一种非开挖穿插PE管道更换设备及其操作方法

技术领域

本发明涉及PE管道修复技术领域，尤其涉及一种非开挖穿插PE管道更换设备及其操作方法。

背景技术

地下管网的改造更新是城市和企业建设的重点和难点，现有技术中需要开挖整个地面更换管道，使得开挖大量的工作坑，影响城市交通和企业生产，频繁开挖还有可能造成安全隐患，所以对非开挖实现地下管网更换技术的研究是很有必要的。

经检索，申请号201910486686.2的专利，公开一种非开挖内穿插PE管道修复方法，具体步骤如下，步骤S1，前期勘探，确定施工长度、分管段和作业坑位置；步骤S2，开挖工作坑，清理待修复管道并检测是否合格，当不合格时再次进行清理，直到符合穿插条件；步骤S3，牵引实验PE管道穿过待修复管道，观察实验PE管道的破损程度是否达到标准，是否能够通过，当不符合标准时，进行修复管道清理，再次用新的实验PE管道穿过待修复管道，观察新实验PE管道的破损程度是否达到标准，直到达到穿插标准；步骤S4，牵引PE管道进入待修复管道，PE管道为若干段PE管道，前段PE管道的尾端与后段PE管道的前端焊接，并且冷却和管道试压完成后，再进行牵引；步骤S5，分管段进行试压，两个分管段之间进行连接，内穿插管道试压；步骤S6，加固处理完成后，作业坑回填。

上述方法的使用时能实现对地下管道的修复，在实际使用时管道内的残留物清除不便，管道无法实现高效更换，无法满足人们的使用要求，所以研究一种非开挖穿插PE管道更换设备及其操作方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中耗费人力且效率低的问题，而提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备及其操作方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种非开挖穿插PE管道更换设备，包括PE管道预埋地面，PE管道预埋地面上开设有作业坑，PE管道预埋地面内还埋设有原管道，所述作业坑中设有PE管道更换设备，所述PE管道更换设备包括掘进机构，所述掘进机构包括L状底板，L状底板的水平面顶端一侧滑动连接有掘进块，掘进块底面安装有滚轮，所述L状底板的水平面顶端还开设有滚槽，所述掘进块一端开设有限位孔，掘进块另一端开设有圆柱孔一，且圆柱孔一与圆柱孔一连通，所述圆柱孔一内底面还开设有矩状槽一，矩状槽一前后端内壁转动连接有导向辊一，所述掘进块靠近圆柱孔一一端还固定有螺纹柱，螺纹柱内壁均通过螺纹连接有螺纹杆，所述L状底板竖直面中部还开设有安装孔，安装孔内壁通过螺钉固接有伺服电机一，伺服电机一的输出端与螺纹杆之间通过齿轮组转动连接，所述掘进机构靠近掘进块一侧设有清淤机构。

所述清淤机构包括攻孔块，攻孔块背离掘进机构一端开设有锥形孔，所述锥形孔内侧设有锥形块，锥形块靠近掘进机构一端固定连接有圆柱块，所述锥形块和圆柱块外壁与锥形孔内壁之间固定有连接片，所述锥形块另一端固定连接有空心柱，空心柱两侧中心位置均贯穿开设有插孔，所述锥形块靠近空心柱一端中心位置还开设有圆柱孔二，圆柱孔二内壁还开设有凹槽，所述凹槽内壁均滑动连接有卡块，卡块与凹槽底面之间均固定有挤压弹簧，所述空心柱外壁还滑动连接有切割刀，切割刀靠近空心柱一端均固定有抵块，抵块与空心柱内壁之间均固定有限位弹簧，所述插孔内还设有圆柱杆，圆柱杆一端延伸至圆柱孔二内，所述空心柱两侧壁还贯穿开设有了螺纹孔，且抵块与螺纹孔之间还固定连接有固定杆，所述固定杆和圆柱杆两端外壁均攻设有螺纹，且固定杆和圆柱杆背离锥形块一端均通过螺母固定，所述攻孔块另一端还开设有卡接槽一，卡接槽一底面开设有圆柱孔三，所述圆柱孔三底面还开设有矩状槽二，矩状槽二靠近锥形孔一端的前后端内壁还转动连接有导向辊二，所述圆柱块背离锥形块一端内侧还固定有伺服电机二，伺服电机二的输出端通过螺钉固接有安装块，所述安装块外壁还通过螺钉固定有环切刀，所述卡接槽一内壁还通过螺纹连接有修复PE管。

