專利名稱：電熱裝置和使用該電熱裝置的管路襯里施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對浸滲在管路襯里材料中的熱固性樹脂進(jìn)行加熱、使 其固化的電熱裝置以及使用該電熱裝置對管路加襯里的管路襯里施工方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)埋設(shè)在地下的下水道管等老化了時，進(jìn)行在其內(nèi)表面上加襯里來修補(bǔ)管 路的管路修補(bǔ)施工方法。S卩，將浸滲了熱固性樹脂的襯里材料插入到管路內(nèi)并 注入蒸汽、溫水等載熱體使其固化，從而形成結(jié)實(shí)的纖維增強(qiáng)塑料的內(nèi)襯管。由于浸滲了熱固性樹脂的材料因與載熱體熱交換而間接地被加熱，因此需 要諸如鍋爐、泵、供水車等許多器材，存在操作性差、以及因需要加熱大量載 熱體的能量而導(dǎo)致能量效率差的問題。為了在以往的襯里施工方法中提高作業(yè)效率，提出了通電加熱方法。例如， 在下面所示的專利文獻(xiàn)l中公開了如下形成的導(dǎo)電性襯里材料，S卩，沿著具有 導(dǎo)電性的帶狀的樹脂吸收材料的長度方向安裝導(dǎo)電性比該樹脂吸收材料好的 導(dǎo)體，并使該樹脂吸收材料的兩端部絕緣，之后，將其成形為管狀，并在該樹 脂吸收材料中浸滲熱固性樹脂。由于在該專利文獻(xiàn)1中提出的由混合有碳素纖維的聚酯無紡布構(gòu)成的導(dǎo) 電性樹脂吸收層的電阻大，必須提高施加在導(dǎo)體之間的電壓，因此存在作業(yè)人 員可能會在下水道管內(nèi)那樣的濕度大的環(huán)境下觸電的問題。為了降低施加電壓，提出了使用平紋碳素織布層來代替混合有碳素纖維的無紡布。例如，在專利文獻(xiàn)2中公開了一種用導(dǎo)電性平紋碳素織布層和非導(dǎo)電 性毛氈層的雙層構(gòu)造形成的內(nèi)襯材料，并公開了如下的方法在將該內(nèi)襯材料 貼合成階梯狀并使金屬構(gòu)成的電極平行地臨時固定后，巻繞在裝料器(packer) 上，移動到修補(bǔ)部，并加壓擴(kuò)徑，接著通電并使熱固性樹脂固化。專利文獻(xiàn)l:日本專利特開平2-155719號公報 專利文獻(xiàn)2:日本專利特開平10-166446號公報然而，以往只是將銅線、銅帶和鋁帶那樣的金屬導(dǎo)體按壓在導(dǎo)電性毛氈或 平紋碳素層那樣的導(dǎo)電層上，兩者之間的接觸面積有限，接觸阻抗由按壓來確 定。因此存在很難確保發(fā)熱的均勻性的問題。另外，以往由于金屬導(dǎo)體所構(gòu)成的電極平行地靠近，因此不能確保絕緣距 離，存在有著短路危險的問題。另外，以往，在內(nèi)襯材料的制造、插入工序中，還存在因在發(fā)熱體、電極、 連接端子中浸透樹脂或溶劑而導(dǎo)致阻抗增加、物理損傷等的問題。發(fā)明內(nèi)容因此，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種不會短路且可高效地發(fā) 熱以使熱固性樹脂加熱固化的電熱裝置、以及使用該電熱裝置對管路加襯里的 管路襯里施工方法。為了解決上述技術(shù)問題，在本發(fā)明中提出了以配置三個電極為特征的面狀 發(fā)熱體。本發(fā)明的電熱裝置，其特征在于，面狀發(fā)熱體通過將分別設(shè)置在兩端部上 的彼此平行延伸的端部電極、設(shè)置在端部電極之間的中央部上并與端部電極平 行地延伸的中央電極、以及分別沿與端部電極和中央電極交叉的方向延伸的隔 開規(guī)定間隔配置的多根發(fā)熱線織成布狀入而制成，通過將所述面狀發(fā)熱體巻繞 在具有氣密性和彈性的可膨脹的氣囊的外周面上，并對中央電極與端部電極之間進(jìn)行通電，對所述多根發(fā)熱線進(jìn)行供電，并使發(fā)熱線發(fā)熱。由于端部的兩個電極以相同的電位對中央電極與端部電極之間施加電壓， 因此在將面狀發(fā)熱體做成圓筒狀時，即便使端部的電極靠近或重疊，也可防止 電極短路。