CN115076506B - 一种大管径市政管道的非开挖式修复装置及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大管径市政管道的非开挖式修复装置及修复方法，涉及市政管道修复装置技术领域，包括第一主体、第二主体以及其中间设置的气囊，所述第一主体内部设置有固定筒内部转动连接有叶轮。本发明当高压气体带动叶轮旋转，叶轮旋转通过传动机构带动固定杆和伸缩杆进行缓慢环形转动，与此同时，高压气体经过叶轮进入至电磁阀内部，此时高压气体依次经过第二连接管、第一腔体、第二腔体、气体管道、第一气体腔内部、第二气体腔内部，高压气体则通过多组压力喷嘴喷出，进而高压气体可以对待修复管道内壁进行一定程度的大颗粒杂质环形清理，然后使玻璃纤维在与管道内壁贴合，进而使玻璃纤维更好的对管道内壁破损处进行修复。

Description

一种大管径市政管道的非开挖式修复装置及修复方法

技术领域

本发明涉及市政管道修复装置技术领域，具体为一种大管径市政管道的非开挖式修复装置及修复方法。

背景技术

市政排水管指市政道路下的雨水、污水管道，即俗称的“下水管道”，在工程上通常称为市政排水管道，根据中国市政道路下设施现状，一般设置有不同的管线，如电力、通信、煤气、给水、排水管道等等。而排水管道由于考虑雨、污分流的措施，即雨水一般就近排入河流，污水排入污水处理厂，所以市政排水管包括雨水和污水两种管道。

目前，由于城市排水管道破损所引发的一系列问题已引起社会的普遍关注，要有效地解决这一问题，需要对其进行修复，其中非开挖式修复方法包括现场固化方法、点状CIPP修复方法、管内壁加修管法以及离心式喷筑法修补，其中点状CIPP修补技术是指对管道局部损伤进行修复的技术，是将浸渍树脂(常温固化)的玻璃纤维织物缠绕到适用管径的修补气囊上，再将修补气囊置入原管道损坏部位，使其膨胀紧贴原管道内壁，保持压力不变固化一定时间后，就能形成具有一定强度的内衬，达到修补堵漏的目的，点状CIPP修复技术主要应用于修复局部损伤，是目前比较常见的局部修复方法之一。

现有技术的点状修复中气囊膨胀使玻璃纤维紧贴管道内壁，形成具有一定强度的内衬，从而完成对管道内壁破损处的修复，但是，由于管道常年使用以及管道内壁产生点状破损，会导致管道内壁破损处会附着有较多的大颗粒杂质，使玻璃纤维在气囊作用下不能更好的与管道内壁紧密贴合，从而导致管道内壁破损处不能更好的被玻璃纤维修复。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种大管径市政管道的非开挖式修复装置及修复方法，以解决现有技术中由于管道常年使用以及管道内壁产生点状破损，会导致管道内壁破损处会附着有较多的大颗粒杂质，使玻璃纤维在气囊作用下不能更好的与管道内壁紧密贴合，从而导致管道内壁破损处不能更好的被玻璃纤维修复的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大管径市政管道的非开挖式修复装置，包括第一主体、第二主体以及其中间设置的气囊，其中玻璃纤维缠绕在气囊外表面，所述第一主体内部设置有固定筒，所述固定筒内部转动连接有转动轴，且转动轴外侧固定设置有叶轮；

所述第一主体外壁转动连接有连接环，所述叶轮和连接环之间通过传动机构连接，所述连接环顶部固定设置有固定杆，且连接环和固定杆之间通过连接块固定连接，所述固定杆内部滑动连接有伸缩杆，所述固定杆和伸缩杆内部分别开设有第一气体腔和第二气体腔，所述伸缩杆外侧均匀设置有多组与第二气体腔相连通的压力喷嘴，所述固定杆内部设置有与伸缩杆相配合的弹簧，所述第一主体内部固定设置有固定环，所述固定环外侧转动连接有转动环，具体的说，所述固定环内部开设有第一腔体，所述转动环内部开设有第二腔体，且第一腔体和第二腔体相连通，所述转动环和固定杆之间通过气体管道相连通，所述第一主体内部设置有与固定筒相连通的充气管，且充气管末端内壁开设有内螺纹，便于与外界管道相连接。

