Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы



Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы
Устройство для нанесения покрытия на трубы на месте эксплуатации и связанные с ним способы

 


Владельцы патента RU 2609481:

3М ИННОВЕЙТИВ ПРОПЕРТИЗ КОМПАНИ (US)

Изобретение относится к нанесению покрытия на трубы на месте их эксплуатации и может быть использовано в центробежных аппликаторах смолы с конусом для нанесения покрытия. Аппликатор для нанесения композиции на внутреннюю поверхность трубы на месте ее эксплуатации содержит элемент, изменяющий направление потока, конструкция которого обеспечивает прием композиции и ее выпуск по меньшей мере через один выпуск. Аппликатор содержит также полый конический корпус, имеющий узкий конец, широкий конец и внутреннюю поверхность, сконфигурированную для приема композиции, выпускаемой из элемента, изменяющего направление потока. Конический корпус имеет также множество отверстий, образующих полосу, обворачивающую по охвату конический корпус и ограничивающую на внутренней поверхности трубы область потока композиции на внутренней поверхности трубы, расположенную между упомянутой полосой и узким концом. Полоса содержит первые отверстия, расположенные в непосредственной близости к области потока. Каждое из первых отверстий имеет первый средний диаметр. Полоса также содержит вторые отверстия, расположенные между первыми отверстиями и широким концом. Каждое из вторых отверстий имеет средний диаметр, больший, чем первый диаметр. Область потока не содержит отверстий и имеет первую, вторую, третью и четвертую наклонные стороны. Проксимальные концы первой и второй сторон сходятся в направлении к узкому концу. Проксимальные концы третьей и четвертой сторон сходятся в направлении к узкому концу в виде зеркального отражения проксимальных концов первой и второй сторон. В способе нанесения композиции обеспечивают аппликатор, подают композицию в элемент, изменяющий направление потока. После этого выпускают композицию из по меньшей мере одного выпуска. Композиция собирается на внутренней поверхности полого конического корпуса. Затем вращают полый конический корпус. Собирающаяся на коническом корпусе композиция течет через область потока в сторону множества отверстий и распыляется из полого конического корпуса наружу через по меньшей мере два отверстия из множества отверстий. Устройство для использования в аппликаторе содержит впускной патрубок, протяженный вдоль первой оси и имеющий диаметр и отверстие на проксимальном конце. Устройство также содержит выпускную часть, имеющую второй диаметр. Выпускная часть расположена на дистальном конце впускного патрубка и имеет куполообразный торец, расположенный поперечно к первой оси. Выпускная часть содержит по меньшей мере два выпуска. Каждое из двух выпусков включает расположенную под углом выпускную поверхность. Угол, под которым расположена выпускная поверхность по отношению к первой оси, составляет больше 90°. Техническим результатом группы изобретений является обеспечение более равномерной толщины наносимого покрытия. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил., 8 табл., 12 пр.

 

Область техники

Настоящее изобретение в целом относится к нанесению покрытия на трубы на месте их эксплуатации и, в частности, к центробежным аппликаторам смолы с конусом для нанесения покрытия.

Уровень техники

Инфраструктурные трубопроводы, по которым перекачиваются различные текучие среды, такие как питьевая вода, газ и сточные воды, со временем изнашиваются ввиду интенсивного их использования. Износ трубопроводов может приводить к утечкам перекачиваемых сред и прорывам, и если техническое обслуживание трубопроводов вовремя не проводится, возможны их повреждения, вызывающие значительные затраты. Поскольку такие трубопроводы, как правило, расположены под землей и представляют собой критически важные инженерные сети, их техническое обслуживание и ремонт предпочтительно должны проводиться в минимально возможные сроки выведения их из эксплуатации. Разработан ряд способов технического обслуживания и ремонта таких трубопроводов на месте их эксплуатации, известных, как «бестраншейные» способы. Один из таких способов включает проведение по трубе аппликатора, распыляющего защитный материал по внутренней поверхности трубы. Отвердевая, материал образует новый внутренний защитный слой на поверхности трубы, запечатывающий трещины и усиливающий ее прочность.

Сущность изобретения

В одном из воплощений настоящего изобретения предлагается аппликатор для нанесения композиции на внутреннюю поверхность трубы на месте эксплуатации. Аппликатор содержит элемент, изменяющий направление потока, и полый конический корпус. Конструкция элемента, изменяющего направление потока, обеспечивает прием композиции и ее выпуск по меньшей мере через один выпуск. Полый конический корпус имеет узкий конец, широкий конец и внутреннюю поверхность, сконфигурированную для приема композиции, выпускаемой из элемента, изменяющего направление потока. Конический корпус имеет также множество отверстий, образующих полосу, обворачивающую по охвату конический корпус и ограничивающую на внутренней поверхности трубы область потока композиции на внутренней поверхности трубы, расположенную между упомянутой полосой и узким концом. Полоса включает первые отверстия, расположенные в непосредственной близости к области потока, при этом каждое из первых отверстий имеет первый средний диаметр, и вторые отверстия, расположенные между первыми отверстиями и широким концом, при этом каждое из вторых отверстий имеет средний диаметр, больший, чем первый диаметр. Область потока не содержит отверстий и имеет первую, вторую, третью и четвертую наклонные стороны, при этом проксимальные концы первой и второй сторон сходятся в направлении к узкому концу, а проксимальные концы третьей и четвертой сторон сходятся в направлении к узкому концу в виде зеркального отражения проксимальных концов первой и второй сторон.

Второе воплощение относится к способу. Способ включает использование аппликатора, имеющего элемент направления потока и полый конический корпус, согласно воплощению, описанному выше. Композицию подают в элемент, изменяющий направление потока, из которого она выпускается через по меньшей мере один выпуск, в результате чего она собирается на внутренней поверхности полого конического корпуса. Полый конический корпус вращается таким образом, что композиция, собирающаяся на его внутренней поверхности, течет через область потока в сторону множества отверстий и распыляется наружу из полого конического корпуса через по меньшей мере два отверстия из множества отверстий.

Еще в одном воплощении изобретения предлагается устройство. Устройство включает впускную трубу и выпускную часть. Впускная труба имеет первую ось, первый диаметр и отверстие на проксимальном конце. Выпускная часть имеет второй диаметр, расположена на дистальном конце впускной трубы и имеет куполообразный торец, расположенный поперечно к первой оси. Выпускная часть содержит по меньшей мере два выпуска, расположенных поперечно к первой оси.

Упомянутые, а также прочие воплощения настоящего изобретения будут более понятны из подробного описания изобретения, приведенного ниже. Приведенное выше краткое описание настоящего изобретения ни в коем случае не следует рассматривать, как ограничения предмета настоящего изобретения, поскольку масштаб настоящего изобретения определяется только прилагаемой формулой изобретения, которая может быть изменена в ходе обработки данной заявки.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится описание следующих чертежей, соответствующих различным воплощениям изобретения.

Фиг. 1. Аппликатор смолы в разобранном виде.

Фиг. 2. Аппликатор смолы в собранном виде.

Фиг. 3А и 3В. Виды сбоку конуса для нанесения покрытия, во взаимно перпендикулярных направлениях.

Фиг. 4. Вид сверху внутренней поверхности конуса для нанесения покрытия.

Фиг. 5. Развертка конуса для нанесения покрытия, отображающая структуру, в виде которой расположены отверстия.

Фиг. 6. Увеличенный вид области 6, обозначенной на фиг. 5.

Фиг. 7. Поперечное сечение элемента, изменяющего направление потока.

Фиг. 8. Вид сверху элемента, изменяющего направление потока, вставленного вовнутрь конуса для нанесения покрытия.

Фиг. 9. Блок-схема способа нанесения покрытия из смолы с помощью конуса для нанесения покрытия.

Фиг. 10. График, отображающий результаты измерения толщины покрытия при использовании элемента, изменяющего направление потока, с одним выпуском.

