CN117146097A - 一种承插式pccp管道对接装置 - Google Patents

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CN117146097A CN202311105704.0A CN202311105704A CN117146097A CN 117146097 A CN117146097 A CN 117146097A CN 202311105704 A CN202311105704 A CN 202311105704A CN 117146097 A CN117146097 A CN 117146097A
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李广辉
李家利
李欣
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徐晓萌
付国河
唐姗姗
马乾方
刘新飞
何忠坤
常承艳
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Abstract

本发明提供一种承插式PCCP管道对接装置，包括气囊组件、支撑盘组件和预锁紧机构，气囊组件包括内层钢板、外层钢板、环形气囊和供水管及排气管，支撑盘组件包括盘体、穿孔和幅盘，供水管从该穿孔内引出，预锁紧机构包括调节螺套、径滑块、环弹簧和楔形环，在所述供水管的中部设置有螺纹段，在该螺纹段套装有调节螺套，该调节螺套的内端通过垫片支撑在所述盘体的外壁，在外层钢板的外侧固定有向外凸出的楔形环，当外层钢板与盘体的距离缩小时，楔形环的斜面M2能够定压在各径滑块的斜面M1上，进而推动各径滑块沿径向向外膨胀。该方案在检测效率、成本节约、安全性和可靠性等方面都带来了有益的效果，对PCCP管道的检测和验收工作具有积极的推动作用。

Description

一种承插式PCCP管道对接装置
技术领域
本发明属于PCCP管道强度和密封性测试技术领域，具体涉及一种承插式PCCP管道对接装置。
背景技术
传统的PCCP管道系统压水试验需要在管道段的两端修建砼背来支撑堵头，以实现对管道强度和密封性的测试。这样的做法会增加施工量和成本，需要进行大量的人工和材料投入，增加了施工周期和费用。传统的PCCP管道压力测试方法在修建砼背需要一定的施工时间，这会延长管道压力测试的施工周期，对整个工程进度造成影响。修建砼背和搬运管道相关设备都需要投入大量的人力、物力和时间，增加了工程的总成本，对项目的经济效益造成不利影响。
综上所述，现有PCCP管道压力测试方法存在着修建砼背、管道设备搬运工作量大、管道损伤风险、施工周期延长、安全风险和工程成本增加等问题，需要采取新的方案和技术手段来优化压力测试过程，提高施工效率和安全性，减少对管道的损伤和成本投入。
发明内容
针对现有技术中存在的问题和不足，本发明提供一种承插式PCCP管道对接装置，在满足管道水压试验时,能够有效封堵管道两段,确保管道内的压力不会泄露,便于安装与拆卸，提高检测效率和降低检测成本。
本发明解决其技术问题的方案是：采用一种承插式PCCP管道对接装置，包括气囊组件、支撑盘组件和预锁紧机构，气囊组件包括内层钢板、外层钢板、环形气囊和供水管及排气管，供水管垂直贯穿固定于内层钢板的中心，外层钢板套装于供水管的外侧，内层钢板与外层钢板平行，在两者之间套装有密封的环形气囊；在所述内层钢板上固定有排气管，在外层钢板上设置有穿孔，排气管从该穿孔引出；支撑盘组件包括盘体、穿孔和幅盘，盘体的中心设置有穿孔，盘体的内壁边缘固定有圆柱形的幅盘，且该幅盘的直径小雨盘体的直径，所述供水管从该穿孔内引出；预锁紧机构包括调节螺套、径滑块、环弹簧和楔形环，在所述供水管的中部设置有螺纹段，在该螺纹段套装有调节螺套，该调节螺套的内端通过垫片支撑在所述盘体的外壁，在外层钢板的外侧固定有向外凸出的楔形环，在所述盘体的内侧壁外缘部分沿径向均匀分布有多个燕尾轨，每个燕尾轨外侧套装有相应的径滑块，在每个径滑块的外侧圆周边缘开有凹槽，各凹槽内环套有环弹簧，在每个径滑块的外侧圆周面固定有支撑垫；在各径滑块的内侧壁设置有斜面M1，在所述楔形环的外侧面设置有斜面M2，将楔形环套装于所述幅盘的外侧，当外层钢板与盘体的距离缩小时，楔形环的斜面M2能够定压在各径滑块的斜面M1上，进而推动各径滑块沿径向向外膨胀。
