專利名稱：用可內(nèi)部螺旋纏繞的抗拉加強(qiáng)件對管道進(jìn)行維修和加固的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對現(xiàn)有管道進(jìn)行現(xiàn)場加固的方法。更特別地，本發(fā)明涉及通過在管道內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)復(fù)合材料而加固管道的方法，所述復(fù)合材料包括繞成螺旋狀的抗拉加強(qiáng)材料。
背景技術(shù)：
世界范圍的地下管道類基礎(chǔ)設(shè)施會快速變壞。許多管道在重力流條件下傳送水和廢物，同時其他壓力管道遭受大的內(nèi)部流體靜壓力。管道通常由鋼材、鋼筋混凝土或包括纖維增強(qiáng)聚合物的聚合物材料制成。許多壓力管道由鋼材和混凝土構(gòu)造，并由以螺旋方式包覆在管道外周的外部線材施加預(yù)應(yīng)力。這些線材由防腐蝕的混凝土附加層涂覆。暴露于具有侵蝕性的環(huán)境中的這些管道會由于腐蝕或取決于構(gòu)建其的材料的其他物質(zhì)過程而隨著 時間變壞。在發(fā)生了實質(zhì)性惡化之后，管道需要被替換或維修。對于壓力管道，故障會導(dǎo)致昂貴且危險的總體破裂。加固的預(yù)應(yīng)力金屬線會遭受導(dǎo)致管道出現(xiàn)故障的侵蝕和破損。來自周圍環(huán)境的外部壓力和來自其攜載的水的內(nèi)部壓力會引起管道破裂和滲漏。為了維修管道，通常必須有部段會被移除，這需要整體中斷管道上方的交通和破壞結(jié)構(gòu)，例如道路或建筑物。除此之外，這種維修還消耗大量的時間和資源，而且相當(dāng)昂貴。存在多種對已出故障或已變壞的管道進(jìn)行現(xiàn)場維修的方法。一些方法在于加強(qiáng)現(xiàn)有管道，這取決于現(xiàn)有管道所具有的強(qiáng)度，而其他方法在于從整體上替換現(xiàn)有管道。這些方法中的一些方法包括在管道內(nèi)放置襯層并將這些襯層粘附至管道內(nèi)壁，例如第3，149，646號、第 4，768，562 號、第 5，308，430 號、第 6，089，275 號、第 6，167，913 號、第 6，283，211 號、第7，025，580號、第7，258，141號以及第7，267，739號美國專利，以及第2008/0178955號美國專利申請公開所示。用于維修管道的其他方法是采用圍繞管道外壁上的結(jié)構(gòu)放置材料以保護(hù)和加固管道，例如第5，683，530號美國專利所示。現(xiàn)有的加襯或加固管道的方法需要大量人力且比較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明公開了一種維修管道的方法，其中在將抗拉加強(qiáng)材料擠壓成抵靠在管道內(nèi)壁上的螺旋纏繞的同時，避免在抗拉加強(qiáng)材料上產(chǎn)生扭曲應(yīng)力和/或減輕抗拉加強(qiáng)材料上的扭曲應(yīng)力，否則這些扭曲應(yīng)力會因?qū)⒖估訌?qiáng)材料繞管道內(nèi)壁纏繞產(chǎn)生。本發(fā)明還公開了一種將抗拉加強(qiáng)材料纏繞在管道內(nèi)部的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括卷盤組件，抗拉加強(qiáng)材料從該卷盤組件遞送至可移動車?？梢苿榆嚁y載輪軸組件，所述輪軸組件包括用于將抗拉加強(qiáng)材料從卷盤組件供送至安裝臂并將其繞管道內(nèi)壁纏繞的推進(jìn)器。該系統(tǒng)經(jīng)配置以在抗拉材料上不產(chǎn)生扭曲應(yīng)力和/或減輕抗拉材料上的扭曲應(yīng)力的情況下推動抗拉材料形成螺旋卷繞，否則這些扭曲應(yīng)力會在將抗拉加強(qiáng)材料繞管道內(nèi)壁纏繞時產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的特定方面，卷盤組件連接至可移動車并由可移動車保持。為了在抗拉加強(qiáng)材料繞管道內(nèi)壁纏繞時減輕抗拉加強(qiáng)材料上的應(yīng)力，可以在推進(jìn)器將抗拉加強(qiáng)材料從卷盤組件供送至安裝臂并將抗拉加強(qiáng)材料繞管道內(nèi)壁纏繞時，旋轉(zhuǎn)卷盤組件。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，卷盤組件可安裝在動力轉(zhuǎn)臺上，且系統(tǒng)可進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)臺推進(jìn)器、在一端以可旋轉(zhuǎn)方式連接至轉(zhuǎn)臺的連續(xù)旋轉(zhuǎn)護(hù)套、以及鄰近護(hù)套另一端定位的可移動車和安裝臂。動力轉(zhuǎn)臺可放置在管道外部并將抗拉加強(qiáng)材料供送至連續(xù)旋轉(zhuǎn)護(hù)套，同時轉(zhuǎn)動以避免在加強(qiáng)材料中累積扭曲應(yīng)力。同樣地，根據(jù)本發(fā)明的另一些方面，卷盤可連接至管道內(nèi)的可移動車并由該可移動車保持，卷盤可經(jīng)配置以僅繞卷盤的軸旋轉(zhuǎn)以便從卷盤上退下抗拉加強(qiáng)材料，其中卷盤的軸平行于管道的長度延伸。當(dāng)抗拉加強(qiáng)材料從卷盤上退下時，加強(qiáng)材料穿過推進(jìn)器行進(jìn)。推進(jìn)器和安裝臂安裝在同樣繞平行于管道的長度的軸線旋轉(zhuǎn)的支撐臂上，以便當(dāng)經(jīng)由安裝臂推進(jìn)抗拉加強(qiáng)材料時，抗拉加強(qiáng)材料繞管道內(nèi)壁纏繞。當(dāng)抗拉加強(qiáng)材料從卷盤上退下并經(jīng)由安裝臂推動時，其方向保持與將其推抵在管道內(nèi)壁上的連續(xù)盤繞的方向相同，這樣避免了在抗拉加強(qiáng)材料中累積扭曲應(yīng)力，否則這些扭曲應(yīng)力會在因抗拉加強(qiáng)材料繞管道內(nèi)壁 纏繞產(chǎn)生。在上述情況中，抗拉加強(qiáng)材料形成的螺旋繞被埋入硬化基體中，該硬化基體可經(jīng)最終處理以提供平滑的管道內(nèi)表面。另外，由于將抗拉加強(qiáng)材料壓入管道壁的過程迫使硬化基體進(jìn)入基材的孔隙，因此通過將抗拉加強(qiáng)材料壓入管道內(nèi)壁改善硬化基體與管道基材的接合，這樣在管道內(nèi)形成加強(qiáng)的復(fù)合加強(qiáng)材料。


