原位固化法管道修复试验试样制备装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种原位固化法管道修复试验试样制备装置，包括具有立体结构的制样箱，制样箱内部设有放置在制样箱下底板上的制样桌；制样桌由制样底座和多个支撑螺杆组成，多个支撑螺杆与制样底座固定连接，制样底座与制样箱下底板之间具有预设距离；制样底座下表面设置有制样盒，制样盒包括与制样底座固定连接的制样竖筒和放置在制样竖筒与制样底座形成的内腔的加压盖；制样桌下方设有压力控制机构，压力控制机构通过传力杆与加压盖的下表面固定连接，压力控制机构通过传力杆带动所述加压盖运动。本发明还公开一种原位固化法管道修复试验试样制备装置的使用方法。本发明旨在模拟实际工程参数制备CIPP管道固化修复试验试样。

说明书

技术领域

本发明涉及试验试样制备装置领域，尤其涉及一种原位固化法管道修复试验试样制备装置及其使用方法。

背景技术

随着我国城镇化进程的不断推进，使得地下管线(供排水管道、燃气管道、输油管道和输水管道等)日渐复杂，并随着地下管线使用年限的递增，以及基于车流、人流的增多及管周复杂因素的影响，大量地下管线出现了不同程度的功能性和结构性劣化。传统的技术是直接对劣化管道进行开挖修复，但这不可避免会对路面交通造成一定的影响，且开挖施工噪声、粉尘等对城市居民生活和环境也会造成一定的危害，同时对于下穿建筑地段，劣化管道的开挖修复也受到限制。因此，目前常用的UV-CIPP(UV Cured-In-Place-Pipe，紫外光原位固化法)管道固化修复技术是目前应用较为普遍的一种非开挖修复方法，且该技术施工占地面积小、无需开挖、施工时间短、施工便捷。但随着CIPP(Cured-In-Place-Pipe，原位固化法)管道固化修复技术的不断发展，所使用的修复材料也逐渐多样化，为了更好评估材料性能是否有效，能否将新材料进行工程应用，需要提前对新材料相关参数进行研究和评估。因此，亟需开发一种能够模拟实际工程，并准确评估CIPP管道固化施工参数的试验装置，以此来进一步指导工程实践提高工程质量，优化工程成本。

申请号201821335372.X公开了一种全自动渗透固结联合试验装置，该装置通过自动化测量装置，实现了土样固结过程中竖向变形、轴力、底部孔压和排水量的实时测量，可快速、精确得到土体的渗透固结参数，进而该申请中所涉及的是对土样进行试验进而获取试验数据，基于土样与CIPP管道固化修复所使用的材料是属于完全不同的两类物质，进而对应的试验试样制备装置也将有所不同。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种原位固化法管道修复试验试样制备装置及其使用方法，旨在解决如何模拟实际工程环境制备CIPP管道固化修复试验试样的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种原位固化法管道修复试验试样制备装置，包括立体结构的制样箱，所述制样箱内部包括放置在制样箱下底板上的制样桌；

所述制样桌由制样底座和多个支撑螺杆组成，所述多个支撑螺杆与所述制样底座固定连接，所述制样底座与制样箱下底板之间具有预设距离；

所述制样底座下表面设有制样盒，所述制样盒包括与制样底座固定连接的制样竖筒和放置在所述制样竖筒与所述制样底座形成的内腔的加压盖，所述加压盖上表面用于放置试验试样；

所述制样桌下方设置有压力控制机构，所述压力控制机构通过传力杆与所述加压盖的下表面固定连接，所述压力控制机构通过传力杆带动所述加压盖沿着所述传力杆的长度方向运动。

优选地，所述制样箱还包括嵌入在制样箱外部侧板上的综合控制器，所述制样箱下底板设置有多个加热电阻丝，所述制样底座上表面设置有温度传感器，所述综合控制器分别与所述加热电阻丝、所述温度传感器电连接。

优选地，所述压力控制机构设有伺服加压电机且所述伺服加压电机与所述综合控制器电连接。

优选地，所述压力控制机构由反力杆、横杆、连接铰、砝码和砝码盘组成，所述反力杆一端与所述制样箱下底板固定连接，所述反力杆另一端与所述横杆转动连接，所述横杆一端与所述传动杆通过连接铰连接，所述横杆的另一端连接有砝码盘，所述砝码盘上放置有砝码。

