管涂层
技术领域
披露了用于在内部为弯头或肘形式的管涂层的设备和方法。这种涂层后的管弯头/肘尤其适用于但不排除应用于，运送磨蚀性、侵蚀性的和腐蚀性的浆、浓缩物、尾渣和其它可流动的固体和/或液体混合物时的矿业和化学工业。本文中所使用的术语“管”意在包括输送管、导管、管道、管材、流槽、圆筒等。
背景技术
矿业使用矿管(ore pipe)和浓缩管(concentrate pipe)来长距离地运送矿物、浓缩物、尾渣和其它材料。这种管可由金属/含金属的分段形成，这些分段连接在一起从而形成延伸的管线，并且被输送的矿物通常可能是湿浆或者甚至干颗粒固体的形式。
沿着这种管线的路径可能发生多种在竖直平面内和水平平面内的方向改变，因此需要使用肘或弯头。一些这种肘和弯头能将管线的方向转变180度，例如，在利用从超过500米的高度下降的管线的能量损耗站中。
当运送诸如磨蚀性/侵蚀性/腐蚀性的浆、浓缩物、尾渣时，尤其是在管线的任何弯头处，并且更尤其是在弯头定位在管线下降的端处的地方，可能发生高程度的管侵蚀。为了避免磨损和/或腐蚀，可在内部为管涂层以弹性材料(举例来说，橡胶，或诸如聚氨酯(polyurethane)或类似材料的合成材料)。
这种管线的管直径可能在50mm与500mm之间变化，期望对于每一种给定管直径都具有贯穿管线长度的连续的弹性材料涂层。在一些例子中，特定均匀厚度是所期望的，并且根据管直径特定地选择涂层厚度。
橡胶涂层主要用于大小为2mm以上的粗粒材料，原因是橡胶能对这种颗粒大小提供更好的抗耐性。对于颗粒大小较小的材料，聚氨酯提供更好的耐磨性。这样，对于诸如浓缩物和尾渣的材料，通常将聚氨酯用作涂层材料。
均匀的涂层更易于应用到管的直段，但较不易于应用到弯头和肘部分中，在弯头和肘部分，很难获得均匀的厚度，尤其是当被应用的涂层是诸如聚氨酯的合成类型时。
发明内容
在第一方面，披露了用于使涂层能被施加到管肘或管弯头的内表面的设备。该设备包括：
适于被定位成在所述管肘或管弯头之内延伸的柔性主体；和
延伸穿过所述主体的可弯曲的芯，由此所述芯的弯曲使得所述柔性主体以类似的方式弯曲。
该设备可有助于施加具有均匀厚度的内涂层(衬层)，并且可被用来施加诸如聚氨酯的合成弹性材料的涂层。在这方面，主体的弯曲半径能被适配(匹配)成适合所述管肘或弯头的弯曲内半径。通过使用可弯曲的芯，可调整所述柔性主体的形状(例如，以预调的方式用手或用模板/工具)，以便在所述肘/弯头内壁和所述主体的外表面之间限定一均匀的环形间隙。这个间隙然后能被填充以耐腐蚀的、弹性体材料的均匀涂层。一旦涂层已经固化/凝固，然后所述主体的柔性便于容易地将设备抽出。
在其它装置中，内涂层不需要具有均匀的厚度。这可以通过在柔性主体的外表面和肘/弯头内壁之间限定不同形状的环形间隙来实现。
在此说明书中，当使用术语“涂层”时，该术语被解释成意味着材料的任何厚度的衬层，从单层(例如由聚氨酯制成的层)到厚耐磨衬(例如由橡胶或诸如陶瓷这样的较硬材料制成的衬层)。
在一个实施方式中，所述柔性主体是细长的，并且具有这样的外形，即，当所述芯被适当地弯曲时，所述柔性主体的外形能接近所述管肘或管弯头的内表面的外形，但是所述柔性主体与所述管肘或管弯头的内表面间隔开。例如，所述柔性主体可以具有圆柱形的外形并且可以由弹性材料制成。所述芯然后能在中心延伸穿过所述圆柱形主体。
所述柔性主体可由聚氨酯制成。所述芯可由可弯曲的金属性杆形成。在一个实施方式中，所述芯可具有矩形的横截面轮廓。在这个实施方式中，所述芯横截面轮廓的高度可以在0.3D到0.7D的范围内，并且所述芯横截面轮廓的厚度可以在0.01D到0.06D的范围，其中D是所述管肘或管弯头的内直径。
在一个实施方式，所述主体和芯在其相对端处可被适配，用以被安装到所述管肘或管弯头的相应的相对端。在一种变型中，所述主体和芯的每个端处的适配包括在所述主体的相应端处延伸的盘。所述盘能在盘面处从中心连接到所述芯。
