CN202381921U - 非开挖内置套管管道修复设备 - Google Patents

Abstract

一种非开挖内置套管管道修复设备，用于在相邻的两个检查井之间修复受损管道，其中一检查井作为设备工作井，另一检查井作为合口工作井，所述设备包括机械牵引***以及液压动力***，所述机械牵引***设于设备工作井，且该机械牵引***能够在所述设备工作井及合口工作井之间的待修管道内延伸与牵拉；所述液压动力***包括液压动力站及牵引液压缸，其向机械牵引***和管道装配***输出动力，满足管道牵引和接口撞合的动力需求；其中，所述机械牵引***在液压动力支持下牵引短管前行，并在行进的过程中逐一将后一短管与前一短管撞合连接。本实用新型能够完全实现非开挖，具有横穿道路不断行、施工时间短、工程综合造价低、对交通影响极小等优点。

Description

非开挖内置套管管道修复设备

技术领域

本实用新型涉及一种非开挖内置套管管道修复技术，尤其是指一种完全不开挖地表的方法进行地下管道修复或更新的非开挖内置套管管道修复设备。 

背景技术

目前排水管道更新、修复方面，采用较多的有非开挖胀(扩)管、夯管法、穿插管法、内衬管法等施工工艺。大致描述如下： 

1、非开挖胀管(扩管)工艺： 

非开挖胀管(扩管)工艺，是一种以液压动力设备，通过连接、输送、回拉快装杆，并以牵拉切割头、胀碎头在割裂、胀扩旧管的同时，向旧管道周围土壤内挤压旧管片，将连接在胀碎头后面的新管道拖拉到所需位置，实现对旧管道替换的工艺。 

2、非开挖穿插法修复工艺： 

所谓非开挖插管法修复工艺，是以牵引或顶推设备为动力，将一条新管道从旧管道内部穿过，置于旧管道内，并对新旧管道之间缝隙进行注浆填充，使新旧管道形成整体，而实现对旧管道修复加固的修复工艺。 

3、非开挖内衬管修复工艺： 

将浸渍热固性树脂的软管，以水动力翻转或牵拉方式置入旧管道内，通过加热或充气等方法，将浸树脂的软管贴附于旧管道内壁，进行固化形成管道内衬管的修复工艺。 

非开挖穿插法的基本作法有三种： 

第一种：是将等于或大于待修管内径的具有记忆特性的HDPE管材，折叠成U型形状，使其截面小于待修管道截面，在牵引力修下快速***待修管道内，依靠管材自身的记忆特性或借助气压和温度，使之回弹膨胀复圆，并以过盈状态贴附在待修管内壁，形成牢固的管中管，达到新旧管道紧密结合为一体的效果，以提高旧管使用功能、延长使用寿命的施工工艺。 

第二种：是将小于待修管道直径的HDPE、PVC、玻璃钢等管材，通过牵引、顶进或两者的组合安装到待修管道中，并对新旧管道之间空隙注入水泥砼浆液(按照一定配合比)，使新旧管道结合为一体，以增加旧管道结构强度的施工工艺。 

第三种：径向均匀缩径***法。选择PE80或PE100及其改性材料，在管道缩径前依所 需长度热熔连接，之后将PE管道预热至约100℃进行拉拔缩径；在允许时间内对拉入的缩径PE管需施加一定的牵引力，防止缩径管直径在完全进入待修复管道前发生较大的回弹。管道缩径的过程应连续，不宜中断。缩径管拉入完毕后，管道静置时间不得少于24h，使其充分恢复至原来的管径；也可采用加热加压方式加速缩径管复原，时间不应少于8h。与待修管道紧密贴实，使新旧管道结合为一体，以增加旧管道结构强度的施工工艺。 

以上三种非开挖穿插方法均需要局部开挖路面。进行穿插管施工时，为满足管材弯曲半径要求需设置工作坑，造成对路面的损坏，影响道路完好，形成对交通的影响，不能完全实现非开挖；其次，采用U型折叠***方法时，所适用的管材不能过厚，因此，如置入腐蚀严重的待修管道中，很难满足管道结构强度需求。 

4、非开挖短管内衬修复工艺：即将短管现场一边焊接一边拖入旧管道内(短管长度以附合人工操作井拖入为宜)，最后将新旧管道之间间隙注浆填满，实现对旧管道修复加固的修复工艺。或者将管片由检查井进入管内，然后组装成衬管，最后在衬管和母管灌注水泥浆。 

