用于将可热收缩壳体施加到预绝缘的管道接头上的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动热收缩装置及其使用方法，该装置可用于形成具有聚合物外表面护套的两个管状部段之间的连接，例如是区域供热绝缘管线的两个部段之间的连接。
【背景技术】
[0002]通常，例如在区域供热管线中使用的预绝缘管道包括用合适的泡沫绝缘的内部金属管道，所述泡沫涂覆有聚合物外表面护套。预绝缘管道被制造成多段，每一段在每一端部处具有不存在泡沫涂层和外表面护套的短的区域，以允许在管道接头处将管道的暴露端部焊接在一起。一旦管道在管道接头处焊接在一起，就使用多种可用壳体中的一种来覆盖和保护管道接头。例如，壳体可以呈围绕焊接的管道接头施加的可热收缩壳体的形式。在这种情况下，壳体装配到管道接头，然后热收缩到邻近接头的聚合物表面护套的边缘上。壳体在纵向上足够宽以与管道的两个部段的聚合物表面护套重叠。重叠的区域在壳体和护套之间具有合适的粘合剂以提供密封，如例如在美国专利4，521,470中所描述的，该专利以引用方式并入本文。
[0003]这样的壳体可以是预成形的圆柱形壳体，其(在预收缩状态下)具有比管道略大的直径。就这样的壳体而言，在管道接头被焊接之前，壳体围绕管道中的一个滑动，然后在两个管道焊接之后围绕管道接头定位。这样的壳体也可由柔性片材或薄膜制成，该柔性片材或薄膜在管道接头被焊接之后围绕管道接头的周缘定位。在这种情况下，柔性片材或薄膜通常具有横跨管道接头纵向定位的两个相对的重叠边缘；在壳体热收缩之前，这些重叠的边缘粘合或熔合在一起。
[0004]在许多情况下，使用粘合剂将壳体粘合到管道的聚合物外表面护套，该粘合剂施加到外表面护套或作为壳体的单独的内层而预先存在。
[0005]一旦壳体在管道接头的任一侧上粘合或熔合到管道的聚合物外表面护套，就用合适的绝缘物填充在壳体和管道之间的围绕管道接头的区域，该绝缘物通常呈泡沫的形式，其通过壳体中的小孔被压力注入。壳体中的第二小孔允许空气被泡沫移置以离开该区域。以这种方式，壳体实际上正形成这样的模具，该模具围绕在管道接头周围的暴露的管道区域，其然后用泡沫绝缘物填充，该泡沫绝缘物优选地且典型地在绝缘特性和/或组成上与在外表面护套下面存在的泡沫涂层类似。
[0006]通常，一旦壳体和泡沫被施加，管道接头就在强度、刚度和绝缘值方面具有与管道的其余部分类似的特性或更好的特性。
[0007]因此，在现场安装管线的一种已知方法包括:(1)在管道接头处将管道的暴露端部焊接在一起；(2)施加呈具有第一粘合剂层和第二聚合物层的柔性片材形式的壳体，使得柔性片材与被连接的两个管道的外表面护套重叠；(3)将柔性片材的重叠边缘粘合以形成围绕管道接头的壳体，使得第一粘合剂层成为内层；(4)使壳体围绕管道接头热收缩，而同时但间接地加热壳体的内粘合剂层以在管道接头的任一侧上将壳体粘合到两个管道的聚合物外表面护套；然后(5)将泡沫绝缘物注入到管道接头和壳体之间的间隙中。常常，这样的方法还需要预加热两个管道部段的聚合物外表面护套，以便帮助活化粘合剂并促进粘入口 O
[0008]在现场安装管线的第二种已知方法包括:(I)使预成形的圆柱形壳体围绕管道的暴露端部滑动并且移置壳体，使得管道的暴露端部露出并且可触及；(2)在管道接头处将管道的暴露端部焊接在一起；(3)使壳体往回滑动，使得壳体覆盖管道接头并且使得壳体与被连接的两个管道段的外表面护套重叠；(4)使壳体围绕管道接头热收缩，而同时但间接地加热壳体的内粘合剂层以在管道接头的任一侧上将壳体粘合到两个管道的聚合物外表面护套；然后(5)将泡沫绝缘物注入到形成于管道接头和壳体之间的间隙中。常常，这样的方法还需要预加热两个管道部段的聚合物外表面护套，以便帮助活化粘合剂并促进粘入口 ο
[0009]对于这两种方法来说，壳体的每一侧可顺序地(通过将热量施加到壳体的一端，然后施加到另一端)或同时地(通过将热量同时施加到壳体的两端)加热并且粘合到外表面护套。在许多情况下，在外表面护套和壳体之间存在多达I英寸的间隙；施加壳体的一部分困难在于提供均一的间隙和围绕外表面护套均匀地收缩壳体。
