CN114458856A - 一种用于在役管道带水结构修复的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及市政管道维修技术领域，具体是一种用于在役管道带水结构修复的装置及方法，包括具有空心腔的气囊柱，气囊柱的两端设置有用于锁定气囊与管道内壁相对位置的锁止部，在工作状态下，气囊柱的两端形成截止工位，截止工位与待修复管道的内壁紧密贴合，两个截止工位之间形成一修复工位，修复工位与待修复管道之间具有一用于填充修复材料的修复间隙d；气囊柱于空心腔的内壁上间隔设置有若干个用于支撑气囊柱的支撑组件，用以实现对在役管道带水的整体修复，提高管道修复的效果。
Description
技术领域
本发明涉及市政管道维修技术领域，具体是一种用于在役管道带水结构修复的装置及方法。
背景技术
随着社会的发展，城市地下管网的数量日益增多，在城市的排污系统中占有重要的地位。这些地下管道在长时间使用，且受到污水腐蚀的情况下，很容易出现不同程度的老化，并出现渗漏的情况，严重时因污水渗漏而出现地面塌陷，进而影响整个城市的排污系统。
目前针对管道修复主要采取开挖重埋，或者在管道的两端对污水进行堵截，进而对受损的管道进行修补，但是这样的方式，受外界因素干扰较大，施工成本过高，同时在施工时，对周围环境的影响较大。
现有技术中，对于管道修复仍存在较多问题：只能实现对管道渗漏点的局部修复，无法对修复区域的设备进行支撑，同时修复设备需要人工进入管道内进行铺设，无法进行循环利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于在役管道带水结构修复的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的第一方面，提出来一种技术方案是：一种用于在役管道带水结构修复的装置，用于对在役管道进行带水修复作业，包括具有空心腔的气囊柱，所述气囊柱的两端设置有用于锁定气囊柱与管道内壁的锁止部，在工作状态下，所述气囊柱的两端形成截止工位，截止工位与待修复管道的内壁紧密贴合，两个所述截止工位之间形成一修复工位，所述修复工位与待修复管道之间具有一用于填充修复材料的修复间隙d；所述气囊柱于空心腔的内壁上间隔设置有若干个用于支撑所述气囊柱的支撑组件。
作为本发明的优选方案，每个所述支撑组件均包括驱动件，每个所述驱动件沿圆周方向均匀设置有若干个驱动伸缩杆，每个所述驱动伸缩杆的一端设置有支撑板。
作为本发明的优选方案，所述气囊柱的一端外侧壁设置有一进料部，所述进料部的一端与所述修复工位相连通，所述进料部的另一端与外部送料机构相连通，所述气囊柱相对于所述进料部的另一端设置有一出料部，所述出料部与所述修复工位相连通。
作为本发明的优选方案，所述气囊柱的一端设置有导气部，所述导气部与所述气囊柱的气腔相连通，用于对所述气囊柱进行充放气。
作为本发明的优选方案，所述气囊柱的一端设置有连接耳，所述连接耳用于连接外部牵引设备。
作为本发明的优选方案，所述气囊柱位于所述修复工位的两端均同轴套设有定位盘。
作为本发明的优选方案，所述定位盘沿其径向方向设置为可伸缩卡扣结构，且材质为不锈钢。
作为本发明的优选方案，所述锁止部沿其径向方向设置为可伸缩卡扣结构，且材质为不锈钢。
作为本发明的优选方案，所述进料部与所述出料部的侧壁均为不锈钢材质。
本发明的第二方面，提供一种应用上述第一方面所述的装对在役管道带水结构修复的方法，包括以下步骤：
S1.对待修复管道表面进行清理；
S2.在修复装置的外表面涂抹防腐涂料；
S3.将所述修复装置通过牵引设备牵拉并进行定位；
S4.充气设备先为气囊柱充气，气囊柱两端与待修复管道内壁紧密贴合；
S4.支撑组件伸展支撑气囊柱；
