CN108488484A - 一种高效的承插管道接口安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的承插管道接口安装装置，包括移动平台、动力装置、牵引装置、固定装置和束管带，动力装置和牵引装置均固设于移动平台上，固定装置固设于移动平台的台面下方，固定装置用于夹持管道承口，束管带与固定装置相对设置，束管带的两侧连接有钢绞线，束管带通过钢绞线与牵引装置连接，束管带用于套装于管道插口上，动力装置与牵引装置连接，动力装置通过牵引装置带动钢绞线收缩，通过钢绞线拉动束管带使管道插口向管道承口运动。实现管道插口与管道承口自动插接，自动化程度高，提高了效率；缩短工期，省时省力，人工成本低。

Description

一种高效的承插管道接口安装装置

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种高效的承插管道接口安装装置。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，国家逐步加快城市基础设施的建设，其中最重要的是新建市政道路以及老城区道路排水工程改造。根据2016年城乡建设统计公报的统计结果，2016年年末，我国城市道路长度38.2万公里，比上年增长4.8％，相应的城市管网也大面积增加。同时，2016年全国城市新建地下综合管廊1791公里，形成廊体479公里。

排水系统是一个城市的良心，也是城市市政道路的重要配套设施，排水管道施工质量的好坏直接影响到路面安全和地下水污染。排水管道接口是地下雨污排水工程中重要的组成部分，其施工质量好坏直接影响整个工程的质量，也将影响整个排水系统的正常运行。排水管道漏损现象在我国十分常见，一般情况下，管道接口施工质量差，接口不严密为管道漏损的主要原因。排水管道接口漏损一般会造成以下事故：

(1)地下水污染：污水管道接口漏损会造成污水泄漏，大量氨氮、硝酸盐、硫酸盐、有机物等随着污水渗入地下水，造成有机物和无机盐类超标。部分含有重金属物的污水进入地下水，给人们的饮水安全带来巨大威胁。

(2)地下水入渗：在我国南方地下水位高的地区，排水管道接口不严密也使地下水渗入排水管道，增加管道负荷。根据相关规范规定，在一般情况下可以按照平均日综合生活污水总量的10％～15％计算。可见，大量的地下水入渗会造成排水管道流量增大，增加经济投入。

(3)地面沉降：排水管道漏水造成道路沉降现象在我国时有发生。如2010年，天津市塘沽区外滩管道漏水造成地面塌陷。特别是在我国西部湿陷性黄土地区，一旦排水管道漏水，土的结构破坏而发生显著附加变形，对地面稳定性造成严重威胁。

因此，良好的管道接口施工质量及严密性是控制排水管道漏损的有效保证。目前，排水工程中广泛应用的是承插式HDPE污水管及承插式钢筋混凝土雨水管。相对与平口砼管，其适应性强，抗渗漏效果好。在一般的管道工程施工过程中，管道承插接口由机械吊装配合人工安装。在实际施工过程中，存在以下问题：1)施工精度低，质量不可控：排水管道铺设时需对齐管中线，且严格控制高程，以防发生偏移。传统的污水管道铺设方式为人工对接，即工人先用吊带套住波纹管的承口和插口，然后使用铰链从两侧不断缩进直至将承插口对接完成。一方面，工人缩进速度难以保证完全一致，使两侧橡胶圈缩进深度不同，管道易产生偏移且接口严密性难以保证；另一方面，插口的插入深度全凭工人经验，精度低，质量难以控制。2)安装效率低，人机费用高：人工安装承插管道通常需要如下步骤：清洁接口——接口管道套吊带——安装铰链——缩进——纠偏——完成对接——拆除吊带和铰链。其中安装和拆除铰链对于不熟练的工人需要大量时间，费时费力；缩进时需要人工判断管道偏移和插入深度，效率低。据现场观测，4名工人同时安装一段长度10m管径DN500的污水管道，大约消耗约45—60min。同时，承插管道施工大多需要机械吊装配合人工进行，而人工接口效率低也造成机械处于待机状态，使人工和机械台班费用增加。3)施工难度大。