Фиг. 11. График, отображающий результаты измерения толщины покрытия при использовании элемента, изменяющего направление потока, с тремя выпусками.

Аналогичными номерами позиций на чертежах обозначены аналогичные элементы.

Подробное описание изобретения

Один из способов нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы основан на центробежном распылении жидкого покрытия (композиции на основе смолы), через конус с отверстиями, расположенными в виде определенной структуры. Данный способ обеспечивает более равномерную толщину наносимого покрытия. Однако при данном способе могут возникать дефекты покрытия, такие как, например, провисание, образование комков или колец. Данные дефекты возникают, например, когда распыляемая смола стекает по поверхности трубы, не успевая застыть, стекает с конца конуса, или когда скорость движения конуса по трубе непостоянна при подаче смолы с постоянным расходом. Дополнительные проблемы возникают, когда смола забивает отверстия конуса, и/или накапливается и застревает в конусе и/или иных элементах устройства распыления, тем самым препятствуя вращению конуса.

Застревание смолы может происходить начиная с нескольких отверстий конуса или выпусков прочих элементов устройства распыления и заканчивая заполнением всего конуса заполняется застывшей смолой, в результате чего дальнейшее нанесение покрытия становится невозможным. Застревание смолы препятствует дальнейшему равномерному нанесению покрытия, требует извлечения конуса из трубы для ручного удаления из него застывшей смолы и, как правило, сопровождается дефектами покрытия начиная с того места трубы, в котором оно возникло. Кроме того, при извлечении из него застывшей смолы конус может быть поврежден, и может потребоваться его замена.

На окончательную толщину и структурную целостность покрытия на трубе влияет множество факторов, одним из которых являются химический состав и физические свойства смолы. Так, например, покрытия на основе полимочевины, характеризующиеся быстрым отвердеванием и высокой вязкостью и получаемые способом статического смешения, отвердевают, по меньшей мере, до состояния отсутствия клейкости в считанные секунды после их нанесения на внутреннюю поверхность трубы (или после их попадания на элементы аппликатора). Такие смолы, как правило, представляют собой двухкомпонентные композиции, в которых первая часть содержит один или более алифатических полиизоцианатов, возможно, смешанных с одной или более смолами, реагирующими с аминами или не реагирующими с аминами, а вторая часть содержит один или более полиаминов, возможно, смешанных с одним или более олигомерными полиаминами. После смешения их друг с другом и нанесения на внутреннюю поверхность трубопровода две данные части образуют быстро отвердевающее, не проницаемое для жидкостей покрытие, пригодное для контакта с питьевой водой.

Один или более алифатических полиизоцианатов первой части могут быть любыми органическими соединениями, содержащими по меньшей мере две изоцианатные функциональные группы, которые по своей природе являются алифатическими. Подходящие полиизоцианаты включают гексаметилен-1,6-диизоцианат; 2,2,4-триметилгексаметилен диизоцианат; изофорон диизоцианат и 4,4'-дициклогексилметан диизоцианат. В качестве альтернативы, могут использоваться продукты реакции или преполимеры, полученные из упомянутых выше соединений, например полиизоцианатные производные гексаметилен-1,6-диизоцианат. Полиизоцианатные соединения, как правило, имеют содержание изоцианата, составляющее от 5 весовых % до 50 весовых % и, в частности, 20-25 весовых %. Одна или более реагирующих с аминами смол первой части могут быть любыми соединениями, содержащими функциональные группы, которые могут реагировать с первичными или вторичными аминами. Подходящие материалы такого типа включают соединения с функциональной эпоксидной группой и любые соединения с этилен-ненасыщенными связями, которые могут вступать в реакцию удлинения цепи по Михаэлю с полиаминами, например мономерные или олигомерные полиакрилаты. Могут также использоваться не реагирующие смолы, если они не оказывают нежелательного воздействия на воду или газ при перекачке их по трубам с таким покрытием.

Вторая часть двухкомпонентной композиции покрытия содержит один или более полиаминов. В контексте настоящего описания «полиамины» означают соединения, имеющие по меньшей мере две аминные группы, каждая из которых содержит по меньшей мере один активный атом водорода (N-H группу), выбранные из первичных аминов или вторичных аминов. В некоторых воплощениях второй компонент содержит один или более вторичных аминов. В некоторых воплощениях аминный компонент содержит по меньшей мере один алифатический циклический вторичный диамин.

В одном из воплощений вторая часть содержит один или более алифатических циклических вторичных диаминов, содержащих две, возможно, замещенные, гексильные группы, связанные между собой группой-мостиком. Каждое из гексильных колец содержит заместитель вторичного амина.

Алифатические циклические вторичные диамины, как правило, имеют следующую общую структуру:

где R1 и R2 независимо друг от друга являются линейными или разветвленными алкильными группами, имеющими от 1 до 10 атомов углерода. R1 и R2, как правило, являются одной и той же алкильной группой. Типичные алкильные группы включают метальную, этильную, пропильную группы, бутильную, изобутильную, вторично-бутильную, четвертично-бутильную группы, группы на основе различных изомеров пентила, гексила, гептила, октила, нонила и децила. Символ "S" в центре гексильного кольца означает, что данные циклические группы являются насыщенными. Предпочтительные типы групп R1 и R2 содержат по меньшей мере три атома углерода.

Особо предпочтительными являются бутильные группы, в частности, вторично-бутильная группа.

R3, R4, R5, и R6 являются, независимо друг от друга, атомами водорода или линейными или разветвленными алкильными группами, содержащими от 1 до 5 атомов углерода. R3 и R4, как правило, являются одной и той же алкильной группой. В некоторых воплощениях R5 и R6 являются атомом водорода. В некоторых воплощениях R3 и R4 являются метальной группой или атомом водорода.

Заместители расположены таким образом, что алкиламиногруппа может быть расположена в любом месте кольца по отношению к CR5R6-группе. Кроме того, заместители R3 и R4 могут занимать любое положение по отношению к алкиламиногруппам. В некоторых воплощениях алкиламиногруппы расположены в положениях 4,4' по отношению к CR5R6-мостику. Кроме того, заместители R3 и R4, как правило, расположены в положениях 3 и 3'.

В другом воплощении вторая часть содержит один или более алифатических циклических вторичных диаминов, содержащих единственное гексильное кольцо. Алифатический циклический вторичный диамин, как правило, имеет следующую структуру:

где R7 и R8 независимо друг от друга являются линейными или разветвленными алкильными группами, имеющими от 1 до 10 атомов углерода, или алкиленовой группой, связанной на конце с -CN группой. R7 и R8, как правило, являются одной и той же группой. Подходящие алкильные группы включают те же группы, что были описаны выше в отношении групп R1 и R2. В одном из воплощений R7 и R8 являются алкильными группами, имеющими по меньшей мере три атома углерода, например изопропильными группами. В другом воплощении R7 и R8 являются короткоцепочечными алкиленовыми группами (например, С14), например этиленовыми группами, связанными на конце с -CN группой.

R9, R10, и R11 являются, независимо друг от друга, атомами водорода или линейными или разветвленными алкильными группами, содержащими от 1 до 5 атомов углерода. R9, R10 и R11, как правило, являются одной и той же алкильной группой. В некоторых воплощениях R9, R10 и R11 являются метальной группой или атомом водорода. В одном из воплощений R9, R10 и R11 являются метальными группами.

Заместители расположены таким образом, что алкиламиногруппа может быть расположена в любом месте кольца по отношению к -NR8 группе. В некоторых воплощениях алкиламиногруппа расположена на два или три положения дальше от -NR8-группы. В предпочтительных воплощениях алкиламиногруппа отстоит на два положения от -NR8-группы на гексильном кольце.

