专利名称：热绝缘管道系统，管道敷设方法和管道连结装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热绝缘管道系统，特别是涉及一种地下局部加热管道系统，并认为此发明与申请人的欧洲专利No.310190有密切关联，专利涉及退火铜导管的使用，这是考虑到这一事实，即正是这种管道显示出一种特殊的消除应力效应，能抵销随管道加热和冷却而在管道中产生的应力。
本发明提出，已发现另一种材料，它出人意料地显示出相同的性能，而这正是铝。用塑胶材料在管道内外涂敷的铝管，所谓的Alu—Pex管应用的另一些范围已经开发，但意外地发现这种管子对此处所考虑的目的也相当适用。必须仍旧在铝管的内、外部用塑胶加以涂敷，然而发现这些塑胶层也能消除应力，因此，所述特定类型的管道十分适用于本应用范围。
铜管道能用硬钎焊连结，其刚性能抗住加压和拔提，而这里涉及的管道的相应接头制作起来较为困难，究其实质是因为铝管不论在内部还是在外部都是不暴露的，而为了抗腐蚀目的，这种管子还应与所用的连结工具加以电绝缘。但这些连结工具，按照它们的作用，可能必须由金属制成，特别是为了能抗住管道在长期加热后冷却时在管子中产生的非常高的拉力。
基于这一背景开发了一种特殊的连结装置以连结管子，并于下文较详尽地加以说明。
应指出，这种管子相当适合用作大长度预制热绝缘管道的导管。为了便于处理和运输，绝缘的管子能绕在一个具有直径大小合理的卷筒上将是一个条件，而这种导管对此相当合适，因为就考虑的大尺度管子而言，完全可由软铝制成。采用软弹性塑料作外保护管或套筒管同样也是可能的，而中间绝缘材料则不一定非要柔软的，因为仍旧倾向使用所谓的刚性系统，那里，泡沫塑料能有效地将导管保持在套筒管的中心，并在导管与套筒管之间传递轴向力；然而，即使是这样的刚性绝缘也会有相当的弹性。
当可以生产相对大长度的管道时，管道接头就相应地可少一些。另一相当有意义的情况是，在现实中也有可能采用一种敷设技术，在使用这种技术时，管子就像熟知的通过路床基的管子发射那样地通过亚土层而推进。目前这些技术已如此高度的开发，以致相当适用于沿道路的管道地下敷设，延伸长度例如为50米，从而可避免长距离的挖掘工作，只要每50米挖一个楼梯井，在井里可安置管道接头。
由实践已熟知使用塑料管作为局部加热管的内导管，也熟知可以大长度地生产这些管子并在绕于卷筒的条件下进行运输。这些管子相对讲是不贵的，但特别由于它们较简单的形状，它们具有明显的品质缺陷。氧气由四周向内扩散通过外塑料套筒管及通过绝缘进入导管，从而导管被暴露而加速老化，然后再通过导管，使局部加热水富含氧气，氧气对局部加热管道系统的金属零件进行腐蚀。更有甚者，水蒸汽将通过导管壁向外扩散进入四周的绝缘，在那里蒸汽凝结成水，而水将破坏绝缘效应。这些缺陷已被认识到，并企图对导管涂敷一种防扩散膜，但不十分成功。
在这一意义上，本发明可看作，即提出以真正铝管的形式作为一种特别有效的防扩散膜，进而在铝管内外边保持绝缘接触以抵销该材料的腐蚀性性能或效应。另外，由于所发现的材料在弹性变形和消除应力方面具有合适的性能，因此判定，不产生长管连接中碰到的膨胀或收缩问题是完全可能的。但这种材料具有这些性能一般是不知道的。
下面将结合附图对本发明加以较为详尽的说明，这里
图1表示敷设无分支局部加热管道，即沿道路敷设的示意图；图2是纵向剖面图；图3是内导管上一个连带的管接头的纵向剖面图，表示的是初始安装阶段；图4同上，但表示的是最终安装阶段；图5和6是对应图3和4的管接头的改进实施例。
