CN113833929B - 一种污水管快速封堵装置及其封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水管快速封堵装置及其封堵方法，其装置包括封堵气囊、动力输出机构、管壁除淤机构及行走牵引机构，封堵气囊、动力输出机构、管壁除淤机构及行走牵引机构与气动动力系统连通，气动动力系统具有驱动动力输出机构带动管壁除淤机构旋转的动作，且气动动力系统同步驱动行走牵引机构对管壁除淤机构和封堵气囊进行牵引；其方法通过气源驱动各部件动作，行走牵引机构牵引管壁除淤机构和封堵气囊，实现封堵气囊到达预定位置并封堵污水管。本发明实现快速封堵污水管，提高封堵效率，避免出现封堵气囊无法密封污水管管壁的现象，防止管壁上的尖锐杂污戳破封堵气囊，并可进行污水管的清通作业。本发明适用于污水管维修的技术领域。

Description

一种污水管快速封堵装置及其封堵方法

技术领域

本发明属于污水管维修的技术领域，具体的说，涉及一种污水管快速封堵装置及其封堵方法。

背景技术

目前，污水管是城市和工厂排污的重要部件，为了避免杂乱，其大部分布设在地下。由于污水管的特殊布置，使得在其发生损坏时，污水管的封堵和后续的维修极其不便。现有的封堵方法为，将污水管损坏段的两个污水井盖打开，通过潜水人员下潜并拖拽充气气囊，使得充气气囊被运送至需封堵的位置处，之后再进行充气气囊充气封堵。另一种方法是，在充气气囊的两端分别固定有牵引绳，两根牵引绳分别由上述的两个污水井盖伸出地面，通过卷扬机对两个牵引绳的牵引和释放，进而实现充气气囊被牵引至预定位置，之后对充气气囊进行快速充气，实现对污水管的封堵。上述两种封堵方法均需要下水进行作业，且操作较为繁琐，封堵效率低，而且经常会由于污水管管壁上的杂污，而使得充气气囊无法密封管壁，或者被管壁上的尖锐杂污戳破。

发明内容

本发明提供一种污水管快速封堵装置及其封堵方法，用以实现快速封堵污水管，提高封堵效率，并避免出现封堵气囊无法密封污水管管壁的现象，同时防止管壁上的尖锐杂污戳破封堵气囊，亦可根据具体的情况进行污水管的清通作业。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种污水管快速封堵装置，包括沿行进方向依次连接的封堵气囊、动力输出机构、管壁除淤机构及行走牵引机构，所述封堵气囊、动力输出机构、管壁除淤机构及行走牵引机构均与气动动力系统连通，所述气动动力系统具有驱动动力输出机构带动管壁除淤机构旋转的动作，且气动动力系统同步驱动行走牵引机构对管壁除淤机构和封堵气囊进行牵引。

进一步的，所述封堵气囊的轴向两端分别构造有端盖，于封堵气囊内设置有与其轴线重合的充气管，所述充气管上开设有与封堵气囊连通的多个充气孔，充气管的两端分别延伸出两端盖，充气管的两端分别与气动动力系统和动力输出机构可拆卸连接，于充气管内设置有导通管，所述导通管经多根连接筋与充气管固定，所述导通管连通气动动力系统和动力输出机构。

进一步的，所述动力输出机构包括直接或间接与气动动力系统连通的分配器，所述分配器经连接座与封堵气囊可拆卸连接，所述分配器经多根导气管与输出器连通，所述输出器的输出端与管壁除淤机构可拆卸连接。

进一步的，所述输出器包括与各导气管连通的固定外壳，于所述固定外壳内同轴转动装配有管状转轴，所述管状转轴的一端与分配器连通并且二者转动连接，管状转轴的另一端经固定座与管壁除淤机构可拆卸连接，于所述管状转轴上装配有旋转叶轮，气动动力系统经导气管驱动旋转叶轮带动管状转轴转动。

