一种管道测量和清理装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及管道清理技术领域，具体涉及一种管道测量和清理装置及其施工方法。

背景技术

水位比较高的排水管道检查井内含有大量淤积物和悬浮、漂浮、沉淀缠绕物，对气囊封堵，机器人检测、疏通、清淤等作业带来极大不便。通常由蛙人潜水下井，通过手臂展开长度(高度)，经验判断排水管道直径和水位深度，手臂抓取缠绕物垃圾，然后携带送往垂直井口。因排水管道环境复杂，可视度为零还充满有毒、易燃易爆气体，极易造成人身伤亡事故。

而目前市面上也存在一些针对管道的清污机器，但是大多结构复杂，且仅具备清污功能，不易实现管道的精准测量，比如专利公告号为CN219541254U，专利名称为一种水利工程用管道淤泥清理装置的现有专利技术中，便记载针对管道的淤泥清理装置，其具体包括了“包括机架；所述机架的外表面偶设有调节机构，所述调节机构支撑轮履组件并输出一个线性自由度，调节所述轮履组件贴合于管道内侧壁；所述轮履组件驱动所述机架行进；所述机架的前部设有用于管道清淤的清淤组件”，上述专利虽然可以实现管道清淤，但是仅针对横向的管道或者井，不适应垂直管道或者垂直井使用，其适应范围窄，同时该装置仅能够将污泥打散实现管道疏通，针对悬浮、漂浮、沉淀缠绕物等无法将其抓取并从管道带出，因此存在一定的局限性，且上述专利也无法实现管径的同时测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何一体化解决目前管道内水下井深、管径测量和缠绕物清理的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种管道测量和清理装置，包括接杆组件、探头组件、上传动软轴、手电钻、下传动软轴和清淤绞头组件；

所述接杆组件的底部与探头组件可拆卸连接并能够形成管道测量件；

或，所述接杆组件的底部通过下传动软轴与清淤绞头组件可拆卸连接并能够形成管道清理件，接杆组件顶部通过上传动软轴与手电钻可拆卸连接，所述手电钻能够驱动清淤绞头组件进行转动。

本申请通过设置接杆组件，在接杆组件顶部通过上传动软轴与手电钻连接，在接杆组件的底部连接清淤绞头组件便可实现管道清理，而将清淤绞头组件拆除更换探头组件便可实现管道测量，且本申请可灵活适应垂直井和横井，提高其应用范围，同时本申请可同时实现水下井深、管径的测量以及缠绕物清理设备，相较于传统蛙人潜水下井的方式，大大提高了工作效率，且本申请探查安全性高、简单可操作性强。

作为本发明进一步的方案：所述接杆组件由若干根首尾相连的接杆外套可拆卸连接，其中相邻两跟接杆外套的外侧还紧固有连接套组件。

作为本发明进一步的方案：所述接杆外套的内部设有传动芯轴，传动芯轴的一端连接上卡件，其中上卡件的外侧通过轴承组件连接到接杆外套的内侧；

所述传动芯轴的另一端连接有与上卡件相对应的下卡件，其中下卡件的外侧也通过轴承组件连接到接杆外套的内侧。

作为本发明进一步的方案：所述轴承组件包括有设在上卡件或者下卡件外侧的轴承一，所述轴承一的外侧通过轴承座与接杆外套的内侧连接，其中轴承一上方设内卡簧，所述内卡簧的另一端卡入到轴承座内。

作为本发明进一步的方案：所述探头组件包括有尖头插杆、横井探头和固定螺钉，其中尖头插杆的顶部能够通过连接套组件与接杆组件连接，所述尖头插杆的偏上位置且水平方向上安装有横井探头。

