CN115111459B - 适用于排水管道封堵气囊的防护装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于排水管道封堵气囊的防护装置及方法，它包括胀圈和套设在胀圈外圆周的弹性胶圈，所述胀圈为具有轴向开口的圆环，开口处位于外侧一端的内表面设有锯齿槽，位于内侧的另一端铰接有棘爪；所述胀圈的一端设有挡板，所述挡板轴向遮挡胀圈。通过上述结构，挡板可挡住上游来水中的尖锐异物对气囊的冲击破坏，提高气囊的使用寿命、降低事故发生率。利用棘爪和锯齿槽只能单向位移的原理，涡卷结构的胀圈可在封堵气囊充气膨胀后外扩使得弹性胶圈与排水管道的内表面贴合，从而封堵管道。

Description

适用于排水管道封堵气囊的防护装置及方法

技术领域

本发明涉及市政管道排水技术领域，尤其涉及适用于排水管道封堵气囊的防护装置及方法

背景技术

封堵气囊是橡胶和纤维织物等高分子合成材料经高温硫化工艺制成的橡胶产品，可在不同管径、不同材质的管道内快速阻断水流，是市政排水管道检修以及管道视频检测时的常见堵水作业工具。由于封堵气囊为充气类橡胶产品，在现场封堵使用过程中，存在以下安全隐患，一是气囊长时间使用后材料老化漏气导致气囊萎缩，致使管道封堵不严造成水流入渗，二是上游来水中带有的树枝，玻璃，石子等尖锐物容易刺破气囊造成水流漫灌，从而造成作业安全事故，因此有必要发明一种封堵气囊的防护装置来解决上述问题，避免作业安全事故的发生。

虽然CN 214947329 U，公开/公告日：2021年11月30日公开了一种用于市政管道的封堵气囊，包括环状封堵气囊以及设置在环状封堵气囊上的防刮伤结构，通过防刮伤结构防止环状封堵气囊进出市政管道的时候被刮伤。但其并未公开和解决在环状封堵气囊出现漏气情况的下的堵水结构和措施，因此依然存在较大安全隐患。

发明内容

本发明第一个要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种能够用于管道堵水，并能在尖锐物刺破气囊或在气囊老化或者泄露后，能够持续封堵管道的适用于排水管道封堵气囊的防护装置。

本发明另一个要解决的技术问题是：提供一种采用上述防护装置的对气囊和管道进行防护和封堵的方法。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种适用于排水管道封堵气囊的防护装置，它包括胀圈和套设在胀圈外圆周的弹性胶圈，所述胀圈为具有轴向开口的圆环，圆环开口处重叠，开口处位于外侧一端的内表面设有锯齿槽，位于内侧的另一端铰接有棘爪，所述棘爪与锯齿槽相配合，位于胀圈内的封堵气囊充气时，撑开胀圈和胀圈外部的弹性胶圈，棘爪沿锯齿槽滑动，封堵气囊泄气时，棘爪的尖端能够卡合在锯齿槽底部；所述胀圈的一端设有挡板，所述挡板轴向遮挡胀圈。

所述胀圈在设有挡板另一侧端部的外壁设有限位装置。

所述限位装置为至少一个挡块，或围绕胀圈外壁向外延伸的凸缘。

所述胀圈的内壁径向的连接有母矩形框，子矩形框安装在母矩形框内部，并能沿母矩形框的内壁自由滑动，挡板一侧的中部伸出圆柱轴，圆柱轴枢轴连接在子矩形框位于母矩形框外侧的端部。

