一种非开挖式管道修复装置及管道修复方法

技术领域

本申请涉及管道修复的技术领域，尤其是涉及一种非开挖式管道修复装置及管道修复方法。

背景技术

随着城市管道长期运行，管道出现变形、管道连接处错口和脱节等结构性问题越来越凸显。如果未得到及时修复，必然会对环境及经济社会造成严重的负面影响。开挖修复是较常见的修复手段，但此方式存在效率低，成本高，环境污染大等缺点，而且开挖修复会对城市交通带来较大的压力。因此非开挖修复以其高效、经济、低环境影响而日益受到青睐，进而成为管道修复的一个新手段。非开挖修复技术，既可以完成整段管道的整体修复，也可以完成针对具体缺陷部位的局部修复。

相关技术中的非开挖式管道修复装置一般包括气囊和支撑座，气囊设置于支撑座上，气囊采用弹性材料制成。将修复材料套设于气囊上，再将管道修复装置送入待修复处，向气囊充气使得气囊膨胀，修复材料随之膨胀直至与管道内壁抵接，从而实现了管道变形处的修复。

但是，当管道内壁粗糙时，管道内表面经常形成有毛刺等尖锐凸起，气囊内部的气压较大时，尖锐凸起容易穿透气囊，使得气囊漏气，使得修复管道的效果受到影响。

发明内容

为了使得当管道内壁有尖锐凸起时，仍然能够采用非开挖式修复法修复管道，本申请提供一种非开挖式管道修复装置及管道修复方法。

本申请提供一种非开挖式管道修复装置及管道修复方法，采用如下的技术方案：

一种非开挖式管道修复装置，包括：

基座；

修复板，所述修复板设置于基座一侧，且能够沿靠近和远离基座方向移动；

支撑环，所述支撑环具有弹性，且开设有调整间隙，通过调整间隙将支撑环切断，所述支撑环套设于基座和修复板外；

锁定块，所述锁定块滑动连接于所述基座，用于卡接至调整间隙内；

驱动组件，所述驱动组件用于同时驱动修复板和锁定块移动，当驱动组件驱动修复板朝远离基座方向移动并驱使支撑环外扩形变时，所述锁定块能够卡接至调整间隙内。

通过采用上述技术方案，支撑环套在修复板和基座外部，并抵紧修复板和基座，在摩擦力的作用下，支撑环随基座移动至管道变形处。修复管道时，驱动组件驱动修复板向远离基座方向移动，基座和修复板共同将两个支撑环撑开，使得两个支撑环的外壁与管道内壁抵接，并推动管道侧壁修复，并且驱动组件驱动锁定块卡接至调整间隙内，使得支撑环锁定。支撑环能够支撑管道，减少管道再次变形的情况。调整间隙使得支撑环能够发生较大形变，从而增大支撑环外径的变化范围。

可选的，所述支撑环间隔设置有两个，且均套设在修复板和基座外，所述锁定块也对应设置有两个，所述驱动组件在驱动修复板移动时，同时驱动两个锁定块移动以分别卡接至一个调整间隙内。

通过采用上述技术方案，两个支撑环能够提高对管道的支撑效果，修复板和锁定块同时移动能够提高管道的修复效率。

可选的，包括密封套，所述密封套有弹性，且套设于支撑环外。

通过采用上述技术方案，修复板和基座将支撑环撑开时，支撑环与管道内壁共同抵紧密封套，从而封闭支撑环与管道之间的缝隙，提高管道的密封性，并且管道多次形变后可能因疲劳产生破坏，密封套将管道内的物料与变形的管道隔离，从而减少物料对管道变形处的影响，提高管道的使用寿命。

可选的，所述驱动组件包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件包括能够移动的第一输出轴，所述第一输出轴和修复板连接用于驱动修复板移动，当修复板移动时能够驱动第二驱动件，使得第二驱动件带动锁定块移动。

通过采用上述技术方案，修复板和锁定块同时移动，从而提高管道修复的效率。

可选的，所述驱动组件还包括传动齿轮以及分别与传动齿轮啮合的第一齿条和第二齿条，所述传动齿轮与基座转动连接，所述第一齿条固定连接于第一输出轴且长度方向和第一输出轴平行，所述第二驱动件包括能够移动的输入轴和通过输入轴驱动移动的第二输出轴，所述第二齿条固定连接于输入轴且平行于输入轴移动方向，所述第二输出轴端部和锁定块抵接。