參考附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)，其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的特定方面的具有抗拉加強(qiáng)材料為襯層的管道的側(cè)視截面圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的特定方面的用于在管道內(nèi)纏繞加強(qiáng)材料的安裝裝置的實例的側(cè)視圖。圖3示出了圖2的安裝裝置的俯視圖。圖4示出了圖2的安裝裝置的立體圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的特定方面的用于維修管道的示例性方法。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的特定方面的要被維修的管道的正面截面圖。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的特定方面的具有抗拉加強(qiáng)材料為襯層的管道的側(cè)視截面圖。圖8示出了圖7中使用的安裝裝置的立體圖。圖9示出了圖8的安裝裝置的主視圖。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的特定方面的用于維修管道的系統(tǒng)。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的特定方面的被加固的管道的爆炸圖。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的特定方面的已經(jīng)具有抗拉加強(qiáng)材料和襯層的管道的橫截面視圖。圖13示出了具有防水膜的圖12的管道的截面圖。圖14示出了具有縱向加固層的圖12的管道的截面圖。
圖15示出了還具有縱向支撐的圖12的管道的截面圖。
具體實施例方式參考如下說明、權(quán)利要求書以及附圖可以更好地理解上述發(fā)明內(nèi)容。以下給出的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的具體實施例的描述并不打算限定本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而是作為優(yōu)選實施例的特定示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解他們可以以公開的概念和具體實施例作為基礎(chǔ)來修改或設(shè)計其他能夠達(dá)到與本發(fā)明相同目的的方法和系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以理解這些等同的組合方式不會脫離本發(fā)明的精神和范圍的最寬的形式。描述了一種用于維修管道的方法,其中向管道的內(nèi)表面壓入一種剛度足以抵抗在短距離內(nèi)屈曲的抗拉加強(qiáng)材料使其成為具有不同間隔的連續(xù)的螺旋卷繞，同時避免在抗拉加強(qiáng)材料上產(chǎn)生扭曲應(yīng)力和/或減輕抗拉加強(qiáng)材料上的扭曲應(yīng)力，否則這些扭曲應(yīng)力會因?qū)⒖估訌?qiáng)材料繞管道內(nèi)壁纏繞產(chǎn)生。關(guān)于特定優(yōu)選實施例的特定方面，當(dāng)安裝抗拉加強(qiáng)材料時，該抗拉加強(qiáng)材料可繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)以減輕將其螺旋纏繞至管道所產(chǎn)生的扭曲應(yīng) 力?？梢匝卮怪庇诠艿篱L度的共同方向?qū)⒖估訌?qiáng)材料推靠至管道的內(nèi)表面和將抗拉加強(qiáng)材料從卷盤上退下來,這避免了在抗拉加強(qiáng)材料內(nèi)產(chǎn)生扭曲應(yīng)力。在每一情況中,抗拉加強(qiáng)材料形成的螺旋纏繞被優(yōu)選地嵌入硬化基體中，將抗拉加強(qiáng)材料壓靠管道內(nèi)表面的過程通過迫使硬化基體進(jìn)入基材的孔隙來改善硬化材料與管道基材之間的接合，導(dǎo)致管道內(nèi)部獲得加固的復(fù)合加強(qiáng)材料。抗拉加強(qiáng)材料可包括線材、盤條(rod)、絞線、線纜或這些材料的任意組合，且其可由多種材料中的一種或幾種制成，例如具有不同等級的鋼材(包括高強(qiáng)度鋼材或預(yù)應(yīng)力鋼)、預(yù)固化玻璃、碳纖維、芳香聚酰胺纖維增強(qiáng)聚合物材料和具有剛度足以被推靠在管道壁上形成圓形配置而不屈曲的其他類似材料?？估訌?qiáng)材料的截面可以是圓形的、橢圓形的、多邊形的或不規(guī)則形的，可以使材料的外部發(fā)生變形或具有凹坑以增大與接合基體材料結(jié)合的接合表面積。在放置完加強(qiáng)材料后，在不將所述加強(qiáng)材料粘結(jié)或機(jī)械固定至管道的情況下，加強(qiáng)材料仍能保持抵靠管道的位置和配置。如上所述，抗拉加強(qiáng)材料優(yōu)選地嵌入硬化基體材料，該硬化基體材料是在抗拉加強(qiáng)材料被放置于管道內(nèi)周之前被施加至管道內(nèi)表面的。作為在安裝抗拉加強(qiáng)材料之前施加該硬化材料的替代或附加，還可在抗拉加強(qiáng)材料上涂覆該硬化基體。進(jìn)一步地，可選擇地在進(jìn)行維修的管道的已有內(nèi)表面與抗拉加強(qiáng)材料的纏繞之間設(shè)置墊片，這在二者之間產(chǎn)生一開放空間，其可以用于在安裝完抗拉加強(qiáng)材料之后填充硬化基體?？梢杂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的多種常規(guī)方法施加硬化基體材料，這樣的方法包括噴涂技術(shù)、涂抹技術(shù)等非限制性實例?？估訌?qiáng)材料嵌入仍處于未硬化或未固化狀態(tài)的硬化基體，事實上將抗拉加強(qiáng)材料壓靠在管道內(nèi)部有助于迫使該硬化基體進(jìn)入管道基材的孔隙中，這改善了硬化基體的接合。硬化基體材料可以選自本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種不同的接合材料，例如水硬水泥和砂漿(其可以是聚合物改性的或纖維增強(qiáng)的)，以及也被纖維增強(qiáng)的聚合物例如環(huán)氧樹脂或乙烯酯。在放置完螺旋纏繞的抗拉加強(qiáng)材料之后，可以在該抗拉加強(qiáng)材料上方施加由硬化基體材料形成的第二層來完全封裝抗拉加強(qiáng)材料。一旦基體被硬化或固化，那么硬化基體和抗拉加強(qiáng)材料的結(jié)合會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)加固的復(fù)合襯層?；w材料可將抗拉加強(qiáng)材料接合至已有管道的內(nèi)表面來提供附加的加固，或者可不被接合，以在已有管道中產(chǎn)生獨(dú)立的加固復(fù)合管道。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的特定方面的被維修的管道100。管道具有進(jìn)入點(diǎn)110 (例如，檢修孔)，個人和/或設(shè)備可以通過該進(jìn)入點(diǎn)進(jìn)入管道100。為了維修和/或加固管道100，通過進(jìn)入點(diǎn)110引入抗拉加強(qiáng)材料120。該抗拉加強(qiáng)材料120附接至管道100的內(nèi)壁125，安裝裝置310將抗拉加強(qiáng)材料120繞管道100的內(nèi)壁125螺旋纏繞。關(guān)于圖I的系統(tǒng)，隨著加強(qiáng)材料120繞管道100的內(nèi)壁125纏繞，保持且供送抗拉加強(qiáng)材料120的卷盤415旋轉(zhuǎn)(箭頭417)以使得當(dāng)抗拉加強(qiáng)材料120被安裝在管道100的內(nèi)壁125上時，減輕抗拉加強(qiáng)材料中的扭曲應(yīng)力?？梢灶A(yù)料到，為了維修管道100，抗拉加強(qiáng)材料120的卷盤415可以被放置在管道100內(nèi)，或可在管道內(nèi)組裝。