本发明专利技术公开了一种利用冰水混合物清洗供水管道的扰流囊装置和方法，所述扰流囊装置包括囊体、支撑体、牵引孔、放气孔和牵引绳，囊体为夹布囊状橡胶密封制品，充气后的形状为圆锥体，通过支撑体和牵引绳固定在供水管道内部，囊体的顶部迎着冰水混合物的流动方向，从而可以对冰水混合物进行扰流，提升管道底部冰颗粒的浓度和管道底部的清洗效果。本发明专利技术解决了冰水混合物清洗供水管道技术中冰水混合物浓度分布不均问题以及冰水混合物清洗大口径供水管道浓度达到上限的瓶颈问题，将该清洗技术成功地推广到大口径供水管道清洗中，实现对管道整体的高效清洗，使冰水混合物清洗管道技术更加经济高效。加经济高效。加经济高效。
【技术实现步骤摘要】
一种利用冰水混合物清洗供水管道的扰流囊装置和方法
[0001]本专利技术涉及市政供水水质保障领域，具体涉及一种利用冰水混合物清洗供水管道的扰流囊装置和方法。
技术介绍
[0002]管道清洗技术能够在非开挖的情况下对供水管道进行清洗，可以有效地改善管网水质，因此成为了水质保障的常用解决方案。
[0003]目前常用的大口径供水管道清洗方法主要有：清理法、冲洗法、高压水射流管道清洗法、气水脉冲管道清洗法、管道清洗机器人。清理法对管道的磨损程度大，难以保障管道清洗后保留完整的防腐层，且清洗所需的时间长，影响居民生活用水；冲洗法只能应用于小口径管道的清洗，对于大口径长管道的清洗效果差，难以进行大范围的推广，同时耗水量大，无法满足我国节约用水的基本政策；高压水射流管道清洗方法操作时需要较大的水压，对喷嘴要求大，操作复杂；气水脉冲管道清洗方法利用气泡来增加管道中水的紊流，清洗效果一般；管道清洗机器人无法满足管道复杂的拓扑形状，在管道进行作业时需要为其提供动能，清洗系统复杂。
[0004]冰水混合物清洗供水管道技术是供水管网行业一个新颖的管道清洗概念，将冰水混合物泵入到供水管道形成一个冰塞，再利用供水管网中的水推动冰塞流动进行管道清洗。冰水混合物呈现出固体颗粒剪切属性以及液体的流动属性，可以对管壁施加比传统水流清洗更高的剪切力，同时仍能满足管网中复杂的拓扑形状，即使残留在管道内部也能融化随水流排出，安全且无污染。因其高效节能、环保安全，为高效清洗供水管道、保障供水水质安全提供了可能。
[0005]基于冰水混合物的供水管道清洗，由于冰颗粒密度小于液体密度，冰水混合物在清洗管道过程中冰颗粒浓度分布不均，管道下部的冰浆浓度较低，无法形成一个有效的冰塞清洗管道，造成底部清洗效果较差的情况。在大管径管道清洗作业中，冰水混合物浓度不均的情况更加严重，管道下部分无法得到有效的清洗。
技术实现思路
[0006]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种利用冰水混合物清洗供水管道的扰流囊装置和方法，利用扰流囊装置提升管道底部冰颗粒的浓度，从而提高冰水混合物的利用率，提升管道底部的清洗效果，使管道整体得到有效的清洗。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种利用冰水混合物清洗供水管道的扰流囊装置，包括囊体1、支撑体2、牵引孔3、放气孔4和牵引绳5；
[0009]所述囊体1为夹布囊状橡胶密封制品，排掉囊内气体后的形状为柔性带状体，完成充气后的形状为圆锥体；
[0010]囊体1的顶部设置有牵引孔3，与牵引绳5连接；在牵引绳5的作用下，囊体1的中心
轴平行于供水管道的中心轴，囊体1的顶部迎着冰水混合物的流动方向，冰水混合物沿着囊体1的顶部流向囊体1的底部；
[0011]囊体1的顶部设置有气孔4，用于充气以及排气；
[0012]在囊体1上选取若干个垂直于中心轴的截面，即支撑体截面；每个支撑体截面上设置若干个支撑体2；以中心轴与支撑体截面的交点为中心，支撑体(2)之间呈点对称关系；