[0010]在这些已知方法中，通常可热收缩壳体由交联聚乙烯或非交联聚乙烯制成。收缩受到向壳体施加热量的影响。在工业中使用的常见方法是通过使用诸如丙烷的合适的气体燃料的焰矩来施加热量。在该过程中，壳体收缩并且提供环向应力，以适形于下面的基底并且也影响粘接剂与基底的粘合。通常，重叠到主管道护套上的壳体的端部区域被加热并且收缩。这些端部区域的宽度从50mm至250mm变化。
[0011]当可热收缩壳体被施加在管道接头上并且使用手持式焰炬收缩时，该手动操作由于不均匀的加热而产生不完美的安装。焰矩的熟练使用很关键。例如，风大的环境可使火焰扩散并且使壳体的边缘过早地收缩。此外，除非小心地移动焰矩，否则炬焰会使壳体燃烧并且造成壳体分裂。在需要加热大面积的情况下，在壳体收缩的同时保持热量变得困难或不可能；这导致壳体的皱缩、由滞留空气导致的不完美安装、热收缩材料的撕裂或烧焦。有时，它还导致热收缩材料围绕接头(尤其是在底部处)的不恰当或不完全的粘附。区域供热管线通常铺设在沟槽中并且两条管线平行延伸，一条管线供给热水，而回流管线将冷水带回到中心站。这些管道之间以及另外至沟渠的相邻壁的间距常常很窄，其中在管道之间通常仅有12英寸至40英寸的可用空间，而在管道和沟槽的底部之间的间隙则少至7-9英寸。因此，几乎没有空间来操纵焰矩，以在壳体上完整地施加均匀且有效的加热。在许多情况下，壳体的施加和收缩在偏远、不方便的位置进行，因此，非常有利的是，加热装置或设备或例如焰矩为便携式并且可由一个人容易地携带和操纵。在其它情况下，壳体的施加和收缩非常靠近(常常小于25英尺远)公路或人行道进行，并且因此施加和收缩必须以安全而有效的方式进行。很多时候，禁止使用开放式焰矩。管道所在的沟槽常常十分窄，并且人在携带重的设备的同时不容易下到沟槽中。通常，在居民区，区域供热管线与其它管道和电信网络共享通道，并且因此，存在来自交叉的管网和电信与服务电缆的许多障碍。沟槽是泥泞、潮湿和脏的，并且遗憾的是，通常，区域越干净和干燥，壳体和管道之间的粘合就越好。
[0012]在壳体被施加在接头上之前，应按以下方式制备接头:接头管道涂层被清洁并且通过研磨或轻度喷砂来赋予粗糙度。接头通常需要预热以去除水分，但更重要的是达到某个温度以活化粘合剂，从而获得良好粘合。例如，对于其中典型的粘合剂可具有约90°C的熔点的聚乙烯型收缩壳体来说，管道的预热通常为60-90°C。当然，该温度可根据应用和服务条件而变化。
[0013]焰矩和加热器具的尺寸和配置在现场中大幅变化，就像待处理的管道的尺寸和配置一样。有时候，使用大型的强力焰矩。这些焰矩往往会大幅地张开且不允许壳体的集中加热。有时候，使用四个焰矩来收缩壳体以获得快的生产速度，其中两个操作者在管道的一侧上，两个在另一侧上，尤其是对于大尺寸的管道来说。这种做法使得几乎不可能在整个待加热区域中施加均匀、一致的热量，以准确地控制施加到不同的待收缩区域的热量，或准确地控制各个区域的加热顺序。常常，为了获得壳体的恰当粘合，需要保持基底的最低预热温度。当采用较少焰矩时，某些区域、例如邻近接头的相对端的外表面护套、往往会被冷却到低于最低预热温度，从而使壳体不能粘合到其上。因此，在收缩操作期间，必须将额外的长时间加热施加到重叠到主管道涂层上的壳体区域，以便将粘合剂-外表面护套交界部升高至足够的温度以实现可靠的粘合。对于焰矩来说，这是困难的，因为长时间加热会烧焦和损坏壳体，并且有时导致裂开。由于在壳体和基底护套管道之间存在间隙，基底被冷却，这一事实加重了对额外的长时间加热的需求。因此，集中的长时间加热对于在重叠的护套上实现良好粘合是必要的。风和恶劣的天气的存在只会加重此问题。长时间的额外加热也会烧焦和损坏相邻的聚合物护套，并且也在下面的泡沫绝缘物中产生析气。
[0014]获得在外表面护套和壳体之间的可靠牢固的粘合的能力对于保持管线的长使用寿命是关键的。对已失效的接头进行修理或更换壳体是费用非常高且困难的，因为在许多情况下管线被掩埋。焰矩加热的一个问题是，壳体往往会收缩到被连接的两个管道的外表面护套之间的间隙中。这产生管道直径上的差异、在接头处较少