如果抗拉加強(qiáng)材料120的卷盤415要在管道內(nèi)組裝，那么可以將抗拉加強(qiáng)材料從管道外部的卷盤傳送到管道內(nèi)部的卷盤415上?？商鎿Q地，加強(qiáng)材料I 20的卷盤415可留在管道外部，在此情況下，只有一段加強(qiáng)材料120會供送通過進(jìn)入點(diǎn)110，如下詳細(xì)說明。一旦加強(qiáng)材料120已經(jīng)被供送到管道內(nèi)要安裝該加強(qiáng)材料的位置，那么加強(qiáng)材料120被緊固至管道100?？梢酝ㄟ^在管道100中鉆孔并將加強(qiáng)材料120的一部分放置于該孔中的方式將加強(qiáng)材料120緊固住。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到還存在將加強(qiáng)材料120的起始部分緊固至管道100的其他多種方式。在將加強(qiáng)材料120緊固至管道100之后，該加強(qiáng)材料繞管道100的內(nèi)壁125螺旋纏繞，同時避免在加強(qiáng)材料中產(chǎn)生扭曲應(yīng)力和/或減輕抗拉加強(qiáng)材料上的扭曲應(yīng)力，否則這些扭曲應(yīng)力會在因抗拉加強(qiáng)材料繞管道內(nèi)壁纏繞而產(chǎn)生。例如，加強(qiáng)材料120可以繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)(例如通過使卷盤415沿著箭頭417的方向旋轉(zhuǎn))以便減輕由纏繞過程產(chǎn)生于加強(qiáng)材料120上的扭曲應(yīng)力。隨著額外的加強(qiáng)材料120抵靠著管道100的內(nèi)壁125纏繞，力口強(qiáng)材料120的剛度足以在不將該抗拉加強(qiáng)材料錨定至或粘附至管道的情況下，使已安裝的加強(qiáng)材料保持鄰近管道的內(nèi)表面的螺旋纏繞?？蛇x擇地，上述方法可用多層抗拉加強(qiáng)材料120給管道100加襯層。在這種情況下，首先，抗拉加強(qiáng)材料120可以在減輕抗拉加強(qiáng)材料120上的扭曲應(yīng)力的同時抵靠管道100的內(nèi)壁125盤繞，并嵌入硬化基體，如上所述。此后，通過抵靠著如上形成的加強(qiáng)復(fù)合材料來卷繞抗拉加強(qiáng)材料120以形成第二層抗拉加強(qiáng)材料120，然后將該第二層嵌入硬化基體，如此形成多層的加強(qiáng)復(fù)合材料。
如圖I所示，可通過使用安裝裝置(由310總體示出)將加強(qiáng)材料120安裝在管道100內(nèi)。如圖2至圖4更加具體地示出的，安裝裝置310具有三個主要組成部件，包括卷盤組件315、輪軸組件320和可移動車325。當(dāng)只能通過檢修孔進(jìn)入管道時，安裝裝置可在管道內(nèi)部組裝。卷盤組件315向輪軸組件320供送抗拉加強(qiáng)材料120。如圖2至圖4更加具體地示出的，卷盤組件315可以包括帶有卷盤軸420的卷盤415，該卷盤軸420將卷盤415可移除地安裝在一對卷盤臂410之間。卷盤415可以允許卷盤415在卷盤臂410之間轉(zhuǎn)動的任何方式接附至卷盤組件315，這些方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的。輪軸組件320由可移動車325攜載。卷盤組件315在輪軸組件320的背側(cè)端部接附至輪軸組件320。輪軸組件320包括常規(guī)配置的液壓推進(jìn)器322。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以使用其他形式的推進(jìn)器(例如，電力推進(jìn)器等)。推進(jìn)器322將抗拉加強(qiáng)材料120從卷盤415供送至位于輪軸組件320前端的安裝臂324。輪軸組件320可以機(jī)械連接至可移動車上的驅(qū)動組件650以使安裝臂324的旋轉(zhuǎn)與可移動車在管道內(nèi)的縱向移動同步，這樣實現(xiàn)了已安裝的抗拉加強(qiáng)材料120的連續(xù)盤繞之間的期望間距。在這種情況下，向驅(qū)動組件650提供動力以驅(qū)動輪軸組件320，或者抵靠著管道內(nèi)表面的抗拉加強(qiáng)材料120的反作用力可以使安裝臂324旋轉(zhuǎn)，從而使輪軸組件320旋轉(zhuǎn)并通過所述機(jī)械連接驅(qū)動該驅(qū)動組件650?？商鎿Q地，電控制器可以控制安裝臂和驅(qū)動組件650的馬達(dá)中每一個的驅(qū)動速度以正確地同步這些組成部件的運(yùn)動。作為另一替換方式，可獨(dú)立地控制安裝臂324與驅(qū)動組件650的驅(qū)動速度，只要對于給定的安裝臂324的旋轉(zhuǎn)速度，用戶能根據(jù)驅(qū)動組件650的驅(qū)動速度獲得已安裝的加強(qiáng)材料120的連續(xù)盤繞之間的期望間距。在每一情況下，來自卷盤415的抗拉加強(qiáng)材料120的供送速率優(yōu)選地由電控制器控制。如圖2至圖4所示，安裝臂324具有大致S形的構(gòu)造，其沿與加強(qiáng)材料120從卷盤415穿過推進(jìn)器322的供送方向大致成直角的方向?qū)⒓訌?qiáng)材料120導(dǎo)向管道的內(nèi)表面。只 要安裝臂324配置為推動抗拉加強(qiáng)材料形成管道內(nèi)側(cè)上的連續(xù)的螺旋盤繞，就可以在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下使用其他配置的安裝裝置324。如上所述，卷盤組件315和輪軸組件320能夠安裝在可移動車325上?？梢苿榆?25還具有輪子385和驅(qū)動組件650。驅(qū)動組件650優(yōu)選地包括配置為驅(qū)動至少一個輪子385的馬達(dá)，驅(qū)動組件650還包括鏈接至輪軸組件320的機(jī)械鏈接機(jī)構(gòu)以便提供驅(qū)動組件650和安裝臂324之間的同步運(yùn)動。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的使用如上所述的安裝裝置310維修管道100的方法。在步驟500處，將安裝裝置310放置至管道100的內(nèi)部或在該內(nèi)部組裝。在步驟510處，穿過推進(jìn)器322和安裝臂324供送來自卷盤415的加強(qiáng)材料120，從而提供加強(qiáng)材料120的起始部分。接著，在步驟515處，加強(qiáng)材料120的起始部分被緊固至管道100的內(nèi)壁125。在一些情況下，可以預(yù)料到不必將加強(qiáng)材料120的起始部分緊固至管道100的內(nèi)壁125。在步驟520處，隨著卷盤組件315繞著軸線旋轉(zhuǎn)(該軸線垂直于抗拉加強(qiáng)材料120的纏繞軸線)，加強(qiáng)材料120被安裝至管道100的內(nèi)壁125。卷盤組件315的這種旋轉(zhuǎn)減輕了加強(qiáng)材料120上的扭曲應(yīng)力，否則會因?qū)⒓訌?qiáng)材料120螺旋地放置在管道100的內(nèi)壁125上而產(chǎn)生這些扭曲應(yīng)力。在步驟530處，從卷盤415上切下加強(qiáng)材料120，該加強(qiáng)材料120的末端緊固至管道100的內(nèi)壁125。