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公开了一种用于为现有腔体加衬里的系统和方法。该系统包括具有腔室轴线的腔室和具有内表面的腔体，其中所述腔体连接至腔室且从腔室轴线横向地延伸至少约0.35米。该系统还包括涂覆系统，其包括涂覆喷嘴和横向移动系统。该横向移动系统能移动涂覆喷嘴，使得涂覆喷嘴能涂覆腔体的内表面的至少一部分。

1.  一种用于为现有腔体加衬里的系统，包括：
腔室，其具有腔室轴线；
腔体，其具有内表面，其中所述腔体连接至所述腔室且从所述腔室轴线横向地延伸至少约0.35米；
涂覆系统，其包括涂覆喷嘴和横向移动系统，其中所述横向移动系统能移动所述涂覆喷嘴，从而所述涂覆喷嘴能涂覆所述腔体的内表面的至少一部分。

2.  如权利要求1所述的系统，其中所述横向移动系统包括剪式机构。

3.  如权利要求1所述的系统，其中所述横向移动系统包括至少两个剪式机构。

4.  如权利要求1所述的系统，其中所述横向移动系统包括伸缩杆。

5.  如权利要求1所述的系统，其中所述横向移动系统包括水平滑杆。

6.  如权利要求1所述的系统，其中所述横向移动系统以来回移动方式伸展和收缩。

7.  如权利要求1所述的系统，其中所述涂覆系统使用粘结材料，该材料选自波特兰水泥、铝酸钙、微硅粉聚集体和地质聚合物。

8.  如权利要求1所述的系统，其中所述涂覆系统使用聚合物材料，该聚合物材料选自聚氨酯和环氧树脂。

9.  如权利要求1所述的系统，其中所述腔室和腔体为检修孔的部分，该检修孔还包括在入口处通向所述检修孔的进入点，其中所述涂覆系统能通过所述进入点。

10.  如权利要求1所述的系统，其中用于为现有腔体加衬里的所述系统不需要人员进入该腔室或腔体。

11.  一种用于为现有腔体加衬里的方法，包括：
将包括涂覆喷嘴和横向移动系统的涂覆系统插入具有腔室轴线的腔室中；
使所述横向移动系统伸展进入所述腔体；
将涂覆材料喷涂至所述腔体的内表面的至少一部分，以形成衬里；以及
将所述涂覆系统从所述腔体收缩离开。

