CN120969578A - 一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道修复技术领域，公开了一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，包括支撑装置、旋轴和碎管装置；支撑装置安装在旋轴的前端，碎管装置在施工前安装在旋轴后端，并一直贯通旧管，碎管装置的功能有前进、破碎旧管和拉入新管；在碎管装置从上个开挖区域前进到下个开挖区域时，先使刀盘电机和前进电机停止运行，卸下支撑装置并放置到下一个开挖区域，并使前进电机的旋转方向反转，旋轴逐步从新管内部伸出并通向下一段旧管内部，最后在下一个开挖区域处停止并通过支撑装置固定；如此循环，直至所有旧管被破碎并替换为新管。本发明结构紧凑、灵活性高，提高了装置的运行稳定性，避免了传统方法中因需要大面积开挖导致的高成本和施工不便。

Description

一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置

技术领域

本发明属于管道修复技术领域，具体的说，是涉及一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置

背景技术

埋地塑料管道在现代市政工程、建筑给排水系统以及工业流体输送等领域具有广泛应用，主要由聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)或聚丁烯(PB)等聚合物材料制成。尽管这些材料具有耐腐蚀、重量轻、易于加工等优点，但其弹性模量和抗弯刚度显著低于传统金属管道(如钢管)或混凝土管道，因此在施工、长期使用和维护过程中易因外部载荷(如土压力、交通动载)或环境因素(如温度变化、化学腐蚀)而产生变形、屈曲甚至破裂。尤其对于服役年限较长的老旧管道，材料会因长期受紫外线辐射、土壤电解质侵蚀及微生物作用而发生分子链断裂、脆化等降解现象，其力学性能进一步恶化，还可能引发地基塌陷、道路沉降等次生灾害,严重成胁公共安全。

随着城市化进程的加快，埋地塑料管道的应用日益广泛。然而，由于塑料管道在长期使用过程中容易发生变形、腐蚀等问题，且原尺寸已不能满足日益增长的使用需求，亟需对老旧塑料管道进行更换。目前，常见的管道更换方法主要包括开挖法和非开挖法，其中开挖法虽然施工速度快，但会造成交通堵塞、绿地和园林毁坏，且对其他地下公共设施造成损害；非开挖法虽然减少了对地面环境的影响，但在施工过程中需要较大的作业空间，且施工效率较低。

现有的非开挖更换技术主要包括碎管法、吃管法等。碎管法虽然只需要开挖小部分区域，但需要较大的力并且需要安置卷扬机，施工复杂，且容易破坏周围环境；吃管法虽然解决了碎管法对周围土体扰动较大的问题，但在破碎塑料管道时，塑料碎片容易缠绕在刀盘盘体上，造成施工效率低下。此外，现有的切削头设计复杂，需要更换整个钻具，且在切削过程中容易造成堵塞，影响施工进度。

因此，亟需一种新型的埋地塑料管道更换装置和更换方法，既能高效完成换管任务，又能减少对周围环境的破坏，且具有较强的适应性和灵活性，以解决现有技术中存在的施工效率低、环境影响大、通用性差等问题。

发明内容

本发明提供了一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，主要解决以下两方面的技术问题：一、现有的更换埋地塑料管道装置在施工过程中需要大面积开挖，施工成本高，且在住宅密集、人员集中的地方不利于实现，影响市政设施的正常维护；二、现有的牵拉机构和破碎机构的模块化设计不够合理，缺乏灵活性，限制了应用范围。

为了达到上述发明目的，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，包括支撑装置、旋轴和碎管装置；所述旋轴为具有外螺纹的刚性长杆；所述支撑装置安装在所述旋轴的前端，对所述旋轴进行固定；所述碎管装置在施工前安装在所述旋轴后端，在前进过程中破碎旧管并拉入新管；

所述碎管装置包括由前到后依次连接并且中心轴共线的前进轮盘、第一连接圆盘、刀盘、第二连接圆盘；所述前进轮盘与所述旋轴螺纹连接，所述第一连接圆盘、所述刀盘、所述第二连接圆盘通过贯通孔使所述旋轴穿过；

