CN1316280C - 爬行缆 - Google Patents

Abstract

一种爬行缆，它是一种缆的结构，尤其适用于光缆、电缆和内窥镜。它有由弹性铠装，在铠装外的多根液压管，与液压管连接的由多个子液压泵组成的泵系统构成的头部液压转向及液压推进系统。爬行缆有由在头部顶部的内窥镜物镜通过铠装内的信号传输线与尾部的图象显示系统相连和头部的照明系统组成内窥镜系统。操作者通过内窥镜系统观察管道情况，通过控制各个子液压泵对各个子液压管施加不同的压力，在头部顶部的各管内的压力差推动头部靠近物镜端弯曲，头部液压管内的压力还对整个爬行缆产生向前移动的推力。该爬行缆技术简化了目前穿管光缆、电缆敷设工艺，降低了成本。该爬行缆技术能生产大长度内窥镜，可观察复杂管道。

Description

爬行缆

所属技术领域：

本发明涉及一种缆的结构，尤其是适用于光缆、电缆和内窥镜的缆结构。

背景技术：

目前穿管光缆和电缆的主体结构可按护套结构分为以下三大类：1)缆芯、铠装和外护套；2)缆芯和外护套；3)吹光缆。对于类型1)和类型2)的光缆或电缆：其铠装坚硬，外护套的模量高，缆体较硬，不易弯动。其安装敷设的主要方法之一是穿过预设管道敷设。在安装敷设穿管光缆或电缆时，需先挖开地面、安装好数段每段较短的简单管道。随后将光缆或电缆依次穿进各段管道。然后掩埋管道，完成光缆或电缆的敷设。对于内型3)吹光缆：光缆缆芯是由一薄的内含高芯数光纤的金属套管构成，另有一根内壁非常光滑的管道：硅管。可将若干根硅管连接成一长硅管。各小段硅管之间的接头不能有可能阻碍吹光缆缆芯前进的台阶。先将硅管安装敷设在一大管道里，然后用强风将柔软的吹光缆缆芯吹入硅管里。硅管可充当吹光缆缆芯的铠装和护套。

内窥镜的缆体主要由外护套管和缆芯(内含各种功能管道和部件)组成，较柔软，可以随管道的形状而弯曲。缆体进入管道是靠操作者握住缆体用力向前推送，物镜部分顺着管道向管道里部插入。内窥镜的缆体部分长约几十厘米至数米。

发明的目的：

目前的穿管敷设的光缆或电缆在安装敷设时，不能一次性穿过弯曲较多和/或弯曲复杂和/或带有复杂分支和/或较长的管道。由此要求在每次敷设较长长度时，需要挖开地面以安装简单管道等破坏性操作。或管道线路必须沿着人孔的位置走。因此穿管光缆或电缆的安装费用高。吹光缆要求预先敷设硅管。硅管及硅管的安装敷设同样费用高。

目前的内窥境在探测较长、较复杂、条件不好的管路时，操作员不易控制其内窥镜物镜或头部的走向。当内窥镜进入较复杂、条件不好的管道较深时，操作员较难推动其继续向前移动。因为目前内窥镜的头部(物镜部分)无前进动力。内窥镜的前进动力只来自于外部动力，如操作员用手握住内窥镜缆体用力向前送。当内窥镜头部或已经深入管道里的内窥镜缆体遇到障碍，由于缆体的柔软的特性，外部施加的推力不能传达至内窥镜的头部或缆体受阻的部位，造成内窥镜的物镜不能进一步插入管道。所以目前的没有长度长为十几米或以上的内窥镜。

为了降低目前光缆电缆安装敷设的费用，和解决目前内窥镜物镜所在的头部无按照需要方向前进动力的不足。本发明提供了一种新型的缆的结构，可解决上述问题。操作者能很方便地将采用了爬行缆技术的光缆或电缆穿入大长度、复杂管道，降低了安装敷设的费用。操作者能很方便地控制采用了爬行缆技术的内窥镜的头部，使其转向需要其转向的方向，并且向内窥镜头部提供向前移动的动力。这样能生产出大长度内窥镜以观察大长度和复杂的管道。

