CN112025052A - 管道内部充氩气的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管道内部充氩气的装置和方法，对设备之间的管道的最后一道焊口进行充氩气保护。该管道内部充氩气的装置包括氩气室装置，该氩气室装置包括两个封堵元件，所述两个封堵元件为可收缩元件且由连接件连接，用于与管道的内壁配合形成对应焊口的氩气室；动力装置，该动力装置包括：装置机体，与所述氩气室装置可拆卸地连接；行走机构，设置于所述装置机体，用于驱动所述动力装置在所述管道内移动；定位机构，设置于所述装置机体，包括可伸缩定位件，用于在伸出状态与所述管道的内壁相顶，以将所述动力装置固定在所述管道内；以及控制模块，与所述行走机构、所述定位机构信号连接，用于控制所述行走机构和所述定位机构分别进行动作。

Description

管道内部充氩气的装置和方法

技术领域

本发明属于焊接辅助设备技术领域，具体涉及一种管道内部充氩气的装置和方法。

背景技术

对不锈钢等高合金钢管道或铝、钛等有色金属管道进行焊接时，需要在管道内部充氩气，以对焊缝背面进行保护，防止焊缝背面被空气氧化而导致的焊接缺陷。目前对于管道焊接时内部充氩气的方法主要有整体充氩法和局部充氩法：

1)整体充氩法：对于小直径管道或短管，可采用整体充氩法，该方法比较简单，首先将管道组对，然后将两端的管口封堵，在其中一端的封口上留出排气孔，并在焊口处的管道外壁粘贴胶带，可以在胶带上留有空隙以供氩气输气管插入，也可以将焊口用胶带完全封闭，而在管道另一端的封口上留出进气孔以供氩气输气管插入，通过输气管向管道内部充入氩气，排尽管道内的空气，当管道内的氩气浓度达到焊接要求的浓度时，撕开胶带，快速进行焊接，或者仅将胶带撕开焊工一次连续焊接的长度，焊完这段后，再撕开相同长度的胶带，继续施焊，以此类推，直至完成焊接。

2)局部充氩法：当管径较大或管道较长时，若采用整体充氩法，则由于管道内体积较大，造成氩气用量较大，焊接成本较高，且不利于环保，此外，充氩气的范围空间越大，氩气的浓度越难控制，会对焊接质量造成一定的负面影响，因此常采用局部充氩的方法，用泡沫海绵等封堵件将焊口两侧的局部管道封堵，并在焊口处的管道外壁粘贴胶带，形成密闭的氩气室，通过焊口位置或封堵件上留出的进气孔向氩气室内充氩气，焊接完成后再将封堵件取出。例如权利人为中国核工业第五建设有限公司、公告号为CN207930135U的专利文献记载了一种充氩保护罩，该充氩保护罩为氩气室装置，可与管道配合在焊口两侧的管道内部形成氩气室。该保护罩包括第一封堵板、第二封堵板、第一拉环、第二拉环和第三拉环；其中，第一拉环和第二拉环分别位于第一封堵板的两个端面上，并且第一拉环和第二拉环采用偏心设置；第三拉环位于第二封堵板的端面上，并且与第二拉环相对设置；第一拉环上设有拉绳，第二拉环和第三拉环之间设有连接件，焊接完成后，拉拽拉绳即可将该保护罩拆除。在另一些技术中，第一封堵板、第二封堵板被替换为其它封堵元件，例如气囊。

对于设备之间的管道的最后一道焊口，由于其两侧的管道较长，且结构复杂，常存在弯曲和/或变径等情况，若采用整体充氩法，则造成氩气的大量浪费，且氩气浓度难以控制，焊接质量难以保证，若采用局部充氩法，则普通的封堵件在焊接完成后难以取出，因此常采用水溶纸封堵焊口两侧的管道，形成氩气室，在焊接完成后，通过管道冲洗将水溶纸排出管道，但此种方法仅适用于采用水冲洗的管道，采用其它方式冲洗或吹扫的管路则不能采用(尤其是油管路不能使用水溶纸)，并且容易在管道内残留有水溶纸残渣，影响管道的清洁度，甚至可能导致小管阀门被水溶纸残渣堵塞。

