CN105114759A - 一种管内穿梭机构 - Google Patents

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Abstract

一种管内穿梭机构包括多层支撑平台，支撑平台之间通过顶升部件连接；所述支撑平台包括由支撑杆组成的框架，侧向支撑杆一端与框架边缘绞接着、另一端绞接摩擦板，框架与侧向支撑杆之间通过机械伸缩部件连接。本发明的优点在于，可以在沿着钢管内壁自动爬升或下降，不会对管内表面造成损害，该装置可以通过转角角度大于四十五度的管道，可以用作于大管道的内部施工的施工平台，或是大、小管道的管线穿梭，或是携带检查设备对管道内部进行检测，或是携带其它设备用于例如管道疏通、修补等。

Description

一种管内穿梭机构
技术领域
本发明涉及斜井或竖井压力钢管、水泥管道、复合管、及塑料管内自动穿梭的机构。
背景技术
在工程施工领域中，存在大量的管道内施工、检修、疏通、维护等需求，例如水利水电工程中斜井或竖井压力钢管的安装、水下水泥管道内的清淤、以及施工条件受限的各种复合管、塑料管内穿线等，目前没有一种先进可靠的机构能满足这种需求，总结此类施工需求的特点，需要一种能在管道内穿梭，悬停、且能提供较大支撑力量的机构来解决问题，压力钢管的施工安装是最具有代表性的实例，下面以此为例实际分析。
压力钢管在水利水电工程领域使用广泛，尤其在抽水蓄能电站存在大量的角度大和长度长的斜井及竖井压力钢管安装任务，因压力钢管对接环焊缝的施工平台需要悬挂在压力钢管内壁上，现有技术有两种，一种是在钢管内壁焊接吊耳用来悬挂施工平台，此方法需要在压力钢管内壁施焊，施工完毕后需要切割，打磨，对压力钢管影响较大，且施工平台的升降需要大量的人工操作来完成，另一种方法是使用千斤顶等作内支撑来替代吊耳，此法只解决了对压力钢管的损伤影响，施工反而更为复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种管内穿梭机构，管内穿梭机构可以在沿着钢管内壁自动爬升或下降，不会对管内表面造成损害，该装置可以通过转角角度大于四十五度的管道，可以用作于大管道的内部施工的施工平台，或是大、小管道的管线穿梭，或是携带检查设备对管道内部进行检测，或是携带其它设备用于例如管道疏通、修补等。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管内穿梭机构包括多层支撑平台，支撑平台之间通过顶升部件连接；
所述支撑平台包括由支撑杆组成的框架，侧向支撑杆一端与框架边缘绞接着、另一端绞接摩擦板，框架与侧向支撑杆之间通过机械伸缩部件连接。
进一步讲，框架为等边多边形，侧向支撑杆一端绞接于等边多边形外角上。
进一步讲，管内穿梭机构包括二层支撑平台，顶升部件二端通过万向连轴节分别连接一层支撑平台。
进一步讲，管内穿梭机构包括三层支撑平台，在相邻的支撑平台之间通过顶升部件连接，顶升部件二端通过万向连轴节分别边连接一层支撑平台。
进一步讲，管内穿梭机构还包括控制系统，顶升部件、机械伸缩部件分别与控制系统连接。
还可以，控制系统与压力感应器连接，压力感应器设在摩擦板上。
进一步讲，在所述的相邻支撑平台之间设置至少二个相互平行的顶升部件。
进一步讲，管内穿梭机构还包括限重报警机构，所述限重报警机构包括设在与操人员接触的支撑平台表面的电子称，及与电子称连接的报警器。
本发明的优点在于，利用多层支撑平台交替支撑，实现穿梭管道，整个过程可以通过远程控制或是预先设定程序完成，先将至少一层支撑平通过机械伸缩部件驱动摩擦板对管内壁施加压力固定，然后再用顶升部件将另一层支撑平台顶升至另一个位置后，再利用机械伸缩部件驱动摩擦板实现固定，最后将先固定的支撑平台依次通过机械伸缩部件回收解除固定，重复以上步骤可以实现在管道内的自动移动。
顶升部件二端通过万向连轴节分别连接一层支撑平台，当管道出现转角时，管内壁可以使顶升部件连接的二个支撑平台发生偏转（水平方向上的错位），万向连轴节可以使顶升部件能随着支撑平台一起发生偏转。
顶升部件、机械伸缩部件分另与控制系统连接，可以通过远程控制器向控制系统输入控制程序，或是预先编好程序后预存于控制系统中，从而实现对管内穿梭机构在管内移动的状态的控制。
管内穿梭机构还包括限重报警机构，限重报警机构对于将管内穿梭机构用于管内的施工平台具有重要意义，在管内施工过程中操作人员及其携带的工具重量超过一个限度后，限重报警机构就会报警，从而提高了装置的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是管内穿梭机构顶视图。
图2是图1中A-A的断面视图。
图3是图1中优选的A-A的断面视图。
图4是第一优选的管内穿梭机构的断面视图。
图5是第二优选的管内穿梭机构的断面视图。
图6是第三优选的管内穿梭机构的断面视图。
如图中，1管、2支撑杆、3顶升部件、4万向连轴节、5机械伸缩部件、6侧向支撑杆、7摩擦板、8安全绳、9控制系统、10导向轮、11压力感应器、12电子称、13警报器、14施工平台。
具体实施方式
