用于恢复受损管的组件的制作方法

用于恢复受损管的组件
1.本发明是申请日为2017年1月31日、申请号为201780009323.9、发明名称为“用于恢复受损管的组件”的发明专利申请的分案申请。
2.相关申请的交叉引用
3.该美国发明专利申请要求于2016年2月1日提交的美国临时专利申请no.62/289,760、于2016年12月9日提交的美国临时专利申请no.62/432,265以及于2017年1月30日提交的美国发明专利申请no.15/419,525的优先权，这些专利申请的内容通过参引全部并入本文中。
技术领域
4.本发明涉及用于恢复受损管道的产品和方法。


背景技术：

5.浆料通常用于修复腐蚀的、破裂的或者以其他方式受损的管道的内表面。一种修复金属管道的方法包括将不锈钢套管的短链节彼此联接以形成衬里并用线缆拉动不锈钢衬里穿过金属管道以在不锈钢衬里与金属管道之间呈现小的环形空间。接着将浆料泵送环形空间以填充环形空间和金属管道中的裂缝。然而，该方法包括显著的材料成本和劳动力成本。此外，在上述方法和目前使用的其他方法中，难以控制浆料的安置。通常，浆料沿着受损管道不均匀地安置并且不会填充管道的所有裂缝。
6.另一种最近开发的用浆料修复受损管道的方法包括使用可膨胀管。可膨胀管包括衬里和布置在沿着衬里的外表面的凹槽中的浆料。具有浆料的衬里设置在受损管道的开口中并且接着暴露于湿气中，使得浆料膨胀并接合受损管道的内表面。
7.衬里的凹槽允许可膨胀管折叠以便于可膨胀管的运输。凹槽还为在受损管道的弯曲部附近操纵可膨胀管提供灵活性。衬里的凹槽还允许控制浆料沿着衬里的外表面的安置和浆料的量。凹槽在衬里设置在受损管道中时保持浆料的安置。浆料膨胀以接合受损管道的内表面并填充沿着管道的内表面的由腐蚀、侵蚀或其他情况引起的裂缝、孔、凹口或其他缺陷和空隙。换言之，可膨胀管道为受损管道的内表面更换衬里。可膨胀管还为管道提供密封并防止水和碎屑进入管道。可膨胀管的浆料也可以膨胀穿过管道中的孔并填充管道周围的土壤中的空隙。可膨胀管是修复和恢复各种类型管道——比如下水管、饮用水管、电气管和空气管——的具成本效益且方便的方法。可膨胀管的示例设置在美国专利no.7,942,167中。


技术实现要素：

8.本发明的一个方面提供了一种用于恢复受损管的可膨胀管。该可膨胀管包括由热塑性聚氨酯形成并且具有外表面的衬里。该衬里的外表面包括多个扩张梢端和凹槽，并且每个凹槽位于相邻的扩张梢端之间。浆料设置在衬里的扩张梢端上和凹槽中。浆料在暴露于湿气、紫外线辐射、热和/或超声波时尺寸能够膨胀。
9.根据另一实施方式，可膨胀管包括由聚合物基材料和/或弹性体基材料形成的衬里，并且该衬里包含多根纤维。衬里包括外表面，并且衬里的外表面包括多个凹槽。浆料设置在衬里的凹槽中，并且浆料在暴露于湿气、紫外线辐射、热和/或超声波时尺寸能够膨胀。
10.本发明的另一方面提供了一种制造用于恢复受损管的可膨胀管的方法。该方法包括由热塑性聚氨酯挤出衬里，其中，挤出的衬里包括具有多个扩张梢端和凹槽的外表面，每个凹槽位于相邻的扩张梢端之间。该方法还包括将浆料设置在衬里的扩张梢端上和凹槽中，其中，浆料在暴露于湿气、紫外线辐射、热和/或超声波时尺寸能够膨胀。
11.根据另一实施方式，一种制造用于恢复受损管的可膨胀管的方法包括挤出由聚合物基材料和/或弹性体基材料形成的且包含多根纤维的衬里，其中，挤出的衬里包括具有多个凹槽的外表面。该方法还包括将浆料设置在衬里的凹槽中，其中，浆料在暴露于湿气、紫外线辐射、热和/或超声波时尺寸能够膨胀。
12.本发明的又一方面提供了一种恢复受损管的方法。该方法包括：提供由聚合物基材料和/或弹性体基材料形成的衬里，该衬里包括外表面；以及将浆料涂布至衬里的外表面。该方法还包括将衬里设置在具有u形横截面的拉出器
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密封器固定装置上以及拉动拉出器
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密封器固定装置和带有浆料的衬里穿过受损管。该方法还包括将衬里的外表面上的浆料暴露于湿气、紫外线辐射、热和/或超声波，该暴露的步骤使得浆料膨胀并接触受损管的内径表面。
附图说明
13.由于本发明的其他优点通过结合附图考虑时参照以下详细描述而变得被更好地理解，因此其他优点将易于领会，在附图中：
14.图1是根据本发明的示例性实施方式的衬里的一部分的横截面图；
