CN110735990A - 一种分体楔合式管道堵水设备及其封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道封堵技术领域，公开了一种分体楔合式管道堵水设备及其封堵方法。本发明包括贴合管道内壁设置的密封环带，设置在截断面上的封堵支撑结构，以及驱动封堵支撑结构完成封堵的驱动系统和导向系统；封堵支撑结构为分体式设计，与管道的截断面相适应，自下而上依次为下部固定堵块，中部楔形堵块和上部滑动堵块，密封环带沿管道周向设置；驱动组件包括沿管道轴线方向设置的驱动轴杆，螺接在驱动轴杆上的调整螺母，以及用于穿设驱动轴杆的轴杆导向架；驱动轴杆一端与中部楔形堵块固定连接，另一端水平穿过对应的轴杆导向架后螺接调整螺母。本发明结构简单，安拆便捷，可重复使用，封堵效果好。

Description

一种分体楔合式管道堵水设备及其封堵方法

技术领域

本发明涉及管道封堵技术领域，特别是涉及一种分体楔合式管道堵水设备及其封堵方法。

背景技术

城市排水管网是城市不可缺少的重要基础设施之一，被称作城市的血管。随着城市发展，排水管网的安全管理工作显得日益重要。排水管网设施中大龄管段是管理维护的重点，在施工、维修、检查或抢险过程中经常需要对正在通水的管道进行临时封堵，否则这些工作将无法正常进行。

目前针对管道的封堵主要采用沙袋、砖石砌墙、机械式封堵、气囊封堵等方式进行封堵，这些方式还存在一些问题，比如沙袋封堵不能完全克服渗漏；砖石砌堵养护时间较长，拆除较繁琐，容易产生拆除不彻底的现象；机械封堵重量较大；气囊封堵高水压时气囊较大，不易使用等。

要解决上述问题，就需要开展排水管道堵水工艺及成套设备的研究，对其安全性、适用性、有效性、可操作性、功能拓展性等多方面进行系列研究。

发明内容

本发明提供一种结构简单，安拆便捷，可重复使用，封堵效果好的一种分体楔合式管道堵水设备及其封堵方法。

解决的技术问题是：传统管道堵水方式封堵效果差，施工工序繁琐、效率低，应用便捷性差。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种分体楔合式管道堵水设备，包括贴合管道内壁设置的密封环带，设置在截断面上的封堵支撑结构，以及驱动封堵支撑结构完成封堵的驱动系统和导向系统；封堵支撑结构为分体式设计，与管道的截断面相适应，自下而上依次为下部固定堵块，中部楔形堵块和上部滑动堵块，密封环带沿管道周向设置；

下部固定堵块贴合密封环带内侧面设置在管道下部，上端面为朝向迎水面倾斜的斜楔面，截面形状与管道形状相适应，上部滑动堵块与下部固定堵块以管道轴线为中线上下对称设置，上部滑动堵块与下部固定堵块内分别设置有导水管；中部楔形堵块的纵截面为等腰梯形，与下部固定堵块和上部滑动堵块配合密封；

驱动系统包括两组水平并列设置的驱动组件，两组驱动组件以管道轴线为中心水平对称设置，每个驱动组件包括沿管道轴线方向设置的驱动轴杆，螺接在驱动轴杆上的调整螺母，以及用于穿设驱动轴杆的轴杆导向架；驱动轴杆一端与中部楔形堵块固定连接，另一端水平穿过对应的轴杆导向架后螺接调整螺母，所述轴杆导向架设置在下部固定堵块的背水面一侧；

