CN110685345A - 一种气动离心喷筑检查井修复设备、工程车及修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气动离心喷筑检查井修复设备，包括制浆机系统、泵送系统、空压机系统、供电系统、提升系统和气动旋喷器。本发明的益效果是：将该气动离心喷筑检查井修复设备移动至检查井附近，通过所述提升系统下放所述气动旋喷器至检查井井口后通过制浆机系统制备内衬浆料，启动空压机系统并向气动旋喷器输入高压气体启动旋喷器；并通过所述泵送系统将内衬浆料经所述送料心管输送至所述离心飞轮内；待所述气动旋喷器喷射出内衬浆料后，通过所述提升系统控制所述气动旋喷器按设定的速度在检查井内往复起落，实现对井壁的多回次内衬喷筑，直至达到设计喷筑厚度后停止喷筑。

Description

一种气动离心喷筑检查井修复设备、工程车及修复方法
技术领域
本发明涉及排水管道检查井非开挖修复技术领域，尤其涉及一种气动离心喷筑检查井修复设备、工程车及修复方法。
背景技术
城市地下管网是城市的重要基础建设，是保证城市功能整体正常运行的“地下生命线”。随着我国城镇化进程不断加快，城市地下管线扩建、改造工程量不断增加。截至2016年底，城市排水管道长度63万公里，其中大量管道因长期使用，加之年久失修，造成现在市政管网“跑、冒、滴、漏”等事故频发。作为排水系统的重要组成部分，检查井被誉为排水管道的“窗户”，平均每40m排水管道设一口检查井；粗略统计，目前全国城市仅排水检查井数量1,575万口，其中大量检查井因交通荷载、腐蚀、渗漏等原因发生了破坏，危及地上交通安全，亟需进行修复。
由于排水设施主要敷设在城市道路下面，大量的检查井正处于车道上面，一旦检查井发生破坏，高负荷的排水压力和拥挤的交通环境不容许将管道节流并封闭道路对检查井进行修复或重建；如何对检查井进行快速修复成为管网运营的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种气动离心喷筑检查井修复设备。
本发明的实施例提供一种气动离心喷筑检查井修复设备，包括制浆机系统、泵送系统、提升系统和气动旋喷器，所述气动旋喷器包括壳体、转子、送料心管和离心飞轮，所述壳体为中空筒体，其内孔为偏心设置的圆柱形气流腔，所述气流腔上下两端均密封，所述壳体外壁还设有与所述气流腔连通的正进气接口和排气接口，所述转子为中空圆柱体，所述转子容置于所述气流腔内且可转动，所述转子外壁与所述气流腔内壁之间形成月牙形气体流道，环绕所述转子外壁设有多个转子叶片，所述转子外壁设有多个径向延伸的收容槽，每一所述转子叶片一侧置于一所述收容槽内且可活动，另一侧接触所述气流腔内壁，所述转子下端延伸出所述壳体下端并连接所述离心飞轮，所述送料心管贯穿所述转子中部且下端伸入所述离心飞轮内，所述离心飞轮包括飞轮顶板、飞轮底板、以及设置于所述飞轮顶板和所述飞轮底板之间的多个间隔设置的分隔翼，每一所述分隔翼上端连接所述飞轮顶板，下端连接所述飞轮底板，任意相邻两所述分隔翼之间为出料口，所述制浆机系统连接所述泵送系统，所述泵送系统通过输浆管道连接所述送料心管，所述提升系统连接所述壳体，用于提升或下放所述气动旋喷器。
进一步地，所述壳体设有与所述气流腔连通的逆进气接口，所述逆进气接口和所述正进气接口分别设置于所述气体流道收窄的两侧，且所述逆进气接口和所述正进气接口的气流进入方向均与所述转子外壁相切。。
进一步地，包括空压机系统，所述空压机系统包括空压机、储气罐和输气管路，所述空压机连接所述储气罐，所述输气管路一端连接所述空压机，另一端连接所述正进气接口。
进一步地，所述制浆机系统包括制浆机、计量加水泵和水箱，所述制浆机通过输水管连接所述水箱，所述计量加水泵设置于所述输水管上。
进一步地，包括供电系统，所述供电系统包括发电机、配电柜和电缆，所述发电机连接所述配电柜，所述发电机通过所述电缆分别连接所述制浆机系统、所述泵送系统和提升系统，用以为三者供电。
