СПОСОБ САНАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 2000 года по МПК B08B9/02 B24C3/32 B24C1/00 

Изобретение относится к способу санации трубопроводов, при котором внутренние отложения в трубопроводе удаляются с помощью текущего абразивного средства и наносится внутреннее покрытие из вязкого затвердевающего материала.

Необходимо здесь принципиально отметить, что подлежащие санации трубопроводы являются уже проложенными трубопроводами, которые могут транспортировать газ, пар или жидкость. Речь может идти, например, о подводящих и/или отводящих трубопроводах для воды или газа в жилых, промышленных или коммунальных хозяйствах, куда входят также трубопроводы для бытовых и промышленных сточных вод. Все эти трубопроводы имеют склонность к засорениям, обусловленным прежде всего отложениями извести из воды, образованием ржавчины на внутренних стенках труб, отложениями из проточной среды, продуктами реакции между проточной средой и находящимися в ней веществами, а также материалом трубопровода и т.д., а также комбинированными эффектами. Вышеназванные явления приводят к утечкам или к значительному сокращению внутреннего поперечного сечения трубопровода, из-за чего нарушается транспортировка потока среды вплоть до ее полной остановки.

Заявляемый здесь способ санации трубопроводов помогает избежать полной замены трубопровода, что приносит особенно большие преимущества в отношении полностью проложенных трубопроводов санитарии. В этом случае после снятия арматуры открывается более или менее свободный доступ к трубам, так что можно применять заявляемый способ очистки и нанесения покрытия. Во всяком случае существенно, что трубопровод доступен, по меньшей мере, на двух открытых концах, так что можно осуществлять отдельные этапы способа. Заявляемый способ не исключает проведения, по меньшей мере, частичного обычного ремонта трубопровода. Так что сложные сети трубопровода могут быть также частично заменены и частично санированы заявляемым способом.

Способы данного вида уже длительное время известны из практики. Исключительно в качестве примера здесь приводится европейский патент EP 0299134. Из описания этого европейского патента известен близкий способ, при котором удаление внутренних отложений и нанесение внутреннего покрытия производится только с помощью сжатого воздуха. Другими словами, в соответствии с известным способом сжатый воздух в качестве носителя пропускается через трубопровод. При удалении внутренних отложений перенос абразивного материала только сжатым воздухом приводит как раз при сильных внутренних отложениях к закупориванию трубопровода и тем самым к большим затратам по устранению закупорок. Сорванные сжатым воздухом поверхностные частички имеют тенденцию к накапливанию в области изгиба, что в конце концов приводит к полному перекрытию трубопровода.

Известный способ имеет кроме того весьма существенный недостаток, состоящий в том, что во время применения способа, соответственно во время подведения к трубопроводу сжатого воздуха, нельзя или почти нельзя установить наличие утечек. Поэтому существует опасность, что несмотря на наличие больших утечек проводится нанесение внутреннего покрытия, при этом перекрытие утечек почти полностью исключается. В результате место утечки или отверстие в трубопроводе благодаря нанесению покрытия "облагораживается" и не может быть эффективно закрыто.

Настоящее изобретение имеет задачу создать способ санации трубопроводов, при котором с помощью простых технических средств достигается сравнимое с новым трубопроводом качество пропускания при исключении закупорки снятыми внутренними отложениями во время обработки.

Способ, согласно изобретению, решает поставленную задачу посредством признаков пункта 1 формулы изобретения. В соответствии с этим способом санации трубопроводов вышеназванного типа выполняется так, что абразивное средство под действием перепада давления подается внутрь трубопровода, под действием переменного перепада давления перемещается в трубопроводе туда и обратно и, наконец, под действием перепада давления между обоими концами трубопровода выносится из трубопровода.

Согласно изобретению признается, что вышеназванная задача решается комбинацией признаков п. 1 формулы изобретения, а именно тем, что абразивное средство под действием перепада давления подается внутрь трубопровода. Как только достаточное количество абразивного средства находится в находящемся под давлением трубопроводе, то абразивный эффект усиливается тем, что абразивное средство под действием переменного перепада давления перемещается в трубе возвратно-поступательно. Благодаря приемам, согласно изобретению, обеспечивается, что внутри трубопровода не образуются закупорки в результате снятия внутренних наслоений. В особенности эффективно предотвращается образование таких закупорок в области изгиба трубопровода. Транспортирование абразивного средства под воздействием переменного перепада давления, т.е. возвратно-поступательное перемещение абразивного средства внутри трубопровода производится так долго, пока трубопровод не будет полностью очищен от внутренних отложений, по меньшей мере, до тех пор, пока абразивное средство не будет свободно протекать по трубопроводу. Как только достигается это состояние, то дальнейший "процесс очистки" может происходить без переменного перепада давления при простом заданном перепаде давления и транспортировании абразивного средства через трубопровод. Другими словами, абразивное средство наконец удаляется из трубопровода под воздействием перепада давления между обоими концами трубопровода, причем это может быть непрерывный процесс, при котором на входном конце другое абразивное средство может всасываться трубопроводом или вдуваться в трубопровод.