其中，非开挖穿插法修复工艺与内置套管法类似，均采用牵拉或顶推的方式将新管直接置入旧管，对新旧管道之间的间隙进行充填的管道修复方法。 

这些施工工艺中，非开挖胀管(扩管)工艺及非开挖内衬管修复工艺都需要开挖作业坑，有很多情况下不具备条件；而且，内衬工艺所完成的内衬管的刚性差，容易塌落，一旦塌落，将造成管线堵塞，非开挖短管内衬修复工艺需要将整根塑料管截为短节，每根短管长60～70cm，在井下逐一热熔焊接(受焊机置入所限，适用管径有限)，每道焊口需20～30分钟，相对而言较麻烦，单位时间内完成施工量受到局限；目前国内缺乏专门生产用于内衬的短管，影响短管内衬技术的发展。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种非开挖内置套管管道修复设备，以实现不开挖路面而修复损坏埋地管道的目的。 

本实用新型的技术解决方案包括：一种非开挖内置套管管道修复设备，该设备用于在相邻的两个检查井之间修复受损管道，其中一检查井作为设备工作井，另一检查井作为合口工作井，所述设备包括机械牵引***以及液压动力***，所述机械牵引***设于设备工作井，且该机械牵引***能够在所述设备工作井及合口工作井之间的待修管道内延伸与牵拉；所述液压动力***包括液压动力站及牵引液压缸，其向机械牵引***和管道装配***输出动力，满足管道牵引和接口撞合的动力需求；其中，所述机械牵引***在液压动力支持下牵引短管前行，并在行进的过程中逐一将后一短管与前一短管撞合连接。 

如上所述的非开挖内置套管管道修复设备，其中，所述机械牵引***包括牵引操控架、用于完成牵引链条导向和牵引力传递的导向支座、牵引头、牵引链条及用于短管合口的后置压力盘；其中： 

所述牵引链条的承拉能力大于等于液压动力***的最大牵引力，牵引液压缸为立装于第二检查井处的中空式液压缸，所述牵引链条从其中穿设而过； 

所述牵引操控架置于所述牵引液压缸上方，用以完成牵引链条的控制和牵拉操作；

所述牵引头是采用钢板焊接成的锥形连接器，用于引领和连接套管前行，该牵引头的前端具有中孔，牵引头内设有用于固定牵引链条一端的固定卡环； 

所述后置压力盘设置于被撞合连接短管的尾端，用于与所述牵引液压缸配合对短管实施定位及平衡推力，其前侧设有用以连接反向滑轮挂钩的固定环，其后侧设有能够固定于井壁的固定结构。 

如上所述的非开挖内置套管管道修复设备，其中，所述牵引链条穿过所述立装中空式液压缸中心孔，并通过设备底部的导向滑轮导向待修管道另一端，连续穿过牵引头前端的中孔及后置压力盘所挂的反向滑轮，再反馈至牵引头内侧，并与设置在牵引头内的固定卡环进行铰接式连接固定，形成牵引链条相背作用式连接。 

如上所述的非开挖内置套管管道修复设备，其中，所述牵引链条设有链条控制锁扣，所述链条控制锁扣包括对称设于所述牵引液压缸顶端的两个活动锁块，所述活动锁块的外端能够枢转地固定，其内侧顶部和底部分别设有链条容置槽，所述牵引链条能够相对该链条控制锁扣向上移动而相对向下移动则被限制。 

如上所述的非开挖内置套管管道修复设备，其中，所述短管的两端分别具有倒榫结构的子、母口连接部，相邻二短管撞合后形成锁扣密封状态。 

如上所述的非开挖内置套管管道修复设备，其中，所述短管的前端设有子口连接部，后端设有母口连接部，通过前端的子口连接部或后端的母口连接部，分别与对应的相邻短管的母口连接部或子口连接部相配合锁扣连接，其连接形式为倒榫锁扣结构，该子口连接部包括管壁外周的内凹部位及斜坡面状突出的坡口部位，该母口连接部包括管壁内周的凸出部位以及斜坡状凹入的坡口部位，所述子口连接部的坡口部位与所述母口连接部的坡口部位相配合形成倒榫锁扣结构的圆锥状过盈互嵌段，所述子口连接部的内凹部位与所述母口连接部的凸出部位相互配合卡合形成倒榫锁扣结构的扣合段，所述扣合段的结合面为平直的筒状或斜坡式的圆锥状。 

如上所述的非开挖内置套管管道修复设备，其中，所述导向支座包括连接套筒、前置支撑受力脚、导向滑轮及导向支架；该连接套筒为两端设有法兰盘的立管，其通过上部法兰盘 与牵引液压缸同轴设置，牵引链条从其中穿设而过，该连接套筒的下部法兰盘与焊接于导向支架上部的法兰盘连接；导向滑轮设于该导向支架底部，用于将牵引链条由垂直方向转为水平方向。 

如上所述的非开挖内置套管管道修复设备，其中，所述导向支座设有两只前置支撑受力脚；该前置支撑受力脚远端部为面积较大的抵接板；该前置支撑受力脚采用角度及/或长度可调节结构，该前置支撑受力脚能够水平转动地固定于连接套筒底部，且各前置支撑受力脚是由内支腿和外支腿两部分套装形成，且内支腿和外支腿上设有定位孔。 