目前，雨水钢筋混凝土管道一般采用人工使用千斤顶顶进安装，或者挖掘机顶进，对场地和特种操作员要求高，顶进和纠偏困难，且易造成管道破损，施工风险及难度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种高效的承插管道接口安装装置，实现管道插口与管道承口自动插接，自动化程度高，提高了效率；缩短工期，省时省力，人工成本低。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种高效的承插管道接口安装装置，包括移动平台、动力装置、牵引装置、固定装置和束管带，动力装置和牵引装置均固设于移动平台上，固定装置固设于移动平台的台面下方，固定装置用于夹持管道承口，束管带与固定装置相对设置，束管带的两侧连接有钢绞线，束管带通过钢绞线与牵引装置连接，束管带用于套装于管道插口上，动力装置与牵引装置连接，动力装置通过牵引装置带动钢绞线收缩，通过钢绞线拉动束管带使管道插口向管道承口运动。

按照上述技术方案，移动平台的底部设有滚轮。

按照上述技术方案，滚轮连接有副电机，副电机固设于移动平台上，副电机通过滚轮传动链条与滚轮连接，带动滚轮转动，使移动平台移动。

按照上述技术方案，动力装置包括主电机，牵引装置包括传动轴、钢绞线和卷线轮，传动轴通过固定支座固设于移动平台上，传动轴上套设有传动齿轮，主电机通过传动轴传动链条与传动齿轮连接，卷线轮套装于传动轴上，滑轮安设于移动平台的台面下方，钢绞线的一端与束管带连接，另一端缠绕于卷线轮上，主电机通过传动轴传动链条带动传动轴转动，从而带动钢绞线伸缩。

按照上述技术方案，固定装置包括两个承口固定杆，两个承口固定杆并排设置于移动平台的台面下方，承口固定杆的上端与移动平台的台面连接，两个承口固定杆用于夹持管道承口，滑轮设置于承口固定杆上，可沿承口固定杆的长度方向上下调节，移动平台的台面上设有进线孔，钢绞线的一端与束管带连接，另一端经过滑轮和进线孔，缠绕于卷线轮上。

按照上述技术方案，移动平台的台面上设有滑槽，承口固定杆的上端设置于滑槽内，可沿滑槽横向移动调节，卷线轮可沿传动轴的轴向移动调节，从而适应不同管径规格的要求。

按照上述技术方案，所述的承插管道接口安装装置还包括控制器，控制器与动力装置连接，控制器通过控制动力装置启停并调节动力装置的运转速度。

按照上述技术方案，移动平台上还设有蓄电池，蓄电池分别与控制器、动力装置和移动平台连接，为控制器、动力装置和移动平台提供动力。

按照上述技术方案，束管带的两侧设有连接器，连接器连接有挂钩，连接器通过挂钩与钢绞线连接。

按照上述技术方案，束管带包括柔性纤维带和卡扣，柔性纤维带的一端连接有卡扣，柔性纤维带的另一端缠绕于卡扣上，形成环形作用于管道插口上。

本发明具有以下有益效果：

1.本装置通过控制束管带向移动平台移动，实现管道插口与管道承口自动插接，仅束管带安装部分需要工人操作，自动化程度高，克服了传统接口安装套带及铰链费时费力的缺点，安装完成后仅需取掉挂钩即可实现分离，便可移动到下一个接口处，方便快捷，提高了效率；本装置仅需2人配合操作即可完成管道接口工作，一人套束管带，一人操作控制台，避免投入过多的劳力，特别是当下工人劳务费用较高，使用该装置能有效节约安装时间，减少劳务费用，加快管道铺设的施工进度，缩短工期，省时省力，人工成本低。

