CN116857479A - 一种可调节非开挖修复气囊、施工方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可调节非开挖修复气囊，包括加压装置、若干活动节、若干气囊、若干连接装置、若干移动装置及测量装置，该气囊可以调整活动节轴线角度和修复时的气囊姿态，可实现管道错口、起伏、轴线存在交角等情况下的非开挖修复，施工质量高，施工成本低。还提供了一种可调节非开挖修复施工方法，该方法主要分为气囊就位、姿态调整、加压施工、减压退出等几个步骤，各步骤操作简单，施工效率高，具有较强的适用性。还提供了一种可调节非开挖修复气囊的应用，使用如上述的修复气囊应用于CCTV检测，应用场景较多，具有较强的实用性。

Description

一种可调节非开挖修复气囊、施工方法及其应用

技术领域

本发明涉及工程管网修复技术领域，尤其涉及一种可调节非开挖修复气囊、施工方法及其应用。

背景技术

目前排水管网点修技术主要环氧树脂法修复，该修复方法一般通过气囊对涂有环氧树脂的修复材料进行加压，使其与渗漏管道相结合，从而达到缺陷修复的目的，但是传统的气囊是直线的，不能适应管道错口、起伏或者轴线有交角时渗漏缺陷修复，这种情况往往需要将管道挖开进行修复，但是对于管道埋深较大、地下管线复杂、地上有不可移动的建筑物或树木等情况，开挖修复难度大且不经济。

因此需寻求一种可调节非开挖修复气囊、施工方法及其应用。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种可调节非开挖修复气囊、施工方法及其应用，其解决了现有技术中存在的传统的气囊是直线的，不能适应管道错口、起伏或者轴线有交角时渗漏缺陷修复，这种情况往往需要将管道挖开进行修复，但是对于管道埋深较大、地下管线复杂、地上有不可移动的建筑物或树木等情况，开挖修复难度大且不经济的问题。

根据本发明的一个技术方案，一种可调节非开挖修复气囊，包括加压装置、若干活动节、若干气囊、若干连接装置、若干移动装置及测量装置；

所述加压装置包括空压机、输气管，所述输气管一端与空压机固定连接；

所述活动节首尾相连，单个活动节包括柱体、主通气管及若干支通气管，所述主通气管、支通气管均设置在柱体内，所述主通气管沿柱体的中心轴设置并贯通柱体，所述支通气管与主通气管相通并连通柱体外，所述主通气管的一端与输气管固定相通；

所述气囊呈环形阵列排列在所述柱体四周，包括橡胶囊体、橡胶软管，所述橡胶软管的一端固定在橡胶囊体上，另一端与支通气管固定相通；

所述连接装置用于连接相邻的两个活动节，包括若干液压杆、球铰支座及连接软管，所述液压杆和球铰支座阵列设置并分别对应固定安装在相邻的两个活动节上，所述液压杆的顶端设置有与球铰支座相配合的球形头，所述连接软管与两个活动节的主通气管固定连接；

所述移动装置包括若干液压支腿及电动车轮，所述液压支腿呈环形阵列排列并设置在所述活动节的两端，并与活动节的中心轴垂直设置，所述电动车轮固定安装在液压支腿的末端；

所述测量装置包括激光扫描仪、摄像头及控制中心，所述激光扫描仪和摄像头固定安装在最后一节活动节的尾部，用以扫描并收集管道形状、位置信息，所述控制中心用于处理激光扫描仪、摄像头收集的信息以控制加压装置的充气量、液压杆和液压支腿的伸缩及电动车轮转动，并连接移动终端。

更进一步的，所述空压机上还安装有空压气压表，所述主通气管和支通气管上分别安装有主电子气压表和支电子气压表。

更进一步的，所述主通气管的末端安装有主电动球阀，所述主电动球阀位于主通气管的末端与支通气管之间，所述支通气管均安装有支电动球阀，所述支电动球阀位于支电子气压表与主通气管之间。

更进一步的，所述输气管与主通气管、主通气管与连接软管、支通气管与橡胶软管之间采用拔插式接头可拆卸连接。

更进一步的，所述球铰支座包括固定块及液压锁芯，所述固定块朝向液压杆方向的侧面上开设有容纳球形头的凹槽，所述液压锁芯有两个并设置成圆弧形，所述液压锁芯安装在所述凹槽的顶端用于卡在所述球形头上，所述液压锁芯由液压驱动实现液压杆与固定块的锁定和脱离。