如果整個卷盤415用完了，那么加強(qiáng)材料120的末端緊固至管道100的內(nèi)壁125，且可選擇地，如果期望進(jìn)一步加固，該末端還可接到新卷盤上的加強(qiáng)材料。最后，在步驟540處，加強(qiáng)材料120被嵌入硬化基體材料中。圖6示出了安裝裝置310，其中安裝臂324將加強(qiáng)材料120放置于管道100的內(nèi)壁125。如圖所示，安裝裝置310可以具有機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)327，例如鏈條，其驅(qū)動安裝裝置310以使其在期望的方向上移動?？商鎿Q地，可由驅(qū)動組件650中獨(dú)立控制的馬達(dá)來驅(qū)動安裝裝置310?？商鎿Q地，參考圖7，卷盤415可配置為旋轉(zhuǎn)以便從卷盤415上退下抗拉加強(qiáng)材料120，其中卷盤415的軸平行于管道100的長度方向延伸。隨著抗拉加強(qiáng)材料120從卷盤415上退下，可以沿垂直于管道長度的共同方向?qū)⒖估訌?qiáng)材料推靠管道的內(nèi)表面和將抗拉加強(qiáng)材料從卷盤415上退下來，這避免了在抗拉加強(qiáng)材料內(nèi)產(chǎn)生扭曲應(yīng)力。在這種配置中，尤其參考圖7至圖9，卷盤415可旋轉(zhuǎn)地安裝至可移動車325并配置為在其軸420上旋轉(zhuǎn)，其中軸420與可移動車325的行進(jìn)方向相對準(zhǔn)。推進(jìn)器322和安裝臂324安裝在支撐臂326上，其同樣配置成在軸420上旋轉(zhuǎn)，但沿與卷盤415的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向。再一次地，推進(jìn)器322經(jīng)由安裝臂324將抗拉加強(qiáng)材料120推抵管道100的內(nèi)壁125。由抗拉加強(qiáng)材料120被壓在管道100的內(nèi)壁125而產(chǎn)生的反作用力使得臂326旋轉(zhuǎn)，或臂326可被外部結(jié)構(gòu)驅(qū)動。同樣地，臂326被機(jī)械鏈接至驅(qū)動組件650，借此，臂326的所述旋轉(zhuǎn)可引起可移動車310的驅(qū)動輪385的旋轉(zhuǎn)，或臂326和驅(qū)動輪385可通過共同驅(qū)動臂326和驅(qū)動輪385的電控制器連接、由共同的驅(qū)動組件650驅(qū)動，或該臂和驅(qū)動輪可被獨(dú)立地驅(qū)動，如上所述。如圖10所示，卷盤415可選擇地與余下的加強(qiáng)材料安裝組件分離。在這種情況下，該系統(tǒng)可以包括五個主要組成部件動力轉(zhuǎn)臺1010，轉(zhuǎn)臺推進(jìn)器1015，盤管彈簧1020，直的旋轉(zhuǎn)護(hù)套1025以及安裝裝置1030。動力轉(zhuǎn)臺1010經(jīng)配置以繞垂直于加強(qiáng)材料120的纏繞軸線的軸線旋轉(zhuǎn)，這樣當(dāng)加強(qiáng)材料120螺旋纏繞管道100內(nèi)部時，可同樣避免在加強(qiáng)材料 120內(nèi)形成扭曲應(yīng)力。動力轉(zhuǎn)臺1010優(yōu)選地接附至固定基座。卷盤415向圍繞轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)臺推進(jìn)器1015供送抗拉加強(qiáng)材料120。動力轉(zhuǎn)臺1010通過盤管彈簧1020可旋轉(zhuǎn)地連接至連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套1025，以便每個組成部分在相同的方向上以相同的速度旋轉(zhuǎn)以避免在加強(qiáng)材料120中累積扭曲應(yīng)力。加強(qiáng)材料120通過進(jìn)入點(diǎn)110、更優(yōu)選地通過盤管彈簧1020被推進(jìn)管道100，其中盤管彈簧1020協(xié)助將抗拉加強(qiáng)材料120引導(dǎo)至連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套1025。盤管彈簧1020可機(jī)械連接至轉(zhuǎn)臺推進(jìn)器和旋轉(zhuǎn)護(hù)套。在一個實例中，連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套1025包括隨著轉(zhuǎn)臺1058的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動的管1060。該管1060安裝在支承結(jié)構(gòu)1065上，該支承結(jié)構(gòu)1065可暫時接附至管道100的內(nèi)壁125或由定位在管道100內(nèi)的柱子支撐。然后，加強(qiáng)材料120進(jìn)入安裝裝置1030，其將加強(qiáng)材料120落置在管道100的內(nèi)壁125上。安裝裝置1030優(yōu)選地包括如上所述的安裝裝置310，但不帶有卷盤組件315。當(dāng)通過安裝臂324推進(jìn)加強(qiáng)材料120時，推靠管道內(nèi)表面的抗拉加強(qiáng)材料的反作用力使得安裝臂324以與抗拉加強(qiáng)材料120的前進(jìn)速率相同的速率旋轉(zhuǎn)?？估訌?qiáng)材料的間隔由安裝裝置1030的縱向移動速率控制。安裝裝置1030的縱向移動可由驅(qū)動組件控制，其中該驅(qū)動組件可由電控制器獨(dú)立地控制或通過連到安裝臂324的機(jī)械聯(lián)動件機(jī)械地驅(qū)動，或者安裝裝置1030可由絞盤拉動。如圖10所示，加強(qiáng)材料120被從轉(zhuǎn)臺推進(jìn)器1015推進(jìn)到連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套1025的管的最近端。可替換地，運(yùn)送抗拉加強(qiáng)材料120的柔性管或盤管彈簧1020連接轉(zhuǎn)臺推進(jìn)器1015和連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套1025的管。在這種情況下，柔性管的轉(zhuǎn)動方向還與旋轉(zhuǎn)護(hù)套1020的轉(zhuǎn)動方向相同以減輕加強(qiáng)材料120中的扭曲應(yīng)力。作為另一替換實施例，作為轉(zhuǎn)臺推進(jìn)器1015和旋轉(zhuǎn)護(hù)套1025的互連的附加或替代，還可以提供用于轉(zhuǎn)動或協(xié)助轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)護(hù)套1025的附加驅(qū)動機(jī)構(gòu)1026。同樣地，當(dāng)引導(dǎo)抗拉加強(qiáng)材料120穿過管道100時，還可以沿著抗拉加強(qiáng)材料120的長度的任何位置提供與推進(jìn)器322和1015具有相似結(jié)構(gòu)的附加推進(jìn)器。為了確保安裝臂324和轉(zhuǎn)臺1010同步旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選地提供可配置的電控制器，該電控制器可配置為便于控制每個驅(qū)動系統(tǒng)的速度(包括可移動車325上的驅(qū)動器650，轉(zhuǎn)臺1010，和任何中間驅(qū)動器1026)、以及可選擇地控制每個推進(jìn)器的速度和可移動車325在管道100內(nèi)的縱向運(yùn)動的速度。