CN112267384A - 一种用于pc构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，包括割裂机构、收集机构和牵引机构。割裂机构包括第一绳索固定环、第二绳索固定环、基柱、外套筒、割裂刀片和轴线固定钢筋，以基柱竖直方向为基准，第一绳索固定环、第二绳索固定环分别焊接固定于基柱的两端，第一绳索固定环位于第二绳索固定环的上方，外套筒中空，基柱位于外套筒的轴线位置上，割裂刀片均匀环绕于基柱外壁，轴线固定钢筋的竖直方向的一端与基柱焊接固定，轴线固定钢筋的竖直方向的另一端与外套筒焊接固定，轴线固定钢筋的顶端与割裂刀片固定连接，割裂刀片环绕固定于外套筒的外壁上，割裂刀片远离基柱的斜边向外沿延伸呈尖刃。

Description

一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置
技术领域
本发明涉及PC构件预应力施工辅助工具技术领域，具体为一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置。
背景技术
随着预应力桥梁施工技术的推广普及，预应力波纹管道普遍存在于各种桥梁构件中。在预应力桥梁施工过程中，会在浇筑混凝土前在预应力波纹管道内放置一根芯棒(通常为塑料材质厚壁空心管)，以增强空心预应力波纹管道的抗压性能，防止预应力波纹管道变形或漏浆。待混凝土达到强度后，再将芯棒抽出，进行预应力钢束的穿束与张拉。但是偶然情况下，芯棒会由于预应力波纹管道变形或漏浆而无法拔出，在机械牵拉下断裂。断裂的芯棒若堵塞在预应力波纹管道中无法取出，后续钢束张拉等施工便无法进行，导致梁体无法达到使用要求，只能打孔取出芯棒甚至遗弃梁体，造成较大损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，包括割裂机构、收集机构和牵引机构。割裂机构包括第一绳索固定环、第二绳索固定环、基柱、外套筒、割裂刀片和轴线固定钢筋。以基柱竖直方向为基准，第一绳索固定环、第二绳索固定环分别焊接固定于基柱的两端，第一绳索固定环位于第二绳索固定环的上方，分别与牵引机构相连，从而实现整个割裂机构在预应力波纹管道内的移动。外套筒中空，外部打磨光滑，在牵引机构的作用下，能够满足外套筒在预应力波纹管道曲线的滑动。基柱位于外套筒的轴线位置上，割裂刀片环绕固定于基柱的外壁上，下端与外套筒焊接，割裂刀片远离基柱的斜边向外沿延伸呈尖刃。割裂刀片起到在牵拉滑动过程中割裂前端芯棒的作用，从而高效地进行预应力波纹管道内芯棒的清理工作；割裂刀片的前缘尖刃范围不能与曲线段预应力波纹管道接触，防止割破预应力波纹管道。轴线固定钢筋的竖直方向的一端与基柱焊接固定，轴线固定钢筋的竖直方向的另一端与外套筒焊接固定，轴线固定钢筋的顶端与割裂刀片固定连接。轴线固定钢筋用于固定割裂刀片，提高结构整体强度，并为牵引机构提供可靠固定。
进一步的，所述牵引机构包括牵引机、牵引绳索、回拉绳索。牵引绳索的一端与牵引机相连，牵引绳索的另一端与割裂机构相连，回拉绳索的一端与割裂机构相连，回拉绳索的另一端向混凝土通道外延伸。牵引绳索远离牵引机的一端与第一绳索固定环连接，所述回拉绳索的一端与第二绳索固定环连接。牵引机构设置的目的在于为割裂机构提供动力，使得割裂机构可以在预应力波纹管道内滑动并实现清理作用。
进一步的，所述割裂刀片的形状呈直角三角形，割裂刀片间隔60度环形焊接于外套筒外壁上。割裂刀片起到牵拉滑动过程中割裂前端芯棒的作用。割裂刀片尺寸取决于外套筒的具体直径与长度，要保证割裂刀片能够同时与基柱、外套筒和轴线固定钢筋接触，方便焊接；而且焊缝位于外套筒内壁的内侧，以免外露焊缝增大阻力。
进一步的，所述割裂刀片为高碳钢材料，以实现精准的割裂作用，从而保证高效的预应力波纹管道中芯棒的清理工作。
进一步的，所述收集机构包括风机、螺旋轮。风机设于预应力波纹管道远离第一绳索固定环的一端，螺旋轮中空，螺旋轮穿设于牵引绳索上。风机位于预应力波纹管道，出风口对准割裂机构末端，使所割裂的芯棒在风力作用下移动至割裂机构的前端，螺旋轮在预应力波纹管道道的螺纹作用下产生自转动，从而将断裂的芯棒清理出来。
进一步的，所述收集机构包括金属网罩，金属网罩与外套筒通过连杆相连，金属网罩的中心位置上设有通孔，回拉绳索的一端穿过通孔与第二绳索固定环相连，回拉绳索的另一端与螺旋释放机构连接。金属网罩的作用在于将断裂的芯棒统一收集起来，并在牵引绳索的作用下，将芯棒带出预应力波纹管道。