导向系统包括两组水平并列设置的导向组件，两组导向组件以管道轴线为中心水平对称设置，且位于驱动组件外侧，每组导向组件包括垂直于管道轴线、竖直设置的导向杆和同轴套设在导向杆外侧的导向管，所述导向管设置在上部滑动堵块的背水面一侧。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备，进一步的，所述导水管沿管道轴向、穿设在下部固定堵块内，两端分别向外伸出下部固定堵块的两侧面，位于背水面一侧的端口处设置有连接法兰。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备，进一步的，所述连接法兰与封水板或泄流管道连接。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备，进一步的，所述中部楔形堵块的斜面上分别设置有硅胶密封板。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备，进一步的，所述中部楔形堵块上对应位置开设有轴杆安装孔，所述驱动轴杆螺接在轴杆安装孔内，并通过锁紧螺母锁紧固定。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备，进一步的，所述轴杆导向架包括竖向设置的支撑板和设置在支撑板顶部的导向套管，支撑板为钢板条带，下端板面贴合下部固定堵块的背水面设置并与下部固定堵块固定，导向套管与驱动轴杆同轴设置，套设在驱动轴杆外侧，导向套管一端开口与支撑板的板面对齐设置，导向套管与支撑板之间设置有加劲板，加劲板与导向套管外侧壁和支撑板侧面焊接固定。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备，进一步的，所述导向杆底端通过安装座与下部固定堵块固定连接，顶端向上穿设在导向管内，安装座设置在下部固定堵块的背水面一侧，安装座上开设有螺纹孔，导向杆底部螺接在螺纹孔内，并通过螺母固定。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备，进一步的，所述密封环带为硬质橡胶止水带，位于封堵支撑结构外侧，密封环带与管道内壁之间还设置有软橡胶圈。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备，进一步的，所述软橡胶圈的数量不少于2个，沿管道轴向间隔排布。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备的封堵方法，包括以下步骤：

步骤一、管道封堵作业表面预处理；

步骤二、设置密封环带：将密封环带展开，铺设在封堵作业表面管道内壁上；

步骤三、安装下部固定堵块：将下部固定堵块吊放至管井中，使其压住密封环带，放置在管道封堵作业面下方；

步骤四、安装中部楔形堵块：将中部楔形堵块吊放至管井中，放置在下部固定堵块上方，使其两侧压住密封环带；

步骤五、安装驱动组件：将驱动轴杆穿过轴杆导向架，端部与中部楔形堵块固定，然后在驱动轴杆另一端套入调整螺母；

步骤六、安装上部滑动堵块：将上部滑动堵块吊放至管井中，放置在中部楔形堵块上方，形成相互配合的封堵支撑结构，调整好密封环带的位置，使封堵支撑结构各部分的外环面都可以与密封环带对应配合；

步骤七、安装导向组件：将导向杆竖向穿过上部滑动堵块上的导向管，底端与下部固定堵块固定连接，完成导向组件的安装；

步骤八、封堵支撑结构的撑紧封堵：旋拧调整螺母，驱动轴杆随之沿管道轴线做往复运动，带动端部的中部楔形堵块插入下部固定堵块和上部滑动堵块之间，同时，随着中部楔形堵块的插入，上部滑动堵块沿导向杆竖直向上滑动，将封堵支撑结构整体撑开，压紧密封环带和各构件之间的硅胶密封板，实现密闭封堵；

步骤九、封闭导水管：根据封堵要求的不同，在下部固定堵块和上部滑动堵块上的导水管的连接法兰上安装封水板或泄流管道。

本发明一种分体楔合式管道堵水设备及其封堵方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明分体式设计，单个构件体积小、重量轻，便于转运和安装，各部件的体积大小能够顺利通过井口到达井室，重量能够保证1-2个安装人员在井下顺利完成组装；各构件密封面为楔形结构设计，上游水压越大，中部楔形结构越前移，使得上、下封堵与管壁的结合更加紧密，结构整体连接也越紧密，密封效果越好，结构更加安全。本发明纯机械式密封，无附加电气设备，进一步保证井下安全。