更进一步的，所述移动终端包括平板电脑、笔记本电脑，所述移动终端通过无线蓝牙与控制中心连接。

更进一步的，所述液压杆在活动节之间设置有四个，所述液压支腿在单个活动节上设置有八个。

更进一步的，所述气囊横截面设置成扇形，柱体周围的气囊构成一个完整的圆。

根据本发明的另一个技术方案，一种可调节非开挖修复施工方法，使用如上述的修复气囊，包括如下步骤：

气囊就位阶段：操作人员将环氧树脂等修复材料环绕涂抹至气囊上后，将可调节气囊放入检查井，通过控制中心调整液压支腿，使所有电动车轮与管壁四周相接触紧密，稳定气囊后，通过控制中心驱动电动车轮，带动可调节气囊向修复缺陷处移动，在移动过程中，通过活动节末端的激光扫描仪对管道形状、轴线和位置信息进行扫描，并将扫描信息反馈至控制中心，控制中心根据反馈数据自动计算并控制液压支腿伸缩长度，以保证气囊能够平稳运行，运行过程中遇到非直线管段时，控制中心根据反馈数据自动计算并控制各个液压杆伸缩长度，调整各个活动节的角度，实现气囊转弯并前进，当气囊到达缺陷修复位置后，进入姿态调整阶段；

姿态调整阶段：控制中心根据激光扫描仪数据，计算修复的气囊最佳姿态，即：各个活动节的轴线角度和中心坐标，操作人员根据控制中心提示，首先通过控制液压支腿，调整首个活动节的中心坐标和轴线位置，首个活动节调整到位后，再通过控制下一个活动节的液压支腿和两个活动节之间的液压调节器，使下一个活动节的中心坐标和轴线调整至计算位置，依次操作，直至末端活动节姿态调整完毕后，进入加压施工阶段；

加压施工阶段：气囊姿态调整完毕后，控制中心根据缺陷位置计算出各段气囊的最佳施工压力值，首先，通过控制中心控制末端活动节主通气管电动球阀关闭，其他所有主通气管电动球阀和支通气管电动球阀打开，然后通过加压装置对所有气囊进行逐步加压，加压过程中各个电子气压表进行实时气压监测，当气囊压力值达到该气囊的最佳施工压力值时，该活动节的所有支通气管电动球阀自动关闭，当所有气囊均达到最佳施工压力值后，停止加压，保持气压稳定，稳压过程中，当某个气囊的气压低于最佳施工压力值时，通过控制电动球阀可单独对该气囊进行增压，达到稳压时间后，进入减压退出阶段；

减压退出阶段：该阶段首先打开末端活动节主通气管电动球阀，然后依次打开其他主通气管电动球阀和支通气管电动球阀，进行放气减压，减压结束后，通过控制中心操作液压支腿和电动车轮将气囊移出，完成管道环氧树脂点修。

根据本发明的再一个技术方案，一种可调节非开挖修复气囊的应用，使用如上述的修复气囊应用于CCTV检测。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明可以调整活动节的轴线角度和修复时的气囊姿态，可实现管道错口、起伏、轴线存在交角等情况下的非开挖修复，施工质量高，施工成本低；

2、本发明通过设置激光扫描仪和摄像头，在管道修复过程中实时反馈三维和影像数据，为实现智能引导操作和姿态精准控制提供可能，提高了设备的可操作性；

3、本发明各步骤操作简单，施工效率高，具有较强的适用性；

4、该设备还可以作为CCTV检测设备使用，将气囊替换为紫外光灯后，还可适用于紫外光法修复排水管道，应用场景较多，具有较强的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例整体结构示意图；

图2为本发明实施例活动节结构示意图；

图3为图2中A-A剖切结构示意图；

图4为本发明实施例活动节与气囊配合结构示意图；

图5为图4中B-B剖切结构示意图；

图6为本发明实施例连接装置及移动装置结构示意图；

图7为本发明实施例尾部活动节结构示意图；

图8为本发明实施例尾部活动节端面结构示意图。

上述附图中：加压装置1、空压机11、输气管12、空压气压表13、活动节2、柱体21、主通气管22、支通气管23、主电子气压表24、支电子气压表25、主电动球阀26、支电动球阀27、气囊3、橡胶囊体31、橡胶软管32、连接装置4、液压杆41、球铰支座42、固定块421、液压锁芯422、连接软管43、球形头44、移动装置5、液压支腿51、电动车轮52、测量装置6、激光扫描仪61、摄像头62、拔插式接头7。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1~8所示，本发明实施例提出了一种可调节非开挖修复气囊，包括加压装置1、若干活动节2、若干气囊3、若干连接装置4、若干移动装置5及测量装置6；