传统的充氩气方法在对设备之间的管道的最后一道焊口进行充氩保护时具有局限性，因此如何解决最后一道焊口充氩气的问题以及提高氩气利用率、保证管道焊接时的氩气浓度显得尤为重要，尤其是在重要及精密设备中不锈钢管道、长输管道等领域的应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种管道内部充氩气的装置，其可有效地对设备之间的管道的最后一道焊口进行充氩气保护。

为实现所述目的的管道内部充氩气的装置，包括氩气室装置，所述氩气室装置包括两个封堵元件，所述两个封堵元件为可收缩元件且由连接件连接，用于与管道的内壁配合形成对应焊口的氩气室；所述管道内部充氩气的装置还包括动力装置，所述动力装置包括：装置机体，与所述氩气室装置可拆卸地连接；行走机构，设置于所述装置机体，用于驱动所述动力装置在所述管道内移动；定位机构，设置于所述装置机体，包括可伸缩定位件，所述可伸缩定位件在伸出状态用于与所述管道的内壁相顶，以将所述动力装置固定在所述管道内；以及控制模块，与所述行走机构、所述定位机构信号连接，用于控制所述行走机构和所述定位机构分别进行动作。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述氩气室装置的所述封堵元件包括伞面、滑套、辐条和拉杆；所述伞面由可折叠的柔性材料制成，展开时呈圆形，所述伞面的径向内侧与所述滑套相连接；所述滑套可滑动地套在所述连接件上；所述辐条沿着所述伞面的径向延伸，所述辐条的一端与所述滑套铰接，所述辐条的另一端在靠近所述伞面的径向外侧处与所述伞面相连接，多个所述辐条在所述伞面的周向上均匀分布；所述拉杆与所述辐条的数量相等，所述拉杆的一端铰接在所述连接件上，所述拉杆的另一端铰接在对应的所述辐条上；所述氩气室装置还包括拉绳，所述拉绳与所述滑套相连接，用于带动所述滑套在所述连接件上滑动，进而带动所述辐条转动，使所述伞面展开，将所述管道封堵。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述连接件上设置有弹性元件，用于保持所述滑套的位置，进而将所述伞面保持在收缩位置。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述氩气室装置的所述封堵元件为气囊，所述连接件为连接管，所述连接管与所述两个封堵元件相连通，所述氩气室装置还包括充气管，用于对所述封堵元件充气。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述定位机构包括在所述装置机体的底侧和顶侧分别设置的所述可伸缩定位件以及驱动所述可伸缩定位件进行伸缩运动的定位电机。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述动力装置还包括吸附装置，所述吸附装置包括在所述装置机体内设置的风机和在所述装置机体的底侧设置的吸附腔；所述风机用于将所述动力装置的底部与所述管道的内壁之间的空气抽取到所述吸附腔，再从所述动力装置的顶部将空气排出，使所述动力装置的底部的气压与所述动力装置的顶部的环境大气压之间产生压力差，从而使所述动力装置被吸附在所述管道的内壁上；所述风机与所述控制模块信号连接，可以在所述控制模块的控制下调整所述压力差，从而使所述动力装置被容许在所述管道的内壁的360°范围内定位，并被容许由所述行走机构驱动进行移动。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述吸附腔的底端具有形状调整部，所述形状调整部为弹性材料制成，可以随着不同管径的所述管道的内壁调整形状。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述氩气室装置还包括气体输送管,所述气体输送管与所述氩气室装置可拆卸地连接，并与所述氩气室连通，用于向所述氩气室输入氩气。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述气体输送管为可伸缩和/或可弯曲的弹性软管。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述行走机构包括位于所述装置机体底部的滚轮以及位于所述装置机体上的行走电机，所述行走电机与所述滚轮可传动连接。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，所述行走机构还包括测量模块，用于测量所述动力装置移动的距离、当前的角度和/或速度等信息，并将测量结果反馈到所述控制模块。

在所述的管道内部充氩气的装置的一个或多个实施方式中，还包括远程控制装置，所述远程控制装置设置在所述管道的外部，与所述动力装置信号连接，用于接收所述动力装置发出的信号并对所述动力装置进行控制。