可替換地，可移動車325的縱向運(yùn)動可以是由于通過可移動車325上的驅(qū)動輪385和安裝臂324之間的機(jī)械聯(lián)動件使抗拉加強(qiáng)材料120壓靠著管道100的內(nèi)部而產(chǎn)生的反作用力引起的，如上所詳述。圖10所示的系統(tǒng)相對于現(xiàn)有系統(tǒng)提供多種優(yōu)勢。例如，加強(qiáng)材料120可以被保持在地面上，可以被直接從盤繞安裝到管道的內(nèi)表面上，而不需要將材料轉(zhuǎn)移到管道內(nèi)的卷盤的中間步驟。加強(qiáng)材料120進(jìn)入管道100所需的開口非常小，這個開口不用比加強(qiáng)材料120供送至安裝裝置1030所穿過的管的直徑大太多。系統(tǒng)1000的每一部分設(shè)計為可拆解的，且可經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)檢修孔開口傳送至所需位置，這降低或消除了開鑿或擾亂現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、地面或道路的需求?？估訌?qiáng)材料120可自抗拉加強(qiáng)材料120源經(jīng)短距離或非常長的距離被傳送至并安裝在管道中。本發(fā)明可以用來加強(qiáng)管道的單個區(qū)段或連續(xù)長度。由于加強(qiáng)材料120上存在扭曲應(yīng)力最小化，且加強(qiáng)材料120具有一旦將其放置在 管道的內(nèi)壁125上時便保持其位置的足夠剛性，因此可以隨時停止該過程，同時仍保持盤繞的加強(qiáng)材料120的結(jié)構(gòu)完整性?？梢栽谳啺嗷蛐枰a(bǔ)充加強(qiáng)材料120的卷盤415時容易地停止放置加強(qiáng)材料120?？梢酝ㄟ^熔合、粘合、焊接、壓接、搭接、釬焊或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其他方法完成盤繞或卷盤之間的加強(qiáng)材料120的接合。加強(qiáng)材料120可以經(jīng)由保護(hù)系統(tǒng)處理以增強(qiáng)耐久性。例如，鋼加強(qiáng)材料120可以涂覆有鋅、有機(jī)或無機(jī)涂層、或陶瓷處理物。還可以對鋼加強(qiáng)材料120進(jìn)行防腐蝕的冶金處理，例如不銹鋼或其他鎳合金。在特定應(yīng)用中，可以設(shè)置被動或主動陰極保護(hù)系統(tǒng)以保護(hù)鋼加強(qiáng)材料120。如果基于水泥的材料被用于封裝基體，那么可加入腐蝕抑制劑或致密添加劑以保護(hù)鋼加強(qiáng)材料120免于腐蝕。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到加強(qiáng)材料120受限于多種環(huán)境因素，因此，需要適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)以免受環(huán)境影響。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解這種保護(hù)方式。如前所述，隨著抗拉加強(qiáng)材料120被安裝在管道100的內(nèi)壁125上，其優(yōu)選地被嵌入接合基體材料。在放置抗拉加強(qiáng)材料120之前，優(yōu)選地將接合基體放置于管道100的內(nèi)壁125?？梢酝ㄟ^噴涂、涂抹或其他方式施加接合基體。然后，加強(qiáng)材料120被安裝在未固化且未被硬化的基體中，如前所述。有利地是，由于將抗拉加強(qiáng)材料壓入管道壁會迫使硬化基體進(jìn)入管道基材的孔隙中，因此通過將抗拉加強(qiáng)材料壓入管道100的內(nèi)壁，可以改進(jìn)硬化基體與管道基材的結(jié)合，從而在管道內(nèi)形成強(qiáng)化的復(fù)合加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。在基體被硬化后，抗拉加強(qiáng)材料與現(xiàn)有管道結(jié)合成為一體。然后，將基體的附加層施加到盤繞的抗拉加強(qiáng)材料120上，以在抗拉加強(qiáng)材料上提供保護(hù)涂層并在管道100的內(nèi)表面形成平滑的最終表面。每一層基體的厚度會依據(jù)管道的使用需求而有所變化。在設(shè)計為攜載壓力液體的管道中，基體優(yōu)選地形成不透水表面以避免由管道100攜載的任何液體觸及被加強(qiáng)的現(xiàn)有管道。管道100的內(nèi)部壓力(通常是壓力水)通過材料膜或基體層被裝在管道100中，其將流體壓力產(chǎn)生的力分配到由周向包裹的加強(qiáng)材料120產(chǎn)生的管道100的新的內(nèi)層。在一些實例中，在基體材料上方施加補(bǔ)充的防水涂層。如圖11所示的爆炸圖，一旦安裝了加強(qiáng)材料120，管道100處于加強(qiáng)狀態(tài)。如圖12的橫截面所示，該加固的管道100包括先前的管道壁1205，加強(qiáng)材料120位于管道100內(nèi)側(cè)上的硬化基體1230內(nèi)。如圖13所示，該加固的管道100還可選擇性地包括定位在硬化基體1230內(nèi)側(cè)上的防水膜1310。進(jìn)一步地，如圖14所示，可以提供縱向加強(qiáng)層1410，其包括纖維增強(qiáng)塑料層、具有或不具有網(wǎng)眼的纖維增強(qiáng)砂漿層、原位固化管道層(CIPP)、鋼線網(wǎng)層或類似物，以便提供對原有管道結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步縱向支撐。同樣地，如圖15所示，通過使用附加的、縱向分布的抗拉加強(qiáng)材料來提供進(jìn)一步的縱向結(jié)構(gòu)支撐1510，其附接至繞管道內(nèi)部周向延伸的螺旋纏繞，該縱向分布的抗拉加強(qiáng)材料同樣嵌入硬化基體1230內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到本文描述的系統(tǒng)和方法的多種優(yōu)點(diǎn)。該方法可以有效地用于管道100的短段的維修或長段管道的維修。連續(xù)的加強(qiáng)材料可以通過已有的進(jìn)入開口安裝在管道100內(nèi)部而不必挖開整個管道段。安裝加強(qiáng)材料的高效的機(jī)械過程比現(xiàn)有方法需要更少的人力。當(dāng)使用的材料是美國國家科學(xué)基金會(NSF)批準(zhǔn)的材料時，本發(fā)明的維修對于容納可飲用水的管道而言是安全的。已經(jīng)詳細(xì)提出了基于本發(fā)明概念的優(yōu)選實施例和特定變形，在熟悉了本發(fā)明的相 關(guān)概念后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到各種其他實施例以及此處示出和描述的實施例的特定變形和修改。例如，雖然前述示例性實施例被描述為用于混凝土管道的維修，但在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，其同樣可用于加固和/或維修鋼管道或具有其他配置或材料的管道。