管道破碎解冻用旋转组合刀头及管道破碎解冻装置的制作方法

本发明涉及管道解冻堵技术领域，尤其涉及一种管道破碎解冻用旋转组合刀头及管道破碎解冻装置。

背景技术：

在冬日，高寒地区气温可以达到零下二十摄氏度，甚至有的地区可以达到零下四十摄氏度。虽然现代的输送管道领域的技术已经相对十分成熟，采取一定的保温、加热、掺混等措施，使得液体输送管道在一般情况下不会遇到冻堵的情况。但此类事故一旦发生，所造成的损失着实不小。目前常用的方法是扒掉保温层后使用热水或蒸汽车进行加热；同时，使用空压机强行挤压管道，造成大量管道液溢流，造成环境污染；空压机强行挤压管道使管道超压穿孔、裂缝等问题频频出现，疏通时间缓慢、热效率低下，损耗大量热能。此外，大型输水管道一旦发生冻堵，将为解堵的工作带来不小的难题。为降低经济损失，就需要尽快恢复管线运行。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决以上管道解冻堵过程中的问题，本发明提供了一种旋转组合刀头及基于该组合刀头的管道解冻堵装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种管道破碎解冻用旋转组合刀头，包括：

刀头安装板，所述刀头安装板中间设有安装通孔，错开所述安装通孔的位置开设有排出口；

中心刀头，所述中心刀头包括锥形刀头和刀杆，所述锥形刀头包括基座和围绕基座设置的刀片，所述基座的后端与刀杆的前端连接，所述刀杆的后部沿轴向插装在所述安装通孔中；

外围刀头，所述外围刀头包括围绕圆周方向设置在中心刀头外围的至少3个刀齿，所述刀齿安装在位于中心刀头一侧的刀头安装板上，所述刀齿与中心刀头间隔距离且错开所述排出口，所述刀齿为内侧至少后部开设有缺口的棱锥形，所述棱锥形的其中一个侧面为与管道内壁贴合的曲面；所述中心刀头与外围刀头的前端位于同一竖直面内，围绕轴线旋转刀杆时，所述中心刀头、刀头安装板及外围刀头可同步旋转。外围刀头为分体式，即由安装在刀头安装板上的独立的刀齿组成，外围刀头采用分体式，可随时替换损毁的刀齿，而不用整体替换外围刀头，便于节约成本。

作为优选，基座与刀片可拆卸连接。更进一步的，基座为圆锥形，且围绕基座的外壁后部均匀且间隔开设有插槽，刀片可拆卸插装在插槽内，便于刀片的更新替换。刀片可以为直形或波浪形，直形刀片主要用于克服硬度较小的冻堵物且所需电机功率较小一些、波浪形刀片主要克服硬度较大的冻堵物且所需电机功率大一些，当基座与刀片可拆卸连接时，可根据需要更换不同形状的刀片。

为了便于旋转组合刀头更好的配合管道内壁，使外围刀头能够在不损伤管道外壁的前提下，彻底粉碎管道内的冻堵物，并顺利前进和后退，作为优选，刀头安装板的外部边缘轮廓线为与管道内壁相配合的圆形，所述外围刀头围绕圆周方向设置在刀头安装板的外部边缘处。更进一步的，刀头安装板包括外圆环、同心设置在外圆环内的内环及设置在所述外圆环与内环之间且用于连接外圆环与内环的连接杆，相邻两个连接杆之间的外圆环和内环共同围成所述排出口，内环即为所述安装通孔。

一种管道破碎解冻装置，包括：

如上述的管道破碎解冻用旋转组合刀头、电机、电机安装座、设置在电机安装座后端的防冻液储槽、设置在防冻液储槽后端的喷头及围绕圆周方向间隔设置在电机安装座外侧的至少3个行走轮，所述电机安装座内还设有用于驱动行走轮沿管道内壁行走的驱动电机；所述电机的输出端与刀杆传动连接且用于驱动刀杆围绕轴线旋转。

