CN109179231A - 绳式裂管置换管道修复系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出了一种绳式裂管置换管道修复系统、方法，包括：井上设备和井下设备；其中井上设备包括底座、举升机构、液压卷绳机构；其中井下设备包括：井下转向机构、管道胀管机构。上述方案能够对管道进行非开挖式的方式进行修复和维护，兼具稳定性、高效性、安全性。相比较现有的杆式井内置换设备，本发明实施例具有以下优点：顶力油缸吨位大，避免了拉不动及施工难情况；旋钮控制，操作简单，自动化程度高；施工强度低，施工效率高；井上施工，占用空间小，安全性提高，不受环境空间限制；无噪音，不扰民。

Description

绳式裂管置换管道修复系统、方法

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其是涉及一种绳式裂管置换管道修复系统、方法。

背景技术

随着社会的发展，人口越来越向大城市集中，这种聚集效应产生的很多超大规模城市。由于社会发展非常迅速，导致很多城市中的老旧小区人口极为密集。由于很多老旧小区的各种管道在设计时未能预估当前的承载能力，且由于多年的使用的老化，导致很多管道腐蚀严重且很容易堵塞，因此需要经常进行修复和维护。由于老旧小区通常位于城市中心位置，如果采用开挖式的修复和维护会对人们的生活带来极大的不变。且由于基础设施和地面的绿化、建筑等已较密集，留给开挖施工的余地很少，甚至不可能。因此当前急需一种修复置换设备，在地上不开挖施工且不占地方，无噪音且环保。

现有技术中有一种杆式井内置换设备，其结构如图1所示的。这种杆式井内置换设备需要工人在井下进行操作，且需要两个井室；其中一个井室用于入管，该井室内放置新管；另一个井室设有油缸以用于拉管，该油缸可以为空芯油缸。在工作时，首先利用卡扣式拉杆，节与节之间可以连接，通过空芯油缸把连接好的拉杆顶出，使待置换的新管内充满拉杆。由拉杆做牵引，通过空芯油缸的带动；这样在一端拉杆被空心油缸一节节的拉出并拆卸，在另一端新管被持续的匀速拉进。

这种杆式井内置换设备具有以下的显而易见的缺点：

1.人工井下作业，劳动强度大，存在安全隐患。

2.井室内施工，受空间限制，施工效率低。

3.空芯油缸固定难控制，施工过程中，易移动位置。

4.空芯油缸受空间限制，吨位小，拉力达不到，会出现拉不动情况。

发明内容

针对当前的杆式井内置换设备存在的缺陷，本发明实施例提出了一种绳式裂管置换管道修复系统、方法，至少部分的解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种绳式裂管置换管道修复系统，包括：

其包括：井上设备和井下设备；

其中井上设备包括底座11、举升机构、液压卷绳机构；

该举升机构设置在底座11的一端，包括举升油缸12和设置在举升油缸12顶部的半圆滑轮机构13；其中半圆滑轮机构13如图4所示的包括左支撑板和右支撑板，该左支撑板和后支撑板都包括半圆形的上板，且左支撑板和后支撑板的上板之间沿着周向设有N个固定轴，该固定轴的两端分别固定在左支撑板和后支撑板的上板上；且该半圆滑轮机构13底部设有托板，该托板固定在油缸12上；

该液压卷绳机构设置在底座11的另一端上，包括液压马达14和卷盘15，其中该卷盘15包括中心轴和两侧的圆盘，其中圆盘的外周设有渐开线棘齿；该卷盘15设置在液压马达14的动力输出轴上以使该液压马达14驱动该卷盘15转动；如图2、图3所示的，在卷盘15底部设有荆棘爪16，且该荆棘齿16的形状和位置与卷盘15外周的渐开线棘齿相适配以在卷盘15转动时卡接制动；

用于拉动井下设备的钢丝绳卷在该卷盘15上后，再跨过半圆滑轮机构13的固定轴；工作时，举升油缸12上升且卷盘15荆棘齿16的卡接下不动，以带动钢丝绳拉动井下设备；举升油缸12下降时卷盘15同步转动以收绳。