因此，可以理解的是本發(fā)明還可以用于未具體描述的其他情況。工業(yè)實用性本發(fā)明適用于管道和維修管道的相關(guān)方法。本發(fā)明公開了一種系統(tǒng)和維修管道的方法，其中，在將抗拉加強(qiáng)材料被推靠在管道的內(nèi)壁形成螺旋纏繞的同時，避免在抗拉加強(qiáng)材料上產(chǎn)生扭曲應(yīng)力和/或減輕抗拉加強(qiáng)材料上的扭曲應(yīng)力，否則這些扭曲應(yīng)力會因?qū)⒖估訌?qiáng)材料繞管道內(nèi)壁纏繞而產(chǎn)生。本發(fā)明的方法可應(yīng)用于管道維修領(lǐng)域的行業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種加固管道結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟 提供具有連續(xù)長度的抗拉加強(qiáng)材料； 將所述抗拉加強(qiáng)材料推靠在管道結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面上并形成鄰近所述管道的所述內(nèi)表面的連續(xù)螺旋纏繞； 當(dāng)所述抗拉加強(qiáng)材料被推動形成所述螺旋纏繞圈時，減輕所述抗拉加強(qiáng)材料內(nèi)由所述螺旋纏繞圈產(chǎn)生的扭曲應(yīng)力； 將所述抗拉加強(qiáng)材料嵌入硬化基體材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 用一硬化基體材料涂覆所述抗拉加強(qiáng)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述加強(qiáng)材料足夠堅硬以抵抗將其推靠所述管道內(nèi)表面而產(chǎn)生的屈曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在不將所述抗拉加強(qiáng)材料額外支撐、錨定或粘附至所述管道的情況下，所述加強(qiáng)材料還足夠剛硬到保持鄰近所述管道的內(nèi)表面并處于所述螺旋纏繞的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 提供推進(jìn)器，其配置為接收所述抗拉加強(qiáng)材料，且推進(jìn)所述抗拉加強(qiáng)材料以抵靠所述管道的所述內(nèi)表面形成所述螺旋纏繞。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中提供的所述連續(xù)長度的抗拉加強(qiáng)材料圍繞著卷盤盤繞，其中所述推進(jìn)器從所述卷盤上接收抗拉加強(qiáng)材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，減輕所述抗拉加強(qiáng)材料中的扭曲應(yīng)力的方法進(jìn)一步包括 使所述卷盤繞著與所述抗拉加強(qiáng)材料的盤繞軸線相垂直的軸線、并沿著減輕由螺旋纏繞所述加強(qiáng)材料而產(chǎn)生的扭曲應(yīng)力的方向旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述推進(jìn)器經(jīng)由安裝臂推進(jìn)所述抗拉加強(qiáng)材料，所述安裝臂配置為引導(dǎo)來自所述推進(jìn)器的所述抗拉加強(qiáng)材料抵靠所述管道的所述內(nèi)表面以形成所述連續(xù)的螺旋纏繞。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述抗拉加強(qiáng)材料具有足夠的剛度以抵抗當(dāng)被所述推進(jìn)器推進(jìn)并推抵所述管道內(nèi)表面時屈曲。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述方法在所述管道的所述內(nèi)表面上形成結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層，所述結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層形成防水膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 在所述結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層上方施加附加的防水膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中推動所述抗拉加強(qiáng)材料的步驟和減輕扭曲應(yīng)力的步驟是同時進(jìn)行的。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中重復(fù)所述方法以產(chǎn)生多層結(jié)構(gòu)加固層。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中減輕扭曲應(yīng)力的步驟如此完成使所述抗拉加強(qiáng)材料繞著與所述抗拉加強(qiáng)材料的盤繞軸線相垂直的軸線、沿著減輕由螺旋纏繞所述加強(qiáng)材料而產(chǎn)生的扭曲應(yīng)力的方向旋轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述管道的內(nèi)部開始所述抗拉加強(qiáng)材料的旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述管道的外部開始所述抗拉加強(qiáng)材料的旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述方法形成結(jié)構(gòu)加強(qiáng)復(fù)合材料，其接合至所述管道結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面以便向所述管道結(jié)構(gòu)提供補(bǔ)充的加強(qiáng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述方法形成結(jié)構(gòu)加強(qiáng)復(fù)合材料，其不與所述管道結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面接合，且配置為承載在所述管道結(jié)構(gòu)上的所有流體靜壓力。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中所述抗拉加強(qiáng)材料包括選自由下列材料組成的群組金屬線、盤條、絞線、線纜和這些材料的組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述抗拉加強(qiáng)材料包括鋼材。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述抗拉加強(qiáng)材料包括高強(qiáng)度鋼材。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述抗拉加強(qiáng)材料包括預(yù)應(yīng)力鋼。
