一种软管支撑结构、管道内壁修复装置及管道内壁修复方法

技术领域

本发明涉及管道修复技术领域，具体而言，涉及一种软管支撑结构、管道内壁修复装置及管道内壁修复方法。

背景技术

市政管道是城市基础设施的重要工程之一，其中排水管道主要用于及时收集和排放生活污水、工业废水和雨水，以保证城市的环境卫生和人民的生命财产安全。排水管道一般采用混凝土、金属或塑料制成，由于受到内部污水侵蚀或动物啃咬，运行一段时间后，管道内壁表面可能发生结构剥离，使得管道壁变薄甚至局部塌陷，造成管道堵塞、漏水现象，严重影响城市环境卫生，威胁生命财产安全。因此，需要定期或按需对排水管道进行检查，当发现存在缺陷时及时进行检修。其它市政管道，例如给水管道、燃气管道、热力管道等，运行一段时间后，其内壁也或多或少会产生损耗。

由于城市地面上通常存在较多构筑物，一般采用非开挖技术来修复市政管道从而避免对人们日常生活造成影响，紫外光固化CIPP修复技术是目前常用的非开挖管道修复技术，其原理是先将浸透树脂的软管通过吹胀的方式使软管与待修复管道内壁紧密贴合，然后利用软管内树脂遇紫外固化的特性，将紫外灯放入充气的软管内使软管固化，紧贴待修复管道内壁，形成一层坚硬的“管中管”结构，从而使已发生破损或失去输送功能的地下管道在原位得到修复。该方法中，将紫外线灯放入软管时必须操作迅速，否则软管容易塌陷导致紫外线灯无法放入，对工人的操作经验要求很高。

申请内容

本发明的第一个目的在于提供一种软管支撑结构，其能够适用于受损管道内壁修复时的软管支撑工作。

本发明的第二个目的在于提供一种管道内壁修复装置，支撑软管与固化软管同时进行，施工过程流畅无卡滞，施工效率高。

本发明的第三个目的在于提供一种管道内壁修复方法，操作方便，节省人力。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种软管支撑结构，包括主轴及沿主轴径向延伸的多条支臂，每条支臂的末端均设置有支撑头，支臂沿主轴的轴向分为两组，每组支臂沿主轴的周向均匀间隔分布，两组支臂的分布位置相互错开；主轴为中空结构，支臂包括均呈筒状的第一段臂和第二段臂，第一段臂第一端与主轴贯通连接，第二段臂第一端密封滑动插设于第一段臂第二端内，第二段臂第二端与支撑头固定连接，主轴连接充气管道。

支撑头包括支撑板、胀片和胀片安装板，支撑板为中空结构，支撑板内侧与第二段臂贯通连接，支撑板外侧开有通气孔，胀片安装板设有若干个与通气孔位置相对的安装板孔，胀片被胀片安装板紧密封压合至支撑板外侧，使得安装板孔内胀片能够被充胀呈气囊状。

进一步地，支撑头呈与管道内壁曲率匹配的圆弧状，每组支臂的数量为4个，每个支撑头的弧长介于软管周长的1/8至1/4。

进一步地，胀片安装板包括能够围合呈框形的四条角板，角板呈L形，角板一端与支撑板侧面密封贴合，角板另一端将胀片边缘压至与支撑板密封贴合，较长的一对角板之间连接硬质的压条，压条将其下部的胀片压至与支撑板密封贴合，角板与压条之间、压条与压条之间形成安装板孔。

一种管道内壁修复装置，包括前述软管支撑结构，支撑板一侧固定连接软管加热结构。

进一步地，软管加热结构包括与支撑板固定连接的连接板，连接板外侧安装有火焰枪或电热丝。

进一步地，主轴末端设置有导向结构，导向结构包括万向轮以及安装杆，安装杆数量为三个，安装杆包括第一段杆和第二段杆，第一段杆第一端与主轴固定连接且沿主轴径向延伸，第一段杆沿主轴的周向均匀间隔分布，第二段杆第一端与第一段杆第二端铰接，第二段杆第二端与万向轮固定连接，第一段杆、第二段杆之间连接有压缩弹簧，第二段杆撑开后万向轮能够与软管的内壁贴合。