进一步的，所述牵引绳索由两股绳索螺旋缠绕而成，一股水平连接，另一股相对倾斜设置。目的在于带动割裂机构以及金属网罩在牵引滑动的同时产生转动，防止断裂芯棒堆积的现象发生，起到更好的割裂和清理效果。
进一步的，所述外套筒是钢制直圆筒，壁厚6mm，外径比预应力波纹管道直径小5mm，长度为10-12cm。外套筒的外部打磨光滑，能够在预应力波纹管道内通过牵引绳索的牵引而滑移，且在牵引绳索的作用下，套筒外壁与预应力波纹管道之间的间隙刚好能够满足其在预应力波纹管道曲线的滑动。圆筒长度宜为10cm，在预应力波纹管道曲线的曲率半径较大时可以适当增加长度。
进一步的，所述轴线固定钢筋直径为20mm，长度为15-17cm，保证轴线固定钢筋的外缘能够与割裂刀片内缘紧密相连，提高结构整体的强度。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，包括割裂机构、收集机构和牵引机构。割裂机构包括第一绳索固定环、第二绳索固定环、基柱、外套筒、割裂刀片和轴线固定钢筋。外套筒中空，外部打磨光滑，在牵引机构的作用下，能够满足外套筒在预应力波纹管道曲线的滑动。割裂刀片起到在牵拉滑动过程中割裂前端芯棒的作用，从而高效地进行预应力波纹管道内芯棒的清理工作；割裂刀片的前缘尖刃范围不能与曲线段预应力波纹管道接触，防止割破预应力波纹管道。轴线固定钢筋用于固定割裂刀片，提高结构整体强度，并为牵引机构提供可靠固定。牵引机构设置的目的在于为割裂机构提供动力，使得割裂机构可以在预应力波纹管道内滑动并实现清理作用。收集装置的作用在于将断裂的芯棒统一收集起来，并在牵引绳索的作用下，将芯棒带出预应力波纹管道。本发明材料简单，无昂贵辅材，成本低廉，结构简单，操作方便，可以解决预应力波纹管道的异物堵塞问题，具有较高的使用价值。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的割裂机构的三维结构示意图；
图2是本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的割裂机构的二维结构示意图；
图3是本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的实施方式一；
图4是本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的实施方式一使用原理示意图；
图5是本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的实施方式二；
图6是本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的实施方式二使用原理示意图；
图中：1、割裂机构，11、第一绳索固定环，12、第二绳索固定环，13、基柱，14、外套筒，15、割裂刀片，16、轴线固定钢筋；2、牵引机构，21、牵引机，22、牵引绳索，23、回拉绳索；3、收集机构，31、风机，32、螺旋轮，33、金属网罩，331、通孔，35、螺旋释放机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供技术方案：一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，包括割裂机构1、收集机构2和牵引机构3。割裂机构1包括第一绳索固定环11、第二绳索固定环12、基柱13、外套筒14、割裂刀片15和轴线固定钢筋16。以基柱13竖直方向为基准，第一绳索固定环11、第二绳索固定环12分别焊接固定于基柱13的两端，第一绳索固定环11位于第二绳索固定环12的上方。外套筒14中空，基柱13位于外套筒14的轴线位置上，割裂刀片15均匀环绕于基柱13外壁上，割裂刀片15的下端与外套筒14焊接，割裂刀片15远离基柱13的斜边向外沿延伸呈尖刃，轴线固定钢筋16的竖直方向的一端与基柱13焊接固定，轴线固定钢筋16的另一端与外套筒14焊接固定，轴线固定钢筋16的顶端与割裂刀片15固定连接。
将牵引机构3、收集机构2与第一绳索固定环11、第二绳索12固定环依次连接；将割裂刀片15的刀头指向管道内，平稳推入预应力波纹管道；启动牵引机构3，直至割裂刀片15顺利通过整个预应力波纹管道，以此割裂前端芯棒；与此同时，启动收集机构2，将断裂的芯棒收集并清理出预应力波纹管道。
牵引机构2包括牵引机21、牵引绳索22、回拉绳索23，牵引绳索22的一端与牵引机21相连，牵引绳索22的另一端与割裂机构1相连，回拉绳索23的一端与割裂机构1相连，回拉绳索23的另一端向混凝土通道外延伸；牵引绳索22远离牵引机21的一端与第一绳索固定环11连接，回拉绳索23的一端与第二绳索固定环12连接。