本发明安装难度小，安装人员通过简单培训，了解安装流程即可顺利完成安装。

本发明通过驱动轴杆调整中间楔形堵块的前后移动即可调节上下封堵块的相对位置，挤压封堵外圈与管壁间的密封环带，形成密封，达到堵水目的，安装使用便捷高效。

本发明采用软硬密封圈的结合设计，硬质的密封环带承担结构作用，软橡胶圈遇水膨胀，将管道变形或残损的部分进行补充，形成更好的密封效果。

本发明在上下封堵块上分别设置导水管，可结合实际情况使用，如全部封闭堵水、开孔泄流、与水泵连接导水等，使用范围广泛，可重复利用，周转灵活性好。

下面结合附图对本发明的一种分体楔合式管道堵水设备作进一步说明。

附图说明

图1为本发明一种分体楔合式管道堵水设备的结构示意图（使用状态的结构示意图）；

图2为本发明的背水面一侧的结构示意图；

图3为本发明的迎水面一侧的结构示意图；

图4为下部固定堵块的主视图；

图5为下部固定堵块的侧视图；

图6为上部滑动堵块的主视图；

图7为上部滑动堵块的侧视图；

图8为中部楔形堵块的主视图；

图9为中部楔形堵块的侧视图；

图10为封堵支撑结构缩回状态的结构示意图。

附图标记：

1-管道；2-密封环带；21-软橡胶圈；3-下部固定堵块；4-中部楔形堵块；5-上部滑动堵块；6-导水管；61-连接法兰；71-驱动轴杆；72-调整螺母；73-轴杆导向架；731-支撑板；732-导向套管；733-加劲板；74-轴杆安装孔；75-锁紧螺母；81-导向杆；82-导向管；83-安装座；9-硅胶密封板。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明一种分体楔合式管道堵水设备包括贴合管道1内壁设置的密封环带2，设置在截断面上的封堵支撑结构，以及驱动封堵支撑结构完成封堵的驱动系统和导向系统，封堵支撑结构为分体式设计，与管道1的截断面相适应，自下而上依次为下部固定堵块3，中部楔形堵块4和上部滑动堵块5。

密封环带2沿管道1周向设置，为厚度不小于20mm的硬质橡胶止水带，位于封堵支撑结构外侧，密封环带2与管道1内壁之间还设置有软橡胶圈21，软橡胶圈21的数量不少于2个，沿管道1轴向间隔排布，软橡胶圈21为遇水膨胀的橡胶材质制成，软橡胶圈21的膨胀率不小于250%；软硬橡胶相结合确保外圈密封环带2的密封效果，硬质的密封环带2起承压作用，为整个封堵提供支撑，并起到一部分堵水作用，软橡胶圈21将管道1变形或残损的部分进行补充，形成更好的密封效果。

如图4和图5所示，下部固定堵块3贴合密封环带2内侧面设置在管道1下部，截面形状与管道1形状相适应，本实施例中以截面呈圆形的管道1为例进行说明，所以下部固定堵块3为扇形块状结构，厚度与密封环带2的宽度一致；下部固定堵块3的上端面为朝向迎水面倾斜的斜楔面，斜楔面上设置有硅胶密封板9，硅胶密封板9保证滑动的顺畅，且保证下部固定堵块3与中部楔形堵块4的接合面经挤压后可以达到理想的密封效果；下部固定堵块3内设置有导水管6，导水管6沿管道1轴向、穿设在下部固定堵块3内，两端分别向外伸出下部固定堵块3的两侧面，位于背水面一侧的端口处设置有连接法兰61，根据需求，用于安装封水板或连接泄流管道，当需要封堵管道1时，可将封水板与连接法兰61连接密封，当需要泄流时，可将泄流管道与连接法兰61连接固定，在封堵管道1的同时实现可控制的导水泄流，使用便捷；导水管6的数量根据管道1的管径、导水水量等可灵活设置。

如图6和图7所示，上部滑动堵块5与下部固定堵块3以管道1轴线为中线上下对称设置，结构与下部固定堵块3的结构相同，上部滑动堵块5的截面形状与管道1形状相适应，下端面为斜楔面，斜楔面上设置有硅胶密封板9，硅胶密封板9保证滑动的顺畅，且保证上部滑动堵块5与中部楔形堵块4的接合面经挤压后可以达到理想的密封效果；上部滑动堵块5内也设置有导水管6，导水管6沿管道1轴向、穿设在上部滑动堵块5内，两端分别向外伸出上部滑动堵块5的两侧面，位于背水面一侧的端口处设置有连接法兰61。