S5.锁止部将气囊柱与待修复管道内壁的相对位置进行锁定；
S6.压力泵将带修复材料通过进料部输入到修复装置的修复工位，当修复材料从出料部排出后，停止压力泵；
S7.防腐涂料与修复材料相结合并渗透到修复材料中，形成修复结构体的防腐面；
S8.养护后，锁止部解锁，气囊柱放气，然后通过牵引设备取出修复装置。
本发明通过改进在此提供一种用于在役管道带水结构修复的装置及方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
在工作过程中，对气囊柱进行充气，使得气囊柱的两端与在役管道的内壁紧密贴合，同时锁止部对气囊柱的两端相对于管道内壁的位置进行锁定，进而形成截止工位，同时气囊柱位于截止工位之间形成修复工位，由此使得在役管道内的水流不会流入修复工位，而是从气囊柱的空心处流动，由此实现“管中管”结构，不会影响市政在役管道的正常排水工作；
支撑组件整体均位于修复工位的位置处，支撑组件用于对气囊柱的修复工位处起到支撑作用，进而对修复材料起到支撑，提高气囊柱的承载能力，由此提高对管道的修复效果；
连接耳设置在气囊柱的底面上，进而不会影响气囊柱对管道内的水源进行截止，通过设置连接耳，从而方便连接外部的牵引设备，对气囊柱进行拉动，不需要人工进入管道进行铺设，提高自动化程度，减少劳动力成本，同时也使得本发明所提供的气囊柱能进行回收循环利用，提高本发明的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1为本发明的工作状态示意图；
图2为本发明的等轴测结构示意图；
图3为本发明的等轴测剖视结构示意图；
图4为本发明的右视结构示意图。
图中，气囊柱1、锁止部2、截止工位3、修复工位4、定位盘5、支撑组件7、连接耳8、进料部11、出料部12、导气部13、气腔14、驱动伸缩杆71、支撑板72。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种用于在役管道带水结构修复的装置及方法，用以实现对在役管道带水的整体修复。
下面将结合附图1至图4对本发明进行详细说明，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。
需要说明的是，本发明实施例中所使用的“第一”“第二”等描述仅用于描述目的，不应当理解为其指示或隐含指示所限定的技术特征的数量，由此，本说明书各实施例中限定有“第一”“第二”的特征可以表明包括至少一个该被限定的技术特征。
本说明书中所记载的本发明的各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为该技术方案的结合不存在。
如图1-4所示，本发明为一种用于在役管道带水结构修复的装置，包括具有空心腔的气囊柱1，所述气囊柱1的两端设置有用于锁定气囊柱1与管道内壁相对位置的锁止部2，在工作状态下，所述气囊柱1的两端与待修复管道的内壁紧密贴合并形成截止工位3，两个所述截止工位3之间形成一修复工位4,所述修复工位4与待修复管道之间具有一用于填充修复材料的修复间隙d；所述气囊柱1于空心腔的内壁上间隔设置有若干个用于支撑所述气囊柱1的支撑组件7。
需要说明的是气囊柱1应与待修复管道相匹配，例如，若待修复管道横截面为方形管道，则气囊柱1的横截面形状呈方形；若待修复管道横截面为圆形管道，则气囊柱1的横截面形状呈圆形；若待修复管道为长方形、椭圆形等横截面，则气囊柱1的横截面形状进行相应的适配。
气囊柱1应与待修复管道的空间相适配，并合理设定修复间隙d。以横截面形状呈圆形管道为例：该在役管道的初始管径为D，修复工位4在工作状态下，即气囊柱1在充气状态下，修复间隙d的设置应当满足使得修复后的管道缩径符合管道常规修复的工艺标准需求，例如不大于10％的初始管道直径。缩径的释义为管道直径缩小的数值，也就是管道初始直径与修复后管道直径的差值。