另外，在本發(fā)明中，多根電極線織成蜂窩狀而構(gòu)成沿著長度方向延伸的電 極。通過將絕緣線、阻抗比電極線高的發(fā)熱線和以規(guī)定間隔配置的橫線織入， 可使電極與發(fā)熱體緊貼并減小接觸阻抗。在本發(fā)明中，通過將面狀發(fā)熱體巻繞在兼具氣密性、保溫性、彈性的袋狀 氣囊的外周面上，可提供一種電熱氣囊?？衫靡磺辛黧w壓力使氣囊擴(kuò)張并膨 脹，可能量效率高地對浸滲在襯里材料中的熱固性樹脂進(jìn)行加熱。另外，在本發(fā)明中，可通過將浸滲有熱固性樹脂的襯里材料和本發(fā)明的電 熱裝置插入到老化管內(nèi)，利用流體壓力使其貼付到老化管上，施加電力使熱固 性樹脂固化，來對管路加襯里。由于使襯里材料的制造工序和電熱氣囊的制造 工序各自獨(dú)立，因此具有發(fā)熱體、電極、連接端子不會出現(xiàn)不良影響的特點(diǎn)。在本發(fā)明中，由于可在面狀發(fā)熱體上設(shè)置三個電極，使端部電極成為相同 電位，在中央電極與端部電極之間施加電壓，因此即便使端部的電極靠近或重 疊(接觸)，也可防止電極短路。若使用具有這種新機(jī)構(gòu)的電熱氣囊，則可實(shí) 現(xiàn)不會發(fā)生電氣性短路的安全施工。另外，與一般所使用的溫水、蒸汽等的間接加熱方法相比，在使用本 發(fā)明的電熱氣囊進(jìn)行的老化管襯里施工方法中，由于自身的熱容量極小， 因此能量效率極高，而且無需供水車、鍋爐、循環(huán)泵等，可獲得器材緊湊、 襯里工序簡單的效果。


圖1是概略地表示在本發(fā)明中使用的面狀發(fā)熱體的俯視圖。圖2是示意地表示面狀發(fā)熱體的各種線的織入狀態(tài)的說明圖。圖3是表示以蜂窩狀織入面狀發(fā)熱體中的電極線的說明圖。圖4是將本發(fā)明的面狀發(fā)熱體以圓筒狀巻繞在氣囊上的電熱氣囊的立體圖。圖5是將本發(fā)明的面狀發(fā)熱體以螺旋狀巻繞在氣囊上的電熱氣囊的立體圖。圖6是表示使用電熱氣囊來修復(fù)管路的襯里施工方法。 (符號說明) 1面狀發(fā)熱體 2氣囊3電熱氣囊4管路5襯里材料6電源7溫度傳感器 8壓力泵 11、 12端部電極 13中央電極 14發(fā)熱線 15、 16絕緣線具體實(shí)施方式
下面參照附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明可變 形成各種其它形式，在此示出的實(shí)施例是為了說明本發(fā)明而提供的，并不表示本發(fā)明的范圍被后述的實(shí)施例限定。另外，為了進(jìn)行更為明確的說明 而對附圖中的部件的形狀等進(jìn)行了夸張，并不表示對本發(fā)明的部件的規(guī)格、 尺寸進(jìn)行限定。圖1是概略地表示面狀發(fā)熱體1的圖。在面狀發(fā)熱體1上，在圖中的縱向 的兩端部上平行地設(shè)置有沿橫向(長度方向)延伸的電極ll、 12，在這些端部 電極11、 12的中央部設(shè)置有與電極11、 12平行延伸的中央電極13。面狀發(fā)熱 體1形成為用沿橫向延伸的多根絕緣線16、沿著與這些絕緣線16和電極11、 12、 13正交的縱向延伸的多根發(fā)熱線(電熱線)14 (用粗實(shí)線表示)、以及使 這些發(fā)熱線14絕緣的沿著縱向延伸的多根絕緣線15構(gòu)成的織物的布狀的形 狀。為了方便理解，面狀發(fā)熱體1表示的是平紋織物，但也可以是緞紋、斜紋、 充紗羅組織、紗羅組織、經(jīng)編等。電極11、 12、 13由一根或多根電極線構(gòu)成，但最好是由兩根至二十根構(gòu) 成。在圖1中，各電極ll、 12、 13分別由三根電極線11a llc、 12a 12c、13a 13c構(gòu)成。由于各電極ll、 12、 13的電極線的根數(shù)越少，與發(fā)熱線之間 的接觸面積就越小，因此接觸阻抗高，電極的電氣容量受到限制。另外，電極 線的根數(shù)越多，則可消除這些問題，但不發(fā)熱的面積的比例增大。