В некоторых воплощениях один или более полиаминов второй части могут делать смолу пригодной для покрытия ей труб, по которым транспортируются газ или сточные воды. Примеры подходящих составов быстро отвердевающих смол, которые могут использоваться в устройстве и в соответствии со способами, предлагаемыми в настоящем изобретении, дополнительно описаны в патентах США 6,730,353 и 7,189,429 (оба Robinson), а также в патентной заявке WO 20120161774 (Prince et al.). Примером подходящей смолы, имеющейся в продаже, является защитная смола для восстановления труб 3М SCOTCHKOTE Pipe Renewal Liner 2400. И хотя устройства и способы, предлагаемые в настоящей заявке, могут использоваться для нанесения смол, имеющих самый различный химический состав и физические свойства, в сущности равномерное покрытие достигается при использовании смол, время отвердевания которых до отсутствия клейкости находится в диапазоне 10-90 секунд и более предпочтительно менее чем 30 секунд. Наиболее предпочтительное в сущности равномерное покрытие достигается при использовании смол, имеющих время отвердевания до отсутствия клейкости, составляющее 24,5±1,7 секунд. Использование смол с таким относительно коротким временем отвердевания позволяет возобновить эксплуатацию трубы уже примерно через два часа после завершения нанесения покрытия.

В дополнение к композициям с химическим составом и физическими свойствами, указанными выше, в воплощениях настоящего изобретения могут использоваться композиции, имеющие и прочий состав, а также иное время отвердевания до отсутствия клейкости. Так, например, могут использоваться полиуретаны, включающие ароматические изоцианаты и многоатомный спирт.

Прочие факторы, влияющие на окончательную толщину покрытия на трубе и его прочность, включают: объемный расход смолы, скорость вращения головки для нанесения покрытия, линейную скорость нанесения покрытия, вязкость смолы во время нанесения покрытия, а также конструкцию конуса. Так, например, размер конуса, который должен быть выбран для нанесения покрытия из смолы, зависит от диаметра трубы, на которую наносится покрытие. Как правило, между широким концом конуса и внутренней поверхностью трубы должен быть обеспечен зазор по меньшей мере в один дюйм. Кроме того, чем длиннее трубопровод, на который наносится покрытие, тем большее количество смолы должно быть прокачено через аппликатор. Количество прокачиваемой смолы возрастает по мере увеличения требуемой толщины покрытия. Желательно, чтобы за один проход можно было наносить покрытие толщиной до 8,5 мм. По мере увеличения объемного расхода смолы и при той же самой скорости вращения конуса, через который наносится покрытие, требуется все большая площадь поверхности конуса. Конус, с помощью которого наносится покрытие, должен иметь конструкцию, обеспечивающую максимально возможную полосу распыления при данном расходе и данном диаметре трубы. Полоса распыления определяется, как максимальное расстояние в продольном направлении, которое проходит смола по конусу в направлении, в сущности параллельном оси трубы, до ее выхода из конуса в направлении, в сущности перпендикулярном стенкам трубы. Более эффективное использование длины конуса и, как следствие, более широкая полоса распыления повышают равномерность нанесения покрытия и окончательную его толщину. Данные факторы, по отдельности и в сочетаниях друг с другом, следует учитывать при выборе аппликатора для нанесения покрытия из смолы при техническом обслуживании и ремонте труб на месте их эксплуатации.

На фиг. 1 показаны различные компоненты аппликатора 100 для нанесения покрытия из смолы. Двигатель 110 подключен к источнику питания и патрубку нагнетателя, подающего смолу (не показаны). Двигатель 110 обычно является пневматическим двигателем и обеспечивает рабочую скорость вращения в диапазоне 8000-10000 об/мин, но может работать и с большей скоростью вращения, в частности до 14000 об/мин. Трубка 120 подачи смолы проходит через двигатель 110, и на ее конец насажен элемент 130, изменяющий направление потока. Дополнительно возможный стабилизатор 140 соединяет двигатель 110 с конусом 150. При работе устройства вращаются двигатель 110, конус 150 для нанесения покрытия (и стабилизатор 140), в то время как элемент 130, изменяющий направление потока, и трубка 120 подачи смолы не вращаются, а остаются практически неподвижными по отношению к конусу 150 для нанесения покрытия. И хотя стабилизатор 140 показан как имеющий форму кольца, он может иметь самые различные формы при условии, что к нему могут быть надежно прикреплены конус 150 для нанесения покрытия и двигатель 110. И хотя аппликатор 100 смолы может работать и без стабилизатора 140, стабилизатор 140 обеспечивает более сбалансированное и надежное крепление конуса 150 для нанесения покрытия к двигателю 110. В отсутствие стабилизатора 140 длительная работа двигателя 110 при скорости вращения 8000-10000 об/мин может привести к ослаблению непосредственного крепления конуса 150 для нанесения покрытия к двигателю 110. Ослабление крепления конуса может привести к неравномерности распыления вследствие неустойчивого движения структуры или полосы распыления и соответственно к большому количеству дефектов покрытия на трубе. Ослабление крепления конуса может также привести к необходимости временной остановки процесса нанесения покрытия для извлечения конуса из трубы, подтяжки его крепления и, возможно, его очистки. После этого аппликатор может быть вновь введен в трубу, и процесс нанесения покрытия может быть возобновлен.

На фиг. 2 показан аппликатор 200 для смолы в собранном виде. Стабилизатор 240 связывает конус 250 для нанесения покрытия с двигателем 210. Трубка 220 подачи смолы проходит через центр двигателя 210 и, соединяясь с элементом 230, изменяющим направление потока, обеспечивает его расположение по центру внутри конуса 250 для нанесения покрытия. Элемент 230, изменяющий направление потока, может быть также расположен внутри конуса 250 для нанесения покрытия таким образом, чтобы на внутренней поверхности конуса 250 для нанесения покрытия формировалась зона 248 распределения смолы. Расстояние, которое проходит смола в направлении, в сущности параллельном центральной оси конуса, определяет размеры зоны 248 распределения смолы. Так, например, элемент 230, изменяющий направление потока, может быть расположен таким образом, чтобы подаваемая смола протекала по внутренней поверхности конуса примерно один дюйм до достижения ей первых отверстий из всей структуры отверстий конуса 250 для нанесения покрытия. Зона 248 распределения смолы может иметь различную длину, которая может зависеть от длины конуса 250 для нанесения покрытия и/или длины структуры из отверстий на конусе 250 для нанесения покрытия. Двигатель 210, как правило, имеет опорную структуру, позволяющую расположить двигатель 210 примерно по центру трубы, на которую наносится покрытие. К двигателю 210 и/или опорной структуре может быть прикреплен тяговый элемент. Данный тяговый элемент может использоваться для перемещения двигателя 210 по трубе при нанесении покрытия, двигателем вперед, например, выбирая тяговый элемент над землей в месте расположения источника смолы.

Конструкция конуса, пример которой показан на фиг. 3А и 3В, может быть открытой или закрытой. При закрытой конструкции конус закрыт на своем широком конце, в результате чего смола, выпускаемая в конус, отражается от его закрытого конца перед распылением ее в трубу. Закрытый конус, как правило, используется в паре с элементом, изменяющим направление потока, с одним выпуском, в результате чего смола выпускается в конус параллельно продольной центральной оси конуса к его закрытому концу. При открытой конструкции конус открыт на широком конце, в результате чего имеется возможность выхода смолы из конуса через его широкий конец, в частности, той порции смолы, которая не была выпущена через структуру отверстий в конусе. Смола выпускается в открытый конус в направлении к внутренней поверхности конуса, например, перпендикулярно центральной оси конуса. Независимо от типа его конструкции - закрытой или открытой - конус для нанесения покрытия может быть изготовлен из различных материалов, включая алюминий, сталь и износостойкую пластмассу.