通过前进电机驱动所述前进轮盘转动，实现所述前进轮盘沿旋轴进行直线位移；

所述第一连接圆盘内部安装所述前进电机和拉杆；所述拉杆通过两端带有轴承的齿轮分别连接所述前进轮盘和所述刀盘；

通过刀盘电机驱动所述刀盘转动，实现所述刀盘的碎管功能；

所述刀盘电机安装在所述第二连接圆盘内部，所述第二连接圆盘通过新管连接器连接新管；

所述前进轮盘和所述刀盘分别在所述前进电机和所述刀盘电机的驱动下，按照各自的转速进行转动。

进一步的，所述支撑装置包括旋轴固定机构、竖向固定机构和水平固定机构；所述旋轴固定机构具有与所述旋轴匹配的内螺纹，用于固定所述旋轴；所述水平固定机构包括水平支撑杆，所述水平支撑杆一端与所述旋轴固定机构固定，另一端用于插入开挖区域的底面土体；所述竖向固定装置包括竖向支撑杆，所述竖向支撑杆一端与所述旋轴固定机构固定，另一端用于插入开挖区域的侧面土体。

进一步的，所述旋轴的外螺纹为矩形螺纹。

进一步的，所述前进轮盘沿其中心轴开设有轴向贯通螺纹孔，所述轴向贯通螺纹孔与所述旋轴的外螺纹相匹配。

进一步的，所述前进轮盘的后端端面设置有第一内齿轮，所述第一内齿轮为直锥内齿轮，且该直锥内齿轮的前侧内径大于后侧内径；所述前进电机的输出轴连接第一外齿轮，所述第一外齿轮为直锥外齿轮，且该直锥外齿轮前侧内径大于后侧内径；所述第一外齿轮与所述第一内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，并且所述第一外齿轮通过其锥面卡在所述第一内齿轮的锥面之内，实现所述前进电机驱动所述前进轮盘转动；

所述拉杆包括中心轴共线的杆体、第二外齿轮、第一轴承、第三外齿轮、第二轴承；所述杆体安装在所述第一连接圆盘内部，所述杆体的前端通过所述第一轴承连接所述第二外齿轮、后端通过所述第二轴承连接所述第三外齿轮；所述第二外齿轮采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧直径大于后侧直径；所述第二外齿轮与所述第一内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，并且所述第二外齿轮通过其锥面卡在所述第一内齿轮的锥面之内，所述实现前进轮盘的转动带动所述第二外齿轮同步转动；

所述刀盘的前端端面设置有第二内齿轮，所述第二内齿轮采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧内径小于后侧内径；所述第三外齿轮与所述第二内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，并且所述第三外齿轮通过其锥面卡在所述第二内齿轮的锥面之内，实现所述刀盘随所述前进轮盘沿所述旋轴进行直线位移。

更进一步的，所述前进电机与若干所述拉杆相对于所述第一内齿轮呈环向均布，以使受力均匀。

进一步的，所述刀盘的后端端面设置有第三内齿轮，所述第三内齿轮采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧内径大于后侧内径；所述刀盘电机的输出轴连接第四外齿轮，第四外齿轮为直锥外齿轮，且其前侧内径大于后侧内径；所述第四外齿轮与所述第三内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，且所述第四外齿轮通过其锥面卡在所述第三内齿轮的锥面之内，实现所述刀盘电机驱动所述刀盘转动；

第五外齿轮采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧直径大于后侧直径；所述第五外齿轮与所述第三内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，且所述第五外齿轮通过其锥面卡在所述第三内齿轮的锥面之内，实现所述第五外齿轮随所述刀盘一同转动；

所述第五外齿轮通过轴承与所述第二连接圆盘连接。

更进一步的，所述刀盘电机与若干所述第五外齿轮相对于所述第三内齿轮呈环向均布，以使受力均匀。

所述前进轮盘整体为圆台结构，其前端为较小直径端、后端为较大直径端。

进一步的，所述第一连接圆盘设置有用于安装所述前进电机的盲孔，实现所述前进电机与所述第一连接圆盘的固定连接；所述第一连接圆盘设置有用于安装所述拉杆的通孔，实现所述拉杆与所述第一连接圆盘的固定连接。