在一个实施方式中，在所述主体的每端处的适配进一步包括适于连接到相应的管连接法兰的主体法兰，管连接法兰被定位在所述管肘或管弯头的相应端处。每个主体法兰可通过使用一个或多个可释放的紧固件并经由所述盘被可释放地连接到所述主体的相应端。每个主体法兰可由金属制成，并且可适于被栓接到它的相应管连接法兰。每个主体法兰也可包括路径，当设备被定位在所述管肘或管弯头中时可通过所述路径引入可流动的涂层材料。
在一个实施方式中，所述设备可进一步包括：
(i)用于相对于所述肘或弯头调节所述主体的长度的机构；和/或
(ii)用于相对于所述肘或弯头调节所述主体的方位的机构。
所述机构可包括：
在(i)中的一个或多个垫圈，该垫圈用于定位成邻近一个或两个盘；
在(ii)中的一个或多个楔，该楔用于定位成接近一个或两个盘。
在一个实施方式中，每个垫圈的厚度可以在0.5mm与2mm之间的范围内。每个楔的厚度，在楔的较短侧可以在0.5mm与2mm之间的范围内。进一步地，每个楔的厚度，在楔的较长侧可以在1mm与4mm之间的范围内。
在一个实施方式中，所述主体的直径可选择成，使得在使用中该主体相对于所述管肘或管弯头的内壁间隔开围绕主体的间隙，该间隙在3mm与25mm之间的范围内。在又另一些实施方式中，在内涂层需要在某些位置被设计成稍厚些而在其他位置需要设计成稍薄些的情形下，所述柔性主体的外表面和所述管肘或管弯头的内表面之间的间隙不需要是均匀的环形的。
在一种形式中，所述设备可采取心轴的形式。
在第二方面，披露了一种用于将涂层施加到管肘或管弯头的内表面的方法，所述方法包括以下步骤：
调整柔性主体的形状，并且将柔性主体定位成在所述管肘或弯头之内延伸；和
引入涂层材料，以便涂层材料围绕在所述柔性主体和所述管肘或管弯头的内表面之间限定的间隙流动并且流入到该间隙中。
所述方法可进一步包括以下步骤：
使所述涂层材料固化和/或凝固；和
移除所述柔性主体，以便在所述管肘或管弯头的内表面上留下涂层材料作为衬层。
该第二方面的方法中所使用的柔性主体能形成第一方面的设备的组成部分，由此所述方法可使用那种设备。
在所述方法中，可将柔性主体适配成具有与它的每个端相关联的主体法兰。这样，在将所述主体设置成在所述管肘或管弯头之内延伸之后，可通过使用一个或多个可释放的紧固件将每个主体法兰可释放地连接到所述主体的相应端。
进一步地，在每个主体法兰被可释放地连接到它的相应主体端之后，可通过使用一个或多个可释放的紧固件将所述主体法兰连接到相应的管连接法兰，该管连接法兰定位在所述肘或弯头的端部处。
在所述方法的一个实施方式中，每个主体法兰可包括穿过其的路径，其中所述涂层材料可经由至少一个这种路径被引入到所述间隙中。
在所述方法的一个实施方式中，可相对于所述管肘或管弯头调节所述主体的长度和/或所述主体的方位。在所述方法的一个实施方式中，调节所述主体的方位的步骤发生在引入涂层材料之前，使得可将所述间隙调节成预定的形式。在其它实施方式中，可在引入涂层材料之后但是在涂层材料凝固或固化之前进行对所述主体的方位的调节。
附图说明
虽然在发明内容中阐述了可能落入到所述设备和方法的范围之内的任何其它形式，但是，现在将参考附图描述所述设备和方法的特定实施方式，该特定实施方式仅作为本发明的实例，在各附图中：
图1示出了用于在管线中使用的90°肘的横截面；
图2示出了使得能够在内部为图1的90°肘涂层的设备的实施方式；
图3示出了沿着图2的平面A-A得到的所述设备的横截面；
图4示出了用于与图2的设备一起使用的位置调节垫圈和楔的平面图；
图5示出了图4的位置调节垫圈的侧视图；
图6示出了图4的调节楔的横截面侧视图；
图7示出了图1中的90°肘当与图2中所示的使得能在内部为90°肘涂层的设备安装在一起时的组合横截面。
具体实施方式