需要进一步说明的是，修复间隙d的具体数值不必然是均匀设置的，即管道被腐蚀严重的一侧的修复间隙d的数值，要大于与腐蚀严重相对的另一侧的修复间隙d的数值，从而确保在修复后，管道每一侧的整体壁厚大致保持相同，并且修复后的管道整体的缩径满足管道常规修复的工艺标准需求。管道腐蚀程度依据管道壁厚的减小数值进行判断。
需要进一步说明的是，修复间隙d即为修复结构的厚度，当修复标准为缩径不大于10％的初始管道直径时，修复间隙d，最大可以是0.05D加上原管腐蚀后经高压水枪冲洗后损失的厚度；进一步，修复间隙d还与与修复材料的强度相关，修复材料配比强度越高，修复厚度d越小。
相应地，当待修复管道为其他形状的横截面时，对应性的调整气囊的空间比例及对应性的设置修复间隙d，以与待修复管道相适配。
在工作过程中，对气囊柱1进行充气，使得气囊柱1的两端与在役管道的内壁紧密贴合，同时锁止部2对气囊柱1的两端进行锁定，进而形成截止工位3，同时气囊柱1位于截止工位3之间形成修复工位4，由此使得在役管道内的水流不会流入修复工位3，而是从气囊柱1的空心腔内流动，由此实现“管中管”结构，不会影响市政在役管道的正常排水工作。
进一步的，锁止部2为可伸缩卡扣结构，锁止部2随着气囊柱1膨胀而伸展，进而对气囊柱1与管道内壁的相对位置进行固定，从而确保气囊柱1两端外侧壁与管道内壁紧密贴合，从而对流动水源进行截止，整个气囊柱1的纵截面呈“H”形，即气囊柱1整体呈哑铃状，且哑铃状环形空心气囊柱可承受气压为3-5MPa/m2。
需要说明的是，若干个支撑组件7对应于修复工位4的位置处，以实现对气囊柱1的修复工位4处起到支撑作用，进而对修复材料起到支撑，提高气囊柱1的承载能力，由此提高对管道的修复效果。
在本发明的一个实施例中，每个所述支撑组件7均包括沿气囊柱1圆周方向设置的驱动伸缩杆71，每个所述驱动伸缩杆71的一端设置有支撑板72，当驱动伸缩杆71处于工作状态时，支撑板72与空心腔的内壁相贴合。
本申请具有若干个支撑组件7，因而存在若干个驱动伸缩杆71，这若干个驱动伸缩杆71沿气囊柱1圆周方向均匀设置，从而使得支撑板72对气囊柱1内侧壁的支撑效果更佳均衡，进一步提高对管道的修复效果。
所述气囊柱1的一端外侧壁设置有一进料部11，所述进料部11的一端与所述修复工位4相连通，所述进料部11的另一端与外部送料机构相连通，所述气囊柱1相对于所述进料部11的另一端设置有一出料部12，所述出料部12与所述修复工位4相连通。
在修复过程中，外部的送料机构，将用于对管道进行修复的材料经过进料部11，输送至修复工位4，并且使得修复材料流动并填满整个修复工位4。需要说明的是外部的送料机构可以是压力泵，通过压力泵对修复材料施压，实现对修复材料的输送工作。
当修复材料从出料部12排出时，则表明整个修复工位4均已填满修复材料。
需要说明的是，在安装时，进料部11与出料部12均位于气囊柱1的顶部，即位于靠近地表的一侧。将进料部11设置在气囊柱1的顶部，方便了与外部送料机构的连接，将出料部12设置在气囊柱1的顶部，进一步的，在出料部12的端处套接伸长管,该伸长管的管口竖直向上，当修复材料从伸长管的管口处溢出时，确保修复材料能填满整个修复工位4，同时也方便工作人员从地面的观察，当修复材料填满整个修复工位4后，能及时关闭外部的送料机构，减少修复材料的浪费。
进一步的，也可以在出料部12上设置传感器，传感器与外部送料机构通信连接，当传感器感应到修复材料从出料部12溢出，传递信号至外部的送料机构，进而停止送料。需要说明的是，传感器以及信号源的选择，均为现有技术，故在此不做赘述。
在本发明的一个实施例中，所述气囊柱1的一端设置有导气部13，所述导气部13与所述气囊柱1内部的气腔14相连通，用于对所述气囊柱1进行充放气。