优选地，所述制样箱上顶板上设置有辐射灯，所述辐射灯通过升降杆与所述制样箱上顶板固定连接，所述辐射灯与所述综合控制器电连接，所述辐射灯位于所述制样底座的上部。

优选地，所述制样底座是透明的，所述所述辐射灯的光线可以穿过所述制样底座并照射到所述试验试样。

优选地，所述制样箱为封闭式的，所述制样箱设置有制样箱侧门，且所述制样箱侧门上设有制样箱侧门把手，所述制样箱下底板下表面设有多个制样箱移动轮。

优选地，所述伺服加压电机上连接有伺服加载杆，所述伺服加载杆与所述传力杆之间设有压力传感器，所述压力传感器与所述综合控制器电连接。

优选地，所述加压盖横截面的尺寸小于所述制样竖筒与所述制样底座形成的内腔的横截面尺寸。

此外，本发明还提供了一种原位固化法管道修复试验试样制备装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

称量目标试验样品质量并确定所述目标试验样品所对应的固定压力值；

设置所述目标试验样品所对应的环境参数和固定压力值，所述环境参数包括光源高度、光源强度及环境温度；

放置目标试验样品至加压盖上并启动制备操作；

预设时间后，获取光固化后的试样。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的上述技术方案中，该原位固化法管道修复试验试样制备装置包括立体结构的制样箱，所述制样箱内部包括放置在制样箱下底板上的制样桌；所述制样桌由制样底座和多个支撑螺杆组成，所述多个支撑螺杆与所述制样底座固定连接，所述制样底座与制样箱下底板之间具有预设距离；所述制样底座下表面设置有制样盒，所述制样盒包括与制样底座固定连接的制样竖筒和放置在所述制样竖筒与所述制样底座形成的内腔的加压盖，所述加压盖上表面用于放置试验试样；所述制样桌下方设有压力控制机构，所述压力控制机构通过传力杆与所述加压盖的下表面固定连接，所述压力控制机构通过传力杆带动所述加压盖沿着所述传力杆的长度方向运动，以使放置在加压盖上的试验试样受压力控制机构的外力作用进而完成试验试样的制备，其中压力控制机构的压力控制是根据试验需求模拟实际工程环境中受到的固定压力大小，进而本发明实现了通过调整固定压力获取不同固定压力下的试验试样的制备，并且该装置制作成本底且操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例原位固化法管道修复试验试样制备装置的结构示意图；

图2为本发明图1所示第一实施例原位固化法管道修复试验试样制备装置的剖面结构示意图；

图3为本发明第二实施例原位固化法管道修复试验试样制备装置的结构示意图；

图4为本发明图3所示第二实施例原位固化法管道修复试验试样制备装置的剖面结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1、图2，图1为本发明第一实施例一种原位固化法管道修复试验试样制备装置的结构示意图，图2为图1所示实施例的剖面结构示意图，本实施例中的原位固化法管道修复试验试样制备装置是通过模拟实际工程环境参数，并基于原位固定法进行管道修复的原理制备获取试验试样，所述装置包括具有立体结构的制样箱100，所述制样箱100内部设有放置在制样箱下底板110上的制样桌200；所述制样桌200由制样底座210和多个支撑螺杆220组成，多个支撑螺杆220与所述制样底座210固定连接，具体的通过支撑螺杆螺帽230使得多个支撑螺杆220与所述制样底座210可调节连接，进而使得所述制样底座210与制样箱下底板110之间具有预设距离，且所述支撑螺杆螺帽230的数量与所述支撑螺杆220的数量是相同，且所述支撑螺杆220的数量不少于3个。

同时，所述制样底座210下表面设有制样盒300，所述制样盒300包括与制样底座210固定连接的制样竖筒310和放置在所述制样竖筒310内腔的加压盖320，具体的，所述制样竖筒310包括与所述制样底座210接触的制样竖筒水平部312和与所述制样竖筒水平部312垂直的制样竖筒竖直部311，且所述制样竖筒水平部312与所述制样底座210通过固定螺钉330固定在试样底座下表面，同时所述制样竖筒竖直部311与所述制样底座210构成形成了下端开口的内腔，且内腔内部可放置加压盖320，所述加压盖320上表面用于放置试验试样400，所述制样桌200下方设有第一压力控制机构500，所述第一压力控制机构500通过传力杆700与所述加压盖320的下表面固定连接，所述第一压力控制机构500通过传力杆700带动所述加压盖320沿着所述传力杆700的长度方向运动。

具体的，本实施例中的试验试样400一般选择光固化树脂纤维材料，并且所述材料是胶体状的，因此，所述加压盖320的横截面的尺寸略小于所述制样竖筒310与所述制样底座210形成的内腔的横截面的尺寸，从而在进行试验制样400制备时，可以有效防止加压盖320与制样竖筒垂直部312内侧表面产生摩擦，避免影响第一压力控制机构500的压力传递，以及还可以防止试验试样400从缝隙中流出。其中，传力杆700与所述第一压力控制机构500固定连接，进而可以通过所述压力控制机构500将压力传递至传动杆700并带动加压盖320运动，基于放置在加压盖320上的试验试样400，进而在具体的试验试样制备过程中，随着所述第一压力控制机构500传递压力时间的不断增长，实现了作用在试验试样400的固化压力进而完成试验试样的制备。同时，所述制样竖筒竖直部311与所述制样底座210构成形成了下端开口的内腔的内腔深度可以根据需求进行相应调整，为不同固化试样厚度下试验试样的制备提供支持。