进一步的，所述固定外壳具有两个相互隔断的装配腔，所述旋转叶轮为两个并分别装配于管状转轴位于两装配腔的部位上，于各所述导气管上连通有两连接管，两连接管分别与相对应的装配腔连通。

进一步的，所述管壁除淤机构包括具有固定管的刮污气囊，所述固定管与刮污气囊连通，固定管的一端与动力输出机构可拆卸连接，固定管的另一端与行走牵引机构连接，且固定管与气动动力系统连通。

进一步的，于所述刮污气囊的外周面上沿其周向均匀地构造有多个导污斜槽，所述刮污气囊的径向长度沿其行进方向减缩，于刮污气囊的大径端的边沿形成有径向长度骤减的弧形面。

进一步的，所述行走牵引机构包括与管壁除淤机构固连的装配座，于所述装配座上枢接有多个行走单元，且行走单元经弹性支撑机构连接并弹性胀紧于管壁上，各行走单元具有与管壁接触的气动行走部，所述气动行走部经装配座与气动动力系统连通。

进一步的，所述行走单元包括与装配座枢接的枢接杆，所述气动行走部转动连接于枢接杆远离装配座的一端处，所述气动行走部包括转动安装于枢接杆上的转杆，于所述转杆上装配有行走轮和气动组件，所述气动组件包括与枢接杆固连的轮壳，于所述轮壳内装配有气动叶轮，所述气动叶轮固定安装于转杆上，且轮壳与气动动力系统连通。

本发明还公开了一种污水管快速封堵方法，包括如下步骤：

S1、将污水管快速封堵装置下放至污水管的端部处，且使行走牵引机构与污水管的管壁接触；

S2、控制气动动力系统驱动动力输出机构、管壁除淤机构及行走牵引机构动作；

S3、气动动力系统的高压气体输出，直至管壁除淤机构与污水管的管壁接触，行走牵引机构牵引其后的各部件行进，管壁除淤机构被气动动力系统驱动而缓慢转动，在行走牵引机构的牵引下管壁除淤机构旋进，并将管壁上的杂污去除；

S4、当行进遇堵缓慢时，提高气动动力系统的压力，使得行走牵引机构的牵引力和管壁除淤机构的去淤能力提升；

S5、当封堵气囊到达预定位置时，控制气动动力系统停止其他动作，仅控制封堵气囊充气，使封堵气囊的外壁胀紧于污水管的内壁上；

S6、污水管维修结束后，控制气动动力系统对封堵气囊泄压，封堵气囊与污水管管壁分离，并通过拖拽气动动力系统使得污水管快速封堵装置离开污水管。

本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本发明通过气动动力系统驱动使行走牵引机构与污水管的管壁接触，动力输出机构、管壁除淤机构及行走牵引机构动作，即动力输出机构驱动管壁除淤机构和行走牵引机构进行管壁的清洁和对整体结构进行牵引的动作，且管壁除淤机构和行走牵引机构具有协同作用，二者是相辅相成的，当行进遇堵缓慢时，提高气动动力系统的压力，使得行走牵引机构的牵引力和管壁除淤机构的去淤能力提升，最后封堵气囊到达预定位置后，控制气动动力系统停止其他动作，仅控制封堵气囊充气，使封堵气囊的外壁胀紧于污水管的内壁上，实现污水管的封堵；本发明实现了快速封堵污水管，提高了封堵效率，并避免了出现封堵气囊无法密封污水管管壁的现象，同时防止了管壁上的尖锐杂污戳破封堵气囊，亦可根据具体的情况进行污水管的清通作业；由于封堵和清通作业均有单一动力源(气动动力系统的气源)来驱动，节省了设备的投入，操作上也极其方便。

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为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的结构主视图；