图1表示了一个地面延伸空间，沿地面将敷设一根无分支的局部加热管道2。如已提到的，图2将更详尽地加以表示，该管道包括一内导管4，它由一根具有内塑料涂层8和外塑料涂层10的铝管制成。该管道是作为冷水管来开发的，但如已指出的，根据本发明，发现该管相对加热和冷却都具有足够的消除应力的性能，从而使它在不用任何轴向补偿器的局部加热管道的敷设中相当适用。该管环绕有一绝缘层12，它如通常一般具有一环绕的塑料套筒管14，并粘附于涂层10的外部和套筒管14的内部，而涂层本身牢固地粘附在铝管6上。
套筒管14最好由相对软的塑料材料制成，以便大长度的管子能绕在直径对方便运输是可行的卷筒16上。
该管能用通常方法来进行敷设，但发现，由于生产长度可能很大和可以运输，因此，采用通过地下从一个挖掘的楼梯井18将管子发射至50米左右或更远的下一个楼梯井20的方法来安装管子具有特殊的优越性。所需的敷设技术相对光滑导管的敷设来讲，也即在地下交叉，已高度开发，因此务必注意，套筒管14做成具有光滑和足够耐磨的表面。
管子的长度能在井中连结，要求十分牢固和耐久的接头需有特殊的预防措施，因为不可能正好将两个管端部焊接在一起。必然要使用中间连接件，它应满足不同的条件，首先要满足在管中产生十分大的拉力这一特别情况下管子端部牢不可破的固定。在通常的水管中是不会发生这种情况的，这是这里所涉及的加热管所特有的，当这些管子在长时间加热后，已表现为具有抵销因加热而产生的压力的消除应力的条件，接着有一相当突然的冷却，例如需要进行维修，则同是这些管子就会收缩从而造成强的拉力，此后，只有管子在相当长的时间内保持不加热，此拉力才会被重新消除应力而抵销掉，但这是相当不现实的。冷却发生得相对地快，拉力则因此而立刻达到最大，也即，对接头的有效维护来讲，冷的期间的长短是不重要的。在所有情况下，接头都必须设计成能承受管子中发生的最大拉力。
这意味着在实际中连接件最好应由铁或钢制成，也即由导电材料制成，由此伴随的与铝管6的电连结很容易产生阴极腐蚀问题。因此，连结件与管端的连结应没有任何与铝管的电相连。
此外，困难发生于很难采用夹紧工具的端接啮合来保证管子6中表面涂层的完全牢固。其理由是塑料在高温下消除应力，对应残余拉力的应变将小于塑料由于冷却而产生的收缩。这意味着，长期保温的压力密封在此后的冷的条件下要变松，而根据本发明，这正是预计会发生问题的情况。
这样，建立一个各方面都优异的，并相对容易制作的连结就没有多少问题，而本发明还将对照图3和4对问题提出一个解决方案。
在那里表示的连结装置类似一带有一中间法兰22的软管连结器，法兰有一个突出的内圆筒部份24，它伸进导管4的末端部份，在圆筒部份有一个位于突出部份28之间的外内陷部份26，在突出部份上有放置橡皮弹性O形圈30的环形凹槽。
与中间法兰22相对处有一凹槽32，凹槽有一外突出限位部份34，在其前部装有一个O形圈36，它可在电绝缘状态下顶住管6的端部。
在此连结件上有一个外连结套筒38，它能被曲贴或紧贴在内导管4的外部10。该套筒有若干环形外鼓突40，当它被一种直圆管工具压扁时就会形成图4中的恰恰处于内圆筒部份24上内陷部份2b外方的内陷部份，从而管4也将相应地变形。这样，该管就被机械地固定于圆筒上，但此固定还要进一步用所述外鼓突中的最靠里的一个(这里用42来表示)来加固，即将外套筒38的相邻末端部份压入圆筒刚性部分的凹槽32，没有这一个十分牢固的啮合，可能会对管4产生某种损坏，从而导至在铝管6和连结件之间形成接触。