从预应力波纹管道的一端穿入牵引绳索22至另一端，将牵引绳索22的一端与牵引机21连接，另一端与割裂机构1的前端连接，并将回拉绳索23固定连接于割裂机构1的末端即可。
割裂刀片15的形状呈直角三角形，割裂刀片15间隔60度环形焊接于基柱13外壁上。割裂刀片15起到牵拉滑动过程中割裂前端芯棒的作用。割裂刀片15尺寸取决于外套筒14的具体直径与长度，要保证割裂刀片15能够同时与基柱13、外套筒14和轴线固定钢筋16接触，方便焊接。
割裂刀片15为高碳钢材料，以实现精准的割裂作用，从而保证高效的预应力波纹管道中芯棒的清理工作。
收集机构3包括风机31、螺旋轮32，风机31设于预应力波纹管道远离第一绳索固定环11的一端，螺旋轮32中空，螺旋轮32穿设于牵引绳索22上。
从预应力波纹管道的一端穿入牵引机构2至另一端，并将牵引绳索22穿过螺旋轮32与第一绳索固定环11相连；将风机31放置于管道口，并对准割裂机构1的末端。
启动牵引机构2，使得割裂机构1在预应力波纹管道内顺利滑动，割裂前端芯棒；与此同时启动收集机构3，在风机31的作用下，被割裂的芯棒被吹至割裂机构1的前端；螺旋轮32与预应力波纹管道产生相对运动，在波纹的作用下自转动，并带动断裂的芯棒前进，直至完成清理工作。
收集机构3包括金属网罩33，金属网罩33与外套筒14通过连杆相连，金属网罩33的中心位置上设有通孔331，回拉绳索23的一端穿过通孔331与第二绳索固定环12相连，回拉绳索23的另一端与螺旋释放机构35连接。
从预应力波纹管道的一端穿入牵引机构2至另一端，一端与割裂机构1的前端相连；回拉绳索23穿过通孔331与第二绳索固定环12相连，另一端于螺旋释放机构35相连。
启动牵引机构2，直至割裂机构1顺利通过整个预应力波纹管道，割裂前端芯棒；与此同时，启动收集机构3，通过金属网罩33将断裂的芯棒收集并清理出预应力波纹管道；螺旋释放机构35同时作用于回拉绳索23，保证割裂机构1在平稳滑行时顺利转动。
牵引绳索22由两股绳索螺旋缠绕而成，一股水平连接，另一股相对倾斜设置。
启动牵引机构2，牵引绳索22的两股绳索开始相对运动，从而带动割裂机构1转动，防止断裂芯棒堆积的现象发生，起到更好的割裂和清理效果。
外套筒14是钢制直圆筒，外套筒14的壁厚6mm，外套筒14的外径比预应力波纹管道直径小5mm，外套筒14的长度为10-12cm。在牵引绳索22的作用下，外套筒14外壁与预应力波纹管道之间的间隙刚好能够满足其在预应力波纹管道曲线的滑动。
轴线固定钢筋16直径为20mm，轴线固定钢筋16的长度为15-17cm，保证轴线固定钢筋16的外缘能够与割裂刀片15内缘紧密相连，提高结构整体的强度。
本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的制作过程：
(1)外套筒14宜采用6mm壁厚无缝钢管或采用钢板卷制，并将外表面、接缝和管壁两端打磨抛光，以减少阻力；
(2)定制割裂刀片15，并将6片割裂刀片15间隔60度等距离焊接在基柱13外侧，下端同时与外套筒14焊接，焊缝位于外套筒14内管壁内侧，以免外露焊缝增大阻力；
(3)轴线固定钢筋16取用直径20mm的热轧带肋钢筋，长度约16cm，并使用焊条将轴线固定钢筋16与6个割裂刀片15依次焊接固定；
(4)将第一绳索固定环11、第二绳索固定环12分别焊接在基柱13的两端，确保焊接处能直接承受牵引力。
本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的工作原理：
启动牵引机构2，牵引机21开始作用，牵引绳索22带动割裂机构1在预应力波纹管道内平稳前进，割裂刀片15尖刃端经过预应力波纹管道时划破芯棒；与此同时启动收集机构3，夹带断裂的芯棒前进，直至完成清理工作。
本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的实施方法一：
(1)从预应力波纹管道的一端穿入，将牵引绳索22的一端与牵引机21连接，另一端穿过螺旋轮32与第一绳索固定环11连接，并将回拉绳索23与第二绳索固定环12固定连接；
(2)将风机31放置于管道口，并对准割裂机构1的末端；
(3)割裂刀片15的刀头指向管道内，平稳地将割裂机构1推入预应力波纹管道；
(4)启动牵引机构2，缓慢牵拉牵引绳索22，由割裂刀片15尖刃端划破芯棒；
(5)同时启动收集机构3，在风机31的作用下，被割裂的芯棒被吹至割裂机构1的前端；
(6)螺旋轮32与预应力波纹管道产生相对运动，在波纹的作用下自转动，并带动断裂的芯棒前进，直至完成清理工作。