进一步地，所述制样箱100还包括嵌入在制样箱100外部侧板上的综合控制器150，所述制样箱下底板110设置有多个加热电阻丝160，所述制样底座上表面设置有温度传感器240，所述综合控制器150分别与所述加热电阻丝160、所述温度传感器240电连接。

具体的，加热电阻丝160的设置，可以实现在试验试样制备时调整制样箱100内部的温度，并且设置在制样箱下底板110上可以更好保障制样箱100内部温度调控效果，同时，为了实现加热电阻丝160更好的温度调节效果，将所述加热电阻丝160通过耐高温数据线800与综合控制器150电连接，其中内部的多根加热电阻丝160的连接可以是串联和/或并联连接方式，以实现通过外部综合控制器150调控制样箱100内部的环境温度。同时，所述综合控制器150设置在制样箱100外部侧边板上，进而避免因制样箱100内部温度过高或过低而减缓综合控制器150的使用寿命，并且放置在制样箱100外部还方便操作，且在所述综合控制器150上还设有操作按钮和显示屏，从而便于操作和控制。同时，在制样底板210上表面设置温度传感器240，通过温度传感器240测量制样箱100内部的环境温度，所述温度传感器240可以对称设置在所述制样底板210上表面，所述综合控制器150与所述温度传感器240通过耐高温数据线800连接，并将所述温度综合控制器240监测得到的实际温度在综合控制器150的显示屏幕上显示以及通过所述综合控制器150上操作按钮控制温度综合控制器的开启与关闭，从而实现了模拟实际工程环境中的固定温度的设定，保障了制样箱100内部温度的灵活调控，实现了不同温度、压力以及固化试样厚度下试验试样的制备。

进一步地，在所述制样箱上顶板140上设置有辐射灯170，所述辐射灯170通过升降杆180与所述制样箱上顶板140固定连接，所述辐射灯170与所述综合控制器150电连接，所述辐射灯170位于所述制样底座310的上部。

进一步地，所述制样底座210是透明的，所述辐射灯170的光线可以穿过所述制样底座210并照射到所述试验试样400。

具体的，所述辐射灯170一般设置为紫外光辐射灯，所述制样底座310是全透明材料制成的，进而所述辐射灯170的光线可以穿过所述制样底座310并照射到所述试验试样400，同时，基于所述制样底座320上表面设有温度传感器240，进而试验试样400在压力控制机构500的作用下将与所述制样底座310下表面紧密接触，使得所述温度传感器240显示的温度将与试验试样400的实时温度最接近，同时，所述升降杆180上端与所述制样箱上顶板140固定连接，所述升降杆180下端与所述辐射灯170可调节连接，并通过所述综合控制器150控制按钮控制所述升降杆180的高度，进而控制连接的所述辐射灯170在制样箱100内部高度的目的，以实现调节升降杆180的高度控制辐射灯170生成的光源距试验试样400的距离和发光强度，并进一步实现了模拟实际工程环境中的固定光照距离和固定光强的设定，保障了制样箱100内部光照强度、光照距离的灵活调控。实现了不同温度、压力、光照强度及固化试样厚度下试验试样的制备。

进一步地，所述制样箱100为封闭式的，所述制样箱100设置有制样箱侧门120，且所述制样箱侧门120上设有制样箱侧门门把手121，所述制样箱下底板110下表面设有多个制样箱移动轮130。

具体地，所述制样箱100为封闭式的，所述制样箱100设置有制样箱侧门120，且所述制样箱侧门120上设有制样箱侧门把手121，进而可以保障技术人员出入立体机构的制样箱100，其中，所述制样箱100为封闭式的不透光，避免试验试样400固化过程中可见光的干扰，以及所述制样箱侧门120可以设置成双开的，还可以是单开的；如图1所示，可以为4个。同时，在所述制样箱下底板110下表面设有多个制样箱移动轮130，其中制样箱移动轮130的数量不少于3个，如图1所示，可以为4个，所述制样箱移动轮130的设置可以实现依照需求将制样箱100进行放置位置的移动。