本发明的另一个目的在于提供一种管道内部充氩气的方法，其可有效地对设备之间的管道的最后一道焊口进行充氩气保护。

为实现所述目的的管道内部充氩气的方法包括以下步骤：将任一前述的管道内部充氩气的装置放入到所述管道中；控制所述行走机构动作，以将所述管道内部充氩气的装置移动到距离焊口设定距离的位置，并使所述定位机构的所述可伸缩定位件动作，与所述管道的内壁形成抵顶；使所述氩气室装置的两个封堵元件分别展开，使各所述封堵元件将所述焊口的两侧的所述管道封堵，进而建立所述氩气室；利用所述气体输送管或通过所述焊口向所述氩气室输入氩气；在焊接完成后，分别使所述封堵元件、所述可伸缩定位件收缩，然后控制所述行走机构动作，以使所述管道内部充氩气的装置移动到所述管道的法兰口或者设备内部。

前述技术方案的有益效果为：

本发明的管道内部充氩气的装置的动力装置和氩气室装置可以在管道内移动，可以在合适的位置定位并建立氩气室，并且在焊接完成后可以在管道内完成氩气室的拆除，再使动力装置和氩气室装置移动到便于将其取出的位置，从而可以有效地解决设备之间的管道的最后一道焊口充氩气困难的问题，减少充氩时间，提高氩气利用率，保证管道焊接时的氩气浓度，提高工作效率及焊接质量。该管道内部充氩气的装置和方法不但适用于对设备之间的管道的最后一道焊口进行充氩气保护，也适用于对其他较长和/或结构复杂的管道之间的焊口进行充氩气保护。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是根据一个或多个实施方式的管道内部充氩气的装置的结构示意图。

图2是图1中的A-A截面图。

图3是图1中的B-B截面图。

图4是根据一个实施方式的氩气室装置的结构示意图。

图5是根据另一个实施方式的氩气室装置的结构示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述这些实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1所示，管道内部充氩气的装置包括动力装置1、氩气室装置2和远程控制装置3。

动力装置1用于带动氩气室装置2在管道内移动，在管道内进行定位，以及测量动力装置1移动的距离、当前的角度和/或速度等信息，并与远程控制装置3信号连接。氩气室装置2与动力装置1可拆卸地连接，用于在焊口两侧的局部管道内建立氩气室20，并检测氩气室20内的氩气浓度。远程控制装置3设置在待焊接的管道外部，用于接收动力装置1发出的信号并对动力装置1进行控制。动力装置1和氩气室装置2均由耐高温、不易燃的材料制成。

在一些实施方式中，远程控制装置3的例子包括但不限于遥控器、控制面板、或平板电脑等等。

如图1～图3所示，动力装置1包括装置机体11、行走机构12、定位机构13和控制模块16。作为可选的配置，动力装置1还包括吸附装置14和测量模块15。

为了便于描述，以下将动力装置1靠近前进方向的一侧称为“前侧”、将与前进方向相反的一侧称为“后侧”。

装置机体11用于支撑行走机构12、定位机构13、吸附装置14、测量模块15和控制模块16，并与氩气室装置2可拆卸地连接。

行走机构12用于驱动动力装置1在管道内移动，包括行走电机121、第一轴122、第二轴123、前滚轮124、后滚轮125、第一传动机构126和第二传动机构127。

行走电机121安装在装置机体11内的第一安装板111上，与第一轴122通过第一传动机构126可传动地连接。第一轴122安装在装置机体11的底部前侧，两端分别安装2个前滚轮124。第二轴123安装在装置机体11的底部后侧，两端分别安装2个后滚轮125。第一轴122与第二轴123之间通过第二传动机构127可传动地连接。

由此，行走电机121输出的转矩通过第一传动机构126和第一轴122传动到2个前滚轮124，通过第一传动机构126、第一轴122、第二传动机构127和第二轴123传动到2个后滚轮125，从而驱动动力装置1在管道内移动。

