专利名称：检测管道漏泄的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测管道漏泄的方法和装置。
当发生管道流体漏泄并且无法由管道本身中止时，这种管道流体漏泄会造成经济损失，而且在管道内流着有害流体的情况下是很危险的。这种漏泄还会引起漏泄地区的环境问题。当管道建在地面上时，可以通过周期性地仔细查看管道而发现漏泄，而当管道埋入地下，或者建在无法看清管道致使检查漏泄较为困难而又没有先进的检查方法的情况下，小的漏泄便可能长时间持续而检查不出来。即使用现代流行方法，也不可能检查到漏泄的准确位置，为了弄清楚一个具体的漏泄故障，常常必需通过挖掘露出一定长度的管道来。
按照本发明的第一方面，提出一种检测管道漏泄的方法，在这种管道中，依靠管道的第一部分与第二部分之间形成的流体压力差而沿管道输送流体，上述的检测方法包含如下步骤1.减小压力差；2.在管道(W)的第一部分(P1)与第二部分(P2)之间打出一个开口以便进入管道(W)的内部；3.从上述开口处将一个最初是松松地安装的柱塞(11)插入管道(W)中，该柱塞(11)至少具有一个可由与柱塞(11)之一端连接的软管(23)进行充气的可膨胀的套管(21)；4.沿软管(23)的长度设置一种探测装置(31)，以便可以遥测软管(23)的至少在管道(W)内的路段；5.封闭上述管道(W)的上述开口，使管道(W)恢复输送能力并保持第一部分(P1)与第二部分(P2)之间的压力差。
6.借助于管道的流体沿柱塞(11)形成的流体压力差驱动柱塞(11)沿管道(W)移动，同时通过软管(23)控制柱塞(11)的这种移动；7.对柱塞(11)的可膨胀的套管(21)充气，使套管(21)膨胀并与管道(W)的壁(12’)形成液密接合，从而完全截断流体从柱塞(11)的上游侧(U)至下游侧(D)的流动，并使柱塞(11)锁定在管道(W)内；
8.确定下列两种情况中的任一种管道(W)中柱塞(11)的上游(U)的流体压力是保持不变还是下降了(前者表示在柱塞(11)与管道(W)之第一部分(P1)之间的管道(W)上游没有漏泄，后者表示在柱塞(11)与管道(W)的第一部分(P1)之间存在着通过管道壁的漏泄(X))；或者，流体是否继续沿管道(W)流动(这表示在柱塞(11)与管道第一部分之间存在着通过管道壁的漏泄(X))；9.遥测柱塞(11)的位置，同时锁定它，并找出它的位置与漏泄(X)的位置间的关系。
按照本发明的第一方面的第一最佳方案，所述方法包含在进行了上述的第8步骤后，再进行对柱塞(11)的可膨胀的套管(21)放气的步骤，以便松开套管(21)与管壁(12’)的液密接合，并用软管(23)控制柱塞(11)定位在新的位置上，以便重复步骤7和8，直到按要求确定管道中漏泄(X)的位置为止，以便在鉴别出漏泄(X)的位置后随即进行通常的修复作业。
按照本发明第一方面的第二最佳方案或者第一最佳方案，所述检测方法还包括将可膨胀的套管(图5中的R)与位于柱塞(101)的另一端(103)上的前部分(102)做成整体，套管(R)的膨胀将使柱塞的前部(105)相应地膨胀。一般说来，柱塞(101)的可膨胀套管(R)和/或前部分(105)的壁厚是不同的，故在膨胀时有局部地方其形状相对于可膨胀的套管(R)和/或前部分(105)的至少某个其他部分的形状而改变。
按照本发明的第二方面提出一种用于检测依靠管道的第一部分与第二部分形成的压力差沿管道输送流体的管道的漏泄故障的装置，该装置含有1.一个用于插入管道(12)中的柱塞(11，101)，该柱塞(11， 101)沿其纵轴线(A)具有一个第一工作状态和一个第二工作状态，在第一工作状态下，柱塞的外径(D)稍小于柱塞被使用时置入的管道(12)的孔径(D’)的第一工作直径；在第二工作状态下，套管(21)的外径(S)增大，使置入管道中的柱塞(11)与管道(1 2)形成干涉配合；2.一个与柱塞(11)相结合并围绕着柱塞(11)之内孔道(26)的可充气的圆形套管(21)，该套管(21)在基本上未充气的状态下用来形成柱塞(11)的第一工作状态，而在充气情况下用来形成柱塞(11)的第二工作状态；3.一根软管(23)，该软管(23)的第一端(22)固定到柱塞(11)上，并与内孔道(26)连通，以便通过软管(23)对内孔道(26)供气而对套管(21)充厌，软管(23)用于控制处于管道(W)中的柱塞(11)的移动；和4.一个与软管(23)相结合或者说由软管支承的探测装置(31)，通过该装置(31)可从管道的外面遥测软管(23)的(至少在管道(W)内的那段)路线。