图3为本发明实施例封堵气囊的轴向结构剖视图；

图4为本发明实施例封堵气囊的局部结构剖视图；

图5为本发明实施例动力输出机构的结构示意图；

图6为图5的轴向结构剖视图；

图7为本发明实施例动力输出机构的径向结构剖视图；

图8为本发明实施例管壁除淤机构的结构示意图；

图9为本发明实施例管壁除淤机构的结构主视图；

图10为本发明实施例管壁除淤机构与行走牵引机构连接的结构示意图；

图11为本发明实施例行走牵引机构的结构示意图；

图12为本发明实施例行走牵引机构另一角度的结构示意图；

图13为本发明实施例行走单元的结构示意图；

图14为本发明实施例气动行走部的局部结构剖视图；

图15为本发明实施例行走轮的结构示意图；

图16为本发明实施例弹性支撑机构的局部结构示意图；

图17为本发明实施例弹性支撑机构的结构示意图。

标注部件：100-封堵气囊，101-端盖，102-充气管，103-充气孔，104-导通管，105-连接筋，200-动力输出机构，201-固定外壳，202-管状转轴，203-旋转叶轮，204-分配器，205-连接座，206-导气管，207-连接管，208-固定座，300-刮污气囊，301-导污斜槽，302-弧形面，303-固定管，400-行走牵引机构，401-装配座，402-气道，403-出气接头，404-泄压阀安装接头，405-枢接杆，406-第一连接接头，407-第二连接接头，408-转杆，409-行走轮，410-轮壳，411-进气接头，412-气动叶轮，413-行走带，414-硬质环形弹簧，415-环形编织弹簧，416-弹性支撑网，500-气动动力系统，501-内管，502-外管，503-控制接头，504-进气控制阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种污水管快速封堵装置，如图1-2所示，包括沿行进方向依次连接的封堵气囊100、动力输出机构200、管壁除淤机构及行走牵引机构400，其中，封堵气囊100、动力输出机构200、管壁除淤机构及行走牵引机构400均与气动动力系统500直接或者间接连通，气动动力系统500驱动动力输出机构200动作，动力输出机构200将气源的能力转化为机械能并驱动管壁除淤机构旋转，并且气动动力系统500同步驱动行走牵引机构400对管壁除淤机构和封堵气囊100进行牵引。本发明的工作原理及优势在于：本发明通过气动动力系统500驱动使行走牵引机构400与污水管的管壁接触，动力输出机构200、管壁除淤机构及行走牵引机构400动作，即动力输出机构200驱动管壁除淤机构和行走牵引机构400进行管壁的清洁和对整体结构进行牵引的动作，且管壁除淤机构和行走牵引机构400具有协同作用，二者是相辅相成的，当行进遇堵缓慢时，提高气动动力系统500的压力，使得行走牵引机构400的牵引力和管壁除淤机构的去淤能力提升，最后封堵气囊100到达预定位置后，控制气动动力系统500停止其他动作，仅控制封堵气囊100充气，使封堵气囊100的外壁胀紧于污水管的内壁上，实现污水管的封堵；本发明实现了快速封堵污水管，提高了封堵效率，并避免了出现封堵气囊100无法密封污水管管壁的现象，同时防止了管壁上的尖锐杂污戳破封堵气囊100，亦可根据具体的情况进行污水管的清通作业；由于封堵和清通作业均有单一动力源(气动动力系统500的气源)来驱动，节省了设备的投入，操作上也极其方便。

作为本发明一个优选的实施例，如图3-4所示，封堵气囊100的轴向两端分别构造有端盖101，在封堵气囊100内设置有与其轴线重合的充气管102，该充气管102上开设有与封堵气囊100连通的多个充气孔103，充气管102的两端分别延伸出两端盖101，充气管102的两端分别与气动动力系统500和动力输出机构200可拆卸连接，在充气管102内设置有导通管104，该导通管104经多根连接筋105与充气管102固定，导通管104连通气动动力系统500和动力输出机构200。