通过采用上述技术方案，在管道内壁移动至破损处时，通过外界气泵将高压气体通入充气管内部后，高压气体带动叶轮旋转，叶轮旋转通过传动机构带动固定杆和伸缩杆进行缓慢环形转动，与此同时，高压气体经过叶轮进入至电磁阀内部，此时高压气体经过第二连接管进入至固定环内部，然后依次进入转动环、气体管道以及第一气体腔内部，第一气体腔内部的气体进入第二气体腔内部，然后带动伸缩杆相对于固定杆伸出，当伸缩杆完成伸出后，高压气体则通过多组压力喷嘴喷出，且随着伸缩杆的环形转动，进而高压气体可以对待修复管道内壁进行一定程度的大颗粒杂质环形清理，当清理完成后，电磁阀对第二连接管关闭，第一气体腔和第二气体腔内部的气体通过泄气孔排出，伸缩杆在弹簧的作用下复位，进而使玻璃纤维在与管道内壁贴合时，之间的紧密效果有效提高，进而使玻璃纤维更好的对管道内壁破损处进行修复，整体修复效果较好。

本发明进一步设置为，所述第一主体内部位于固定环内部设置有电磁阀，所述电磁阀和气囊之间通过第一连接管相连通，所述电磁阀和固定环之间通过第二连接管相连通。

通过采用上述技术方案，其中电磁阀可以对第一连接管和第二连接管的启闭进行控制，进而便于使用高压气体对管道内壁杂质清理以及使用高压气体使气囊膨胀。

本发明进一步设置为，所述传动机构包括传动带、传动轴、传动齿轮以及内齿圈，所述传动轴和转动轴之间通过传动带连接，所述内齿圈和连接环固定连接，且传动齿轮和内齿圈啮合传动。

通过采用上述技术方案，传动机构能够将叶轮旋转产生的作用力进行传递，从而保证固定杆和伸缩杆能够稳定的进行环形转动，其中传动齿轮和内齿圈的啮合传动下，具备一定的减速机构的功能，从而高速旋转的叶轮经过传动机构的传递，固定杆和伸缩杆可以进行缓慢转动。

本发明进一步设置为，所述固定筒内部两侧固定设置有和转动轴活动连接的支撑架，且支撑架和转动轴之间通过轴承转动连接。

通过采用上述技术方案，两组支撑架起到对转动轴的活动支撑作用，便于叶轮的旋转。

本发明进一步设置为，所述第一主体内部底端设置有中控箱，所述第一主体和第二主体三角处皆设置有行走轮。

通过采用上述技术方案，中控箱起到对本发明的集中控制作用，尤其是对电磁阀的供电作用以及信号处理，行走轮便于本发明整体在管道内壁进行行走。

本发明进一步设置为，所述固定杆底部固定设置有辅助支撑块，所述辅助支撑块底部固定设置有与第一主体转动连接的辅助活动环。

通过采用上述技术方案，进一步使固定杆和伸缩杆在进行环形转动时，整体转动过程更加稳定。

一种大管径市政管道的非开挖式修复方法，包括以下步骤：

S1：预处理：首先确定好作业管段后，将管道进行封堵和降水，通过CCTV检测仪对管道内壁破损处进行定位，确定修复位置；

S2：材料裁剪：根据修复点位的大小，计算、裁剪出大小合适的玻璃纤维，裁剪材料面积要大于修复面积；

S3：树脂浸渍及绑扎气囊：在将玻璃纤维进行树脂浸渍前，先将本发明整体准备好。然后按照比例将树脂充分搅拌后，将玻璃纤维充分浸渍其上，然后将浸渍好的玻璃纤维迅速的捆绑在修复气囊上；

S4：送入定位：根据CCTV检测定位，将本发明整体送至修复地点；

S5：管道内壁杂质清理：通过伸缩杆伸出，内部高压气体通过多组压力喷嘴喷出，以及配合整体的环形运动，进而对管道内壁修复点位置处的大颗粒杂质进行清理；

S6；气囊充气加压：待对管道内壁大颗粒杂质清理完成后，伸缩杆在弹簧的作用下复位，然后此时气囊利用外界气泵进行充气加压，使浸渍好树脂的玻璃纤维利用气囊膨胀充分展开，使之充分与管壁完全贴合；