其中井下设备包括：井下转向机构、管道胀管机构；

该井下转向机构包括：扇形转向滑轮22、上连接机构21、滑轮支座23、下支撑杆24；其中扇形转向滑轮22包括相适配的两个扇形盘，且所述两个扇形盘之间沿着周向设有N个固定轴，该固定轴的两端分别固定在两个扇形盘上，以使拉伸用的钢丝绳转向；且该扇形转向滑轮22的两个扇形盘上设有用于连接滑轮支座23的方孔，该滑轮支座23包括左右两个支撑架，支撑架之间设有方形横梁，该滑轮支座23套接固定在该方形横梁上；该滑轮支座23分别连接上连接机构21和下支撑杆24以在滑轮支座23和扇形转向滑轮22从竖井A放下到管道B的位置时支撑该扇形转向滑轮22；

该管道胀管机构包括锥形头本体33，该锥形头本体33内空，且端部形成绳孔以使钢丝绳26从该绳孔穿过，且所述钢丝绳26的端部设有外径大于绳孔的卡接部36，且卡接部36位于锥形头本体33内以使钢丝绳26卡接在锥形头本体33上并拉动所述锥形头本体33前进；该锥形头本体33的锥形外壁上设有破管机构；且该锥形头本体33通过过渡管32连接新管31。

其中，该破管机构为五角方钢34。

其中，该锥形头本体33内设有一限位台，该限位台中心设有绳孔，所述钢丝绳26的端部的卡接部36为浇铸圆柱体，且所述浇铸圆柱体的半径大于绳孔的半径。

其中，所述过渡管32套接在该锥形头本体33的尾部，并通过螺栓可拆卸的固定在一起。

同时本发明实施例还提出了一种利用如前任一项所述的绳式裂管置换管道修复系统对管道进行修复的方法，包括：

将井下设备从竖井下到管道的位置，然后从一个竖井下入新管，并将钢丝绳穿过锥形头本体后，跨过扇形转向滑轮的固定轴以转向后，从竖井伸出；伸出后，卷在卷盘的中心轴上，然后跨过然后半圆滑轮机构的固定轴；

工作时，举升油缸上升且卷盘荆棘齿的卡接下不动，以带动钢丝绳拉动井下设备；举升油缸下降时卷盘同步转动以收绳；此时钢丝绳经过扇形转向滑轮转向后，变为横向力；然后钢丝绳拉动锥形头本体向前移动，以使锥形头本体的锥形外壁上设有五角方钢胀裂旧管，且锥形头本体尾部的新管随着锥形头本体前进，以一次性的完成破除旧管并拉伸新管的工作。

本发明的技术方案具有以下优势：

上述方案提出了一种绳式裂管置换管道修复系统、方法，其能够对管道进行非开挖式的方式进行修复和维护，兼具稳定性、高效性、安全性。相比较现有的杆式井内置换设备，本发明实施例的绳式裂管置换管道修复系统、方法具有以下优点：顶力油缸吨位大，避免了拉不动及施工难情况；旋钮控制，操作简单，自动化程度高；施工强度低，施工效率高；井上施工，占用空间小，安全性提高，不受环境空间限制；无噪音，不扰民。

附图说明

通过下面结合附图对本发明的一个优选实施例进行的描述，本发明的技术方案及其技术效果将变得更加清楚，且更加易于理解。其中：

图1为现有的杆式井内置换设备的示意图；

图2为本发明实施例的井上驱动装置的结构示意图；

图3为图2的侧视图；

图4为图2和图3中的半圆滑轮机构的结构示意图；

图5为井下转向机构的结构示意图；

图6为图5中的扇形转向滑轮的结构示意图；

图7为管道胀管机构的结构示意图；

图8为图7中的管道胀管机构的锥形头的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合所附的附图对本发明的一个优选实施例进行描述。

如图2-图8所示的，本发明实施例提出了一种绳式裂管置换管道修复系统、方法，其包括：井上设备和井下设备；

其中井上设备如图2、图3、图4所示的，其包括底座11、举升机构、液压卷绳机构。如图2、图3、图4所示的，该举升机构设置在底座11的一端，包括举升油缸12和设置在举升油缸12顶部的半圆滑轮机构13；其中半圆滑轮机构13如图4所示的包括左支撑板和右支撑板，该左支撑板和后支撑板都包括半圆形的上板，且左支撑板和后支撑板的上板之间沿着周向设有N个固定轴，该固定轴的两端分别固定在左支撑板和后支撑板的上板上；且该半圆滑轮机构13底部设有托板，该托板固定在油缸12上；