На фиг. 3А и 3В показаны виды с различных направлений одного и того же открытого конуса 300. На фиг. 3 конус 300 повернут на 90° вокруг вертикальной оси по отношению к его положению на фиг. 3А. Конус 300 включает узкий конец 310 и широкий конец 320. Структура отверстий в конусе 300 образует полосу 330, включающую множество отверстий, полностью охватывающую конус 300 по его обхвату. Полоса 330 отверстий определяет область 340 потока, представляющую собой часть внутренней поверхности конуса 300, протяженную от его узкого конца 310 до полосы 330. Область 340 потока имеет четыре наклонные стороны: первую наклонную сторону 350, вторую наклонную сторону 360, третью наклонную сторону 370 и четвертую наклонную сторону, которая на данных чертежах не видна. Первая и вторая наклонные стороны 350 и 360 сходятся друг с другом в сторону узкого конца 310, а третья наклонная сторона 370 и четвертая наклонная сторона также сходятся друг с другом в сторону узкого конца 310 на противоположной стороне конуса 300, в виде зеркального отражения первой и второй наклонной сторон. Термин «зеркальное отражение» в данном контексте используется для описания симметрично расположенных половин конуса 300 (секций, расположенных на угловом расстоянии 180° друг от друга), но не подразумевает, что данные секции идентичны друг другу (например, по диаметрам отверстий или интервалам между ними).

Область 340 потока можно условно разделить на две зоны: зону 348 распределения смолы и зону 352 течения смолы. Зона 348 распределения смолы является протяженной от узкого конца 310 до обхвата конуса 300, по уровню отверстия, ближайшего к узкому концу 310 конуса (например, отверстия 354). Зона 352 течения смолы представляет собой совокупность треугольных областей на внутренней поверхности конуса 300, ограниченных обхватом конуса 300 по уровню отверстия, ближайшего к узкому концу 310 конуса (например, отверстия 354) и четырьмя наклонными сторонами. Две треугольные области зоны 352 течения смолы являются зеркальными отражениями друг друга.

На фиг. 4 показан вид сверху конуса 400. А именно, показан вид конуса 400 с его широкого конца 420, из точки, расположенной точно на центральной оси его внутренней поверхности 420. Как было описано выше, в конусе 400 имеется структура из отверстий в виде двух шевронов (структур в виде перевернутой буквы V). Между узким концом 410 и данными отверстиями расположена область 440 потока смолы. Область 440 потока смолы включает четыре наклонные стороны: первую наклонную сторону 450, вторую наклонную сторону 460, третью наклонную сторону 470 и четвертую наклонную сторону 480. Как было описано выше, первая и вторая наклонные стороны 450 и 460 сходятся друг с другом в сторону узкого конца 410, образуя первую структуру в виде шеврона (перевернутой буквы V), а третья наклонная сторона 470 и четвертая наклонная сторона 480 также сходятся друг с другом в сторону узкого конца 410, образуя вторую структуру в виде шеврона. Напротив области 440 потока расположена область 490 отсутствия потока, представляющая собой часть конуса 400 от структуры из отверстий до широкого конца 420. В область 490 отсутствия потока должно попадать лишь небольшое количество смолы, или совсем не должна попадать смола, так как смола должна выпускаться через структуру из отверстий. Поскольку в область 490 отсутствия потока смола практически не попадает, данная область 490 отсутствия потока может иметь различные конструкции и содержать различные элементы и структуры. Так, например, область 490 отсутствия потока может иметь сплошную внутреннюю поверхность (как показано на данном чертеже), может включать одно или более отверстий круглой или другой формы или же область 490 отсутствия потока может быть полностью открытой областью.

На фиг. 5 показан пример структуры из отверстий на развертке конуса 500. Область 540 потока представляет собой область на внутренней поверхности конуса 500, расположенную между узким концом 510 и множеством отверстий. Область 540 потока включает четыре наклонные стороны: первую наклонную сторону 550, вторую наклонную сторону 560, третью наклонную сторону 570 и четвертую наклонную сторону 580. Множество отверстий включает первые отверстия 532, расположенные в непосредственной близости к области 540 потока, и вторые отверстия, расположенные между первыми отверстиями 532 и широким концом 520.

Все отверстия, не примыкающие непосредственно к области 540 потока, считаются вторыми отверстиями 534. Вторые отверстия 534 структуры отверстий конуса 500 включают также удлиненные отверстия 536. Удлиненные отверстия 536 представляют собой отверстия, не примыкающие к области 540 потока и имеющие средний диаметр, по меньшей мере в два раза превышающий средний диаметр первых отверстий 532. Диаметром отверстий некруглой формы считается размер между двумя противоположными точками периметра отверстия, расположенными на самой длинной его оси. В контексте настоящего описания применение термина «диаметр» не ограничено объектами или фигурами круглой формы. Удлиненные отверстия 536 используются, как мера безопасности, поскольку они обеспечивают выпуск смолы, которая могла остаться в конусе после прохождения ее мимо первых отверстий 532 и, если имеются, вторых отверстий 534. Это обеспечивает более полное использование длины конуса, в виде более широкой полосы распыления, что, в свою очередь, обеспечивает более постоянную толщину покрытия. В качестве еще одной меры безопасности используется ряд отверстий, расположенных по охвату конуса 500 на широком его конце 520. Данный последний ряд отверстий обеспечивает выпуск всей оставшейся смолы и предотвращает выход излишков смолы через открытый конец конуса, что могло бы вызвать дефекты покрытия, выполняемого на трубе, например, в виде комков или колец. Внутренний диаметр 530 конуса отличается в зоне 538 распределения смолы и в зоне 542 течения смолы.

И хотя первые и вторые отверстия 532, 534, за исключением удлиненных отверстий 536, в целом имеют круглую форму, возможны и некоторые неправильности их формы, которые могут возникнуть в процессе фрезерования или иного процесса изготовления конуса 500. В некоторых воплощениях, например в конусах меньших размеров, первые и вторые отверстия 532, 534, за исключением удлиненных отверстий 536, имеют примерно одинаковый средний диаметр. В других воплощениях вторые отверстия 534 имеют средний диаметр, больший, чем средний диаметр первых отверстий 532. В воплощениях, в которых используются быстро отвердевающие смолы, подобные описанным выше, диаметр наименьшего отверстия может составлять 1/16 дюйма (1,5 мм) во избежание возможного застревания смолы в отверстиях конуса. Средние диаметры первых и вторых отверстий 532, 534 выбираются, исходя из химического состава и физических свойств используемой смолы (в частности, ее вязкости и/или времени отвердевания до отсутствия клейкости), размера трубы, на которую наносится покрытие, и/или расхода, с которым наносится смола.

На фиг. 6 показана схема расположения первых и вторых отверстий 632, 634 в области 6, отмеченной на фиг. 5 пунктирной линией, с указанием основных особенностей их расположения. Вторые отверстия 634 расположены в виде ряда, концентрически вложенного в ряд первых отверстий 632. Кроме того, вторые отверстия 634 расположены со смещением относительно первых отверстий 632, для выпуска смолы, которая может протечь между первыми отверстиями 632. В данном воплощении нижние точки вторых отверстий находятся на одном уровне с верхними точками первых отверстий в горизонтальных плоскостях 636, 637, для обеспечения эффекта смещения. А именно, смола, выпускаемая из элемента, изменяющего направление потока, протекает через зону распределения смолы, и большая ее часть распыляется из конуса при достижении ей первых отверстий 632. Однако если при этом какая-то часть смолы протечет мимо первых отверстий 632, она может попасть в одно из вторых отверстий 634 благодаря наличию такого смещения. Для дополнительного обеспечения выпуска смолы вторые отверстия 634 могут быть отнесены от первых отверстий на расстояние, не превышающее средний диаметр первых отверстий 632. Если вторые отверстия 634 образуют более чем один концентричный ряд, такое относительно расположение отверстий может использоваться и для каждого последующего ряда вторых отверстий 634.