本发明的气动动力系统500可为与气源连接的多个管路，这些管路分别与封堵气囊100、动力输出机构200、管壁除淤机构及行走牵引机构400连通，并通过安装在各个管路上的控制阀来控制各部件的动作。本发明也可以减少管路的布设，如图2-3所示，也可以采用与充气管102连接的外管502，在外管502内设置有内管501，内管501通过快速接头与导通管104连通，导通管104将高压气体供给动力输出机构200。外管502和内管501均为可完全的橡胶材料制成的胶管，外管502和内管501的一端伸出污水井盖，在外管502上构造有控制接头503，在控制接头503上安装有进气控制阀504，外管502通过控制接头503与气源连通，内管501的一端与气源连通，当封堵气囊100到达污水管的预定位置时，开启进气控制阀504来实现外管502通过充气管102上的充气孔103对封堵气囊100充气，并最终实现将污水管封堵的目的。当需要清通污水管而非封堵污水管时，可对封堵气囊100进行充气，或者不充气；充气时，一般情况下，使封堵气囊100的周壁与污水管的管壁之间具有一定的间隙，该间隙便于封堵气囊100通过污水管，而且有利于淤泥通过间隙，便于抽吸清除。

作为本发明一个优选的实施例，如图5-7所示，动力输出机构200包括直接或间接与气动动力系统500连通的分配器204，本实施例分配器204与气动动力系统500连通，具体的，分配器204经连接座205与封堵气囊100可拆卸连接，该连接座205具有孔道用于连通导通管104和分配器204，并且连接座205密封充气管102的相对应端部。分配器204经多根导气管206与输出器连通，输出器的输出端与管壁除淤机构可拆卸连接。其中，输出器包括与各根导气管206连通的固定外壳201，在该固定外壳201内同轴转动装配有管状转轴202，该管状转轴202的一端与分配器204连通并且二者转动连接，管状转轴202的另一端经固定座208与管壁除淤机构可拆卸连接，在管状转轴202上装配有旋转叶轮203，气动动力系统500经导气管206驱动旋转叶轮203带动管状转轴202转动，即高压气体通过内管501和分配器204经导气管206供应至固定外壳201内，这部分高压气体驱动旋转叶轮203带动管状转轴202转动，进而实现管状转轴202驱动管壁除淤机构转动，使得管壁除淤机构旋转并对污水管管壁上的脏污进行清除。还有一部分高压通过分配器204经管状转轴202供给管壁除淤机构与污水管管壁接触，并使得行走牵引机构400进行行走动作。本实施例为了提高能量的转化效果，确保管状转轴202的转动强劲，所采取的措施为，如图6所示，固定外壳201具有两个相互隔断的装配腔，旋转叶轮203为两个，这两个旋转叶轮203分别装配在管状转轴202位于两装配腔的部位上，在每个导气管206上连通有两连接管207，这两个连接管207分别与相对应的装配腔连通。为了避免固定外壳201内的压力过大，在固定外壳201上安装有安全阀。

作为本发明一个优选的实施例，如图8-10所示，管壁除淤机构包括刮污气囊300，该刮污气囊300的轴线处安装有固定管303，该固定管303与刮污气囊300连通，固定管303的一端与动力输出机构200的固定座208可拆卸连接，固定管303通过固定座208与管状转轴202连通，高压气体通过固定管303对刮污气囊300进行充气，使得在刮污气囊300转动的过程中始终处于与污水管管壁接触的状态，且在提高气体压力时，刮污气囊300胀紧在污水管内，并且刮污气囊300的转动更加强力，使得污水管管壁上的顽固脏污更加易于清除。本实施例固定管303的另一端与行走牵引机构400连接，且固定管303与气动动力系统500连通。本实施例为了便于被刮离的脏污顺利脱离刮污气囊300，所采取的措施为，在刮污气囊300的外周面上构造有多个导污斜槽301，这些导污斜槽301沿刮污气囊300的周向均匀设置，脏污被刮离并通过导污斜槽301流出刮污气囊300的周向表面。本实施例为了便于刮污气囊300对污水管渐进式刮污，该刮污气囊300的径向长度沿其行进方向减缩。且为了避免脏污积聚在刮污气囊300的大径端而使固定管303承受的扭矩过大，在刮污气囊300的大径端的边沿形成有径向长度骤减的弧形面302，这样位于导污斜槽301内的脏污迅速地从导污斜槽301位于弧形面302的位置处顺利导出。