如上所述的非开挖内置套管管道修复设备，其中，该导向支座的外侧设有支撑螺杆，导向支座能够上下调节地固定支撑于井底。 

如上所述的非开挖内置套管管道修复设备，其中，该连接套筒是通过多个立管状的连接件与牵引液压缸的下端连接。 

本实用新型是根据内置套管施工工艺特点，在进行“内置套管”设备的组合设计中，立足于环保和方便操作为基本思路。本实用新型确定采取液压动力形式，牵引机械选择分体组合式，以便于搬运、拆装为宜。短管连接与拖入所需动力为拖动力，以便于选择合适的液压动力设备。 

本实用新型实现是由液压动力设备输出动能，以传动链条通过相背运动设置原理连接，在牵引前行的过程中，带动后置压力盘前行、加压，完成短管的合口与连接，最终在旧管道内实现短管的组装形成一条新管道，完成内置套管的施工。 

设备安装完毕后，将牵引链条从立装中空式液压缸中心孔穿过，通过设备底部的导向滑轮导向管段另一端，连续穿过牵引头前端中孔及与后置压力盘以挂钩连接的反向滑轮，反馈至牵引头内侧，与设置在牵引头内的固定卡环进行铰接式连接固定，完成链条相背作用力的连接。所有安装完成后即可在液压缸往复运动作用下，逐节安装短管进行合口及推进施工。 

本实用新型的非开挖内置套管修复技术，是一种解决管道修复的新技术。尤其针对排水管道所在地理环境复杂、不具备任何开挖条件时，在满足工艺适用条件的情况下，本实用新型是实施管道修复的一种有效方法。该技术最突出的特点就是完全实现非开挖，具有横穿道路不断行、施工时间短、工程综合造价低、对交通影响极小等优点，所有工作利用两个相邻检查井中即可完成。 

附图说明

图1为本实用新型的非开挖内置套管管道修复设备的一具体实施例的示意图。 

图2为本实用新型的非开挖内置套管管道修复设备的具体实施例的应用实施示意图。 

图3为本实用新型一具体实施例所采用的牵引液压缸的结构示意图。 

图4至图4C为本实用新型的一具体实施例所采用的活动锁块的结构示意图。 

图5为本实用新型一具体实施例所采用的牵引支座应用于检查井内的俯视示意图。 

图5A、图5B为图5中的牵引支座的主视图和俯视图。

图6为本实用新型一具体实施例所采用的牵引头的结构示意图。 

图7A、图7B为本实用新型的一具体实施例中所采用的后置压力盘的结构示意图。 

图8、图8A为本实用新型一具体实施例所采用的短管的结构示意图。 

图9、图9A、图9B、图9C为本实用新型另一具体实施例所采用的短管的结构示意图及装配动作示意图。附图主要标号说明： 

1、检查井           2、待修管道        3、发电机 

4、液压动力站       5、牵引操控架      6、牵引液压缸 

7、连接件           8、导向支座        9、支撑螺杆 

10、牵引头          11、牵引链条       12、后置压力盘 

13、短管            14、链条控制锁扣   61、液压缸活塞 

62、液压缸体         63、液压缸法兰盘  64、液压缸油管接头 

81、连接套筒         82、角形立筋      84、外支腿 

85、内支腿           86、短销轴        87、长销轴 

88、支撑螺杆         89、限位圈        101、导链套 

102、导锥筒          103、挡环         104、定位筒 

105、固定卡环        141、链锁块       142、固定盘 

143、隔挡环          144、锁母         145、销轴 

146、侧板            147、螺母         148、侧板外侧 

810、导向滑轮 

具体实施方式

下面配合附图及具体实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。 

本实用新型提出一种非开挖内置套管管道修复设备，仅在相邻的两个检查井之间修复受损管道，所述设备包括：机械牵引***及液压动力***，机械牵引***设于一端检查井，且该机械牵引***能够在所述相邻两个检查井之间的待修管道内移动延伸；该液压动力***为该机械牵引***提供液压动力，满足管道牵引和接口撞合的动力需求；其中，所述机械牵引***在液压动力支持下牵引短管前行并将该短管与前一短管撞合连接，从而在待修管道内 实现短管的组装而形成一条新管道。 

本实用新型是以市政排水管道内部环境、管道坡度影响以及短管牵引与撞合力适配等作为设计的主要思路。在液压动力***和机械牵引***的设计中，考虑了施工管段适宜长度以及在旧管道内新管的撞合、连接、牵引等全部工艺过程，同时还可进一步考虑随着新套入管道长度的不断延长，管道自重不断增加的特点，依据物体运动原理来确定所需拖动力的大小，并确定以液压动力***、机械牵引***、管道装配***为基本组成。 

