一种管道原位置换装置及置换方法与流程

本发明涉及废旧管道改造领域，尤其是一种管道原位置换装置及置换方法。

背景技术：

1、随着主城区的老旧管网日益增多，越来越多的老旧管道面临堵塞、损坏等各种问题。目前国内常采用在现有管道内套入一根较小的管道来修复，解决堵塞问题，但是这种做法会使现有管道的通径变小，过流能力变低。

2、还有一种方法是采用专用设备对管道清淤：用清洗车反复冲洗原管道，把污泥、杂物拉至污水井，下井工人用水桶将污泥、杂物运到地面清淤车内，用环卫吸污车把污水井内淤泥抽净，遇到无法清理的管道，需要安装破碎器，将老旧管道切削破碎后，将碎块利用顶杆推送排出井口，再经过一系列挖井防护等过程来更换新的管道，该方法存在效率低下，且操作过程对工作井的尺寸要求很大，施工成本高昂，为此，本发明提出了一种管道原位置换装置及置换方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的问题，本发明提出了一种管道原位置换装置及置换方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明第一方面提出一种管道原位置换装置，包括牵引装置，牵引装置通过环链连接有破碎装置，破碎装置包括法兰底座，法兰底座上转动连接有多个第一破碎板，第一破碎板远离法兰底座的一端均转动连接有第二破碎板，法兰底座的一侧设有锥形块，第二破碎板的远离第一破碎板的一端均与锥形块转动连接，法兰底座上固定连接有第二伸缩装置，第二伸缩装置位于锥形块与法兰底座之间，第二伸缩装置的伸长端固定连接有铰链盘，第一破碎板上均转动连接有连杆，连杆均与铰链盘转动连接，铰链盘远离第一伸缩装置的一侧固定连接有导向套，导向套中滑动连接有导向柱，导向柱与锥形块固定连接。

4、进一步地，所述牵引装置包括支撑座，支撑座的顶面固定连接有两个支撑杆，两个支撑杆的一侧均固定连接有第一固定杆和第二固定杆，第一固定杆均位于第二固定杆的上方，第二固定杆的顶面均固定连接有第一伸缩装置，第一伸缩装置均包括主体基座和伸长柱，伸长柱的顶端均穿过第一固定杆，伸长柱均与第一固定杆滑动连接，两个第一固定杆之间固定连接有第一杆，第一杆的上方设有第二杆，第二杆与两个伸长柱均固定连接，第一杆和第二杆的顶面均开设有通槽，第一杆和第二杆的顶面均转动连接有两个转动板，两个转动板均位于通槽的上方，环链穿过两个通槽，环链均位于每个通槽上方的两个转动板之间，环链与转动板相配合。

5、进一步地，所述转动板的一端均固定连接有第四柱，第四柱均与第一杆、第二杆转动连接，第一杆和第二杆的顶面均开设有滑槽，滑槽中均滑动连接有第二齿条，靠近滑槽的第四柱的外部均固定连接有第二齿轮，第二齿条均与第二齿轮相配合，第一杆上的滑槽中设有螺纹柱，螺纹柱靠近环链的一端固定连接有第五柱，螺纹柱的另一端固定连接有第二柱，第五柱和第二柱均与第二齿条滑动连接，第一柱和第二柱均与第一杆转动连接，螺纹柱与第二齿条螺纹连接，第五柱的外部套设有第一弹簧，第二柱的外部套设有第二弹簧，第二杆上的滑槽的底部开设有导向槽，两个第二齿条之间通过伸缩杆固定连接，伸缩杆穿过导向槽，第一杆和第二杆的一侧均转动连接有两个相互啮合的第四齿轮，第四柱的一端均固定连接有第三齿轮，第一杆和第二杆上的两个第四齿轮分别与两个第三齿轮相啮合。

6、进一步地，所述第二杆的上方设有第三柱，第三柱与两个支撑杆转动连接，第三柱的外部固定连接有收卷辊，收卷辊位于两个支撑杆之间，环链的一端与收卷辊固定连接，第三柱的外部连接有棘轮机构，棘轮机构传动连接有第一齿轮，第二杆的顶面固定连接有第一齿条，第一齿条与第一齿轮相啮合，所述第二柱的一端穿过滑槽和第一固定杆延伸至第一固定杆的外部，第三柱与第二柱通过皮带轮组件传动连接。

7、进一步地，所述棘轮机构包括内棘轮和圆盘，圆盘位于内棘轮的内部，内棘轮与第三柱固定连接，圆盘的一侧固定连接有转动套，转动套套设于第三柱的外部并与第三柱转动连接，转动套与第一齿轮固定连接，圆盘的一侧转动连接有棘爪和固定连接有弹片，弹片与棘爪固定连接。

8、进一步地，所述支撑座的顶面固定连接有两个支撑架，两个支撑架之间转动连接有第一柱，第一柱的外部固定连接有链轮，环链与链轮相配合，支撑杆上固定连接有驱动电机，驱动电机的输出轴与第三柱传动连接。