На фиг. 7 показано сечение одного из воплощений элемента 700, изменяющего направление потока, применяемого в аппликаторе смолы. Элемент 700, изменяющий направление потока, включает патрубок 720, имеющий первый диаметр и отверстие 710 на проксимальном конце вдоль первой оси. Отверстие 710 может быть входным отверстием, через который смола поступает в элемент 700, изменяющий направление потока. Элемент 700, изменяющий направление потока, включает также выпускную часть 730, имеющую второй диаметр и расположенную на дистальном конце трубки 720. Выпускная часть 730 включает куполообразный торец 740, перпендикулярный первой оси. И хотя под определением «куполообразный» подразумевается, что торец 740 имеет сплошную криволинейную поверхность, выгнутую по отношению к поперечному сечению трубки 720, термин «куполообразный» не подразумевает наличия определенного радиуса закругления или симметричности его криволинейной поверхности. Куполообразный торец 740 имеет сплошную гладкую поверхность, что предотвращает накопление выпускаемой смолы на элементе 700, изменяющем направление потока.

Куполообразный торец 740 включает также по меньшей мере один выпуск 750, расположенный перпендикулярно первой оси. В одном из воплощений выпуски 750 выпускают смолу из элемента 700, изменяющего направление потока, под углом 90° относительно первой оси. Таким образом, смола сначала изначально попадает на внутреннюю поверхность конуса для нанесения покрытия точно напротив выпусков 750. В других воплощениях выпуски 750 расположены под такими углами, что выпуск смолы происходит под углом, составляющим больше 90° от первой оси (например, под углом 105°). В таком воплощении смола попадает на внутреннюю поверхность конуса для нанесения покрытия дальше или ближе по оси конуса, чем в воплощениях, в которых выпуски 750 расположены под углом 90° к первой оси. Расположение выпусков 750 под непрямым углом позволяет более полно использовать длину внутренней поверхности конуса в конусах большего диаметра и/или длины, в результате чего увеличивается ширина полосы распыления и достигается более постоянная толщина наносимого покрытия. Выпускные отверстия 750 могут иметь различный диаметр, который может зависеть от химического состава и физических свойств наносимой смолы, толщины покрытия и расхода, с которым наносится смола. Так, например, при нанесении смолы с большим расходом и/или при использовании смол с малой вязкостью могут потребоваться выпуски большего диаметра. При использовании быстро отвердевающих смол, которые были описаны выше, диаметр выпускных отверстий должен составлять примерно дюйма (6,35 мм).

На фиг. 8 показан вид сверху собранного узла 800 из элемента 830, изменяющего направление потока, и конуса 850 для нанесения покрытия. Конус 850 для нанесения покрытия охватывает элемент 830, изменяющий направление потока. В данном воплощении элемент 830, изменяющий направление потока, включает три выпуска 840, расположенных на одинаковом угловом расстоянии (120°) друг от друга, измеренном между осями выпусков. И хотя это не видно на виде сверху, центральная часть элемента 830, изменяющего направление потока, имеет гладкую криволинейную поверхность. Держась за гладкую криволинейную поверхность, оператор присоединяет (например, прикручивает) элемент 830, изменяющий направление потока, к трубке подаче смолы. После этого конус 850 для нанесения покрытия может быть установлен на элемент 830, изменяющий направление потока. При этом наибольший диаметр элемента 830, изменяющего направление потока, должен быть меньше, чем наименьший диаметр конуса 850 для нанесения покрытия. При вращении конуса 850 для нанесения покрытия происходит центробежное распыление смолы наружу из конуса, в направлении внутренней поверхности трубы.

На фиг. 9 показана блок-схема способа 900 нанесения покрытия на трубу на месте эксплуатации. На этапе 910 в элемент, изменяющий направление потока, аппликатора смолы (например, аппликатора смолы, описанного выше), подают смолу. В зависимости от длины и расположения трубы, на которую требуется нанести покрытие, смола может подаваться из баков, расположенных выше уровня земли. Такие баки могут быть частью мобильного устройства, обеспечивающего подачу состава смолы на место выполнения работ. На этапе 920 из элемента, изменяющего направление потока, смола выпускается на внутреннюю поверхность конуса для нанесения покрытия. Как было описано выше, смола может выпускаться под углом в 90° или более по отношению к внутренней поверхности конуса, в зависимости от расположения выпусков элемента, изменяющего направление потока. На этапе 930 при вращении конуса для нанесения покрытия смола выпускается наружу из конуса в направлении внутренней поверхности трубы. На этапе 940 осуществляется перемещение аппликатора в продольном направлении, вдоль внутренней поверхности трубы, с заданной скоростью, в результате чего на внутреннюю поверхность трубы наносится сплошное покрытие. Расход смолы выбирается таким образом, чтобы обеспечить равномерное нанесение покрытия постоянной толщины на внутреннюю поверхность трубы. Аппликатор смолы может быть извлечен из трубы, например, для установки его в другом месте, путем вытяжки тяговых элементов, закрепленных, например, за двигатель или трубку подачи смолы. В зависимости от длины трубы, на которую наносится покрытие, вытяжка тяговых элементов может включать их намотку на вращающийся барабан. И хотя намотка может производиться вручную, как правило, она производится автоматически для обеспечения равномерного перемещения аппликатора с заданной скоростью.

Примеры

Были собраны аппликаторы для нанесения смолы на месте эксплуатации трубы в соответствии с настоящим изобретением, включавшие полый конический корпус (конус), элемент, изменяющий направление потока, и стабилизатор. Данные компоненты испытывали в соответствии со следующими способами для определения оптимального расхода смолы и измерения толщины получаемого покрытия из смолы.

Методы испытаний

Расход смолы

Расход смолы определяли с помощью набора калиброванных расходомеров, подключенных к программируемому логическому контроллеру Allen Bradley Panel View Plus 700 производства Rockwell Automation Inc. (Милуоки, штат Висконсин, США). Два прецизионных расходомера модели VS 1 производства 1С Flow Controls, Inc. (Нормал, штат Иллинойс, США) определяли расход смолы на подающих трубопроводах первой и второй частей. Объемный расход через трубопровод первой части суммировали с объемным расходом через трубопровод второй части, и полученное значение суммы считалось суммарным объемным расходом. Во время проведения испытания программируемый логический контроллер регистрировал значение объемного расхода каждые 8-10 секунд. В ходе испытания поддерживалась постоянная частота вращения двигателя, равная 10000 об/мин.

Измерение толщины

Измерение толщины покрытия из смолы, нанесенной на трубу с помощью аппликатора, проводили следующим образом. На отрезок трубы из поливинилхлорида (ПВХ) длиной 20 футов (6,1 м) наносили покрытие из смолы и давали ему застыть в течение часа. После этого делала поперечные срезы поливинилхлоридной трубы с нанесенным на нее покрытием на расстояниях 0,9 м (3 фута), 3,0 м (10 футов) и 5,2 м (17 футов) от конца трубы. С трубы удаляли покрытие. С помощью цифрового измерителя Absolute Digimatic Caliper производства Mitutoyo America Corp.(Аврора, штат Иллинойс, США) измеряли толщину покрытия из смолы по всей окружности боковой поверхности трубы в 12 точках по часовой стрелке.

Аппликатор в сборе для нанесения покрытия на трубы на месте их эксплуатации

В таблице 1 приведены размерные характеристики конусов, которые использовались для нанесения покрытия из композиции на трубу. Площадь зоны течения рассчитывали, как площадь области, на которую попадает смола, выпускаемая из элемента, изменяющего направление потока. Зону течения аппроксимировали двумя треугольниками (фиг. 5), расположенными в области 540 потока и ограниченными линией 530 на узком конце конуса и множеством первых отверстий 532, образующих боковые стороны треугольников, сходящиеся к широкому концу 520 конуса.

В таблице 2 приведены основные параметры структуры из отверстий и размерные характеристики полых конических корпусов, использованных для нанесения композиции на трубу.

В таблице 3 приведены размерные характеристики элемента, изменяющего направление потока, использовавшегося для нанесения композиции на трубу.

В таблице 4 приведены размерные характеристики стабилизатора, использовавшегося в составе аппликатора для нанесения композиции на трубу.