所述加压装置1包括空压机11、输气管12，所述输气管12一端与空压机11固定连接；

所述活动节2首尾相连，单个活动节2包括柱体21、主通气管22及若干支通气管23，所述主通气管22、支通气管23均设置在柱体21内，所述主通气管22沿柱体21的中心轴设置并贯通柱体21，所述支通气管23与主通气管22相通并连通柱体21外，所述主通气管22的一端与输气管12固定相通；

所述气囊3呈环形阵列排列在所述柱体21四周，包括橡胶囊体31、橡胶软管32，所述橡胶软管32的一端固定在橡胶囊体31上，另一端与支通气管23固定相通；

所述连接装置4用于连接相邻的两个活动节2，包括若干液压杆41、球铰支座42及连接软管43，所述液压杆41和球铰支座42阵列设置并分别对应固定安装在相邻的两个活动节2上，所述液压杆41的顶端设置有与球铰支座42相配合的球形头44，所述连接软管43与两个活动节2的主通气管22固定连接；

所述移动装置5包括若干液压支腿51及电动车轮52，所述液压支腿51呈环形阵列排列并设置在所述活动节2的两端，并与活动节2的中心轴垂直设置，所述电动车轮52固定安装在液压支腿51的末端；

所述测量装置6包括激光扫描仪61、摄像头62及控制中心，所述激光扫描仪61和摄像头62固定安装在最后一节活动节2的尾部，用以扫描并收集管道形状、位置信息，所述控制中心用于处理激光扫描仪61、摄像头62收集的信息以控制加压装置1的充气量、液压杆41和液压支腿51的伸缩及电动车轮52转动，并连接移动终端。

通过加压装置1、活动节2、气囊3、连接装置4、移动装置5及测量装置6，可以调整拐角处活动节2的轴线角度和修复时的气囊3姿态，可实现管道错口、起伏、轴线存在交角等情况下的缺陷非开挖修复。

如图1、图2所示，为了可以实时监测各个活动节2及气囊3的气压状态，所述空压机11上还安装有空压气压表13，所述主通气管22和支通气管23上分别安装有主电子气压表24和支电子气压表25。

如图2、图3所示，为了将各个气囊3加压到最佳施工压力值及操作便利，所述主通气管22的末端安装有主电动球阀26，所述主电动球阀26位于主通气管22的末端与支通气管23之间，所述支通气管23均安装有支电动球阀27，所述支电动球阀27位于支电子气压表25与主通气管22之间。

通过控制中心控制末端活动节2主通气管22电动球阀关闭，其他所有主通气管22电动球阀和支通气管23电动球阀打开，然后通过加压装置1对所有气囊3进行逐步加压，当气囊3压力值达到该气囊3的最佳施工压力值时，该活动节2的所有支通气管23电动球阀自动关闭，当所有气囊3均达到最佳施工压力值后，停止加压，保持气压稳定，稳压过程中，当某个气囊3的气压低于最佳施工压力值时，通过控制电动球阀可单独对该气囊3进行增压，采用逐步加压的操作方法，实现了不同位置的施工气压的精准控制，更好的保障了环氧修复的质量。

如图2~6所示，为了实现活动节2和气囊3的灵活组装，所述输气管12与主通气管22、主通气管22与连接软管43、支通气管23与橡胶软管32之间采用拔插式接头7可拆卸连接。可根据实际组装不同长度的活动节2和相对应的气囊3，适用修复范围更广，也为气囊3可改变轴线创造了条件。

如图6所示，为了实现活动节2的拆卸，所述球铰支座42包括固定块421及液压锁芯422，所述固定块421朝向液压杆41方向的侧面上开设有容纳球形头44的凹槽，所述液压锁芯422有两个并设置成圆弧形，所述液压锁芯422安装在所述凹槽的顶端用于卡在所述球形头44上，所述液压锁芯422由液压驱动实现液压杆41与固定块421的锁定和脱离。在液压锁芯422锁住液压杆41的球形头44时，液压杆41在球铰支座42内可自由转动，便于控制相邻活动节2的轴线角度，实现转弯，并通过液压锁芯422便于拆卸活动节2。

