[發明專利]人造龍卷風利匕復合式非開挖多級清管裝置及其清管方法

有效

• 申請號: 202210679071.3
• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN115055453B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 溫繼偉;李文江;韓現民;朱正國;孫明磊;李新志;樊浩博;郭小龍;項天
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: B08B9/032
• 分類號: B08B9/032;B08B9/035;B07B1/28
• 代理公司: 四川省方圓智云知識產權代理事務所(普通合伙) 51368
• 代理人: 嚴曉玲

本發明提供一種人造龍卷風利匕復合式非開挖多級清管裝置及其清管方法，包括連接的一級清管裝置和二級清管裝置；清管裝置外壁面周向均布多個進風接頭管；進風接頭管連接空壓機；每個出風接頭均連接噴嘴；一級清管裝置與振動篩連接；還包括后端的排污裝置。向清管裝置的內腔中輸送壓縮空氣；砂石顆粒被裹挾形成一級氣固混合流，并被帶至二級清管裝置中；多股傾斜且切向射入二級清管裝置本體內腔中的高速氣流可形成人造龍卷風，使得氣固混合流的運動軌跡變為螺旋狀且與待清潔工件內壁面相切的方式向前運動，形成二級氣固混合流，在此過程中砂石顆粒不斷與待清潔工件的內壁面發生刮擦、碰撞，從而達到預期的非開挖無水高效清管效果。

技術領域

本發明屬于地下既有管道(涵)及鉆柱內部清潔技術領域，具體涉及一種人造龍卷風利匕復合式非開挖多級清管裝置及其清管方法。

背景技術

毋庸置疑，敷設于城鎮地下一定深度處宛如人體血脈網絡一般縱橫交錯的給水/排污/熱力/電力/油氣等各種管道(涵)，是維持城鎮日常運行不可或缺的地下基礎設施生命線，日夜擔負著給水、排水、熱力、電力、燃氣、石油、通訊等物質、資源、信息的傳輸，因而其使用性能的優劣將直接決定著城鎮人口的生活質量和工農業的正常運轉。然而，這些管道(涵)在使用一定年限后難免會在管壁及管內殘積許多污垢，若不及時清潔，勢必會減小管道(涵)的有效過流斷面，在影響生活/生產所需流體的正常傳輸、對輸送流體造成污染、降低人居生活/工農業生產質量的同時，也會加速管道(涵)自身的銹/腐蝕和破損/失效，造成許多不必要的損失。因此，對使用年限較長的城鎮地下管道(涵)適時清潔是很有必要的。若管道(涵)的規格較大，可派遣專人進入管道(涵)開展人工清潔作業；但若管道(涵)的規格較小，人員無法進入時，只得采取適宜的非開挖無人式清管方法。當前，常用的非開挖無人式清管方法主要有：自進式噴頭高壓水射流清管、水力脈沖振蕩清管、橡膠清管器刮擦清管、管道機器人鉆削清管、化學清潔劑清管等；雖然這些方法也能實現對地下管道(涵)的非開挖清潔，但在清管實踐中存在水資源浪費嚴重、清管后的污水難以及時排除、清管裝置或管道機器人在管道(涵)中運動受阻及管壁清潔不徹底、清管效率不高、化學清潔劑毒性較大等突出問題。

此外，鉆柱作為連接地表鉆探設備(鉆機/泥漿泵/空壓機等)與地下鉆磨機具(鉆頭/磨頭等)或孔底動力裝置(螺桿鉆具/渦輪鉆具等)的鉆具組合，主要由方鉆桿、專用接頭、鉆桿、鉆鋌等組成，其基本作用包括：起下鉆頭、施加鉆壓、傳遞動力、輸送沖洗液、進行孔內特殊作業(處理孔內事故)等，是鉆探作業必不可少的關鍵部件之一。然而，當每次鉆探作業結束后，在鉆柱的內外壁面均粘附著泥漿等沖洗液殘留物，若不及時清除，很容易造成鉆柱的銹/腐蝕、鉆柱內部流通斷面堵塞、甚至是破裂/損壞等問題的發生。當前，對于鉆柱外壁面附著的殘留物較易清除，但由于受到鉆柱內徑規格的制約，故對于鉆柱內壁面附著殘留物的清除實屬不易；常用的清除鉆柱內壁面附著殘留物的方法與前述的非開挖無人式清管方法類似，存在的突出問題也基本一致。

發明內容

針對上述技術問題，本發明基于龍卷風形成原理，通過利用清管裝置特殊的內部流道結構生成人造龍卷風，同時裹挾著磨圓度差、帶有棱角的機制砂石，宛如鋒利的匕首(利匕)一般，沿著簡稱為待清潔工件的內壁呈螺旋狀自一端向另一端運動；其中所用的機制砂石，既可以從建材市場購置現成的，也可使用巖石破碎機對在大塊石材，亦或是新建、改擴建或拆除過程中產生的廢(瀝青)混凝土塊、碎石塊、碎磚渣等建筑固廢進行現場破碎至所需規格后制得，實現建筑固廢的再利用；在此過程中，由于人造龍卷風同時存在切向及垂向的運動，既可連續抽吸、裹挾從振動篩向下投入的機制砂石，使它們產生螺旋狀且向前的貼壁運動，機制砂石與待清潔工件內壁面間的刮擦、碰撞，有助于清除附著在管壁上的污垢，人造龍卷風較強的抽吸力，有助于及時排除從管(涵)/鉆柱內壁上掉落及沉積在管(涵)/鉆柱內的污垢，從而實現對地下既有管道(涵)或鉆柱的非開挖無水高效清潔。

具體的技術方案為：

人造龍卷風利匕復合式非開挖多級清管裝置，包括前端的清管裝置，所述的清管裝置包括一級清管裝置和二級清管裝置；