还包括密封罩，所述密封罩的一侧能够套在胀圈外部，密封罩的另一侧设有至少一个支撑杆。

所述支撑杆采用伸缩结构，并限位长度。

所述支撑杆为分段套接的矩形框体组成，框体上开有定位孔。

所述密封罩在设有支撑杆的端面上开设有通孔，通孔位于支撑杆一侧与软管连接。

一种采用适用于排水管道封堵气囊的防护装置的防护方法，它包括以下步骤：

S1. 初始状态时，胀圈的开口处重叠，弹性胶圈套设在胀圈的外壁，弹性胶圈的外径小于将要封堵的管道的内径；

S2. 将安装好挡板的子矩形框***到母矩形框内，再将胀圈连同挡板塞入管道中，设有棘爪的一端靠近检查井，胀圈上的限位装置位于管道与检查井交汇处的壁面外，连接有挡板的一端伸入到管道内；

S3. 将未充气的封堵气囊置于胀圈内；

S4. 将胀圈的限位装置与管道与检查井交汇处的壁面紧密贴合，封堵气囊充气膨胀，直至与胀圈表面接触贴合，胀圈带有锯齿槽的一端与带有棘爪的一端向配合，利用棘爪机构单向运动的原理，当胀圈内部圆周受到封堵气囊施加的压力并克服弹性胶圈的固有弹力而膨胀外扩时，胀圈开口的两端分别朝反方向移动，使棘爪顺着锯齿槽旋转摆动，在各个齿槽内依次滑动，直至弹性胶圈与管道的内表面贴合；

S5. 当胀圈随封堵气囊膨胀扩大时，挡板跟随母矩形框旋转移动并始终落于管道底部，其圆平面与管道横截面垂直；

S6. 将胀圈设有限位装置一侧的端部紧密贴合套入密封罩中，并将密封罩底部固接连接的可伸缩的支撑杆伸长，抵靠检查井的另一侧壁面，然后将支撑杆长度锁定；

S7. 将软管与密封罩端面上开设的通孔固定连接 ，软管的另一端伸出检查井外。

当需要从管道内取出胀圈时，先收缩支撑杆，取下密封罩，然后将封堵气囊泄气，最后从胀圈的锯齿槽中拨出棘爪，在弹性胶圈的自然回缩周向力作用下，胀圈开口两端相向移动自然缩径，即可取出。

本发明有如下有益效果：

1、胀圈的一端设有挡板，设有挡板的一端放置到要进行封堵的管道内，挡板可挡住上游来水中的尖锐异物对气囊的冲击破坏，提高气囊的使用寿命、降低事故发生率。

2、利用棘爪和锯齿槽只能单向位移的原理，涡卷结构的胀圈可在封堵气囊充气膨胀后外扩使得弹性胶圈与排水管道的内表面贴合，从而封堵管道；当封堵气囊漏气萎缩时，胀圈和橡胶圈不会缩径，仍然可与管道的内表面贴合，与挡板形成密封结构，从而有效限制了管道的漏水量，为给气囊充气或更换气囊提供了充足的时间。

3、胀圈在设有挡板的另一侧端部的外壁设有限位装置。限位装置与管道与检查井交汇处的壁面紧密贴合，作为胀圈水平方向的定位。

4、胀圈端部的内壁径向的连接有母矩形框，子矩形框安装在母矩形框内部，并能沿母矩形框的内壁自由滑动，当胀圈随封堵气囊膨胀扩大时，挡板跟随子母矩形框旋转移动并始终落于管底部，其圆平面总是与管道横截面垂直。

5、设有密封罩，能够抵推住胀圈，防止胀圈和封堵气囊发生位移，脱出管道，出现漏水；当封堵气囊漏气萎缩出现漏水时，密封罩又可对漏水进行进一步封堵。

6、支撑杆可伸缩，并限位长度。便于适应检查井内的宽度尺寸，使支撑杆能够稳定的支撑密封罩。

7、密封罩在设有支撑杆的端面上开设有通孔，通孔位于支撑杆一侧与软管连接，水流可通过密封罩流入软管至检查井外，避免流入检查井和下一节管道导致作业人员发生溺水事故。当软管中出现水流时，也便工作人员观察，能够及时的处理渗漏。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明另一视角立体结构示意图。