在一些实施方式中，第一传动机构126可以采用其他的结构形式，例如齿轮组、涡轮蜗杆等等。

在一些实施方式中，第二传动机构127可以采用其他的结构形式，例如齿轮组、带传动装置、链传动装置等等。

在一些实施方式中，第一轴122与第二轴123设置成彼此独立的，即不通过第二传动机构127进行传动，仅前滚轮124为驱动轮，后滚轮125为从动轮。

在一些实施方式中，前滚轮124和后滚轮125的形状为鼓形，从而可以与管道内壁良好地接触。

在一些实施方式中，前滚轮124和后滚轮125分别通过万向联轴节连接到第一轴122和第二轴123，以便使前滚轮124和后滚轮125可以更好地与不同管径的管道内壁接触。

在一些实施方式中，行走机构12可以不采用前滚轮124和后滚轮125的结构，而是采用履带或者其他结构。

定位机构13设置于装置机体11内，包括分别设置在装置机体11的顶侧和底侧的第一伸缩杆131和第二伸缩杆132，以及安装在装置机体11内的第二安装板112上的第一定位电机133和第二定位电机134。第一伸缩杆131和第二伸缩杆132在伸出状态用于与管道内壁相顶，从而将动力装置1固定在管道内。

第一伸缩杆131的下端带有外螺纹，与第一螺母135的内螺纹配合，第一螺母135与第一定位电机133之间通过第一齿轮组136可传动地连接。由此，第一伸缩杆131可以在第一定位电机133的驱动下伸缩。

第二伸缩杆132的上端带有外螺纹，与第二螺母137的内螺纹配合，第二螺母137与第二定位电机134之间通过第二齿轮组138可传动地连接。由此，第二伸缩杆132可以在第二定位电机134的驱动下伸缩。

第一螺母135的上端可旋转地插入到装置机体11顶部的第一定位孔113中，第一螺母135的下端可旋转地插入到第二螺母137内，第二螺母137的下端可旋转地插入到装置机体11底部的第二定位孔114中。由此，可以使第一伸缩杆131、第二伸缩杆132、第一螺母135和第二螺母137的轴线具有较高的同轴度，避免第一伸缩杆131和第二伸缩杆132在与管道内壁相顶时对动力装置1产生转矩，同时第一螺母135和第二螺母137可以相互独立地旋转，以满足第一伸缩杆131和第二伸缩杆132的伸缩量不一定相同的需要。

在一些实施方式中，第一伸缩杆131和第二伸缩杆132在与管道内壁相顶的一端装有弹性垫139，当第一伸缩杆131和第二伸缩杆132与管道内壁相顶时，弹性垫139发生弹性形变，从而可以与不同曲率的管道内壁良好的接触，增大与管道内壁的摩擦力，以便将动力装置1更牢固地固定在管道内。

在一些实施方式中，定位机构13可以采用其他形式的可伸缩定位件来实现伸出状态时与管道内壁相顶、将动力装置1固定在管道内的功能，相应的，第一定位电机133和第二定位电机134与可伸缩定位件之间的传动也可以为其他形式的传动，例如涡轮蜗杆机构，齿轮齿条机构、连杆机构等等。

吸附装置14包括位于装置机体11内的风机141和位于装置机体11底部的吸附腔142，通过风机141不断将动力装置1的底部与管道内壁之间的空气抽取到吸附腔142，再从动力装置1的顶部将空气排出，可以使动力装置1底部的气压与顶部的环境大气压之间产生压力差，通过调节驱动风机141的电机(未图示)的转速，可以控制该压力差的大小，使动力装置1被容许在管道内壁的360°范围内定位，并被容许由行走机构12驱动进行移动。

在一些实施方式中，吸附腔142的底端具有形状调整部142a，形状调整部142a为弹性材料制成，具有波纹管状的褶皱结构，可以随着不同管径的管道内壁调整形状。

测量模块15用于测量动力装置1移动的距离、当前的角度和/或速度等信息，并将测量结果反馈到控制模块16。

控制模块16与行走电机121、驱动风机141的电机、第一定位电机133、第二定位电机134、测量模块15以及远程控制装置3信号连接，可以接收测量模块15反馈的测量结果和远程控制装置3的指令，控制行走机构12、定位机构13和吸附装置14分别进行动作，并将动力装置1的状态信息反馈给远程控制装置3。