进一步地，如图3、图4所示，图3为本发明第二实施例原位固化法管道修复试验试样制备装置的结构示意图，图4为图3所示实施例的剖面结构示意图。其中，图3、图4所示的实施例的具体结构是将上述图1、图2所示的实施例中的第一压力控制机构500替换为基于杠杆原理进行设置的第二压力控制机构600，且所述第二压力控制机构600由反力杆620、横杆630、连接铰610、砝码650和砝码盘640组成，所述反力杆620一端与所述制样箱下底板110固定连接，所述反力杆620另一端与所述横杆630中部转动连接，所述横杆630一端与所述传动杆700通过连接铰610连接，所述横杆630的另一端连接有砝码盘640，所述砝码盘640上放置有砝码650，通过砝码的大小控制传递至与所述连接铰610连接的传动杆700的力大小，并将作用力传送至加压盖320中，基于放置在加压盖320上的试验试样400，进而在具体的试验试样制备过程中，随着所述第二压力控制机构600传递压力时间的不断增长，进而实现了作用在试验试样的固化压力。本实施例中的施加的压力是通过砝码650并结合杠杆原理来实现的，调节砝码650的重量来实现力的传递，同时其中反力杆620的位置也可以根据具体的试验需求进行相应的位置调整，以实现试验试样制备的需求。本实施例中的试验试样的制备装置制作成本底、操作方便，并且，可以实现固定温度、固定压力、以及固定强度光源的需求设置，进而通过模拟目标环境参数实现多样化的试验试样的制备，优化了试验试样的制备过程，实现了不同温度、压力、光照强度及固化试样厚度下试验试样的制备，以备后续试样相关参数的研究和评估提供有效的试验支持。

此外，上述实施例中的所述制样箱100设置的面板、升降杆180、支撑螺杆220、支撑螺杆螺帽230、加压盖320、固定螺钉330、传力杆700、反力杆620、横杆630、连接铰610及砝码盘640均为不锈钢材质，同时，制样竖筒310和制样底座210为耐高温透明有机玻璃材质，进而可以有效提高制备装置的使用寿命。

此外，本发明实施例提供一种原位固化法管道修复试验试样制备装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，称量目标试验样品质量并确定所述试验样品所对应的固定压力值；

步骤2，设置所述目标试验样品所对应的环境参数和固定压力值，所述环境参数包括光源高度、光源强度及环境温度；

本实施例中，在确定目标试验样品之后，需要根据实际的需要称量目标试验样品的重量，具体地，需要将调制好的试验试样400分割成略小于制样竖筒310截面尺寸的目标试验样品，并称量目标试验样品质量；进而根据具体哪种试验制样装置确定该目标试验样品所对应的固定压力值并记录，其中，若是在使用图1、图2所示实施例的装置时，仅需要在综合控制器150上输入计算出来的固定压力值即可，而若是使用图3、图4所示实施例的装置，需要进一步的根据杠杆原理进行换算确定在砝码盘640上需要放置的砝码650的重量，同时，根据目标试验样品的不同，还需要设定不同的试验环境参数，其中包括光源高度、光源强度及环境温度，所述光源高度是指制样箱100中设置升降杆180与制样底座210的距离，所述光源强度是指辐射灯170的功率大小，所述环境温度是指所述温度传感器240所检测出的稳定温度，进而需要确定在制样箱下底板110内放置的加热电阻丝160的开启数量，上述实验环境参数信息都需要进行实时记录并标记。

步骤3，放置目标试验样品至加压盖320上并启动制备操作；

本实施例中，待确定目标试样样品所对应的的参数信息之后，可以将目标试验样品放置至加压盖320上并启动制备操作；此外，在启动制备操作之前，试验人员需要预先检查耐高温数据线800连接数据线是否有松动，并将制样底座210上涂一层透明润滑油，以及在制样竖筒310内壁也涂一层透明润滑油。进一步地，针对放置目标试验试样的操作，可以通过试验人员手动操作放置至加压盖320上，还可以是通过放置目标试验样品的机构将所述目标试验样品自动放置入加压盖320上。待目标试验样品放置完成后，针对图1、图2所示的制备装置，则通过综合控制器150设置上述对应的参数，并点击启动操作；而若是采用图3、图4所示的制备装置，则需要试验人员先在砝码盘640放置对应的砝码650，并关闭制样箱侧门120，最后才根据综合控制器150设置上述对应的参数，并点击启动操作。

步骤4，预设时间后，获取光固化后的试样。

本实施例中，待制备装置通过上述固化温度、固化压力、光照强度、光照距离作用预设时间之后，所述预设时间的设置将根据试验试样400的不同以及上述环境参数的不同而进行设置，待制备时间达到设置的预设时间之后，启动关闭制备操作电源，其中关闭制备装置的电源可以是试验人员手动关闭，也可以是在所述综合控制器150上设定的定时单元来监控，并在定时单元上显示的时间到达设置的预设时间之后，所述定时单元可以以声音或语音的形式提供试验人员已完成当前制备操作，并待试样冷却一定时间后试验人员取出光固化后的试样，以及按照力学试验要求切割成标准试样，用于后续试验的检测备用。

以上实施例中，本领域技术人员对于软件控制可以采用现有技术，本发明仅保护显示装置的结构以及相互的连接关系。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。