可选的，所述基座上设置有两个导轨，两个所述锁定块一一对应滑动连接于导轨。

通过采用上述技术方案，能够提高锁定块移动的稳定性，从而减少锁定块偏离调整间隙，而无法锁定支撑环的情况。

可选的，所述锁定块与支撑环抵接的两个端面上形成有导向面，所述导向面倾斜于锁定块的移动方向设置，且两个所述导向面沿进入调整间隙的方向间距逐渐减小。

通过采用上述技术方案，锁定块插入调整间隙时，导向面首先和支撑环的端面抵接，导向面倾斜使得锁定块靠近调整间隙的一端的间距较小，从而减少锁定块因偏移而无法插入调整间隙的情况，并且导向面倾斜，使得锁定块插入调整间隙的长度不同时，支撑环撑开的程度不同，从而能够对支撑环的撑开程度进行微调。

可选的，所述导向面上设置有锁定凸部，所述支撑环对应的端面上沿锁定块的移动方向开设有多个供锁定凸部插接的锁定槽。

通过采用上述技术方案，锁定块插入调整间隙时，锁定凸部能够依次插入多个锁定槽中，从而使得锁定块插入调整间隙的不同长度时，均能够锁定支撑环。

可选的，所述基座外壁设置有万向轮，所述万向轮和基座之间设置有弹性件。

通过采用上述技术方案，修复完毕时，修复板复位，弹性件受到的压力减小从而恢复形变，使得基座和修复板远离管道内壁和支撑环，并且万向轮与管壁抵接，从而减少基座与支撑环干涉从而无法移动的情况。

第二方面，本申请提供一种非开挖式管道修复方法，包括以下步骤：

S1、检测管道变形的位置；

S2、根据管道规格选择对应规格的修复板和支撑环；

S3、使得管道修复装置移动至管道变形的位置，驱动组件带动修复板朝远离基座方向移动，修复板和基座共同撑开支撑环，使得支撑环与管道内壁抵接，并修复管道；

S4、在修复板移动的同时，锁定块推入对应调整间隙和支撑环卡接；

S5、驱动组件驱动修复板复位，使得锁定块留在支撑环内；

S6、驱使管道修复装置脱离支撑环。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.支撑环套在修复板和基座外部，并抵紧修复板和基座，在摩擦力的作用下，支撑环随基座移动至管道变形处。修复管道时，修复板向远离基座方向移动，基座和修复板共同将支撑环撑开，使得支撑环的外壁与管道内壁抵接，并推动管道复原，并且驱动组件使得两个锁定块移动以卡接入调整间隙内，使得支撑环锁定；

2.基座在管道内移动时，万向轮与管道内壁抵接，从而便于基座在管道内移动；

3.修复完毕时，修复板复位，弹性件受到的压力减小从而恢复形变，使得基座和修复板远离管道内壁和支撑环，并且万向轮与管壁抵接，从而减少基座与支撑环干涉从而无法移动的情况。

附图说明

图1是本申请实施例一的整体结构示意图；

图2是本申请实施例一用于展示驱动组件的结构示意图；

图3是本申请实施例一用于展示第二驱动件的结构示意图；

图4是本申请实施例一用于展示锁定块的局部结构示意图；

图5是本申请实施例一用于展示支撑环的局部结构示意图；

图6是本申请实施例二的局部剖视结构示意图。

附图标记说明：1、基座；11、安装板；12、安装座；13、导轨；2、修复板；3、支撑环；31、调整间隙；32、第一固定部；33、第二固定部；34、锁定槽；4、密封套；41、基层；42、内衬层；43、粘接层；5、锁定块；51、导向面；52、锁定凸部；6、驱动组件；61、第一驱动件；62、第二驱动件；63、传动齿轮；64、第一齿条；65、第二齿条；7、弹性件；8、万向轮。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例提供一种非开挖式管道修复装置。

实施例一：

参考图1和图2，一种非开挖式管道修复装置包括基座1，基座1为截面为半圆形的柱状壳体，且包括远离弧面的安装板11，安装板11的两端均开设有开口，开口和基座1内腔连通，弧面外壁沿基座1的轴线方向固定连接有两个导轨13。

参考图2，非开挖式管道修复装置还包括驱动组件6，驱动组件6包括第一驱动件61，第一驱动件61为千斤顶，第一驱动件61通过螺栓可拆卸连接于安装板11，第一驱动件61包括第一输出轴，第一输出轴能够沿垂直于安装板11方向移动，第一输出轴通过螺栓可拆卸连接有修复板2，修复板2为弧形板，且弧形板的弧口朝向基座1内部。