作为优选，电机安装座包括用于安装所述电机的电机安装腔和围绕电机安装腔设置的支撑部，所述行走轮安装在所述支撑部的外端，驱动电机安装在所述支撑部内，支撑部通过行走轮支撑在管道内壁，用于防止电机悬空从而影响其稳定性。

与现有技术相比，本发明所取得的技术效果为：(1)本发明的管道破碎解冻用旋转组合刀头，包括锥形的中心刀头、围绕中心刀头设置的外围刀头，外围刀头包括围绕中心刀头设置在所述刀头安装板上的至少3个刀齿，刀齿为内侧至少后部开设有缺口的棱锥形，所述棱锥形的其中一个侧面为与管道内壁贴合的曲面，再结合设有排出口的刀头安装板，一方面使管道的圆形切面得到充分破碎解冻；另一方面，帮助破碎物质向后运动，以防止其干扰装置作业并减小电机的能耗。(2)中心刀头用于破碎管道中心部位的冻堵，外围刀头用于外侧部位的冻堵物的破碎解冻，且外围刀头及中心刀头前端的各个端点位于同一竖直平面内，使解冻工作从外围向中心、中心向外围双向破除冻堵。(3)本发明的管道破碎解冻用旋转组合刀头各组成部件的材质可根据需要选择，比如冻堵物的硬度较小或堵塞距离较短时可选择屈服极限较小的材料，反之则选择屈服极限较大的材料。(4)围成外围刀头的刀齿，内侧至少后端开设缺口，从而形成空腔，可用以放置定位装置、检测装置及喷洒防冻试剂装置等。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例中管道破碎解冻装置的右视图；

图2是图1中a-a方向的剖视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本发明实施例中的管道破碎解冻装置的刀头安装板的结构示意图；

图5是本发明实施例中的管道破碎解冻装置的电机安装座的右视图；

图6(1)是本发明实施例中的管道破碎解冻装置的中心刀头的主视图；

图6(2)是图6(1)的左视图；

图7(1)是本发明实施例中的管道破碎解冻装置中的中心刀头的基座的主视图；

图7(2)是图7(1)的左视图；

图7(3)是7(2)中b-b方向的剖视图；

图8是设有波浪形刀片的中心线刀头的右视图。

图中标记为：1.中心刀头，1-1.锥形刀头，1-1-1.基座，1-1-2.刀片、1-2.刀杆，2.外围刀头，2-1.刀齿，3.刀头安装板，3-1.安装通孔，3-2.排出口，4.电机，5.电机安装座，5-1.电机安装腔，5-2.支撑部，6.转轴，7.防冻液储槽，8.喷头，9.行走轮。

具体实施方案

本发明下面结合实施例作进一步详述：

如图1至图5、图6(1)、图6(2)，以及图7(1)至图7(3)所示，一种管道破碎解冻装置，管道破碎解冻用旋转组合刀头、电机、电机安装座5、焊接在电机安装座后端的防冻液储槽7、设置在防冻液储槽7后端且用于与防冻液储槽连通的喷头8，及围绕圆周方向间隔设置在电机安装座5外侧的4个行走轮9，所述电机安装座5内还设有用于驱动行走轮9沿管道内壁行走的驱动电机；所述电机4的输出端与所述刀杆1-2传动连接且用于驱动刀杆围绕轴线旋转。设置行走轮9的支撑部5-2用于防止电机安装腔5-1悬空从而影响其稳定性。

电机安装座5包括用于安装电机4的电机安装腔5-1和围绕电机安装腔设置的支撑部5-1，所述行走轮9安装在所述支撑部5-1的外端，所述驱动电机安装在所述支撑部5-1内。使用时，电机4安装在电机安装腔内，设置在支撑部的驱动电机用于驱动行走轮在管道内壁行走，进而实现管道破碎解冻装置在管道内的前进或后退。

中心刀头1的刀杆可进一步通过转轴6与电机4的输出端连接，具体的的，刀杆后端与转轴6同轴连接(可通过联轴器连接，或键连接)，转轴6的后端与电机4的输出轴连接(可通过联轴器连接，或键连接)。

