CN112973890A - 管路撑裂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于地下管道撑裂的装置。本发明的管路撑裂装置包括筒杆一体件、空心活塞杆、导套、撑刀、动作撑头，筒杆一体件为同轴设置的缸筒、外杆、活塞，缸筒底外部一体连接设置外杆，外杆体一体设置活塞，缸筒的筒口外周分布设置耳座，缸筒内装设空心活塞杆，缸筒内筒底设置适配空心活塞杆内孔的内杆，空心活塞杆端和耳座之间设置活动连接的撑刀，活塞装设于动作撑头内腔并适配，动作撑头设置活动的推筒推顶弹簧外撑，筒杆一体件中设置若干独立外接油路，输入油压控制驱动空心活塞杆伸缩，也可控制驱动动作撑头沿外杆伸缩，还可控制推筒推顶弹簧外撑，本发明深入管道进行撑裂作业，自动撑裂作业，并步进式渐进自退，破撑裂力强。

Description

管路撑裂装置

技术领域

本发明属于管道施工技术领域，具体是一种管路撑裂装置。

背景技术

城市地下管网密布，包括给水排水管路，线路管路等等，随着城镇人口逐渐增加，旧的地下管网陈旧、走向不合理、通流量不够等等因素阻碍城市发展，因此，必然进行管网的施工改造，但大量错综复杂的管网及周边复杂得地质、地下地上建筑相互作用相互影响，城市道路又承载的大量人流车流，对旧的管网进行开挖清除更换必然造成附近的城市运转迟滞，施工难度大，效率低，废旧管网因常年受到地形变形挤压影响，以及管体本身老化锈蚀，存在不确定性的破裂、破碎的隐患，可能会造成地面的突然沉降，造成地面事故的发生，因此，在城市管网改造中，最优的办法是把旧管路直接在地下进行破碎，地表进行夯实，这样可以避免造成地面沉降，提高改造施工效率。

采矿过程中，会在矿井内敷设大量的水、电、气的管路，当矿井废弃后，部分管路遗留在内，对未来地表产生沉降塌陷的地质灾害隐患，因此，对旧管路直接在地下进行破碎，也是一个较稳妥的方案。

现有技术中，地下废旧管路无法深入实现无害化破碎，缺少此类技术设备。

发明内容

本发明为了解决地下管路撑裂破碎的问题，发明一种管路撑裂装置。

本发明采取以下技术方案：

管路撑裂装置，包括：筒杆一体件、空心活塞杆、导套、撑刀、动作撑头；筒杆一体件为同轴设置的缸筒、外杆、活塞，缸筒底外部一体连接设置外杆，外杆体一体设置活塞，缸筒的筒口外周分布设置耳座，空心活塞杆尾端设置有整体活塞，空心活塞杆杆端分布设置开口槽，槽内设置销轴，撑刀为片状三角形，其中一个角为带刃的刀口，另外两个角分别设置有连接孔，撑刀片状体插装进入空心活塞杆杆端设置的开口槽，撑刀的两个连接孔分别连接开口槽内设置的销轴和缸筒的筒口设置的耳座，空心活塞杆杆端分布设置的开口槽数和缸筒的筒口分布设置的耳座数量相同且相互对位，空心活塞杆装入缸筒，导套穿过空心活塞杆杆体固定于缸筒构成封闭的有杆腔和后腔，外杆设置油道分别连通有杆腔和后腔；

动作撑头包括：左筒件和右筒件，左筒件外圆设置锥形斜面，左筒件设置同轴连通的孔二和筒腔，筒腔端口处设置内螺纹，相邻内螺纹的左筒件外圆设置环台，锥形斜面、环台、孔二三者同轴，右筒件沿轴线设置孔三，右筒件左端设置短筒并与孔三同轴，右筒件左端还设置有与短筒同轴的短轴，短轴外圆设置外螺纹，孔二设置密封，短筒的底部端面设置密封，孔三中段设置内导液槽，孔三的导液槽两侧分别设置密封，左筒件的内螺纹与短轴的外螺纹适配连接，孔二与孔三同轴且直径相同，锥形斜面环套设置弹簧，环台外圆和短筒内孔组合构成一个开式柱塞腔，锥形斜面终端水平过渡至柱塞腔开口处，柱塞腔内装设有单向环形柱塞，单向环形柱塞设置推筒，推筒沿柱塞腔开口处伸出推顶连接弹簧，导液槽设置孔道连接柱塞腔，活塞适配装设于左筒件和右筒件连接后的容腔内，外杆体穿设适配孔二与孔三，形成左腔、右腔、导液槽；