作为本发明进一步的方案：所述上传动软轴与下传动软轴结构相同，其中上传动软轴的一端设有第一连接端，上传动软轴的另一端设有与第一连接端相对应的第二连接端。

作为本发明进一步的方案：所述清淤绞头组件包括有导向架和位于导向架一端的绞头叶片；

所述导向架的中间轴心处安装有导向器固定套，其中导向器固定套的内侧设有软轴外套，所述软轴外套的内部与下传动软轴的端部连接；

所述软轴外套的外侧且位于导向器固定套的一侧还通过轴承二连接有绞头叶片，所述软轴外套的端部设有与下传动软轴连接的接盘。

本发明还公开了一种管道测量和清理装置的测量方法，包括如下步骤：

A1、通过连接套组件将探头组件安装在接杆组件下部，形成管道测量件，此过程可根据井深选择接杆长度和数量，通过连接套连接在一起；

A2、随后人站在垂直井口，竖直将探杆插入井内，用力插几个点，穿过井底淤积物插入横井流槽；

A3、然后找最深点在地平面与接杆外套对应刻度A1做好标识，此时垂直井深H＝H1+A1；

A4、当探杆组件接近垂直井管壁，通过旋转横井探头探查到横井口方位，横井口的顶部能够对横井探头阻挡，此时探杆组件上升管径为H2；

A5、随后在测定横井位置上拉探头组件，通过横井探头刮到横井上壁，此时测定地平面与接杆外套对应刻度A2做好标识，通过计算进而得到横井直径；

A6、最后根据垂直井和横井测量的尺寸制定管道清理的计划。

作为本发明进一步的方案：所述步骤A5中横井直径DN＝H1+H2，探杆组件上升管径H2＝A1-A2。

本发明还公开了一种管道测量和清理装置的清理方法，包括如下步骤：

B1、通过连接套组件分别将上传动软轴安装在接杆组件上部、下传动软轴安装在接杆组件下部，并将手电钻与上传动软轴连接，清淤绞头组件与下传动软轴连接；

B2、随后需两人在井口周围操作，一人手持接杆组件，将清淤绞头组件和下传动软管徐徐放入垂直井水面以下，另一人手持手电钻并控制其工作；

B3、然后手电钻开始工作，开启旋转，通过上传动软轴、接杆组件、下传动软轴内的传动芯轴驱动绞头叶片旋转，将水中漂浮、悬浮和沉底的线状、片状、絮状垃圾搅动缠绕到绞头叶片，向上提出绞头叶片,完成垂直井缠绕物清理；

B4、待垂直井内清理完毕后，将接杆组件和清淤绞头组件贴近横井口位置，徐徐下压并往横井口相背方向拉动接杆组件，使下传动软轴弯曲变形，推动清淤绞头导向架往横井方向移动，在绞头叶片旋转和进入横井过程中，将横井内线状、片状、絮状等垃圾缠绕在旋转绞头,取出旋转绞头,完成缠绕物清理；

B5、持杆操作人员根据井深可随时增加或减少接杆数量，并操作接杆前、后、上、下、环周边往复移动，实现旋转绞头无盲区清理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本申请通过设置接杆组件，在接杆组件顶部通过上传动软轴与手电钻连接，在接杆组件的底部连接清淤绞头组件便可实现管道清理，而将清淤绞头组件拆除更换探头组件便可实现管道测量，且本申请可灵活适应垂直井和横井，提高其应用范围，同时本申请可同时实现水下井深、管径的测量以及缠绕物清理设备，相较于传统蛙人潜水下井的方式，大大提高了工作效率，且本申请探查安全性高、简单可操作性强；

二、本申请接杆组件由若干个接杆外套拼接而成，相邻接杆外套之间又通过连接套组件进行加固，采用这样的设置能够使得接杆组件快速拆装、长度随意调节，携带方便，测量范围广；

三、本申请在接杆组件底部安装探头组件来实现管道的测量，探头组件包括有尖头插杆和横井探头，尖头插杆穿透力强，可轻松穿透垃圾插入井底，配合接杆刻度测量井深，使得测量简便、准确；上提横井探头测量横井的管径，通过标识位置和简单计算便可完成横井管径探查，相对蛙人下井手臂测量和机器人搭载声呐探查，本申请安全性高、简单可操作性强。

四、本申请绞头叶片为多个呈拱形状的结构，而采用这样的设置能够使得绞头叶片在高速旋转的过程中抓缠绕物能力强、清理彻底；

五、本申请导向架位于绞头叶片的后侧，且导向架也为多个呈拱形状的结构，而导向架外边缘尺寸大于绞头叶片外边缘尺寸，此种设计可防止绞头叶片触到管壁或管底淤积物导致无法旋转甚至损坏零件；