15.图2是根据本发明的示例性实施方式的设置在主管内部的整个衬里的横截面图；
16.图3是设置在主管内部的拉出器
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密封器固定装置的横截面图，该拉出器
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密封器固定装置将衬里构造成以与主管的内径发生最小干涉的方式穿过主管并将衬里的内径相对于水、碎屑和浆料密封；
17.图4图示了附接至用于将衬里安装在主管中的喷射固定装置和滚动小车的拉出器
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密封器固定装置；
18.图5图示了根据示例性实施方式的用于以1
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份式湿气固化氨基甲酸酯浆涂覆衬里的浸渍槽组件的示例；以及
19.图6包括根据示例性实施方式的浸渍槽组件的涂覆槽和混合槽的示例性规格。
具体实施方式
20.在相关的美国临时专利申请no.62/289760的图1至图13中示出了用于恢复也被称为主管的受损管道22的可膨胀管20。受损管道或主管22是位于地面中的需要修整的管。例如，可膨胀管20可以用于修复或恢复各种类型的管道或主管22，比如水管道、气体管道、油管道、下水道管、饮用水管到、电气管道和空气管道。
21.可膨胀管20包括由聚合物基材料和/或弹性体基材料形成的改进的衬里24以及施加至衬里24的外表面26的浆料30。衬里24的外表面26可以包括凹槽28或成型表面，以在衬
里24布置于主管22中时将浆料30保持就位。浆料30在暴露于湿气、紫外线(uv)辐射热和/或超声波或者与湿气、紫外线(uv)辐射热和/或超声波接触时尺寸d1、比如体积扩大。湿气、紫外线辐射、热和/或超声波也能够使浆料30固化。因此，在这样的暴露之后，浆料30接触受损主管22的内径表面并填充受损主管22中的空隙。膨胀之后的浆料30的体积比膨胀之前的浆料30的体积大1％至1000％。浆料30接着硬化以恢复主管22的完整性。除了美国临时专利申请no.62/289760中所描述的实施方式之外，还可能存在若干个其他实施方式，这些实施方式在本文中参照本技术的图1至图4进行描述。
22.如上所述，衬里24由聚合物基材料和/或弹性体基材料形成。衬里24可以由单个聚合物基材料或弹性体基材料——比如，热塑性材料——形成。替代性地，衬里24可以包括多于一个的聚合物和/或弹性体。根据示例性实施方式，衬里24由透明热塑性聚氨酯(tpu)挤出。透明衬里24优选用于观察目的，以例如使用摄像机观察正恢复的受损主管22的内部。然而，衬里24可以是另一种颜色并且不必是透明地以按预期起作用。衬里24也可以具有另一种成分。例如，衬里24可以由任何可折叠然后膨胀的材料形成，不限于tpu。例如，衬里24可以由聚乙烯或任何中密度塑料形成。衬里24可以可选地在聚合物基材料和/或弹性体基材料中、至少在衬里24的薄基部中包含纤维，以增加强度并防止衬里24鼓胀。例如，衬里24可以包括多种聚合物和/或弹性体和增强纤维的组合物。tpu的视觉清晰度允许方便地对侧部进入点进行视频识别，以允许修整衬里24。在将衬里24安装在主管22中之后，衬里24的与外表面26相反定位的内径表面32是平滑的。
23.根据优选实施方式，衬里24的凹槽28通过衬里24的也被称为外径表面的外表面26上的轮廓来实现，如图1和图2中所示。在图1和图2的实施方式中，衬里24的外表面26的轮廓包括扩张梢端34，该扩张梢端34用作施加至衬里24的外表面26的浆料30的机械锁。虽然图1仅示出了沿着衬里24的外表面26的一部分的扩张梢端34，但是扩张梢端34优选地沿着衬里24的整个外表面26定位并且连续地围绕衬里24的外周。在图1和图2的示例中，每个凹槽28形成在两个相邻的扩张梢端34之间，并且浆料30容纳在这些凹槽28中。扩张梢端34包括垂直于衬里24的基部延伸的杆部36和相对于杆部36向外扩张的扩大顶部38。扩大顶部38的直径或宽度大于杆部36的直径或宽度。图1和图2中所示的扩张梢端34仅是示例，因为扩张梢端34的形状和尺寸可以变化。替代性地，可以使用其他成型的形状和尺寸来实现衬里24中的凹槽28。然而，如果在衬里24与浆料30之间实现了足够的结合，则不需要扩张梢端34或其他机械锁定特征。