进一步的，所述第二连接圆盘设置有用于安装所述刀盘电机的盲孔，实现所述刀盘电机与所述第二连接圆盘的固定连接；所述第二连接圆盘设置有用于安装轴承的盲孔，实现所述第五外齿轮通过轴承与所述第二连接圆盘的固定连接。

进一步的，所述第二连接圆盘内部设置有过水通道，所述过水通道通过水管连接器连接水管，并且所述过水通道与喷嘴连通；所述喷嘴用于将水喷到所述刀盘周侧，使喷水沿着所述新管和土层之间间隙流出。

进一步的，所述前进电机和所述刀盘电机可以通过遥控装置分别远程控制。

整个装置在安装前，需要在可挖开区域进行一定面积的挖掘，保证支撑装置、旋轴、碎管装置均放入指定位置。在后续的施工过程中，仅需每隔一段距离挖开较小面积的开挖区域，以将支撑装置在地面从上一个开挖区域移动到下一个开挖区域。

在碎管装置从上个开挖区域前进到下个开挖区域时，先使刀盘电机和前进电机停止运行，卸下支撑装置，将支撑装置放置到下一个开挖区域，并使前进电机的旋转方向反转，旋轴通过前进轮盘反向旋转的动力下逐步从新管内部伸出，并一直通向下一段旧管内部，最后在下一个开挖区域处停止并通过支撑装置固定。

如此循环，直至所有旧管被破碎并替换为新管。

本发明的有益效果是：

(一)本发明采用支撑装置结合旋轴的牵引方式，结合前进电机驱动前进轮盘的旋转前进，保证了碎管装置在前进和碎管过程中的稳定性，替代了牵拉设备的使用，进而高效的完成换管任务，有效解决了传统碎管装置易晃动或移位的问题，并且后续开挖只需要针对支撑装置，较小的土体体积开挖减小了对环境的破坏，在实施过程中不会对土体造成变形，避免了传统方法中因需要大面积开挖导致的高成本和施工不便，特别适用于住宅密集、人员集中的区域；

(二)本发明可以通过前进电机反转，使得旋轴顺利从新管内部伸出并通向下一个旧管内部，支撑装置也可从一个开挖区域移动到下一个开挖区域，配合碎管装置的循环作业，使得整个换管过程能够有条不紊地进行，施工更加灵活；并且也避免了因旋轴晃动或移位导致的施工偏差，保障了施工质量；

(三)本发明设计的支撑装置旋轴固定机构、竖向固定机构和水平固定机构，实现了装置的稳固安装和定位，有效解决了现有技术中装置晃动或偏移的问题，提高了施工过程中的安全性和可靠性；

(四)本发明通过碎管装置中前进轮盘、拉杆、连接圆盘以及刀盘的连接设计，既实现了碎管装置中各部件的同步协同运动，又实现了对旧管的精准破碎和定位，既提高了装置的实用灵活性，又保证了各部件之间的稳定传动，避免了因不均受力导致的倾斜或卡滞现象，进一步保障了施工的安全性；

(五)本发明通过第二连接圆盘与新管连接器的连接结构，可以根据新管的尺寸灵活选择适配的连接器，具有较强的通用性；无论是不同管径的新管更换需求，还是在旧管管径存在一定差异的情况下，都能快速找到合适的新管连接器进行安装，无需针对不同项目专门定制整套设备，降低了设备成本和施工成本，扩大了本发明装置的应用范围。

(六)本发明在碎管装置中设置了过水通道和喷嘴，可以通过水管连接器与水管的连接，为施工过程中提供了辅助喷水功能，实现冲洗刀盘及其待切割的土体，形成的碎管和流土会沿着新管和土层的间隙向外流出，有效减小了切割旧管及其土体的难度，同时降低了新管移动的摩擦力，有利于新管的顺利安装。