进一步地，所述泵送系统包括储料斗和输送泵，所述储料斗设置于所述制浆机系统的出浆口，用于接收所述制浆机系统制备的料浆，所述输浆管道一端连接所述储料斗，另一端连接所述送料心管，且所述输送泵设置于所述输浆管道上。
进一步地，所述提升系统包括可旋转的吊臂和卷扬机，所述卷扬机固定于所述吊臂上，所述卷扬机设有卷扬调速器和控制手柄，所述卷扬机的拉绳连接所述壳体。
本发明的实施例提供了一种气动离心喷筑检查井修复工程车，包括上述的气动离心喷筑检查井修复设备，该修复设备设置于货车上。
本发明的实施例还提供了一种气动离心喷筑检查井修复方法，使用上述的气动离心喷筑检查井修复设备，且包括以下步骤：
S1将该气动离心喷筑检查井修复设备移动至检查井附近，通过所述提升系统下放所述气动旋喷器至检查井井口；
S2通过制浆机系统制备内衬浆料；
S3由所述正进气接口向所述气流腔内输入高压气体，启动所述气动旋喷器，并通过所述泵送系统将内衬浆料经所述送料心管输送至所述离心飞轮内；
S4待所述气动旋喷器稳定喷射出内衬浆料后，通过所述提升系统控制所述气动旋喷器按设定的速度在检查井内往复起落，实现对井壁的多回次内衬喷筑，直至达到设计喷筑厚度后停止喷筑。
进一步地，所述内衬浆料为水泥砂浆，聚合物砂浆和树脂材料中的一种。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的气动离心喷筑检查井修复设备，可用于当前绝大多数检查井的非开挖修复，不受井深、断面规格、形状的限制；全自动离心喷筑，无需人员进入，施工速度快；多层喷筑成型，内衬厚度均匀、致密性好；内衬与检查井内壁粘结为整体，对井壁结构补强效果好，内衬具有良好抗渗和耐腐蚀性能。
附图说明
图1是本发明一种气动离心喷筑检查井修复设备的示意图；
图2是图1中气动旋喷器8的剖面示意图；
图3是图2中的E-E剖面示意图；
图4是图2中的F-F剖面示意图。
图中：1-壳体、1.1-气流腔、2-上盖板、2.1-密封轴承、2.2-排气接口、 2.3-排气帽、3-下盖板、3.1-密封轴承、4-送料心管、4.1-管道接口、5-离心飞轮、5.1-飞轮顶板、5.2-飞轮底板、5.3-分隔翼、5.4-分料凸起、5.5-出料口、6-转子、6.1-转子叶片、6.2-收容槽、7-进气接口、7-A-正进气接口、7-B- 逆进气接口、8-气动旋喷器、9-输浆管道、10-卷扬机、11-吊臂、12-内衬材料、 13-空压机系统、14-供电系统、15-输送泵、16-制浆机、17-水箱、18-控制手柄、19-货车、20-检查井、21-地下管道、22-内衬层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种气动离心喷筑检查井修复设备，包括制浆机系统、泵送系统、提升系统、空压机系统、供电系统和气动旋喷器8。
请参考图2，所述气动旋喷器8包括壳体1、转子6、送料心管4和离心飞轮5。
所述壳体1为中空筒体，所述壳体1上端设有上盖板2，所述上盖板2为圆盘，所述上盖板2盖于所述壳体1上端，所述上盖板2的上部设有多个固定螺栓，所述上盖板2通过所述固定螺栓固定连接所述壳体1上端。所述壳体1的中部的内孔偏心设置，该内孔为气流腔1.1，所述气流腔1.1竖直设置，为圆柱形，所述气流腔1.1轴线与所述壳体1轴线错开，使所述壳体1的壁厚不均匀。所述上盖板2密封所述气流腔1.1上端，为了保证密封效果，可以在所述上盖板2与所述壳体1上端之间设置密封垫圈。所述壳体1下端设有与所述上盖板2 相同的下盖板3，所述下盖板3密封所述气流腔1.1下端。