如图1、2所示，一种管内穿梭机构包括二层支撑平台，支撑平台之间通过顶升部件3连接，优选的，顶升部件3二端通过万向连轴节4分别连接一层支撑平台，优选的，安全绳8至少与一个支撑平台连接；
支撑平台包括由支撑杆2组成的框架，侧向支撑杆6一端与框架边缘绞接着、另一端绞接摩擦板7，框架与侧向支撑杆6之间通过机械伸缩部件5连接。
如图1中，框架为等边多边形，侧向支撑杆6一端绞接于等边多边形外角上。
如图3中，管内穿梭机构包括三层支撑平台，在相邻的支撑平台之间通过顶升部件3连接，顶升部件3二端通过万向连轴节4分别连接一层支撑平台。
如图4中，优选的在口径较小、弯曲较多、需较快速穿过等特点的管内穿梭，管内穿梭机构包括二层支撑平台，在上层支撑平台设置导向轮10，在相邻的支撑平台之间通过顶升部件3连接，顶升部件3二端通过万向连轴节4分别连接一层支撑平台，且，顶升部件3顶起上层支撑平台时，导向轮10沿管弯曲外侧滑动，辅助穿梭机构快速转向。
管内穿梭机构还包括控制系统9，压力感应器11设在摩擦板7，如图6中，顶升部件3、机械伸缩部件4、压力感应器11分别与控制系统9连接，使作时，压力感应器9可以实测摩擦板7与管1内壁之间的摩擦力，管内穿梭机构用于道管的疏通、修补、检测、穿线时，其摩擦力只要大于管内穿梭机构自重和携带设备的自重即可，优选的，还可以在底部的支撑平台上设置挂钩，在挂钩上设置拉力测试装置，穿线时，挂钩与待穿线连接，在穿线时，挂钩所拉力过大时，拉力测试装置会装实测数值输出，以便于操作人员及时了解，如果管内穿梭机构用于施工平台时，其摩擦力需要大于管内穿梭机构自重及操作人员和工具的重量。
如图5中，管内穿梭机构运用于施工平台时，其还可以包括限重报警机构，所述限重报警机构包括设在与操人员接触的支撑平台表面的电子称12，及与电子称12连接的报警器13，当电子称12的读数超过预设值时，报警器13开始报警，提醒操作员人注意。
以图2为例，利用本发明进行悬停负载施工平台为例进行说明，二层支撑平台上的机械伸缩部件5优选的为支撑油缸伸长，带动将摩擦板7压在管1（压力钢管）上，压力达到设定值后锁定机械伸缩部件5，摩擦板7受到持续的压力与管1产生静摩擦力，从而实现整个机构悬停负载施工平台。
需要机构沿压力钢管爬升时，锁定所有下层支撑平台上的机械伸缩部件5，收缩上层支撑平台上的机械伸缩部件5，带动摩擦板7脱离管1，爬升直线时所有顶升部件3同时伸长顶升，顶升部件3优选的为爬升油缸，当上升到指定位置后，上层支撑平台支撑的机械伸缩部件5伸出，将摩擦板7压紧在管1内壁上，需要爬升曲线时可以先控制其中一个顶升部件3伸长，调整上层支撑平台平面与管1垂直，然后上层支撑平台所有机械伸缩部件5伸长，带动摩擦板7压在管1上，压力达到设定值后锁定支撑油缸5，然后收缩下层机械伸缩部件5，摩擦板7脱离压力钢管1后收缩爬升油缸3，将下层支撑平台提起，所有下层支撑平台上的机械伸缩部件5伸长后锁定，至此机构自动完成一个爬升动作，完成多个爬升动作机构到位后执行悬停动作即可继续施工。
安全绳8在施工和爬升时挂在管1上边缘作为最终安全保护措施，在本节管1安装完毕，需要下一节压力钢管吊装下放时，井下工人解除安全绳8留出压力钢管对接位置后上井离开，吊装对位完成后，将安全绳挂在下一节压力钢管上边缘后开始继续作业。
以图4为例，利用本发明进行携带电缆、绳索等进行穿线施工为例进行说明，二层支撑平台上的机械伸缩部件5优选的为支撑油缸伸长，带动将摩擦板7压在管1上，压力达到设定值后锁定机械伸缩部件5，摩擦板7受到持续的压力与管1产生静摩擦力，从而实现整个机构悬停负载施工平台。
需要机构沿管爬升时，锁定所有下层支撑平台上的机械伸缩部件5，收缩上两层层支撑平台上的机械伸缩部件5，带动摩擦板7脱离管1，爬升直线时所有顶升部件3同时伸长顶升，顶升部件3优选的为爬升油缸，当上升到指定位置后，上层支撑平台支撑的机械伸缩部件5伸出，将摩擦板7压紧在管1内壁上，需要爬升曲线时，导向轮10沿管弯曲外侧滑动，带动顶升部件3伸长，调整上层支撑平台平面与管1垂直，然后上层支撑平台所有机械伸缩部件5伸长，带动摩擦板7压在管1上，压力达到设定值后锁定支撑油缸5，然后收缩下层机械伸缩部件5，摩擦板7脱离压力钢管1后收缩爬升油缸3，将下层支撑平台提起，所有下层支撑平台上的机械伸缩部件5伸长后锁定，至此机构自动完成一个爬升动作，连续完成多个爬升动作机构后穿过管道完成工作。
运用本发明对管道进行疏通时，可以在支撑平台上安装摄像机，或是高压气源喷射设备，摄像机将管道内部情况实时传出，便于操作人员了解管道内的情况，高压气源喷射设备可以通过管与外部气源连通，也可以在支撑平台上设置一个小型气源装置并使之与高压气源喷射设备连通，在遇到无法顶开的塌方路段时，可以用高压气源喷射设备喷气的方式，将塌方路段冲开。
运用本发明对管道进行修补时，可以在支撑平台上安装摄像机，并安装一个喷涂设备，摄像机将管道内部情况实时传出，便于操作人员了解管道内的情况，喷涂设备可以通过管与外部连通，也可以在支撑平台上设置一个型存储装置并使之与喷涂设备连通，在遇到需要修补地段时，启动喷涂设备对需要修补地段进行修补。
本发明的设备可以在管道内自由行走，其结构简单，性能可靠。