上述破碎用旋转组合刀头，包括刀头安装板3、中心刀头1及外围刀头2。外围刀头2围绕中心刀头1设置，且二者间隔安装在刀头安装板3的同一侧。

具体的：刀头安装板3中间设有安装通孔3-1，错开安装通孔3-1的位置开设有排出口3-2。

中心刀头1包括锥形刀头1-1和刀杆1-2，锥形刀头1-1包括基座1-1-1和围绕基座设置的刀片1-1-2，基座1-1-1的后端与刀杆(1-2)的前端连接，刀杆1-2的后部沿轴向插装在所述安装通孔3-1中。

外围刀头2包括围绕圆周方向均匀设置在中心刀头1外围的其通过螺钉安装在刀头安装板3上的6个刀齿2-1，刀齿2-1与中心刀头1间隔距离且错开排出口3-2，刀齿2-1为三棱锥形，三棱锥形的其中一个侧面(也即外侧)为与管道内壁贴合的曲面，三棱锥形的内侧后部开设有缺口，缺口形成空腔，且缺口底壁用作安装平台，用于安放定位装置、检测装置及喷洒防冻试剂装置等(刀齿的前部为尖锐部)。中心刀头1与外围刀头2的前端位于同一竖直面内，围绕轴线旋转刀杆时，中心刀头1、刀头安装板3及外围刀头2可同步旋转，刀齿2-1的刃部设置在与管道贴合的曲面两侧。

更具体的，基座1-1-1的后端与刀杆1-2的前端同轴连接(二者可以通过螺纹连接或直接焊接。或者通过卡接方式，具体的基座后端端面开设多边形盲孔，刀杆前端与该多边形盲孔相配合，刀杆前端插装在所述多边形盲孔中后通过本领域中惯用的固定方式固定，即通过插装在刀杆位于多边形盲孔后端的部位的固定销固定，用以防止刀杆与基座脱离。当刀杆与基座通过螺纹连接时，也可进一步增设固定销固定。)，刀杆1-2的后部沿轴向同轴插装在所述安装通孔3-1中。基座1-1-1与刀片1-1-2可拆卸安装，具体的，基座1-1-1为圆锥形，且围绕所述基座的外壁后部均匀且间隔开设有插槽，刀片1-1-1可拆卸插装在插槽内中，基座1-1-1的后端安装有环形板，环形板与基座通过螺钉连接，环形板用于从后端挡住刀片，防止刀片脱落。中心刀头1后面利用一个能够安装螺钉固定在锥形中心刀头1上的环形板材，用以防止刀片脱落。(为了防止刀片从侧部脱离基座，环形板材可进一步选用盘形的环形板材，即环形板材外侧设有环形侧壁，环形侧壁开设有与刀片后部相对应的安装槽，安装时，环形侧壁用于与基座侧壁后部贴合，刀片后部嵌入安装槽，进而形成刀片在侧方的限位部，将刀片限位在插槽内)。本实施例中刀片为直形，也可根据需要将刀片设置为波浪形，如图8所示。

刀头安装板3包括外圆环、同心设置在外圆环内的内环及设置在所述外圆环与内环之间且用于连接外圆环与内环的连接杆，相邻两个连接杆之间的外圆环和内环共同围成所述排出口3-2，内环即为安装通孔3-1，排出口3-2的作用是供破碎后的冻堵物排出。

本实施例的管道破碎解冻装置可在管道入口投放使用、也可以在管道发生冻堵段之前将管道凿开一部分后投放使用；对于冻堵物破除后还有冻结可能的问题上，需要额外的装置将防冻液喷洒在破碎物上以防二次冻堵；因为管道冻堵的体积并不确定，本发明为满足不同场合的需要并未在解堵装置上给出破碎物的回收装置，对于回收的问题，可以采用皮碗或其它类似装置，采用上游掺防冻液的水或管输介质推动的方式将破碎物驱离出管道，而后加以处理和回收。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。