如图2、图3所示的，该液压卷绳机构设置在底座11的另一端上，包括液压马达14和卷盘15，其中该卷盘15包括中心轴和两侧的圆盘，其中圆盘的外周设有渐开线棘齿；该卷盘15设置在液压马达14的动力输出轴上以使该液压马达14驱动该卷盘15转动；如图2、图3所示的，在卷盘15底部设有荆棘爪16，且该荆棘齿16的形状和位置与卷盘15外周的渐开线棘齿相适配以在卷盘15转动时卡接制动；

用于拉动井下设备的钢丝绳卷在该卷盘15上后，再跨过半圆滑轮机构13的固定轴；工作时，举升油缸12上升且卷盘15荆棘齿16的卡接下不动，以带动钢丝绳拉动井下设备；举升油缸12下降时卷盘15同步转动以收绳。

其中井下设备如图5、图6、图7、图8所示的，包括：井下转向机构、管道胀管机构；

如图5、图6所示的，该井下转向机构包括：扇形转向滑轮22、上连接机构21、滑轮支座23、下支撑杆24；其中如图6所述的该扇形转向滑轮22包括相适配的两个扇形盘，且所述两个扇形盘之间沿着周向设有N个固定轴，该固定轴的两端分别固定在两个扇形盘上，以使拉伸用的钢丝绳转向；且该扇形转向滑轮22的两个扇形盘上设有用于连接滑轮支座23的方孔，该滑轮支座23包括左右两个支撑架，支撑架之间设有方形横梁，该滑轮支座23套接固定在该方形横梁上；该滑轮支座23分别连接上连接机构21和下支撑杆24以在滑轮支座23和扇形转向滑轮22从竖井A下到管道B的位置时支撑该扇形转向滑轮22；

如图7、图8所示的，该管道胀管机构包括锥形头本体33，该锥形头本体33内空，且端部形成绳孔以使钢丝绳26从该绳孔穿过，且所述钢丝绳26的端部设有外径大于绳孔的卡接部36，且卡接部36位于锥形头本体33内以使钢丝绳26卡接在锥形头本体33上并拉动所述锥形头本体33前进；该锥形头本体33的锥形外壁上设有五角方钢34；且该锥形头本体33通过过渡管32连接新管31。

如图5所示的，在使用时将井下设备从竖井A下到管道B的位置，然后从一个竖井下入新管，并将钢丝绳26穿过锥形头本体33后，跨过扇形转向滑轮22的固定轴以转向后，从竖井A伸出。伸出后，卷在卷盘15的中心轴上，然后跨过然后半圆滑轮机构13的固定轴。工作时，举升油缸12上升且卷盘15荆棘齿16的卡接下不动，以带动钢丝绳拉动井下设备；举升油缸12下降时卷盘15同步转动以收绳；此时钢丝绳26经过扇形转向滑轮22转向后，变为横向力；然后钢丝绳26拉动锥形头本体33向前移动，以使锥形头本体33的锥形外壁上设有五角方钢34胀裂旧管，且锥形头本体33尾部的新管随着锥形头本体33前进，以一次性的完成破除旧管并拉伸新管的工作。

如图7、图8所示的，锥形头本体33内设有一限位台35，该限位台35中心设有绳孔，所述钢丝绳26的端部的卡接部36为浇铸圆柱体，且所述浇铸圆柱体的半径大于绳孔的半径。具体的，如图7所示的，该限位台35可以为两个金属条，该两个金属条从锥形头本体33侧壁的开口中插入锥形头本体33端部的内腔中，以将钢丝绳26从两个金属条之间穿过，并使钢丝绳26的端部的卡接部36卡接在两个金属条之间。其中，该锥形头本体33侧壁的开口上可以设有可开合的门，以用于装配/拆卸两个金属条。

如图7、图8所示的，所述过渡管32套接在该锥形头本体33的尾部，并通过螺栓可拆卸的固定在一起。

对于所属技术领域的技术人员而言，随着技术的发展，本发明构思可以不同方式实现。本发明的实施方式并不仅限于以上描述的实施例，而且可在权利要求的范围内进行变化。

Claims (5)