所述修复PE管包括管体，管体一端固定有卡接部，管体另一端内壁设有卡接槽二，且卡接槽二内壁和卡接部外壁均开设有环形槽，环形槽内壁还固定有密封垫，所述掘进机构背离清淤机构一侧还设置有传输机构，所述传输机构包括安装板，安装板底面固定有插针，所述安装板顶面前后侧均固定有安装座，两个所述安装座上下单分别转动连接有收卷辊和放卷辊，放卷辊外壁卷绕有输送带，前端所述安装座下侧还固定有伺服电机三，伺服电机三的输出端与放卷辊固定连接，后端所述安装座上侧还固定有伺服电机四，伺服电机四的输出端与收卷辊固定连接。

优选的，所述滚槽设有两条，且滚轮设有四个并分布在掘进块底面四个拐角处，所述滚轮均置于滚槽内。

优选的，所述限位孔截面呈圆形设置，且限位孔内径与管体外径相吻合，所述管体长度为50cm-100cm。

优选的，所述螺纹柱设有三个，三个所述螺纹柱底面中心点连线呈等边三角形，且安装孔水平中心线穿过等边三角形的中心点。

优选的，所述攻孔块背离掘进机构一端内壁厚度为2mm，且圆柱孔三与锥形孔连通。

优选的，所述连接片设有四块并均匀分布在锥形块和圆柱块外壁上去，且连接片的厚度为5mm。

优选的，所述卡块设有多个并均匀滑动连接在圆柱孔二内壁上，切割刀设有八个并均匀滑动连接在空心柱外壁上，且抵块和卡块靠近圆柱孔二中心一端均开设有弧形槽，所述螺纹孔设有多个并呈环形矩阵状均匀分布在空心柱两侧外壁上。

优选的，所述环切刀设有多个并均匀分布在安装块外壁上，且环切刀置于圆柱孔三的中部位置。

优选的，所述插针设有多个并呈矩阵分布在安装板底面上。

一种非开挖穿插PE管道更换设备的操作方法，该操作方法的具体步骤为。

步骤一：勘测确定更换方案，通过水利局或辅助工具确定管道更换的距离和作业坑开挖的位置，然后在管道更换线管路上挖掘多个作业坑。

步骤二：PE管道更换设备的固定安装，将PE管道更换设备通过绳索或吊机置于其中一个作业坑内，然后将掘进机构安装在合适位置，再将修复PE管卡接在清淤机构一端，且将空心柱一端置于原管道内，将一端绕过一端导向辊一和导向辊二并固定在收卷辊上。

步骤三：挖掘并更换管道，启动伺服电机一带动螺纹杆转动实现从而使掘进块推动修复PE管移动，此时切割刀对待修复PE管道实现切割，切割后的待修复PE管道顺着锥形孔滑入圆柱孔三内，此时伺服电机二带动环切刀对锻切后的待修复PE管道进行分切，分切后的待修复PE管道落入输送带上，滞留在管道内的杂物在掘进块不断掘进后沿着锥形孔滑入到输送带上，此时通过伺服电机三和伺服电机四共同作用实现待修复PE管道和杂物的输送。

步骤四：修复PE管连续穿插，当单个修复PE管进入PE管道预埋地面内，此时伺服电机一带动螺纹杆转动实现掘进块回移，移动后将下一个修复PE管卡接在上一个修复PE管的尾部，然后继续进行穿插。