为了准确、清楚地了解本实用新型的技术方案，下面结合该管道修复设备的一具体实施例进行详细说明： 

如图1至图9C所示，本实用新型的管道修复设备是通过相邻的两个检查井来对其间的待修管道进行非开挖式修复的。具体地，该管道修复设备包括设于其中一检查井(作为设备工作井)一侧的动力***以及牵引***，并通过另一检查井(作为合口工作井)将短管逐一下放至待修管道的尾端，该牵引***用于在该待修管道的范围内牵引拖动短管，以将该短管与前一短管撞合连接及牵引拖动，该动力***主要用于为该牵引***提供动力。该牵引***同时还可用于将各短管撞合后形成的新管道部分拖动到合适的位置。 

如图1所示，其为本实用新型的一具体实施例的结构示意图，其采用液压动力***和机械牵引***，液压动力***包括发电机3、液压动力站4及牵引液压缸6，牵引液压缸6向机械牵引***输出动力，满足管道牵引和接口撞合的动力需求。 

进一步地，牵引液压缸为立装设置的中空式液压缸，如图3所示，其主要包括液压缸活塞61和液压缸体62，该液压缸活塞61呈中空状，其中空部位用于牵引链条上下穿设其中；液压缸体62套设于液压缸活塞61外，其上设有液压缸油管接头64，其上端设有液压缸法兰盘63。在本实用新型的一应用实施例中，根据拖动力以及牵引形式的需求，确定液压工作站工作压力为16MPa，额定流量为8.5L/min；确定液压缸形式为中空式液压缸，向牵引***和管道装配***输出动力。牵引液压缸选择拖动力为10吨的液压缸，以满足管道牵引和接口撞合的动力需求。 

机械牵引***主要是在液压动力支持下，采用导向支座与牵引链条铰接牵引的形式完成短管撞合与管道拖动，本实用新型的一具体实施例中，其机械牵引***主要包括牵引操控架5、导向支座8、牵引头10、牵引链条11及后置压力盘12。其中： 

牵引操控架5设置于牵引液压缸6上方，用以完成牵引链条11的控制和牵拉操作；该牵引操控架5包括固定支架和绞接牵引紧固器，固定支架的支撑脚固设于牵引液压缸6缸体外套62顶部法兰盘63上，其铰接牵引紧固器用于控制牵引链条11的松紧。优选地，该牵引操控架5上设有操控轮，以利方便地实现对牵引链条的收放控制，具体请参考图1、图2所示。 

如图5、图5A、图5B所示，导向支座8主要包括连接套筒81、前置支撑受力脚、导向滑轮810及导向支架83，用于完成牵引链条11的导向以及传递牵引力。该连接套筒81为两端设有法兰盘的立管，其通过上部法兰盘与牵引液压缸6同轴设置，牵引链条11可以从其中穿设而过，该连接套筒81的下部法兰盘焊接于导向支架83上，并在外侧利用角形立筋82加强。导向滑轮810设于该导向支架83上，用于将牵引链条11由垂直方向转为水平方向，导向支座8较佳设有两只前置支撑受力脚，且该支撑受力脚远端部为面积较大的抵接板，以便使得其两侧能够同时充分地顶抵于作业井的井壁上。如图所示，该导向支座8的外侧设有支撑螺杆9，以便可调节将导向支座8固定支撑于井底的上下位置。 

为了提高该导向支座的适应性，该前置支撑受力脚较佳采用角度及/或长度可调节结构，在一具体实施例中，该前置支撑受力脚是可水平枢转地固定于连接套筒8底部，而且，各前置支撑受力脚是由内支腿85和外支腿84两部分套装形成，且内支腿85和外支腿84上设有定位孔，以便在调节到合适长度后以销钉插接固定。 

如图2所示，本实用新型的一具体实施例中，该连接套筒81是通过多个连接件7与牵引液压缸6的下端连接，以便通过连接件7的组合来调整装机高度，该连接件7可选择方便组装的立管状。 

牵引头10是采用钢板焊接成的中空的锥形连接器，用于引领和连接组装管道前行，其包括前端的锥形固定部和后端的连接部，该固定部具有前端中孔，用于牵引链条11由其穿设至挂设于后置压力盘12的反向滑轮(图中未示出)，且牵引头内设有固定卡环，用于固定牵引链条11折返后的尾端；连接部为筒状，其与固定部间形成阶梯状的限位部，用于与第一节短管相结合。如图6所示，本实用新型的一具体实施例中，该牵引头包括导链套101、导锥筒102、挡环103、定位筒104及固定卡环105，该导链套101、挡环103分别焊固于导锥筒102的顶、底端，且该挡环103套固于该定位筒104的前端外周，固定卡环105偏离导链套101的中央位置而焊接于其外周。 