按照本发明的第二方面的第一最佳方案，所述装置的柱塞(11)具有子弹形件的形状，它含有一个内孔道(26)和被中间部分(16)隔开的一个前部(13)和一个后部(14)，第一部分(13)和/或第二部分(14)的外径(D)对应于第一工作直径；中间部分(16)与柔性材料制成的用于形成内孔道(26)的壁的可充气的圆形套管(21)相结合；套管(21)的内部可通过内孔(26，28)充压，以迫使套管(21)向外膨胀进入柱塞(11)的第二工作状态，此时套管(21)具有与柱塞(11)的第二工作直径相对应的外径(D’)。柱塞(101)通常具有子弹形件的形状，它含有一个内孔道(109)和一个安装在尾部(103)上的用弹性材料制成的套管部分(102)及其整体的前部，该部分(102)的外径与柱塞(101)的第一工作直径相对应，含有由柔性材料制成的可充气的圆形套管(102)的这一整体部分用于形成内孔道(109)的壁；整体部分(102)可通过内孔道(109)充压，以便至少使该部分(102)的套管部分向外膨胀至柱塞(101)的第二工作状态(D)，此时，套管部分(102)的外径与柱塞(101)的第二工作直径相对应。
按照本发明第二方面的第三最佳方案或者前面所述的任何最佳方案，上述探测装置(31)是一种编入软管(23)内的或缠在软管(23)上的或食在软管(23)内的金属导线。
按照本发明的第二方面的第四最佳方案或上面所述的任何最佳方案，上述装置可用于检测通水的塑料管道的漏泄。
下面参看本发明的管道漏泄检测装置的
本发明的示例性实施例，附图中图1是柱塞的第一实施例的纵剖视图；图2是含有要插入图1所示柱塞的地下管道的地区的简略正视图；图3是结合图2所述的管道部分的放在图；图4是结合图3简要说明的部分的放大图；图5是柱塞的第二实施例的纵剖视图；图6是使用了图5的第二实施例的装置的管道的剖视图；参看图1。用于插入管道12的柱塞11具有纵轴线A，管道12的孔12’具有名义上均匀的内径D’。柱塞11用铝合金制成，它含有一个子弹形前部13和一个带有整体尾部15的圆柱形后部14，通过一个中间部分16将前部13和后部14相连接。
前部13和后部14的外径D小于管道12的内径D’，中间部分16的外径d明显小于外径D。在中间部分16的两端设有凹槽17、18，用于分别接纳套管21的整体端部凸缘19、20。上述套管21用塑料制成。在未充气的状态(如图1所示)下套管21的外径S略小于前部31的外径D，因此套管21通过管道12行进时通常不与孔12’接触。
在尾部15的部分长度上具有一个同轴线的孔15’，通过一个密封螺帽24和橄榄体25将气管23的端部22气密地固定在孔15’内。
尾部15的其余部分、后部14和中间部分16共有一个均匀的内孔26，该孔26借助于十字孔28通向套管21的内侧27。当套管21通过十字孔28充入来自气管23的压缩空气时，便膨胀到第二状态，此时，套管21均匀向外膨胀到与孔12’接触，从而使套管21两端的孔12’的区域彼此液压地隔绝。
在中间部分16设有一个带孔的圆盘29，探测装置的导线31的前端30便固定在圆盘29的中央。探测装置的导线31沿气管23的全长延伸，这一点下面还要谈到。
气管23的与前端30相反的那一端与压缩空气控制源相连接，所以气管23的气压可按要求方便地调节。
参看图2。一根内孔光滑的塑料水管W埋入地区R内。水管W有一个意外的漏水处X。该漏水处X的准确位置是不知道的，但估计水是从不能在管道W上方进行一般挖掘或者要花很大代价来挖掘的部位之管道W漏出的。
管道W是通过普通的金属密封套环配件35从主水管路M供水的。挖出一个管沟36以便能够切断管道W而露出其上游端37和下游端38。通过一个旋塞阀39使上游端37与主水管路M隔开。将管道W的带有下游端38的部分40提起，以便能接近与图3所示的控制部件相连接的端部38。
参看图3。管道W的下游端38通过一个普通旋转连接器47与刚性管道46的第一端45相连接。管道46的第二端48与密封件49相连接，所述密封件49使气管接头50(图1所示气管23的上游端)容易进入管道46或从管道46抽出而不会因密封件49而损失水压。