图3为本发明另一视角立体结构示意图。

图4为本发明母矩形框与子矩形框结构示意图。

图5为本发明胀圈内部结构示意图。

图6为本发明胀圈结构示意图。

图7为图6中A处放大结构示意图。

图8为本发明胀圈涨开时，棘爪卡合锯齿槽结构示意图。

图9为图8中B处放大结构示意图。

图10为本发明安装在管道内，封堵气囊未充气时的结构示意图。

图11为本发明安装在管道内，封堵气囊充气后的结构示意图。

图12为本发明安装在管道内，安装密封罩和支撑杆后的结构示意图。

图13为本发明安装安装完成后的整体剖视结构示意图。

图中：胀圈1，锯齿槽11，棘爪2，限位装置3，弹性胶圈4，母矩形框5，子矩形框6，挡板7，圆柱轴71，密封罩8，支撑杆9，软管10，管道12，检查井13，封堵气囊20。

具体实施方式

实施例一：

参见图1-11，一种适用于排水管道封堵气囊的防护装置，它包括胀圈1和套设在胀圈1外圆周的弹性胶圈4，所述胀圈1为具有轴向开口的圆环，圆环开口处重叠，开口处位于外侧一端的内表面设有锯齿槽11，位于内侧的另一端铰接有棘爪2，所述棘爪2与锯齿槽11相配合，位于胀圈1内的封堵气囊20充气时，撑开胀圈1和胀圈1外部的弹性胶圈4，棘爪2沿锯齿槽11滑动，封堵气囊20泄气时，棘爪2的尖端能够卡合在锯齿槽11底部；所述胀圈1的一端设有挡板7，所述挡板7轴向遮挡胀圈1。通过上述结构，胀圈1的一端设有挡板7，设有挡板7的一端放置到要进行封堵的管道12内，挡板7可挡住上游来水中的尖锐异物对气囊的冲击破坏，提高气囊的使用寿命、降低事故发生率。利用棘爪2和锯齿槽11只能单向位移的原理，涡卷结构的胀圈1可在封堵气囊20充气膨胀后外扩使得弹性胶圈4与排水管道的内表面贴合，从而封堵管道12；当封堵气囊20漏气萎缩时，胀圈1和橡胶圈4不会缩径，仍然可与管道12的内表面贴合，与挡板7形成密封结构，从而有效限制了管道12的漏水量，为给气囊充气或更换气囊提供了充足的时间。

参见图5-8，在优选的方案中所述胀圈1在设有挡板7的另一侧端部的外壁设有限位装置3。限位装置3与管道12与检查井13交汇处的壁面紧密贴合，作为胀圈1水平方向的定位。安装时，将设有挡板7的一端放入管道12中，轻轻一推，限位装置3与检查井13的侧壁接触，从而对胀圈1进行定位，不需要单独调整位置，使用方便。

具体的，所述限位装置3为至少一个挡块，或围绕胀圈1外壁向外延伸的凸缘。挡块可以是焊接在或者铆接在胀圈1上的块状，或者片状，不会干涉到密封罩8的配合。也可以是套装并部分焊接在胀圈1上的法兰，法兰形成凸缘结构，由于是部分焊接，因此也不会影响到胀圈1的膨胀伸缩。

参见图4-5，在优选的方案中，所述胀圈1端部的内壁径向的连接有母矩形框5，子矩形框6安装在母矩形框5内部，并能沿母矩形框5的内壁自由滑动，挡板7一侧的中部伸出圆柱轴71，圆柱轴71枢轴连接在子矩形框6位于母矩形框5外侧的端部。圆形挡板7的直径略小于管道12内径，胀圈1放置时，使母矩形框5装有子矩形框6的一端朝下，当胀圈1随封堵气囊20膨胀扩大时，挡板7跟随子母矩形框5旋转移动并始终落于管12底部，其圆平面总是与管道12横截面垂直，从而挡住上游来水中的异物对气囊的冲击破坏。