修复板2随基座1移动至管道变形处，第一驱动件61带动修复板2沿竖直方向朝远离安装板11方向移动，修复板2的弧面外壁能够将变形的管道修复。修复板2通过螺栓与第一输出轴可拆卸连接，使得修复板2的规格能够根据管道的内径而选择。

参考图2，安装板11上固定连接有安装座12，安装座12上通过轴承转动连接有传动齿轮63，第一输出轴通过焊接固定连接有第一齿条64，第一齿条64的长度方向与第一输出轴的轴线平行，第一齿条64与传动齿轮63啮合，使得第一输出轴能够带动第一齿条64沿竖直方向移动，从而使得传动齿轮63转动。

参考图2和图3，驱动组件6包括第二驱动件62，第二驱动件62为液压推杆，且包括一个输入轴和两个第二输出轴，第二驱动件62通过螺栓可拆卸连接于基座1，第二驱动件62的输入轴能够沿垂直于安装板11方向移动，且固定连接有第二齿条65，第二齿条65与传动齿轮63啮合，第二驱动件62的两个第二输出轴能够沿基座1的轴线方向相背离和相向移动，且分别滑动连接于对应导轨13内部，第二驱动件62的输入轴通过液压油路同时驱动两个第二输出轴移动，第二驱动件62的液压油路设置于基座1内腔内。

参考图3和图4，导轨13内部滑动连接有锁定块5，锁定块5能够与对应的第二输出轴抵接。锁定块5上远离对应第二输出轴形成有相对的两个倾斜的导向面51，导向面51上成型加工有多个锁定凸部52，多个锁定凸部52沿导向面51排列，锁定凸部52为三角形，且靠近第二输出轴的一面垂直于基座1的轴线方向，远离第二输出轴的一面倾斜于基座1的轴线方向。

第一输出轴带动修复板2向远离基座1的方向移动，同时通过第一齿条64、传动齿轮63和第二齿条65的传动关系带动第二驱动件62的输入轴移动，第二驱动件62的输入轴移动，使得第二驱动件62的两个第二输出轴移动至分别与对应锁定块5抵接，并带动锁定块5移动，使得两个锁定块5相背离移动。导轨13能够支撑锁定块5，并约束锁定块5，使得锁定块5沿导轨13的长度方向移动，导轨13的长度方向为基座1的轴线方向。第一齿条64、传动齿轮63和第二齿条65使得第一驱动件61能够控制第二驱动件62的动作，使得锁定块5与修复板2同时移动。

参考图3和图5，基座1和修复板2外侧套设有两个支撑环3，两个支撑环3一一对应位于两个导轨13相背离的一侧，支撑环3的材料为有弹性的钢材，支撑环3上沿基座1的轴线方向形成有调整间隙31，使得支撑环3从调整间隙31处断开，调整间隙31与导轨13对应，使得锁定块5能够从导轨13中移动以卡接至调整间隙31内，支撑环3断开形成的两端分别通过焊接连接有第一固定部32和第二固定部33，第一固定部32和第二固定部33相对的侧面相互倾斜，且均开设有多个锁定槽34，锁定槽34的形状和排列方式与锁定凸部52对应，使得锁定凸部52能够插入锁定槽34中。

修复板2朝远离基座1的方向移动时，修复板2和基座1共同将两个支撑环3撑开，同时锁定块5移动并插入调整间隙31内，锁定凸部52插入对应锁定槽34中，锁定凸部52和锁定槽34远离第二输出轴的一面均倾斜于基座1的轴线方向，锁定凸部52和锁定槽34靠近第二输出轴的一面均垂直于基座1的轴线方向，使得锁定块5只能朝远离第二输出轴的方向单向移动，而倾斜于基座1轴线的导向面51使得锁定块5在第一固定部32和第二固定部33的挤压作用下具有朝靠近第二输出轴的方向移动的趋势，使得锁定块5固定在调整间隙31内，从而锁定支撑环3。支撑环3对管道有支撑作用。导向面51倾斜使得锁定块5远离第二输出轴的一端便于插入调整间隙31内，并且用于固定锁定块5，并且使得支撑环3的撑开程度随锁定块5插入调整间隙31的长度增大而增大。

参考图1，两个支撑环3外套设有密封套4，密封套4有弹性，密封套4的材料为橡胶。支撑环3撑开后支撑环3与管道内壁共同抵接密封套4，使得密封套4封闭支撑环3与管道内壁的空隙，由于管道多次变形后变形处可能发生疲劳破坏，使得变形处的力学性能变差，密封套4将管道内的物料与变形处的管道内壁分离，从而减少了物料运输时对管道内壁的影响，提高管道的使用寿命。