管道46中间的两端设有一个快速断路软管接头50，用于连接图4所示的流量测量装置。
参看图4。流量测量装置60装在刚性管道61上，管道61的上端62有一个适于与接头50(见图3)相连接的快速断路软管接头63，而在其下端64设有一个适于与管道W之上游端37上的辅助接头66(见图2)相连接的快速断路软管接头65。球阀67用来调节通过管道61从端部64至端部62的水流量。由流量计68测量通过管道61的流速，压力表69示出管道61内水压的绝对值。
参看图5。图中示出一种对图1所示柱塞11的替代方案。如前所述，柱塞101可插入管道中。但是，在本实施例中，柱塞101含有一个安装到金属的(在本实施例中是铝合金的)环形后端103上而被固定的子弹形前端102。柱塞101具有纵轴线A，其内孔104的名义均匀内径为D”。前端102的环形侧壁R的壁厚V大致恒定。但是，其前壁105壁厚增大，后壁106基本上是平坦的，而前端107则呈现出圆顶盖形P。
后端103具有一个同轴线的孔109，气管(未示出)的端部置入上述孔109内，如图1所示。气管的端部与上面图1～4所示的类似机构即测压器和流量计相连接，从而使可控的压缩空气源可向孔104供气，而使孔104内的压力容易按照要求而改变或者保持其压力，上述的测压器用于检测水管内柱塞与气管的与柱塞连接的那端相反的一端之间的水压，而流量计用于测量水管内水的流量。
当孔104内的气压提高时，前端便径向膨胀，而使子弹形前端102的侧壁R快速向外膨胀，从最小直径d径向向外膨胀到最大直径D。但是，前壁105则因其非均匀横截面而不会膨胀到侧壁R那样的程度，容易使前端保持具有比侧壁R的均匀横截面引起的变形要小的曲面形态。
制备出在形状和功能上与柱塞101相当并且具有多种外径的少量各种尺寸的柱塞，便可将前面所述的其他检漏装置用于具有多种管孔尺寸的管道检漏。
参看图6。图中未出图5所示柱塞101的使用情况。塑料管道的部分110埋入地下。该部分110通常将水从上游端110A输送到下游端110B。由于管道110壁的故障而出现漏泄处111，使水漏入包围管道110的泥土中。
下面参看图1～4说明检测漏泄的方法。
图1～4所示的装置的设置和连接方法如下。首先用旋塞阀39使管道W的主要部分与主水管路M隔断，以保证在连接检测装置时使管道W内的水压保持低压。在下游端38处将柱塞11送入管道W内，并置于位置P的左边(见图2)，与此同时，组装检测装置的其余部分。组装完成后立即开启旋塞阀39，以便通过流量检测装置60恢复管道下游端38的加压供水。
当在位置P1上的柱塞11由于气管23的加压而使套管21(图1)膨胀，从而与管道W的内孔12’接触，并使柱塞11的上游侧U与下游侧D液压地隔断时，便使柱塞11起到一种管路断流阀的作用。上述柱塞11在P1部位上的准确位置由用来传送可在埋有管道W的地面上容易测到的无线电信号的探测装置的导线31(图31)来确定。这样，即使原先不知道管道W的准确路线，也仍然可以精确地鉴别出管道的路线。
如果柱塞11的上游管道W内的水仍有压力，那么柱塞11必定仍在漏泄X处的上游。然后可方便地使柱塞11上的套管21放气，而使柱塞11在沿柱塞的压力差的条件下移动，当柱塞11由气管23控制而移动到一个新的位置P2时，便对套管21再次充气，从而柱塞11再次充当断流阀。
假定位置P2位于漏泄X处的下游，那么在测压器69(见图4)测出的压力将下降，这表明位置P2在漏泄X之外。这样就可确定漏泄X位于位置P1与P2之间。再进一步在P1与P2位置之间对柱塞11移位和充压，直到充分准确地测出漏泄X的位置为止，以便进行一次性挖掘，露出漏泄X处，进行修理。通过漏泄X处的流量损失可由流量计68(图4)精确地测出。
下面参看图5和6说明检漏方法。该检漏方法与结合图1～4所述的方法相似。为了确定漏泄111的位置，将与气管113和探测装置114相连接的柱塞101送入管道110部分的上游，管道内的水压头驱动柱塞101沿管道到达110部分(如图6A所示)。已到达漏泄111处并稍稍移过该处的柱塞101(见图6B)便不会由110部位的压力差所驱动，因为在漏泄111的下游沿柱塞101不存在压力差，除非110部位不需要水。假设110部位不需要水(或者可以暂时中断水)，那么在图6B所示位置的柱塞之两边的压力将是相等的，没有驱动力使柱塞101进一步移动。