В рамках особенно преимущественного создания перепада давления выгодно, если абразивное средство подается в трубопроводе с одного конца под действием разрежения.

При этом было известно, что применяемый в соответствии с уровнем техники сжатый воздух может, с одной стороны, приводить к повреждению санируемого трубопровода или вызвать закупорку трубопровода, и с другой стороны, без применения особых мер приводить к существенному загрязнению окружающей среды, так как вдуваемый под большим давлением в трубопровод сжатый воздух может на выходном конце попадать в окружающую среду под очень большими давлениями вместе с вредными веществами. Поэтому необходимы улавливающие и фильтрующие устройства независимо от стороны создания сжатого воздуха, из-за чего значительно возрастают строительные и финансовые расходы. Дополнительные устройства кроме как для создания разрежения больше не требуются в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения, так как при этом производится всасывание только с одной стороны трубопровода, и всасываемый воздух вместе с частицами и т.п. улавливается, соответственно принимается в расположенное перед источником разрежения устройство. К этому следует добавить совсем особое преимущество, состоящее в том, что способ при одностороннем всасывании может проводиться с одной стороны трубопровода, а именно со стороны всасывания. Только вязкий материал должен подаваться на свободном конце, причем это может происходить до всасывания, так что снова только один оператор на стороне всасывания может начинать и проводить собственно процесс нанесения покрытия.

Далее преимущественное выполнение способа согласно изобретению имеет то значительное преимущество, что создаваемый на стороне всасывания вакуум снижается в сторону открытого конца трубопровода. Следовательно, оторванные частицы с уменьшающимся удалением от выходной стороны, соответственно стороны создания разрежения захватываются сильнее, так что в результате устанавливающегося в сторону выхода перепада давления эффективно предотвращаются закупорки, так как они с уменьшающимся расстоянием до выходного конца более сильно отрываются и захватываются. Наконец, с помощью соответствующего изобретению способа можно установить утечки тем, что при наличии утечки на выходном конце устанавливается меньшее разрежение. Если это снижение разрежения проявляется внезапно, то можно заключить, что в трубопроводе внезапно прорвалось отверстие.

Движение абразивного средства внутри трубопровода преимущественным образом создается тем, что абразивное средство под действием разрежения и избыточного давления перемещается внутри трубопровода туда и обратно. Другими словами, в трубопроводе попеременно создается разрежение и повышенное давление, а абразивное средство попеременно всасывается или выдувается. Возможно также, что абразивное средство посредством попеременного разрежения на обоих концах трубопровода перемещается по трубопроводу туда и обратно, при этом избыточное давление целесообразно применять для перемещения абразивного средства только тогда, когда отсутствуют значительные утечки в трубопроводе.

При особенно благоприятном для окружающей среды варианте выполнения преимуществом является то, что служащий для просушки трубопровода подогретый воздух не просто отсасывается, а высасывается из трубопровода, соответственно через трубопровод сквозь фильтрующее устройство. Перед предназначенным для этого компрессором можно непосредственно расположить фильтрующее устройство, так что нет необходимости в отдельных устройствах.

Служащее для удаления внутренних отложений абразивное средство может представлять собой несомые потоком воздухом частицы любого вида, которые однако должны быть тверже удаляемого внутреннего отложения. Особенно при санации водопроводов хорошо зарекомендовали себя частицы с величиной зерна в области от 0,3 мм до 6 мм. Преимущественным оказался также удельный вес более 0,3 г/см³ при этом несущей средой является воздух. Конкретно абразивно действующие частицы могут быть корундом или кварцевым песком. Абразивно действующие частицы могут быть выполнены как металлические частицы, в особенности как ферромагнитные частицы. На основе таких частиц возможно последующее магнитное разделение абразивно действующих частиц от отделенных внутренних отложений, которые, как указывалось выше, состоят из извести и/или ржавчины.

Нанесение покрывающего средства и вместе с тем, с одной стороны, хорошее смачивание внутренней поверхности трубопровода и, с другой стороны, быстрое последующее затвердевание особенно облегчается тем, что трубопровод после удаления внутренних отложений нагревается до температуры выше комнатной температуры. Особенно хорошо зарекомендовала себя температура от около 40^oC. Нагревание трубопровода может производиться посредством всасывания нагретого воздуха, который так долго пропускается через трубопровод, пока на выходном конце не достигается необходимая температура. Это может быть установлено измерением перепада температур между входным и выходным концом трубопровода. Существенным является то, что нагрев трубопровода производится сквозным всасыванием нагретого воздуха, а не сквозным проталкиванием сжатого воздуха. Наконец, служащий для нагрева трубопровода подогретый воздух может отсасываться также через фильтрующее устройство, при этом это фильтрующее устройство может быть также расположено перед обеспечивающим всасывание компрессором.