步骤五：设备的拆卸，在完成一段修复PE管更换后，此时清淤机构穿插至下一个作业坑内，此时输送带连续输送并从放卷辊上脱离，输送带被全部卷绕在收卷辊上，人们将PE管道更换设备取出输送至下一个作业坑内，然后重复步骤二、三和四。

步骤六：作业坑回填，完成PE管道更换后，却出设备并对作业坑回填。

与现有技术相比，本发明提供了一种非开挖穿插PE管道更换设备及其操作方法，具备以下有益效果：

1、本发明设计合理，装置运行稳定，能实现PE管道的非开挖穿插作业，工作效率高，大大提高了地下PE管更换的效率，且更换时不需要开挖整个地面，很好的保证了城市交通运转顺畅；

2、本发明中PE管道更换设备通过掘进机构、清淤机构和传输机构组成，从而能实现原管道的绞碎，清淤和杂物输送一体化作业，自动化程度高，人工耗费低，大大节约地下PE管更换的成本；

3、本发明通过伺服电机一带动螺纹杆转动实现从而使掘进块推动修复PE管缓慢移动，通过控制伺服电机一的转速能调节装置掘进的速度，从而适应不同硬度掘进面的要求，且螺纹杆在螺纹柱内移动平稳，从而掘进机构稳定掘进，大大延长了装置的使用寿命；

4、本发明中攻孔块一端开设有锥形孔，从而使锻切后的PE管道和杂物能顺利滑入圆柱孔三内，进而便于将原管道和杂物从修复PE管内输出，大大提高了修复PE管更换的质量；

5、本发明中输送带在收卷辊和放卷辊配合使用下能实现原管道和杂物的便捷输送，且输送稳定，为修复PE管高质量更换提供了一定的保障。

附图说明

图1为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备及其操作方法的结构示意图；

图2为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中PE管道更换设备的结构示意图；

图3为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中掘进机构的正视图；

图4为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中L状底板的结构示意图；

图5为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中掘进块的左视图；

图6为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中掘进块的右视图；

图7为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中清淤机构的平面图；

图8为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中连接片在锥形块和圆柱块外壁的分布图；

图9为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中空心柱的平面图；

图10为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中修复PE管的左视图；

图11为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中修复PE管的右视图；

图12为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中传输机构的正视图；

图13为本发明提出的一种非开挖穿插PE管道更换设备中传输机构的俯视图。

图中：PE管道预埋地面1、作业坑2、原管道3、PE管道更换设备4、掘进机构5、L状底板51、掘进块52，掘进块52、滚轮53、滚槽54、限位孔55、圆柱孔一56、矩状槽一57、导向辊一58、螺纹柱59、螺纹杆510、安装孔511、伺服电机一512、齿轮组513、清淤机构6、攻孔块61、锥形孔62、锥形块63、圆柱块64、连接片65、空心柱66、插孔67、圆柱孔二68、卡块69、挤压弹簧610、切割刀611、抵块612、限位弹簧613、圆柱杆614、螺纹孔615、固定杆616、卡接槽一617、圆柱孔三618、矩状槽二619、导向辊二620、伺服电机二621、安装块622、环切刀623、修复PE管7、管体71、卡接部72、卡接槽二73、密封垫74、传输机构8、安装板81、插针82、安装座83、收卷辊84、放卷辊85、伺服电机三86、伺服电机四87。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，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。