参照图1，基座1弧面外侧壁固定连接有四个弹性件7，弹性件7为弹簧，弹簧远离基座1的一端固定连接有万向轮8。基座1在管道内移动时，万向轮8与管道内壁抵接，便于基座1在管道内壁的移动。修复管道时，弹性件7压缩变形；修复完毕时，修复板2复位，弹性件7受到的压力减小从而恢复形变，使得基座1和修复板2远离管道内壁和支撑环3，从而减少基座1与支撑环3干涉从而无法移动的情况。

在本申请其他实施例中，修复板2沿基座1轴线方向的两端开设有限位槽，支撑环3插入对应限位槽中，使得修复板2撑开支撑环3时，支撑环3与限位槽内壁抵接，从而减少支撑环3沿基座1轴线方向的移动。基座1内部和修复板2内部均可以焊接有加强筋，以增强基座1和修复板2的刚度，减少基座1和修复板2的变形。可以在基座1的两端安装摄像头和把手，摄像头可以通过摄像的方式检测管道变形位置，把手便于固定牵引绳。密封套4外部可以涂覆有粘结剂或修复材料，从而进一步提高管道修复效果。

本申请实施例一种非开挖式管道修复方法的实施原理为：管道修复装置移动至管道变形处，第一驱动件61驱动修复板2向远离基座1方向移动，使得管道变形处复位，并且使得支撑环3撑开，支撑环3与管道内壁共同抵接密封套4，从而修复管道，第一驱动件61同时驱动第二输出轴移动，使得第二输出轴将锁定块5推入调整间隙31中，锁定凸部52插入锁定槽34中，从而固定支撑环3，支撑环3对管道有支撑作用，密封套4用于封闭支撑环3与管道之间的间隙，减少管道内流动的物料对管道的影响。修复完毕后，弹性件7恢复形变，使得基座1朝远离调整间隙31的方向移动，并且万向轮8能够与管道内壁和支撑环3抵接，从而减少基座1与支撑环3干涉而卡住的情况。

本申请还公开了一种非开挖式管道修复方法，包括以下步骤：

S1、使用摄像小车或内窥摄像头检测管道变形位置；

S2、根据管道的规格选择对应规格的修复板2和支撑环3，并且安装修复板2和支撑环3；

S3、在基座1两端分别固定牵引绳，拉动牵引绳使得管道修复装置移动至管道变形处；

S4、第一驱动件61驱动修复板2向远离基座1方向移动，修复板2的移动使得支撑环3撑开，从而使得密封套4与管道内壁贴合，并且修复管道的变形，同时第一输出轴通过第一齿条64、传动齿轮63和第二齿条65的传动关系驱动两个第二输出轴移动，第二输出轴移动并与对应锁定部抵接，从而驱动锁定部插入第一固定部32和第二固定部33之间，锁定凸部52插入对应锁定槽34中，使得锁定部固定支撑环3。

S5、第一驱动件61复位，弹性件7恢复形变，使得基座1向远离调整间隙31的方向移动，然后拉动牵引绳使得管道修复装置脱离管道，管道修复装置移动时，万向轮8与管道内壁或支撑环3抵接，从而减少支撑环3卡住基座1的情况。

实施例二：

参照图6，实施例二与其他实施例的区别之处在于，密封套4包括基层41、内衬层42和粘接层43，基层41的形状为圆管状，基层41的材料为氯化聚乙烯橡胶或三元乙丙橡胶，基层41的两侧均粘接有内衬层42，内衬层42的材料为有弹性的橡胶，且外侧内衬层42的半径小于内侧内衬层42的半径，使得两个内衬层42共同夹紧基层41，外侧内衬层42远离基层41一侧涂覆有粘接层43，粘接层43的材料为氯磺化聚乙烯粘合剂。氯化聚乙烯橡胶或三元乙丙橡胶的防水性、耐腐蚀性、耐高温性和延展性好，使得修复管道时，密封套4能够随支撑环3的扩大而扩大，且不易被管道输送的物料腐蚀。粘接层43能够将密封套4与管道内壁粘接的同时还能封闭密封套4与管道内壁之间的微小间隙，进一步提高密封套4的密封性，粘接层43的材料为氯磺化聚乙烯粘合剂，氯磺化聚乙烯粘合剂能够粘接延展性差别较大的材料，例如金属、塑料与橡胶之间的粘接，而能够变形的管道内壁的材料通常为金属和塑料材料。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。