控制模块16和/或远程控制装置3可以根据动力装置1当前的角度计算受力情况，得到行走机构12所需要的驱动力和吸附装置14所需要的吸附力，并控制行走电机121和风机141达到所需要的驱动力和吸附力，还可以根据不同的管径计算第一伸缩杆131和第二伸缩杆132各自所需要的伸出量，并相应的对第一定位电机133和第二定位电机134进行控制。

在一些实施方式中，控制模块16与远程控制装置3之间通过通信组件连接。通信组件可以实现任何公知的通信技术和协议，如适用于与分组交换网络(例如，诸如因特网等公共网络、诸如企业内联网等专有网络，等等)、电路交换网络(例如，公共交换电话网)、或分组交换网络和电路交换网络的组合(使用合适的网关和转换器)一起使用的技术。通信组件可以包括各种类型的标准通信元件，如一个或多个通信接口、网络接口、网络接口卡(NIC)、无线电、无线发射机/接收机(收发机)、有线和/或无线通信介质、物理连接器等。作为示例而非限制，通信介质包括有线通信介质和无线通信介质。有线通信介质的示例可以包括导线、电缆、金属线、印刷电路板(PCB)、背板、交换光纤、半导体材料、双绞线、同轴电缆、光纤、所传播的信号等。无线通信介质的示例可以包括声学、射频(RF)频谱、红外和其他无线介质。

氩气室装置2的一个实施方式如图4所示，包括第一封堵元件21、第二封堵元件22、连接件23和拉绳24。作为可选的配置，氩气室装置2还包括气体输送管25。气体输送管25的一端与氩气室装置2可拆卸地连接，并与氩气室20相连通，另一端连接到管道外侧的氩气源，用于向氩气室20内输入氩气。

第一封堵元件21和第二封堵元件22为可收缩元件，当二者展开时，可以与管道内壁配合，在焊口两侧的局部管道内形成氩气室20。第一封堵元件21和/或第二封堵元件22上设置有排气孔26，用于在对氩气室20充氩气时供氩气室20内的空气流出，以及防止收弧时管内氩气压力过大，造成接头收弧困难，产生凹坑等缺陷。氩气室20内具有检测氩气浓度的装置(未图示)，并可以将检测结果反馈给控制模块16和/或远程控制装置3。

连接件23将第一封堵元件21和第二封堵元件22连接到一起，连接件23的前端穿过第一封堵元件21，可拆卸地连接到动力装置1，从而使氩气室装置2可以随着动力装置1在管道内移动。

在一些实施方式中，连接件23为连接管，在第一封堵元件21和第二封堵元件22之间的部分开有进气孔231，连接件23的后端可拆卸地连接到气体输送管25，并与气体输送管25相连通。由此，氩气可通过气体输送管25输送至连接件23，进而通过进气孔231输送到氩气室20。

在一些实施方式中，气体输送管25也可以不通过连接件23的进气孔231，而是穿过第二封堵元件22与氩气室20相连通。

在一些实施方式中，连接件23为柔性材料制成，以便于氩气室装置2随着动力装置1通过弯曲的管道。

在一些实施方式中，连接件23的外表面具有与长度方向平行的凹槽，用于容纳拉绳24。

在一些实施方式中，气体输送管25为可伸缩和/或可弯曲的弹性软管，例如螺旋弹簧状结构，以便于通过管道弯头，以及减少管线的缠绕。

第一封堵元件21为伞状结构，包括第一伞面211、第一滑套212、多个第一辐条213和多个第一拉杆214。第一伞面211由可折叠的柔性材料制成，展开时呈圆形，第一伞面211的径向内侧与第一滑套212相连接。第一滑套212可滑动地套在连接件23上，并与拉绳24相连接。第一辐条213沿着第一伞面211的径向延伸，其一端与第一滑套212铰接，另一端在靠近第一伞面211的径向外侧处与第一伞面211相连接，多个第一辐条213在第一伞面211的周向上均匀分布。第一拉杆214与第一辐条213的数量相等，第一拉杆214的一端铰接在连接件23上，另一端铰接在对应的第一辐条213上，第一拉杆214与连接件23铰接的位置位于第一滑套212的后侧，即第一伞面211的开口方向向后。