9、进一步地，包括顶进装装置，顶进装置与破碎装置相配合，所述法兰底座固定连接有护套。

10、本发明第二方面提出一种管道原位置换装置方法，利用上述置换装置，包括将牵引装置放置在接收井中，将顶进装置、破碎装置放置在始发井中，将环链的一端由接收井穿过废旧管道进入到始发井中并与破碎装置固定连接，在护套中放入新管道，启动牵引装置和顶进装置，牵引装置拉动环链带动破碎装置移动到废旧管道中，顶进装置将新管道随着破碎装置推进，再启动破碎装置，破碎装置将废旧管道扩径破碎，然后关闭破碎装置，再次利用牵引装置将破碎装置拉动一段距离，破碎装置每前进一段距离，同步地利用顶进装置对新管道进行顶进，在顶进装置达到顶进行程后，将顶进装置收缩，并再次放入一个新管道，利用顶进装置继续顶进，用新管道替代废旧管道，完成废旧管道的原位置换。

11、进一步地，所述新管道的外径大于或等于废旧管道的外径。

12、进一步地，所述始发井的直径为2-3m，接收井为检查井。

13、本发明的有益效果：

14、1、先进行放链，启动驱动电机，驱动电机的输出轴转动带动第三柱转动，第三柱转动带动收卷辊转动，收卷辊上缠绕的环链开始放链，同步地，第三柱转动带动皮带轮组件转动，皮带轮组件转动带动第二柱转动，第二柱转动带动螺纹柱转动，螺纹柱与第二齿条相互作用使得第二齿条朝着靠近转动板的方向移动，第二齿条在移动的过程中与第二齿轮相接触并相互作用，使得第二齿轮转动，第二齿轮转动带动其中一个转动板按照如图2所示的位置逆时针转动，该转动板在转动的过程中带动第三齿轮转动，第三齿轮转动带动一个第四齿轮转动，该第四齿轮转动带动另一个第四齿轮转动，另一个第四齿轮转动带动另一个第三齿轮转动，进而使得第一杆和第二杆上的两个转动板的一端向上运动并相互远离，两个转动板之间“张开”，收卷辊下放的环链经过两个通槽向下放链，将环链放长，从而达到在放链的过程中能够实现自动放链，解决了需要手动转动转动板进行放链的问题；

15、2、第二齿条在朝着靠近转动板的方向移动到一定位置后，第二齿条位于第五柱上，第一弹簧被压缩，在第一弹簧的弹力作用下，第二齿条始终与螺纹柱相接触，从而达到在将第三柱反转带动皮带轮组件反转时，第二齿条能够继续与螺纹柱螺纹连接上，并反向运动的目的；随着继续放链，第三柱的继续转动带动皮带轮组件以及第二柱转动，此时，第二齿条不会发生移动，两个转动板将始终保持“张开”的状态，从而达到可以持续放链的目的，避免了出现转动板转动到一定角度后卡住无法继续转动，导致无法持续放链的问题；

16、3、第二杆上的两个转动板相互靠近“关闭”后，环链被拉紧，此时，注意伸长柱伸长的距离，随着第二杆向上运动，环链中的铁圈位于第二杆上的两个转动板的上方，两个转动板相互靠近的一端产生向下运动的趋势，转动板板身会被通槽的边侧抵住，使得铁圈卡在两个转动板的上方表面，进而带动环链向上运动，环链经过第一杆中的通槽时，第一杆上的两个转动板随着环链的向上移动被带动使得第一杆上的两个转动板相互靠近的一端小幅度的向上运动，从而达到在牵引破碎装置时，第二杆上的两个转动板能够自锁，第一杆上的两个转动板能够打开，使得环链能够被牵引拉动的目的；在伸长柱向上移动到一定距离后，破碎装置被移动到预定的废旧管道中，停止第一伸缩装置，第一伸缩装置向上移动的距离容易把控，可以使得破碎装置精准的移动到预定的位置，从而达到牵引的行程能够准确计量和控制以及环链能够产生较大的拉力拉动破碎装置的目的，解决了市面上常见的牵引机构通常采用卷扬机、电动葫芦等，通常其产生的拉力都很小，无法自锁且其牵引的行程不易计量的问题；

17、4、破碎装置中的第二伸缩装置的伸长端伸长推动铰链盘朝着靠近锥形块的方向移动，铰链盘移动带动连杆转动，连杆将第一破碎板和第二破碎板向外推动，第一破碎板和第二破碎板发生转动，在第一破碎板和第二破碎板的压力下，将废旧管道向外破碎，从而达到对废旧管道进行破碎扩径的目的；

18、5、破碎装置每前进一段距离，同步地利用顶进装置对新管道进行顶进，在顶进装置达到顶进行程后，将顶进装置收缩，并再次放入一个新管道，利用顶进装置继续顶进，用新管道替代废旧管道，完成废旧管道的原位置换，解决了现有技术的方法存在效率低下，且操作过程对工作井的尺寸要求很大，施工成本高昂的问题。