后置压力盘12设置于被撞合的短管的尾端，与牵引链条配合对短管实施定位和平衡推力，动力站输出的动力通过导向滑轮作用在后置压力盘12上，使压力盘获得水平动力，完成短管的合口、定位。如图7A、图7B所示，其为本实用新型的一具体实施例中所采用的后置压力盘的结构示意图，其包括前端的筒状定位圈124和后端的挡板盘125，挡板盘125设于定位圈124的底端外周，以形成阶梯状的限位部，便于将待合口短管的尾端套设固定于定位圈124的外周。如图所示，一轴向延伸的内筋板122焊接于定位圈124的内侧，且其尾端延伸至挡板盘125外，该内筋板122的两端均具有固定孔，由此，在后置压力盘12的前端沿轴向形成固定环121，以便将反向滑轮(图中未示出)可摘取地连接固定，例如可将该反向滑轮以挂钩连接，挂钩 可挂在后置压力盘12前端的固定环121上；其后侧的固定孔形成压力盘的固定结构，用于将该后置压力盘12可活动地固定于井壁，该固定结构例如可用固定插销(图中未示出)插设于该固定孔后即可固定于井壁，以限制后置压力盘12使其不能轴向移动。在待装短管下放且与前一短管13对位后，将带有牵引链条11的反向滑轮穿过该待装短管后挂设于后置压力盘的前端；在完成撞合并将已撞合形成的新管道部分拖动到预定位置后，可将该反向滑轮从后置压力盘12上摘取下来，以便放开后置压力盘12，以备下一待装短管的安装。 

牵引链条11为采用特殊钢材(例如锰钢)并经过热处理制成的链条，其承拉能力较佳是大于等于液压动力***的最大牵引力；本实施例中，牵引链条11先穿过立装中空式牵引液压缸6的中心孔，并通过导向支座8底部的导向滑轮810向待修管道另一端导引，在连续穿过牵引头10的前端中孔及反向滑轮后，折返至牵引头10内侧，与设置在牵引头10内的固定卡环105进行铰接式连接固定，完成牵引链条11相背作用方式的连接。 

本实用新型的一应用实施例中，根据液压牵引受力和配重要求，将非开挖套管设备的拖动管道重量设定在：管长50～100米范围内(重量为2525kg～5049kg)，拖动力确定：以套管施工过程中，以PE管在液压设备的牵引下，在原旧管道内做匀速直线运动。根据物体匀速水平直线运动原理，利用拉力和摩擦力两力平衡的条件，确定液压设备的最大牵引力。工艺实施范围设置为DN200至DN1000的排水管道，一般检查井在直线管段上的最大间距为70米，内置套管施工满足的最大管径为DN710，每米重量为75.11kg。一段施工长度总重量约5.26吨。考虑到可能出现的不可预见因素，机械各部分所承受拖动力为10吨。 

根据力学原理及各部件的受力种类和受力要求，所有部件较佳是采用45#钢和钢板进行设计、加工。各传动部件表面及传动链条全部经过淬火热处理工艺，硬度可达洛氏Hkc46-51，以满足拖动力的需求。 

较佳地，牵引链条11设有链条控制装置，以将牵引链条11控制在短管撞合方向而不会反向运动，保证撞合动作的可靠性。该链条控制装置为一种链条控制锁扣14，其包括对称设于牵引液压缸6顶端的两个链锁块141，各活动锁块的外端通过枢轴142能够枢转地固定，其内侧顶部和底部分别设有凹槽，以便当两个活动锁块141靠近合拢时在顶部和底部形成链条容置槽，牵引链条11能够向上移动而其向下移动则被限制。具体地，请参见图4至图4C所示，链条控制锁扣14包括链锁块141、固定盘142、隔挡环143、锁母144、销轴145、侧板146和小六角螺母147，其中，该链锁块141与侧板146用销轴145及小六角螺母147联接后，侧板146再与固定盘142点焊，使链锁块141在侧板146和销轴145上能够灵活转动，最后加固焊接，两块侧板146只需焊接外侧148即可，链锁块141与侧板146间较佳具有0.05-0.1mm的间隙。 

如图4C所示，由于锁链块141固定在液压缸上，当液压缸上移时，锁链块141自动锁紧牵 引链条11，向上移动，使后置压力盘12获得水平方向的动力；当液压缸下移时，带动锁链块141移动旋转，从而自动松开对牵引链条11的锁紧。具体地，当牵引链条11上移(或链锁块141下移)到了一定位置，链锁块141旋转超过最高点(本实施例为R48.15)尺寸后，链锁块141的自重会使其在销轴145上向下旋转到牵引链条位置。当链锁块141锁住牵引链条11时，在牵引液压缸6活塞杆61的作用下，使牵引链条11能够负载重物上移到指定位置。当牵引液压缸与链锁块141一同下移时，链锁块141在销轴145往反方向旋转自动松开之前对牵引链条11的卡锁(此时牵引链条11由牵引操控架上的铰接牵引紧固器控制，使其不能下移)，从而使得液压缸与牵引液压缸与链锁块141能够根据需要一同下移到指定位置；重复上述动作，即可完成负载重物的举升。 