本发明解决其技术问题所采用的方案如下：

本爬行缆由一套内窥镜光电及图象显示系统、兼具方向控制和前进动力传输的液压系统、兼具铠装和前进动力传输功能的铠装管、和相应的控制系统构成。操作人员能通过内窥镜系统观察道管道内部情况和选择前进方向。通过操作液压系统来控制爬行缆头部的观察方向和前进方向。通过液压系统来向爬行缆头部提供前进动力。液压管内的液压配合铠装管一起提供给缆体适当的刚性。铠装为弹簧铠装或横截面为“S”形的铠装带卷绕制成的螺旋状铠装。环环相扣的螺旋装铠装管具有柔韧性。施加外力在爬行缆上，能通过铠装管和液压动力输送系统产生的刚性推动缆体进入管道里。操作控制系统能控制压力系统的各个液压管的压力大小。本爬行缆分为三部分：1).头部、2).缆体、和3).液压泵、图象显示及控制系统构成的尾部。上述三部分通过接口相连。头部和尾部能重复使用以节省成本。详见如下：

1.本爬行缆的头部有一上部为锥状螺旋弹簧管或是小直径弹簧。锥状螺旋弹簧管或细弹簧的下部为由大直径弹簧铠装和/或横截面为“S”形的铠装带制成的等直径螺旋铠装。锥状螺旋弹簧管或细弹簧的顶部固定在内含有有一内窥镜物镜和照明光源的头部顶端基座上。在物镜旁边有一照明光源。与物镜相连的信号传输线(光波导或光纤或导电线对)位于螺旋铠装管内。信号线伸出爬行缆头部相对于物镜而言的另一端(头部末端)的基座，其伸出部的末端带有一接口。与光源相连的电池、电路位于螺旋铠装内。开关位于头部末端的基座的外沿。有一柔性抗拉元件连接头部顶端基座或锥状弹簧或细弹簧管顶部和靠近头部末端基座或此弹簧管粗端的或“S”形铠装带管状螺旋铠装。在螺旋铠装外有一层弹性护套。弹性护套内有均匀分布的多根沿着螺旋铠装管轴向走向的液压管。液压管的一端终止于物镜后部，各液压管的端部各自封闭，互不连通。液压管的另一端伸出爬行缆头部末端基座。伸出的液压管上各带有一接口以便于同缆体上伸出的液压管的接口连接。能通过控制靠近头部顶端的各弹性液压管内的压力大小来操作光缆或电缆头部向希望其转向的方向转动。转动的头部有来自液压管里的液压产生的前进推动动力，能引导光缆或电缆向预定的方向爬行。在头部末端有一基座，螺旋铠装和弹性护套固定在基座上。基座外沿有螺纹。与带有与该螺纹相配的螺纹的套筒构成接口。该套筒足够长，能旋入缆体一端的螺纹，且能保持套筒内的各接好的液压管和信号线呈直线状态。该套筒接口能承受强的拉伸或压缩力的作用。

2.爬行缆的缆体由带有多根沿轴向走向的液压管的弹性外护套、螺旋铠装、信号线和缆芯构成。液压管在缆体的两端伸出缆体两端的基座。伸出部末端带有接口。可同头部和尾部的液压管连接。缆体上的液压管的弹性较爬行缆头部的液压管的弹性小。信号线位于铠装和缆芯之间。信号线在缆体两端伸出缆体两端的基座。信号线伸出部末端带有接口，可同头部和尾部的信号线连接。缆芯位于铠装内。缆芯上有柔性抗拉元件连接缆芯的两端。缆芯可同缆体两端的基座连接。在缆体的两端有螺纹接口，可同头部接口的套筒连接，也可以同尾部的套筒连接。

3.尾部的液压泵有对应于各液压管的各个能独立工作的子液压泵。各个子液压泵各有一接口可同缆体上伸出的液压管连接。各个子液压泵的工作状态受控制系统的控制。液压泵系统可以有一总套筒接口，可同缆体末端的螺纹接口连接。图象显示系统为内窥镜目镜或其它图象显示装置，与其相连的信号线有一接口，可同缆体的信号线接口连接。图象显示系统通过连接贯通的信号线，同头部的目镜系统连接，用于显示爬行缆头部的物镜收集到的图象。