为了便于在地面上控制修复气囊3，所述移动终端包括平板电脑、笔记本电脑，所述移动终端通过无线蓝牙与控制中心连接。操作更加便利。

如图6~图8所示，所述液压杆41在活动节2之间设置有四个，所述液压支腿51在单个活动节2上设置有八个。在实现转弯和行走功能的前提下，节省成本。

如图5所示，为了使气囊3与管道内壁有更多、更大的接触面积，所述气囊3横截面设置成扇形，柱体21周围的气囊3构成一个完整的圆。便于气囊3对管道内壁进行修复。

本发明实施例还提出了一种可调节非开挖修复施工方法，使用如上述的修复气囊3，包括如下步骤：

气囊3就位阶段：操作人员将环氧树脂等修复材料环绕涂抹至气囊3上后，将可调节气囊3放入检查井，通过控制中心调整液压支腿51，使所有电动车轮52与管壁四周相接触紧密，稳定气囊3后，通过控制中心驱动电动车轮52，带动可调节气囊3向修复缺陷处移动，在移动过程中，通过活动节2末端的激光扫描仪61对管道形状、轴线和位置信息进行扫描，并将扫描信息反馈至控制中心，控制中心根据反馈数据自动计算并控制液压支腿51伸缩长度，以保证气囊3能够平稳运行，运行过程中遇到非直线管段时，控制中心根据反馈数据自动计算并控制各个液压杆41伸缩长度，调整各个活动节2的角度，实现气囊3转弯并前进，当气囊3到达缺陷修复位置后，进入姿态调整阶段；

姿态调整阶段：控制中心根据激光扫描仪61数据，计算修复的气囊3最佳姿态，即：各个活动节2的轴线角度和中心坐标，操作人员根据控制中心提示，首先通过控制液压支腿51，调整首个活动节2的中心坐标和轴线位置，首个活动节2调整到位后，再通过控制下一个活动节2的液压支腿51和两个活动节2之间的液压调节器，使下一个活动节2的中心坐标和轴线调整至计算位置，依次操作，直至末端活动节2姿态调整完毕后，进入加压施工阶段；

加压施工阶段：气囊3姿态调整完毕后，控制中心根据缺陷位置计算出各段气囊3的最佳施工压力值，首先，通过控制中心控制末端活动节2主通气管22电动球阀关闭，其他所有主通气管22电动球阀和支通气管23电动球阀打开，然后通过加压装置1对所有气囊3进行逐步加压，加压过程中各个电子气压表进行实时气压监测，当气囊3压力值达到该气囊3的最佳施工压力值时，该活动节2的所有支通气管23电动球阀自动关闭，当所有气囊3均达到最佳施工压力值后，停止加压，保持气压稳定，稳压过程中，当某个气囊3的气压低于最佳施工压力值时，通过控制电动球阀可单独对该气囊3进行增压，达到稳压时间后，进入减压退出阶段；

减压退出阶段：该阶段首先打开末端活动节2主通气管22电动球阀，然后依次打开其他主通气管22电动球阀和支通气管23电动球阀，进行放气减压，减压结束后，通过控制中心操作液压支腿51和电动车轮52将气囊3移出，完成管道环氧树脂点修。

该方法主要分为气囊3就位、姿态调整、加压施工、减压退出等几个步骤，各步骤操作简单，施工效率高，具有较强的适用性。

本发明实施例还提出了一种可调节非开挖修复气囊的应用，使用如上述的修复气囊3应用于CCTV检测。对非直线管网适应性较强。将可拆卸气囊3替换为紫外光灯后，还可适用于紫外光法修复排水管道，应用场景较多，具有较强的实用性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种可调节非开挖修复气囊，其特征在于，包括加压装置、若干活动节、若干气囊、若干连接装置、若干移动装置及测量装置；

所述加压装置包括空压机、输气管，所述输气管一端与空压机固定连接；

所述活动节首尾相连，单个活动节包括柱体、主通气管及若干支通气管，所述主通气管、支通气管均设置在柱体内，所述主通气管沿柱体的中心轴设置并贯通柱体，所述支通气管与主通气管相通并连通柱体外，所述主通气管的一端与输气管固定相通；

所述气囊呈环形阵列排列在所述柱体四周，包括橡胶囊体、橡胶软管，所述橡胶软管的一端固定在橡胶囊体上，另一端与支通气管固定相通；

所述连接装置用于连接相邻的两个活动节，包括若干液压杆、球铰支座及连接软管，所述液压杆和球铰支座阵列设置并分别对应固定安装在相邻的两个活动节上，所述液压杆的顶端设置有与球铰支座相配合的球形头，所述连接软管与两个活动节的主通气管固定连接；

所述移动装置包括若干液压支腿及电动车轮，所述液压支腿呈环形阵列排列并设置在所述活动节的两端，并与活动节的中心轴垂直设置，所述电动车轮固定安装在液压支腿的末端；

所述测量装置包括激光扫描仪、摄像头及控制中心，所述激光扫描仪和摄像头固定安装在最后一节活动节的尾部，用以扫描并收集管道形状、位置信息，所述控制中心用于处理激光扫描仪、摄像头收集的信息以控制加压装置的充气量、液压杆和液压支腿的伸缩及电动车轮转动，并连接移动终端。