该实施方法适用于PC构件预应力波纹管道中芯棒在完整状态下的清理工作。
本发明用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置的实施方法二：
(1)粗略估算断裂芯棒的位置；
(2)将牵引绳索22从靠近芯棒一侧的预应力波纹管道穿入至另一端，一端与牵引机21连接，远离芯棒的另一端与第一绳索固定环11连接，并将回拉绳索23穿过通孔331与第二绳索固定环12固定连接；
(3)割裂刀片15的刀头指向管道内，平稳地将割裂机构1推入预应力波纹管道；
(4)启动牵引机构2，牵引绳索22的两股绳索开始相对运动，割裂机构1缓慢前进的同时产生转动，由割裂刀片15尖刃端划破芯棒；
(5)启动收集机构3，通过金属网罩33将断裂的芯棒收集并清理出预应力波纹管道。
该实施方法适用于PC构件预应力波纹管道中芯棒在断裂状态下的清理工作。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (9)

1.一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，其特征在于：所述清理装置包括割裂机构(1)、收集机构(2)和牵引机构(3)，所述割裂机构(1)包括第一绳索固定环(11)、第二绳索固定环(12)、基柱(13)、外套筒(14)、割裂刀片(15)和轴线固定钢筋(16)，以基柱(13)竖直方向为基准，所述第一绳索固定环(11)、第二绳索固定环(12)分别焊接固定于基柱(13)的两端，所述第一绳索固定环(11)位于第二绳索固定环(12)的上方，所述外套筒(14)中空，所述基柱(13)位于外套筒(14)的轴线位置上，所述割裂刀片(15)环绕固定于基柱(13)的外壁上，割裂刀片(15)的下端与外套筒(14)焊接，割裂刀片(15)远离基柱(13)的斜边向外沿延伸呈尖刃，所述轴线固定钢筋(16)的竖直方向的一端与基柱(13)焊接固定，轴线固定钢筋(16)的另一端与外套筒(14)焊接固定，轴线固定钢筋(16)的顶端与割裂刀片(15)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，其特征在于：所述牵引机构(2)包括牵引机(21)、牵引绳索(22)、回拉绳索(23)，所述牵引绳索(22)的一端与牵引机(21)相连，牵引绳索(22)的另一端与割裂机构(1)相连，所述回拉绳索(23)的一端与割裂机构(1)相连，回拉绳索(23)的另一端向混凝土通道外延伸；所述牵引绳索(22)远离牵引机(21)的一端与第一绳索固定环(11)连接，所述回拉绳索(23)的一端与第二绳索固定环(12)连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，其特征在于：所述割裂刀片(15)的形状呈直角三角形，割裂刀片(15)间隔60度环形焊接于基柱(13)外壁上。
4.根据权利要求1所述的一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，其特征在于：所述割裂刀片(15)为高碳钢材料。
5.根据权利要求2所述，其特征在于：所述收集机构(3)包括风机(31)、螺旋轮(32)，所述风机(31)设于预应力波纹管道远离第一绳索固定环(11)的一端，所述螺旋轮(32)中空，螺旋轮(32)穿设于牵引绳索(22)上。
6.根据权利要求2所述，其特征在于：所述收集机构(3)包括金属网罩(33)，所述金属网罩(33)与外套筒(14)通过连杆相连，金属网罩(33)的中心位置上设有通孔(331)，所述回拉绳索(23)的一端穿过通孔(331)与第二绳索固定环(12)相连，回拉绳索(23)的另一端与螺旋释放机构(35)连接。
7.根据权利要求6所述，其特征在于：所述牵引绳索(22)由两股绳索螺旋缠绕而成。
8.根据权利要求1所述的一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，其特征在于：所述外套筒(14)是钢制直圆筒，外套筒(14)的壁厚6mm，外套筒(14)的外径比预应力波纹管道直径小5mm，外套筒(14)的长度为10-12cm。
9.根据权利要求1所述的一种用于PC构件预应力波纹管道中芯棒的清理装置，其特征在于：所述轴线固定钢筋(16)直径为20mm，轴线固定钢筋(16)的长度为15-17cm。
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