附图说明

为了更清楚的说明本发明具体实施方式和现有技术方案，下面将对具体实施方案描述中使用的附图进行介绍，其中：

图1为本发明更换装置的结构示意图；

图2为本发明更换装置中的固定旋轴装置的结构示意图；

图3为本发明更换装置中的碎管装置的结构示意图；

图4为图3中的前进轮盘的结构示意图；

图5为图3中的拉杆的结构示意图；

图6为图5中的第二外齿轮与第一轴承的结构示意图；

图7为图3中的刀盘的结构示意图。

上述图中：1、开挖区域；2、支撑装置；21、旋轴固定机构；22、竖向固定机构；23、水平固定机构；3、旧管；4、旋轴；5、碎管装置；51、前进轮盘；511、前进轮盘螺纹；512、第一内齿轮；52、前进电机；53、拉杆；531、第二外齿轮；532、第一轴承；533、杆体；534、第三外齿轮；535、第二轴承；54、第一连接圆盘；55、刀盘；551、碎管刀片；552、旋轴穿孔；553、刀盘右螺纹；56、刀盘电机；57、第五外齿轮；58、第二连接圆盘；6、新管连接器；7、新管；8、水管连接器；9、水管；10、喷嘴。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例提供了一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，包括支撑装置2、旋轴4和碎管装置5。支撑装置2安装在旋轴4的前端，旋轴4在支撑装置2的固定下不能进行移动和转动。碎管装置5在施工前安装在旋轴4后端，并一直贯通旧管3，碎管装置5的功能有前进、破碎旧管3和拉入新管7。

一般情况下，本发明的更换装置适用于大口径排水管道，即需更换的埋地塑料管道(旧管3)直径不小于300mm，且管道设计坡度不大于1.5％。

在本发明的描述中，所有部件以朝向碎管装置5的前进方向定义为前端或前侧，以背向于碎管装置5的前进方向定义为后端或后侧。

旋轴4是设有外螺纹的钢制长杆，其外螺纹优选为矩形螺纹。旋轴4在碎管装置5前进的过程中承受拉力，具有较好的抗拉强度。

整个装置在安装前，需要在可挖开区域进行一定面积的挖掘，保证支撑装置2、旋轴4、碎管装置5均放入指定位置。在后续的施工过程中，仅需每隔一段距离挖开较小面积的开挖区域1，以将支撑装置2在地面从上一个开挖区域移动到下一个开挖区域.

如图2所示，支撑装置2包括旋轴固定机构21、竖向固定机构22和水平固定机构24。旋轴固定机构21设置与旋轴4匹配的内螺纹，工作状态下旋轴固定机构21与旋轴4通过螺纹拧紧使旋轴4固定。水平固定装置24由三根水平支撑杆组成，每根水平支撑杆一端固定与旋轴固定机构21固定，另一端插入开挖区域地面土体，三根水平支撑杆相互之间通常形成60°-90°的夹角，形成三脚架支撑，从而使旋轴4在工作状态下保证水平。竖向固定装置22由3-4根竖向支撑杆组成，每根竖向支撑杆一端与旋轴固定机构21固定，另一端插入开挖区域1周围土体，每根竖向支撑杆与土体侧面通常形成45°-60°的夹角，通过竖向支撑杆在开挖区域1周围土体均匀分布进行支撑，承担装置在工作状态下的水平拉力。

如图3所示，碎管装置5包括前进轮盘51、前进电机52、拉杆53、第一连接圆盘54、刀盘55、刀盘电机56、第一外齿轮57、第二连接圆盘58；其中，前进轮盘51、第一连接圆盘54、刀盘55、第二连接圆盘58的中心轴共线。

如图4所示，前进轮盘51整体为圆台结构，其前端为较小直径端、后端为较大直径端。前进轮盘51沿中心轴开设有轴向贯通螺纹孔511，该轴向贯通螺纹孔511与旋轴4的外螺纹相匹配，实现旋轴4穿过前进轮盘51并与前进轮盘51螺纹连接，同时通过螺纹连接保证碎管装置5在在行进过程中不会发生抖动。

前进轮盘51的后端端面设置有第一内齿轮512，第一内齿轮512与前进轮盘51的中心轴共线；第一内齿轮512为直锥内齿轮，且其前侧内径大于后侧内径(即内齿轮由内孔向外缘的直径逐渐变大)。

在本发明的描述中，直锥内齿轮是指齿轮的齿分布在圆锥形的内表面上，并且齿轮的齿廓母线为直线。直锥外齿轮是指齿轮的齿分布在圆锥形的外表面上，并且齿轮的齿廓母线为直线。