1.一种绳式裂管置换管道修复系统，其特征在于，包括：井上设备和井下设备；

其中井上设备包括底座、举升机构、液压卷绳机构；

该举升机构设置在底座的一端，包括举升油缸和设置在举升油缸顶部的半圆滑轮机构；其中半圆滑轮机构包括左支撑板和右支撑板，该左支撑板和后支撑板都包括半圆形的上板，且左支撑板和后支撑板的上板之间沿着周向设有N个固定轴，该固定轴的两端分别固定在左支撑板和后支撑板的上板上；且该半圆滑轮机构底部设有托板，该托板固定在油缸上；

该液压卷绳机构设置在底座的另一端上，包括液压马达和卷盘，其中该卷盘包括中心轴和两侧的圆盘，其中圆盘的外周设有渐开线棘齿；该卷盘设置在液压马达的动力输出轴上以使该液压马达驱动该卷盘转动；在卷盘底部设有荆棘爪，且该荆棘齿的形状和位置与卷盘外周的渐开线棘齿相适配以在卷盘转动时卡接制动；

用于拉动井下设备的钢丝绳卷在该卷盘上后，再跨过半圆滑轮机构的固定轴；工作时，举升油缸上升且卷盘荆棘齿的卡接下不动，以带动钢丝绳拉动井下设备；举升油缸下降时卷盘同步转动以收绳；

其中井下设备包括：井下转向机构、管道胀管机构；

该井下转向机构包括：扇形转向滑轮、上连接机构、滑轮支座、下支撑杆；其中扇形转向滑轮包括相适配的两个扇形盘，且所述两个扇形盘之间沿着周向设有N个固定轴，该固定轴的两端分别固定在两个扇形盘上，以使拉伸用的钢丝绳转向；且该扇形转向滑轮的两个扇形盘上设有用于连接滑轮支座的方孔，该滑轮支座包括左右两个支撑架，支撑架之间设有方形横梁，该滑轮支座套接固定在该方形横梁上；该滑轮支座分别连接上连接机构和下支撑杆以在滑轮支座和扇形转向滑轮从竖井放下时固定该扇形转向滑轮；

该管道胀管机构包括锥形头本体，该锥形头本体内空，且端部形成绳孔以使钢丝绳从该绳孔穿过，且所述钢丝绳的端部设有外径大于绳孔的卡接部，且卡接部位于锥形头本体内以使钢丝绳卡接在锥形头本体上并拉动所述锥形头本体前进；该锥形头本体的锥形外壁上设有破管装置；且该锥形头本体通过过渡管连接新管。

2.根据权利要求1所述的绳式裂管置换管道修复系统，其特征在于，其中该破管装置为五角方钢。

3.根据权利要求1所述的绳式裂管置换管道修复系统，其特征在于，其中锥形头本体内设有一限位台，该限位台中心设有绳孔，所述钢丝绳的端部的卡接部为浇铸圆柱体，且所述浇铸圆柱体的半径大于绳孔的半径以卡接在该限位台上。

4.根据权利要求1所述的绳式裂管置换管道修复系统，其特征在于，所述过渡管套接在该锥形头本体的尾部，并通过螺栓可拆卸的固定在一起。

5.一种利用如权利要求1-4任一项所述的绳式裂管置换管道修复系统对管道进行修复的方法，其特征在于，包括：

将井下设备从竖井下到管道的位置，然后从一个竖井下入新管，并将钢丝绳穿过锥形头本体后，跨过扇形转向滑轮的固定轴以转向后，从竖井伸出；伸出后，卷在卷盘的中心轴上，然后跨过然后半圆滑轮机构的固定轴；

工作时，举升油缸上升且卷盘荆棘齿的卡接下不动，以带动钢丝绳拉动井下设备；举升油缸下降时卷盘同步转动以收绳；此时钢丝绳经过扇形转向滑轮转向后，变为横向力；然后钢丝绳拉动锥形头本体向前移动，以使锥形头本体的锥形外壁上设有五角方钢胀裂旧管，且锥形头本体尾部的新管随着锥形头本体前进，以一次性的完成破除旧管并拉伸新管的工作。