结合上述描述，本领域的技术人员应已可准确理解本实用新型的设备和对应的工艺，下面进一步说明本实用新型的一具体实施例中所采用的短管的结构，该短管的两端分别具有倒榫结构的子、母口连接部，以便在相邻二短管撞合后形成锁扣密封状态，下面详细描述： 

如图8所示，本实施例的短管是采用一种具有子母口倒榫联接口的短管，该短管的前端131设有子口连接部133，短管的后端132设有母口连接部134，通过前端的子口连接部133及/或后端的母口连接部134分别与对应的邻接短管的母口连接部134或子口连接部133相配合锁扣连接，形成倒榫锁扣结构。 

该子口连接部和母口连接部均包括外端的过盈互嵌段和内端相对凹入设置的扣合段，且各自的过盈互嵌段和扣合段之间形成阶梯式止逆结构，该阶梯部位的高度较佳为3～5mm，从而形成便于装配及密封的倒榫锁扣结构。 

本实用新型的一实施例中，请结合图8A所示，该子口连接部133包括管壁外周所设的斜坡状突出的坡口部位135以及内凹部位137，该母口连接部134包括管壁内周所设的斜坡状凹入的坡口部位136以及凸出部位138，子口连接部133的坡口部位135与母口连接部134的坡口部位136相配合形成倒榫锁扣结构的过盈互嵌段，子口连接部133的内凹部位137与母口连接部134的凸出部位138相互配合卡合形成倒榫锁扣结构的扣合段。 

进一步地，请参见图8A所示，本实施例中，子口连接部133的内凹部位137为底部轴向呈平直状的环状扣合槽，母口连接部134的凸出部位138为内壁在轴向呈平直状的环状扣合部，如此，在相邻的两节短管实现撞合后形成斜坡式接触(锥面)的过盈互嵌段和平直接触(筒状)的扣合段。较佳地，该环状扣合槽处的厚度与环状扣合部处的厚度较佳是各为完整管壁厚度的1/2。 

本实用新型的另一实施例中，参见图9至图9C所示，其中，图9A为图9中I处的子口连接部的局部放大示意图，图9B为图9中II处的母口连接部的局部放大示意图，图9C为本实施例 的短管的撞合过程接口处的动作示意图。该子口连接部133包括管壁外周所设的斜坡状突出的坡口部位135以及内凹部位137，该母口连接部134包括管壁内周所设的呈斜坡面凹入的坡口部位136以及凸出部位138，子口连接部133的坡口部位135与母口连接部134的坡口部位136相配合形成倒榫锁扣结构的过盈互嵌段(滑动段)，子口连接部133的内凹部位137与母口连接部134的凸出部位138相互配合卡合形成倒榫锁扣结构的扣合段。这些主体结构与前一实施例类似。 

与图8、图8A中的短管不同的是，本实施例中，短管的子口连接部和母口连接部均呈双斜坡面状(即锥面)结构，子口连接部133的内凹部位137为底部轴向呈斜坡状的锥状扣合槽，母口连接部134的对应的凸出部位138为内壁在轴向呈斜坡状的锥状扣合部，如此，在相邻的两节短管实现撞合后形成结合面均呈圆锥面接触的过盈互嵌段和扣合段，如此使得撞合过程更为方便、省力。 

短管的过盈互嵌段和扣合段结合面形成的锥面(斜坡状)的圆锥角通常为5°～20°，较佳采用7°～15°。图8所示实施例中，其过盈互嵌段的圆锥角为14°；图9所示的实施例中，过盈互嵌段和扣合段的圆锥角为9°。 

子母口密封锁扣结构用于克服以往短管内衬施工需在现场边焊接边拖入的不便，本实用新型提出的子母口密封锁扣形式是通过倒榫锁扣的方法以撞击合口实现PE短管连接，既能有效防止管口脱落，又方便了短节管之间的连接。 

由于非开挖套管修复工艺是以多节短管连接实现管道修复的，因此，短管接口密封防渗设计十分重要，本实施例中，短管接口除采用以上所述的倒榫锁扣外，还增加了密封结构：在短管的子口连接部133的内凹部位137设置置放密封圈130的凹槽139，用于固定密封圈130，经与母口连接部134合口挤压，密封圈130能够与母口连接处134的内壁紧密贴实并胀满凹槽，达到密封止水效果。较佳地，凹槽139的底部拐角处倒圆角(R1)，进一步地，子口连接部端部的内外缘也进行倒圆角处理，以提高装配时的便利性。 