[0013]支撑体2由硬性材料制成，在冰水混合物的流动冲击下不会变形；支撑体2靠近囊体1中心轴的一端固定连接到囊体1上；
[0014]在牵引绳5和支撑体2的作用下，囊体1的中心轴始终平行于供水管道的中心轴。
[0015]进一步的，所述囊体1的底部直径是待清洗管道的直径的一半；
[0016]所述囊体1的底部直径与囊体1的高的比值是1:2。
[0017]进一步的，所述支撑体2靠近供水管道的一端与管壁6之间的距离不小于40mm。
[0018]进一步的，当供水管道的直径小于等于400mm时，每个支撑体截面上的支撑体2数量为3个；当供水管道的直径大于400mm时，每个支撑体截面上的支撑体2数量为5个；
[0019]所述支撑体截面的数量不少于2个。
[0020]一种利用冰水混合物清洗供水管道的方法，包括以下步骤：
[0021]S1：采集供水管道的数据：直径、长度；
[0022]S2：根据供水管道的直径选择合适的扰流囊装置7；
[0023]S3：根据供水管道的直径和长度，利用经验法或数值模拟法选择以下参数：冰水混合物的浓度、扰流囊装置的数量和间距；所述浓度是指冰的体积与冰水混合物的体积之比；
[0024]S4：根据步骤S3得到的浓度参数制备冰水混合物；
[0025]S5：关闭待清洗的供水管道的上游阀门8和下游阀门10，并在管段出口11连接排放胶管12；排放胶管12连接水质监测装置；
[0026]S6：将待清洗的供水管道内部的废水通过管段出口11和排放胶管12全部排出；
[0027]S7：通过放气孔4排空扰流囊装置7内部的气体，并在放气孔4上连接充气胶管；在牵引孔3上连接牵引绳5；
[0028]S8：通过管道入口封闭处9将扰流囊装置7放入供水管道内部，并利用充气胶管给扰流囊装置7充气；充气完毕后，撤去充气胶管，将牵引绳5固定在管道入口封闭处9；
[0029]S9：打开上游阀门8，将水流放入供水管道；待水流将扰流囊装置7推动至相应位置后，关闭上游阀门8；
[0030]S10：从供水管道的入口处注入冰水混合物；
[0031]S11：打开上游阀门8，开始清洗供水管道；通过水质监测装置观察从排放胶管12排出的废水的电导率数值，如果电导率数值恢复为零，则停止清洗并关闭上游阀门8，否则继续清洗。
[0032]进一步的，步骤S2选择扰流囊装置的条件如下：
[0033](S2
‑
1)囊体1底部的直径不大于供水管道直径的一半；
[0034](S2
‑
2)支撑体2与管壁6之间的距离不小于40mm。
[0035]进一步的，步骤S3选择冰水混合物浓度的经验法为：
[0036]冰水混合物的浓度为40～60％。
[0037]进一步的，步骤S3选择扰流囊装置的数量和间距的经验法为：
[0038]当供水管道的管径小于等于200mm时，扰流囊装置的数量和间距如下：
[0039]如果待清洗的供水管道的长度小于50m，那么至少放入1个扰流囊装置；
[0040]如果待清洗的供水管道的长度大于50m小于100m，那么至少放入2个扰流囊装置；
[0041]如果待清洗的供水管道的长度大于200m，那么长度每增加50m就增加1个扰流囊，依此类推；
[0042]当供水管道的管径大于200mm、小于等于400mm时，扰流囊装置的数量和设置间距如下：
[0043]如果待清洗的供水管道的长度小于50m，那么至少放入2个扰流囊装置；
[0044]如果待清洗的供水管道的长度大于50m小于100m，那么至少放入4个扰流囊装置；
[0045]如果待清洗的供水管道的长度大于200m，那么长度每增加50m就增加2个扰流囊，依此类推。
[0046]进一步的，步骤S3所述数值模拟法如下：