Claims (8)

1.一种管内穿梭机构，其特征在于：所述管内穿梭机构包括多层支撑平台，支撑平台之间通过顶升部件连接；
所述支撑平台包括由支撑杆组成的框架，侧向支撑杆一端与框架边缘绞接着、另一端绞接摩擦板，框架与侧向支撑杆之间通过机械伸缩部件连接。
2.根据权利要求1所述的一种管内穿梭机构，其特征在于：所述框架为等边多边形，侧向支撑杆一端绞接于等边多边形外角上。
3.根据权利要求书1所描述的一种管内穿梭机构，其特征在于：所述的管内穿梭机构包括二层支撑平台，顶升部件二端通过万向连轴节分别连接一层支撑平台。
4.根据权利要求书1所描述的一种管内穿梭机构，其特征在于：所述的管内穿梭机构包括三层支撑平台，在相邻的支撑平台之间通过顶升部件连接，顶升部件二端通过万向连轴节分别边连接一层支撑平台。
5.根据权利要求书1所描述的一种管内穿梭机构，其特征在于：所述的管内穿梭机构还包括控制系统，顶升部件、机械伸缩部件分别与控制系统连接。
6.根据权利要求书5所描述的一种管内穿梭机构，其特征在于：所述的控制系统与压力感应器连接，压力感应器设在摩擦板上。
7.根据权利要求书1所描述的一种管内穿梭机构，其特征在于：在所述的相邻支撑平台之间设置至少二个相互平行的顶升部件。
8.根据权利要求书1所描述的一种管内穿梭机构，其特征在于：所述管内穿梭机构还包括限重报警机构，所述限重报警机构包括设在与操人员接触的支撑平台表面的电子称，及与电子称连接的报警器。
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