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述抗拉加強(qiáng)材料包括選自由下列材料組預(yù)固化玻璃、芳香聚酰胺、以及碳纖維增強(qiáng)聚合物材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述硬化基體包括選自下列材料組水硬水泥和砂漿。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述硬化基體是經(jīng)聚合物改性的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述硬化基體是經(jīng)纖維增強(qiáng)的。
27.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述硬化基體包括選自下列材料組環(huán)氧基樹月旨、乙烯酯和聚合物材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述硬化基體是經(jīng)纖維增強(qiáng)的。
29.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述硬化基體是噴涂施加的。
30.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述硬化基體是涂抹施加的。
31.一種加固管道結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟 提供具有連續(xù)長度的抗拉加強(qiáng)材料； 推動所述抗拉加強(qiáng)材料抵靠管道結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面并形成鄰近所述管道的所述內(nèi)表面的連續(xù)螺旋纏繞； 將所述抗拉加強(qiáng)材料嵌入固化基體材料； 其中，所述加強(qiáng)材料足夠剛硬以抵抗將其推靠在所述管道內(nèi)表面上時屈曲，且在不將所述抗拉加強(qiáng)材料額外支撐、錨定或粘附至所述管道的情況下，所述加強(qiáng)材料還足夠堅硬到保持鄰近所述管道的內(nèi)表面的所述螺旋纏繞的狀態(tài)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 用硬化基體材料涂覆所述抗拉加強(qiáng)材料。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 提供推進(jìn)器，其配置為接收所述抗拉加強(qiáng)材料，且推進(jìn)所述抗拉加強(qiáng)材料抵靠所述管道的所述內(nèi)表面以形成所述螺旋纏繞。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中提供的所述連續(xù)長度的抗拉加強(qiáng)材料圍繞著卷盤盤繞，其中所述推進(jìn)器從所述卷盤上接收抗拉加強(qiáng)材料。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述推進(jìn)器經(jīng)由安裝臂推進(jìn)所述抗拉加強(qiáng)材料，所述安裝臂配置為引導(dǎo)來自所述推進(jìn)器的所述抗拉加強(qiáng)材料抵靠所述管道的所述內(nèi)表面以形成所述連續(xù)螺旋纏繞。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中推動所述抗拉加強(qiáng)材料的步驟配置為當(dāng)所述抗拉加強(qiáng)材料被推動形成所述螺旋纏繞時避免在所述抗拉加強(qiáng)材料中產(chǎn)生扭曲應(yīng)力。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述方法在所述管道的所述內(nèi)表面上形成結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層，所述結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層形成防水膜。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 在所述結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層上方施加附加的防水膜。
39.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述方法在所述管道的所述內(nèi)表面上形成結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層，其中所述結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層接合至所述管道的內(nèi)表面以便向所述管道結(jié)構(gòu)提供補(bǔ)充的加固。
40.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述方法在所述管道的所述內(nèi)表面上形成結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層，其中所述結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層不與所述管道的內(nèi)表面接合且配置為承載在所述管道上的所有流體靜壓力。
41.一種加固的管道，包括 大體圓柱形的中空管道； 結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層，其包括由具有連續(xù)長度的抗拉加強(qiáng)材料形成的螺旋纏繞圈，所述抗拉加強(qiáng)材料被推靠在所述管道的內(nèi)表面同時旋轉(zhuǎn)所述抗拉加強(qiáng)材料以減輕和/或避免由所述螺旋纏繞產(chǎn)生的扭曲應(yīng)力； 其中所述抗拉加強(qiáng)材料被封裝在硬化基體材料中。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的加固的管道，其中所述加強(qiáng)材料足夠剛硬以抵抗將其推靠在所述管道內(nèi)表面上時屈曲。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的加固的管道，其中在不將所述抗拉加強(qiáng)材料額外支撐、錨定或粘附至所述管道的情況下，所述加強(qiáng)材料還足夠剛硬到保持鄰近所述管道的內(nèi)表面的所述螺旋纏繞的狀態(tài)。
