管道的熔合工艺的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请人为地下解决方案股份有限公司、申请日为2004年3月2日、申请 号为200810009759. 0、题为"管道的熔合工艺"的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明主要涉及熔合或接合诸如聚氯乙烯管之类管道或管段的系统，尤其涉及一 种用于有效和永久地将第一管道部分和第二管道部分连接起来的熔接工艺。
【背景技术】
[0003] 在全世界范围内，管道系统被使用于许多应用领域，从而将诸如水或其它流体的 物料从一个地方输送或传送到另一个地方，从而分配到整个系统。例如，使用庞大的管道系 统来将水分配到居民或工业企业使用和进一步处理。通常，这样的管道或管子系统位于地 下，因为地面上的管子既难看又会产生不便。
[0004] 通常，水管系统通过由不同材料制成的管子来输送物料，这些材料比如有铸铁、球 墨铸铁、钢筋混凝土、石棉水泥等。这些管子被埋在地下，其分支向各个方向延伸以到达终 端用户。一般来说，在使用了许多年以后，或者由于其他的原因，地下的管子会破损并开始 泄漏，从而降低了管线的压力并使水不必要地泄漏进管子周围的区域中。这样的泄漏不仅 影响系统，而且增加了供应商的处理成本，从而又增加了终端用户的成本。因此，这些泄漏 必须快速修复，并要采取预防措施以确保避免进一步的泄漏。
[0005] 由于管道系统的地底下的位置，修复一泄漏的管子劳动强度非常大并且费时。必 须沿管线挖掘管沟以确定泄漏的位置，并在将管子放回重新使用之前对其进行有效的修 理。根据已有技术，为了密封泄漏的管子或已经破损的管子，已经开发出多种衬套系统，用 来或者修补已有的裂缝或者预防性地确保其不再进一步破裂或损坏。此外，已经在使用一 种在较大直径的裂开或破损的管道内采用一根小得多的直径的管子的方法。然而，这仅仅 是用一有裂缝的或泄漏的内管来替代裂开的外管的问题。还有，使用这样的管子套管子的 系统大大地减少了流过管道系统的流量，并且显然是人们不希望的，而且会改变压力参数。
[0006] 为此，开发了一种管道衬套和其安装方法，如授予St. Onge等人的美国专利 5794662中所揭示的那样，尤其适于压力管线应用领域。St. Onge专利旨在提供一种对污水 管道、水管或天然气管换衬的方法，且该方法使用相对于所换衬的管子尺寸要小的分段衬 套。然而，与只将小直径衬管留在大直径外管中相反，St. Onge专利使用热量和/或压力来 将小尺寸管子模压到被所换衬的管子上。具体来说，内部或衬管为热塑塑料管，通常为聚氯 乙烯（PVC)管，当暴露在热源或压力中时，它会膨胀并模压在已有管道的内侧，从而有效地 进行换衬。用这一工艺既可对管道的全长也可对损坏的部分进行加衬，这通常被称为"现场 修理"。
[0007] 根据St. Onge专利，一旦将衬管的全长插入现有的或主管中，衬管的两端就被塞 住，并在一定压力下暴露于蒸汽中，从而沿衬管的长度方向加热衬管并施加压力，这使衬管 膨胀并与周围的主管的内壁接触。一旦衬管完全膨胀到与现有的管道内壁贴合，就将它冷 却，且将塞子取下。最终膨胀的衬管与主管的壁贴合，从而避免了任何进一步的泄漏。同样， St. Onge专利的方法只需要在所修理的管段的两端挖沟就可以了。