4.爬行缆的部分爬行动力来自于外部设备对光缆施加的推力，如：导轮通过摩擦对光缆的推力；或人工推力；或其它方式。

5.爬行缆的部分部分爬行动力还来自产生于液压泵通过液压管内的液体传送到爬行缆头部的压力。

6.通过控制系统控制液压泵系统的各个子液压泵，使其施加不一样的压力于各个液压管里的液体。液压管里的液体将压力传送到爬行缆头部。在爬行缆头部靠近顶部基座的各个液压管内的压力不一样。由于各液压管在爬行缆头部沿锥状螺旋弹簧管呈锥状汇集或从大直径铠装呈直线状到头部顶端基座部分形成锥状汇集，如果某一边液压管内的压力较另一侧的液压管内的压力大，则压力大的一侧的弹性液压管将在压力的作用下有相对其它液压管而言有较大的伸长，造成爬行缆头部的顶部向压力小的液压管的一侧弯曲。

本发明的有益效果是：

爬行缆能方便进入管孔质量一般、管道长度长、管道线路复杂、管道路径上有分支的复杂管道；爬行缆的头部能方便地转动朝向。爬行缆的结构简单。成本较高的头部、尾部是相对独立的部件，可以重复使用。缆体成本与目前技术相似。总成本与目前技术相近。具体应用在光缆或电缆上，和内窥镜上有如下有益效果。

1.对于光缆、电缆：

a.能方便地在管孔质量一般或好的长距离、复杂管道路线、管道路径上有分支或管里已有一些已敷设的线缆在内的管路里方便地敷设光缆或电缆，无需挖开管路所在的地面，管道路径走向可以不受人孔的限制。因此，穿管敷设光缆电缆的安装敷设成本低。

b.操作者可通过本爬行缆的内窥镜系统来观察管孔内的质量状况，以方便线路维护和检修。

c.成本较高的爬行缆头部和尾部是可重复使用的部件。而缆体的成本同目前的光缆或电缆的成本相近。所以总的成本与目前的光缆电缆成本相近。

2.对于内窥镜方面：

a.能制作大长度内窥镜。能深入观察管孔质量一般或好的大长度管路复杂、管道路径上有分支的管道。

b.成本较高的爬行缆头部和尾部是可重复使用的部件。而缆体的成本同目前的内窥镜缆体的成本相近。所以总的成本与目前的内窥镜成本相近。

c.因为爬行缆的头部和尾部系统可与缆体分离，因此操作者可根据需要更换物镜系统和相应的图象显示系统。这样一套内由爬行缆技术生产的窥镜系统在观察能力上可有相当于几套内窥镜系统。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是爬行缆头部的实施例的轴向剖面构造图。

图2是爬行缆缆体的实施例的轴向剖面构造图。

图3是爬行缆尾部的实施例的框图和示意图。

具体实施方式：

本爬行缆由一套内窥镜光电及图象显示系统、兼具方向控制和前进动力传输的液压系统、兼具铠装和前进动力传输功能的铠装管、和相应的控制系统构成。操作人员能通过内窥镜系统观察道管道内部情况和选择前进方向。通过操作液压系统来控制爬行缆头部的观察方向和前进方向。通过液压系统来向爬行缆头部提供前进动力。液压管内的液压配合铠装管一起提供给缆体适当的刚性。铠装为弹簧铠装或横截面为“S”形的铠装带卷绕制成的螺旋状铠装。环环相扣的螺旋装铠装管具有柔韧性。施加外力在爬行缆上，能通过铠装管和液压系统产生的刚性推动缆体进入管道里。操作控制系统能控制压力系统的各个液压管的压力大小。本爬行缆分为三部分：1).头部、2).缆体、和3).液压泵、图象显示及控制系统构成的尾部。上述三部分通过接口相连。头部和尾部能重复使用以节省成本。