即使漏泄111是难以用流量计测出的小漏泄，也可以在柱塞及其相关软管和探测装置插入管道的部位使用流量计测出距测量点一定距离处的小漏泄造成的小水流。这种检测清楚地表明，虽然没有由于例如开启龙头造成的沿管道的水流，但是仍然有一股由于水从漏泄111处流出所形成的沿管道的110部位的水流。因此，可确定柱塞101的位置与漏泄111的位置之间的关系。可以通过探测装置114检测柱塞101的位置，在本实施例中，探测装置114是一种环形导线(双股线)。其长度可通过测量从柱塞和导线插入管道处的环线长度(实际上是两倍于测量点至柱塞的距离)来确定。可以在地面上测量距柱塞插入部位一定的距离，并可扫描这一距插入点适当距离的地面，从而确定柱塞101的位置。只需要较少量的挖掘地面就可露出带有漏泄111的部位110的一部分，对漏泄处进行修复。
完成本发明的检漏过程之后，便可按规定方便地修复和拆卸装置的各种部件。各种部件都容易运输回仓库贮存或运往另一个应用场地。装置的组装训练及使用都是很方便的。
按照本发明可以较为廉价地、方便而又准确地检测出管道漏泄的位置，从而可在无需过多挖掘埋藏管道的地面的情况下进行修复。第一典型实施例涉及到要确定一个插入到怀疑有漏泄的管道的入口部位。如上所述，这就是要进入一个现有的系统。但是，在合适的地方也可以用已有的入口处。具体地说，现在已越来越普遍地(至少在英国的许多部门)在给工业用户的供水管道中安装了水量计，以便根据水量计测量的用户实际耗水量对用户收费征税。上述的水量计设置在管路中的一种永久性安装的用于形成环形安装结构的配件的地方，从而使水通过一个环形管从主供水管进入上述水量计，并通过一根环形管路中的中央管从水量计进入用户的供水管道中。上述的水量计可拆卸地安装在环形安装结构上，并且很容易暂时拆除，以便让上面两个实施例中所述的那种柱塞及管线件插入管道中，以确定用户管道中的漏泄部位。一旦完成检测作业，便可立即取出柱塞及有关管线，并且很容易将上述水量计安装复原。
上述两个典型实施例谈的是水管道的检漏。但是，本发明的方法和装置也很容易用于其他流体(气体或液体)的管道检漏。本方法不涉及在可能发生着火危险的装置中应用，因此本检漏方法不可用于输送易燃的或者具有潜在危险的其他物质的管道。
权利要求
1.一种检测管道中漏泄的方法，其中流体可依靠管道的第一部分与第二部分之间建立的流体压力差沿管道被输送，其特征在于包括下列步骤(1)降低压力差；(2)在管道的第一部分(P1)与第二部分(P2)之间提供一个开口，以便进入管道(W)的内部；(3)在上述开口处将一个最初是松配合的柱塞(11)插入管道(W)中，该柱塞(11)具有至少一个适于由与柱塞(11)的一端相连接的软管(23)进行充气的可膨胀套管(21)；(4)沿软管(23)的长度设置一种检测装置(31)，藉此可遥测至少在管道(W)内的有软管(23)的管段；(5)封闭上述管道(W)的开口，使管道(W)恢复输送能力并保持第一部分(P1)与第二部分(P2)之间的压力差；(6)通过管道中跨在柱塞(11)两侧的压力差沿管道驱动柱塞(11)，同时通过软管(23)控制柱塞(11)的移动；(7)对柱塞(11)的可膨胀的套管(21)充气，使套管(21)膨胀并与管道(W)的壁(12’)形成液密接合，从而基本阻断流体从柱塞(11)的上游侧(U)至下游侧(D)顺管道(W)的流动，并使柱塞(11)锁定在管道(W)内的适当位置上；(8)确定下列两种情况中的任一种管道(W)中柱塞(11)上游(U)的流体压力是保持不变(这表示在柱塞(11)与管道(W)之第一部分(P1)之间的管道(W)上游没有漏泄)还是下降(这表示在柱塞(11)与管道(W)的第一部分(P1)之间经管道壁有漏泄(X)；或者，流体是否继续沿管道流动(这表示在柱塞(11)与管道第一部分(P1)之间经管道壁有漏泄(X))；和(9)遥当被锁定在合适的位置时测柱塞(11)的位置，建立柱塞位置与漏泄(X)位置间的关系。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，进行过上述的第8步骤后，再进行对柱塞(11)的可膨胀的套管(21)放气的步骤，以便松开套管(21)与管壁(12’)的液密接合，并用软管(23)控制柱塞(11)定位在新的位置上，以便重复步骤7和8，直到确定管道中漏泄(X)位置到所要求的范围为止，以便在查明漏泄(X)的位置进行随后的修复作业。