Примеры 1-3

Максимальный расход и отношение площади отверстий к площади зоны течения

Был изготовлен ряд конусов в соответствии с настоящим изобретением для нанесения покрытия из композиции на внутреннюю поверхность трубы при различных значениях ее расхода. Как было описано выше в разделе «Способы испытаний», для каждого конуса был определен максимальный расход композиции, при котором обеспечивается равномерность нанесения покрытия. Для полученного значения расхода было определено отношение площади отверстий к площади зоны течения конуса. Было определено, что в сущности равномерное покрытие из смолы получается, когда смола выходит из первого ряда структуры из отверстий. Рассчитанные значения расхода (в литрах в минуту) и отношений площадей приведены в таблице 5.

Для получения равномерного покрытия отношение суммарной площади отверстий первого ряда к площади зоны течения конуса должно составлять от 3:50 до 1:50.

Примеры 4-6

Толщина покрытия из композиции (смолы) при использовании элемента, изменяющего направление потока, с одним выпуском

С помощью аппликатора для нанесения покрытия на месте эксплуатации с изменяющим направление потока элементом с одним выпуском выполняли покрытие на отрезке трубы и определяли его толщину на трех срезах трубы, выполненных на отметках 0,9 м (3 фута), 3,0 м (10 футов) и 5,2 м (17 футов). Для каждого среза проводили по 12 измерений толщины в точках, расположенных по окружности трубы по часовой стрелке. Для расчетов использовали конус 2. Результаты нормировали по отношению к средней толщине, чтобы получить относительные значения толщины покрытия по всем точкам измерения на всех срезах. Результаты расчетов представлены на фиг. 10. Рассчитанные значения средней толщины покрытия и диапазон разброса толщины между максимальной и минимальной представлены в Таблице 6.

Средняя толщина покрытия на трех срезах трубы и диапазон разброса толщины покрытия при использовании элемента, изменяющего направление потока, с одним выпуском составили 1,0 мм и 0,6 мм соответственно.

Примеры 7-9

Толщина покрытия из композиции (смолы) при использовании элемента, изменяющего направление потока, с тремя выпусками

С помощью аппликатора для нанесения покрытия на месте эксплуатации с изменяющим направление потока с элементом, изменяющим направление потока, с тремя выпусками, выполняли покрытие на отрезке трубы и определяли его толщину на трех срезах трубы, выполненных на расстоянии 0,9 м (3 фута), 3,0 м (10 футов) и 5,2 м (17 футов) от конца трубы. Для каждого среза проводили по 12 измерений толщины в точках, расположенных по окружности трубы по часовой стрелке. Для расчетов использовали конус 2. Результаты нормировали по отношению к средней толщине, чтобы получить относительные значения толщины покрытия по всем точкам измерения на всех срезах. Результаты расчетов представлены на фиг. 11. Рассчитанные значения средней толщины и диапазон разброса толщины между максимальной и минимальной представлены в Таблице 6.

Средняя толщина покрытия на трех срезах трубы и диапазон разброса толщины покрытия при использовании элемента, изменяющего направление потока, с тремя выпусками составили 0,9 мм и 0,1 мм соответственно. Данные результаты показывают, что использование элемента, изменяющего направление потока, с тремя выпусками обеспечивает более постоянную толщину покрытия по сравнению с толщиной покрытия при использовании элемента, изменяющего направление потока, с одним выпуском (примеры 4-6).

Примеры 10-12

Положение элемента, изменяющего направление потока

В целях достижения равномерности покрытия было определено положение элемента, изменяющего направление потока, в зависимости от угла наклона выпусков к поверхности конуса. Результаты испытаний показаны в Таблице 8. Расстояния, значения которых приведены в таблице, измеряли от центра элемента, изменяющего направление потока, до центра первого отверстия в первом ряду.

Ниже приводится список воплощений настоящего изобретения.

Воплощение 1 представляет собой аппликатор для нанесения композиции на внутреннюю поверхность трубы на месте эксплуатации, содержащий:

элемент, изменяющий направление потока, выполненный с возможностью приема композиции и ее выпуска по меньшей мере через один выпуск; и

полый конический корпус, имеющий узкий конец, широкий конец и внутреннюю поверхность, выполненную с возможностью приема композиции, выпускаемой из элемента, изменяющего направление потока, при этом конический корпус имеет также множество отверстий, образующих полосу, обворачивающую по охвату конический корпус и ограничивающую на внутренней поверхности трубы область потока композиции, расположенную между упомянутой полосой и узким концом, при этом полоса содержит первые отверстия, расположенные в непосредственной близости к области потока, при этом каждое из первых отверстий имеет первый средний диаметр, и вторые отверстия, расположенные между первыми отверстиями и широким концом, при этом каждое из вторых отверстий имеет средний диаметр, больший, чем первый диаметр, при этом область потока не содержит отверстий и имеет первую, вторую, третью и четвертую наклонные стороны, при этом проксимальные концы первой и второй сторон сходятся в направлении к узкому концу, а проксимальные концы третьей и четвертой сторон сходятся в направлении к узкому концу в виде зеркального отражения проксимальных концов первой и второй сторон.

Воплощение 2 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором вторые отверстия включают удлиненные отверстия, каждое из которых имеет средний диаметр, по меньшей мере в два раза больший первого диаметра.

Воплощение 3 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором каждое отверстие из множества вторых отверстий, расположенное в непосредственной близости к первым отверстиям, смещено относительно первых отверстий и расположено между по меньшей мере двумя первыми отверстиями.

Воплощение 4 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором средний первый диаметр выбирают в зависимости от вязкости композиции.

Воплощение 5 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором средний первый диаметр выбирают в зависимости от времени отвердевания до отсутствия клейкости композиции.

Воплощение 6 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором средний первый диаметр составляет по меньшей мере 1,5 мм.

Воплощение 7 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором внутренняя поверхность конического корпуса включает зону распределения композиции, расположенную в непосредственной близости к узкому концу.

Воплощение 8 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, дополнительно включающий стабилизатор для соединения полого конического корпуса с устройством, вырабатывающим вращение.

Воплощение 9 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором полый конический корпус является открытым конусом.

Воплощение 10 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором полый конический корпус является закрытым конусом.

Воплощение 11 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором множество отверстий образует структуру на полом коническом корпусе, конфигурация которой обеспечивает разделение потока композиции по меньшей мере на две области на внутренней поверхности полого конического корпуса.

Воплощение 12 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором внутренний диаметр узкого конца полого конического корпуса больше, чем наружный диаметр элемента, изменяющего направление потока.

Воплощение 13 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, при этом композиция имеет время отвердевания до отсутствия клейкости, находящееся в диапазоне 10-90 секунд.

Воплощение 14 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором полоса отверстий образует первую структуру в виде шеврона, примыкающую к первой и второй наклонным сторонам области потока, и вторую структуру в виде шеврона, примыкающую к третьей и четвертой сторонам области потока, при этом первая и вторая структуры в виде шевронов расположены на противоположных сторонах полого конического корпуса.

Воплощение 15 представляет - собой аппликатор согласно воплощению 14, в котором каждая из структур в виде шеврона: первая и вторая - содержит по меньшей мере два ряда отверстий, вложенных друг в друга.

Воплощение 16 представляет собой аппликатор согласно воплощению 15, в котором в каждой из структур в виде шевронов: первой и второй - упомянутые по меньшей мере два ряда отверстий, вложенные друг в друга, включают первый ряд отверстий, расположенный в непосредственной близости к области потока, и второй ряд отверстий, расположенный между первым рядом отверстий и широким концом, при этом отверстия первого ряда отверстий имеют средний диаметр, меньший, чем средний диаметр отверстий второго ряда отверстий.

Воплощение 17 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором полый конический корпус имеет сбалансированную конструкцию, благодаря чему он может выдерживать вращение со скоростью 14000 об/мин, будучи присоединен к устройству, вырабатывающему вращение.

Воплощение 18 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором упомянутый по меньшей мере один выпуск включает первый выпуск, имеющий расположенное под углом направление выпуска композиции для выпуска композиции в сторону внутренней поверхности полого конического корпуса, при этом направление выпуска образует с направлением входа, вдоль которого композиция входит в элемент, изменяющий направление потока, угол больше 90°..