实施例二：

参见图12、13，在实施例一的基础上，还设有密封罩8，所述密封罩8的一侧能够套在胀圈1外部，密封罩8的另一侧设有至少一个支撑杆9。通过将密封罩8罩在胀圈1的外部，支撑杆9的另一端抵靠到检查井13的另一侧壁面并紧密接触，从而固定密封罩8。当管道12内的水压很大时，密封罩8 抵推住胀圈1，防止胀圈1和封堵气囊20发生位移，脱出管道12，出现漏水；当封堵气囊20漏气萎缩出现漏水时，密封罩8又可对漏水进行进一步封堵。

在优选的方案中，参见图12，所述支撑杆9采用伸缩结构，并限位长度。便于适应检查井13内的宽度尺寸，使支撑杆9能够稳定的支撑密封罩8。可伸缩的支撑杆9可以是多个依次不同外径的方管和圆管套装在一起的伸缩结构，也可以是管状螺母和丝杆配合的伸缩结构。

优选地，所述支撑杆9为分段套接的矩形框体组成，框体上开有定位孔。结构简单，适合检查井13内的狭窄空间。依次在支撑杆9上套装矩形框体，然后在两个支撑杆9的重合部位安装定位销或者螺栓，进行长度的固定。操作方便，拆卸后装置尺寸较小，便于收纳搬运。

实施例三：

参见图12、13，在实施例二的基础上，所述密封罩8在设有支撑杆9的端面上开设有通孔，通孔位于支撑杆9一侧与软管10连接。软管10另一端伸出检查井13外，当封堵气囊20漏气萎缩导致水流穿过封堵气囊20入流入渗时，水流可通过密封罩8流入软管10至检查井13外，避免流入检查井13和下一节管道12导致作业人员发生溺水事故。当软管10中出现水流时，也便工作人员观察，能够及时的处理渗漏。

实施例四：

参见图10-13，一种采用适用于排水管道封堵气囊的防护装置的防护方法，它包括以下步骤：

S1. 初始状态时，胀圈1的开口处重叠，弹性胶圈4套设在胀圈1的外壁，弹性胶圈4的外径小于将要封堵的管道12的内径，便于放置到管道12内；

S2. 将安装好挡板7的子矩形框6***到母矩形框5内，再将胀圈1连同挡板7塞入管道12中，设有棘爪2的一端靠近检查井，胀圈1上的限位装置3位于管道12与检查井13交汇处的壁面外，连接有挡板7的一端伸入到管道12内；

S3. 将未充气的封堵气囊20置于胀圈1内；

S4. 将胀圈1的限位装置3与管道12与检查井13交汇处的壁面紧密贴合，封堵气囊20充气膨胀，直至与胀圈1表面接触贴合，胀圈带有锯齿槽11的一端与带有棘爪2的一端向配合，利用棘爪机构单向运动的原理，当胀圈1内部圆周受到封堵气囊20施加的压力并克服弹性胶圈4的固有弹力而膨胀外扩时，胀圈1开口的两端分别朝反方向移动，使棘爪2顺着锯齿槽11旋转摆动，在各个齿槽内依次滑动，直至弹性胶圈4与管道12的内表面贴合；即使当封堵气囊20破损导致漏气萎缩时，虽然胀圈1的外表面受到橡胶圈4的回缩圆周力，由于棘爪2尖端卡在齿槽的底部的缝线上（无法产生力矩）导致棘爪2无法转动，即胀圈1的首尾两端在受到“胀缩”的圆周力时只能单向相对移动，从而实现橡胶圈4无法自然回缩，仍然可与管道内表面紧密贴合，形成密封；

S5. 当胀圈1随封堵气囊20膨胀扩大时，挡板7跟随母矩形框5旋转移动并始终落于管道12底部，其圆平面与管道12横截面垂直，可挡住上游来水中的异物对封堵气囊20的冲击破坏；