另夕卜，各電 極ll、 12、 13的根數(shù)可以不相同，最好使中央電極13的電極線的根數(shù)是端部 電極ll、 12的電極線的根數(shù)的兩倍。另外，電極線的材質(zhì)沒有限制，但最好是由金屬、金屬化合物、導(dǎo)電性高 分子、導(dǎo)電性碳素纖維或它們的復(fù)合物構(gòu)成的線。其電阻越小越好，電阻最好 是在5fi/cm以下。發(fā)熱線14由電阻比電極線大的導(dǎo)電線構(gòu)成，其電阻最好是電極線的電阻 的500倍以上。發(fā)熱線14的材質(zhì)沒有限制，但最好是由金屬、金屬化合物、導(dǎo)電性高分 子、導(dǎo)電性碳素纖維或它們的復(fù)合物構(gòu)成的線、以及在非導(dǎo)電性線上包覆了導(dǎo) 電體的線等。沿縱向延伸的絕緣線15和沿橫向延伸的絕緣線16由合成纖維、天然纖維、 陶瓷纖維構(gòu)成。發(fā)熱線14和絕緣線15的根數(shù)以及這些線14、 15的排列可根據(jù)發(fā)熱體的 發(fā)熱容量進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，使根據(jù)發(fā)熱體的容量計(jì)算出的根數(shù)的發(fā)熱線14等 間隔地配置，并使絕緣線15位于相鄰兩根發(fā)熱線14之間。根據(jù)絕緣線15的 粗細(xì)和為了使發(fā)熱線14絕緣的必要距離來計(jì)算發(fā)熱線14和絕緣線15的根數(shù)。沿長度方向延伸的絕緣線16的根數(shù)可根據(jù)由發(fā)熱體1的發(fā)熱容量計(jì)算出 的電極之間的距離和絕緣線16的粗細(xì)進(jìn)行計(jì)算。最好是使中央電極13位于兩 端部電極ll、 12的大致中間。另外，在圖1中，為了避免煩瑣而僅圖示了發(fā)熱線14和絕緣線15、 16 的一部分，但發(fā)熱線14和絕緣線15、 16以同樣的排列設(shè)置在發(fā)熱體的整個面 上。另外，在圖1中，發(fā)熱線14和絕緣線15、 16是暴露在外，但也可以在表 面或背面、或者兩個面上設(shè)置全面包覆所有這些線14、 15、 16的絕緣包覆層。 在圖1中，具體而言，面狀發(fā)熱體l通過平紋織法來制作，即，將沿著縱向延伸的發(fā)熱線14與絕緣線15隔開一定間隔交替平行配置，并將它們作為豎 線，將沿著橫向延伸的電極11、 12、 13的各電極線1la llc、 12a 12c、 13a 13c與絕緣線16平行配置，并將它們作為橫線。絕緣線15、 16由聚酯纖維形 成，并將發(fā)熱線14做成由包覆了導(dǎo)電性碳的聚酯纖維構(gòu)成的導(dǎo)電線。電極線 11a llc、 12a 12c、 13a 13c由包覆了錫的銅線構(gòu)成。在圖2中示意地表示了從側(cè)面看中央電極13附近的平紋織法的面狀發(fā)熱 體l的各線的配置時的狀態(tài)。電極ll、 12、 13的各電極線11a llc、 12a 12c、 13a 13c也可以不像 圖1所示的那樣只是平行地配置，而是像圖3所示的那樣由織成蜂窩狀的多根 (三根)電極線構(gòu)成。另外，在圖3中將圖1的縱向表示成橫向，并代表性地 表示了電極13的電極線，其它電極ll、 12的電極線也同樣織成蜂窩狀。這樣，通過將多根電極線以蜂窩狀織入，電極與發(fā)熱線之間的緊貼變得良 好，可減小接觸阻抗。圖4概略地表示了將長度L的面狀發(fā)熱體1巻繞在圓筒狀的氣囊2上的電 熱氣囊3。在圖4中表示的是使面狀發(fā)熱體1的長度方向(橫向)與氣囊2 的軸向平行、將面狀發(fā)熱體1巻繞在氣囊2上、并使端部電極ll、 12接觸 或靠近的狀態(tài)。如圖4所示，端部電極ll、 12和中央電極13分別平行地 沿長度方向延伸，若將氣囊2的截面做成圓形，則端部電極ll、 12位于在 徑向上與中央電極13相對的位置。另外，在圖4中表示的是巻繞了一個面狀發(fā)熱體1的圖，但也可以根 據(jù)氣囊2的直徑巻繞多個面狀發(fā)熱體1。