本实施例是将接口密封防渗设计与倒榫锁扣结合使用，短管撞合连接后，既不能自行脱开，又可满足防渗漏设计要求，同时免除了焊接工艺。 

由于非开挖套管工艺是以管道牵引和接口撞合来完成管道修复，所使用的管材不管在强度方面还是韧性方面，都必须满足切削加工和撞合的需求。本实用新型实施时对管材质量和规格有较高需求，管材既要具备独立受力强度，又要有良好的韧性，还必须同时具有较强的抗冲击和剪切性能，本实用新型选择高密度聚乙烯PE塑料给水管材为套管管材，使得利用此 种管材制成的短管优点显著：抗拉及抗冲击强度高、韧性好；耐腐蚀、使用寿命长；不易结垢、抑菌性强、无毒、符合环保要求，且能满足切削和工艺要求等。 

考虑操作空间的限定和操作方便，依据排水管道施工验收标准，本实施例的短管采用HDPE高密度聚乙烯管材，从而利用其良好刚性及可塑性建立短管加工和接口结构，以充分满足施工要求。 

管材加工通常选择在工厂完成：先将管材原料按现场条件和使用需求切割成700-1000mm的短截(以满足在检查井内可操作性来确定长短)，使用机床按要求将管口切削成有置放密封圈凹槽的倒榫子母口结构，具体结构可参见表一。 

表一短管的倒榫子母口结构 

为保证密封圈的防渗密封性能，本实用新型的具体实施例中是选择遇水膨胀密封橡胶材料或硅胶制作而成，其材料各项指标如表二和表三所示。两种材料均具有良好的密封性能，弹性好、抗腐蚀，抗老化、使用寿命长等特点。 

加工成环型圈(其截面直径例如选择按管壁厚的1/5取值)，遇水膨胀密封橡胶遇水后膨胀系数增大，可满足密封要求；硅胶密封圈以其良好的弹性充盈于凹槽内，达到密封效果。 

综上所述，采用短管能够解决在检查井内的可操作问题；将接口设计为子母口倒榫密封锁扣结构能够解决联接牢固、不渗漏问题；采用液压牵引及接口撞合，能够满足动力均匀、合口紧密、拖动就位的需求。 

本实用新型的实施例中，该设备的安装是将设备的液压***、牵引***各组件按连接顺序进行组装即可，具体包括： 

(1)将中空式牵引液压缸6与设备的升降连接件7(若干节，每节1米以内多尺寸规格、空心管状，两端带连接法兰盘，根据所需长度连接)及导向支座8的连接套筒以法兰式连接；同时将牵引链条11从其中空孔洞中穿过备用； 

(2)将组装后的牵引液压缸6、升降连接件7及牵引操控架8吊装直立于作业井(其中一检查井)中，并在其上端安装牵引操控架5(以螺母坚固)；在其下端将导向支座8的拆装式伸缩受力脚进行销式安装，并整体调整立稳； 

(3)将牵引链条11拉至另一端的短管合口工作井，链条从牵引头10前端中孔穿过，并绕过后置压力盘12的钩挂式反向滑轮，折返至牵引头10内以卡销固定。 

(4)安装液压工作站4和牵引液压缸6之间的液压输油管，安装接通动力站。 

如此即完成了设备的安装，之后的具体工作过程如下： 

(1)清洁已加工完毕的短管，并安装密封圈，其中，各短管两端较佳是具有倒榫结构的子、母口连接部，从而能够在相邻二短管撞合后形成锁扣密封状态； 

(2)将第一节短管(例如其前端可为平口、后端为母口)运至合口工作井内，将带有牵引链条11、挂在后置压力盘12上的反向滑轮挂勾摘下，从第一节短管前端向后端穿过，将短管前端套在牵引头10尾端的连接部上。然后，用同第一节短管穿过的方法，将牵引链条11穿过第二节短管(例如子口在前，母口在后)，准备内置套管作业； 

(3)将第二节短管前端的子口与第一节短管的尾端母口对正；将带有牵引链条11的反向滑轮挂勾挂在后置压力盘12上，使后置压力盘12与第二节短管尾端端面吻合后，启动液压动力设备不断加压，在牵引链条11牵动过程中通过相背作用力完成短管合口，并牵引前行。到达位置后，泄压松链。下第三、第四......节管，重复第二节短管安装过程，往复操作直至将两个操作井段之间套满短管为止。 

由上述内容可知，本实用新型具有拆装方便、操作简便、动力平稳、无噪音、无污染的优点。 

虽然本实用新型已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本实用新型，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。 

Claims (10)