作为本发明一个优选的实施例，如图10-17，行走牵引机构400包括与管壁除淤机构固定连接的装配座401，在装配座401上枢接有多个行走单元，且行走单元经弹性支撑机构连接并弹性胀紧在管壁上，每个行走单元具有与管壁接触的气动行走部，该气动行走部经装配座401与气动动力系统500连通。其中，在装配座401上开设有气道402，该气道402与刮污气囊300上的固定管303的一端连通，装配座401上设置有多个与气道402连通的出气接头403，这些出气接头403分别与相对应的行走单元通过橡胶管连接。其中，行走单元包括与装配座401枢接的枢接杆405，上述的气动行走部转动连接在枢接杆405远离装配座401的一端处。气动行走部包括转动安装在枢接杆405上的转杆408，在转杆408上装配有行走轮409和气动组件，该气动组件包括与枢接杆405固定连接的轮壳410，在轮壳410内装配有气动叶轮412，该气动叶轮412固定安装在转杆408上，且轮壳410与气动动力系统500连通。具体的，在枢接杆405上且靠近装配座401处构造有第一连接接头406，在枢接杆405远离装配座401处构造有第二连接接头407，枢接杆405内构造有通道，该通道连通第一连接接头406和第二连接接头407，其中，第一连接接头406与相对应的出气接头403通过橡胶管连通，第二连接接头407与构造在轮壳410上的进气接头411通过橡胶管连通，高压气体通过导通管104、分配器204、管状转轴202、固定管303及装配座401后进入枢接杆405，并通过枢接杆405供给轮壳410，之后驱动气动叶轮412带动行走轮409转动，进而实现行走轮409在污水管的管壁内行走，同时装配座401随刮污气囊300转动，实现行走轮409旋转前行的目的，进而防止行走轮409卡死于污水管的某一位置处。本实施例为了防止行走轮409打滑的情况发生，行走轮409上安装有行走带413。并且为了更进一步的提高行走轮409的行走效果，降低打滑的概率，在转杆408上安装有多个行走轮409。本实施例为了避免气压过高而损伤更部件，在装配座401上构造有泄压阀安装接头404，该泄压阀安装接头404上安装有泄压阀。

作为本发明一个优选的实施例，弹性支撑机构为多种，本实施例采用两种，具体的，第一种为，如图10所示，在枢接杆405之间设置有至少一根硬质环形弹簧414，硬质环形弹簧414用于使行走轮409保持弹性顶接在污水管的内壁上，并且当遇到障碍后，可枢接杆405受力后硬质环形弹簧414发生弹性形变，进而实现行走轮409的越障功能；另一种，如图1-2、图16-17所示，弹性支撑机构为弹性支撑网416，该弹性支撑网416是由多根环形编织弹簧415编织勾连而形成的网状结构，该网状结构设置在上述的枢接杆405之间，在越障时，弹性支撑网416的联动性优于第一种中的硬质环形弹簧414，其形变平稳，而且行走轮409越障前后运动平缓，使得越障更加轻松，同时避免了与其作用的各部件发生损坏的几率。

本发明还公开了一种污水管快速封堵方法，包括如下步骤：

S1、将污水管快速封堵装置下放至污水管的端部处，且使行走牵引机构400与污水管的管壁接触；

S2、控制气动动力系统500驱动动力输出机构200、管壁除淤机构及行走牵引机构400动作；

S3、气动动力系统500的高压气体输出，直至管壁除淤机构与污水管的管壁接触，行走牵引机构400牵引其后的各部件行进，管壁除淤机构被气动动力系统500驱动而缓慢转动，在行走牵引机构400的牵引下管壁除淤机构旋进，并将管壁上的杂污去除；

