一种金属给水管道的修复预处理装置及使用方法与流程

1.本发明属于给水管道处理技术领域，具体涉及一种金属给水管道的修复预处理装置及使用方法。


背景技术：

2.截止到2019年，我国城镇给水管道的长度已达到92万公里，其中金属类管道占比80％以上。随着使用年限的增加，管道内壁逐渐出现锈蚀结垢，比如常见的金属管道在使用10年左右，腐蚀结垢层将占管道断面的30％～50％，一些严重的管道内部结垢占管道断面的85％以上，严重影响给水管道的过流能力、造成水质污染。且管道内壁结垢与杂质附着，对精确判断管壁结构性缺陷有较大影响，不利于管道的检测和维护。针对给水管道出现内部结垢锈蚀严重的问题，为降低修复后管道断面的过流能力损失，近年来开始采用非开挖修复技术进行给水管道修复，在管道修复前，需要对原管道内部的锈蚀结垢进行清理。
3.目前采用的预处理技术除垢机设备单一，采用空压机驱动和卷扬机拉伸清除设备前进以去除杂质，现有清除设备多采用轮辐式刀盘结构，通过多级刀片刮削的方式将管道内壁杂质去除，但应用于一些硬质杂质时，刀片比较薄，刀片容易断裂卡死，且容易损伤管壁造成管壁变薄，影响给水管道的使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种金属给水管道的修复预处理装置及使用方法，以解决目前刀盘式管道清理设备存在的清理不彻底、损伤管道、施工效率低下的的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金属给水管道的修复预处理装置，包括：
6.可在金属给水管道内旋转和往复移动的螺杆组件；
7.硬质打磨轮，设置在螺杆组件的前端，以渐进式打磨清除金属给水管道的管道内壁杂质。
8.进一步，所述螺杆组件的后侧固定设置有气动旋转齿轮机构和动力机构；其中
9.所述螺杆组件的后端与气动旋转齿轮机构相啮合；
10.所述动力机构与气动旋转齿轮机构连接；
11.所述螺杆组件包括若干螺杆，且相邻两螺杆间可自由装卸以调节螺杆组件的总长度；
12.所述动力机构适于带动气动旋转齿轮机构正向或反向旋转，以使气动旋转齿轮机构带动螺杆组件在金属给水管道内旋转和移动，从而实现硬质打磨轮渐进式清除金属给水管道的管道内壁杂质。
13.进一步，所述螺杆组件可拆卸设置有硬质钢丝刮擦轮，以辅助硬质打磨轮去除金属给水管道的管道内壁杂质。
14.进一步，所述螺杆组件可拆卸设置有普通钢丝刷刮擦轮，以清理金属给水管道的
剩余管道内壁杂质。
15.进一步，所述螺杆组件呈中空设置；
16.所述螺杆组件开设有数个与螺杆组件的内腔连通的高压水喷射孔；
17.所述动力机构适于经气动旋转齿轮机构向螺杆组件供应高压水，以使高压水从高压水喷射孔射出冲洗金属给水管道的管壁。
18.进一步，所述螺杆组件设置有至少一个适于向金属给水管道的管壁喷射高压水的高压清洗喷头。
19.又一方面，本发明还提供了一种金属给水管道的修复预处理装置的使用方法，包括：
20.步骤s1、将金属给水管道中待处理管段的阀门关闭，停止供水，打开检查井或者开挖工作基坑作检查井，打开管道，进行cctv检测，安装动力机构、气动旋转齿轮机构和螺杆组件，螺杆组件由多节螺杆串接制备，将硬质打磨轮与螺杆组件的前端连接；
21.步骤s2、启动动力机构，为气动旋转齿轮机构提供动力，气动旋转齿轮机构正转带动螺杆组件在金属给水管道内旋转前移，以使硬质打磨轮清除金属给水管道的管道内壁杂质，同时在螺杆组件的后端逐级加装螺杆；
22.步骤s3、待硬质打磨轮完全通过该段管道后，拆卸硬质打磨轮，动力机构带动气动旋转齿轮机构反转，螺杆组件在金属给水管道内旋转后移，同时在螺杆组件的后端逐级拆卸回收螺杆；
23.步骤s4、拆卸气动旋转齿轮机构和动力机构，完成管道预处理施工，再次进行cctv检测。
24.进一步，在所述步骤s1中，在螺杆组件上依次安装硬质钢丝刮擦轮和普通钢丝刷刮擦轮；以及
25.在所述步骤s3中，待硬质打磨轮、硬质钢丝刮擦轮和普通钢丝刷刮擦轮依次完全穿过该段管道后，按次序拆卸硬质打磨轮、硬质钢丝刮擦轮和普通钢丝刷刮擦轮。
26.进一步，在所述步骤s2中，螺杆组件在金属给水管道内旋转前移的同时，动力机构提供高压水并将高压水依次穿过气动旋转齿轮机构和螺杆组件后从高压水喷射孔射出，高压水冲洗金属给水管道的管壁并将清理下来的管道内壁杂质排出。