请参考图3，所述转子6为中空圆柱体，环绕其外壁设有多个转子叶片6.1，所述转子叶片6.1沿着所述转子6径向延伸。所述转子6直径小于所述气流腔 1.1直径，所述转子6容置于所述气流腔1.1内且可转动，所述转子6外壁与所述气流腔1.1之间形成月牙形的气体流道。这里所述转子6外壁设有多个径向延伸的收容槽6.2，每一所述转子叶片6.1一侧置于一所述收容槽6.2内且可活动，另一侧接触所述气流腔1.1内壁，这样所有转子叶片6.1将所述气体流道分割，任意两所述转子叶片6.1之间形成一个气体空间。本实施例中所述转子6 上端为阶梯接头，所述上盖板2下表面设有轴承座，所述轴承座内设有密封轴承2.1，所述阶梯接头插入所述密封轴承2.1的内圈。所述下盖板3上还设有相同安装方式的密封轴承3.1，所述转子6下端插入所述密封轴承3.1内圈，所述转子6上端可转动且与所述密封轴承2.1连接处密封，下端可转动且与所述密封轴承3.1连接处密封。这里所述转子叶片6.1的数量为6～10片，所有转子叶片6.1环绕所述转子6外壁均匀分布，且每一所述转子叶片6.1的外侧与所述气流腔1.1接触。所述转子叶片6.1可由尼龙、工程塑料等耐磨高强低硬度有机材料制成，确保所述转子叶片6.1高速回转时不刮伤所述壳体1。
所述转子6下端贯穿所述下盖板3并延伸出所述壳体1下端，所述离心飞轮5上端螺纹连接所述转子6下端。所述送料心管4为一体成型的上端粗下端细的阶梯管道，且所述送料心管4下端贯穿所述转子6中部并与所述上盖板2 螺纹连接，所述送料心管4的阶梯过渡处压紧所述上盖板2，所述送料心管4下端沿着所述转子6的中部伸入所述离心飞轮5上部，所述送料心管4上端设有管道接口4.1。
请参考图4，所述离心飞轮5包括飞轮顶板5.1、飞轮底板5.2、以及设置于所述飞轮顶板5.1和所述飞轮底板5.2之间的多个间隔设置的分隔翼5.3，所述飞轮顶板5.1上端螺纹连接所述转子6下端，所述送料心管4下端延伸至所述轮顶板5.1下方3～5mm，且所述送料心管4与所述离心飞轮5不直接接触。所述飞轮顶板5.1和所述飞轮底板5.2上下相对设置，每一所述分隔翼5.3上端垂直连接所述飞轮顶板5.1，下端垂直连接所述飞轮底板5.2，任意相邻两所述分隔翼5.3之间为出料口5.5。所述飞轮底板5.2中心设有圆锥形分料凸起 5.4，所述分料凸起5.4顶点正对所述送料心管4下端，且所有分隔翼5.3环绕所述分料凸起5.4的轴线均匀设置。这里所述分隔翼5.3为扇形柱体，其弧形面朝向外侧，其顶角朝向所述分料凸起5.4的轴线。这里所述分隔翼5.3的数量及出料口大小可根据实际浆料和喷射对象确定。
所述壳体1外壁还设有与所述气流腔1.1连通的进气接口7和排气接口2.2。本实施例中所述排气接口2.2设置于所述上盖板2上，且所述排气接口2.2处设有排气帽2.3，通过所述排气帽2.3控制所述排气接口2.2的开闭。所述进气接口7的数量为两个，分别为正进气接口7-A和逆进气接口7-B，所述逆进气接口7-B和所述正进气接口7-A分别设置于所述气流腔1.1的所述气体流道收窄的两侧，且所述逆进气接口7-B和所述正进气接口7-A的气流进入方向均与所述转子6外壁相切，用以实现所述转子6的正反转。当由所述正进气接口7-A进气时，所述逆进气接口7-B关闭，此时所述转子6做顺时针旋转；当由所述逆进气接口7-B进气时，所述正进气接口7-A关闭，此时所述转子6做逆时针旋转。通过控制所述转子6转动的方向进而调整浆料的喷射方向。
所述气动旋喷器8工作时，在其中一个进气接口7(另一个关闭)通入压缩空气时，压缩空气依次进入所述气体流道的各个气体空间内，压缩空气冲击所述转子叶片6.1，推动所述转子6低速旋转，所述转子6，所述转子6在转动过程中所述转子叶片6.1一侧一直保持与所述气流腔1.1内壁接触，另一侧置于所述收容槽6.2内长度随着所述转子6转动而改变，这样每一所述气体空间的体积均会随着所述转子转动而改变，每一所述气体空间转动至所述排气接口2.2 下方时体积最大，该气体空间内部的高压气流由所述排气帽2.3排出，产生的压差推动所述转子叶片6.1带动所述转子6及所述离心飞轮5高速旋转，此时通过送料心管4泵送来的修复浆料在落入所述离心飞轮5内，在高速旋转产生的离心力作用从所述离心飞轮5的出料口5.4被高速甩出。
所述制浆机系统包括制浆机16、计量加水泵和水箱17，所述制浆机16通过输水管连接所述水箱17，所述计量加水泵设置于所述输水管上。所述制浆机系统用于将所述内衬材料12制备成内衬浆料。