前进轮盘51通过第一连接圆盘54与刀盘55连接，第一连接圆盘54沿其中心轴开设有中心通孔，该中心通孔用于使旋轴4穿过；并且中心通孔周围在开设有用于安装前进电机52和拉杆53的安装孔。前进电机52的安装孔为盲孔，能够实现前进电机52与第一连接圆盘54紧密配合的固定。拉杆53的安装孔为通孔，用于实现拉杆53中杆体533与第一连接圆盘54紧密配合的固定。

前进电机52既能正转也能反转，其安装在第一连接圆盘54的前侧，与前进轮盘51、第一连接圆盘54和刀盘55同轴向设置。前进电机52的输出轴连接第一外齿轮，第一外齿轮为直锥外齿轮，且其前侧内径大于后侧内径(即外齿轮由前端向后端的直径逐渐变小)。前进电机52所连接的第一外齿轮与前进轮盘51的第一内齿轮512形成相互啮合的直锥齿轮传动，并且第一外齿轮通过其锥面卡在第一内齿轮512的锥面之内；由此，实现前进电机52带动前进轮盘51转动，从而使得前进轮盘51沿旋轴4轴向方向进行直线位移，同时由于前进电机52内嵌在第一连接圆盘54内部，前进电机52仅有旋转杆通向第一连接圆盘54的外部，其余均被第一连接圆盘54包裹，形成整体，前进轮盘51在行进过程中前进电机52不会被拉出。

前进电机52与二至四个拉杆53在第一连接圆盘54内部呈环向均布3，保证受力均匀.。拉杆53与前进轮盘51、第一连接圆盘54和刀盘55同轴向设置。

如图5和图6所示，拉杆53包括中心轴共线的杆体533、第二外齿轮531、第一轴承532、第三外齿轮534、第二轴承535。

杆体533安装在第一连接圆盘54内部，杆体533一端通过第一轴承532与第二外齿轮531连接，另一端通过第二轴承535与第三外齿轮534固定连接。第二外齿轮531、第一轴承532、第三外齿轮534、第二轴承535均位于第一连接圆盘54外部。第二外齿轮531采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧直径大于后侧直径。第二外齿轮531与前进轮盘51的第一内齿轮512形成相互啮合的直锥齿轮传动，并且第二外齿轮531通过其锥面卡在第一内齿轮512的锥面之内，实现前进轮盘51的转动带动第二外齿轮531同步转动，并且在碎管装置5的行进过程中第二外齿轮531与前进轮盘51始终保持啮合，因此拉杆53也与前进轮盘51始终保持连接。

如图7所示，刀盘55包括碎管刀片551、旋轴穿孔552、第二内齿轮、第三内齿轮553。碎管刀片551设置在刀盘55的周向，用于通过刀盘55运动，对旧管3进行破碎。刀盘55沿其中心轴开设有中心贯通的旋轴穿孔552，该旋轴穿孔552用于使旋轴4穿过。刀盘55的前端端面设置第二内齿轮、后端端面设置有第三内齿轮553，第二内齿轮和第三内齿轮553均与刀盘55的中心轴共线。第二内齿轮采用直锥内齿轮，且其前侧内径小于后侧内径(即内齿轮由内孔向外缘的直径逐渐变大)。拉杆53的第三外齿轮534与刀盘55的第二内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，并且第三外齿轮534通过其锥面卡在第二内齿轮的锥面之内，因此实现刀盘55随前进轮盘51沿旋轴4进行直线移动。由于轴承532的作用，第二外齿轮531和第三外齿轮534能够以各自的转速进行旋转，从而保证前进轮盘51和刀盘55以各自的功率旋转，中间的第一连接圆盘54不会发生转动。第三内齿轮553采用直锥内齿轮，且其前侧内径大于后侧内径(即内齿轮由内孔向外缘的直径逐渐变大)。

刀盘55后侧连接第二连接圆盘58，第二连接圆盘58通过新管连接器6连接新管7。第二连接圆盘58沿其中心轴开设有中心通孔，该中心通孔用于使旋轴4穿过。第二连接圆盘58还设置有用于安装刀盘电机56的安装孔，该安装孔为盲孔，能够实现刀盘电机56与第二连接圆盘58紧密配合的固定。