S7；树脂固化以及气囊拉出：按照树脂固化时间进行固化，待树脂达到固化时间后，对气囊进行放气，使之缩小，然后将气整体从管道中拉出。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：本发明在管道内壁移动至破损处时，通过外界气泵将高压气体通入充气管内部后，高压气体带动叶轮旋转，叶轮旋转通过传动机构带动固定杆和伸缩杆进行缓慢环形转动，与此同时，高压气体经过叶轮进入至电磁阀内部，此时高压气体经过第二连接管进入至固定环内部，然后依次进入转动环、气体管道以及第一气体腔内部，第一气体腔内部的气体进入第二气体腔内部，然后带动伸缩杆相对于固定杆伸出，当伸缩杆完成伸出后，高压气体则通过多组压力喷嘴喷出，且随着伸缩杆的环形转动，进而高压气体可以对待修复管道内壁进行一定程度的大颗粒杂质环形清理，当清理完成后，电磁阀对第二连接管关闭，第一气体腔和第二气体腔内部的气体通过泄气孔排出，伸缩杆在弹簧的作用下复位，进而使玻璃纤维在与管道内壁贴合时，之间的紧密效果有效提高，进而使玻璃纤维更好的对管道内壁破损处进行修复，整体修复效果较好。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明图2的A处放大图；

图4为本发明图2的B处放大图；

图5为本发明的局部剖切图；

图6为本发明的局部结构示意图；

图7为本发明放大后的内部结构示意图；

图8为本发明清理架的分解图。

图中：1、第一主体；2、第二主体；3、气囊；4、玻璃纤维；5、充气管；6、固定筒；7、电磁阀；8、第一连接管；9、转动轴；10、叶轮；11、支撑架；12、轴承；13、传动带；14、传动轴；15、传动齿轮；16、内齿圈；17、连接环；18、连接块；19、固定杆；20、第一气体腔；21、弹簧；22、伸缩杆；23、第二气体腔；24、压力喷嘴；25、第二连接管；26、固定环；27、转动环；28、第一腔体；29、第二腔体；30、气体管道；31、中控箱；32、行走轮；33、辅助支撑块；34、辅助活动环。

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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

一种大管径市政管道的非开挖式修复装置，如图1、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，包括第一主体1、第二主体2以及其中间设置的气囊3，其中气囊3外表面缠绕有玻璃纤维4，第一主体1内部设置有固定筒6，其中第一主体1内部设置有与固定筒6相连通的充气管5，固定筒6内部转动连接有转动轴9，且转动轴9外侧固定设置有叶轮10；

第一主体1外壁转动连接有连接环17，叶轮10和连接环17之间通过传动机构连接，连接环17顶部固定设置有固定杆19，且连接环17和固定杆19之间通过连接块18固定连接，固定杆19内部滑动连接有伸缩杆22，固定杆19和伸缩杆22内部分别开设有第一气体腔20和第二气体腔23，伸缩杆22外侧均匀设置有多组与第二气体腔23相连通的压力喷嘴24，高压气体经过第二连接管25进入至固定环26内部，然后依次进入转动环27、气体管道30以及第一气体腔20内部，第一气体腔20内部的气体进入第二气体腔23内部，然后带动伸缩杆22相对于固定杆19伸出，当伸缩杆22完成伸出后，高压气体则通过多组压力喷嘴24喷出，且随着伸缩杆22的环形转动，进而高压气体可以对待修复管道内壁进行一定程度的大颗粒杂质环形清理，固定杆19内部设置有与伸缩杆22相配合的弹簧21，第一主体1内部固定设置有固定环26，固定环26外侧转动连接有转动环27，具体的说，固定环26内部开设有第一腔体28，转动环27内部开设有第二腔体29，且第一腔体28和第二腔体29相连通，转动环27和固定杆19之间通过气体管道30相连通；

请参阅图2、图6和图7，传动机构包括传动带13、传动轴14、传动齿轮15以及内齿圈16，传动轴14和转动轴9之间通过传动带13连接，内齿圈16和连接环17固定连接，且传动齿轮15和内齿圈16啮合传动，其中传动机构能够将叶轮10旋转产生的动力传递至内齿圈16，使内齿圈16可以沿着第一主体1进行环形转动，从而使伸缩杆22能够环形转动对杂质进行清理，第一主体1内部底端设置有中控箱31，第一主体1和第二主体2三角处皆设置有行走轮32，本发明通过设置以上结构，其中中控箱31对本发明整体的集中控制作用，行走轮32可以使本发明整体在管道内壁进行行走移动。

请参阅图7，固定筒6内部两侧固定设置有和转动轴9活动连接的支撑架11，且支撑架11和转动轴9之间通过轴承12转动连接，本发明通过设置以上结构，两组支撑架11起到对转动轴9的活动支撑作用。

请参阅图1和图2，固定杆19底部固定设置有辅助支撑块33，辅助支撑块33底部固定设置有与第一主体1转动连接的辅助活动环34，本发明通过设置以上结构，进一步使固定杆19和伸缩杆22在进行环形转动时，整体转动过程更加稳定。