2.如权利要求1所述的一种可调节非开挖修复气囊，其特征在于：所述空压机上还安装有空压气压表，所述主通气管和支通气管上分别安装有主电子气压表和支电子气压表。

3.如权利要求2所述的一种可调节非开挖修复气囊，其特征在于：所述主通气管的末端安装有主电动球阀，所述主电动球阀位于主通气管的末端与支通气管之间，所述支通气管均安装有支电动球阀，所述支电动球阀位于支电子气压表与主通气管之间。

4.如权利要求1所述的一种可调节非开挖修复气囊，其特征在于：所述输气管与主通气管、主通气管与连接软管、支通气管与橡胶软管之间采用拔插式接头可拆卸连接。

5.如权利要求1所述的一种可调节非开挖修复气囊，其特征在于：所述球铰支座包括固定块及液压锁芯，所述固定块朝向液压杆方向的侧面上开设有容纳球形头的凹槽，所述液压锁芯有两个并设置成圆弧形，所述液压锁芯安装在所述凹槽的顶端用于卡在所述球形头上，所述液压锁芯由液压驱动实现液压杆与固定块的锁定和脱离。

6.如权利要求1所述的一种可调节非开挖修复气囊，其特征在于：所述移动终端包括平板电脑、笔记本电脑，所述移动终端通过无线蓝牙与控制中心连接。

7.如权利要求1所述的一种可调节非开挖修复气囊，其特征在于：所述液压杆在活动节之间设置有四个，所述液压支腿在单个活动节上设置有八个。

8.如权利要求1所述的一种可调节非开挖修复气囊，其特征在于：所述气囊横截面设置成扇形，柱体周围的气囊构成一个完整的圆。

9.一种可调节非开挖修复施工方法，其特征在于，使用如权利要求1~8所述的修复气囊，包括如下步骤：

气囊就位阶段：操作人员将环氧树脂等修复材料环绕涂抹至气囊上后，将可调节气囊放入检查井，通过控制中心调整液压支腿，使所有电动车轮与管壁四周相接触紧密，稳定气囊后，通过控制中心驱动电动车轮，带动可调节气囊向修复缺陷处移动，在移动过程中，通过活动节末端的激光扫描仪对管道形状、轴线和位置信息进行扫描，并将扫描信息反馈至控制中心，控制中心根据反馈数据自动计算并控制液压支腿伸缩长度，以保证气囊能够平稳运行，运行过程中遇到非直线管段时，控制中心根据反馈数据自动计算并控制各个液压杆伸缩长度，调整各个活动节的角度，实现气囊转弯并前进，当气囊到达缺陷修复位置后，进入姿态调整阶段；

姿态调整阶段：控制中心根据激光扫描仪数据，计算修复的气囊最佳姿态，即：各个活动节的轴线角度和中心坐标，操作人员根据控制中心提示，首先通过控制液压支腿，调整首个活动节的中心坐标和轴线位置，首个活动节调整到位后，再通过控制下一个活动节的液压支腿和两个活动节之间的液压调节器，使下一个活动节的中心坐标和轴线调整至计算位置，依次操作，直至末端活动节姿态调整完毕后，进入加压施工阶段；

加压施工阶段：气囊姿态调整完毕后，控制中心根据缺陷位置计算出各段气囊的最佳施工压力值，首先，通过控制中心控制末端活动节主通气管电动球阀关闭，其他所有主通气管电动球阀和支通气管电动球阀打开，然后通过加压装置对所有气囊进行逐步加压，加压过程中各个电子气压表进行实时气压监测，当气囊压力值达到该气囊的最佳施工压力值时，该活动节的所有支通气管电动球阀自动关闭，当所有气囊均达到最佳施工压力值后，停止加压，保持气压稳定，稳压过程中，当某个气囊的气压低于最佳施工压力值时，通过控制电动球阀可单独对该气囊进行增压，达到稳压时间后，进入减压退出阶段；

减压退出阶段：该阶段首先打开末端活动节主通气管电动球阀，然后依次打开其他主通气管电动球阀和支通气管电动球阀，进行放气减压，减压结束后，通过控制中心操作液压支腿和电动车轮将气囊移出，完成管道环氧树脂点修。

10.一种可调节非开挖修复气囊的应用，其特征在于，使用如权利要求1~8所述的修复气囊应用于CCTV检测。