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用冰水混合物清洗供水管道的扰流囊装置，其特征在于：包括囊体(1)、支撑体(2)、牵引孔(3)、放气孔(4)和牵引绳(5)；所述囊体(1)为夹布囊状橡胶密封制品，排掉囊内气体后的形状为柔性带状体，完成充气后的形状为圆锥体；囊体(1)的顶部设置有牵引孔(3)，与牵引绳(5)连接；在牵引绳(5)的作用下，囊体(1)的中心轴平行于供水管道的中心轴，囊体(1)的顶部迎着冰水混合物的流动方向，冰水混合物沿着囊体(1)的顶部流向囊体(1)的底部；囊体(1)的顶部设置有气孔(4)，用于充气以及排气；在囊体(1)上选取若干个垂直于中心轴的截面，即支撑体截面；每个支撑体截面上设置若干个支撑体(2)；以中心轴与支撑体截面的交点为中心，支撑体(2)之间呈点对称关系；支撑体(2)由硬性材料制成，在冰水混合物的流动冲击下不会变形；支撑体(2)靠近囊体(1)中心轴的一端固定连接到囊体(1)上；在牵引绳(5)和支撑体(2)的作用下，囊体(1)的中心轴始终平行于供水管道的中心轴。2.根据权利要求1所述的一种利用冰水混合物清洗供水管道的扰流囊装置，其特征在于：所述囊体(1)的底部直径是待清洗管道的直径的一半；所述囊体(1)的底部直径与囊体(1)的高的比值是1:2。3.根据权利要求1所述的一种利用冰水混合物清洗供水管道的扰流囊装置，其特征在于，所述支撑体(2)靠近供水管道的一端与管壁(6)之间的距离不小于40mm。4.根据权利要求1所述的一种利用冰水混合物清洗供水管道的扰流囊装置，其特征在于：当供水管道的直径小于等于400mm时，每个支撑体截面上的支撑体(2)数量为3个；当供水管道的直径大于400mm时，每个支撑体截面上的支撑体(2)数量为5个；所述支撑体截面的数量不少于2个。5.一种利用冰水混合物清洗供水管道的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集供水管道的数据：直径、长度；S2：根据供水管道的直径选择合适的扰流囊装置(7)；S3：根据供水管道的直径和长度，利用经验法或数值模拟法选择以下参数：冰水混合物的浓度、扰流囊装置的数量和间距；所述浓度是指冰的体积与冰水混合物的体积之比；S4：根据步骤S3得到的浓度参数制备冰水混合物；S5：关闭待清洗的供水管道的上游阀门(8)和下游阀门(10)，并在管段出口(11)连接排放胶管(12)；排放胶管(12)连接水质监测装置；S6：将待清洗的供水管道内部的废水通过管段出口(11)和排放胶管(12)全部排出；S7：通过放气孔(4)排空扰流囊装置(7)内部的气体，并在放气孔(4)上连接充气胶管；在牵引孔(3)上连接牵引绳(5)；S8：通过管道入口封闭处(9)将扰流囊装置(7)放入供水管道内部，并利用充气胶管给扰流囊装置(7)充气；充气完毕后，撤去充气胶管，将牵引绳(5)固定在管道入口封闭处(9)；S9：打开上游阀门(8)，将水流放入供水管道；待水流将扰流囊装置(7)推动至相应位置后，关闭上游阀门(8)；
S10：从供水管道的入口处注入冰水混合物；S11：打开上游阀门(8)，开始清洗供水管道；通过水质监测装置观察从排放胶管(12)排出的废水的电导率数值，如果电导率数值恢复为零，则停止清洗并关闭上游阀门(8)，否则继续清洗。6.根据权利要求5所述的一种利用冰水混合物清洗供水管道的方法，其特征在于，步骤S2选择扰流囊装置的条件如下：(S2
‑
1)囊体(1)底部的直径不大于供水管道直径的一半；(S2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶涛，胡佳敏，王嘉莹，信昆仑，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。