2.本装置配套不同型号的束管带以及可调式的固定杆，能兼容不同管径承插接口的螺旋波纹管以及钢筋混凝土管，能应用于各种承插口的污水和雨水管道施工。

附图说明

图1是本发明实施例中高效的承插管道接口安装装置的立面图；

图2是本发明实施例中高效的承插管道接口安装装置的主视图；

图3是图2的左视图；

图4是本发明实施例中束管带的结构示意图；

图5是本发明实施例中指针的示意图；

图中，1-管道插口，2-管道承口，3-束管带，4-连接器，5-挂钩，6-钢绞线，7-卡扣，8-承口固定杆，9-滑槽，10-滚轮，11-平台支撑杆，12-移动平台，13-副电机，14-滚轮传动链条，15-主电机，16-传动轴传动链条，17-传动齿轮，18-蓄电池，19-传动轴，20-卷线轮，21-指针，22-固定支座，23-控制器面板，24-滑轮，25-进线孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图5所示，本发明提供的一个实施例中的高效的承插管道接口安装装置，包括移动平台、动力装置、牵引装置、固定装置和束管带3，动力装置和牵引装置均固设于移动平台上，固定装置固设于移动平台的台面下方，固定装置用于夹持管道承口2，束管带3与固定装置相对设置，束管带3的两侧连接有钢绞线6，束管带3通过钢绞线6与牵引装置连接，束管带3用于套装于管道插口1上，动力装置与牵引装置连接，动力装置通过牵引装置带动钢绞线6收缩，通过钢绞线6拉动束管带3使管道插口1向管道承口2运动。

进一步地，移动平台的底部设有滚轮10。

进一步地，滚轮10连接有副电机13，副电机13固设于移动平台上，副电机13通过滚轮传动链条14与滚轮连接，带动滚轮转动，使移动平台移动。

进一步地，动力装置包括主电机15，牵引装置包括传动轴19、钢绞线6和卷线轮20，传动轴19通过固定支座22固设于移动平台上，传动轴19上套设有传动齿轮17，主电机15通过传动轴传动链条16与传动齿轮17连接，卷线轮20套装于传动轴19上，滑轮24安设于移动平台的台面下方，钢绞线6的一端与束管带3连接，另一端缠绕于卷线轮20上，主电机15通过传动轴传动链条16带动传动轴19转动，从而带动钢绞线6伸缩；是拉动管道运动的主要动力来源。

进一步的，传动轴19通过两个固定支座22固定在平台上，传动轴19两端的卷线轮20为横向可调，可沿着连杆轴向滑移，扩大或缩小间距，目的是与承口固定杆8的间距相匹配，以适应管径变化。

进一步的，缠绕在卷线轮20上的钢绞线6外套有橡胶套管，套管上有刻度标识，在平台上的钢绞线6进线口处固定指针21，当套管随着钢绞线6移动时，指针21指示的刻度读数变化值即为插口插入承口深度；质量可控，安装精度高；本装置拥有刻度和指针21，能精确地控制插口的插入深度，同时两个钢绞线6同时拉动插口移动，保证了接口两侧对接的同步性，能有效的防止管道偏移，保证管道完整性，使承插接口安装的质量可控，为后期闭水试验顺利通过以及管道安全运行打下良好的基础。

进一步地，固定装置包括两个承口固定杆8，两个承口固定杆8并排设置于移动平台的台面下方，承口固定杆8的上端与移动平台的台面连接，两个承口固定杆8用于夹持管道承口2，滑轮24设置于承口固定杆8上，可沿承口固定杆8的长度方向上下调节，移动平台的台面上设有进线孔25，钢绞线6的一端与束管带3连接，另一端经过滑轮24和进线孔25，缠绕于卷线轮20上；滑轮24的作用是改变钢绞线6的传力方向，钢绞线6从进线孔25垂直伸下来的钢绞线6沿着管道轴线方向拉动管道插口1滑动。

进一步地，移动平台的台面上设有滑槽9，承口固定杆8的上端设置于滑槽9内，可沿滑槽9横向移动调节，卷线轮20可沿传动轴19的轴向移动调节，从而适应不同管径规格的要求。

进一步地，承口固定杆8上设有竖直滑道，滑轮24设置于竖直滑道内，可沿竖直滑道上下调节。

进一步地，所述的承插管道接口安装装置还包括控制器，控制器与动力装置连接，控制器通过控制动力装置启停并调节动力装置的运转速度。

进一步地，控制器分别与主电机15和副电机13连接，控制器控制主电机15的启停和运转速度，调节控制束管带3的启停及移动速度，控制器控制副电机13的启停和运转速度，调节控制移动平台的前后移动。