44.一種用于加固管道結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，包括 具有連續(xù)長度的抗拉加強(qiáng)材料； 推進(jìn)器，其接收所述抗拉加強(qiáng)材料，且配置為將所述抗拉加強(qiáng)材料推靠在管道結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面上并形成鄰近所述管道內(nèi)表面的螺旋纏繞； 其中所述系統(tǒng)配置為繞延伸穿過所述抗拉加強(qiáng)材料的中心軸線、沿著減輕由螺旋卷繞所述加強(qiáng)材料而產(chǎn)生的扭曲應(yīng)力的方向旋轉(zhuǎn)所述抗拉加強(qiáng)材料。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述抗拉加強(qiáng)材料足夠剛硬以抵抗當(dāng)其被所述推進(jìn)器推進(jìn)并抵靠所述管道內(nèi)表面時屈曲。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中在不將所述抗拉加強(qiáng)材料錨定或粘附至所述管道的情況下，所述加強(qiáng)材料還足夠剛硬到保持鄰近所述管道的所述內(nèi)表面的所述螺旋纏繞的狀態(tài)。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 卷盤組件，其中所述抗拉加強(qiáng)材料纏繞在所述卷盤組件上，其中所述系統(tǒng)配置為當(dāng)加強(qiáng)材料從所述卷盤上退下時旋轉(zhuǎn)所述卷盤組件。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 安裝所述推進(jìn)器的可移動車； 安裝臂，其附接至所述推進(jìn)器并配置為弓I導(dǎo)來自所述推進(jìn)器的所述抗拉加強(qiáng)材料抵靠所述管道的所述內(nèi)表面以形成所述螺旋纏繞。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步配置為當(dāng)所述加強(qiáng)材料被推動形成螺旋纏繞時，使所述推進(jìn)器和所述安裝臂與所述卷盤組件協(xié)調(diào)地旋轉(zhuǎn)。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，所述推進(jìn)器不與所述卷盤和所述安裝臂一起旋轉(zhuǎn)。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，所述安裝臂、所述推進(jìn)器和所述卷盤在所述抗拉加強(qiáng)材料抵靠所述管道內(nèi)部壓緊的反作用力的影響下同步旋轉(zhuǎn)。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，所述卷盤在與所述安裝臂相對的所述框架的末端處可旋轉(zhuǎn)地安裝至所述可移動框架上。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 卷盤安裝裝置，其在與所述安裝臂相對的所述框架的末端處可旋轉(zhuǎn)地安裝至所述框架上，其中所述卷盤可移除地和可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述卷盤安裝裝置內(nèi)。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 轉(zhuǎn)臺，其配置為繞大體豎直的軸線旋轉(zhuǎn)； 卷盤安裝裝置，其固定地安裝至所述轉(zhuǎn)臺，其中所述卷盤可移除地和可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述卷盤安裝裝置內(nèi)。
55.根據(jù)權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套，所述抗拉加強(qiáng)材料在所述連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套內(nèi)前進(jìn)。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，所述連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套由盤管彈簧組成。
57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，所述連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套由一個管組成。
58.根據(jù)權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)臺、所述推進(jìn)器和所述連續(xù)旋轉(zhuǎn)護(hù)套相對于彼此同步旋轉(zhuǎn)。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電控制器，其配置為同步所述安裝臂和所述轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)。
60.根據(jù)權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電控制器，其配置為同步所述可移動車的縱向運(yùn)動和所述轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)。
61.根據(jù)權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括中間馬達(dá)，其協(xié)助所述連續(xù)的旋轉(zhuǎn)護(hù)套的旋轉(zhuǎn)。
62.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括驅(qū)動單元，其安裝至所述框架并配置為在所述管道內(nèi)移動所述框架。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 位于所述驅(qū)動單元和所述推進(jìn)器之間的機(jī)械鏈接機(jī)構(gòu)，其中所述機(jī)械鏈接機(jī)構(gòu)配置為同步所述框架在所述管道內(nèi)的縱向運(yùn)動和所述安裝臂的圍繞所述管道的周向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
64.根據(jù)權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動單元獨(dú)立于所述安裝臂的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行工作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過在已有管道內(nèi)建立結(jié)構(gòu)加固復(fù)合襯層而維修和加強(qiáng)管道的方法。通過在管道的內(nèi)壁上螺旋地纏繞抗拉加強(qiáng)材料并將其封裝在硬化基體材料內(nèi)來形成襯層。加強(qiáng)材料通過安裝設(shè)備繞管道的內(nèi)壁螺旋纏繞。所述安裝設(shè)備配置為減輕和/或避免在加強(qiáng)材料中產(chǎn)生因?qū)⑺黾訌?qiáng)材料螺旋地纏繞在所述管道的內(nèi)壁上形成的扭曲應(yīng)力，這允許加強(qiáng)材料抵靠管道壁平放而不發(fā)生扭曲或屈曲。結(jié)構(gòu)加固復(fù)合材料配置為補(bǔ)充已有管道的強(qiáng)度或在已有管道內(nèi)作為獨(dú)立管道。
文檔編號B29C63/32GK102971134SQ201180023872
公開日2013年3月13日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者P·H·埃蒙斯, J·R·納賈爾, M·R·穆薩, D·A·達(dá)克, S·V·鮑爾, N·D·薩奧爾 申請人:結(jié)構(gòu)集團(tuán)有限公司