S4、当行进遇堵缓慢时，提高气动动力系统500的压力，使得行走牵引机构400的牵引力和管壁除淤机构的去淤能力提升；

S5、当封堵气囊100到达预定位置时，控制气动动力系统500停止其他动作，仅控制封堵气囊100充气，使封堵气囊100的外壁胀紧于污水管的内壁上；

S6、污水管维修结束后，控制气动动力系统500对封堵气囊100泄压，封堵气囊100与污水管管壁分离，并通过拖拽气动动力系统500使得污水管快速封堵装置离开污水管。

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，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种污水管快速封堵装置，其特征在于：包括沿行进方向依次连接的封堵气囊、动力输出机构、管壁除淤机构及行走牵引机构，所述封堵气囊、动力输出机构、管壁除淤机构及行走牵引机构均与气动动力系统连通，所述气动动力系统具有驱动动力输出机构带动管壁除淤机构旋转的动作，且气动动力系统同步驱动行走牵引机构对管壁除淤机构和封堵气囊进行牵引；所述动力输出机构包括直接或间接与气动动力系统连通的分配器，所述分配器经连接座与封堵气囊可拆卸连接，所述分配器经多根导气管与输出器连通，所述输出器的输出端与管壁除淤机构可拆卸连接；所述输出器包括与各导气管连通的固定外壳，于所述固定外壳内同轴转动装配有管状转轴，所述管状转轴的一端与分配器连通并且二者转动连接，管状转轴的另一端经固定座与管壁除淤机构可拆卸连接，于所述管状转轴上装配有旋转叶轮，气动动力系统经导气管驱动旋转叶轮带动管状转轴转动；所述固定外壳具有两个相互隔断的装配腔，所述旋转叶轮为两个并分别装配于管状转轴位于两装配腔的部位上，于各所述导气管上连通有两连接管，两连接管分别与相对应的装配腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种污水管快速封堵装置，其特征在于：所述封堵气囊的轴向两端分别构造有端盖，于封堵气囊内设置有与其轴线重合的充气管，所述充气管上开设有与封堵气囊连通的多个充气孔，充气管的两端分别延伸出两端盖，充气管的两端分别与气动动力系统和动力输出机构可拆卸连接，于充气管内设置有导通管，所述导通管经多根连接筋与充气管固定，所述导通管连通气动动力系统和动力输出机构。

3.根据权利要求1所述的一种污水管快速封堵装置，其特征在于：所述管壁除淤机构包括具有固定管的刮污气囊，所述固定管与刮污气囊连通，固定管的一端与动力输出机构可拆卸连接，固定管的另一端与行走牵引机构连接，且固定管与气动动力系统连通。

4.根据权利要求3所述的一种污水管快速封堵装置，其特征在于：于所述刮污气囊的外周面上沿其周向均匀地构造有多个导污斜槽，所述刮污气囊的径向长度沿其行进方向减缩，于刮污气囊的大径端的边沿形成有径向长度骤减的弧形面。

5.根据权利要求1所述的一种污水管快速封堵装置，其特征在于：所述行走牵引机构包括与管壁除淤机构固连的装配座，于所述装配座上枢接有多个行走单元，且行走单元经弹性支撑机构连接并弹性胀紧于管壁上，各行走单元具有与管壁接触的气动行走部，所述气动行走部经装配座与气动动力系统连通。

6.根据权利要求5所述的一种污水管快速封堵装置，其特征在于：所述行走单元包括与装配座枢接的枢接杆，所述气动行走部转动连接于枢接杆远离装配座的一端处，所述气动行走部包括转动安装于枢接杆上的转杆，于所述转杆上装配有行走轮和气动组件，所述气动组件包括与枢接杆固连的轮壳，于所述轮壳内装配有气动叶轮，所述气动叶轮固定安装于转杆上，且轮壳与气动动力系统连通。

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