进一步的，为了可连续性进行多段管道接口连接作业，装置固定于一个可移动的平台之上，该平台拥有自身独立的动力系统，依靠两台副电机13牵引驱动后轮运动，实现在沟槽中的快速移动，机动性强，提高了整套装置的自动化程度；

进一步的，主电机15为可调速电机，依靠控制台的调速操作，可在接口插入过程中调节插入速度，在快到达设计插入深度时降低速度，做到实时控制，精确定位；

进一步的，主电机15、副电机13、蓄电池18及控制台集成于平台之上，3台电机依靠蓄电池18供电，蓄电池18留有扩容位，可多个蓄电池18组并联运行；各设备布局紧凑，安装简洁，方便各设备的检修以及更换。

进一步地，移动平台上还设有蓄电池18，蓄电池18分别与控制器、动力装置和移动平台连接，为控制器、动力装置和移动平台提供动力。

进一步地，束管带3的两侧设有连接器4，连接器4连接有挂钩5，连接器4通过挂钩5与钢绞线6连接。

进一步地，束管带3包括柔性纤维带和卡扣7，柔性纤维带的一端连接有卡扣7，柔性纤维带的另一端缠绕于卡扣7上，形成环形作用于管道插口1上；调节卡扣7在柔性纤维带上的缠绕位置，调节束管带3的环形直径，适应不同直径的管道插口1。

进一步地，操作控制台使平台移动至接口位置，根据不同管材和不同规格的管径选择相应的束管带3，用束管带3套住管道的插口前部，主电机15与传动轴19以钢带形式相连，当打开控制器启动按钮，主电机15牵引传动轴19转动，带动卷线轮20转动并拉紧钢绞线6，钢绞线6收缩并拉动挂钩5进而带动管道插口1向承口方向运动。通过钢绞线6套管的刻度读数变化，控制管道插入深度，并通过控制台改变插入速度，由快到慢使插口缓缓插入承口。

进一步的，钢绞线6与挂钩5为一体，不可拆分，使用时仅需将挂钩5挂入束管带3两侧的刚性连接环内即可。

进一步的，当管道为HDPE螺旋波纹管时，束管带3选择合成纤维材料，安装时将束管带3卡入螺纹凹槽内；当管道为钢筋混凝土管时，束管带3选择橡胶材料，内表面带肋条以增大和混凝土表面的摩擦力，安装时束紧束管带3，保持表面贴合紧密。

本发明的工作原理：

遵从上述技术方案，参见图1-3，本发明的高效的承插管道接口安装装置，包括一个可移动的平台12，平台12依靠下部4根平台支撑杆11支撑，并安装滚轮10实现整个平台的移动。平台12尺寸1600mm×1200mm。其中宽度1200mm，前部平台支撑杆11间距1000mm，满足沟槽开挖宽度要求；长度1600mm，能够满足各部件的安装面积要求。平台12上设有2台副电机13，其运行时拉动滚轮传动链条14带动滚轮10的运动，实现了整个装置在双侧滚轮10的驱动下在管道沟槽内移动。

进一步的，蓄电池18设置于平台12上，为主电机15和副电机13提供电能，并在平台预留蓄电池18扩容位置，可以实现并联供电，实现长时间工作的目的。其中，主电机15为变速电机，能够实现转速调节，从而达到控制接口插入速度的目的。

在平台12核心位置安装主电机15，主电机15通过传动轴传动链条16带动传动轴19转动，传动轴19上设有传动齿轮17，与主电机15的转轴齿轮通过传动轴传动链条16连接。传动轴19旋转的同时，与之同轴的卷线轮20收缩钢绞线6，将拉力传递到管道上。

进一步的，传动轴19安装在固定支座22的凹槽内，使传动轴19牢固的固定在平台12上面，与主电机15无相对运动。卷线轮20焊接在传动轴19两端，钢绞线6缠绕于卷线轮20上，通过平台12上预留的进线孔25穿出进入下部。