进一步地，管道内壁修复装置还包括牵引结构，牵引结构包括牵引绳、绕绳柱和减速电机，绕绳柱由减速电机驱动旋转，牵引绳第一端固定连接于绕绳柱，牵引绳第二端与主轴固定连接。

进一步地，三个第二段杆通过可剪断的皮筋套接使安装杆呈折叠收纳状。

一种管道内壁修复方法，采用前述管道壁修复装置，包括以下步骤：

(1)待修复的管道处于第一井口与第二井口之间，通过第一井口向管道内放入软管并将软管平铺延伸至第二井口；

(2)通过第一井口放入管道内壁修复装置，管道内壁修复装置的初始状态为第二段臂最大限度地插设于第一段臂内，三个第二段杆被套接呈折叠状态，此时管道内壁修复装置的外径最小，只需稍微撑开软管端部即可将管道壁修复装置放入软管；

(3)松开套环使连接杆呈舒展状态，万向轮被弹送至与管道内壁接触；

(4)通过充气管道向主轴充气，空气流经第一段臂-第二段臂-支撑板 -通气孔-安装板孔，先将第二段臂往外推使得支臂增长，同时胀片被吹胀由安装板孔向外突出形成气囊；

(5)气囊与软管内壁接触后停止充气，牵引绳与主轴连接，减速电机带动绕绳柱转动从而牵引管道壁修复装置在软管内移动，开启软管加热结构使软管受热固化，使得支撑软管与固化软管同时进行，管道壁修复装置经过之处管道内壁即被修复；

(6)管道壁修复装置到达第二井口附近时，取下牵引绳，由第二井口将牵引结构和管道壁修复装置取出。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

(1)本发明软管支撑结构主要用于管道内壁修复，将软管放置于待修复的管道内，软管支撑结构进入软管后，向主轴充气，则第二段臂由第一段臂伸出，支臂整体增长从而将支撑头向外推，使得支撑头顶压软管内壁起到支撑软管的作用，当一段管道修复完毕后软管支撑结构需要前行时，由于管道内壁可能存在凸起部，如果软管支撑结构整体为刚性，则在遇到管道内壁的凸起时极易产生卡滞现象导致软管支撑结构无法前行。为了解决上述问题，在支撑头内设置能够被充胀呈气囊状的胀片，当软管支撑结构前行遇到管道内壁的凸起部时，气囊状的胀片能够被挤压变形，从而使得软管支撑结构能够顺利通过障碍避免产生卡滞现象。同时，当管道内壁具有凹陷部时，胀片还能够一定程度地向外扩张，从而保证该处软管和管道在该处紧密贴合，达到全面支撑软管，使软管与待修复管道充分贴合的目的。

(2)本发明管道内壁修复装置，除了上述(1)的有益效果外，将软管加热结构与软管支撑结构集成在一起，使得支撑软管与固化软管同时进行，管道壁修复装置经过之处管道内壁即被修复，工序简单，操作方便。

(3)本发明管道内壁修复装置方法，除了上述(1)(2)的有益效果外，井口空间大，方便下井操作，同时，利用牵引结构驱动管道内壁修复装置移动，节省人力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的软管支撑结构的结构示意图，其中点划线为与图中支臂、支撑头相同的结构的省略画法；

图2为本发明实施例1提供的软管支撑结构的支撑头中胀片被吹胀后形成气囊的示意图；

图3为本发明实施例1提供的软管支撑结构中胀片的安装结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的管道内壁修复装置的结构示意图，其中软管支撑结构为省略画法，具体参照图1、图2；

