用于管的可膨胀封闭塞制造技术

一种用于形成可膨胀封闭塞的设备，具有可围绕限定缠绕平面的路径旋转的缠绕头。所述缠绕头布置成用于通过引导装置(12，13)从线的供应源(5)分配一根或多根连续线(7)。预成型件(3)相对于所述缠绕平面(w)以小角度可旋转地支撑在轴上，以使所述缠绕平面与所述预成型件相交。通过提供散布装置来将所述线圈(16A，16B，16C)散布在所述预成型件上、且散布成具有垂直于所述缠绕平面(w)的宽度的带(18)，可获得更光滑的线圈分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造用于管的可膨胀封闭塞的方法，更具体地，所述塞包括弹性材料的囊状元件。本专利技术还涉及具有改进设计的可膨胀封闭塞，涉及使用所述封闭塞封闭管的方法，和用于制造可膨胀封闭塞的设备。
技术介绍
已知用于封闭管例如气体管道的可膨胀封闭塞。使用中，所述封闭塞在塌缩状态下插入管中的开口中，之后将囊状元件使用加压流体填充，以使囊膨胀到变粗的状态，并且封闭所述管的通道。加压流体可压缩或不可压缩，例如压缩空气、氮气、液压用油或水。为了使囊能够在气体管道的内壁上施加足够的压力，所述囊具有有限的轴向延伸的自由度。为此，将单独的织物材料套管围绕所述囊布置。该单独的套管具有有限的延伸率，从而当囊膨胀时，套管减小或基本上防止囊沿所述管轴向延伸。囊的内压则紧贴所述管的内壁径向施力口，从而可获得足够的封闭压力。所述套管也可用于限制径向膨胀。具有围绕其自身的单独套管的囊的制造非常耗时。另外，这样的囊的工作直径有限，意味着其仅可用于封闭小范围的管径。这不利地意味着，必须使用和库存具有不同标称工作直径的大量的不同的囊。已知具有带单独套管的囊的可膨胀封闭塞的示例。 W02006/044483公开了一种可膨胀扩张的带，其以如下方式构造而成提供具有不透气内衬和织物保护层的挠性材料；由所述材料形成袋；将套管设置在所述材料上；以及将所述套管压接到所述材料上。EP0664417公开了一种可膨胀密封元件，其包括设置有对抗囊膨胀的增强装置的囊；所述增强元件包括单独的针织材料套管。EP0583819讨论了一种用于封闭管中的通道的装置，其具有可膨胀弹性材料主体和封装可膨胀主体的较小弹性材料构成的套管。所述套管由圆柱状部件形成，在端部处通过倾斜褶进行了改动。还已知其中囊状元件在其外表面中设置有增强线的塞。线可固定到端部部件， 例如如W02005/003617中讨论的，其中多根增强线段的同心层设置在囊壁的厚度中。在 US2005/0229985中讨论的另一个示例中，可膨胀的挠性装置由设置有纤维或网增强结构的乳胶主体形成，所述增强结构以与预织网或随机应用的纤维丝的丝或线圈提供。制造这样的囊状元件的方式同样耗费时间，并且成本高。在现有公布的专利US5477886中讨论了可用的制造用于管的可膨胀封闭塞的方法，其内容以引用的方式引入本文中。大体上，在所讨论的方法中，囊状元件被膨胀到预定压力，具有低弹性的线或一组线从囊的一端布设到囊的另一端；和所述一根或多根线使用例如乳胶附着到囊表面。根据其中讨论的更具体的实施例，可以a)同时将线与乳胶同时喷射表面上；b) 在喷射之前由纤维纺成线，使用乳胶将其附着，并且随后将其布置在所述囊的表面上；C) 从供应源抽出一根线，并且使用缠绕臂将其围绕所述囊端部缠绕，以使大量线圈可布置在所述囊表面上；或d)通过使用具有用于多根线的多个周向取向的引导孔的环形元件将多根增强线施加到囊状元件，将所述囊穿过所述环形元件，并且将多根轴向线布设在其表面上，并且通过位于每一末端处的环固定。在这些方法中，实践中已经发现围绕所述囊缠绕单根线的方法最有效并且可用。 但是使用该方法存在多个问题。为了充分增强囊，必须围绕所述囊设置足够数量的线圈。 根据封闭塞将要经受的预期的外部和内部压力和囊的尺寸，线圈的数量通常可在100到几十万范围内，一些囊具有400，000个线圈；更通常地，囊的线圈在10，000到20，000个范围内。施加这么多的线圈很耗时，并且因而成本高。另外，根据现有工艺，在任何一次仅可添加一种类型的线作为增强材料。这将囊限制为仅具有一种类型的线或具有不同线的不同层。提供不同的线类型需要停工以更改线， 并且由于该工艺过程不能在单层线圈层中提供混合的线，因此提供不同的线类型也受到限制。特别地，在一些应用场合中，可能期望提供传导材料(包含金属或石墨)作为套管的一部分。这可能要求线使用特殊的材料，所述特殊的材料可能是昂贵的，并且由于包含传导材料而具有退化的性能。还可能或可替代地需要反复更改线。已知的封闭塞还遭受使用大量用于将线附着到囊状元件表面的粘合剂之苦。优选的粘合剂材料是乳胶，并且过量材料的使用导致成本增加。还可导致塞具有不必要的厚且非柔性的壁，这使其难以被操纵进出管。由于干燥的要求，还增长制备时间。过量的粘合剂的使用还导致不均勻或非常不均勻的粘合剂在囊状元件表面上的散布。这一点对于一些现有缠绕过程而言特别显著，对于大直径囊，这些现有的缠绕过程在囊竖直悬挂的情况下进行。使用的乳胶或其他粘合剂倾向于朝向囊的最低点流动，导致该区域中形成特别厚的壁。这同样使塞变得较不柔软，并且还可导致形状较差的塞，例如由于粘合剂在一端的积聚而形成的梨形塞。与已知塞相关的又一个问题是，塞的成品表面通常粗糙，其中缠绕增强线被定位在囊表面上的槽和沟中，而不是均勻地散布布设。这可提高塞表面的摩擦系数，导致很难插入和取出。还发现已知的塞由于制造工艺的原因导致在囊的端部或极部发生线的积聚，缠绕的线在此重叠。特别是在具有大量线圈的高压囊上，在极部处增大的厚度使塞挠性变小，并且很难塌缩到小直径。塌缩的塞可能难以操纵通过管入口、出口、管座等。如上面所提到的，US5477886还讨论了同时将多根线施加到囊的方法。但是，可设置到囊表面上的线段的数量由可设置在环形构件上的孔眼的数量高度限制，从而不可获得足够的增强。