进一步的，管道承口2的头部被从平台12上部伸下来的承口固定杆8从颈部卡住，防止接口安装时装置的相对滑动。为了适应不同管径的变化，承口固定杆8设计成宽度可调式，其上端可在平台12上预留的滑槽9内滑动，调节两杆之间间距，机动灵活的适用于各种不同管径的接口工作。

进一步的，参见图3，滑轮24安装于承口固定杆8侧面，其功能是改变钢绞线6的传力方向，使从进线孔25垂直伸下来的钢绞线6沿着管道轴线方向拉动管道插口1滑动。滑轮24可沿着承口固定杆8上下移动，调节滑轮24高度，使其始终位于管道中线位置，保持钢绞线6拉力方向始终沿着管道轴线方向。钢绞线6的端部为不锈钢挂钩5，与钢绞线6集成一体，安装时仅需将挂钩5勾住连接器4孔内即可，非常方便。

参见图4，束管带3由柔性合成纤维带、收紧纤维带的卡扣7和刚性连接器4组成。束管带3的规格与管道管径匹配，适用于DN300—DN800管径各种的承插口管道。同时，当管道外壁较为光滑时，如钢筋混凝土管，为了增大束管带3对管壁的约束力和摩擦力，带身内表面附着摩擦系数较大的橡胶材料。连接器4对称固定于束管带3两侧，连接器4留圆孔方便与挂钩5连接。

进一步的，安装束管带3时，收紧卡扣7，使束管带3与波纹管凹槽处卡紧，或者与混凝土管壁紧密贴合。当承插接口安装到位后，仅需解开卡扣7即可实现束管带3与管道的分离，方便高效。

参见图5，为了精确地控制管道插口1的插入深度，防止管道插入不足导致管道漏水，或插入过多导致管道损坏，在卷线轮20一侧安装指针21，并将该侧钢绞线6外包塑料套管，套管上标注刻度。接口安装时指针21指示刻度的变化值等于插入深度，使接口的插入式深度人为可控。还可根据刻度数值变化预判插入深度，以通过操作控制器面板23改变插入速度。

进一步的，该装置的主控单元集成于控制器面板23之上，该面板可以控制主电机15的开启、停止以及转速，以实现接口的安装；也可控制副电机13的开启、停止，实现整个装置的自由移动。

本发明装置安装操作灵活，半自动化控制，即解放了工人劳动力，又使接口安装精度得以控制。设备体积小，便于拆卸维护，需要的操作工人较少，安装效率高，节约人工成本，有效的缩短工期。

实施例：

本实施例的高效的承插管道接口安装装置，包括驱动整个装置移动的，由副电机13、滚轮传动链条14和滚轮10组成的装置移动系统；操作控制器面板23移动装置至管道接口安装的指定位置。以及安装在装置平台12上的由主电机15、传动轴19和蓄电池18等组成的传动系统，该系统在主电机15的带动下拉动钢绞线6收缩，对管道插口1产生拉力。传动轴19安装于焊接在平台12的固定支座22上，传动轴19两端装有卷线轮20用于收缩钢绞线6。卷线轮20下侧开进线孔25，钢绞线6由进线孔25穿出，通过承口固定杆8上的滑轮24改变方向。

该装置在平台下部设置可调式承口固定杆8固定管道的承口部分，当拉动管道插口1时管道承口2保持静止状态。选择匹配管径大小的束管带3，束管带3上部安装有卡扣7，作用是束紧束管带3两端。束管带3两侧有安装刚性连接器5，保持连接器5处于管道中线位置，与挂钩5联结，当钢绞线6被拉动时，挂钩5拉动束管带3移动。