如图8和图9所示，中部楔形堵块4的纵截面为等腰梯形，与下部固定堵块3和上部滑动堵块5配合密封，等腰梯形的两个斜面上均设置有硅胶密封板9，并分别与下部固定堵块3和上部滑动堵块5上的斜楔面贴合密封。

驱动系统包括两组水平并列设置的驱动组件，两组驱动组件以管道1轴线为中心水平对称设置，每个驱动组件包括沿管道1轴线方向设置的驱动轴杆71，螺接在驱动轴杆71上的调整螺母72，以及用于穿设驱动轴杆71的轴杆导向架73；驱动轴杆71为不锈钢丝杆，一端与中部楔形堵块4固定连接，另一端水平穿过对应的轴杆导向架73后螺接调整螺母72；中部楔形堵块4上对应位置开设有轴杆安装孔74，驱动轴杆71螺接在轴杆安装孔74内，并通过锁紧螺母75锁紧固定；轴杆导向架73设置在下部固定堵块3的背水面一侧，包括竖向设置的支撑板731和设置在支撑板731顶部的导向套管732，支撑板731为宽度不小于50mm的钢板条带，下端板面贴合下部固定堵块3的背水面设置并与下部固定堵块3通过螺栓可拆卸固定，导向套管732与驱动轴杆71同轴设置，套设在驱动轴杆71外侧，导向套管732一端开口与支撑板731的板面对齐设置，导向套管732与支撑板731之间设置有加劲板733，加劲板733与导向套管732外侧壁和支撑板731侧面焊接固定。通过旋拧调整螺母72，可使驱动轴杆71沿轴向水平往复运动，进而带动中部楔形堵块4水平往复运动，实现中部楔形堵块4与其他两部分堵块的闭合和拉开，进而实现管道1的封堵与开启。

导向系统包括两组水平并列设置的导向组件，两组导向组件以管道1轴线为中心水平对称设置，且位于驱动组件外侧，每组导向组件包括垂直于管道1轴线、竖直设置的导向杆81和同轴套设在导向杆81外侧的导向管82，导向杆81底端通过安装座83与下部固定堵块3固定连接，顶端向上穿设在导向管82内，安装座83设置在下部固定堵块3的背水面一侧，安装座83上开设有螺纹孔，导向杆81底部螺接在螺纹孔内，并通过螺母固定；导向管82设置在上部滑动堵块5的背水面一侧。在驱动系统驱动中部楔形堵块4插入或远离下部固定堵块3和上部滑动堵块5之间时，在导向杆81的调节导向作用下，确保在上部滑动堵块5在竖直方向上做往复运动的过程中，上部滑动堵块5会随着中部楔形堵块4的远离而下降，随着中部楔形堵块4的插入而上升。

如图1和图10所示，本发明一种分体楔合式管道堵水设备的封堵方法，包括以下步骤：

步骤一、管道封堵作业表面预处理；

选择待封堵管道1下游管口处，管道1内壁无变形或破损的内壁表面进行管道1堵水设备的安装；封堵作业前将管道1内壁封堵作业表面清理干净，做到作业表面完好、清洁、无泥、无油污；

若待封堵管道1变形、破损较严重，无完好内壁表面时，对管道1内壁进行修补处理，修补完好后再进行封堵安装作业；

步骤二、设置密封环带2：将密封环带2展开，铺设在封堵作业表面管道1内壁上，软橡胶圈21一侧贴合管道1内壁设置；

步骤三、安装下部固定堵块3：将下部固定堵块3吊放至管井中，使其压住密封环带2，放置在管道1封堵作业面下方；

步骤四、安装中部楔形堵块4：将中部楔形堵块4吊放至管井中，放置在下部固定堵块3上方，使其两侧压住密封环带2；

步骤五、安装驱动组件：将驱动轴杆71穿过下部固定堵块3上的轴杆导向架73的导向套管732，然后将端部旋入中部楔形堵块4轴杆安装孔74内，旋紧后通过锁紧螺母75固定，然后在驱动轴杆71另一端套入调整螺母72；