Дальнейшее преимущество может достигаться нагревом трубопровода полностью или дополнительно с помощью устройства подогрева, всасываемого в трубопровод после очистки и перед нанесением покрытия. В этом случае подогрев воздуха не является обязательно необходимым, если емкость всасываемого в трубопровод устройства нагрева достаточна. Во всяком случае, устройство нагрева при экстремально длинных трубопроводах может предотвращать охлаждение всасываемого на конце воздуха, так что процесс нагрева убыстряется. Применяемое для этого устройство нагрева может предпочтительно представлять собой нагревательный провод, в особенности саморегулирующийся нагревательный провод. Такой нагревательный провод может быть выполнен как резистивный нагреватель с керамической изоляцией нагревательного проводника. Принципиально здесь могут применяться любые устройства, которые могут вводиться, соответственно всасываться в трубопровод.

В отношении эффективного нагрева трубопровода дальнейшим преимуществом является то, что нагревательный провод, в основном, проходит по всей длине трубопровода. Таким образом обеспечивается равномерное нагревание трубопровода.

В отношении введения нагревательного провода особым преимуществом является то, что он всасывается в трубопровод с помощью буксировочного средства. В качестве буксировочного средства может служить своего рода парашют или т. п. , который вследствие разрежения протягивается возникающим потоком воздуха через трубопровод и тянет за собой нагревательный провод.

После достаточного нагрева трубопровода нагревательный провод преимущественным образом перед нанесением покрытия изымается из трубопровода. При этом нагревательный провод может изыматься как с входного, так и с выходного конца, т. е. со стороны приложения разрежения, причем в последнем случае необходимо отключить клеммы тока на входном конце.

В нагретый трубопровод затем подается покрывающий материал, при этом также с выходной стороны создается разрежение. Вследствие этого разрежения покрывной материал совместно с окружающим воздухом всасывается в трубопровод, при этом вследствие различной вязкости воздуха и покрывающего материала вязкий материал покрытия прижимается к стенкам трубопровода и смачивает их. В случае применения в качестве покрывающего материала смолы, а именно синтетической смолы, или пластмассы образуется бесшовное покрытие внутренней поверхности трубопровода, при этом необходимая для втягивания покрывающего материала разница давления создается исключительно вакуумом на выходном конце.

При наличии сильных утечек материал покрытия может содержать включенные волокна, в особенности короткие волокна, особенно преимущественным является применение стекловолокна. Эти стекловолокна вследствие нерегулярной формы выходных отверстий устанавливаются поперечно, соответственно зацепляются и предоставляют покрывному материалу достаточную опору для закупорки утечек. Во всяком случае удавалось закрывать маленькие отверстия и устранять утечки.

Далее, в особенности для предотвращения дальнейшего загрязнения окружающей среды, в особенности необходимой очистки большим преимуществом является то, что на свободном конце трубопровода подается такое количество покрывающего материала, что внутренняя поверхность трубопровода полностью покрывается, а со стороны всасывания из трубопровода не выходит существенное количество покрывающего материала. Другими словами можно на основе обычно образующейся толщины покрытия и длины покрываемого трубопровода задать, хотя бы приблизительно, необходимое количество покрывающего материала с тем, чтобы на выходном конце предотвратить выход большого количества материала покрытия и необходимость его устранения.

Далее, при способе согласно изобретению, при всасывании на одном конце можно, по меньшей мере, временно закрывать свободный конец трубопровода, при этом по постепенно устанавливающемуся разрежению можно обнаружить возможные утечки.

Если разрежение достигается с трудом, то подлежащий санации трубопровод имеет весьма существенные утечки. Если требуется, например, проверить состояние уже очищенного трубопровода перед нанесением покрытия или после нанесения покрытия необходимо проверить качество покрытия, то для этого может также всасываться в трубопровод оптическое средство для инспекции трубопровода или проверки качества внутреннего покрытия. Для этого может также применяться буксировочное устройство в качестве вспомогательного средства. В качестве оптического средства в простейшем случае может применяться стекловолоконный проводник, который, с одной стороны, может проводить в трубопровод свет и, с другой стороны, выводить отраженные световые лучи из трубопровода. Могут быть предусмотрены стекловолоконные пучки, соответственно различные стекловолоконные проводники для выполнения различных задач. При совсем качественном исполнении оптическое средство может содержать своего рода эндоскопическое устройство, т. е. всасываемую в трубопровод мини-камеру с соответствующим освещением и даже с миниатюрным, управляемым на расстоянии инструментом для забора проб или т.п.