图5为本发明实施例2提供的管道内壁修复装置的软管加热结构和支撑头的结构示意图；

图6为本发明实施例3提供的管道内壁修复方法的施工操作示意图；

图标：100-软管支撑结构，110-主轴，120-支臂，121-第一段臂，122- 第二段臂，130-支撑头，131-支撑板，1311-通气孔，132-胀片，133-胀片安装板，1331-安装板孔，1332-角板，1333-压条，200-软管加热结构，210- 连接板，220-电热丝，300-导向结构，310-万向轮，320-安装杆，321-第一段杆，322-第二段杆，323-压缩弹簧，400-牵引结构，410-牵引绳，420- 绕绳柱，430-减速电机，510-第一井口，520-第二井口，530-软管，540- 管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例提供一种软管支撑结构100，包括主轴110 及沿主轴110径向延伸的多条支臂120，每条支臂120的末端均设置有支撑头130，支臂120沿主轴110的轴向分为两组，每组支臂120沿主轴110的周向均匀间隔分布，两组支臂120的分布位置相互错开；主轴110为中空结构，支臂120包括均呈筒状的第一段臂121和第二段臂122，第一段臂121第一端与主轴110贯通连接，第二段臂122第一端密封滑动插设于第一段臂121第二端内，第二段臂122第二端与支撑头130固定连接，主轴110 连接充气管道。本发明软管支撑结构100，由于第一段臂121与第二段臂 122滑动连接，当主轴110未通气时，可以将第一段臂121部分收纳至第二段臂122内，同时支撑头130向主轴110靠拢，两组支臂120相互错开能够避免支撑头130向主轴110靠拢时相互干涉，软管支撑结构100初始状态时整体外径较小，此时仅需稍微撑开软管530即可将软管支撑结构100 放入软管530，软管支撑结构100进入软管530后，向主轴110充气，则第二段臂122由第一段臂121伸出，支臂120整体增长从而将支撑头130向外推，使得支撑头130顶压软管530内壁起到支撑软管530的作用。

由于软管530和管道均呈圆管状结构，为了使得支撑时软管530与管道的贴合面更大，支撑头130呈与管道内壁曲率匹配的圆弧状，为了避免初始状态时软管支撑结构100的支撑头130之间相互干涉，本实施例中，每组支臂120的数量为4个，每个支撑头130的弧长介于软管530周长的 1/8至1/4。

本实施例中软管支撑结构100主要用于管道内壁修复，将软管530放置于待修复的管道内，当一段管道修复完毕后软管支撑结构100需要前行时，由于管道内壁可能存在凸起部，如果软管支撑结构100整体为刚性，则在遇到管道内壁的凸起时极易产生卡滞现象导致软管支撑结构100无法前行。本实施例中，为了解决上述问题，将支撑头130设计为包括支撑板 131、胀片132和胀片安装板133，支撑板131为中空结构，支撑板131内侧与第二段臂122贯通连接，支撑板131外侧开有通气孔1311，胀片安装板133设有若干个与通气孔1311位置相对的安装板孔1331，胀片132被胀片安装板133紧密封压合至支撑板131外侧，使得安装板孔1331内胀片132 能够被充胀呈气囊状。本实施例中，胀片132的具体安装方式如图3所示，胀片安装板133包括能够围合呈框形的四条角板1332，角板1332呈L形，角板1332一端与支撑板131侧面密封贴合，角板1332另一端将胀片132 边缘压至与支撑板131密封贴合，较长的一对角板1332之间连接硬质的压条1333，压条1333将其下部的胀片132压至与支撑板131密封贴合，角板 1332与压条1333之间，压条1333与压条1333之间形成安装板孔1331。胀片132采用一片式，利用压条1333将吹胀后的胀片132分割为若干个气囊，装配简单，提高了结构的密封性，且发生破损时便于更换。

当向主轴110充气后，支臂120最长且胀片132被充胀呈气囊状时软管支撑结构100呈支撑状态，此时支撑结构整体的外径最大，需要说明的是，支撑状态时软管支撑结构100整体的外径应该与软管530的管径配合，即支撑状态时气囊状的胀片132刚好与软管530的内壁抵接。支撑状态时，停止向主轴110充气，并采用在主轴110或充气管道安装阀门等措施防止软管支撑结构100内气体流失以保持支撑状态。

采用上述结构，当软管支撑结构100前行遇到管道内壁的凸起部时，气囊状的胀片132能够被挤压变形，从而使得软管支撑结构100能够顺利通过障碍避免产生卡滞现象。同时，当管道内壁具有凹陷部时，胀片132 在充气条件下还能够一定程度地向外扩张，从而保证该处软管530和管道在该处紧密贴合，达到全面支撑软管530的目的。

本实施例中软管530为：无纺布内衬管或者玻纤，外层涂有聚合物涂层(PU或PE)，整体浸渍聚酯树脂或环氧树脂浸渍，聚酯树脂或环氧树脂为热固性树脂，软管530的外径与待修复管道的内径适配。本实施例中软管支撑结构100用于管道内壁修复时，仅起到支撑软管530的作用，可以与火焰枪、电加热器、射钉枪配合，将软管530加热固化形成“管中管”，或通过销钉的方式将软管530与管道贴合，从而实现管道内壁修复。