S6. 将胀圈1设有限位装置3一侧的端部紧密贴合套入密封罩8中，并将密封罩8底部固接连接的可伸缩的支撑杆9伸长，抵靠检查井13的另一侧壁面，然后将支撑杆9长度锁定，即可将胀圈1靠近检查井13端封堵固定，从而避免封堵气囊20受到水流冲击时从管道12内滑出；

S7. 将软管10与密封罩8端面上开设的通孔固定连接 ，软管10的另一端伸出检查井13外，当封堵气囊20漏气萎缩导致水流穿过封堵气囊20入流入渗时，水流可通过密封罩8流入软管10至井外，避免流入检查井13和下一节管道导致作业人员发生溺水事故。

当需要从管道12内取出胀圈1时，先收缩支撑杆9，取下密封罩8，然后将封堵气囊20泄气，最后从胀圈1的锯齿槽11中拨出棘爪2，在弹性胶圈4的自然回缩周向力作用下，胀圈1开口两端相向移动自然缩径，即可取出。

本发明的工作过程和原理：

1）初始状态时，胀圈1外径小于管道内径，将其连同挡板7塞入管道中，设有棘爪2的一端靠近检查井13，胀圈1上的挡块3位于管道顶部与检查井交汇处的壁面外，连接有母矩形框5的一端远离检查井，同时将未充满气的封堵气囊20置于胀圈1里面。

2）封堵气囊20充气膨胀，直至与胀圈1内表面接触贴合，胀圈1随封堵气囊20膨胀扩大，当胀圈1内表面圆周受到封堵气囊20施加的大气压力并克服橡胶圈4的固有弹力而膨胀外扩时，胀圈1首尾两端分别朝反方向移动，外力矩可使末端上的棘爪2顺着首端上的齿背旋转摆动滑入齿槽底部的缝线上，顺着该方向在各个齿槽内依次滑动，直至橡胶圈4与排水管道的内表面贴合。挡板7跟随子母矩形框5旋转移动并始终落于管道底部，其圆平面总是与管道横截面垂直，可挡住上游来水中的异物对封堵气囊20的冲击破坏。

3）将胀圈1端部紧密贴合套入密封罩8中，并将密封罩8底部左右两端固接的可伸缩支撑杆9伸长至检查井的另一侧壁面紧密接触，然后将支撑杆9长度锁定，即可将胀圈1靠近检查井端封堵固定，从而避免封堵气囊20受到水流冲击时从管道内滑出，密封罩8的底部中央开有圆形通孔，并与软管10一端固接，软管10另一端伸出井外，当封堵气囊20漏气萎缩导致水流穿过封堵气囊20入流入渗时，水流可通过密封罩8流入软管10至井外，避免流入检查井13和下一节管道导致作业人员发生溺水事故。

Claims (9)

1.一种适用于排水管道封堵气囊的防护装置，其特征在于：它包括胀圈（1）和套设在胀圈（1）外圆周的弹性胶圈（4），所述胀圈（1）为具有轴向开口的圆环，圆环开口处重叠，开口处位于外侧一端的内表面设有锯齿槽（11），位于内侧的另一端铰接有棘爪（2），所述棘爪（2）与锯齿槽（11）相配合，位于胀圈（1）内的封堵气囊（20）充气时，撑开胀圈（1）和胀圈（1）外部的弹性胶圈（4），棘爪（2）沿锯齿槽（11）滑动，封堵气囊（20）泄气时，棘爪（2）的尖端能够卡合在锯齿槽（11）底部；所述胀圈（1）的一端设有挡板（7），所述挡板（7）轴向遮挡胀圈（1）；

所述胀圈（1）的内壁径向的连接有母矩形框（5），子矩形框（6）安装在母矩形框（5）内部，并能沿母矩形框（5）的内壁自由滑动，挡板（7）一侧的中部伸出圆柱轴（71），圆柱轴（71）枢轴连接在子矩形框（6）位于母矩形框（5）外侧的端部。