其中使用带或条的缠绕或包裹物体的方法也是公知的。通过缠绕带，与缠绕线时相比，可通过给定数量的缠绕圈来覆盖更大的面积。但是将扁平带缠绕到三维弯曲表面上存在问题，除非带可弹性变形。如果带基本上不可延伸，则其将不会平坦地布设在球形表面上，可能出现隆起和褶皱。在张力作用下，带中的力的分布不可能理想，这使得这样的过程不适于可膨胀塞的制造。本专利技术的目的在于消除上述缺陷中的至少一些。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种制造呈由弹性材料构成的囊状元件形式的可膨胀塞的方法，所述方法包括以下步骤提供限定了具有两极部的轴的预成型件；将至少一根低延伸率的线围绕所述预成型件缠绕，其中，缠绕平面与所述轴相交且从每一个极部的附近经过， 并且在缠绕过程中，所述预成型件和缠绕平面相对于彼此旋转，以基本上由线圈覆盖整个预成型件；散布所述线圈，以减少在至少极部区域中的重叠；和将所述线固定在弹性基材中，以形成外周壁。线圈在极部区域中的散布导致线圈以带的形式而不是彼此重叠的各单独线圈的形式沉积。这可用于减小与极部相邻的外周壁的总厚度，使得囊外周上的厚度更均勻的分布。这样的厚度减小在可能施加了数十万个线圈的高压塞中特别重要——使每两个线圈与极部间隔附加的距离可导致所述极部附近的厚度减小二分之一。由于线圈在极部区域中的散布，还可获得其他优点。特别地，需要较少的例如乳胶的基材材料，导致成本和重量降低。而且，还可缩短干燥或固化时间。线围绕预成型件以子午线形式(meridian fashion)缠绕。S卩，每一个线圈围绕所述轴在不同角度位置处环绕预成型件多次。本文中，单个线圈是从第一极部延伸、经过第二极部、并且返回到第一极部的环绕预成型件的线。应注意的是，仅从一极部延伸到另一极部的线并不是“环绕”预成型件，并且不应被认为是本专利技术所指的“线圈”。应注意的是，所提及的“子午线”模式实际上为“准子午线”路径，因为缠绕平面通常相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.07.23 GB 0912866.11.一种制造可膨胀塞的方法，包括i)提供限定了具有两极部的轴的预成型件； )将至少一根低延伸率线围绕所述预成型件在缠绕平面中缠绕，其中，所述缠绕平面与所述轴相交且从每一个极部的附近经过，并且在缠绕过程中，所述预成型件和缠绕平面相对于彼此旋转，以基本上由线圈覆盖整个预成型件；iii)散布所述线圈，以减少在至少极部区域中的重叠；和iv)将所述线固定在弹性基材中，以形成外周壁。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使所述预成型件或缠绕平面沿大体上垂直于所述缠绕平面的方向相对于彼此移动来散布所述线圈。3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过朝向彼此或彼此远离地倾斜所述轴和缠绕平面来散布所述线圈。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过散布边缘来散布所述线。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，分开地供应多根线并且使这些线同时围绕所述预成型件缠绕以形成带。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多根线由相应的供应源供应并且彼此平行地缠绕，其中，所述相应的供应源在缠绕过程中围绕彼此旋转，以防止所述线绞扭在一起。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述线包括纤维材料，例如玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维，以及最优选的超高分子量聚乙烯。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述弹性基材包括例如乳胶、聚氨酯等聚合物粘合剂。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预成型件包括膨胀囊。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在缠绕过程中，所述预成型件安装成其轴大体上水平，并且所述轴在预成型件的每一侧上均被支撑。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括；ν)在所述极部中的一个极部处将介质流入管道附接到外周壁，所述介质流入管道包括用于可释放地连接到介质源的机械接头，优选地，所述介质流入管道为能够承受大于1. 5 巴，优选大于5巴，最优选大于16巴的内部压力的高压软管。12.—种可通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得的可膨胀塞。13.一种可膨胀塞，包括由弹性材料构成的囊状元件，其具有外周壁、轴和相对的极部，所述外周壁包括弹性材料基材，所述弹性材料基材由低延伸率线的多个线圈增强，所述线圈以子午线方式缠绕，以在距离所述极部一定距离处相对于所述极部相切地经过所述极部，其中，各个线圈距离所述极部的距离不同，形成在所述极部区域中的线圈重叠减少的带；和介质流入管道，其穿过所述外周壁设置。14.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·J·霍法尔特，
申请(专利权)人：J范伯根管理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：