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，可膨胀的套管(图5中的R)与位于柱塞(101)的另一端(103)的前部分(102)制成整体，套管(R)的膨胀使柱塞的前部(105)相应地膨胀。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，柱塞(101)的可膨胀套管(R)和/或前部分(105)的壁厚(V)是不同的，故在膨胀时有局部地方其形状相对于可膨胀套管(R)和/或前部分(105)的至少某个其他部分而改变。
5.一种用于检测管道中漏泄的装置，其中流体可借助于第一部分与第二部分之间形成的流体压力差沿管道输送，其特征在于(1)一个用于插入管道(12)中的柱塞(11，101)，该柱塞(11，101)沿其纵轴线(A)具有一个第一工作形态和一个第二工作形态，在第一工作形态下，柱塞的外径(D)为稍小于使用时柱塞被置入管道(12)的孔(D’)的柱塞第一工作直径；在第二工作形态下，套管(21)的外径(S)增大，使用时柱塞(11)置入的管道(12)中的柱塞(11)形成弹性压配合；(2)柱塞(11)装有一个包围柱塞(11)的孔道(26)的可充气的圆形套管(21)，该套管(21)在基本上不充气状态下用来形成柱塞(11)的第一工作形态，而在充气状态下用来形成柱塞的第二工作形态；(3)一根软管(23)，该软管(23)的第一端(22)固定到柱塞(11)上，并与孔道(26)连通，以便通过软管(23)对孔道(26)输送流体而对套管(21)充压，软管(23)用于控制处于管道(W)中的柱塞(11)的移动；和(4)一个装在软管(23)中或由软管(23)支承的探测装置(31)，借此，可从管道(W)的外面遥测至少处在管道(W)内的软管(23)的管段。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，柱塞(11)具有子弹形件的形状，它含有一个内孔道(26)和被中间部分(16)隔开的一个前部(1 3)和一个后部(14)，第一部分(1 3)和/或第二部分(14)的外径(D)对应于第一工作直径；中间部分(16)包括与由柔性材料制成的用于形成内孔道(26)的壁的可充气的圆形套管(21)；套管(21)的内部可通过内孔道(26、28)充压，以迫使套管(21)向外膨胀进入柱塞(11)的第二工作形态，其中套管(21)用以形成与柱塞(11)的第二工作直径相对应的外径(D’)。
7.根据权利要求5的装置，其特征在于，柱塞(101)具有子弹形件的形状，它含有一个内孔道(109)和一个安装在尾部(103)上的用弹性材料制成的套管部分及其整体的前部(102)，该整体部分(102)的外径与柱塞(101)的第一工作直径相对应，包含由柔性材料制成的可充气的圆形套管的这一整体部分(102)用于形成内孔道的壁；整体部分(102)的内侧可通过内孔(109)充厌，以便至少使该整体部分(102)的套管部分向外膨胀至柱塞(101)的第二工作形态(D)，其中，套管部分(102)用以形成与柱塞(101)的第二工作直径相对应的外径。
8.根据权利要求5、6或7的装置，其特征在于，上述的探测装置(31)是一种装在软管(23)内或软管(23)上的或包含在软管(23)内的金属线。
9.根据权利要求5、6、7或8的装置，其特征在于，该装置适用于检测输水塑料管道中的漏泄。
10.实施权利要求1、2、3或4所述方法的装置。
全文摘要
一种检测管道漏泄的方法，包含如下步骤在管道(W)的至少一个开口上插入一个起初是松配合的柱塞(11)，该柱塞(11)至少具有一个适于通过软管(23)来充气的可膨胀的套管(21)；沿软管(23)的长度设置一个用于遥测柱塞位置的探测装置(31)；借助于流体的压力差使柱塞(11)沿管道移动；对柱塞(11)中的套管(21)充气以完全截断流体的流动；查看柱塞上游的压力或流量以检测流体漏泄故障；遥测柱塞的位置求出它与漏泄(X)位置的关系。
文档编号G01M3/28GK1239545SQ98801349
公开日1999年12月22日 申请日期1998年7月22日 优先权日1997年7月22日
发明者迈克尔·乔治·英厄姆 申请人:弗雷特技术有限公司