实施例2，本实施例公开了一种管道内壁修复装置，包括实施例1所示的软管支撑结构100，如图4、图5所示，支撑板131一侧固定连接软管加热结构200。本实施例中软管530材质与实施例1相同。软管加热结构200 包括与支撑板131固定连接的连接板210，连接板210外侧安装有电热丝 220。当然，在本发明的其他实施例中，电热丝220也可以替换为火焰枪。将软管加热结构200与软管支撑结构100集成在一起，能够在支撑软管530 的同时实现软管530固化，工序简单，操作方便。本实施例管道内壁装置，不仅能够应用于排水管道，在给水管道、燃气管道、热力管道等市政管道的修复工程中同样适用，但在施工前需先移除管道内存水和危险气体以保证安全顺利施工。

由于软管支撑结构100为长度较小的类似圆柱形结构，在行进过程中可能产生偏移，使得软管支撑结构100未能全面支撑软管530，本实施例中，在主轴110末端设置有导向结构300，导向结构300包括万向轮310以及安装杆320，安装杆320数量为三个，安装杆320包括第一段杆321和第二段杆322，第一段杆321第一端与主轴110固定连接且沿主轴110径向延伸，第一段杆321沿主轴110的周向均匀间隔分布，第二段杆322第一端与第一段杆321第二端铰接，第二段杆322第二端与万向轮310固定连接，第一段杆321、第二段杆322之间连接有压缩弹簧323，当软管支撑结构100 处于初始状态时，将第二段杆322折叠收纳，不影响软管支撑结构100的整体外径，保证软管支撑结构100和导向结构300均能顺利进入软管530，软管支撑结构100和导向结构300进入软管530后，第二段杆322撑开，万向轮310能够与软管530的内壁贴合，三个沿主轴110周向均匀分布的导向轮能够避免软管支撑结构100偏移，保证软管支撑结构100支撑到位。为了便于导向结构300的收放操作，三个第二段杆322通过可剪断的皮筋套接使安装杆320呈折叠收纳状。

为了减小人工劳动强度，提高施工效率，本申请中管道内壁修复装置还包括牵引结构400，牵引结构400包括牵引绳410、绕绳柱420和减速电机430，绕绳柱420由减速电机430驱动旋转，牵引绳410第一端固定连接于绕绳柱420，牵引绳410第二端与主轴110固定连接，利用减速电机430 驱动绕绳柱420转动将牵引绳410卷绕至绕绳柱420上，从而实现软管支撑结构100的移动。

实施例3，本实施例公开了一种管道内壁修复方法，如图6所示，采用实施例2的管道内壁修复装置，包括以下步骤：

(1)待修复的管道410处于第一井口510与第二井口520之间，通过第一井口510向管道410内放入软管530并将软管530平铺延伸至第二井口520；本实施例中软管530材质与实施例2相同。

(2)通过第一井口510放入管道内壁修复装置，管道内壁修复装置的初始状态为第二段臂122最大限度地插设于第一段臂121内，三个第二段杆322被皮筋套接呈折叠状态，此时管道内壁修复装置的外径最小，只需稍微撑开软管530端部即可将管道壁修复装置放入软管530；

(3)剪断皮筋使连接杆呈舒展状态，万向轮310被弹送至与软管530 内壁接触；

(4)通过充气管道向主轴110充气，空气流经第一段臂121-第二段臂 122-支撑板131-通气孔1311-安装板孔1331，先将第二段臂122往外推使得支臂120增长，同时胀片132被吹胀由安装板孔1331向外突出形成气囊；

(5)气囊与软管内壁接触后停止充气，牵引绳410与主轴110连接，减速电机430带动绕绳柱420转动从而牵引管道壁修复装置在软管内移动，开启软管加热结构200使软管530受热固化，使得支撑软管530与修复管道同时进行，管道壁修复装置经过之处管道410内壁即被修复；

(6)管道壁修复装置到达第二井口520附近时，由第二井口520将管道壁修复装置和牵引结构400取出。

本实施例管道内壁修复方法，无须不断对软管530充气，操作简单，支撑软管530与修复管道410同时进行，施工过程流畅无卡滞，施工效率高，特别适用于具有检查井的排水管道及其它市政管道。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。