[0008] 虽然St. Onge专利在对地下管道系统的换衬或修理领域中是先进的，但是在该领 域中还是有改善和提高的空间。具体来说，为了运输衬管并将它插入主管中，必须按段或部 分制造衬管，这些段或部分的长度通常比最终和所需要的衬管长度要短得多。因此，在将衬 管送入主管中时，必须在现场将衬管的诸部分连接起来。此外，还要能将多重长度的衬管通 过一种具有原有管道的强度的接头来连接，且不会使接头区的直径增加而超出原有的管道 直径。除了以上所述的膨胀应用场合以外，使用多重和可连接的管段在许多不同的应用场 合也很有用。例如，使用多重和熔接管道在滑移加衬中特别有用，其中，将直径略小的熔接 管道插入需要修复但不需要有全容量的流量的直径较大的管子中。在这一情况下，该衬管 被拉进管子中并停留到位，但并不膨胀。在大多数情况下，衬管和主管之间的空隙由低强度 的薄泥浆填充，以将新的管线固定在位。然而，滑移加衬工艺会需要使用可容纳较大直径的 联结件或机械接头的管道。
[0009] 在其它各种应用场合中也需要熔接管道，比如在修复应用场合，其中与水平钻孔 工艺相结合来使用熔接接头。该方法在地面中钻一个导向孔，并可进行精确的调整以控制 高度和对准度。在完成导向孔以后，钻孔的直径被扩大，并填入钻孔泥浆以使较大的孔保持 打开。然后通过钻孔泥浆拉动钻套，就地形成一管道。然而，这一工艺需要一较大的钻孔机 以适应由PE或HDPE制成的机械联结件和接头。
[0010]另外，在管子爆裂场合也可用熔接管道。在管子爆裂中，使用大型液压或气动式切 割头将旧的管子切割下来并将碎片埋入周围的土壤中。这就可将现有管线中直径相同或较 大的新管拉入。该工艺是用在必须明显增加新管线容量的情况中。同样，在直埋应用场合 熔接管道当然也有用。
[0011] 已经开发了用于管子或管道的诸熔接工艺，它们采用用来将管段连接到一起的机 械接头、在恪接接头处或附近的嵌入金属线、或者耐热元件。例如，参见授予Bryant. III 的美国专利6398264、授予Andersson的美国专利6394502、授予Lueghamer的美国专利 6156144、授予Lueghamer的美国专利5921587、授予Eggleston的美国专利4684789和授 予Ramsey的美国专利4642155。多年以来，通常使用熔接聚乙烯管（PE或HDPE)。例如， 参见授予Tramm等人的美国专利3002871、授予Dickinson等人的美国专利4987018、授予 Dickinson等人的美国专利4963421和授予Haneline. Jr等人的美国专利4780163,以及 Genoni的美国专利申请公开2003/0080552。因此，可以得到已有的熔接装置。然而，必须 对该装置在使用和工作参数上有所修改，以用于熔接聚氯乙烯类的管道。与通常用热熔接 技术连接的聚乙烯管不同，PVC管的应用通常只局限可使用套筒接头的场合。这种局限限 制了 PVC管在滑移加衬修复中的应用。因此，在技术上需要提供一种实际上为单个元件、没 有机械接头的PVC衬管原坯，这就不会象机械联结件那样增加原坯的直径。这样的联结件 或熔接接头必须具有与原有的管道相类似的强度特征，并通过取消这样的机械接头来排除 接头中的渗透。此外，较佳地，可设置一可承受后续的膨胀工艺而最终用于压力管道系统的 联结件。
【发明内容】
[0012] 因此，本发明的一个目的是为PVC管提供一种熔接工艺，该工艺克服了已有技术 的缺陷。本发明的另一个目的是为PVC管提供一种熔接工艺，该工艺可现场连接多重长度 PVC管。本发明的又一个目的是为PVC管提供一种熔接工艺，该工艺可生成与原有管道的 强度相等、且不会使接头区域的直径超出原有管道直径的接头。本发明的又一个目的是为 PVC管提供一种熔接工艺，该工艺提供一种没有机械接头的单件式原坯，这就排除了通过这 些接头的渗透。本发明的又一个目的是为PVC管提供一种熔接工艺，该工艺可生产一种可 以随后膨胀并在压力管道系统中使用的