处、30°处以及60°处。前4个内部中间层位于内衬管的下部中，相邻层的交迭部分隔开30°，而后5个外部中间层位于内衬管的上部中，相邻层的交迭部分隔开30°。这种布置防止管壁厚度不均匀且强度有了很大提高。
[0047]参考图3A和3B，其分别示出了根据本实用新型优选实施方式的内衬管的内层在部分地制成的状态下和未安装时的皱缩状态下的示意性横截面视图。
[0048]在该实施方式中，内层405包括第一内层409以及覆盖在第一内层409外侧的第二内层407。第一内层409由诸如TPU、PTFE或硅树脂的可聚合树脂层构成，而第二内层407由玻璃纤维、Kevlar?、聚酰胺纤维、毛毡、绒毛等的树脂吸收层构成。诸如TPU、PTFE或硅树脂的可聚合树脂层是非常耐热的、柔性的且具有强的机械强度。因而，它适合作为位于第二内层407的内侧上的第一内层409，以一起形成内层405。如图3B所示，此外，这样的第一内层409在固化之后不必从内衬管400移除。其它塑料内层在应用之后通常被移除，因为它们有时变得以补丁的形式粘合于其它层，并且可脱落且形成可能会堵塞管道的碎片。如图所示，内层卷绕以便交迭于自身而形成内层交迭部分411，该内层交迭部分可通过熔接而固定。如果内层的一些部分变得粘合于其它层，则内层的移除可能是困难的且耗时的任务，而且即便能够被移除，但是它们仍可能在工作现场呈现出收集和处置的问题。因此，根据本实用新型的该实施方式，作为整体的内衬管400的强度和耐用性增加，同时降低了成本和节省时间。
[0049]尽管已在上面结合本实用新型的优选实施方式对本实用新型做了充分描述，但是应当清楚地理解，该描述仅通过示例的方式进行的，且不作为对本实用新型的范围的限制。在不背离本实用新型的精神的前提下，对这些实施方式的改变、替换及结合均落在本实用新型的范围内。
【权利要求】
1.一种内衬管，用于维修管道或构造管道，所述内衬管具有皱缩状态和扩展状态，在所述皱缩状态中，所述内衬管是柔性的且在重力作用下平坦地放置从而限定所述内衬管的上部和下部，在所述扩展状态中，所述内衬管被固化为具有与待维修或待构造的管道适配的圆形横截面，所述内衬管包括: 对于流体而言不能透过的外层； 对于流体而言不能透过的内层，相对于所述外层设置在内侧；以及 多个中间层，设置在所述内层与所述外层之间，每个所述中间层均围绕所述内层缠绕并交迭于自身而形成交迭部分，其特征在于， 所述中间层包括相邻的多个外部中间层和多个内部中间层，所述外部中间层的相应交迭部分均位于所述内衬管的上部且所述外部中间层设置成，当所述内衬管处于所述扩展状态中时相邻的所述外部中间层的相应交迭部分在所述横截面的周向上彼此隔开至多45度；并且所述内部中间层的相应交迭部分均位于所述内衬管的下部且所述内部中间层设置成，当所述内衬管处于所述扩展状态中时相邻的所述内部中间层的相应交迭部分在所述横截面的周向上彼此隔开至多45度， 其中，所述外部中间层的数量不小于所述内部中间层的数量。
2.根据权利要求1所述的内衬管，其特征在于，所述外部中间层设置成，当所述内衬管处于所述扩展状态中时相邻的所述外部中间层的相应交迭部分在所述横截面的周向上彼此隔开30度，且所述内部中间层设置成，当所述内衬管处于所述扩展状态中时相邻的所述内部中间层的相应交迭部分在所述横截面的周向上彼此隔开30度。
3.根据权利要求2所述的内衬管，其特征在于，所述外部中间层的数量为5，并且所述内部中间层的数量为4。
4.根据权利要求1-3任一项所述的内衬管，其特征在于，所述内层包括第一内层以及覆盖在所述第一内层外侧的第二内层。
5.根据权利要求4所述的内衬管，其特征在于，所述第一内层由TPU、PTFE或硅树脂构成，且所述第二内层由毛毡或玻璃纤维构成。
6.根据权利要求1-3任一项所述的内衬管，其特征在于，所述外层包括第一可固化亚层以及位于所述第一可固化亚层内侧的第二吸收性亚层。
7.根据权利要求6所述的内衬管，其特征在于，所述第一可固化亚层为透明层。
8.根据权利要求7所述的内衬管，其特征在于，所述第一可固化亚层为着色透明层。
9.根据权利要求1-3任一项所述的内衬管，其特征在于，所述外部中间层的相应交迭部分和所述内部中间层的相应交迭部分中的至少一个交迭部分是自由浮动的。
10.根据权利要求1-3任一项所述的内衬管，其特征在于，所述内层卷绕以便交迭于自身而形成内层交迭部分，所述内层交迭部分通过熔接而固定。
【文档编号】F16L11/00GK203743657SQ201420118255
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】勒内·基泰 申请人:蒙特维斯塔集团有限责任公司