第二封堵元件22为伞状结构，包括第二伞面221、第二滑套222、多个第二辐条223和多个第二拉杆224。第二封堵元件22的具体结构与第一封堵元件21相似，在此不再赘述。

拉绳24的前端连接第一滑套212和第二滑套222，后端延伸到管道外部，以便在管道外部对拉绳24进行控制。

由此，通过拉紧拉绳24，可以带动第一滑套212和第二滑套222在连接件23上向后滑动，进而带动第一辐条213和第二辐条223转动，使第一伞面211和第二伞面221展开。由于第一伞面211和第二伞面221为柔性材料制成，且第一辐条213和第二辐条223分别与第一伞面211和第二伞面221的径向外侧保持一定距离，因此第一伞面211和第二伞面221的径向外侧可以贴合在管道内壁，从而在焊口两侧的局部管道内形成氩气室20。

此外，当第一辐条213和第二辐条223与连接件23之间的角度小于90度时，即第一伞面211和第二伞面221未完全展开时，第一伞面211和第二伞面221的径向外侧也可以贴合在管道内壁，因此氩气室装置2能够适用于一定范围内的多种不同管径的管道。

此外，由于氩气室装置2与动力装置1之间为可拆卸地连接，当待焊接的管道的管径超出该氩气室装置2的适用尺寸范围时，可以更换另一规格的氩气室装置2。

在不使用氩气室20时，拉绳24放松，第一伞面211和第二伞面221处于自由状态，由于第一伞面211和第二伞面221的开口方向向后，当氩气室装置2随着动力装置1在管道内向前移动时，第一伞面211和第二伞面221可以随着管道内壁收拢，使氩气室装置2的体积缩小，减少氩气室装置2在管道内移动时的阻力。

在一些实施方式中，连接件23上设置有弹性元件232，该弹性元件232设置为将第一滑套212和第二滑套222分别与连接件23相连的弹簧，当拉绳24拉紧时，第一滑套212和第二滑套222可以克服弹性元件232的阻力向后滑动，使第一伞面211和第二伞面221展开，当拉绳24放松时，弹性元件232可以保持第一滑套212和第二滑套222的位置，进而将第一伞面211和第二伞面221保持在收缩位置，以便进一步缩小氩气室装置2的体积，减少氩气室装置2在管道内移动时的阻力。

在一些实施方式中，弹性元件232也可以为其他形式，例如分别与第一滑套212和第二滑套222后侧接触的弹性凸起等等。

氩气室装置2的另一个实施方式如图3所示，本实施方式沿用前述实施方式的附图标记与部分内容，其中采用相同的附图标记来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施方式，本实施方式不再赘述。

氩气室装置2包括第三封堵元件21’、第四封堵元件22’、连接管23’和充气管27。作为可选的配置，氩气室装置2还包括气体输送管25。气体输送管25的一端与氩气室装置2可拆卸地连接，并与氩气室20相连通，另一端连接到管道外侧的氩气源，用于向氩气室20内输入氩气。

第三封堵元件21’的前端可拆卸地连接到动力装置1，从而使氩气室装置2可以随着动力装置1在管道内移动。

第三封堵元件21’和第四封堵元件22’为可收缩的气囊元件，气囊元件的例子包括但不限于球形、圆柱形等等。当第三封堵元件21’和第四封堵元件22’充气展开时，其外侧可以贴合在管道内壁，从而在焊口两侧的局部管道内形成氩气室20。

连接管23’与第三封堵元件21’和第四封堵元件22’相连通。充气管27的一端与第四封堵元件22’相连通，另一端连接到管道外侧的气源。由此，通过连接管23’和充气管27可以对第三封堵元件21’和第四封堵元件22’同时进行充气。

在不使用氩气室20时，停止对第三封堵元件21’和第四封堵元件22’进行充气，第三封堵元件21’和第四封堵元件22’在大气压的作用下收缩，从而使氩气室装置2的体积缩小，减少氩气室装置2随着动力装置1在管道内移动时的阻力。