1.参见图1。本爬行缆的头部有一上部为锥状螺旋弹簧管(2)。锥状螺旋弹簧管(2)的下部为一较长的由横截面为“S”形的铠装带制成的等直径螺旋铠装(7)。锥状螺旋管的顶部固定在内含有有一内窥镜物镜(17)和照明光源(1)的头部顶端基座(16)上。在物镜旁边有一照明光源(1)。与物镜相连的信号传输线(15)(光波导或光纤或导电线对)位于螺旋管铠装管内。信号线伸出爬行缆头部相对于物镜而言的另一端(头部末端)的基座(14)，其伸出部的末端带有一接口(11)。与光源相连的电池(13)、电路(5)位于螺旋管铠装内。开关(10)位于头部末端的基座(14)的外沿。有一柔性抗拉元件(4)连接锥状弹簧(2)顶部和“S”形铠装带管状螺旋铠装(7)。在螺旋管铠装外有一层弹性护套(6)。弹性护套内有均匀分布的多根沿着螺旋铠装管轴向走向的液压管(3)。液压管的一端终止于头部顶端基座(16)后部，各液压管的端部各自封闭，互不连通。液压管的另一端伸出爬行缆头部末端基座。伸出的液压管上各带有一接口(9)以便于同缆体上伸出的液压管的接口(18)连接。能通过控制靠近头部顶端基座的各弹性液压管的压力大小来操作光缆或电缆头部向希望其转向的方向转动。转动的头部有来自液压管里的液压产生的前进推动动力，能引导光缆或电缆向预定的方向爬行。在头部末端有一基座(14)，螺旋铠装和弹性护套固定在基座(14)上。基座外沿有螺纹(8)。与螺纹(8)相配的套筒(12)和螺纹(8)构成的接口。该套筒足够长，能旋入缆体一端的螺纹(23)，且能保持套筒内的各接好的液压管和信号线呈直线状态。该套筒接口能承受强的拉伸或压缩力的作用。

2.参见图2。爬行缆的缆体由有多根带有液压管(21)的弹性外护套(20)、“S”螺旋铠装(26)、信号线(25)和缆芯(24)构成。液压管(21)在缆体的两端伸出缆体两端的基座(19)。伸出部末端带有接口(18)。缆体上的液压管(21)的弹性较爬行缆头部的液压管(3)的弹性小。信号线(25)位于铠装和缆芯之间。信号线(25)在缆体两端伸出缆体两端的基座(19)。信号线伸出部末端带有接口(22)。缆芯(24)位于铠装内。缆芯(24)上有柔性抗拉元件连接缆芯的两端。缆芯(24)可同缆体两端的基座连接。在缆体的两端有螺纹接口(23)，可同头部的接口套筒(12)连接，也可以同尾部的接口套筒连接。

3.参见图3。爬行缆的尾部由多个子液压泵系统(29)、图象显示系统(32)及控制系统(31)构成。子液压泵(29)有伸出尾部基座(28)的接口(27)可同缆体上伸出的液压管接口(18)连接。控制系统(31)通过连接线路(30)控制各个子液压泵(29)的工作状态。图象显示系统(32)为内窥镜目镜或其它图象显示装置，通过伸出尾部基座(28)的接口(33)通缆体的信号线接口(22)连接，接收和显示爬行缆头部的物镜(17)收集到的图象。

4.爬行缆的爬行动力来自于外部设备对光缆施加的推力，如：导轮通过摩擦对光缆的推力；或人工推力；或其它方式。

5.爬行缆的部分爬行动力还来自产生于液压泵通过液压管内的液体传送到爬行缆头部的压力。

6.通过控制系统控制液压泵系统的各个子液压泵，使其施加不一样的压力于各个液压管里的液体。液压管里的液体将压力传送到爬行缆头部。在爬行缆头部靠近顶部基座的各个液压管内的压力不一样。由于各液压管在爬行缆头部沿锥状螺旋弹簧管呈锥状汇集或从大直径铠装呈直线状到头部顶端基座部分形成锥状汇集，如果某一边液压管内的压力较另一侧的液压管内的压力大，则压力大的一侧的弹性液压管将在压力的作用下有相对其它液压管而言有较大的伸长，造成爬行缆头部的顶部向压力小的液压管的一侧弯曲。

Claims (10)