Воплощение 19 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором область потока содержит зону течения, имеющую две части, каждая из которых ограничена обхватом конического корпуса на уровне отверстия, ближайшего к узкому концу, и первой и второй, и третьей и четвертой наклонными сторонами соответственно, и при этом отношение площади первых отверстий и площади зоны течения составляет от 3:50 до 1:50.

Воплощение 20 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором упомянутое по меньшей мере один выпуск имеет диаметр, выбираемый в зависимости от расхода композиции.

Воплощение 21 представляет собой аппликатор согласно воплощению 1, в котором упомянутое по меньшей мере один выпуск имеет диаметр, составляющий по меньшей мере 3,97 мм.

Воплощение 22 представляет собой способ, содержащий этапы:

обеспечения аппликатора согласно воплощению 1;

подачи композиции в элемент, изменяющий направление потока;

выпуска композиции из по меньшей мере одного выпуска, в результате чего она собирается на внутренней поверхности полого конического корпуса; и

вращения полого конического корпуса, в результате чего собирающаяся на нем композиция течет через область потока в сторону множества отверстий и распыляется из полого конического корпуса наружу через по меньшей мере два отверстия из множества отверстий.

Воплощение 23 представляет собой способ согласно воплощению 22, дополнительно содержащий этап перемещения аппликатора в продольном направлении, вдоль оси трубы на этапах подачи, выпуска или вращения.

Воплощение 24 представляет собой способ согласно воплощению 22, при котором упомянутое по меньшей мере один выпуск представляет собой три выпуска, и композицию выпускают из каждого из трех выпусков.

Воплощение 25 представляет собой способ согласно воплощению 24, при котором упомянутые три выпуска расположены на одинаковых расстояниях друг от друга.

Воплощение 26 представляет собой способ согласно воплощению 22, при котором этап вращения полого конического корпуса содержит приведение во вращения двигателя, который соединен с полым коническим корпусом через стабилизатор.

Воплощение 27 представляет собой способ согласно воплощению 22, при котором распыляемая композиция образует покрытие на внутренней поверхности трубы, и покрытие, получаемое из композиции, имеет толщину по меньшей мере 1 мм.

Воплощение 28 представляет собой способ согласно воплощению 22, при котором область потока включает область распределения композиции, расположенную в непосредственной близости к узкому концу полого конического корпуса, и при этом выпускаемая композиция избирательно собирается в зоне распределения композиции перед тем, как она перетекает в остальную часть области потока, что повышает однородность потока композиции.

Воплощение 29 представляет собой устройство, содержащее:

впускной патрубок, протяженный вдоль первой оси и имеющий первый диаметр и отверстие на проксимальном конце; и

выпускную часть, имеющую второй диаметр, расположенную на дистальном конце впускного патрубка и имеющую куполообразный торец, расположенный поперечно к первой оси, и при этом выпускная часть содержит по меньшей мере два выпуска, расположенных поперечно к первой оси.

Воплощение 30 представляет собой устройство согласно воплощению 29, в котором проксимальный конец впускного патрубка имеет резьбу.

Воплощение 31 представляет собой устройство согласно воплощению 30, вручную прикрепляемое к аппликатору для нанесения покрытия из композиции.

Воплощение 32 представляет собой устройство согласно воплощению 29, в котором каждое из упомянутых по меньшей мере двух выпусков включает расположенную под углом выпускную поверхность, и при этом угол, под которым расположена выпускная поверхность по отношению к первой оси, больше 90°.

Если не указано иное, все численные значения количеств, величин и прочих свойств, приводимые в настоящем описании и формуле изобретения, следует понимать, как подразумевающие наличие термина «примерно». Соответственно, если не указано обратное, числовые значения величин, упоминаемые в настоящем описании и формуле изобретения, являются приблизительными и на практике могут отличаться от приведенных, и могут зависеть от требуемых свойств устройств или способов, реализованных в соответствии с принципами настоящего изобретения. Масштабы настоящего изобретения не ограничены в точности значениями величин, приведенными в формуле изобретения, поскольку к ней в равной мере применимо учение об эквивалентных величинах, и поэтому все приводимые численные значения величин следует понимать с учетом количества значащих цифр и общепринятых правил округления. И хотя приводимые значения величин и их диапазоны являются приблизительными, упоминаемыми с целью установить в широком смысле масштаб настоящего изобретения, в приведенных в настоящем описании примерах авторы старались привести их с максимальной разумно достижимой степенью точности. При этом, однако, любые численные значения величин могут содержать ошибки, неизбежно связанные с ограничениями точности, накладываемыми способом измерения или используемым измерительным оборудованием.

Сведущим в данной области техники будут очевидны различные модификации и изменения, которые могут быть внесены в настоящее изобретение без отхода от его масштабов, и при этом подразумевается, что настоящее изобретение не ограничено примерами, приведенными в настоящем описании. При этом также подразумевается, что отличительные особенности, описанные для одного воплощения, могут также использоваться в любых других из описанных воплощений, если явно не указано иное. Подразумевается также, что все патенты США, патентные заявки, прочие патентные и не патентные публикации включены в настоящее описание посредством ссылки, и их содержанием следует руководствоваться в той степени, в которой они не противоречат настоящей заявке.

1. Аппликатор для нанесения композиции на внутреннюю поверхность трубы на месте эксплуатации, содержащий:

элемент, изменяющий направление потока, выполненный с возможностью приема композиции и ее выпуска по меньшей мере через один выпуск; и

полый конический корпус, имеющий узкий конец, широкий конец и внутреннюю поверхность, выполненную с возможностью приема композиции, выпускаемой из элемента, изменяющего направление потока, при этом конический корпус имеет также множество отверстий, образующих полосу, обворачивающую по охвату конический корпус и ограничивающую на внутренней поверхности трубы область потока композиции, расположенную между упомянутой полосой и узким концом, при этом полоса содержит первые отверстия, расположенные в непосредственной близости к области потока, при этом каждое из первых отверстий имеет первый средний диаметр, и вторые отверстия, расположенные между первыми отверстиями и широким концом, при этом каждое из вторых отверстий имеет средний диаметр, больший, чем первый диаметр, при этом область потока не содержит отверстий и имеет первую, вторую, третью и четвертую наклонные стороны, при этом проксимальные концы первой и второй сторон сходятся в направлении к узкому концу, а проксимальные концы третьей и четвертой сторон сходятся в направлении к узкому концу в виде зеркального отражения проксимальных концов первой и второй сторон.

2. Аппликатор по п. 1, в котором вторые отверстия содержат удлиненные отверстия, каждое из которых имеет средний диаметр, по меньшей мере в два раза больший первого диаметра.

3. Аппликатор по п. 1, в котором каждое отверстие из множества вторых отверстий, расположенное в непосредственной близости к первым отверстиям, смещено относительно первых отверстий и расположено между по меньшей мере двумя первыми отверстиями.

4. Аппликатор по п. 1, дополнительно содержащий стабилизатор для соединения полого конического корпуса с устройством, вырабатывающим вращение.

5. Аппликатор по п. 1, в котором полый конический корпус выполнен как открытый конус.

6. Аппликатор по п. 1, в котором полый конический корпус выполнен как закрытый конус.

7. Аппликатор по п. 1, в котором множество отверстий образует структуру на полом коническом корпусе, выполненную с возможностью разделения потока композиции по меньшей мере на две области на внутренней поверхности полого конического корпуса.

8. Аппликатор по п. 1, характеризующийся тем, что композиция имеет время отвердевания до отсутствия клейкости, составляющее от 10 до 90 секунд.