在圖5中表示的是將面狀發(fā)熱體1以規(guī)定間距螺旋狀地巻繞在氣囊2 的周面上的電熱氣囊3。面狀發(fā)熱體1以一側(cè)的端部電極11與另一側(cè)的端 部電極12靠近甚至是接觸的形態(tài)螺旋狀地巻繞。在像圖4那樣將面狀發(fā)熱 體1以圓筒狀巻繞在氣囊2上的場合，需要根據(jù)氣囊的直徑和長度來設(shè)定 面狀發(fā)熱體1的寬度W和長度L，但在像圖5那樣螺旋狀巻繞的場合，即使 不改變面狀發(fā)熱體1的寬度W和長度L，也可以巻繞在具有任意直徑和長度 的氣囊上。氣囊2因流體壓力而擴(kuò)張，在用內(nèi)襯材料(襯里材料)來修補(bǔ)老化的 管路的內(nèi)表面時，起著將發(fā)熱體1按壓在管路的內(nèi)壁上的作用，因此最好 是具有氣密性、彈性的原材料。雖然沒有特別的限制，但最好是橡膠、織 物、無紡布、塑料薄膜或者是它們的層疊物。圖4、圖5所示的電熱氣囊3具體是將面狀發(fā)熱體1巻繞在由包覆在 聚乙烯-尼龍的復(fù)合膜上的聚酯毛氈構(gòu)成的氣囊2上，并進(jìn)行未圖示的涂敷。 面狀發(fā)熱體2的兩個端部電極11、 12相鄰，可通過使與電極ll、 12相連 的引線21、 22短路而成為相同的電位，另外，在中央電極13上獨(dú)立地連 接著引線23。使利用熱能進(jìn)行包覆的聚乙烯-尼龍膜與電熱氣囊3的末端粘結(jié)，實(shí)現(xiàn) 氣密性。并且安裝連結(jié)螺栓。另外，雖未圖示，但在氣囊2上還設(shè)置有用于使氣囊膨脹的流體的注 入口及其排出口。圖6是概略地表示使用本發(fā)明的電熱氣囊3進(jìn)行管路修復(fù)的圖。將襯里材 料5和電熱氣囊3插入到老化的管路4內(nèi)，利用壓力泵8使電熱氣囊3鼓起并 使襯里材料5壓接在管路4的內(nèi)壁上。接著，從電源6施加電力并使電熱氣囊 3發(fā)熱，從而使浸滲到襯里材料5中的熱固性樹脂固化，形成加了結(jié)實(shí)的內(nèi)襯 的翻新管。在圖6中設(shè)置有檢測電熱氣囊的流體溫度的溫度傳感器7。另外， 在圖6中雖未圖示，但設(shè)置有檢測流體壓力的壓力傳感器等。作為將襯里材料5和電熱氣囊3插入到老化的管路4內(nèi)的方法，使用的 是一邊將襯里材料5翻轉(zhuǎn)一邊將與襯里材料的末端連結(jié)的電熱氣囊3拉入老化 的管路4內(nèi)的方法，或者是使用將襯里材料5和電熱氣囊3—起拉入老化的管 路4內(nèi)的方法。壓力泵8是施加空氣壓力、煤氣壓力或水壓的裝置，可從空氣壓縮機(jī)、儲氣瓶、抽水泵等中選擇。電源6是供給電力的裝置，可從發(fā)電機(jī)、工業(yè)電源、電池等中選擇。 浸滲到襯里材料5中的熱固性樹脂用主要添加了由氫氧化鋁、二氧化硅、滑石、碳酸鈣等中的任一種構(gòu)成的填充劑和通過熱解而形成自由基的固化劑的不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂或環(huán)氧樹脂的化合物構(gòu)成。襯里材料5是在末端側(cè)安裝有連結(jié)螺栓的由包覆在聚乙烯-尼龍的復(fù)合膜 上的聚酯毛氈構(gòu)成的襯墊中浸滲了使固化劑、填充劑均勻分散的不飽和聚酯樹 脂的化合物的部件，根據(jù)老化管的標(biāo)稱直徑、長度、翻新管的設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行設(shè) 計(jì)。在這種結(jié)構(gòu)下，管路的修補(bǔ)如下地進(jìn)行。首先，使襯里材料5與電熱氣囊3連結(jié)并收納在翻轉(zhuǎn)機(jī)(未圖示)中。將 襯里材料5的起始端安裝在翻轉(zhuǎn)噴嘴上，利用空氣壓力將襯里材料5翻轉(zhuǎn)到老 化管4內(nèi)，接著，將電熱氣囊3拉入襯里材料5內(nèi)。在電熱氣囊的起始端上安裝具有空氣導(dǎo)入口、溫度傳感器7的套管，使電 源軟線和電極ll、 12、 13的引線與電源6相連。