2.根据权利要求1所述的适用于排水管道封堵气囊的防护装置，其特征在于：所述胀圈（1）在设有挡板（7）另一侧端部的外壁设有限位装置（3）。

3.根据权利要求2所述的适用于排水管道封堵气囊的防护装置，其特征在于：所述限位装置（3）为至少一个挡块，或围绕胀圈（1）外壁向外延伸的凸缘。

4.根据权利要求3所述的适用于排水管道封堵气囊的防护装置，其特征在于：还包括密封罩（8），所述密封罩（8）的一侧能够套在胀圈（1）外部，密封罩（8）的另一侧设有至少一个支撑杆（9）。

5.根据权利要求4所述的适用于排水管道封堵气囊的防护装置，其特征在于：所述支撑杆（9）采用伸缩结构，并限位长度。

6.根据权利要求5所述的适用于排水管道封堵气囊的防护装置，其特征在于：所述支撑杆（9）为分段套接的矩形框体组成，框体上开有定位孔。

7.根据权利要求6所述的适用于排水管道封堵气囊的防护装置，其特征在于：所述密封罩（8）在设有支撑杆（9）的端面上开设有通孔，通孔位于支撑杆（9）一侧与软管（10）连接。

8.一种采用权利要求7所述的适用于排水管道封堵气囊的防护装置的防护方法，其特征在于，它包括以下步骤：

S1. 初始状态时，胀圈（1）的开口处重叠，弹性胶圈（4）套设在胀圈（1）的外壁，弹性胶圈（4）的外径小于将要封堵的管道（12）的内径；

S2. 将安装好挡板（7）的子矩形框（6）***到母矩形框（5）内，再将胀圈（1）连同挡板（7）塞入管道（12）中，设有棘爪（2）的一端靠近检查井，胀圈（1）上的限位装置（3）位于管道（12）与检查井（13）交汇处的壁面外，连接有挡板（7）的一端伸入到管道（12）内；

S3. 将未充气的封堵气囊（20）置于胀圈（1）内；

S4. 将胀圈（1）的限位装置（3）与管道（12）与检查井（13）交汇处的壁面紧密贴合，封堵气囊（20）充气膨胀，直至与胀圈（1）表面接触贴合，胀圈带有锯齿槽（11）的一端与带有棘爪（2）的一端向配合，利用棘爪机构单向运动的原理，当胀圈（1）内部圆周受到封堵气囊（20）施加的压力并克服弹性胶圈（4）的固有弹力而膨胀外扩时，胀圈（1）开口的两端分别朝反方向移动，使棘爪（2）顺着锯齿槽（11）旋转摆动，在各个齿槽内依次滑动，直至弹性胶圈（4）与管道（12）的内表面贴合；

S5. 当胀圈（1）随封堵气囊（20）膨胀扩大时，挡板（7）跟随母矩形框（5）旋转移动并始终落于管道（12）底部，其圆平面与管道（12）横截面垂直；

S6. 将胀圈（1）设有限位装置（3）一侧的端部紧密贴合套入密封罩（8）中，并将密封罩（8）底部固接连接的可伸缩的支撑杆（9）伸长，抵靠检查井（13）的另一侧壁面，然后将支撑杆（9）长度锁定；

S7. 将软管（10）与密封罩（8）端面上开设的通孔固定连接 ，软管（10）的另一端伸出检查井（13）外。

9.根据权利要求8所述的适用于排水管道封堵气囊的防护装置的防护方法，其特征在于：当需要从管道12内取出胀圈（1）时，先收缩支撑杆（9），取下密封罩（8），然后将封堵气囊（20）泄气，最后从胀圈（1）的锯齿槽（11）中拨出棘爪（2），在弹性胶圈（4）的自然回缩周向力作用下，胀圈（1）开口两端相向移动自然缩径，即可取出。

Images