所述泵送系统包括储料斗、输送泵15和输浆管道9，所述储料斗设置于所述制浆机系统的出浆口，用于接收所述制浆机系统制备的料浆，所述输浆管道9 一端连接所述储料斗，另一端连接所述送料心管4，且所述输送泵15设置于所述输浆管道9上。所述泵送系统用于将所述制浆机系统制备的内衬浆料泵送至所述气动旋喷器8的离心飞轮5内。
所述提升系统包括可旋转的吊臂11和卷扬机10，所述卷扬机10固定于所述吊臂11上，所述卷扬机10设有卷扬调速器和控制手柄18，所述卷扬机10的拉绳连接所述壳体1。通过所述控制手柄18可以控制所述气动旋喷器8升降。本实施例中所述提升系统的起吊能力不小于100kg，其提升速度可调且最低起落速度可控制在1m/min以内；所述吊臂11的臂展为1.5～3.0m。
所述空压机系统13包括空压机、储气罐和输气管路，所述空压机连接所述储气罐，所述输气管路一端连接所述空压机，另一端连接一所述进气接口7。所述空压机系统可持续稳定的为所述气动旋喷器8提供0.6～3.0m3/min，压力≮ 7bar的压缩空气。
所述供电系统14包括发电机、配电柜和电缆，所述发电机连接所述配电柜，所述发电机通过所述电缆分别连接所述制浆机系统的制浆机16、所述泵送系统的输送泵15和提升系统的卷扬机10，用以为三者供电。所述发电机还可通过所述电缆连接所述述空压机系统13的空压机，为其供电。本实施例中所述发电机为汽油发电机或柴油发电机。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种气动离心喷筑检查井修复工程车，包括上述的气动离心喷筑检查井修复设备，该修复设备设置于货车19上。所述货车可选择厢式货车，所述制浆机系统、所述泵送系统、所述提升系统、所述空压机系统13、所述供电系统14和所述气动旋喷器8设置于所述货车19内，且所述提升系统设置于所述货车19后部靠近车门处。所述工程车可直接行驶至待施工检查井，所述提升系统的吊臂11在工程车行驶时收至所述货车19车厢内，施工作业时旋转从所述货车19车厢内展出。该工程车具有移动方便的优点，可适用检查井修复频繁转场的需要，效率高，解决了检查井数量庞大修复工作量大的问题。
请参考图1，针对排水管道21的检查井20数量庞大，分布密集，修复条件苛刻等特点，本发明还提出了一种气动离心喷筑检查井修复方法，使用上述的气动离心喷筑检查井修复设备，且包括以下步骤：
S1将该气动离心喷筑检查井修复设备移动至检查井附近，将所述吊臂11展开，通过所述提升系统的吊臂11下放所述气动旋喷器8至检查井20井口；
S2通过制浆机16系统制备内衬浆料；
S3由所述进气接口7-A向所述气流腔1.1内输入高压气体，启动所述气动旋喷器8，所述气动旋喷器8在通气后，其转子6在气体冲击作用下会高速旋转并带动所述离心飞轮5同步旋转，通过所述泵送系统将内衬浆料经所述送料心管4输送至所述离心飞轮5内，所述离心飞轮5内的内衬浆料受到旋转产生的力学后被高速甩到井壁，形成内衬层22，即可开始离心喷筑内衬施工；
S4待所述气动旋喷器8稳定喷射出内衬浆料后，通过所述提升系统控制所述气动旋喷器8按设定的速度在检查井20内往复起落，实现对井壁的多回次内衬喷筑，直至达到设计喷筑厚度后停止喷筑。根据现场情况，对于同一口检查井需要进行多次制浆，为保持作业过程的连续，制浆、泵送、内衬喷筑是同步进行的。
在检查井内衬喷筑完成后，将所述气动旋喷器8提起，所述吊臂11收回，可将该气动离心喷筑检查井修复设备移动至下一口检查井20进行施工，如果半小时内不再进行下一口检查井20喷筑作业，则应将修复设备清洗干净。
所述内衬浆料为水泥砂浆、聚合物砂浆和树脂材料中的一种。所述内衬浆料除具备足够的力学性能和耐久性能外，还具备适合厚喷涂，不流挂等特性。