在平台12上设置指针21，安装于卷线轮20一侧，钢绞线6由带有刻度的橡胶套管包裹，指针21指向刻度。当钢绞线6收缩时刻度值随之改变。

本实施例的高效的承插管道接口安装装置，其具体安装方式如下：

第1步，固定管道承口2

操作控制器面板23将装置移动至管道沟槽中管道接口位置，同时向滑槽9内侧滑动承口固定杆8，使其卡住管道承口2颈部，保证安装过程中管道承口2的相对静止。

第2步，安装束管带3及连接钢绞线6

根据承插管道类型及管径选择合适的束管带3。钢筋混凝土选择大摩擦力的橡胶束管带，塑料波纹管则选用普通纤维束管带。然后将束管带3卡扣7解开，一端从管道底部穿过，套住管身，连接束管带3并用卡扣7扣紧，使束管带3与管壁紧密贴合。最后将钢绞线6首端的挂钩5挂入束管带3连接器4的环内，即可完成安装。

第3步，启动控制器面板，开始安装

启动控制器面板23上接口控制开关，缓缓增加主电机15的转速，使管道插口1缓缓插入管道承口2中。同时关注指针21示数变化，使插入深度值相关规范要求的承插接口插入深度的要求。当示数达到插入深度值时，操作控制器面板23关闭接口控制开关，并人工检查接口的连接情况。

第4步，安装完毕，分离束管带3和承口固定杆8

接口安装完毕后，解开卡扣7，分离束管带3，取掉挂钩5并复原钢绞线6长度。滑动承口固定杆8至滑槽9外侧，使其与管道承口2分离。操作控制器面板23启动装置的移动开关，移动装置至下一处接口。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，包括移动平台、动力装置、牵引装置、固定装置和束管带，动力装置和牵引装置均固设于移动平台上，固定装置固设于移动平台的台面下方，固定装置用于夹持管道承口，束管带与固定装置相对设置，束管带的两侧连接有钢绞线，束管带通过钢绞线与牵引装置连接，束管带用于套装于管道插口上，动力装置与牵引装置连接，动力装置通过牵引装置带动钢绞线收缩，通过钢绞线拉动束管带使管道插口向管道承口运动。

2.根据权利要求1所述的高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，移动平台的底部设有滚轮。

3.根据权利要求2所述的高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，滚轮连接有副电机，副电机固设于移动平台上，副电机通过滚轮传动链条与滚轮连接，带动滚轮转动，使移动平台移动。

4.根据权利要求1所述的高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，动力装置包括主电机，牵引装置包括传动轴、钢绞线和卷线轮，传动轴通过固定支座固设于移动平台上，传动轴上套设有传动齿轮，主电机通过传动轴传动链条与传动齿轮连接，卷线轮套装于传动轴上，滑轮安设于移动平台的台面下方，钢绞线的一端与束管带连接，另一端缠绕于卷线轮上，主电机通过传动轴传动链条带动传动轴转动，从而带动钢绞线伸缩。

5.根据权利要求1所述的高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，固定装置包括两个承口固定杆，两个承口固定杆并排设置于移动平台的台面下方，承口固定杆的上端与移动平台的台面连接，两个承口固定杆用于夹持管道承口，滑轮设置于承口固定杆上，可沿承口固定杆的长度方向上下调节，移动平台的台面上设有进线孔，钢绞线的一端与束管带连接，另一端经过滑轮和进线孔，缠绕于卷线轮上。

6.根据权利要求5所述的高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，移动平台的台面上设有滑槽，承口固定杆的上端设置于滑槽内，可沿滑槽横向移动调节，卷线轮可沿传动轴的轴向移动调节，从而适应不同管径规格的要求。

7.根据权利要求1所述的高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，所述的承插管道接口安装装置还包括控制器，控制器与动力装置连接，控制器通过控制动力装置启停并调节动力装置的运转速度。

8.根据权利要求1所述的高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，移动平台上还设有蓄电池，蓄电池分别与控制器、动力装置和移动平台连接，为控制器、动力装置和移动平台提供动力。

9.根据权利要求1所述的高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，束管带的两侧设有连接器，连接器连接有挂钩，连接器通过挂钩与钢绞线连接。

10.根据权利要求1所述的高效的承插管道接口安装装置，其特征在于，束管带包括柔性纤维带和卡扣，柔性纤维带的一端连接有卡扣，柔性纤维带的另一端缠绕于卡扣上，形成环形作用于管道插口上。