[发明专利]人造龙卷风利匕复合式非开挖多级清管装置及其清管方法

说明书

本发明提供一种人造龙卷风利匕复合式非开挖多级清管装置及其清管方法，包括连接的一级清管装置和二级清管装置；清管装置外壁面周向均布多个进风接头管；进风接头管连接空压机；每个出风接头均连接喷嘴；一级清管装置与振动筛连接；还包括后端的排污装置。向清管装置的内腔中输送压缩空气；砂石颗粒被裹挟形成一级气固混合流，并被带至二级清管装置中；多股倾斜且切向射入二级清管装置本体内腔中的高速气流可形成人造龙卷风，使得气固混合流的运动轨迹变为螺旋状且与待清洁工件内壁面相切的方式向前运动，形成二级气固混合流，在此过程中砂石颗粒不断与待清洁工件的内壁面发生刮擦、碰撞，从而达到预期的非开挖无水高效清管效果。

技术领域

本发明属于地下既有管道(涵)及钻柱内部清洁技术领域，具体涉及一种人造龙卷风利匕复合式非开挖多级清管装置及其清管方法。

背景技术

毋庸置疑，敷设于城镇地下一定深度处宛如人体血脉网络一般纵横交错的给水/排污/热力/电力/油气等各种管道(涵)，是维持城镇日常运行不可或缺的地下基础设施生命线，日夜担负着给水、排水、热力、电力、燃气、石油、通讯等物质、资源、信息的传输，因而其使用性能的优劣将直接决定着城镇人口的生活质量和工农业的正常运转。然而，这些管道(涵)在使用一定年限后难免会在管壁及管内残积许多污垢，若不及时清洁，势必会减小管道(涵)的有效过流断面，在影响生活/生产所需流体的正常传输、对输送流体造成污染、降低人居生活/工农业生产质量的同时，也会加速管道(涵)自身的锈/腐蚀和破损/失效，造成许多不必要的损失。因此，对使用年限较长的城镇地下管道(涵)适时清洁是很有必要的。若管道(涵)的规格较大，可派遣专人进入管道(涵)开展人工清洁作业；但若管道(涵)的规格较小，人员无法进入时，只得采取适宜的非开挖无人式清管方法。当前，常用的非开挖无人式清管方法主要有：自进式喷头高压水射流清管、水力脉冲振荡清管、橡胶清管器刮擦清管、管道机器人钻削清管、化学清洁剂清管等；虽然这些方法也能实现对地下管道(涵)的非开挖清洁，但在清管实践中存在水资源浪费严重、清管后的污水难以及时排除、清管装置或管道机器人在管道(涵)中运动受阻及管壁清洁不彻底、清管效率不高、化学清洁剂毒性较大等突出问题。

此外，钻柱作为连接地表钻探设备(钻机/泥浆泵/空压机等)与地下钻磨机具(钻头/磨头等)或孔底动力装置(螺杆钻具/涡轮钻具等)的钻具组合，主要由方钻杆、专用接头、钻杆、钻铤等组成，其基本作用包括：起下钻头、施加钻压、传递动力、输送冲洗液、进行孔内特殊作业(处理孔内事故)等，是钻探作业必不可少的关键部件之一。然而，当每次钻探作业结束后，在钻柱的内外壁面均粘附着泥浆等冲洗液残留物，若不及时清除，很容易造成钻柱的锈/腐蚀、钻柱内部流通断面堵塞、甚至是破裂/损坏等问题的发生。当前，对于钻柱外壁面附着的残留物较易清除，但由于受到钻柱内径规格的制约，故对于钻柱内壁面附着残留物的清除实属不易；常用的清除钻柱内壁面附着残留物的方法与前述的非开挖无人式清管方法类似，存在的突出问题也基本一致。

发明内容

针对上述技术问题，本发明基于龙卷风形成原理，通过利用清管装置特殊的内部流道结构生成人造龙卷风，同时裹挟着磨圆度差、带有棱角的机制砂石，宛如锋利的匕首(利匕)一般，沿着简称为待清洁工件的内壁呈螺旋状自一端向另一端运动；其中所用的机制砂石，既可以从建材市场购置现成的，也可使用岩石破碎机对在大块石材，亦或是新建、改扩建或拆除过程中产生的废(沥青)混凝土块、碎石块、碎砖渣等建筑固废进行现场破碎至所需规格后制得，实现建筑固废的再利用；在此过程中，由于人造龙卷风同时存在切向及垂向的运动，既可连续抽吸、裹挟从振动筛向下投入的机制砂石，使它们产生螺旋状且向前的贴壁运动，机制砂石与待清洁工件内壁面间的刮擦、碰撞，有助于清除附着在管壁上的污垢，人造龙卷风较强的抽吸力，有助于及时排除从管(涵)/钻柱内壁上掉落及沉积在管(涵)/钻柱内的污垢，从而实现对地下既有管道(涵)或钻柱的非开挖无水高效清洁。

具体的技术方案为：

人造龙卷风利匕复合式非开挖多级清管装置，包括前端的清管装置，所述的清管装置包括一级清管装置和二级清管装置；