外杆设置连接外界的孔道并分别连通有杆腔、后腔、左腔、右腔、导液槽。

筒杆一体件还包括内杆，内杆一体连接设置于缸筒内筒底，整体活塞同轴设置轴孔，空心活塞杆的杆体内设置空心孔腔并连通轴孔，内杆伸入轴孔进入空心孔腔，空心活塞杆设置有孔一连通杆体外部的有杆腔和空心孔腔，内杆设置连接外界的油道并连通有空心孔腔，空心孔腔内孔直径大于内杆外径。

空心活塞杆外端中心设置探头，探头设置连接导线接入空心孔腔，外杆设置容纳导线的孔道三，探头连接导线进入空心孔腔弹性缠绕后再经过孔道三连接外界传导信号，位于空心孔腔的导线的两个接口处设置水密接头。

右筒件的外圆还设置外环槽，外环槽粘连封闭设置膨胀橡胶体，导液槽连接外环槽。

外杆中连接外界的孔道分别独立连通外杆尾端，外杆尾端连接设置接头，接头连接可导通外界的导管，外杆中孔道通过导管分别独立连通外界。

孔道三连通外杆尾端，外杆尾端连接设置接头，接头连接可导通外界的导管，孔道三通过导管连通外界。

单向环形柱塞包括与推筒一体的筒座，筒座位于柱塞腔内的内环面和外环面分别设置密封。

与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：可以深入地下较长的管道进行撑裂作业，可自动撑裂作业，并步进式渐进自退，破撑裂力强，通过探头进行撑裂效果的监控监测，撑刀及撑裂流程可根据管道材质进行适应性更换和调整；受到管道内径限制，管路撑裂装置直径相应的受限，缸筒内需要高压进行工作驱动撑刀使其具有足够的破撑力，因此对缸筒内壁的厚度要进行合理控制，设置内杆插入空心活塞杆导入压力至有杆腔，避免了在缸筒壁进行孔道设置，提高了撑裂效能；

本发明实现了深入地下管道的自动化撑裂，无需进行开挖施工。

附图说明

图1是本发明撑刀端正向示意图；

图2是本发明图1A-A剖面示意图；

图3是本发明筒杆一体件剖面示意图；

图4是本发明动作撑头的结构连接剖面示意图；

图5是本发明单向环形柱塞剖面示意图。

其中，1-筒杆一体件、2-空心活塞杆、3-导套、4-探头、5-撑刀、6-水密接头、7-动作撑头、8-单向环形柱塞、9-膨胀橡胶体、10-弹簧、11-接头、12-导管、13-管道、14-空心孔腔、15-有杆腔、16-后腔、17-孔一、18-孔道一、19-孔道二、20-孔道三、21-左腔、22-右腔、23-柱塞腔、24-外环槽、25-导液槽、26-预留区域、27-孔道四、28-孔道五、29-孔道六、101-缸筒、102-外杆、103-内杆、104-活塞、105-耳座、701-左筒件、702-右筒件、703-锥形斜面、704-短筒、705-孔三、706-筒腔、707-环台、708-孔二、709-短轴、801-推筒、802-筒座。

具体实施方式

如图1-2所示，管路撑裂装置，包括筒杆一体件1、空心活塞杆2、导套3、撑刀5、动作撑头7、接头11、导管12；

其中筒杆一体件1包括：如图3所示，耳座105、同轴设置的缸筒101、外杆102、内杆103、活塞104，缸筒101底外部一体连接设置外杆102，缸筒101内筒底一体连接设置内杆103，外杆102体一体设置活塞104，活塞104具体为外杆102体堆焊加工而成，缸筒101的筒口外周分布设置耳座105，缸筒101内筒口设置螺纹。