在这样连结后，根据选择可完成伴随的压力试验，常规的衬套涂敷以及环绕接头空间的绝缘，接头由相应的绝缘层12和外套筒14的端部稍稍伸出。
按照本发明，发现，为使管子末端的连结能真正有效抗住过度的拉力，管子必须用管壁上的许多凹陷固定在末端套筒上，而这在采用常规的连结套筒时是不可能的，这种凹陷壳体的固定是非常密实或强劲的。这可通过应用图3和4中的套筒而得到，但图5和6中的实施例则达到更完善的程度，那里，一些相似的零件用图3和4中的标号加以标出。以下将对图5和6较详尽地加以说明以展示采用一种特殊结构的套筒进行连结的方法。
第一道工序是将一个外套筒38套在管子6上，套筒头部43宽松地与管子相配合，另外该套筒做成一相对薄壁的圆筒件44，其内径明显大于管子6的外径。
此后，将管6的最外部份46扩张至其外径与圆筒件44的内径相适应。接着，将一根插入件24插入管张口，在连接件(整体标为47)上的插入件从一个外径相应于管扩张孔内径的支座凸缘48向前伸出，还带有一个与非扩张的管6相配合的外端部份50。扩张孔能单独制成或将插入件24驱动进入而直接制成。如图所示，结构是这样的，扩张孔46的基底倒圆52紧靠与件50和24之间的过渡段，同时使扩张孔的自由端紧靠支座凸缘48。
此后，将外套筒38推出去套住扩张孔46，进而套住位于支座凸缘48与一更为突出的多角形凸缘22间的连接件47的部份。当圆筒件44抵压该凸缘时，部份43和44间的过渡段54也将被推向扩张孔的基底面52。
大约在插入套筒24的一半处有一个很宽的凹槽56，在紧靠支座凸缘外部的套筒上切削了一个相应的凹槽58。这意味着，采用适当的工具装备，可能制造出一个如图6中以60和62所示的圆筒件44的部份面积压进的状态。通过面积60的压入，扩张孔46的壁将相应地变形进入凹槽56，而这将力图或保证管壁相关的狭窄部份64牢牢地压在凹槽56的边部和底部，并完全填满。
在压进面积62上，还获得一个外套筒38与连接件47的独立的紧固，这提供了总体固定啮合的强劲稳定。
应指出，在铝管的长度部份至少有6次走向的变化，所遇到的直径差大致对应于管壁厚度。不同部份间的过渡段通过例如45°的倒圆角来完成，而最重要的是，可由此建立管子的连结，其强度是如此接近管子的最终压力，以0致再进一步加强固定是多余的了。然而，对于不同的管材及尺寸可能产生一些特殊情况，于是可适当的对连结进行细节上的修正，例如再加一个凹槽56。
外套筒38的主要部份43上有一个恰如多角形凸缘22上一样的环形凹槽。这些凹槽可用以在连结操作中夹紧连结零件。
连结零件最好由铁制成，由于在管的内外部都进行了电绝缘，因此电腐蚀的形成将被消除。然而，如图6所示，由于铝将在切割管端暴露，所以在管端紧贴凸缘48处应加一绝缘环36。由于同样理由，该截面应保持干燥，所以在插入件24的外部也安装了一对密封环30。
连结的安装可在现场容易地进行，例如管子的简单切割，但一般讲，管件交付时自然就带有工厂安装的连结，从而在现场的连结工作可降低至最少。
已经提到过，防扩散的管子部份是铝的，但本发明当然也包括其它可能发现具有所讨论的有关性能的相似材料。
权利要求
