СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 1998 года по МПК F16L55/18 

Изобретение относится к нанесению защитного и герметизирующего покрытия на внутренние поверхности трубопровода при его изготовлении или ремонте, преимущественно для профилактики и восстановления имеющих протечки трубопроводов городской водопроводной и канализационной сети.

Известны способы герметизации при изготовлении или ремонте трубопроводов путем введения внутрь трубы гибкого трубообразного элемента из термопластического материала, например поливинилхлорида, полиолефина и т.п., или термореактивной смолы, содержащей термочувствительный элемент полимеризации, с растяжением его текучей среды под давлением до соприкосновения с внутренней поверхностью трубы и последующим отверждением его воздействием теплоносителя [1]. В качестве текучей среды используют горячую воду или пар для растяжения и горячий воздух для отверждения [2] или два жидких теплоносителя [3].

Недостатками известных способов являются большой расход теплоносителей, длительный срок отверждения и сложности, связанные с техническим оснащением процесса.

Гибкая труба может быть выполнена из полимерного композитного материала на базе синтетического волокна, пропитанного отверждающим связующим, например полиэфирной смолой, и помещенного между двумя пленочными слоями, например, на основе поливинилхлорида. При этом прижатие рукавного материала к внутренней поверхности трубы и его отверждение осуществляют одновременно одним теплоносителем, в частности паром в две стадии. На первой стадии - при давлении рабочей среды 0,1 - 0,3 ати в течение 10 - 30 мин и на второй стадии - при давлении 0,3 - 1,0 ати в течение 3 - 4 ч [4]. Гибкую трубу или рукав перемещают в трубопроводе за счет герметизации вводимого конца с подачей среды под давлением в свободный конец и откачкой воздуха со свободного конца трубопровода [4], а также с помощью троса и роликов [5], троса с салазками [6] и т.п.

Известный способ может ускорить процесс отверждения, но связан со значительным расходом теплоносителя или рабочей среды и сложной аппаратурной оснасткой, необходимой для введения рукава внутрь трубы. Способ сложен для его реализации при ремонте трубопроводов, находящихся под землей.

Известен способ герметизации трубопроводов, в частности при их ремонте под землей, путем введения внутрь трубы трубообразного рукава из синтетического волокна, смоченного затвердевающей синтетической смолой и заключенного в пленочную оболочку из полиэтилена или поливинилхлорида [7]. Рукав вводят в трубу его выворачиванием с помощью патрубка, через который проходит плоскосложенный рукав, конец которого расправлен и закреплен отгибом на торцевой кромке патрубка со стороны трубы. При этом патрубок прижат к торцевому отверстию трубы, а выворачивание производят давлением воды, подаваемой в пространство между рукавом и внутренней поверхностью патрубка. Протягивание выворачиваемого рукава внутри трубы производят с помощью троса, предварительно вложенного внутрь рукава.

Известный способ позволяет отказаться от сложной оснастки с тележкой, роликами и т.п. для протягивания рукава, от компрессора, вакуум-насоса и т. п. для обеспечения расплавления и прижатия рукава к внутренней поверхности трубы, а также исключить большой расход рабочей среды и теплоносителя. В связи с тем, что текучую среду подают в патрубок вблизи места вхождения рукава в трубу, не требуется развертывание в длину всего вводимого рукава, который при введении его выворачиванием находится в плоскосложенном в виде бухты состоянии. Это обеспечивает компактность установки.

Недостатками известного способа являются:
недостаточность создаваемого текучей средой давления в патрубке для продвижения рукава внутрь трубы и необходимость дополнительных средств для протягивания, например троса;
отсутствие возможности изменения давления внутри рукава на различных стадиях процесса, в частности при продвижении, полном расправлении и прижатии рукава к внутренней поверхности трубы.

Известен наиболее близкий к заявляемому техническому решению по характеризующим его существенным признакам, выбранный в качестве ближайшего аналога способ облицовки внутренней поверхности трубопровода, в частности при его ремонте под землей, введением внутрь трубы трубоообразного рукава из искусственного волокнистого материала, пропитанного затвердевающим связующим, в частности синтетической смолой, и заключенного в пленочную оболочку из полимерного материала путем выворачивания и продвижения рукава внутрь трубы, а также его расправления и прижатия к внутренней поверхности трубы за счет давления текучей среды и последующего его отверждения [3]. Выворачивание и введение рукава в трубу, его расправление и прижатие к внутренней поверхности трубы осуществляют с помощью конусообразной с патрубком камеры, через которую пропускают плоскосложенный рукав, конец которого расправлен и закреплен отгибом на торцевой кромке патрубка со стороны трубы. Камера снабжена вводом для подачи в нее текучей среды под давлением, в частности воды, сверху закрыта герметизирующей крышкой с пазом для пропускания плоскосложенного рукава и снабжена расположенным в крышке спускным клапаном. Камера прижата патрубком к входному отверстию трубы. При подаче в камеру в пространство между внутренними стенками и рукавом среды под давлением происходит выворачивание рукава и его продвижение внутрь трубы с расплавлением и прижатием к внутренней поверхности трубы. При этом выворачивание и продвижение внутри трубы осуществляют постадийно. С помощью спускного клапана периодически сбрасывают давление в камере, в камеру проталкивают новый отрезок плоскосложенного рукава, восстанавливают давление и продвигают этот отрезок внутрь трубы.