В заключение необходимо подчеркнуть, что заявленный способ может содержать дальнейшие многочисленные преимущественные варианты выполнения без отклонения от заявленной в п. 1 формулы изобретения идеи.

Внутренние отложения в трубопроводе удаляются с помощью текущего абразивного средства и внутренняя поверхность покрывается вязким затвердевающим покрывающим материалом. Абразивное средство под действием перепада давления подается в трубопровод, под действием переменного перепада давления возвратно-поступательно перемещается в трубопроводе и наконец под действием перепада давления между обоими концами трубопровода удаляется из трубопровода. Качество внутренней поверхности трубы после санации сравнимо с качеством поверхности нового трубопровода. Для достижения указанного результата используются простые технические средства. 27 з.п.ф-лы.

1. Способ санации трубопровода, при котором удаляют внутренние отложения в трубопроводе посредством перемещаемого абразивного средства, которое подают в трубопровод и удаляют из него, после чего наносят внутреннее покрытие из вязкого затвердевающего покрывающего материала, отличающийся тем, что абразивное средство подают в трубопровод за счет перепада давления, затем сообщают абразивному средству возвратно-поступательное перемещение за счет переменного перепада давления, а удаление абразивного средства осуществляют за счет перепада давления на обоих концах трубопровода. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что абразивное средство подают внутрь трубопровода с одного конца под действием разряжения. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что абразивное средство возвратно-поступательно перемещают в трубопроводе под действием переменного разряжения и избыточного давления. 4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что абразивное средство перемещают в трубопроводе возвратно-поступательно под действием попеременного разряжения на обоих концах трубопровода. 5. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что абразивное средство перемещают в трубопроводе возвратно-поступательно под действием попеременного избыточного давления на обоих концах трубопровода. 6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что для подачи покрывающего материала создают вакуум на одном конце трубопровода. 7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что трубопровод перед обработкой абразивным средством просушивают предпочтительно подогретым воздухом, который пропускают через трубопровод под действием перепада давления между его концами. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что служащий для просушки воздух засасывают с одного конца в трубопровод и пропускают через него. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что служащий для просушки трубопровода при необходимости подогретый воздух отсасывают через фильтрующее устройство. 10. Способ по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что абразивное средство представляет собой переносимые потоком воздуха частицы. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что частицы имеют величину зерна в диапазоне 0,3 - 6 мм. 12. Способ по любому из пп.10 и 11, отличающийся тем, что частицы имеют удельный вес более 3,0 г/см³. 13. Способ по любому из пп.10 - 12, отличающийся тем, что в качестве частиц используют корунд или кварцевый песок. 14. Способ по любому из пп.10 - 12, отличающийся тем, что в качестве частиц используют металлические частицы, в особенности, ферромагнитные частицы. 15. Способ по любому из пп.1 - 14, отличающийся тем, что трубопровод после удаления внутренних отложений нагревают до примерно 40^oС. 16. Способ по любому из пп.1 - 15, отличающийся тем, что производят нагрев трубопровода просасыванием подогретого воздуха. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что служащий для нагрева трубопровода подогретый воздух отсасывают через фильтрующее устройство. 18. Способ по любому из пп.16 и 17, отличающийся тем, что нагрев трубопровода производят исключительно или дополнительно с помощью всасываемого в трубопровод после очистки и перед нанесением покрытия нагревательного устройства. 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что нагревательное устройство выполнено в виде нагревательного провода. 20. Способ по п.19, отличающийся тем, что нагревательный провод вводят в трубопровод с помощью буксировочного средства. 21. Способ по любому из пп.1 - 20, отличающийся тем, что покрывающий материал всасывают в трубопровод вместе с воздухом. 22. Способ по п.21, отличающийся тем, что в качестве покрывающего материала используют смолу, преимущественно синтетическую смолу или пластмассу. 23. Способ по п.22, отличающийся тем, что покрывающий материал содержит включенные волокна, преимущественно стекловолокна. 24. Способ по п. 6, отличающийся тем, что количество подаваемого на свободном конце в трубопровод покрывающего материала выбирают из условия покрытия внутренней поверхности трубопровода с предотвращением выхода значительного количества покрывающего материала со всасывающей стороны трубопровода. 25. Способ по любому из пп.2 и 6, отличающийся тем, что при одностороннем всасывании свободный конец трубопровода, по меньшей мере, временно закрывают и по установившемуся разряжению определяют наличие утечек. 26. Способ по любому из пп.2 и 6, отличающийся тем, что для контроля трубопровода или контроля качества внутреннего покрытия в трубопровод всасывают оптическое устройство. 27. Способ по п.26, отличающийся тем, что оптическое устройство содержит стекловолоконный проводник. 28. Способ по п.27, отличающийся тем, что оптическое устройство выполнено, по меньшей мере, в виде эндоскопического устройства.