步骤六、安装上部滑动堵块5：将上部滑动堵块5吊放至管井中，放置在中部楔形堵块4上方，形成相互配合的封堵支撑结构，调整好密封环带2的位置，使封堵支撑结构各部分的外环面都可以与密封环带2对应配合；

步骤七、安装导向组件：将导向杆81竖向穿过上部滑动堵块5上的导向管82，底端旋入下部固定堵块3上的安装座83，旋紧并通过螺母固定，完成导向组件的安装；

步骤八、封堵支撑结构的撑紧封堵：旋拧调整螺母72，驱动轴杆71随之沿管道1轴线做往复运动，带动端部的中部楔形堵块4插入下部固定堵块3和上部滑动堵块5之间，同时，随着中部楔形堵块4的插入，上部滑动堵块5沿导向杆81竖直向上滑动，将封堵支撑结构整体撑开，压紧密封环带2和各构件之间的硅胶密封板9，实现密闭封堵；

步骤九、封闭导水管6：根据封堵要求的不同，在下部固定堵块3和上部滑动堵块5上的导水管6的连接法兰61上安装封水板或泄流管道。

待堵水作业完成后，可以旋拧调整螺母72，由水平往复运动的驱动轴杆71带动中部楔形堵块4远离下部固定堵块3和上部滑动堵块5，上部滑动堵块5随之向下滑动，封堵支撑结构整体回缩，如图10所示，上部滑动堵块5和中部楔形堵块4脱离开密封环带2，解除封堵，然后拆卸导向组件和传动组件，依次拆卸取出上部滑动堵块5、中部楔形堵块4和下部固定堵块3，最后取出密封环带2，所有构件均可重复利用，周转灵活性好。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种分体楔合式管道堵水设备，其特征在于：包括贴合管道（1）内壁设置的密封环带（2），设置在截断面上的封堵支撑结构，以及驱动封堵支撑结构完成封堵的驱动系统和导向系统；封堵支撑结构为分体式设计，与管道（1）的截断面相适应，自下而上依次为下部固定堵块（3），中部楔形堵块（4）和上部滑动堵块（5），密封环带（2）沿管道（1）周向设置；

下部固定堵块（3）贴合密封环带（2）内侧面设置在管道（1）下部，上端面为朝向迎水面倾斜的斜楔面，截面形状与管道（1）形状相适应，上部滑动堵块（5）与下部固定堵块（3）以管道（1）轴线为中线上下对称设置，上部滑动堵块（5）与下部固定堵块（3）内分别设置有导水管（6）；中部楔形堵块（4）的纵截面为等腰梯形，与下部固定堵块（3）和上部滑动堵块（5）配合密封；

驱动系统包括两组水平并列设置的驱动组件，两组驱动组件以管道（1）轴线为中心水平对称设置，每个驱动组件包括沿管道（1）轴线方向设置的驱动轴杆（71），螺接在驱动轴杆（71）上的调整螺母（72），以及用于穿设驱动轴杆（71）的轴杆导向架（73）；驱动轴杆（71）一端与中部楔形堵块（4）固定连接，另一端水平穿过对应的轴杆导向架（73）后螺接调整螺母（72），所述轴杆导向架（73）设置在下部固定堵块（3）的背水面一侧；

导向系统包括两组水平并列设置的导向组件，两组导向组件以管道（1）轴线为中心水平对称设置，且位于驱动组件外侧，每组导向组件包括垂直于管道（1）轴线、竖直设置的导向杆（81）和同轴套设在导向杆（81）外侧的导向管（82），所述导向管（82）设置在上部滑动堵块（5）的背水面一侧。

2.根据权利要求1所述的一种分体楔合式管道堵水设备，其特征在于：所述导水管（6）沿管道（1）轴向、穿设在下部固定堵块（3）或上部滑动堵块（5）内，两端分别向外伸出下部固定堵块（3）或上部滑动堵块（5）的两侧面，位于背水面一侧的端口处设置有连接法兰（61）。