24.衬里24可以通过挤出形成、优选在扁平的挤出模具中形成，以产生扁平产品，比如tpu板或另一种热塑性材料的板。接着将扁平挤出产品焊接成圆管形状以产生衬里24以便留在主管22内，如图2中所示。换言之，扁平产品在其与衬里24的所需直径匹配的圆周处焊接。衬里24在衬里24充气时的直径应小于主管22的内径。例如，示例性实施方式的衬里24在充气时具有7.5英寸的内径，并且主管22具有8英寸的内径。衬里24可以作为圆管挤出成一定尺寸，但是一些原材料由于缺乏熔融强度而难以挤出成圆形几何形状。挤出扁平件和焊接的另一优点是能够通过有限的工具获得任何直径。
25.根据示例性实施方式，在将衬里24安装在主管22中的过程中，将浆料30、优选地将氨基甲酸酯浆比如未活化液体聚氨酯施加至衬里24的外表面26。浆料30可以可选地包含纤维以增大强度。此时，衬里24被折叠成扁平状以便进行安装。在衬里24进入主管22之前，衬
里24的外面表26用1
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份式湿气固化氨基甲酸酯浆进行涂覆。该浆料30在安装期间固化并膨胀，从而粘附至tpu衬里24和主管22。
26.如下面将进一步论述的，在示例性实施方式中，在安装期间将2
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份式氨基甲酸酯浆喷射到主管22的内径表面上。换言之，在安装过程中将氨基甲酸酯浆喷射到主管22的内径表面上，并且当tpu衬里24被线缆40和滚动小车42拉动而穿过主管22时，安装至滚动小车42的一组混合/喷射头44(在衬里24被拉动穿过主管22时正好在衬里24的前面)将2
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份式氨基甲酸酯浆(可选地包括夹带纤维)的涂料喷射到主管22的内径表面上。2
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份式氨基甲酸酯浆包括1
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份式氨基甲酸酯和1
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份式固化剂。与在衬里24被拉动穿过主管22时喷射到主管22的内径表面上的2
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份式膨胀氨基甲酸酯浆组合的在衬里24进入主管22之前施加至衬里24的外表面26的1
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份式膨胀氨基甲酸酯浆用于在衬里24与主管22之间提供高强度且高粘附性的接合面并且同时还迁移并膨胀以填充主管22或邻接的维修管线中的任何裂缝、空隙或缺陷。
27.现在将参照图3和图4更详细地描述根据示例实施方式的将衬里24安装在主管22中的方法。当tpu衬里24为安装做好准备时，平放像一根消防软管的tpu衬里24被盘绕到卷轴上。在主管22所在的施工现场处，衬里24被引导穿过容纳1
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份式湿气固化氨基甲酸酯浆的浸渍(或浸泡)槽组件56。图5图示了根据示例性实施方式的正被引导穿过浸渍槽组件56的衬里24。浸渍槽组件56能够用1
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份式湿气固化氨基甲酸酯浆例如未活化液体聚氨酯均匀地涂覆衬里24。浸渍槽组件56还能够将1
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份式湿气固化氨基甲酸酯浆施加至直径为2英寸至20英尺、例如直径为6英寸至12英寸的衬里24。浸渍槽组件56在结构方面是坚固的且易于维护和维修并且具有便携式属性。如图5中所示，浸渍槽组件56包括涂覆槽58，涂覆槽58使用一系列竖向辊60和水平辊60导引衬里24通过液体聚氨酯。导辊g用于将衬里24从供给部导引到涂覆槽58中，并且导辊g又用于将经涂覆的衬里24从涂覆槽58导引至检修孔，在检修孔处，衬里24将用于修复受损管22。涂覆槽58通常由铝形成并且包括可移除顶部62和排放部64。然而，用于形成涂覆槽58的设计和材料可以变化。辊60通常由超高密度聚氨酯形成。然而，浸渍槽组件56可以包括不同阵列的辊60，并且/或者辊60可以由不同的材料形成。浸渍槽组件56还包括用作下述贮存器的混合槽66：该贮存器用以根据需要向涂覆槽58供给额外的液体聚氨酯，以保持涂覆槽58中的液位。混合槽66也可以由铝或其他材料形成。在图6中提供了涂覆槽58和混合槽66的示例性规格。这些规格本质上是通用的并且可以在制造浸渍槽组件56之前根据需要进行调整。