导气部13的一端通过导气管与外部气源相连接，进而对气囊柱1实现充气与放气。同时导气部13设置在气囊柱1靠近管道内流动水源上游的一端，在充气过程中，位于水源上游的一端的气囊柱1先充满气体，将待修复管道内的流动水源进行截断，然后处于修复工位4段的气囊柱1充满气体，最后位于水源下游一端的气囊柱1充满气体，同时锁止部2能对气囊柱1的两端进行锁止，进而确保修复工位4内不存在流动水，由此提高对管道的修复效果。
在本发明的一个实施例中，所述气囊柱1的一端设置有连接耳8，所述连接耳8用于连接外部牵引设备。
连接耳8设置在气囊柱1的底面上，该底面的释义为：与气囊柱1圆周侧面相垂直的两个端面，进而不会影响气囊柱1对管道内的水源进行截止，通过设置连接耳8，从而方便连接外部的牵引设备，对气囊柱1进行拉动，不需要人工进入管道进行铺设，提高自动化程度，减少劳动力成本，同时也使得本发明所提供的气囊柱1能进行回收循环利用，提高本发明的实用性。
在本发明的一个实施例中，所述气囊柱1位于所述修复工位4的两端均同轴套设有定位盘5。
通过定位盘5的设置，从而使得在安装时，定位盘5与外部的探测机构相配合，进而确保整个修复工位4处于管道泄漏的位置，从而能对管道的泄露处进行修复。
在本发明的一个实施例中，所述定位盘5沿其径向方向为可伸缩卡扣结构，且材质为不锈钢。
将定位盘5设置为可伸缩卡扣结构，从而使得定位盘5能够根据气囊柱1的充气状态而发生形变，由此不会对气囊柱1的充气造成限制，将定位盘5的材质选用为不锈钢，从而提高定位盘5的可承受载荷力
在本发明的一个实施例中，所述锁止部2为可伸缩卡扣结构，且材质为不锈钢。
将锁止部2设置为可伸缩卡扣结构，从而随着气囊柱1的两端充气而伸长，并且能对气囊柱1的两端进行锁止，从而能确保气囊柱1两端与管道内壁贴合的密封效果，确保流动水源不会进入到修复工位4，将锁止部2的材质选用为不锈钢，从而提高锁止部2的可承受载荷力。
在本发明的一个实施例中，所述进料部11与所述出料部12的侧壁均为不锈钢材质，从而确保进料部11与出料部12可承受的荷载力大于5MPa，确保在送料过程中，不会对气囊柱1产生影响，符合修复工艺要求，提高修复效果。
一种用于在役管道带水结构修复的方法，包括以下步骤：
S1.对待修复管道表面进行清理；
S2.在修复装置的外表面涂抹防腐涂料；
S3.将所述修复装置通过牵引设备牵拉并进行定位；
S4.充气设备先为气囊柱1充气，气囊柱1两端与待修复管道内壁紧密贴合；
S4.支撑组件7伸展支撑气囊柱；
S5.锁止部2将气囊柱1与待修复管道内壁的相对位置进行锁定；
S6.压力泵将带修复材料通过进料部11输入到修复装置的修复工位，当修复材料从出料部12排出后，停止压力泵；
S7.防腐涂料与修复材料相结合并渗透到修复材料中，形成修复结构体的防腐面；
S8.养护24H后，锁止部2解锁，气囊柱1放气，然后通过牵引设备取出修复装置。
在步骤1中，对待修复管道表面进行清理的具体操作为，通过管道机器人等具有移动功能的设备，携带高压水枪，对待修复管道的内壁进行喷洗，需要说明的是，此步骤的主要目的是除去管道内壁上常年积累的污渍层以及对管道表面进行除锈，因此不需要对管道进行截流，并且清洗后脱落的物质能随着水流流出待修复管道；从而确保待修复管道表面达到Sa2.5级标准。
在步骤2中，对应修复工位4的气囊柱1的外侧壁均涂抹有耐腐蚀材质，该耐腐蚀材质为渗透性无溶剂环氧封闭涂料，且涂厚度达0.2mm以上，通过添加渗透性无溶剂环氧封闭涂料，且该渗透性无溶剂环氧封闭涂料能在后续修复过程中，与修复材料相结合，进而形成修复结构体的防腐面，同时，通过添加渗透性无溶剂环氧封闭涂料，使得在修复完成后，修复结构体与气囊柱1能快速脱模，提高本发明的实用性。