实施例一

参照图1-13，一种非开挖穿插PE管道更换设备，包括PE管道预埋地面1，PE管道预埋地面1上开设有作业坑2，PE管道预埋地面1内还埋设有原管道3，所述作业坑2中设有PE管道更换设备4，所述PE管道更换设备4包括掘进机构5，所述掘进机构5包括L状底板51，L状底板51的水平面顶端一侧滑动连接有掘进块52，掘进块52底面安装有滚轮53，所述L状底板51的水平面顶端还开设有滚槽54，所述掘进块52一端开设有限位孔55，掘进块52另一端开设有圆柱孔一56，且圆柱孔一56与圆柱孔一56连通，所述圆柱孔一56内底面还开设有矩状槽一57，矩状槽一57前后端内壁转动连接有导向辊一58，所述掘进块52靠近圆柱孔一56一端还固定有螺纹柱59，螺纹柱59内壁均通过螺纹连接有螺纹杆510，所述L状底板51竖直面中部还开设有安装孔511，安装孔511内壁通过螺钉固接有伺服电机一512，伺服电机一512的输出端与螺纹杆510之间通过齿轮组513转动连接，所述掘进机构5靠近掘进块52一侧设有清淤机构6。

所述清淤机构6包括攻孔块61，攻孔块61背离掘进机构5一端开设有锥形孔62，所述锥形孔62内侧设有锥形块63，锥形块63靠近掘进机构5一端固定连接有圆柱块64，所述锥形块63和圆柱块64外壁与锥形孔62内壁之间固定有连接片65，所述锥形块63另一端固定连接有空心柱66，空心柱66两侧中心位置均贯穿开设有插孔67，所述锥形块63靠近空心柱66一端中心位置还开设有圆柱孔二68，圆柱孔二68内壁还开设有凹槽，所述凹槽内壁均滑动连接有卡块69，卡块69与凹槽底面之间均固定有挤压弹簧610，所述空心柱66外壁还滑动连接有切割刀611，切割刀611靠近空心柱66一端均固定有抵块612，抵块612与空心柱66内壁之间均固定有限位弹簧613，所述插孔67内还设有圆柱杆614，圆柱杆614一端延伸至圆柱孔二68内，所述空心柱66两侧壁还贯穿开设有了螺纹孔615，且抵块612与螺纹孔615之间还固定连接有固定杆616，所述固定杆616和圆柱杆614两端外壁均攻设有螺纹，且固定杆616和圆柱杆614背离锥形块63一端均通过螺母固定，所述攻孔块61另一端还开设有卡接槽一617，卡接槽一617底面开设有圆柱孔三618，所述圆柱孔三618底面还开设有矩状槽二619，矩状槽二619靠近锥形孔62一端的前后端内壁还转动连接有导向辊二620，所述圆柱块64背离锥形块63一端内侧还固定有伺服电机二621，伺服电机二621的输出端通过螺钉固接有安装块622，所述安装块622外壁还通过螺钉固定有环切刀623，所述卡接槽一617内壁还通过螺纹连接有修复PE管7。

所述修复PE管7包括管体71，管体71一端固定有卡接部72，管体71另一端内壁设有卡接槽二73，且卡接槽二73内壁和卡接部72外壁均开设有环形槽，且两个环形槽错位设置，环形槽内壁还固定有密封垫74，所述掘进机构5背离清淤机构6一侧还设置有传输机构8，所述传输机构8包括安装板81，安装板81底面固定有插针82，所述安装板81顶面前后侧均固定有安装座83，两个所述安装座83上下单分别转动连接有收卷辊84和放卷辊85，放卷辊85外壁卷绕有输送带，前端所述安装座83下侧还固定有伺服电机三86，伺服电机三86的输出端与放卷辊85固定连接，后端所述安装座83上侧还固定有伺服电机四87，伺服电机四87的输出端与收卷辊84固定连接。

所述限位孔55截面呈圆形设置，且限位孔55内径与管体71外径相吻合，所述管体71长度为50cm-100cm，从而便于作业坑2的挖掘。

所述攻孔块61背离掘进机构5一端内壁厚度为2mm，且圆柱孔三618与锥形孔62连通，攻孔块61一端设置呈薄壁结构，从而使攻孔块61掘进更顺利。

所述连接片65设有四块并均匀分布在锥形块63和圆柱块64外壁上去，且连接片65的厚度为5mm，从而使锥形块63和圆柱块64固定效果更好，且掘进机构5的稳定掘进提供了一定的保障。