六、本申请通过在接杆组件上下端分别连接上传动软轴和下传动软轴，二者结构相同，而传动软轴韧性好、导向性好，通过受力弯曲形变,配合呈拱形状导向架和绞头叶片容易进出横井；

七、本申请能够通过上传动软轴形变、更换接杆数量适应井深，手持手电钻操作人员工位可固定，不受井深、接杆高度限制，可满足不同深度垂直井和横井缠绕物类垃圾清理；

八、本申请可根据管道内缠绕物的质量、形状及空间位置，可选择在导向架内安装充气气囊、泡沫、固体浮力材料等零部件，通过调节导向架及绞头叶片水中浮力，实现对沉底、悬浮或漂浮状态，清理不同空间位置及形状的缠绕物。

附图说明

图1为本发明实施例接杆组件的结构示意图；

图2为本发明实施例接杆外套的结构示意图；

图3为本发明实施例接杆外套的剖视图及部分放大图；

图4为本发明实施例传动芯轴的结构示意图；

图5为本发明实施例接杆外套的剖视图；

图6为本发明实施例接杆组件的剖视图；

图7为本发明实施例连接套组件的剖视图；

图8为本发明实施例探头组件以及连接套组件的结构示意图；

图9为本发明实施例探头组件的剖视图；

图10为本发明实施例管道测量时探头组件接触垂直井底的示意图；

图11为本发明实施例管道测量时探头组件接触横井顶壁的示意图；

图12为本发明实施例管道清理件的结构示意图；

图13为本发明实施例上传动软轴的结构示意图；

图14为本发明实施例清淤绞头组件的结构示意图；

图15为本发明实施例图14中B向的示意图；

图16为本发明实施例图14中A向的示意图；

图17为本发明实施例管道清理件在垂直井清理缠绕物的状态图；

图18为本发明实施例管道清理件在转向时的状态图；

图19为本发明实施例管道清理件在横井清理缠绕物的状态图；

附图标记说明：1、接杆组件；11、接杆外套；12、传动芯轴；13、连接套组件；131、锁紧螺钉；132、锁紧钢球；14、内卡簧；15、轴承一；16、轴承座；17、上卡件；18、下卡件；2、探头组件；21、尖头插杆；22、横井探头；23、固定螺钉；3、上传动软轴；31、第一连接端；32、第二连接端；4、手电钻；5、下传动软轴；6、清淤绞头组件；61、导向器固定套；62、软轴外套；63、绞头叶片；64、叶片固定套；65、接盘；66、轴承二；67、导向架。

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，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。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。

实施例1

参照图1，一种管道测量和清理装置，包括有接杆组件1和探头组件2，其中接杆组件1的底部与探头组件2可拆卸连接，二者的连接构成管道测量件，可对管道实现尺寸的测量。

参照图1，接杆组件1由若干根首尾相连的接杆外套11可拆卸连接，其中相邻两跟接杆外套11的外侧还紧固有连接套组件13。

进一步的，参照图2、图3、图4和图5，接杆外套11为内部中空的筒状结构，且外壁上设有刻度表，用来对后续针对管道的尺寸提供参考；在接杆外套11的内部中间位置处且垂直方向上设有传动芯轴12，传动芯轴12的一端连接上卡件17，另一端连接下卡件18，上卡件17为凸起状，而下卡件18为与上卡件17相对应的内凹状，上卡件17能够连接到相邻下卡件18内；

其中上卡件17的外侧设有轴承一15，而轴承一15的外侧通过轴承座16与接杆外套11的内壁连接，而轴承一15上方设内卡簧14，内卡簧14的另一端卡入到轴承座16内，通过内卡簧14可对轴承一15传动时起到一定的抗震效果；

其中下卡件18的外侧与上卡件17同样的设置，即也是在下卡件18的外侧设有轴承一15，而轴承一15的外侧通过轴承座16与接杆外套11的内壁连接，而轴承一15上方设内卡簧14，内卡簧14的另一端卡入到轴承座16内，通过内卡簧14可对轴承一15传动时起到一定的抗震效果。