28.tpu衬里24在其外表面26浸泡在氨基甲酸酯浆中的情况下被向下引导到主管22的开口中。如图3和图4中所示，tpu衬里24在所述开口处经由拉出器
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密封器固定装置48附接至喷射固定装置46。拉出器
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密封器固定装置48是用作安装固定装置的固体材料件，拉出器
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密封器固定装置48将衬里24构造成以与主管22的内径表面发生最小干涉的方式最佳穿过主管22。在示例性实施方式中，拉出器
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密封器固定装置48具有u形横截面并且没有尖锐边缘。拉出器
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密封器固定装置48在沿着衬里24没有任何尖锐边缘的情况下将衬里24保持在适当位置中。在示例性实施方式中，拉出器
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密封器固定装置48的外周长为23.560英寸，该外周长与7.5英寸内径的衬里24的长度相等。夹具或夹持件50可以用于将衬里24固定至拉出器
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密封器固定装置48。拉出器
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密封器固定装置48还防止碎屑、湿气和/或浆料30进入衬里24的内部。例如，夹持件50可以将衬里24紧密地固定成抵靠拉出器
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密封器固定装置
48，以防止碎屑、湿气和/或浆料30进入衬里24的内部。在安装期间，拉出器
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密封器固定装置48附接至滚动小车42并且被线缆40拉动穿过主管22。
29.小车42还附接有一组混合/喷射头44并且该组混合/喷射头44在安装期间被拉动通过主管22。混合/喷射头44接纳从拉动侧比如沿着线缆布设的两条氨基甲酸酯浆进料管线52、54，混合/喷射头44将2
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份式浆混合，之后将混合物喷射到主管22的内径表面上。一条进料管线52包括氨基甲酸酯并且第二进料管线54包括固化剂。流入混合/喷射头44的速率将根据小车42和整个组件通过主顾案22的速度被自动控制，以确保始终一致地涂覆主管22。因此，衬里24与主管22之间的区域填充有1
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份式氨基甲酸酯和2
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份式氨基甲酸酯浆两者。一旦tpu衬里24的全长已被拉动通过主管22，衬里24的端部就被加盖，并且衬里24被充气至特定的压力。浆料30暴露于湿气、紫外线辐射、热和/或超声波并且因此固化和膨胀以粘附至衬里24以及受损管22的内径表面上。浆料30通常呈泡沫形式并粘附至挤出衬里24，从而形成粘附性结合并且优选地形成粘结性结合，使得衬里24和浆料不需要所述多个扩张梢端34来保持接触。在适当的固化期之后，将衬里24的内部的压力释放。接着可以修整衬里24的端部以及侧部(维修管线)的进入点。
30.显然，根据上述教示，在所附权利要求的范围内的情况下，本发明可以有许多改型和变型并且这些改型和变型可以以不同于具体描述的方式的其他方式实践。