12.  如权利要求11所述的方法，其中所述横向移动系统包括剪式机构。

13.  如权利要求11所述的方法，其中所述横向移动系统包括至少两个剪式机构。

14.  如权利要求11所述的方法，其中所述横向移动系统包括伸缩杆。

15.  如权利要求11所述的方法，其中所述横向移动系统包括水平滑杆。

16.  如权利要求11所述的方法，其中所述横向移动系统以来回移动方式伸展和收缩。

17.  如权利要求11所述的方法，其中所述涂覆系统使用粘结材料，该材料选自波特兰水泥、铝酸钙、微硅粉聚集体和地质聚合物。

18.  如权利要求11所述的方法，其中所述涂覆系统使用聚合物材料，该聚合物材料选自聚氨酯和环氧树脂。

19.  如权利要求11所述的方法，其中所述腔室和腔体为检修孔的部分，该检修孔还包括在入口处通向所述检修孔的进入点，其中所述涂覆系统能通过所述进入点。

20.  如权利要求11所述的方法，其中用于为现有腔体加衬里的系统不需要人员进入该腔室或腔体。

用于为现有腔体加衬里的系统和方法
技术领域
本发明大体涉及用于为现有腔体加衬里的系统，例如检修孔中的腔体。
背景技术
在世界上，民用基础设施的状态是重要的讨论主题。如美国土木工程师协会年报(American Society of Civil Engineers annual)等的组织制作的报告书显示了这些结构和系统的惊人地差的质量，以及升级和维护这些结构所产生的大的费用。这样的基础设置的一种是水系统，其包括加压饮用水、雨水、生活污水管和化学污水管。通常这些系统被暴露至严酷的环境，包括用于微生物引起的腐蚀的硫酸，盐水渗透，苦咸水，金属腐蚀等等。当这些系统腐蚀和损坏时，不仅仅管道系统损坏，包括检修孔、连接件等的辅助系统也失效。
检修孔不仅限于水基础设施，还用于多种地下基础设施的进入点，包括电力线、通信线路、地铁等等。
当修理水系统中的检修孔时，存在很多商业系统。一些系统包括塑料插件，手动修整水泥，模壳(form work)和建造新的钢筋混凝土结构，挖掘和更换基础设施，或者喷涂粘结结构衬里，喷涂粘结非结构衬里，以及喷涂包括聚氨酯和环氧树脂的聚合物衬里。
尽管世界上的很多检修孔是简单的结构，其中检修孔在地平面处，方形或圆形结构经由通道向下延伸进入暴露开口管道或者其它地下基础设施的腔室。当通过喷涂方法修理这些系统时，可通过使用三脚架或者手将喷涂头部从上下降进入孔中而完成，从而喷涂竖直结构的所有侧面。但是由于各检修孔是不同的，且很多是数十年前建成的没有考虑将来的修理，它们具有特别的呈现为多种不同形式的非圆形结构。一种常见形式是靴形，其中腔体延伸超出竖直通道0.5至3米长度，可具有多个管道输入。当尝试使用喷涂系统来修理这些类型的结构时，其大体需要人员进入该检修孔，以到达内部结构的所有侧面来完成衬里的修复。
将对用于涂覆、喷涂结构或非结构衬里材料的系统进行说明，其使用喷嘴的横向伸展以避免人员进入地下基础设施。
发明内容
公开了一种用于为现有腔体加衬里的系统。该系统包括具有腔室轴线的腔室和具有内表面的腔体，其中所述腔体连接至所述腔室且从该腔室轴线横向地延伸至少约0.35米。该系统还包括涂覆系统，其包括涂覆喷嘴和横向移动系统。该横向移动系统能够移动涂覆喷嘴，使得涂覆喷嘴能够涂覆腔体的内表面的至少一部分。还公开了用于为腔体加衬里的方法。
附图说明
图1是没有腔体的检修孔的示图。
图2是具有腔体的检修孔的示图。
图3A和3B是具有腔体和涂覆系统的检修孔的示图。
图4A-4C是横向移动系统的一些实施方式的示图。
具体实施方式
现参考图1，示出了通常在美国以及在世界上的很多国家的一种类型的检修孔系统。检修孔的进入点100在地的表面。该进入点100通常包括检修孔盖(未示出)以保护人、动物和杂物，防止其落入检修孔中。该进入点100可以是任何形状，包括圆形、椭圆形、方形和矩形。一些检修孔进入点100足够大，以让人通过，而一些检修孔进入点较小。