27.进一步，在所述步骤s2中，螺杆组件在金属给水管道内旋转前移的同时，通过连接在螺杆组件上的高压清洗喷头喷射高压水，以将管道内壁杂质冲洗干净。
28.本发明的有益效果是，本发明的一种金属给水管道的修复预处理装置及使用方法，通过可做旋转往复移动的螺杆组件带动硬质打磨轮旋转前进，可渐进式地打磨掉金属给水管道内壁的硬质结构杂质。旋转打磨的方式有效避免了刀盘刮擦清理不彻底的现象出现，同时避免产生金属给水管道的管壁损坏的缺点，避免金属给水管道的管壁被削薄、破坏而影响使用。与传统设备相比，施工效率得到大幅提高，降低施工成本，管道预处理效果好，有利于恢复管道过流断面，提高修复后过流能力。应用于各种腐蚀情况的管道，尤其适用于严重腐蚀结垢状态的管道。
29.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合
所附附图，作详细说明如下。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明的一种金属给水管道的修复预处理装置的优选实施例的结构示意图；
33.图2是本发明的硬质打磨轮的优选实施例的结构示意图；
34.图3是本发明的硬质打磨轮的优选实施例的剖视图；
35.图4是本发明的硬质钢丝刮擦轮的优选实施例的结构示意图；
36.图5是本发明的普通钢丝刷刮擦轮的优选实施例的结构示意图；
37.图6是本发明的高压清洗喷头的优选实施例的结构示意图；
38.图7是本发明的高压清洗喷头的优选实施例的侧面视图。
39.图中：
40.螺杆组件1、硬质打磨轮2、气动旋转齿轮机构3、动力机构4、硬质钢丝刮擦轮5、普通钢丝刷刮擦轮6、高压水喷射孔7、高压清洗喷头8、金属给水管道9、管道内壁杂质10、检查井11。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
42.实施例1
43.如图1所示，本实施例的一种金属给水管道的修复预处理装置，包括：螺杆组件1和硬质打磨轮2；其中，螺杆组件1可在金属给水管道9内旋转往复移动；硬质打磨轮2设置在螺杆组件1的前端，以渐进式打磨清除金属给水管道9的管道内壁杂质10。硬质打磨轮2优选可拆卸装配在螺杆组件1上。通过可做旋转往复移动的螺杆组件1带动硬质打磨轮2旋转前进，可渐进式地打磨掉金属给水管道9内壁的硬质结构杂质10。旋转打磨的方式有效避免了刀盘刮擦清理不彻底的现象出现，同时避免产生金属给水管道9的管壁损坏的缺点，避免金属给水管道9的管壁被削薄、破坏而影响使用。与传统设备相比，施工效率得到大幅提高，降低施工成本，管道预处理效果良好，有利于恢复管道过流断面，提高修复后过流能力。应用于各种腐蚀情况的管道，尤其适用于严重腐蚀结垢状态的管道。
44.如图2和图3所示，在本实施例中，优选地，硬质打磨轮2为硬质打磨钻头，采用金刚石砂轮或者其它材料制备，中心为气动或水利驱动旋转轴承，尺寸略小于金属给水管道9。通过螺杆组件1的正向旋转带动硬质打磨轮2旋转前进，打磨清除管道内壁95％以上的结垢，且采用这种钻头打磨后，管壁上的结垢等杂质基本都变为细颗粒物或粉末状物，便于后
续清洗排出。硬质打磨轮2优选采用圆头式硬质打磨钻头，以使硬质打磨轮2的磨削面与管道内壁杂质10的接触层层递进，增加了接触摩擦面积，可以渐进式地打磨掉管道内壁的硬质结构，提高打磨效率。旋转打磨的方式避免了对金属给水管道9的损伤。同时有效降低磨削面中同一个部位的磨损量，延长了硬质打磨轮2的使用寿命。