一种大管径市政管道的非开挖式修复方法，包括以下步骤：

S1：预处理：首先确定好作业管段后，将管道进行封堵和降水，通过CCTV检测仪对管道内壁破损处进行定位，确定修复位置；

S2：材料裁剪：根据修复点位的大小，计算、裁剪出大小合适的玻璃纤维，裁剪材料面积要大于修复面积；

S3：树脂浸渍及绑扎气囊：在将玻璃纤维进行树脂浸渍前，先将本发明整体准备好。然后按照比例将树脂充分搅拌后，将玻璃纤维充分浸渍其上，然后将浸渍好的玻璃纤维迅速的捆绑在修复气囊上；

S4：送入定位：根据CCTV检测定位，将本发明整体送至修复地点；

S5：管道内壁杂质清理：通过伸缩杆伸出，内部高压气体通过多组压力喷嘴喷出，以及配合整体的环形运动，进而对管道内壁修复点位置处的大颗粒杂质进行清理；

S6；气囊充气加压：待对管道内壁大颗粒杂质清理完成后，伸缩杆在弹簧的作用下复位，然后此时气囊利用外界气泵进行充气加压，使浸渍好树脂的玻璃纤维利用气囊膨胀充分展开，使之充分与管壁完全贴合；

S7；树脂固化以及气囊拉出：按照树脂固化时间进行固化，待树脂达到固化时间后，对气囊进行放气，使之缩小，然后将气整体从管道中拉出。

请参阅图，第一主体1内部位于固定环26内部设置有电磁阀7，电磁阀7和气囊3之间通过第一连接管8相连通，电磁阀7和固定环26之间通过第二连接管25相连通。

本发明的工作原理为：使用时，确定好作业管段后，将管道进行封堵、降水等操作，然后使用CCTV检测仪对管道内部状况进行检测，确定修复位置，其中CCTV检测仪包含检测机器人以及外界可视化系统，更加准确的对管道破损位置进行定位；

根据管道内壁修复点的大小，计算和裁剪处大小合适的玻璃纤维4，一般裁剪材料要略大于修复面积，将玻璃纤维4进行树脂浸渍前，先将修复气囊准备好，然后按照比例将树脂充分搅拌后，将玻璃纤维4充分浸渍其上，再将浸渍好的玻璃纤维4迅速的捆绑在修复气囊上，此时，根据上述CCTV检测仪的定位，将气囊也就是本发明整体送至修复地点；

具体的说，本发明的多组行走轮32与管道内壁相贴合，可以使用牵引绳对本发明进行整体牵引至修复点位置，也可以将行走轮32替换成电动轮，通过控制设备将本发明整体移动至修复点位置；

本发明在管道内壁移动至破损处时，通过外界气泵将高压气体通入充气管5内部后，高压气体带动叶轮10旋转，叶轮10旋转通过传动机构带动固定杆19和伸缩杆22进行缓慢环形转动，与此同时，高压气体经过叶轮10进入至电磁阀7内部，此时高压气体经过第二连接管25进入至固定环26内部，然后依次进入转动环27、气体管道30以及第一气体腔20内部，第一气体腔20内部的气体进入第二气体腔23内部，然后带动伸缩杆22相对于固定杆19伸出，当伸缩杆22完成伸出后，高压气体则通过多组压力喷嘴24喷出，且随着伸缩杆22的环形转动，进而高压气体可以对待修复管道内壁进行一定程度的大颗粒杂质环形清理；

进一步的说，电磁阀7首先对第二连接管25开启，对第一连接管8进行关闭，其中伸缩杆22的多组压力喷嘴24的压力大于弹簧21的拉力，当伸缩杆22带动弹簧21完全拉伸后，气体才会通过多组压力喷嘴24喷出，进而完成对管道内壁使用高压气体清理过程；

具体的说，转动环27和连接块18皆和连接环17之间为固定连接，进而内齿圈16转动时，其带动连接环17转动，进而带动固定杆19、伸缩杆22以及转动环27进行转动，且转动环27转动过程中不会影响气体的流动；

当清理完成后，电磁阀7对第二连接管25关闭，对第一连接管8进行开启，第一气体腔20和第二气体腔23内部的气体通过固定杆19表面的泄气孔排出，伸缩杆22在弹簧21的作用下进行缓慢复位；

此时，由于在电磁阀7的作用下，第一连接管8开启，进而高压气体通过第一连接管8进入至气囊3的内部，使气囊3进行膨胀，气囊3膨胀带动其表面的玻璃纤维4与管道内壁紧密贴合，使气囊3内部气压保持一定时间，待玻璃纤维4固化即可；