工作原理

步骤一：勘测确定更换方案，通过水利局或辅助工具确定管道更换的距离和作业坑2开挖的位置，然后在管道更换线管路上挖掘多个作业坑2。

步骤二：PE管道更换设备4的固定安装，将PE管道更换设备4通过绳索或吊机置于其中一个作业坑2内，然后将掘进机构5安装在合适位置，再将修复PE管7卡接在清淤机构6一端，且将空心柱66一端置于原管道3内，将一端绕过一端导向辊一58和导向辊二620并固定在收卷辊84上。

步骤三：挖掘并更换管道，启动伺服电机一512带动螺纹杆510转动实现从而使掘进块52推动修复PE管7移动，此时切割刀611对待修复PE管道实现切割，切割后的待修复PE管道顺着锥形孔62滑入圆柱孔三618内，此时伺服电机二621带动环切刀623对锻切后的待修复PE管道进行分切，分切后的待修复PE管道落入输送带上，滞留在管道内的杂物在掘进块52不断掘进后沿着锥形孔62滑入到输送带上，此时通过伺服电机三86和伺服电机四87共同作用实现待修复PE管道和杂物的输送。

步骤四：修复PE管7连续穿插，当单个修复PE管7进入PE管道预埋地面1内，此时伺服电机一512带动螺纹杆510转动实现掘进块52回移，移动后将下一个修复PE管7卡接在上一个修复PE管7的尾部，然后继续进行穿插。

步骤五：设备的拆卸，在完成一段修复PE管7更换后，此时清淤机构6穿插至下一个作业坑2内，此时输送带连续输送并从放卷辊85上脱离，输送带被全部卷绕在收卷辊84上，人们将PE管道更换设备4取出输送至下一个作业坑2内，然后重复步骤二、三和四。

步骤六：作业坑回填，完成PE管道更换后，却出设备并对作业坑回填。

实施例二

如图3和4所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，所述滚槽54设有两条，且滚轮53设有四个并分布在掘进块52底面四个拐角处，所述滚轮53均置于滚槽54内。

本实施例中，掘进块52与L状底板51之间滚动连接，从而使掘进块52移动更稳定。

实施例三

如图2-4所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，所述螺纹柱59设有三个，三个所述螺纹柱59底面中心点连线呈等边三角形，且安装孔511水平中心线穿过等边三角形的中心点。

本实施例中，通过在掘进块52一端固定有三根螺纹柱59，从而使掘进块52移动更平稳。

实施例四

如图7-9所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，所述卡块69设有多个并均匀滑动连接在圆柱孔二68内壁上，切割刀611设有八个并均匀滑动连接在空心柱66外壁上，且抵块612和卡块69靠近圆柱孔二68中心一端均开设有弧形槽，所述螺纹孔615设有多个并呈环形矩阵状均匀分布在空心柱66两侧外壁上。

本实施例中，通过设有八个切割刀611从而将原管道3均匀切割成八片，进而使切割后的原管道3能顺利滑入圆柱孔三618内，从而减小掘进块52前移的阻力，通过在抵块612和卡块69靠近圆柱孔二68中心一端均开设有弧形槽，从而使抵块612和卡块69靠与圆柱杆614充分接触。

实施例五

如图7-9所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，所述环切刀623设有多个并均匀分布在安装块622外壁上，且环切刀623置于圆柱孔三618的中部位置。

本实施例中，通过在安装块622外壁上固定有多个环切刀623，从而使切割后的原管道3破碎效果更好，很好的避免了修复PE管7堵塞现象的发生。

实施例六

如图12所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，所述插针82设有多个并呈矩阵分布在安装板81底面上。

本实施例中，通过在安装板81底固定有多个插针82，从而使安装板81固定更稳固。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。