优选地，环形气囊展开时其外径小于内层钢板和外层钢板，但当环形气囊处于被压缩状态，其直降大于内层钢板和外层钢板，环形气囊具有自然展开的弹性。
优选地，在内层钢板与外层钢板之间套装有弹簧以保持内外钢板处于自然分离状态。
优选地，调节螺套的外侧固定有调节环，在所述供水管的外侧，且位于内层钢板与外层钢板之间的部分，固定有内挡台，从而在转动调节环时，能够驱动供水管向外移动，进而通过内挡台压迫所述外层钢板向盘体靠近。
优选地，在外层钢板与盘体之间套装有弹簧。
优选地，所述环形气囊为复合气囊，在环形气囊的边缘包括外层和内层，在内外层间隙内充入润滑油。
优选地，还包括向复合气囊的内外层间隙中充入润滑油的润滑机构，包括储油罐、供油嘴、注射器、暂存罐和供油管，利用外层钢板与盘体之间的压缩动力，驱动注射器向复合气囊的夹层中充入润滑油。
优选地，以及在内层钢板上固定有备用管，在外层钢板上设置有穿孔，备用管从该穿孔引出。
本发明的有益效果：该承插式PCCP管道对接装置方案在满足管道水压试验时,能够有效封堵管道两段,确保管道内的压力不会泄露,便于安装与拆卸，在检测效率、成本节约、安全性和可靠性等方面都带来了有益的效果，对PCCP管道的检测和验收工作具有积极的推动作用。
1. 提高检测效率和便利性：装置设计使得对PCCP管道的压力测试变得更加高效，无需修建临时支撑堵头，直接将装置连接于管道端口即可。同时，在水压试验过程中，通过合理控制供水和排气速度，以及通过手动预压紧和水压压紧过程，使得管道内部端口支撑紧密，有效避免了装置松动和漏水现象，节省了时间和人力。
2.降低检测成本：由于无需修建临时砼背，节省了劳动力和材料成本。同时，通过改进设计，减少了装置的制造和安装成本。
3.增强试验过程的安全性：装置的设计考虑了安全保障措施，如加固箱涵内的管件、密切观察封板变形情况等，确保试压过程的安全性。
4.提高试验的可靠性：装置在试压过程中通过排气、充水和压紧的方式，确保了管道内部端口的紧密连接和密封，降低了漏水和松动的风险，从而提高试验的可靠性。
5.减少对PCCP管道的损伤：装置的设计避免了对PCCP管道进行临时修建砼背的过程，减少了管道损伤和破坏，保护了管道的完整性和使用寿命。
附图说明
图1是本发明实例的立体结构示意图之一；
图2是本发明实例的立体结构示意图之二；
图3是图1的侧视图；
图4是图3中A-A剖面结构示意图；
图5是图1中气囊组件的立体图；
图6是图1中支撑盘组件的立体图；
图7是一种润滑机构的结构示意图；
图8是一种安全锚的结构示意图。
图中标号：1、气囊组件；11、内层钢板；12、外层钢板；13、环形气囊；14、供水管；15、排气管；16、备用管；17、固定牵引端；18、固定环；19、导向套；2、支撑盘组件；21、盘体；22、穿孔；23、幅盘；3、预锁紧机构；31、调节螺套；32、内挡台；33、燕尾轨；34、径滑块；35、环弹簧；36、楔形环；37、支撑垫；38、调节环；39、凹槽；4、润滑机构；41、储油罐；42、供油嘴；43、注射器；44、暂存罐；45、第一单向阀；46、第二单向阀；47、供油管；5、安全锚；51、中心杆；52、固定座；53、滑动座；54、内撑杆；55、外撑杆；56、端支座；57、牵引绳；58、回收绳；59、推拉弹簧。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：一种承插式PCCP管道对接装置，针对现有PCCP管道进行承压检测时需要修建支撑堵头的砼背或其他支撑部分的问题而设计，该方案可以不依靠临时修建的砼背，直接将堵头支撑密封连接于PCCP管道端口，从而无需反复搬运移动大型的设备，提高检测效率和检测成本。在满足管道水压试验时,能够有效封堵管道两段,确保管道内的压力不会泄露,便于安装与拆卸。该装置主要包括气囊组件1、支撑盘组件2、预锁紧机构3、润滑机构4和安全锚5等组成。