进一步的，参照图6，当相邻两个接杆外套11进行连接的时候，可通过其内部的传动芯轴12进行首尾连接，即下方传动芯轴12上的上卡件17能够插入到上方传动芯轴12上的下卡件18内，首尾连接后，并通过连接套组件13套在两个接杆外套11的连接处，将二者紧固即可完成两个接杆外套11的拼接。

参照图7，连接套组件13为内部中空的筒状结构，且连接套组件13的内径稍大于接杆外套11的外径，使得连接套组件13能够卡在接杆外套11的外部，同时在接杆组件13的内部且偏上位置处设有若干组锁紧钢球132，锁紧钢球132具有弹性，当与接杆外套11卡合的时候，锁紧钢球132正好卡入到接杆外套11的外侧，需要注意的是，接杆外套11的外壁上预留出于锁紧钢球132连接的凹槽，此处锁紧钢球132的具体设置数量根据实际所需而定，本申请不做限定，与此同时，接杆外套11的外侧也设置相应数量的凹槽与锁紧钢球132相对应；

在接杆组件13的内部且偏下位置处设有若干组锁紧螺钉131，当与接杆外套11卡合的时候，锁紧螺钉131正好卡入到接杆外套11的外侧，接杆外套11的外壁上预留出于锁紧螺钉131连接的凹槽，此处锁紧螺钉131的具体设置数量根据实际所需而定，本申请不做限定，与此同时，接杆外套11的外侧也设置相应数量的凹槽与锁紧螺钉131相对应。

需要注意的是，接杆组件13偏上位置的锁紧钢球132与上方的接杆外套11卡合，而接杆组件13偏下位置的锁紧螺钉131与下方的接杆外套11卡合，可进一步确保相邻两个接杆外套11之间连接的稳定性(如图6所示)。

参照图8和图9，探头组件2包括有竖直方向上的尖头插杆21、水平方向上的横井探头22和用来连接二者的固定螺钉23，其中尖头插杆21的顶部能够通过连接套组件13与接杆组件1连接，尖头插杆21的外壁上开设有用来连接锁紧螺钉131的凹槽，尖头插杆21的偏上位置且水平方向上通过紧固螺钉23安装有横井探头22；

需要注意的是，尖头插杆21的底部为尖头状，用来插入井内，顶部为圆筒状用来连接横井探头22；而横井探头22的顶部水平底部为倾斜状。

管道测量和清理装置的测量方法，包括如下步骤：(参照图10和图11)

A1、通过连接套组件13将探头组件2安装在接杆组件1下部，形成管道测量件，此过程可根据井深选择接杆长度和数量，选择接杆组件1到合适的长度，并通过连接套组件13连接在一起；

A2、随后人站在垂直井口，竖直将探杆(即接杆组件1和探头组件2)插入井内，用力插几个点，穿过井底淤积物插入横井流槽；

A3、然后找最深点在地平面与接杆外套11对应刻度A1做好标识，此时垂直井深H＝H1+A1；

A4、当探杆组件2接近垂直井管壁，通过旋转横井探头22探查到横井口方位，横井口的顶部能够对横井探头22阻挡，此时探杆组件2上升管径为H2；

A5、随后在测定横井位置上拉探头组件2，通过横井探头22刮到横井上壁，此时测定地平面与接杆外套11对应刻度A2做好标识，通过计算进而测得横井管径DN。需要注意的是，横井直径DN＝H1+H2，横井管径H2＝A1-A2。

A6、最后根据垂直井和横井测量的尺寸制定管道清理的计划。

实施例2

参照图12，在实施例1测量到垂直井和横井测量的尺寸的情况下，开启针对垂直井和横井的清理，则需要将实施例1中接杆组件1底部的探头组件2拆除，然后将接杆组件1的底部通过下传动软轴5与清淤绞头组件6可拆卸连接，接杆组件1顶部通过上传动软轴3与手电钻4可拆卸连接，待安装完成后，便可形成管道清理件(如图12所示)。