1.一种爬行缆，由有内窥镜物镜(17)系统、内置光源(1)、电路(5)、电池(13)、开关(10)、锥状弹簧(2)或细弹簧管，和与锥状弹簧(2)或细弹簧管相连的管状弹簧铠装或“S”形铠装带制成的管状螺旋铠装(7)、连接头部顶端基座或锥状弹簧或细弹簧管顶部和靠近头部末端基座或锥状弹簧弹簧管粗端的或细弹簧管靠近铠装一端或“S”形铠装带管状螺旋铠装的柔性抗拉元件(4)、铠装外的内有多根沿着轴向走向的弹性液压管(3)的弹性外护套(6)、及弹性液压管(3)和内窥镜的信号线(15)和爬行缆头部同爬行缆缆体相连的接口(9、11)、螺纹(8)、基座(14)、套筒(12)的头部，有管状弹簧铠装或“S”形铠装带制成的螺旋铠装(26)、铠装外的内有多根弹性液压管(21)的弹性外护套(20)、铠装内的可同缆体两端连接的可带有柔性抗拉元件的缆芯(24)和铠装与缆芯之间的内窥镜信号线(25)、液压管(21)和内窥镜的信号线(25)和缆体同头部的相应装置和尾部的相应装置的接口(18、22、23)、基座(19)的缆体，和有多个带有接口的子液压泵(29)的泵系统、控制系统(31)、内窥镜物镜图象显示系统(32)、和同缆体各接口相对应的接口(27、33)的尾部顺序连接而成，可通过控制系统控制各子液压泵在各液压管里施加的不同压力来推动头部顶端产生弯曲和依靠液压产生推动爬行缆向前移动的推力，和靠外部施加的推力推动爬行缆向管道里移动，其特征是：

头部内有锥状弹簧(2)或细弹簧管、与锥状弹簧(2)或细弹簧管相连的管状弹簧铠装或“S”形铠装带制成的螺旋铠装(7)、连接头部顶端基座或锥状弹簧或细弹簧的顶部和靠近头部末端基座或锥状弹簧粗端或“S”形铠装带管状螺旋铠装的柔性抗拉元件(4)、铠装外的多根沿着轴向走向的弹性液压管(3)，缆体内的管状弹簧铠装或“S”形铠装带制成的螺旋铠装的多根弹性液压管(21)，尾部有由多个带有接口的子液压泵(29)构成的液压系统，头部、缆体和尾部是通过接口可相互连接的分离部件，通过控制子液压泵(29)对头部、缆体和尾部连接成的爬行缆里的各个液压管里的液体施加不同压力，使各个液压管的在头部靠近物镜的部分的压力不平衡，引起柔性爬行缆头部的弯曲，使爬行缆的头部朝向指定的方向，在头部的液压管里的液压对爬行缆产生向前移动的推力。

2.根据权利要求1所述的爬行缆，其特征是：爬行缆头部里的铠装外的多根弹性液压管(3)的一端终止于锥状弹簧(2)的小直径部位或细弹簧管的靠近物镜的部位，呈锥状汇集，该端各管各自封闭，互不连通，另一端伸出头部基座外，末端带有接口(9)。

3.根据权利要求1所述的爬行缆，其特征是：爬行缆缆体里的铠装外的多根弹性液压管(21)的两端伸出缆体两端的基座，末端带有接口(18)。

4.根据权利要求1所述的爬行缆，其特征是：爬行缆头部的锥状弹簧(2)的粗的一端或细弹簧同“S”形铠装带制成的管状粗螺旋铠装管(7)连接或锥状弹簧(2)的粗的一端同头部的基座(14)直接连接。

5.根据权利要求1所述的爬行缆，其特征是：柔性抗拉元件连接爬行缆头部的靠近物镜部(17)的固定部分或弹簧顶部和靠近头部末端基座(14)的固定部分或锥状弹簧(2)的粗端末端或“S”形铠装带(7)，其拉直后的长度小于头部内相应位置的内窥镜信号线(15)的长度和照明光源的电路线(5)的长度。

6.根据权利要求1所述的爬行缆，其特征是：缆体内的管状弹簧铠装或“S”形铠装带(26)制成的螺旋铠装的两端与缆体两端的基座连接。

7.根据权利要求1所述的爬行缆，其特征是：头部基座上有接口，可同缆体基座的接口紧密连接。

8.根据权利要求1所述的爬行缆，其特征是：尾部可以有接口，可同缆体基座的接口紧密连接。

9.根据权利1所述的爬行缆，其特征是：头部的伸出基座的液压管有接口(9)，可同缆体的伸出缆体基座的液压管的接口(18)紧密连接，尾部的子液压泵的液压管有接口(27)，可同缆体的伸出缆体基座的液压管的接口(18)紧密连接。

10.根据权利1所述的爬行缆，其特征是：控制各个子液压泵(29)在各液压管里的液体上施加不同的压力，不同的压力通过液压传递作用在爬行缆头部的靠近物镜部分，压力大的液压管将伸长，引起柔性爬行缆头部弯曲，头部液压管里的液压同时产生推动爬行缆向前移动的推力。

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