具体地，如图2和图5所示，气囊组件1包括内层钢板11、外层钢板12、环形气囊13和供水管14及排气管15。其中，供水管14垂直贯穿固定于内层钢板11的中心，外层钢板12套装于供水管14的外侧，内层钢板11与外层钢板12平行，在两者之间套装有密封的环形气囊13。通常状态下，环形气囊13处于展开状态，环形气囊13展开时其外径小于内层钢板和外层钢板，但当环形气囊13处于被压缩状态，其直降大于内层钢板和外层钢板。环形气囊13具有自然展开的弹性，但不排除在内层钢板与外层钢板之间套装有弹簧以保持内外钢板处于自然分离状态。
同时在所述内层钢板11上固定有排气管15，在外层钢板12上设置有穿孔，排气管15从该穿孔引出。通常，排气管的位置位于各钢板靠边缘的位置，使用时尽量将排气管朝向上侧位，以利于充分排气。
以及在内层钢板11上固定有备用管16，在外层钢板12上设置有穿孔，备用管16从该穿孔引出。
如图1和图6所示，支撑盘组件2包括盘体21、穿孔22和幅盘23。其中，盘体21的中心设置有穿孔22，盘体21的内壁边缘固定有圆柱形的幅盘23，且该幅盘23的直径小雨盘体21的直径。所述供水管14从该穿孔22内引出。
所述盘体21内侧还设置有导向套19，排气管15穿过导向套19，排气管15的端口突出到盘体21外，当气囊组件1和支撑盘组件2相对移动时，排气管15沿导向套19滑动。
如图4所示，预锁紧机构3包括调节螺套31、内挡台32、燕尾轨33、径滑块34、环弹簧35、楔形环36、支撑垫37和调节环38。其中，在所述供水管的中部设置有螺纹段，在该螺纹段套装有调节螺套31，该调节螺套31的内端通过垫片支撑在所述盘体21的外壁，调节螺套31的外侧固定有调节环38。在所述供水管14的外侧，且位于内层钢板11与外层钢板12之间的部分，固定有内挡台32，从而在转动调节环38时，能够驱动供水管向外移动，进而通过内挡台32压迫所述外层钢板12向盘体21靠近。所述供水管上还设置有固定环18，在转动调节环38时可以手握固定环18，从而方便调节环38的转动。
图5中可以看出，在外层钢板12的外侧，固定有向外凸出的楔形环36。如图6所示，在所述盘体21的内侧壁外缘部分（位于幅盘23的外侧），沿径向均匀分布有多个燕尾轨33，每个燕尾轨33外侧套装有相应的径滑块34，在每个径滑块34的外侧圆周边缘开有凹槽39，各凹槽39内环套有环弹簧35，在每个径滑块34的外侧圆周面固定有支撑垫37。
如图4-图5所示，分布在各径滑块34的内侧壁设置有斜面M1，在所述楔形环36的外侧面设置有斜面M2，将楔形环36套装于所述幅盘23的外侧。当外层钢板12与盘体21的距离缩小时，楔形环36的斜面M2能够定压在各径滑块的斜面M1上，进而推动各径滑块34沿径向向外膨胀。
基于上述方案，在使用过程第一阶段：将上述各部件所形成的组合体，选择与PCCP管道内径适配的型号，分别插入PCCP管道两端端口内，通过旋拧各调节环，使得外层钢板12向盘体21一侧靠近，进而通过楔形环36驱动各径滑块34向外膨胀，支撑在PCCP管道的内部端口处，该过程为手动预压紧过程。
第二阶段：通过供水管14向PCCP管道内充水进行压力测试，在供水过程中，控制排气孔的排气速度略小于供水速度，从而PCCP管道内产生适度正压，正压不仅能够加快排气速度，而且能够迫使内层钢板11向外层钢板12靠近，进而使得环形气囊13被压缩而沿径向扩展，从而密封PCCP管道内壁。
第三阶段：在对PCCP管道两端密封状态下，PCCP管道内的空气从排气管15排放，当空气排放完毕且有水流出时，通过封盖对排气管15密封固定。进一步向PCCP管道内加入水时，PCCP管道内的水压增大，达到测试压力前，水压增大会持续推动内层钢板11向外层钢板12靠近，进而通过外层钢板12向盘体21靠近，从而进一步通过楔形环36驱动各径滑块34向外膨胀，支撑在PCCP管道的内部端口处，该过程为水压压紧过程，即水压力越大，各径向滑块的碰撞压力越大，使得各径向滑块与PCCP管内壁的摩擦力也越大。从而，该装置与PCCP管端口的固定程度，随着PCCP管道内水压增大而增强。
基于上述第三阶段，环形气囊13在密封PCCP管道内壁的情况下，考虑PCCP管道内压力持续增大，会导致环形气囊13沿轴向小幅度滑动的情况，其提高对环形气囊13的耐磨程度，进一步可以考虑对环形气囊表面喷涂润滑油或增设自动润滑机构等方式，降低环形气囊13表面的摩擦程度，提高其使用寿命。