上述可知，在使玻璃纤维4在与管道内壁贴合之间，通过高压气体对管道内壁修复点位置的大颗粒杂质进行一定程度清理，进而提高了玻璃纤维4和管道内壁之间的紧密贴合效果，进而使玻璃纤维4更好的对管道内壁破损处进行修复，整体修复效果较好。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种大管径市政管道的非开挖式修复装置，包括第一主体（1）、第二主体（2）以及其中间设置的气囊（3），其特征在于：所述第一主体（1）内部设置有固定筒（6），所述固定筒（6）内部转动连接有转动轴（9），且转动轴（9）外侧固定设置有叶轮（10）；

所述第一主体（1）外壁转动连接有连接环（17），所述叶轮（10）和连接环（17）之间通过传动机构连接，所述连接环（17）顶部固定设置有固定杆（19），且连接环（17）和固定杆（19）之间通过连接块（18）固定连接，所述固定杆（19）内部滑动连接有伸缩杆（22），所述固定杆（19）和伸缩杆（22）内部分别开设有第一气体腔（20）和第二气体腔（23），所述伸缩杆（22）外侧均匀设置有多组与第二气体腔（23）相连通的压力喷嘴（24），所述固定杆（19）内部设置有与伸缩杆（22）相配合的弹簧（21），所述第一主体（1）内部固定设置有固定环（26），所述固定环（26）外侧转动连接有转动环（27），所述转动环（27）和固定杆（19）之间通过气体管道（30）相连通，所述第一主体（1）内部位于固定环（26）内部设置有电磁阀（7），所述电磁阀（7）和气囊（3）之间通过第一连接管（8）相连通，所述电磁阀（7）和固定环（26）之间通过第二连接管（25）相连通，所述固定环（26）内部开设有第一腔体（28），所述转动环（27）内部开设有第二腔体（29），且第一腔体（28）和第二腔体（29）相连通，所述传动机构包括传动带（13）、传动轴（14）、传动齿轮（15）以及内齿圈（16），所述传动轴（14）和转动轴（9）之间通过传动带（13）连接，所述内齿圈（16）和连接环（17）固定连接，且传动齿轮（15）和内齿圈（16）啮合传动，所述第一主体（1）内部设置有与固定筒（6）相连通的充气管（5），且充气管（5）末端内壁开设有内螺纹。

2.根据权利要求1所述的一种大管径市政管道的非开挖式修复装置，其特征在于：所述固定筒（6）内部两侧固定设置有和转动轴（9）活动连接的支撑架（11），且支撑架（11）和转动轴（9）之间通过轴承（12）转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种大管径市政管道的非开挖式修复装置，其特征在于：所述第一主体（1）内部底端设置有中控箱（31），所述第一主体（1）和第二主体（2）三角处皆设置有行走轮（32）。

4.根据权利要求1所述的一种大管径市政管道的非开挖式修复装置，其特征在于：所述固定杆（19）底部固定设置有辅助支撑块（33），所述辅助支撑块（33）底部固定设置有与第一主体（1）转动连接的辅助活动环（34）。

5.一种大管径市政管道的非开挖式修复方法，其特征在于使用权利要求1-4中任意一项所述的大管径市政管道的非开挖式修复装置进行修复，其过程包括以下步骤：

S1：预处理：首先确定好作业管段后，将管道进行封堵和降水，通过CCTV检测仪对管道内壁破损处进行定位，确定修复位置；

S2：材料裁剪：根据修复点位的大小，计算、裁剪出大小合适的玻璃纤维，裁剪材料面积要大于修复面积；

S3：树脂浸渍及绑扎气囊：在将玻璃纤维进行树脂浸渍前，先将该修复装置准备好，然后按照比例将树脂充分搅拌后，将玻璃纤维充分浸渍其上，然后将浸渍好的玻璃纤维迅速的捆绑在修复气囊上；

S4：送入定位：根据CCTV检测定位，将该修复装置送至修复地点；

S5：管道内壁杂质清理：通过伸缩杆伸出，内部高压气体通过多组压力喷嘴喷出，以及配合整体的环形运动，进而对管道内壁修复点位置处的大颗粒杂质进行清理；

S6；气囊充气加压：待对管道内壁大颗粒杂质清理完成后，伸缩杆在弹簧的作用下复位，然后此时气囊利用外界气泵进行充气加压，使浸渍好树脂的玻璃纤维利用气囊膨胀充分展开，使之充分与管壁完全贴合；

S7；树脂固化以及气囊拉出：按照树脂固化时间进行固化，待树脂达到固化时间后，对气囊进行放气，使之缩小，然后将气整体从管道中拉出。