刀盘电机56安装在第二连接圆盘58的前侧，刀盘电机56与刀盘55和第二连接圆盘58同轴向设置。刀盘电机56的输出轴连接第四外齿轮，第四外齿轮为直锥外齿轮，且其前侧内径大于后侧内径(即外齿轮由前端向后端的直径逐渐变小)。刀盘电机56所连接的第四外齿轮与刀盘55的第三内齿轮553形成相互啮合的直锥齿轮传动，且第四外齿轮通过其锥面卡在第三内齿轮553的锥面之内，实现刀盘电机56带动刀盘55转动。

第五外齿轮57安装在第二连接圆盘58的前侧，与第二连接圆盘58同轴向设置。第五外齿轮57采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧直径大于后侧直径。第五外齿轮57与刀盘55的第三内齿轮553形成相互啮合的直锥齿轮传动，且第五外齿轮57通过其锥面卡在第三内齿轮553的锥面之内，实现第五外齿轮57随刀盘55一同转动。

二至四个第五外齿轮57与刀盘电机56的第四外齿轮在第三内齿轮553上呈环向均布3，保证受力均匀。第五外齿轮57通过轴承与第二连接圆盘58，轴承外部嵌入安装在第二连接圆盘58的端面，轴承内部连接第五外齿轮57。通过刀盘电机56与第五外齿轮57的连接，第二连接圆盘58随刀盘55沿旋轴4进行直线移动。

第二连接圆盘58后侧通过新管连接器6连接新管7。新管连接器6可以根据新管7的尺寸选择，适配尺寸大于旧管3小于刀盘55直径的所有尺寸。

作为一种优选的实施方式，第二连接圆盘58内部还设置有过水通道，过水通道通过水管连接器8连接水管9，并且过水通道与喷嘴10连通。水管9可以放置在新管7内部，用对与喷嘴10供水。喷嘴59设置在第二连接圆盘58的中部，方向朝向碎管刀片551，用于将水喷到碎管刀片551处，喷出的水会沿着新管7和土层的间隙向外流出，从而减小切割旧管及其土体的难度且能减小新管移动的摩擦力。

前进电机52和刀盘电机56可以通过遥控装置单独使用，并且这种远程操控和灵活控制，减少了人工现场操作的复杂性和危险性，进一步提高了施工效率。

在碎管装置5从上个开挖区域前进到下个开挖区域时，先使刀盘电机56和前进电机52停止运行，卸下支撑装置2，将支撑装置2放置到下一个开挖区域，并使前进电机52的旋转方向反转，旋轴4通过前进轮盘51反向旋转的动力下逐步从新管7内部伸出，并一直通向下一段旧管3内部，最后在下一个开挖区域处停止并通过支撑装置2固定。如此循环，直至所有旧管3被破碎并替换为新管7。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，包括支撑装置、旋轴和碎管装置；所述旋轴为具有外螺纹的刚性长杆；所述支撑装置安装在所述旋轴的前端，对所述旋轴进行固定；所述碎管装置在施工前安装在所述旋轴后端，在前进过程中破碎旧管并拉入新管；

所述碎管装置包括由前到后依次连接并且中心轴共线的前进轮盘、第一连接圆盘、刀盘、第二连接圆盘；所述前进轮盘与所述旋轴螺纹连接，所述第一连接圆盘、所述刀盘、所述第二连接圆盘通过贯通孔使所述旋轴穿过；

通过前进电机驱动所述前进轮盘转动，实现所述前进轮盘沿旋轴进行直线位移；

所述第一连接圆盘内部安装所述前进电机和拉杆；所述拉杆通过两端带有轴承的齿轮分别连接所述前进轮盘和所述刀盘；

通过刀盘电机驱动所述刀盘转动，实现所述刀盘的碎管功能；

所述刀盘电机安装在所述第二连接圆盘内部，所述第二连接圆盘通过新管连接器连接新管；

所述前进轮盘和所述刀盘分别在所述前进电机和所述刀盘电机的驱动下，按照各自的转速进行转动。

2.根据权利要求1所述的一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，所述支撑装置包括旋轴固定机构、竖向固定机构和水平固定机构；所述旋轴固定机构具有与所述旋轴匹配的内螺纹，用于固定所述旋轴；所述水平固定机构包括水平支撑杆，所述水平支撑杆一端与所述旋轴固定机构固定，另一端用于插入开挖区域的底面土体；所述竖向固定装置包括竖向支撑杆，所述竖向支撑杆一端与所述旋轴固定机构固定，另一端用于插入开挖区域的侧面土体。