9. Аппликатор по п. 1, в котором полоса отверстий образует первую структуру в виде шеврона, примыкающую к первой и второй наклонным сторонам области потока, и вторую структуру в виде шеврона, примыкающую к третьей и четвертой сторонам области потока, при этом первая и вторая структуры в виде шевронов расположены на противоположных сторонах полого конического корпуса, при этом каждая из первой и второй структур в виде шеврона содержит по меньшей мере два ряда отверстий, вложенных друг в друга, при этом в каждой из первой и второй структур в виде шевронов упомянутые по меньшей мере два ряда отверстий, вложенные друг в друга, содержат первый ряд отверстий, расположенный в непосредственной близости к области потока, и второй ряд отверстий, расположенный между первым рядом отверстий и широким концом, при этом отверстия первого ряда отверстий имеют средний диаметр, меньший, чем средний диаметр отверстий второго ряда отверстий.

10. Аппликатор по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один выпуск включает первый выпуск, имеющий расположенное под углом направление выпуска композиции для выпуска композиции в сторону внутренней поверхности полого конического корпуса, при этом направление выпуска образует с направлением входа, вдоль которого композиция входит в элемент, изменяющий направление потока, угол, превышающий 90°.

11. Аппликатор по п. 1, в котором область потока содержит зону течения, имеющую две части, каждая из которых ограничена обхватом конического корпуса по уровню отверстия, ближайшего к узкому концу, и первой, и второй, и третьей, и четвертой наклонными сторонами соответственно, и при этом отношение площади первых отверстий и площади зоны течения составляет от 3:50 до 1:50.

12. Способ нанесения композиции на внутреннюю поверхность трубы на месте эксплуатации, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают аппликатор по п. 1;

подают композицию в элемент, изменяющий направление потока;

выпускают композицию из по меньшей мере одного выпуска, при этом композиция собирается на внутренней поверхности полого конического корпуса; и

вращают полый конический корпус, при этом собирающаяся на нем композиция течет через область потока в сторону множества отверстий и распыляется из полого конического корпуса наружу через по меньшей мере два отверстия из множества отверстий.

13. Способ по п. 12, дополнительно содержащий этап, на котором:

перемещают аппликатор в продольном направлении, вдоль оси трубы на этапах подачи, выпуска или вращения.

14. Способ по п. 12, характеризующийся тем, что упомянутый по меньшей мере один выпуск представляет собой три выпуска и композицию выпускают из каждого из трех выпусков, при этом упомянутые три выпуска расположены на одинаковых расстояниях друг от друга.

15. Устройство для использования в аппликаторе, содержащее:

впускной патрубок, протяженный вдоль первой оси и имеющий первый диаметр и отверстие на проксимальном конце; и

выпускную часть, имеющую второй диаметр, расположенную на дистальном конце впускного патрубка и имеющую куполообразный торец, расположенный поперечно к первой оси, и при этом выпускная часть содержит по меньшей мере два выпуска, при этом каждый из упомянутых по меньшей мере двух выпусков включает расположенную под углом выпускную поверхность, и при этом угол, под которым расположена выпускная поверхность по отношению к первой оси, составляет больше 90°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе и способу нанесения покрытия и может быть использовано для нанесения покрытий из жидких сред на керамические или металлические сотовые элементы/фильтры.

Изобретение относится к области нанесения покрытий на внутреннюю поверхность изделий цилиндрической формы и может быть использовано при нанесении защитных материалов на внутреннюю поверхность различных видов цилиндрических изделий, в том числе труб, при котором требуется высокая степень равномерности толщины изолирующей пленки по всей длине изделия, точность при расходе наносимого материала.

Изобретение относится к элементу канализации и может быть использовано в трубопроводах или фитингах, предназначенных для транспортировки сточных вод и жидких отходов.

Изобретение относится к способу и устройству для нанесения на монолитную основу с сотовой структурой, содержащую множество каналов, покрытия из жидкости, содержащей компонент катализатора.
Изобретение относится к способу изготовления сенсора для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света (ГКР), который представляет собой стеклянный капилляр, на внутреннюю сторону которого нанесены наночастицы серебра.

Бестраншейный способ нанесения изоляции на внутреннюю поверхность трубопровода, основанный на нанесении на очищенную внутреннюю поверхность участка трубопровода композитного связующего и наложении на него первого защитного слоя, выполненного в виде листов композитного материала, которые устанавливают встык друг к другу с последующей заделкой швов между ними, прогревом и выдержкой в прижатом состоянии к внутренней поверхности участка трубопровода на время полимеризации композитного связующего, отличающийся тем, что на первый защитный слой наносят композитный связующий с последующим нанесением на него второго защитного слоя, выполненного в виде листов композитного материала, которые устанавливают встык с последующей заделкой швов между ними прогревом и выдержкой в прижатом состоянии к первому защитному слою на время полимеризации композитного связующего, нанесенного между первым и вторым защитными слоями, при этом листы композитного материала выполняют по форме внутренней поверхности участка трубопровода с продольным разрезом вдоль продольной оси участка трубопровода, который при их установке ориентируют для первого защитного слоя вдоль одной боковой стороны участка трубопровода, а для второго защитного слоя ориентируют вдоль другой, противоположной ему боковой стороны участка трубопровода, причем при заделке швов между листами композитного материала первого и второго защитных слоев одновременно заделывают и швы, соответствующие продольным разрезам в листах композитного материала, а длины листов композитного материала выполняют одинаковыми кроме листов композитного материала второго защитного слоя, устанавливаемых у краев участка трубопровода, длину которых выбирают равной половине длины листов композитного материала.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам нанесения защитных покрытий на внутреннюю поверхность труб, обеспечивающих антикоррозионную изоляцию, защиту от отложений на поверхности труб и снижение гидравлического сопротивления потоку прокачиваемой жидкости, а также к способам контроля качества такого покрытия.

Изобретение относится к обработке поверхностей изделий покрытиями, в частности к цементно-песчаной облицовке внутренних поверхностей трубопроводов, и направлено на осуществление заглаживания одновременно с нанесением покрытия при помощи пневматической облицовочной головки.

Изобретение относится к процессу нанесения жидких эпоксидных безрастворных композиций на внутренние поверхности труб, предназначенных для строительства трубопроводов различного назначения.

Изобретение относится к способу плазменной обработки поверхности внутри полого тела. .

Изобретение относится к трубопроводному транспорту. Трубопроводный скребок (внутритрубный инспекционный поршень) двигается в трубопроводе за счет потока сжатого воздуха и предназначен для распределения очистного раствора, собирающегося в нижнем участке трубопровода.

Устройство для нанесения жидкости на внутреннюю поверхность цилиндрических изделий может быть использовано в различных отраслях машиностроения для создания покрытий на внутренней поверхности цилиндров.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода. .

Изобретение относится к устройству для внутренней обработки труб, в частности труб хладагента конденсаторов пара и теплообменников, со снабжающим блоком для подвода и дальнейшей передачи материала для обработки, с аппликационным блоком для аппликации подведенного от снабжающего блока материала для обработки, а также с блоком управления для контроля и управления снабжением материала для обработки и выводом материала для обработки на внутренние стенки трубы.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для строительства и восстановления трубопроводов. .

Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытия на поверхность, а именно для нанесения защитного и/или восстанавливающего покрытия на внутреннюю поверхность труб.

Изобретение относится к способу и устройствам для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы и может быть использовано при строительстве и ремонте магистральных и технологических трубопроводов в химической, нефтяной, газовой промышленности, а также системах водоснабжения и очистки сточных вод.

Изобретение относится к области технологии обработки материалов путем нанесения покрытия в виде мелкодисперсных частиц или молекул на твердые или эластичные изделия.

Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы и может быть использовано при ремонте, освидетельствовании, диагностике, изоляции магистральных и технологических трубопроводов на объектах ТЭК.

Изобретение относится к области строительства, трубопроводного транспорта, химических производств, в частности к устройствам для нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода.

Изобретение относится к устройству для создания пульсирующей струи текучей среды из подвергнутой воздействию давлением текучей среды и может быть использовано для обработки посредством газопламенного напыления или плазменного напыления и/или электродугового напыления поверхности заготовки.
Наверх