由于气囊具有一定的弹性，因此氩气室装置2能够适用于一定范围内的多种不同管径的管道。由于氩气室装置2与动力装置1之间为可拆卸地连接，当待焊接的管道的管径超出该氩气室装置2的适用尺寸范围时，可以更换另一规格的氩气室装置2。

在一些实施方式中，第三封堵元件21’、连接管23’、第四封堵元件22’和充气管27之间均为可拆卸地连接，使用时，可以根据不同的管径，更换不同尺寸的第三封堵元件21’和第四封堵元件22’，而不用更换整个氩气室装置2，以便节约成本。

在一些实施方式中，连接管23’为柔性材料制成，以便于氩气室装置2随着动力装置1通过弯曲的管道。

第四封堵元件22’上设置有进气管28，气体输送管25与进气管28可拆卸地连接，从而通过进气管28与氩气室20相连通，以便向氩气室20中输入氩气。第三封堵元件21’和/或第四封堵元件22’上设置有排气管29，用于在对氩气室20充氩气时供氩气室20内的空气流出，以及防止收弧时管内氩气压力过大，造成接头收弧困难，产生凹坑等缺陷。

氩气室20内具有检测氩气浓度的装置(未图示)，并可以将检测结果反馈给控制模块16和/或远程控制装置3。

使用前述管道内部充氩气的装置对管道内部充氩气的方法包括以下步骤：

1)将待焊接的管道按照焊接工艺的要求完成组对工作；

2)根据待焊接的管道的管径选择合适规格的封堵元件，组装成氩气室装置2；

3)将动力装置1、氩气室装置2和远程控制装置3连接在一起，组成管道内部充氩气的装置，将气体输送管25连接到氩气源；

4)将动力装置1和氩气室装置2放入到管道中，通过远程控制装置3控制行走机构12和吸附装置14动作，使动力装置1带动氩气室装置2移动到距离焊口设定距离的位置；

5)控制定位机构13的可伸缩定位件动作，与管道的内壁形成抵顶；

6)使氩气室装置2的两个封堵元件分别展开，将焊口两侧的管道封堵，并在焊口处的管道外壁粘贴胶纸，从而建立封闭的氩气室20；

7)打开氩气源，通过气体输送管25向氩气室20内输入氩气，并检测氩气室20内的氩气浓度，当氩气浓度达标后，将胶纸撕开，快速进行焊接，或者在焊接过程中逐渐撕开胶纸；

8)焊接完成后，停止向氩气室供气，分别使封堵元件和可伸缩定位件收缩，然后控制行走机构12和吸附装置14动作，使动力装置1带动氩气室装置2移动到管道的法兰口或者设备内部，以便从法兰口或设备的人孔将其取出。

在一些实施方式中，上述步骤7)中也可以不用气体输送管25向氩气室20输入氩气，而是在焊口外部管道粘贴的胶纸上留出空隙用于充氩气。在此类实施方式中，气体输送管25可省略或者选配。

本发明的管道内部充氩气的装置的动力装置和氩气室装置可以在管道内移动，可以在合适的位置定位并建立氩气室，并且在焊接完成后可以在管道内完成氩气室的拆除，再使动力装置和氩气室装置移动到便于将其取出的位置，从而可以有效地解决设备之间的管道的最后一道焊口充氩气困难的问题，减少充氩时间，提高氩气利用率，保证管道焊接时的氩气浓度，提高工作效率及焊接质量。该管道内部充氩气的装置和方法不但适用于对设备之间的管道的最后一道焊口进行充氩气保护，也适用于对其他较长和/或结构复杂的管道之间的焊口进行充氩气保护。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (13)

1.管道内部充氩气的装置，包括氩气室装置，所述氩气室装置包括两个封堵元件，所述两个封堵元件为可收缩元件且由连接件连接，用于与管道的内壁配合形成对应焊口的氩气室，其特征在于，所述管道内部充氩气的装置还包括动力装置，所述动力装置包括：

装置机体，与所述氩气室装置可拆卸地连接；

行走机构，设置于所述装置机体，用于驱动所述动力装置在所述管道内移动；

定位机构，设置于所述装置机体，包括可伸缩定位件，所述可伸缩定位件在伸出状态用于与所述管道的内壁相顶，以将所述动力装置固定在所述管道内；以及

控制模块，与所述行走机构、所述定位机构信号连接，用于控制所述行走机构和所述定位机构分别进行动作。

2.如权利要求1所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述氩气室装置的所述封堵元件包括伞面、滑套、辐条和拉杆；