如图2，空心活塞杆2尾端设置有整体活塞，整体活塞同轴设置轴孔，轴孔内径适配内杆103外径，空心活塞杆2杆端分布设置开口槽，槽内设置销轴，空心活塞杆2的杆体内设置空心孔腔14并连通轴孔，空心活塞杆2设置有孔一17连通杆体外部和空心孔腔14，空心活塞杆2外端中心设置探头4，探头4可以为光电探头或者视频摄像头，整体活塞外圆和轴孔内分别设置密封，空心孔腔14内孔直径大于内杆103外径。

如图2，图4，图5所示，动作撑头7包括：左筒件701和右筒件702，左筒件701外圆设置锥形斜面703，左筒件701设置同轴连通的孔二708和筒腔706，筒腔706端口处设置内螺纹，相邻内螺纹的左筒件701外圆设置环台707，锥形斜面703、环台707、孔二708三者同轴，右筒件702沿轴线设置孔三705，右筒件702左端设置短筒704并与孔三705同轴，右筒件702左端还设置有与短筒704同轴的短轴709，短轴709外圆设置外螺纹，孔二708设置密封，短筒704的底部端面设置密封，孔三705中段设置内导液槽25，孔三705的导液槽25两侧分别设置密封，左筒件701的内螺纹与右筒件702的外螺纹适配连接，孔二708与孔三705同轴且直径相同，锥形斜面703环套设置弹簧10，环台707外圆和短筒704内孔组合构成一个开式柱塞腔23，锥形斜面703终端水平过渡至柱塞腔23开口处，柱塞腔23内装设有单向环形柱塞8，单向环形柱塞8包括一体的推筒801和筒座802，筒座802位于柱塞腔23内的内环面和外环面分别设置密封，单向环形柱塞8的推筒801沿柱塞腔23开口处伸出推顶连接弹簧10，右筒件702的外圆还设置外环槽24，外环槽24粘连封闭设置膨胀橡胶体9，导液槽25设置连接外环槽24和柱塞腔23的孔道，活塞104适配装设于左筒件701和右筒件702连接后的容腔内，外杆102体穿设适配孔二708与孔三705，形成左腔21、右腔22。

如图1-2，撑刀5为片状三角形，其中一个角为带刃的刀口，另外两个角分别设置有连接孔。

如图2-3，空心活塞杆2装入缸筒101，内杆103伸入轴孔进入空心孔腔14，导套3设置外螺纹，外螺纹与缸筒101内筒口设置的螺纹适配，导套3穿过空心活塞杆2杆体旋拧入缸筒101，上述装配组合构成有杆腔15和后腔16。

如图1-2，撑刀5片状体插装进入空心活塞杆2杆端设置的开口槽，撑刀5的两个连接孔分别连接开口槽内设置的销轴和缸筒101的筒口设置的耳座105，空心活塞杆2杆端分布设置的开口槽数和缸筒101的筒口分布设置的耳座105数量相同且相互对位，撑刀5设置数可以为多片。

撑刀5设置数量至少为两片对称分布，或多片分布，如图1，优选三片。

如图1-5所示，筒杆一体件1轴向设置多个独立连通外杆102尾端的孔道，外杆102尾端连接设置接头11，接头11连接导管12，导管12可导通外界，用于传输压力介质及电信号，上述筒杆一体件1的孔道，包括：孔道一18、孔道二19、孔道三20、孔道四27、孔道五28，孔道六29，其中，孔道一18连通后腔16和外界，孔道二19连通空心孔腔14、有杆腔15和外界，孔道三20连通空心孔腔14和外界，孔道四27连通左腔21和外界，孔道五28连通右腔22和外界，探头4连接导线进入空心孔腔14弹性缠绕后再经过孔道三20连接外界传导信号，位于空心孔腔14的导线的两个接口处设置水密接头6，隔绝空心孔腔14的压力传导至探头4和孔道三20。