Известный способ обеспечивает внутри рукава давление, достаточное для его расправления и продвижения внутри трубы без дополнительных средств протаскивания.

Недостатками известного способа являются:
сложности реализации технического характера, связанные с необходимостью достаточной герметизации камеры для создания требуемого давления текучей среды, в частности из-за паза в крышке для протаскивания рукава внутрь камеры;
низкая надежность способа, возможность деформации и разрушения рукава на стадии его продвижения или недостаточного растяжения рукава на стадии его прижатия к внутренней поверхности трубы из-за отсутствия возможности регулирования давления внутри рукава на разных стадиях его установки;
большой расход среды под давлением, связанный с необходимостью периодического сброса давления при проталкивании рукава в камеру и компенсации утечек.

Задачей изобретения является упрощение способа за счет упрощения технических средств его реализации, повышение надежности за счет обеспечения изменения давления текучей среды для различных стадий установки рукава и снижение расхода рабочей среды.

Поставленная задача решается за счет того, что при использовании признаков известного способа нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода введением внутрь трубы рукава из волокнистого материала, пропитанного затвердевающим связующим и заключенного в гибкую оболочку из полимерного материала путем выворачивания и продвижения рукава внутрь трубы, а также его расправления и прижатия к внутренней поверхности трубы за счет давления текучей среды и последующего его отверждения, в соответствии с изобретением, выворачивание и продвижение рукава внутрь трубы, а также его расправление и прижатие к внутренней поверхности трубы осуществляют за счет давления на внутреннюю поверхность рукава, создаваемого собственным весом водяного столба; при этом продвижение рукава внутрь трубы производят при давлении более низком, чем давление при полном расправлении и прижатии рукав к внутренней поверхности трубы и изменение давления производят изменением высоты водяного столба.

Преимущественный вариант выполнения способа предполагает осуществление продвижения рукава внутрь трубы при давлении, создаваемом водяным столбом, высота которого, в зависимости от диаметра трубы, составляет h = 3+(0,5/d), где диаметр трубы d больше или равен 0,1 м, и полное расправление и прижатие рукава к внутренней поверхности трубы производить при давлении, создаваемом водяным столбом, высота которого составляет h=6+(0,2/d), где диаметр трубы d больше или равен 0,1 м с отклонением ± 5%.

Выворачивание и продвижение рукава внутри трубы, а также расправление и прижатие рукава к внутренней поверхности трубы за счет давления на внутреннюю поверхность рукава, создаваемого собственным весом водяного столба, позволяет исключить проблемы, связанные с герметизацией камеры, отказаться от использования создающего давление текучей среде высокозатратного источника питания и регулировать давление внутри вывернутого рукава изменением высоты наполнения камеры.

Продвижение рукава внутри трубы при давлении более низком, чем давление при полном расправлении и прижатии рукава к внутренней поверхности трубы позволяет обеспечить оптимальные условия для различных стадий установки рукава. На стадии продвижения это исключает деформацию материала рукава с растяжением и возможным разрушением его при выворачивании. Повышенное давление на стадии полного расправления обеспечивает оптимальное растяжение и прижатие рукава к внутренней поверхности трубы.

Преимущественный вариант выполнения способа обеспечивает получение оптимальных для разных стадий параметров высоты водяного столба в зависимости от диаметра трубы и обеспечивает оптимизацию процесса.

Более подробно заявляемое техническое решение рассматривается на примере работы представленной на чертеже установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода.

Установка включает в себя бухту с плоскосложенным рукавом 1, вертикальную удлиненную цилиндрическую камеру 2 с отходящим к отверстию трубы патрубком 3, имеющую открытые торцевые отверстия и установленную на опорной раме 4, выполненное в виде шкива 5 устройство подачи рукава в камеру через верхнее торцевое отверстие, выполненное в виде хомута 6 устройство крепления введенного в камеру конца рукава к кромке торцевого отверстия патрубка 3, а также устройство подачи воды через верхнее торцевое отверстие в пространство между рукавом 1 и внутренней поверхностью камеры 2 в виде резервуара 7 с насосом и перекрываемой краном трубой 8.

В качестве рукава используют сшитый в виде трубы встык листообразный волокнистый материал типа искусственного войлока с односторонним полиэтиленовым пленочным покрытием, который в месте стыка дополнительно проклеен полиэтиленовой лентой.