图1在横截面中示出了管肘C，该管肘C包括用于连接到管的相对段的对接法兰F。管肘中的弯曲部分具有外弯曲半径Re和内弯曲半径Ri，以及有效直径D。
参考图2，用于使得能够在内部为图1的90°肘涂层的设备包括心轴1，心轴1由弹性体材料(例如聚氨酯)的圆柱形主体2形成。如图2和3所示，柔性芯3延伸穿过圆柱形主体2的中心。所述芯可以是可弯曲的金属性的杆，并且能被弯曲成一定形状以模仿肘或弯头的内弯曲(中心半径)。
盘4被布置在所述心轴的各端处，其中每个盘4通过紧固机构连接到所述芯3。在所示的实施方式中，依靠薄片加强件5实现所述连接，所述薄片加强件5可焊接到或栓接到所述芯3和每个盘4。
为了从内部将涂层施加到所述肘或弯头，在此实施方式中，所述心轴1被紧固到所述肘C并且紧固到所述肘C之内。在此方面，在适当地调整(例如，通过手，或者使用工具或模板)圆柱形主体2的形状、然后将所述圆柱形主体2放置在所述肘或弯头内之后，相对的法兰6通过螺栓7被分别栓接到相应盘4。在所示的实施方式中，在每个心轴端处使用四个螺栓7。然后，每个法兰6通过螺栓(未示出)栓接到所述肘C的相应法兰F。每个法兰6配备有通道，所述通道用于将液态聚氨酯进给到所述肘或弯头C中，以便液态聚氨酯围绕所述圆柱形主体2流动并且包围所述圆柱形主体2，并以便液态聚氨酯在随后固化/凝固在图3中所示的环形间隙20中。
所述心轴的直径选择成，使得所述心轴留下围绕所述心轴的从所述心轴的外侧表面到所述肘C的邻近内壁的环形间隙，该间隙在大约3到25mm的范围内。
在所示的实施方式中，芯3具有矩形的横断面，其中所述芯3的高度h可被选择成在0.3D和0.7D之间的范围内，并且其中它的厚度可被选择成在0.01D和0.06D之间的范围内，其中D是管的内直径。
在许多情形中，利用非完全自动化的方法制造的肘或弯头在它们的整个尺寸和弯曲半径方面可能存在微小的差别和少量的公差。为了适应这点，所述心轴的长度和弯曲半径可以很容易地调节，以适应每个特定肘。在这方面，心轴1配备有垫圈8，该垫圈8允许心轴1的长度能被调节以适合特定的肘。所述垫圈8的厚度可以在0.5和2mm之间的范围内。进一步地，所述心轴1可配备有楔9，所述楔9可用于以凸轮调节的方式调整和调节弯曲半径的变化。所述楔9在较短侧的厚度可以在0.5和2mm之间的范围内，并且在较长侧的厚度可以在1和4mm之间的范围内。为了修正所述垫圈和楔相对于所述螺栓7的位置，所述垫圈8和楔9配备有凹槽10(图4)。这允许垫圈在芯3的轴线上转动，以实现该调节从而将所述心轴的形状优化成适合所述肘的内轮廓。
在它的使用方法中，液态聚氨酯/橡胶/陶瓷衬料被进给到围绕所述心轴1的环形间隙中，并且然后使该衬料在一段时间内被冷却和凝固。在一些实施方式中，可以在此阶段在所述衬料仍是流体的同时对所述心轴1的位置进行一些调节。但是通常情况下，在衬料被进给到所述环形间隙90中之前，在所述管弯头或管肘C之内所述心轴1的位置已经被预先确定了。在凝固之后，通过拆去前述的法兰螺栓7，将所述心轴1从其连接到所述管弯头或管肘C的连接位置释放。然后滑动地取出所述心轴1，因此在加衬的管弯头或管肘C的内部留下相应的细长孔。
在一实施方式中，弹性材料的心轴主体2由聚氨酯形成，心轴主体2可被适配(举例来说，被喷涂以释放剂)，以便于在将衬料进给到所述肘或管弯头中并且衬料固化之后，将心轴主体2从聚氨酯/橡胶/陶瓷衬料中脱离开。柔性芯3可包括可重复弯曲的金属。所述盘4和法兰6也由金属制成。
尽管已经描述了特定设备和方法的实施方式，应认识到，可以以多种其它方式实现所述设备和方法。
在权利要求中，并且在前面的描述中，除非上下文另有需求，否则由于表达语言或必要的简化，词语“包括”和它的多种变形，例如“包括的”或“正包括”，用于以包含在内的意义来使用，也就是，指明所陈述的特征的存在但是不排除在所述设备和方法的各种实施方式中存在或额外地增加其他特征。