根据上述方案，该承插式PCCP管道对接装置的测试方法步骤如下：
一、装置安装准备阶段：
1. 将承插式PCCP管道对接装置组装完毕，并选择与PCCP管道内径适配的型号。
2. 将气囊组件1插入PCCP管道两端端口内，并通过旋拧各调节环，使得外层钢板12向盘体21一侧靠近，并通过楔形环36驱动各径滑块34向外膨胀，支撑在PCCP管道的内部端口处。这是手动预压紧过程。
二、水压试验阶段：
1. 在装置安装完成后，通过供水管14向PCCP管道内充水进行压力测试。
2. 在供水过程中，控制排气孔的排气速度略小于供水速度，产生适度的正压，推动内层钢板11向外层钢板12靠近，使得环形气囊13被压缩而沿径向扩展，从而密封PCCP管道内壁。
3. 当空气排放完毕且有水流出时，通过封盖对排气管15密封固定。进一步向PCCP管道内加入水时，PCCP管道内的水压增大，进一步通过外层钢板12向盘体21靠近，从而进一步通过楔形环36驱动各径滑块34向外膨胀，支撑在PCCP管道的内部端口处。这是水压压紧过程，水压力越大，装置与PCCP管端口的固定程度越强。
三、试验结束：
1. 在PCCP管道的水压试验合格后，立即解除管道内的水压力。
2. 填写试压记录，并经有关人员签字后，妥善保存。
四、安全保证措施：
1. 在管道试压前，箱涵内的管件应采取加固措施，确保试验过程的安全。
2. 密切观察各处封板的变形情况，在试压过程中发现异常时，暂停试压，查明原因并进行整改。
3. 在试压过程中，密切观察压力表的变化，确保管道的渗漏量在允许范围之内。
4. 在管道进水到管道试压完成的过程中，每天进行3~5次对试压管道部分的沉降观测，并记录观测结果。
通过上述测试方法步骤，结合承插式PCCP管道对接装置的设计方案，能够有效地进行水压试验，提高检测效率，降低检测成本，并确保测试过程的安全性和可靠性。同时，该装置不依赖临时修建的砼背，更加方便实用。
基于上述方案采用一种如图4和图7所示润滑机构4，其主要包括储油罐41、供油嘴42、注射器43、暂存罐44、第一单向阀45、第二单向阀46和供油管47。其中，储油罐41被固定于盘体内壁，储油罐41的供油嘴42从盘体上装配孔引出，以便于供油需求。在盘体21上还固定有暂存罐44，在暂存罐44的外侧与与外层钢板12之间连接有注射器43，即注射器的缸体连接暂存罐44，注射器的活塞杆连接外层钢板12。注射器缸体内腔与所述暂存罐44内腔连通，暂存罐44内腔向外引出有三通管，三通管的一支管连接储油罐41，另一支管连接供油管47，分别在三通管的两支管上安装有单向阀，即图7中的第一单向阀45、第二单向阀46。当活塞杆向外拉出时，能够将储油罐41内的润滑油吸入暂存罐44内，当活塞杆向内压缩时，能够将暂存罐44内的润滑油从供油管47压出。当外层钢板12向盘体21靠近时，也能够通过压缩活塞杆进而将暂存罐44内的润滑油压触，通过供油管47压入气囊的外层。优选采用复合气囊，如图4中N，该复合气囊中是在原环形气囊的外侧复合有外层，外层相对于原环形气囊能够滑动，所述供油管47连通于复合气囊的夹层内。从而当气囊在沿轴向微动时，复合气囊的外层与内层在润滑油作用下能够滑动。当轴向移动幅度较大时，可考虑在外层设置微孔作为渗流孔，从而当复合气囊收到压力且沿轴向相对滑动时，位于夹层内的润滑油会从微孔内伸出，从而润滑PCCP管道内壁与外层表面，减少复合气囊摩擦受损程度。
基于上述方案，为提高压力检测试验过程的安全性，还可以进一步考虑在内层钢板11的内侧连接一个安全锚装置，或者在盘体外侧增设安全桩结构。如图8中展示了一种安全锚5，包括中心杆51、固定座52、滑动座53、内撑杆54、外撑杆55、端支座56、牵引绳57、回收绳58和推拉弹簧59。其中，中心杆51的后段固定有固定座52，中部套装有能够滑动的滑动座53，两者之间连接有推拉弹簧59。在中心杆的前端固定有端支座56，在端支座56上铰接有对称的外撑杆55，在所述滑动座53外侧铰接有对称的内撑杆54，内撑杆54的末端铰接于外撑杆55的中部。