1.一种非开挖内置套管管道修复设备，该设备用于在相邻的两个检查井之间修复受损管道，其中一检查井作为设备工作井，另一检查井作为合口工作井，其特征在于，所述设备包括机械牵引***以及液压动力***，所述机械牵引***设于设备工作井，且该机械牵引***能够在所述设备工作井及合口工作井之间的待修管道内延伸与牵拉；所述液压动力***包括液压动力站及牵引液压缸，其向机械牵引***和管道装配***输出动力，满足管道牵引和接口撞合的动力需求；其中，所述机械牵引***在液压动力支持下牵引短管前行，并在行进的过程中逐一将后一短管与前一短管撞合连接。

2.如权利要求1所述的非开挖内置套管管道修复设备，其特征在于，所述机械牵引***包括牵引操控架、用于完成牵引链条导向和牵引力传递的导向支座、牵引头、牵引链条及用于短管合口的后置压力盘；其中：

所述牵引链条的承拉能力大于等于液压动力***的最大牵引力，牵引液压缸为立装于第二检查井处的中空式液压缸，所述牵引链条从其中穿设而过；

所述牵引操控架置于所述牵引液压缸上方，用以完成牵引链条的控制和牵拉操作；

所述牵引头是采用钢板焊接成的锥形连接器，用于引领和连接套管前行，该牵引头的前端具有中孔，牵引头内设有用于固定牵引链条一端的固定卡环；

所述后置压力盘设置于被撞合连接短管的尾端，用于与所述牵引液压缸配合对短管实施定位及平衡推力，其前侧设有用以连接反向滑轮挂钩的固定环，其后侧设有能够固定于井壁的固定结构。

3.如权利要求2所述的非开挖内置套管管道修复设备，其特征在于，所述牵引链条穿过所述立装中空式液压缸中心孔，并通过设备底部的导向滑轮导向待修管道另一端，连续穿过牵引头前端的中孔及后置压力盘所挂的反向滑轮，再反馈至牵引头内侧，并与设置在牵引头内的固定卡环进行铰接式连接固定，形成牵引链条相背作用式连接。

4.如权利要求3所述的非开挖内置套管管道修复设备，其特征在于，所述牵引链条设有链条控制锁扣，所述链条控制锁扣包括对称设于所述牵引液压缸顶端的两个活动锁块，所述活动锁块的外端能够枢转地固定，其内侧顶部和底部分别设有链条容置槽，所述牵引链条能够相对该链条控制锁扣向上移动而相对向下移动则被限制。

5.如权利要求1所述的非开挖内置套管管道修复设备，其特征在于，所述短管的两端分别具有倒榫结构的子、母口连接部，相邻二短管撞合后形成锁扣密封状态。

6.如权利要求5所述的非开挖内置套管管道修复设备，其特征在于，所述短管的前端设有子口连接部，后端设有母口连接部，通过前端的子口连接部或后端的母口连接部，分别与对应的相邻短管的母口连接部或子口连接部相配合锁扣连接，其连接形式为倒榫锁扣结构，该子口连接部包括管壁外周的内凹部位及斜坡面状突出的坡口部位，该母口连接部包括管壁内周的凸出部位以及斜坡状凹入的坡口部位，所述子口连接部的坡口部位与所述母口连接部的坡口部位相配合形成倒榫锁扣结构的圆锥状过盈互嵌段，所述子口连接部的内凹部位与所述母口连接部的凸出部位相互配合卡合形成倒榫锁扣结构的扣合段，所述扣合段的结合面为平直的筒状或斜坡式的圆锥状。

7.如权利要求2所述的非开挖内置套管管道修复设备，其特征在于，所述导向支座包括连接套筒、前置支撑受力脚、导向滑轮及导向支架；该连接套筒为两端设有法兰盘的立管，其通过上部法兰盘与牵引液压缸同轴设置，牵引链条从其中穿设而过，该连接套筒的下部法兰盘与焊接于导向支架上部的法兰盘连接；导向滑轮设于该导向支架底部，用于将牵引链条由垂直方向转为水平方向。

8.如权利要求7所述的非开挖内置套管管道修复设备，其特征在于，所述导向支座设有两只前置支撑受力脚；该前置支撑受力脚远端部为面积较大的抵接板；该前置支撑受力脚采用角度及/或长度可调节结构，该前置支撑受力脚能够水平转动地固定于连接套筒底部，且各前置支撑受力脚是由内支腿和外支腿两部分套装形成，且内支腿和外支腿上设有定位孔。

9.如权利要求8所述的非开挖内置套管管道修复设备，其特征在于，该导向支座的外侧设有支撑螺杆，导向支座能够上下调节地固定支撑于井底。

10.如权利要求9所述的非开挖内置套管管道修复设备，其特征在于，该连接套筒是通过多个立管状的连接件与牵引液压缸的下端连接。

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