3.根据权利要求1所述的一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，所述前进轮盘的后端端面设置有第一内齿轮，所述第一内齿轮为直锥内齿轮，且该直锥内齿轮的前侧内径大于后侧内径；所述前进电机的输出轴连接第一外齿轮，所述第一外齿轮为直锥外齿轮，且该直锥外齿轮前侧内径大于后侧内径；所述第一外齿轮与所述第一内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，并且所述第一外齿轮通过其锥面卡在所述第一内齿轮的锥面之内，实现所述前进电机驱动所述前进轮盘转动；

所述拉杆包括中心轴共线的杆体、第二外齿轮、第一轴承、第三外齿轮、第二轴承；所述杆体安装在所述第一连接圆盘内部，所述杆体的前端通过所述第一轴承连接所述第二外齿轮、后端通过所述第二轴承连接所述第三外齿轮；所述第二外齿轮采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧直径大于后侧直径；所述第二外齿轮与所述第一内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，并且所述第二外齿轮通过其锥面卡在所述第一内齿轮的锥面之内，所述实现前进轮盘的转动带动所述第二外齿轮同步转动；

所述刀盘的前端端面设置有第二内齿轮，所述第二内齿轮采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧内径小于后侧内径；所述第三外齿轮与所述第二内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，并且所述第三外齿轮通过其锥面卡在所述第二内齿轮的锥面之内，实现所述刀盘随所述前进轮盘沿所述旋轴进行直线位移。

4.根据权利要求3所述的一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，所述前进电机与若干所述拉杆相对于所述第一内齿轮呈环向均布，以使受力均匀。

5.根据权利要求1所述的一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，所述刀盘的后端端面设置有第三内齿轮，所述第三内齿轮采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧内径大于后侧内径；所述刀盘电机的输出轴连接第四外齿轮，第四外齿轮为直锥外齿轮，且其前侧内径大于后侧内径；所述第四外齿轮与所述第三内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，且所述第四外齿轮通过其锥面卡在所述第三内齿轮的锥面之内，实现所述刀盘电机驱动所述刀盘转动；

第五外齿轮采用直锥外齿轮，该直锥外齿轮的前侧直径大于后侧直径；所述第五外齿轮与所述第三内齿轮形成相互啮合的直锥齿轮传动，且所述第五外齿轮通过其锥面卡在所述第三内齿轮的锥面之内，实现所述第五外齿轮随所述刀盘一同转动；

所述第五外齿轮通过轴承与所述第二连接圆盘连接。

6.根据权利要求5所述的一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，所述刀盘电机与若干所述第五外齿轮相对于所述第三内齿轮呈环向均布，以使受力均匀。

7.根据权利要求1所述的一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，所述第一连接圆盘设置有用于安装所述前进电机的盲孔，实现所述前进电机与所述第一连接圆盘的固定连接；所述第一连接圆盘设置有用于安装所述拉杆的通孔，实现所述拉杆与所述第一连接圆盘的固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，所述第二连接圆盘设置有用于安装所述刀盘电机的盲孔，实现所述刀盘电机与所述第二连接圆盘的固定连接；所述第二连接圆盘设置有用于安装轴承的盲孔，实现所述第五外齿轮通过轴承与所述第二连接圆盘的固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，所述第二连接圆盘内部设置有过水通道，所述过水通道通过水管连接器连接水管，并且所述过水通道与喷嘴连通；所述喷嘴用于将水喷到所述刀盘周侧，使喷水沿着所述新管和土层之间间隙流出。

10.根据权利要求1所述的一种非开挖式埋地塑料管道的更换装置，其特征在于，所述前进电机和所述刀盘电机可以通过遥控装置分别远程控制。