缸筒101底外部和动作撑头7之间设置预留区域26，用于动作撑头7往复动作。

工作方式为：如图1-5所示

步骤1，管路撑裂装置从管道13由Y向至Z向推入，导入管道13的终端，也就是管道13的撑裂起始点，而后进行由Z向至Y向的后退式撑裂流程。

步骤2，压力介质从导管12接头11端输入至外杆102体，孔道六29的压力经过导液槽25经由孔道进入外环槽24和柱塞腔23，膨胀橡胶体9环形膨胀并贴靠管道13内壁，封闭隔离管道13内部的膨胀橡胶体9两侧，同时，单向环形柱塞8在柱塞腔23的压力作用下，推筒801沿柱塞腔23开口处伸出推顶连接弹簧10，弹簧10受锥形斜面703的作用，弹性扩张并贴靠挤压管道13内壁，产生撑顶力，依靠弹簧10与管道13内壁摩擦力使动作撑头7相对静止。

步骤3，探头4的信号传输由连通孔道三20、空心孔腔14的连接导线传导，探头4监测撑刀5部位的工作状态及管路破裂后的塌陷状态。

步骤4，有杆腔15泄压，压力介质从孔道一18输入后腔16，推动空心活塞杆2伸出，撑刀5以耳座105连接点为支点，同步向外翻切，撑刀5的刀口切入管道13壁体进行撑裂。

步骤5，后腔16泄压，压力介质从孔道二19输入空心孔腔14，经由孔一17进入有杆腔15，空心活塞杆2缩回，撑刀5以耳座105连接点为支点，同步向内收缩翻回。

步骤6，压力介质从孔道四27输入左腔21，外杆102朝Y方向位移。

步骤7，外环槽24和柱塞腔23的压力泄压，环形膨胀的膨胀橡胶体9泄压，弹簧10受锥形斜面703的作用，弹性收缩并推顶推筒801回退，管道13内壁的弹簧10撑顶力失去。

步骤8，压力介质从孔道五28输入右腔22，动作撑头7朝Y方向位移。

工况一，如果管道13为脆性或刚性材质，执行步骤2-4后，管道13随之破裂塌陷，撑刀5可反复执行步骤4-5动作。同时可配合步骤6进行步进。

当左腔21行程用尽时，依次执行步骤4、步骤8、再进行探测、步进、反复撑裂动作，循环执行上述流程。

工况二，如果管道13为带韧性材质，执行步骤2-4后，同步执行割裂程序。

割裂程序：压力介质从孔道四27输入左腔21，外杆102朝Y方向位移，预留区域26收缩，筒杆一体件1及撑刀5等工作部件沿管道13壁割裂，依次执行步骤7、步骤8、步骤2，再进行探测，循环执行上述流程。

膨胀橡胶体9环形膨胀的作用：用于封隔阻断预留区域26和设置导管12的区域，在地下施工过程中，存在液体介质、或固液混合物介质在上述区域相互流动的工况，阻断流动可防止堆积物的发生，防止撑裂动作不良。

Claims (7)

1.管路撑裂装置，其特征在于：包括：筒杆一体件（1）、空心活塞杆（2）、导套（3）、撑刀（5）、动作撑头（7）；所述筒杆一体件（1）为同轴设置的缸筒（101）、外杆（102）、活塞（104），缸筒（101）底外部一体连接设置外杆（102），外杆（102）体一体设置活塞（104），所述缸筒（101）的筒口外周分布设置耳座（105），所述空心活塞杆（2）尾端设置有整体活塞，所述空心活塞杆（2）杆端分布设置开口槽，槽内设置销轴，所述撑刀（5）为片状三角形，其中一个角为带刃的刀口，另外两个角分别设置有连接孔，所述撑刀（5）片状体插装进入空心活塞杆（2）杆端设置的开口槽，所述撑刀（5）的两个连接孔分别连接开口槽内设置的销轴和缸筒（101）的筒口设置的耳座（105），所述空心活塞杆（2）杆端分布设置的开口槽数和所述缸筒（101）的筒口分布设置的耳座（105）数量相同且相互对位，所述空心活塞杆（2）装入缸筒（101），导套（3）穿过空心活塞杆（2）杆体固定于缸筒（101）构成封闭的有杆腔（15）和后腔（16），所述外杆（102）设置油道分别连通有杆腔（15）和后腔（16）；