Перед введением рукава в трубу его волокнистый слой смачивают полиэфирной смолой. При этом смолу вливают внутрь отрезка рукава, соответствующего длине герметизируемой трубы и равномерно распределяют по внутренней поверхности путем пропускания рукава между прижимными валиками. Плоскосложенный после прохождения между валиками рукав укладывают в бухту, свободный конец вводят через шкив 5 в камеру, пропускают через выходное отверстие патрубка 3 и путем отгиба по кромке отверстия патрубка с помощью хомута 6 крепят на торцевой кромке патрубка. Из резервуара 7 через трубу 8 в камеру подают воду, создавая и поддерживая водяной столб с высотой, обеспечивающей давление, необходимое для выворачивания и продвижения внутрь трубы рукава 1. Высоту водяного столба для этой стадии определяют в зависимости от диаметра трубы. Например, для трубы диаметром 0,7 м она составит h = 3+(0,5/d) ≈ 3,7 м. После продвижения вывернутого рукава внутри трубы до ее выходного отверстия конец рукава фиксируют в этом положении, а камеру заполняют водой до высоты водяного столба, обеспечивающего повышенное давление, необходимое для надежного полного расправления и прижатия рукава к внутренней поверхности трубы. Высота водяного столба при этом должна составлять h = 6+(0,2/d) ≈ 6,3 м.

После отверждения за счет полимеризации смолы волокнистого слоя выступающие концы рукава срезают, а внутри трубы остается оболочка, надежно герметизирующая трубу на случай ее проржавления или повреждения.

Как показали результаты практического использования заявляемого способа, без использования дополнительных средств достигается надежное продвижение рукава внутри трубы, его полное расправление и прижатие к внутренней поверхности трубы. Образующаяся при этом оболочка имеет высокую прочность и устойчивость к разрушению. За счет пленочного покрытия, которое при выворачивании оказывается с внутренней стороны оболочки, она имеет гладкую внутреннюю поверхность, устойчивую к коррозии, а также солевым и др. отложениям.

Заявляемый способ полностью решает задачу, стоящую перед изобретением.

Заявляемое техническое решение на настоящее время не известно в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".

Заявляемое техническое решение является оригинальным, не вытекает очевидным образом из существующего уровня техники и отвечает требованиям критерия "изобретательский уровень".

Заявляемое техническое решение может быть реализовано промышленным способом при изготовлении и ремонте трубопроводов с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия "промышленная применимость".

Способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода предназначен для нанесения защитного и герметизирующего покрытия при его изготовлении или ремонте, преимущественно для профилактики и восстановления имеющих протечки трубопроводов городской водопроводной и канализационной сети. Способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода заключается во введении внутрь трубы трубообразного рукава из волокнистого материала, пропитанного затвердевающим связующим и заключенного в гибкую оболочку из полимерного материала путем выворачивания и продвижения рукава внутрь трубы, а также его разворачивания и прижатия к внутренней поверхности трубы за счет давления текучей среды и последующим его отверждении. При этом выворачивание и продвижение рукава внутрь трубы, а также его разворачивание и прижатие к внутренней поверхности трубы осуществляют за счет давления на внутреннюю поверхность вывернутого рукава, создаваемого собственным весом водяного столба, и продвижение рукава внутрь трубы производят при давлении более низком, чем давление при полном расправлении и прижатии рукава к внутренней поверхности трубы. Продвижение рукава внутрь трубы осуществляют при давлении, создаваемом, водяным столбом, высота которого, в зависимости от диаметра трубы, составляет h = 3 + 0,5/d, полное расправление и прижатие рукава к внутренней поверхности трубы производят при давлении, создаваемом водяным столбом, высота которого составляет h = 6 + 0,2/d, где h - высота водяного столба в метрах; d - диаметр трубы в метрах, 3 и 6 - базовые величины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода введением внутрь трубы трубообразного рукава из волокнистого материала, пропитанного затвердевающим связующим и заключенного в гибкую оболочку из полимерного материала путем выворачивания и продвижения рукава внутрь трубы, а также его расплавления и прижатия к внутренней поверхности трубы за счет давления текучей среды и последующего его отверждения, отличающийся тем, что выворачивание и продвижение рукава внутрь трубы, а также его расправление и прижатие к внутренней поверхности трубы осуществляют за счет давления на внутреннюю поверхность вывернутого рукава, создаваемого собственным весом водяного столба, при этом продвижение рукава внутрь трубы производят при давлении более низком, чем давление при полном расплавлении и прижатии рукава к внутренней поверхности трубы, и изменение давления производят изменением высоты водяного столба. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продвижение рукава внутрь трубы осуществляют при давлении, создаваемым водяным столбом, высота которого, в зависимости от диаметра трубы, составляет h = 3 + 0,5/d, полное расправление и прижатие рукава производят при давлении, создаваемом водяным столбом, высота которого составляет h = 6 + 0,2/d, где h - высота водяного столба в метрах, d - диаметр трубы в метрах, составляющие 3 и 6 - базовые величины высоты водяного столба для продвижения рукава и его полного расправления и прижатия.