45.如图1所示，在本实施例中，具体的，螺杆组件1的后侧固定设置有气动旋转齿轮机构3和动力机构4；其中，螺杆组件1的后端与气动旋转齿轮机构3相啮合；动力机构4与气动旋转齿轮机构3连接；动力机构4可选地固定设置在金属给水管道9上方的地面上；气动旋转齿轮机构3固定设置在检查井11内；动力机构4内设置空压机，以压缩空气调节气压驱动气动旋转齿轮机构3中的齿轮部件正转或反转，从而带动相啮合的螺杆组件1旋转前进或后退；螺杆组件1包括若干螺杆，且相邻两节螺杆之间可自由装卸以调节螺杆组件1的总长度；动力机构4适于带动气动旋转齿轮机构3正向或反向旋转，以使气动旋转齿轮机构3带动螺杆组件1在金属给水管道9内旋转和移动，从而实现硬质打磨轮2渐进式打磨清除金属给水管道9的管道内壁杂质10。巧妙的设计，可自由调节螺杆组件1的总长度，以完美适应不同长度的待修复预处理的金属给水管道9；通过动力机构4与气动旋转齿轮机构3带动螺杆组件1旋转前进，以使硬质打磨轮2始终保持足够的动力打磨金属给水管道9的管道内壁，从而清除管道内壁杂质10，经济有效，方便快捷。可以提高给水管道预处理的施工速度、提升清理质量，为金属给水管道9的管壁清理提供一种新的设备，有利于恢复管道断面尺寸和过流能力，提高处理后管道的利用空间。
46.如图1和图4所示，在本实施例中，优选地，在螺杆组件1上可拆卸地设置有硬质钢丝刮擦轮5，以辅助硬质打磨轮2去除金属给水管道9的管道内壁杂质10。硬质钢丝刮擦轮5的尺寸等于金属给水管道9的管道内径，通过高速旋转去除硬质打磨钻头1未彻底处理的局部管壁杂质。硬质钢丝刮擦轮5包括轮体和周向均布在轮体外侧的数组钢丝束，钢丝束采用若干条硬质钢丝组成，相邻两钢丝束之间形成避让口，便于排出前方刮擦下来的管道内壁杂质10。硬质钢丝刮擦轮5可以清除金属给水管道9中局部变形管段的边角位置的杂质，保障全断面、无死角的清理。可以进一步去除金属给水管道9的管道内壁杂质10，如碳酸钙、碳酸镁以及铁的一些氧化物等，提高清除效果。
47.如图1和图5所示，在本实施例中，优选地，在螺杆组件1上可拆卸地设置有普通钢丝刷刮擦轮6，以清理金属给水管道9的剩余管道内壁杂质10。普通钢丝刷刮擦轮6的尺寸略大于金属给水管道9的管道内径，普通钢丝刷刮擦轮6的结构与硬质钢丝刮擦轮5的结构不同之处在于，普通钢丝刷刮擦轮6中的钢丝束采用略软的钢丝刷组成。普通钢丝刷刮擦轮6通过预留的避让口空隙在旋转过程中将前方打磨下来的管道内壁杂质10排出，并对管壁进行清理。普通钢丝刷刮擦轮6通过旋转可将大部分打磨掉的杂质排出。硬质打磨轮2、硬质钢丝刮擦轮5和普通钢丝刷刮擦轮6三重打磨刮擦，可以完全去除干净金属给水管道9的管道内壁杂质10，提高了管道预处理的效率和质量，有益于恢复管道过流断面，提高修复后过流能力。
48.如图1所示，在本实施例中，优选地，螺杆组件1呈中空设置；螺杆组件1上开设有数个与螺杆组件1的内腔连通的高压水喷射孔7；动力机构4内设置有密闭的水仓，该动力机构4适于经气动旋转齿轮机构3向螺杆组件1供应高压水，以使水仓中的高压水流经螺杆组件1的内腔从高压水喷射孔7射出冲洗金属给水管道9的管壁。通过螺杆组件1上的高压水喷射
孔7，将管内打磨清理后的管道内壁杂质10清洗干净，无需外接设备进行二次高压清洗，增加本修复预处理装置功能，提高去垢效果，满足后续修复工程的需求。
49.如图1、图6和图7所示，在本实施例中，优选地，在螺杆组件1上设置有至少一个高压清洗喷头8，该高压清洗喷头8适于向金属给水管道9的管壁喷射高压水。该高压清洗喷头8为子弹头式清洗组件，优选周向布设6个出水孔。在硬质打磨轮2、硬质钢丝刮擦轮5和普通钢丝刷刮擦轮6组合将管壁上的硬质杂质即道内壁杂质10完全清理下来，恢复金属给水管道9的原断面尺寸后，通过高压清洗喷头8对管道内壁进行全断面清洗，为后面管道修复施工提供光滑平整的内壁，提高修复质量。
50.实施例2
51.如图1至图7所示，在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种金属给水管道的修复预处理装置的使用方法，包括：
52.步骤s1、将金属给水管道9中待处理管段的阀门关闭，停止供水，打开检查井11或者开挖工作基坑作检查井11，打开管道，进行cctv(closed circuit television inspection)检测，安装动力机构4、气动旋转齿轮机构3和螺杆组件1，螺杆组件1由多节螺杆串接制备，将硬质打磨轮2与螺杆组件1的前端连接；
53.步骤s2、启动动力机构4，为气动旋转齿轮机构3提供动力，气动旋转齿轮机构3正转带动螺杆组件1在金属给水管道9内旋转前移，以使硬质打磨轮2打磨清除金属给水管道9的管道内壁杂质10，同时在螺杆组件1的后端逐级加装螺杆；