大部分检修孔具有连接至进入点100的通道部分(chimney section)200。通道部分200的直径通常与进入点100相同。通道部分200可以是很短的(短于1英尺)或者可以是长的(几英尺至几码)。
在一个常规的检修孔中，腔室300连接至通道部分200。尽管在图1中示出了腔室300的直径比通道200大，然而腔室300的直径可与通道200相同或者比通道200小。腔室300通常足够大以让人能够进入并维护各种管、线缆和检修孔中的其它结构。在一个实施方式中，腔室是约1米宽和3米深。图1中示出了检修孔中的一些可选的但常规的结构，包括导管520和一些暴露的管道500(其中管道的表面敞开至腔室300)。该腔室300具有以310指 示的腔室轴线。
当如图1所示的检修孔系统需要通过为腔室300和/或烟囱200加衬里而修复时，通常将三角架设置在地面上在进入点100上方，保持具有喷嘴的线缆或者绳，该喷嘴向周围360度喷涂(垂直于线缆或者绳)。该喷嘴在检修孔中升高和降低，以涂覆腔室300和/或通道200的全部竖直表面。
在世界上的一些地区，例如香港，检修孔可具有如图2中所示的腔体400。该腔体从腔室300横向地延伸且横向于(lateral to)腔室轴线310。在检修孔中的该腔体的配置有时被称为靴形形状。该腔体400通常延伸至少0.35米或者至少0.5米，且通常从腔室300延伸约1至5米。该腔体400连接至腔室300，且通常用于更好地触及管和其它地下人造结构。尽管图2中示出腔体400以与腔室轴线310成90度的角度而从腔室300伸出，然而其可以任何合适的角度伸出，通常在约30和90度之间。此外，尽管在图2中示出了在检修孔中的一个腔体400，然而检修孔可具有需要被加衬里的2个或者更多的腔体。
所述的用于图1的检修孔系统的涂覆系统中，喷嘴沿着腔室轴线向上和向下下降，该涂覆系统能涂覆腔体400的端部分但是通常不能涂覆腔体400的横向壁。优选地，为了安全原因，系统能够涂覆腔体的横向壁而不需要让人员进入该检修孔。
图3A示出了能够向检修孔中的现有腔体涂覆衬里的涂覆系统的实施方式。该系统优选为无人系统，其中不需要人进入该检修孔以设置和运行该系统。该涂覆系统包括喷嘴1200和横向移动系统1100。优选地，喷嘴可向周围360度喷涂(垂直于横向移动)，从而涂覆腔体的横向内表面。该喷嘴通常连接至涂覆材料的源以及将涂覆材料输送至喷嘴的泵。在一个实施方式中，喷嘴被设计成以360度圆连续地喷涂。在另一个实施方式中，喷嘴以单点或多点喷涂，且喷嘴以圆形运动旋转从而在360度喷涂。在另一个实施方式中，该喷嘴能够向周围360度(垂直于横向移动)以及向前喷涂，从而涂覆腔体的端壁(fall wall)。
该涂覆材料可以是任何合适的材料，以保护腔体的内表面或给腔体的内表面加衬里。该涂覆可以是结构的或者非结构的。非结构的涂层通常小于0.5英寸厚度且不向检修孔提供显著的结构支持或强度。结构涂层通常大于0.5英寸(在一个实施方式中是0.5-3英寸厚)且向检修孔提供显著的结构支撑 或强度。结构涂层通常由粘结材料制成。腔体(和腔室)的壁上涂有多少取决于检修孔的使用情况。
一些合适的粘结材料包括但不限于波特兰水泥、铝酸钙、微硅粉聚集体和地质聚合物。一些合适的聚合物材料包括聚氨酯和环氧树脂。
再参考图3A，涂覆系统包括横向移动系统1100。在图3A中，示出了剪叉式机械装置，但是还可以是相对于腔室300和腔室轴线310横向移动的任何装置。图3B示出了剪叉式机械装置，其延伸使得喷嘴能够涂覆腔体的内表面的横向部分。
当涂覆腔体400(以及腔室300)时，通常需要多道次涂覆(multiple passes of coating)。通常，由于薄的涂层更可能具有均匀和完整的覆盖以及涂覆材料的较少的滴落和聚积，因此相对于一层厚的涂层优选多层薄的涂层。为了提供多层涂层，横向移动系统优选能够以来回移动的方式伸展和收缩。