使用上述气动离心喷筑检查井修复方法修复后的检查井20可像新检查井一样使用，在旧检查井20基础上延长使用寿命30年以上，整个修复过程根据井的规格大小，一般可在1小时内完成，无需破拆路面，对地上交通环境等影响降至最低，该方法的推广具有极高的社会及经济价值。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气动离心喷筑检查井修复设备，其特征在于：包括制浆机系统、泵送系统、提升系统和气动旋喷器，所述气动旋喷器包括壳体、转子、送料心管和离心飞轮，所述壳体为中空筒体，其内孔为偏心设置的圆柱形气流腔，所述气流腔上下两端均密封，所述壳体外壁还设有与所述气流腔连通的正进气接口和排气接口，所述转子为中空圆柱体，所述转子容置于所述气流腔内且可转动，所述转子外壁与所述气流腔内壁之间形成月牙形气体流道，环绕所述转子外壁设有多个转子叶片，所述转子外壁设有多个径向延伸的收容槽，每一所述转子叶片一侧置于一所述收容槽内且可活动，另一侧接触所述气流腔内壁，所述转子下端延伸出所述壳体下端并连接所述离心飞轮，所述送料心管贯穿所述转子中部且下端伸入所述离心飞轮内，所述离心飞轮包括飞轮顶板、飞轮底板、以及设置于所述飞轮顶板和所述飞轮底板之间的多个间隔设置的分隔翼，每一所述分隔翼上端连接所述飞轮顶板，下端连接所述飞轮底板，任意相邻两所述分隔翼之间为出料口，所述制浆机系统连接所述泵送系统，所述泵送系统通过输浆管道连接所述送料心管，所述提升系统连接所述壳体，用于提升或下放所述气动旋喷器。
2.如权利要求1所述的一种气动离心喷筑检查井修复设备，其特征在于：所述壳体设有与所述气流腔连通的逆进气接口，所述逆进气接口和所述正进气接口分别设置于所述气体流道收窄的两侧，且所述逆进气接口和所述正进气接口的气流进入方向均与所述转子外壁相切。
3.如权利要求1所述的一种气动离心喷筑检查井修复设备，其特征在于：包括空压机系统，所述空压机系统包括空压机、储气罐和输气管路，所述空压机连接所述储气罐，所述输气管路一端连接所述空压机，另一端连接所述正进气接口。
4.如权利要求1所述的一种气动离心喷筑检查井修复设备，其特征在于：所述制浆机系统包括制浆机、计量加水泵和水箱，所述制浆机通过输水管连接所述水箱，所述计量加水泵设置于所述输水管上。
5.如权利要求1所述的一种气动离心喷筑检查井修复设备，其特征在于：包括供电系统，所述供电系统包括发电机、配电柜和电缆，所述发电机连接所述配电柜，所述发电机通过所述电缆分别连接所述制浆机系统、所述泵送系统和提升系统，用以为三者供电。
6.如权利要求1所述的一种气动离心喷筑检查井修复设备，其特征在于：所述泵送系统包括储料斗和输送泵，所述储料斗设置于所述制浆机系统的出浆口，用于接收所述制浆机系统制备的料浆，所述输浆管道一端连接所述储料斗，另一端连接所述送料心管，且所述输送泵设置于所述输浆管道上。
7.如权利要求1所述的一种气动离心喷筑检查井修复设备，其特征在于：所述提升系统包括可旋转的吊臂和卷扬机，所述卷扬机固定于所述吊臂上，所述卷扬机设有卷扬调速器和控制手柄，所述卷扬机的拉绳连接所述壳体。
8.一种气动离心喷筑检查井修复工程车，其特征在于：包括如权利要求1～7所述的任意一种气动离心喷筑检查井修复设备，该修复设备设置于货车上。
9.一种气动离心喷筑检查井修复方法，其特征在于：使用如权利要求1所述的一种气动离心喷筑检查井修复设备，且包括以下步骤：
S1将该气动离心喷筑检查井修复设备移动至检查井附近，通过所述提升系统下放所述气动旋喷器至检查井井口；
S2通过制浆机系统制备内衬浆料；
S3由所述正进气接口向所述气流腔内输入高压气体，启动所述气动旋喷器，并通过所述泵送系统将内衬浆料经所述送料心管输送至所述离心飞轮内；
S4待所述气动旋喷器喷射出内衬浆料后，通过所述提升系统控制所述气动旋喷器按设定的速度在检查井内往复起落，实现对井壁的多回次内衬喷筑，直至达到设计喷筑厚度后停止喷筑。
10.如权利要求1所述的一种气动离心喷筑检查井修复方法，其特征在于：所述内衬浆料为水泥砂浆，聚合物砂浆和树脂材料中的一种。
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