54.步骤s3、待硬质打磨轮2完全通过该段管道后，拆卸硬质打磨轮2，动力机构4带动气动旋转齿轮机构3反转，螺杆组件1在金属给水管道9内旋转后移，同时在螺杆组件1的后端逐级拆卸回收螺杆；
55.步骤s4、拆卸气动旋转齿轮机构3和动力机构4，完成管道预处理施工，再次进行cctv检测，确定管壁的详细缺陷情况和预处理效果。
56.在本实施例中，可选地，在步骤s1中，在螺杆组件1上依次安装硬质钢丝刮擦轮5和普通钢丝刷刮擦轮6；采用硬质打磨轮2，结合硬质钢丝刮擦轮5和普通钢丝刷刮擦轮6的清理结构，可以完全去除干净金属给水管道9的管道内壁杂质10。以及在步骤s3中，待硬质打磨轮2、硬质钢丝刮擦轮5和普通钢丝刷刮擦轮6依次完全穿过该段管道后，按次序拆卸硬质打磨轮2、硬质钢丝刮擦轮5和普通钢丝刷刮擦轮6。
57.在本实施例中，可选地，在步骤s2中，螺杆组件1在金属给水管道9内旋转前移的同时，动力机构4提供高压水并将高压水依次穿过气动旋转齿轮机构3和螺杆组件1后从高压水喷射孔7射出，高压水冲洗金属给水管道9的管壁并将清理下来的管道内壁杂质10排出，减少硬质钢丝刮擦轮5和普通钢丝刷刮擦轮6的前进阻力。
58.在本实施例中，可选地，在步骤s2中，螺杆组件1在金属给水管道9内旋转前移的同时，通过连接在螺杆组件1上的高压清洗喷头8喷射高压水，以将管道内壁杂质10全部冲洗干净。通过螺杆组件1上的高压水喷射孔7和后部的高压清洗喷头8，将管内清理后的管道内壁杂质10清洗干净，无需二次高压清洗。避免了传统的管壁清理设备在清除杂质后仍需采用高压水车冲洗的缺点，减少施工工序，提高施工效率。
59.综上所述，使用本发明的一种金属给水管道的修复预处理装置及使用方法，通过可做旋转往复移动的螺杆组件带动硬质打磨轮旋转前进，可渐进式地打磨掉金属给水管道
内壁的硬质结构杂质。旋转打磨的方式有效避免了刀盘刮擦清理不彻底的现象出现，同时避免产生金属给水管道的管壁损坏的缺点，避免金属给水管道的管壁被削薄、破坏而影响使用。与传统设备相比，施工效率得到大幅提高，降低施工成本，管道预处理效果良好，有利于恢复管道过流断面，提高修复后过流能力。应用于各种腐蚀情况的管道，尤其适用于严重腐蚀结垢状态的管道。
60.通过圆头式的硬质打磨轮，结合硬质钢丝刮擦轮和普通钢丝刷刮擦轮的清理结构，可以完全去除干净金属给水管道内的管道内壁杂质。硬质打磨轮采用圆头式硬质打磨钻头，可以渐进式的打磨掉管道内壁硬质结构，旋转打磨的方式避免了对金属给水管道的损伤，且通过硬质打磨轮打磨后，结垢杂质被打磨成细颗粒或粉末状，便于清理排出。硬质钢丝刮擦轮可以清除金属给水管道局部变形管段的边角位置的杂质，保障全断面、无死角的清理。普通钢丝刷刮擦轮通过旋转可将大部分打磨掉的杂质排出。通过螺杆组件上的高压水喷射孔和后部的高压清洗喷头，将管内清理后的杂质完全清洗干净，无需二次高压清洗。本发明提供的修复预处理装置可以用于各种腐蚀情况的管道，尤其适用于严重腐蚀结垢的情况，避免了刀盘刮擦清理不彻底、损坏管道的缺点。提高了管道预处理的效率和质量，有益于恢复管道过流断面，提高修复后过流能力。
61.本技术中选用的各个器件(未说明具体结构的部件)均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
62.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
63.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
64.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
65.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
66.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以
是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
67.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。