3.根据权利要求2所述的一种分体楔合式管道堵水设备，其特征在于：所述连接法兰（61）与封水板或泄流管道连接。

4.根据权利要求1所述的一种分体楔合式管道堵水设备，其特征在于：所述中部楔形堵块（4）的斜面上分别设置有硅胶密封板（9）。

5.根据权利要求1所述的一种分体楔合式管道堵水设备，其特征在于：所述中部楔形堵块（4）上对应位置开设有轴杆安装孔（74），所述驱动轴杆（71）螺接在轴杆安装孔（74）内，并通过锁紧螺母（75）锁紧固定。

6.根据权利要求1所述的一种分体楔合式管道堵水设备，其特征在于：所述轴杆导向架（73）包括竖向设置的支撑板（731）和设置在支撑板（731）顶部的导向套管（732），支撑板（731）为钢板条带，下端板面贴合下部固定堵块（3）的背水面设置并与下部固定堵块（3）固定，导向套管（732）与驱动轴杆（71）同轴设置，套设在驱动轴杆（71）外侧，导向套管（732）一端开口与支撑板（731）的板面对齐设置，导向套管（732）与支撑板（731）之间设置有加劲板（733），加劲板（733）与导向套管（732）外侧壁和支撑板（731）侧面焊接固定。

7.根据权利要求1所述的一种分体楔合式管道堵水设备，其特征在于：所述导向杆（81）底端通过安装座（83）与下部固定堵块（3）固定连接，顶端向上穿设在导向管（82）内，安装座（83）设置在下部固定堵块（3）的背水面一侧，安装座（83）上开设有螺纹孔，导向杆（81）底部螺接在螺纹孔内，并通过螺母固定。

8.根据权利要求1所述的一种分体楔合式管道堵水设备，其特征在于：所述密封环带（2）为硬质橡胶止水带，位于封堵支撑结构外侧，密封环带（2）与管道（1）内壁之间还设置有软橡胶圈（21）。

9.根据权利要求8所述的一种分体楔合式管道堵水设备，其特征在于：所述软橡胶圈（21）的数量不少于2个，沿管道（1）轴向间隔排布。

10.权利要求1-9任意一项所述的一种分体楔合式管道堵水设备的封堵方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、管道封堵作业表面预处理；

步骤二、设置密封环带（2）：将密封环带（2）展开，铺设在封堵作业表面管道（1）内壁上；

步骤三、安装下部固定堵块（3）：将下部固定堵块（3）吊放至管井中，使其压住密封环带（2），放置在管道（1）封堵作业面下方；

步骤四、安装中部楔形堵块（4）：将中部楔形堵块（4）吊放至管井中，放置在下部固定堵块（3）上方，使其两侧压住密封环带（2）；

步骤五、安装驱动组件：将驱动轴杆（71）穿过轴杆导向架（73），端部与中部楔形堵块（4）固定，然后在驱动轴杆（71）另一端套入调整螺母（72）；

步骤六、安装上部滑动堵块（5）：将上部滑动堵块（5）吊放至管井中，放置在中部楔形堵块（4）上方，形成相互配合的封堵支撑结构，调整好密封环带（2）的位置，使封堵支撑结构各部分的外环面都可以与密封环带（2）对应配合；

步骤七、安装导向组件：将导向杆（81）竖向穿过上部滑动堵块（5）上的导向管（82），底端与下部固定堵块（3）固定连接，完成导向组件的安装；

步骤八、封堵支撑结构的撑紧封堵：旋拧调整螺母（72），驱动轴杆（71）随之沿管道（1）轴线做往复运动，带动端部的中部楔形堵块（4）插入下部固定堵块（3）和上部滑动堵块（5）之间，同时，随着中部楔形堵块（4）的插入，上部滑动堵块（5）沿导向杆（81）竖直向上滑动，将封堵支撑结构整体撑开，压紧密封环带（2）和各构件之间的硅胶密封板（9），实现密闭封堵；

步骤九、封闭导水管（6）：根据封堵要求的不同，在下部固定堵块（3）和上部滑动堵块（5）上的导水管（6）的连接法兰（61）上安装封水板或泄流管道。

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