驅(qū)動壓力泵8，以將壓縮空氣導(dǎo)入到管路4內(nèi)而使電熱氣囊3鼓起，使面 狀發(fā)熱體1與襯里材料5緊貼，并使襯里材料5壓接在管路4的內(nèi)壁上。此時， 空氣壓力根據(jù)襯里材料5的厚度、浸水的水位差壓進(jìn)行計(jì)算。接著，向電熱氣囊3供給電力，從而使面狀發(fā)熱體l發(fā)熱，并使浸滲 在襯里材料5中的熱固性樹脂固化。利用溫度傳感器7來跟蹤界面溫度的 變化，根據(jù)現(xiàn)場狀況對施加電力、施加時間進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種電熱裝置，其特征在于，將平行地織入有三個電極的面狀發(fā)熱體卷繞在具有氣密性、彈性的氣囊上。
2. —種電熱裝置，其特征在于，面狀發(fā)熱體通過將分別設(shè)置在兩端部上的 彼此平行延伸的端部電極、設(shè)置在端部電極之間的中央部上并與端部電極平行 地延伸的中央電極、以及分別沿與端部電極和中央電極交叉的方向延伸的隔開 規(guī)定間隔配置的多根發(fā)熱線織成布狀而制成，通過將所述面狀發(fā)熱體巻繞在具 有氣密性和彈性的可膨脹的氣囊的外周面上、并對中央電極與端部電極之間進(jìn) 行通電，而對所述多根發(fā)熱線供電并使發(fā)熱線發(fā)熱。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的電熱裝置，其特征在于，所述面狀發(fā)熱體以圓 筒狀繞轉(zhuǎn)地巻繞在氣囊的外周面上，以使兩端部電極彼此接觸或靠近并使各端 部電極在徑向上位于與中央電極相對的位置上。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的電熱裝置，其特征在于，所述面狀發(fā)熱體以規(guī) 定間距螺旋狀地巻繞在氣囊的外周面上。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電熱裝置，其特征在于，在各發(fā)熱線 之間織入著用于將發(fā)熱線絕緣的絕緣線。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電熱裝置，其特征在于，織入有沿著 橫穿各發(fā)熱線的方向延伸的多根絕緣線。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電熱裝置，其特征在于，端部電極或 中央電極由織成蜂窩狀的多個電極線構(gòu)成。
8. —種加管路襯里的施工方法，其特征在于，將權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng) 所述的電熱裝置配置到修補(bǔ)管路的浸滲有熱固性樹脂的襯里材料內(nèi)，并使氣囊 膨脹，從而隔著襯里材料將氣囊壓接在管路內(nèi)壁上，在兩個電極與其間的電極 之間施加電力，使巻繞在氣囊上的面狀發(fā)熱體發(fā)熱，并使浸滲在襯里材料中的 熱固性樹脂固化，從而對管路加襯里。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會短路且可高效地發(fā)熱以使熱固性樹脂加熱固化的電熱裝置、以及使用該電熱裝置對管路加襯里的管路襯里施工方法。在面狀發(fā)熱體(1)上設(shè)置三個電極(11、12、13)，并將該面狀發(fā)熱體以圓筒狀安裝在氣囊(2)上。使端部的兩個電極(11、12)的電位相等，并在中間電極(13)與端部電極(11、12)之間施加電壓。可獲得即便使端部的電極靠近或重疊也可防止電極短路的電熱氣囊(3)。使用該電熱氣囊而被加在管路中的襯里材料的熱固性樹脂被加熱、固化?？蛇M(jìn)行能量效率很高、工序簡化的襯里施工。
文檔編號F16L55/163GK101277556SQ200810087959
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者大久保崇, 徐國春, 有井善孝, 清水一樹, 神山隆夫 申請人:株式會社湘南合成樹脂制作所