同时，在所述固定座52和滑动座53上分别连接有牵引绳57和回收绳58。其中，牵引绳57连接于内层钢板11的固定牵引端17上，回收绳58从备用管16引出。在推拉弹簧59的作用下，安全锚会自动展开，当向后拉动回收绳时，可将展开的外撑杆55向内收缩。
在备用管的内端固定连接有环套，环套内侧套装有环形小囊，环形小囊的外壁设置有孔且通过孔帽从备用管侧壁引出。当PCCP管道内水压增大时，水流从孔帽进而使环形小囊膨胀，环形小囊膨胀后能够对其内侧套装的回收绳进行密封。
本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种承插式PCCP管道对接装置，其特征在于，包括气囊组件（1）、支撑盘组件（2）和预锁紧机构（3），气囊组件（1）包括内层钢板（11）、外层钢板（12）、环形气囊（13）和供水管（14）及排气管（15），供水管（14）垂直贯穿固定于内层钢板（11）的中心，外层钢板（12）套装于供水管（14）的外侧，内层钢板（11）与外层钢板（12）平行，在两者之间套装有密封的环形气囊（13）；在所述内层钢板（11）上固定有排气管（15），在外层钢板（12）上设置有穿孔，排气管（15）从该穿孔引出；支撑盘组件（2）包括盘体（21）、穿孔（22）和幅盘（23），盘体（21）的中心设置有穿孔（22），盘体（21）的内壁边缘固定有圆柱形的幅盘（23），且该幅盘（23）的直径小雨盘体（21）的直径，所述供水管（14）从该穿孔（22）内引出；预锁紧机构（3）包括调节螺套（31）、径滑块（34）、环弹簧（35）和楔形环（36），在所述供水管的中部设置有螺纹段，在该螺纹段套装有调节螺套（31），该调节螺套（31）的内端通过垫片支撑在所述盘体（21）的外壁，在外层钢板（12）的外侧固定有向外凸出的楔形环（36），在所述盘体（21）的内侧壁外缘部分沿径向均匀分布有多个燕尾轨（33），每个燕尾轨（33）外侧套装有相应的径滑块（34），在每个径滑块（34）的外侧圆周边缘开有凹槽（39），各凹槽（39）内环套有环弹簧（35），在每个径滑块（34）的外侧圆周面固定有支撑垫（37）；在各径滑块（34）的内侧壁设置有斜面M1，在所述楔形环（36）的外侧面设置有斜面M2，将楔形环（36）套装于所述幅盘（23）的外侧，当外层钢板（12）与盘体（21）的距离缩小时，楔形环（36）的斜面M2能够定压在各径滑块的斜面M1上，进而推动各径滑块（34）沿径向向外膨胀。
2.根据权利要求1所述的承插式PCCP管道对接装置，其特征在于，环形气囊（13）展开时其外径小于内层钢板和外层钢板，但当环形气囊（13）处于被压缩状态，其直降大于内层钢板和外层钢板，环形气囊（13）具有自然展开的弹性。
3.根据权利要求1所述的承插式PCCP管道对接装置，其特征在于，在内层钢板与外层钢板之间套装有弹簧以保持内外钢板处于自然分离状态。
4.根据权利要求1所述的承插式PCCP管道对接装置，其特征在于，调节螺套（31）的外侧固定有调节环（38），在所述供水管（14）的外侧，且位于内层钢板（11）与外层钢板（12）之间的部分，固定有内挡台（32），从而在转动调节环（38）时，能够驱动供水管向外移动，进而通过内挡台（32）压迫所述外层钢板（12）向盘体（21）靠近。
5.根据权利要求1所述的承插式PCCP管道对接装置，其特征在于，在外层钢板（12）与盘体（21）之间套装有弹簧。
6.根据权利要求1所述的承插式PCCP管道对接装置，其特征在于，所述环形气囊为复合气囊，在环形气囊的边缘包括外层和内层，在内外层间隙内充入润滑油。
7.根据权利要求6所述的承插式PCCP管道对接装置，其特征在于，还包括向复合气囊的内外层间隙中充入润滑油的润滑机构（4），包括储油罐（41）、供油嘴（42）、注射器（43）、暂存罐（44）和供油管（47），利用外层钢板（12）与盘体（21）之间的压缩动力，驱动注射器（43）向复合气囊的夹层中充入润滑油。
8.根据权利要求1所述的承插式PCCP管道对接装置，其特征在于，以及在内层钢板（11）上固定有备用管（16），在外层钢板（12）上设置有穿孔，备用管（16）从该穿孔引出。
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