在步骤3中，在拖动气囊柱1的具体操作为，将绳索穿过连接耳8，进行固定，然后从气囊柱1的空心腔处穿过，绳索的一端与牵引设备连接，绳索的另一端卷绕在地面的转动轴上，进而使得气囊柱1是悬挂在绳索上的，气囊柱1在拖动时，不会与管道的内壁产生摩擦，进而不会对气囊柱1造成磨损，提高气囊柱1的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于在役管道带水结构修复的装置,其特征在于：包括具有空心腔的气囊柱，所述气囊柱的两端设置有用于锁定气囊柱与管道内壁相对位置的锁止部，在工作状态下，所述气囊柱的两端与待修复管道的内壁紧密贴合并形成截止工位，两个所述截止工位之间形成一修复工位，所述修复工位与待修复管道之间具有一用于填充修复材料的修复间隙d；所述气囊柱于空心腔的内壁上间隔设置有若干个用于支撑所述气囊柱的支撑组件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：每个所述支撑组件均包括驱动件，每个所述驱动件沿圆周方向均匀设置有若干个驱动伸缩杆，每个所述驱动伸缩杆的一端设置有支撑板。
3.根据权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于：所述气囊柱的一端外侧壁设置有一进料部，所述进料部的一端与所述修复工位相连通，所述进料部的另一端与外部送料机构相连通，所述气囊柱相对于所述进料部的另一端设置有一出料部，所述出料部与所述修复工位相连通。
4.根据权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于：所述气囊柱的一端设置有导气部，所述导气部与所述气囊柱的气腔相连通，用于对所述气囊柱进行充放气。
5.根据权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于：所述气囊柱的一端设置有连接耳，所述连接耳用于连接外部牵引设备。
6.根据权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于：所述气囊柱位于所述修复工位的两端均同轴套设有定位盘。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述定位盘沿其径向方向设置为可伸缩卡扣结构，且材质为不锈钢。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述锁止部沿其径向方向设置为可伸缩卡扣结构，且材质为不锈钢。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述进料部与所述出料部的侧壁均为不锈钢材质。
10.一种应用上述权利要求1-9任一项所述的装对在役管道带水结构修复的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.对待修复管道表面进行清理；
S2.在修复装置用于承接修复材料的外表面涂抹防腐涂料；
S3.将所述修复装置通过牵引设备牵拉并进行定位；
S4.充气设备先为气囊柱充气，气囊柱两端与待修复管道内壁紧密贴合；
S4.支撑组件伸展支撑气囊柱；
S5.锁止部将气囊柱与待修复管道内壁的相对位置进行锁定；
S6.压力泵将带修复材料通过进料部输入到修复装置的修复工位，当修复材料从出料部排出后，停止压力泵；
S7.防腐涂料与修复材料相结合并渗透到修复材料中，形成修复结构体的防腐面；
S8.养护后，锁止部解锁，气囊柱放气，然后通过牵引设备取出修复装置。
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