参照图13，上传动软轴3和下传动软轴5的结构和原理相同，此处以上传动软轴3为例：上传动软轴3的内部同样设有传动芯轴，但是该传动芯轴一端连接第一连接端31，另一端连接与第一连接端31相对应的第二连接端32，具体的，第一连接端31为内凹状结构，正好与接杆外套11上的上卡件17卡合连接，上卡件17正好为凸起状，与第一连接端31相对应，而第二连接端32为相应的凸起状，用来连接手电钻4，且第二连接端32的两端通过轴承连接到上传动软轴3的内壁，因此当后续手电钻4驱动上传动软轴3内的芯轴传动的时候，仅有上传动软轴3内的传动芯轴转动，进而带动接杆外套11内的传动芯轴12转动，又进而带动下传动软轴5内的芯轴转动，对上传动软轴3、接杆外套11和下传动软轴5并不会造成影响，而上传动软轴3、接杆外套11和下传动软轴5并不会随之转动。

参照图12，下传动软轴5的内部也同样设置有传动芯轴，该传动芯轴的顶部连接到接杆外套11上的下卡件18，而该传动芯轴的底部连接到清淤绞头组件6内，因此下传动软轴5内的传动芯轴传动的时候，最后会带动清淤绞头组件6旋转清污。

参照图14、图15和图16，清淤绞头组件6包括有导向架67和位于导向架67一端的绞头叶片63，其中导向架67和绞头叶片63均呈弧形状结构，且均呈环形阵列式设置若干个，而导向架67外边缘尺寸大于绞头叶片63外边缘尺寸，此种设计可防止绞头叶片63触到管壁或管底淤积物导致无法旋转甚至损坏零件，需要注意的是，本申请导向架67和绞头叶片63均设置四组供工作人员参考，具体设置几组可根据现场实际情况而定，本申请不做限定。

需要注意的是，在具体使用的时候，根据管道内缠绕物的质量、形状及空间位置，可选择在导向架67内安装充气气囊、泡沫、固体浮力材料等零部件，通过调节导向架67及绞头叶片63水中浮力，实现对沉底、悬浮或漂浮状态，清理不同空间位置及形状的缠绕物。

参照图14，导向架67的中间轴心处安装有导向器固定套61，其中导向器固定套61的内侧设有软轴外套62，软轴外套62的内部与下传动软轴5的端部通过轴承连接；

软轴外套62的外侧且位于导向器固定套61的一侧还通过轴承二66连接有绞头叶片63，软轴外套62的端部设有与下传动软轴5内芯轴连接的接盘65；因此通过下传动软轴5能够实现驱动接盘65转动，由于接盘65与绞头叶片63连接，进而驱动绞头叶片63转动，而由于轴承二66的设置，因此导向架67并不随之转动。

管道测量和清理装置的清理方法，包括如下步骤：(参照图17、图18和图19)

B1、通过连接套组件13分别将上传动软轴安装在接杆组件上部、下传动软轴安装在接杆组件下部，并将手电钻与上传动软轴3连接，清淤绞头组件6与下传动软轴5连接；

B2、随后需两人在井口周围操作，一人手持接杆组件1，将清淤绞头组件6和下传动软轴5徐徐放入垂直井水面以下，另一人手持手电钻4并控制其工作；

B3、然后手电钻4开始工作，开启旋转，通过上传动软轴3、接杆组件1、下传动软轴5内的传动芯轴驱动绞头叶片63旋转，将水中漂浮、悬浮和沉底的线状、片状、絮状垃圾搅动缠绕到绞头叶片，向上提出绞头叶片63,完成垂直井缠绕物清理；

B4、待垂直井内清理完毕后，将接杆组件1和清淤绞头组件6贴近横井口位置，徐徐下压并往横井口相背方向拉动接杆组件1，使下传动软轴5弯曲变形，推动清淤绞头导向架67往横井方向移动，在绞头叶片63旋转和进入横井过程中，将横井内线状、片状、絮状等垃圾缠绕在旋转绞头,取出旋转绞头,完成缠绕物清理；

B5、持杆操作人员根据井深可随时增加或减少接杆数量，并操作接杆前、后、上、下、环周边往复移动，实现旋转绞头无盲区清理。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。