1.一种热绝缘管道系统，最好是带热绝缘导管的地下局部加热管道系统，其特征在于，该管道由适当的防扩散铝管组成的一类防扩散管子制成，在铝管的内外部都涂敷有塑胶层使该管道与周围进行电绝缘，而相关的管道连接工具或由非导电材料制成，或采用铝管与管道连接工具间没有任何电连系的相应管道端部的连接。
2.根据权利要求1的一种管道系统，其特征在于，将所应用的管道连结工具设计成它们是通过管道端部的适当成形变形来固定塑胶涂敷铝管的对接端部的，且紧挨管道端部安装一电绝缘的环。
3.根据权利要求1或2的一种管道系统，其特征在于，在管道连接工具上安装了弹性密封环，对铝管的内塑胶涂层进行密封。
4.根据权利要求1的将热绝缘管道敷设于一管道系统的一种方法，其特征在于，具有外表光滑的套筒管，并在绕卷条件下被运送至工作现场的这种管道，被通过两相隔例如50米或更长相互距离的连接井之间的地下而推进。
5.一种采用由管道端部伸出的插入套筒和一环绕的外密封件将一管道连结套筒固定于铝管或相应材料管道上的方法，其持征在于，为所述插入套筒使用一连结件，连结件具有一大致为圆筒的插入部份，其外径大于管道的内径，并至少在一处有一相当宽度的环槽，而在连结件上的突出部份有一相应的凹槽；在插入套筒插入之前或插入期间，将管道的端部扩张，此后将形如金属圆筒件的外密封件移动以套住扩张管的区域和连结件突出部份的一部分，接着将圆筒件进行局部面积的变形从而与所述凹槽相啮合，圆筒件再进而被紧压在管道扩张部份的根部。
6.根据权利要求5的一种方法，其特征在于，通过这种方法，即将圆筒件从其在管道上的一预插入位置上移动到圆筒件上的一个后向内突出的加宽部分轴向紧靠扩张孔的根部为正，来稳定所述的根部，扩张孔最好是圆锥形的。
7.为完成权利要求5提出的方法所需的一种管道连结套筒，它包括一插入套筒和一环绕密封件，其特征在于该插入套筒有一个圆筒插入部份，它带有一个以上的环形宽凹槽和一向外突出的支座凸缘，凸缘位于该插入部份和一连结件的过渡段上，连结件装有连结装置以便和其它连结件进行有效的连结，连结件上在离开所述支座凸缘外边一段距离后有一直径稍大的圆筒部份和一环形宽凹槽，而该外密封件是做成一个壁相对薄的金属套筒，其内径与该连结件的圆筒部份的外径相对应。
8.根据权利要求7的一种连结套筒，其特征在于，该插入部份有一向前伸出的自由部份，其外径小于插入部分的其余部份，而外圆筒部份有一个内径相应减小的后主要部份。
9.根据权利要求8的一种连结套筒，其特征在于，紧贴所述支座外缘处安装了一个电绝缘环。
10.根据权利要求8的一种连接套筒，其特征在于插入部份上有一个或更多的密封环。
11.根据权利要求5的方法采用一预安装管道连结套筒制造的一种铝管件或相应材料的管件。
全文摘要
在敷设直段热绝缘局部加热管道时，如果管道是伴生有特殊和适当的消除应力性能的退火铜，则有关热膨胀和收缩问题可完全避免。本发明提出，已发现，价格低得多的铝管也具有相似的性能，但只有在管道和周围加有电绝缘以消除电腐蚀时，这些管道才可应用。揭示了如何采用特殊开发的管接头来达到上述目的，并强调，这类管道相当适合不进行长距离挖掘而在地下进行安装，即将管子在相距例如50米或更远的井之间的地下射过，而进行安装。
文档编号F16L33/207GK1118621SQ9419129
公开日1996年3月13日 申请日期1994年2月25日 优先权日1993年2月25日
发明者汉斯·N·佩德森, 彼德·沙赫特, 汉斯·M·杰斯佩尔森 申请人:Abb区域供热技术有限公司