所述动作撑头（7）包括：左筒件（701）和右筒件（702），所述左筒件（701）外圆设置锥形斜面（703），所述左筒件（701）设置同轴连通的孔二（708）和筒腔（706），所述筒腔（706）端口处设置内螺纹，相邻内螺纹的所述左筒件（701）外圆设置环台（707），锥形斜面（703）、环台（707）、孔二（708）三者同轴，所述右筒件（702）沿轴线设置孔三（705），所述右筒件（702）左端设置短筒（704）并与所述孔三（705）同轴，所述右筒件（702）左端还设置有与短筒（704）同轴的短轴（709），所述短轴（709）外圆设置外螺纹，孔二（708）设置密封，所述短筒（704）的底部端面设置密封，所述孔三（705）中段设置内导液槽（25），所述孔三（705）的导液槽（25）两侧分别设置密封，所述左筒件（701）的内螺纹与所述短轴（709）的外螺纹适配连接，所述孔二（708）与孔三（705）同轴且直径相同，所述锥形斜面（703）环套设置弹簧（10），所述环台（707）外圆和所述短筒（704）内孔组合构成一个开式柱塞腔（23），所述锥形斜面（703）终端水平过渡至所述柱塞腔（23）开口处，所述柱塞腔（23）内装设有单向环形柱塞（8），所述单向环形柱塞（8）设置推筒（801），所述推筒（801）沿所述柱塞腔（23）开口处伸出推顶连接弹簧（10），所述导液槽（25）设置孔道连接柱塞腔（23），所述活塞（104）适配装设于左筒件（701）和右筒件（702）连接后的容腔内，所述外杆（102）体穿设适配孔二（708）与孔三（705），形成左腔（21）、右腔（22）、导液槽（25）；

所述外杆（102）设置连接外界的孔道并分别连通有杆腔（15）、后腔（16）、左腔（21）、右腔（22）、导液槽（25）。

2.根据权利要求1所述的管路撑裂装置，其特征在于：所述筒杆一体件（1）还包括内杆（103），所述内杆（103）一体连接设置于缸筒（101）内筒底，所述整体活塞同轴设置轴孔，所述空心活塞杆（2）的杆体内设置空心孔腔（14）并连通轴孔，所述内杆（103）伸入轴孔进入空心孔腔（14），所述空心活塞杆（2）设置有孔一（17）连通杆体外部的有杆腔（15）和空心孔腔（14），所述内杆（103）设置连接外界的油道并连通有空心孔腔（14），所述空心孔腔（14）内孔直径大于内杆（103）外径。

3.根据权利要求2所述的管路撑裂装置，其特征在于：所述空心活塞杆（2）外端中心设置探头（4），所述探头（4）设置连接导线接入空心孔腔（14），所述外杆（102）设置容纳导线的孔道三（20），所述探头（4）连接导线进入空心孔腔（14）弹性缠绕后再经过孔道三（20）连接外界传导信号，位于所述空心孔腔（14）的导线的两个接口处设置水密接头（6）。

4.根据权利要求1所述的管路撑裂装置，其特征在于：所述右筒件（702）的外圆还设置外环槽（24），所述外环槽（24）粘连封闭设置膨胀橡胶体（9），所述导液槽（25）连接外环槽（24）。

5.根据权利要求1所述的管路撑裂装置，其特征在于：所述外杆（102）中连接外界的孔道分别独立连通外杆（102）尾端，所述外杆（102）尾端连接设置接头（11），所述接头（11）连接可导通外界的导管（12），外杆（102）中孔道通过导管（12）分别独立连通外界。

6.根据权利要求3所述的管路撑裂装置，其特征在于：所述孔道三（20）连通外杆（102）尾端，所述外杆（102）尾端连接设置接头（11），所述接头（11）连接可导通外界的导管（12），所述孔道三（20）通过导管（12）连通外界。

7.根据权利要求1所述的管路撑裂装置，其特征在于：所述单向环形柱塞（8）包括与推筒（801）一体的筒座（802），所述筒座（802）位于柱塞腔（23）内的内环面和外环面分别设置密封。

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