优选地，涂覆系统(包括喷嘴1200和横向移动系统1100)能够穿过检修孔的进入点100。这允许该系统被设置在检修孔中，在该系统在该检修孔中能够涂覆腔体的内表面，而不需要人员进入检修孔来装配过大而不能整体地通过进入点100的装置。
图4A-4C示出了横向移动系统1100的可选的实施方式。图4A示出了横向移动系统1100为剪叉式系统(还如图3A和3B中所示)。图4B示出的横向移动系统1100为伸缩杆。图4C示出的横向移动系统1100为一组线性平移滑杆(linear translational slide)。其它横向移动系统可包括轨道系统或者任何允许所需的横向移动的其它系统。在喷嘴喷涂腔体的内壁时所述系统的每一个受到转矩力，因此在一些实施方式中优选在横向移动系统110中具有多于一个的机械装置。例如，在一个实施方式中优选在横向移动系统1100中具有三个剪式机构(scissor)。该剪式机构中的两个帮助防止系统1100的弯曲和扭转，同时第三个用于驱动横向移动。
可以任何合适的方法驱动横向移动系统，包括电驱动、使用齿轮和滑轮、液压传动装置和空气压力驱动器。
在一个实施方式中，涂覆系统具有铰链系统，使得横向移动(相对于腔室轴线310)可容易地控制。在另一个实施方式中，涂覆系统可用于涂覆腔体和腔室。该铰链可移动喷嘴喷射的方向，从而其可涂覆腔体表面且接着涂覆腔室表面(反之亦然)。
用于为现有腔体加衬里的处理为首先将涂覆系统(包括横向移动系统1100和喷嘴1200)经由进入点100在检修孔中下降。优选地，涂覆系统的直径比进入点100的直径更小，从而涂覆系统可整体地进入检修孔。通常，涂覆材料和泵在地表面上位于检修孔的外侧。该涂覆系统在绳、缆线或者任何其它合适的可伸缩材料上降低，且由在检修孔的顶部上的支架、检修孔上的三角架等支撑。
一旦涂覆系统在腔室300内下降进入到在腔体400前方的合适位置，则横向移动系统将喷嘴移动进入腔体且喷嘴喷涂所述腔体的内表面的至少一部分(通常为内表面的横向部分)。该涂覆系统可在一道次地(in one pass)为腔体加衬里，或者可多道次地(multiple passes)加衬里，其中横向移动系统以来回方式移动。
接着可将涂覆系统倾斜且用于喷涂检修孔内表面的竖直部分，或者另一涂覆系统可用于涂覆检修孔内表面的竖直部分。在另一个实施方式中，在为腔体的内表面加衬里之前为检修孔内表面的竖直部分加衬里。
在此结合这里所引用的所有参考，包括出版物、专利申请和专利，作为参考，如同对各参考进行独立和具体的说明以在此结合其全部内容作为参考。
在说明本发明的上下文中的不定冠词以及“该”的使用以及类似的词(特别是在所附权利要求的上下文中)构成为包括单数和复数，除非在这里另外地说明或者由上下文清楚地相反理解。词“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被构成为开放意义(即，表示“包括但不限于”)，除非另外地注明。这里列举的值的范围仅旨在用于分别指落入该范围的各单独的值，除非这里另外地指示，且各单独的值如这里所独立地引用地结合为说明。可以任何合适的顺序执行这里所述的所有方法，除非这里另外地指示或者如上下文所另外地清楚地相反理解。任何及所有示例的使用，或者这里所提供的示例语言(如，“例如”)仅旨在更好地说明本发明且不对本发明的范围进行任何限制，除非另外地声明。在说明书中的任何语言不应被理解为表示没有在权利要求中记载的元件为实施本发明所必需的。
在这里说明了本发明的优选实施方式，包括完成本发明的发明人已知的最佳模式。对本领域技术人员来说，通过阅读前述说明，对优选实施方式的修改是明显的。发明人预期技术人员适当地应用该变形，且发明人预期本发 明可如除了这里所具体说明的其它方式进行实施。因此，本发明包括所使用的法律所允许的所附权利要求中所述的主题的所有修改和等同。此外，在所有可能改变中的上述元件的任何组合由本发明所包括，除非这里另外地说明或者由上下文另外清楚地相反教导。