所述伞面由可折叠的柔性材料制成，展开时呈圆形，所述伞面的径向内侧与所述滑套相连接；

所述滑套可滑动地套在所述连接件上；

所述辐条沿着所述伞面的径向延伸，所述辐条的一端与所述滑套铰接，所述辐条的另一端在靠近所述伞面的径向外侧处与所述伞面相连接，多个所述辐条在所述伞面的周向上均匀分布；

所述拉杆与所述辐条的数量相等，所述拉杆的一端铰接在所述连接件上，所述拉杆的另一端铰接在对应的所述辐条上；

所述氩气室装置还包括拉绳，所述拉绳与所述滑套相连接，用于带动所述滑套在所述连接件上滑动，进而带动所述辐条转动，使所述伞面展开，将所述管道封堵。

3.如权利要求2所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述连接件上设置有弹性元件，用于保持所述滑套的位置，进而将所述伞面保持在收缩位置。

4.如权利要求1所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述氩气室装置的所述封堵元件为气囊，所述连接件为连接管，所述连接管与所述两个封堵元件相连通，所述氩气室装置还包括充气管，用于对所述封堵元件充气。

5.如权利要求1所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述定位机构包括在所述装置机体的底侧和顶侧分别设置的所述可伸缩定位件以及驱动所述可伸缩定位件进行伸缩运动的定位电机。

6.如权利要求1所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述动力装置还包括吸附装置，所述吸附装置包括在所述装置机体内设置的风机和在所述装置机体的底侧设置的吸附腔；

所述风机用于将所述动力装置的底部与所述管道的内壁之间的空气抽取到所述吸附腔，再从所述动力装置的顶部将空气排出，使所述动力装置的底部的气压与所述动力装置的顶部的环境大气压之间产生压力差，从而使所述动力装置被吸附在所述管道的内壁上；所述风机与所述控制模块信号连接，可以在所述控制模块的控制下调整所述压力差，从而使所述动力装置被容许在所述管道的内壁的360°范围内定位，并被容许由所述行走机构驱动进行移动。

7.如权利要求6所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述吸附腔的底端具有形状调整部，所述形状调整部为弹性材料制成，可以随着不同管径的所述管道的内壁调整形状。

8.如权利要求1所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述氩气室装置还包括气体输送管,所述气体输送管与所述氩气室装置可拆卸地连接，并与所述氩气室连通，用于向所述氩气室输入氩气。

9.如权利要求8所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述气体输送管为可伸缩和/或可弯曲的弹性软管。

10.如权利要求1所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述行走机构包括位于所述装置机体底部的滚轮以及位于所述装置机体上的行走电机，所述行走电机与所述滚轮可传动连接。

11.如权利要求1所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，所述行走机构还包括测量模块，用于测量所述动力装置移动的距离、当前的角度和/或速度等信息，并将测量结果反馈到所述控制模块。

12.如权利要求1所述的管道内部充氩气的装置，其特征在于，还包括远程控制装置，所述远程控制装置设置在所述管道的外部，与所述动力装置信号连接，用于接收所述动力装置发出的信号并对所述动力装置进行控制。

13.管道内部充氩气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将权利要求1至12中任一项所述的管道内部充氩气的装置放入到所述管道中；

控制所述行走机构动作，以将所述管道内部充氩气的装置移动到距离焊口设定距离的位置，并使所述定位机构的所述可伸缩定位件动作，与所述管道的内壁形成抵顶；

使所述氩气室装置的两个封堵元件分别展开，使各所述封堵元件将所述焊口的两侧的所述管道封堵，进而建立所述氩气室；

利用所述气体输送管或通过所述焊口向所述氩气室输入氩气；

在焊接完成后，分别使所述封堵元件、所述可伸缩定位件收缩，然后控制所述行走机构动作，以使所述管道内部充氩气的装置移动到所述管道的法兰口或者设备内部。

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