CN220870383U - 一种组合式管道非开挖修复机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于管道工程机械技术领域，公开了一种组合式管道非开挖修复机器人，包括智能管道车和工作头，所述智能管道车包括首尾相连接的十字支撑器、涨壁推进机、动力系统、智能控制中心、信息显示传递系统。本实用新型所提出的机器人＝工作头+智能管道车。工作头有四种，分别是多功能工作头、离心压力喷涂工作头、双刀盘四开口管道轴向切割工作头和管道接口密封检测器工作头；智能管道车有两种，分别为强力智能管道车和快速智能管道车。用户可根据不同的工作要求来选择不同性能的管道车及工作头来换装，满足多种管道工作需求。

Description

一种组合式管道非开挖修复机器人

技术领域

本实用新型属于管道工程机械技术领域，具体涉及一种组合式管道非开挖修复机器人。

背景技术

当下在管道非开挖修复与疏通的作业中基本上还大多在使用传统的疏通技术——管道塞(俗称拉桶)，管道刷和管道绞索等，或采用高压水通径技术，这些传统的疏通清洗技术不但劳动强度大，工作效率低，而且很难保证工作质量，和工作进度，特别是对管道内壁的硬质结瘤，硬质淤积，硬质堵塞以及长距离管道灌注型淤堵的处理能力还很有限，手段也比较单一、落后，在对大口径管道的疏通和修复依旧采用管道潜水员作业。我国在管道非开挖维护和修复技术方面仍存在很大提升空间和改进余地；目前还很缺乏较为先进的创新技术和施工机械，城镇管道的非开挖检查、维护、疏通、修复、原位更换等工作都有待进一步提升高，这种情况和需求在国外的很多国家里同样存在着，即使在发达国家这也不是轻而易举就可以解决的问题。

我国的管道非开挖技术发展较快，可谓后来居上；本申请“组合式非开挖管道修复机器人”就是这样一项具有自主创新技术的先进的非开挖机械设备,目前我国的管道工程机械中还没有与其相似的“组合式非开挖管道修复机器人”，在国际管道非开挖修复业界中依然也没有与其相似的机器人产品。

实用新型内容

为克服上述技术问题，本实用新型提供了一种组合式管道非开挖修复机器人，提供一种能够以非开挖方式清除地下管道内的砂石土淤积或软淤积；长距离管内重度淤积或灌注型淤堵；管内硬质淤积和硬质结瘤或局部淤堵；管道内壁视频检查；管内壁做喷涂层前的清洁；管道局部内壁缺陷的维护和检修；管内牵引探伤机，喷涂机，管道封堵器，牵引头等多种设备和工具，实现机器的功能扩展；以及对管道内壁做磨光或抛光处理；还在于对管道进行轴向切割或径向切割；对管道进行原位更换或原位扩径更换；对管道进行转孔、注浆、焊接修补等非开挖修复工作。

本实用新型采用下述技术方案：

一种组合式管道非开挖修复机器人，包括智能管道车和工作头，所述智能管道车包括首尾相连接的十字支撑器、涨壁推进机、动力系统、智能控制中心、信息显示传递系统。

工作头有四种，分别是多功能工作头、离心压力喷涂工作头、双刀盘四开口管道轴向切割工作头和管道接口密封检测器工作头；智能管道车有两种，分别为强力智能管道车和快速智能管道车；能根据实际工作需求采用不同类型的工作头及不同类型的智能管道车搭配展开工作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型是一款专门用于在非开挖状态下对管道进行清淤、清洗、检查、在管内进,行拖拉作业、对管道实施切割及原位扩径更换、并对管道多种缺陷进行非开挖修复的智能管道机器人，组合式非开挖管道修复机器人采用通体模块化设计，整机是由几个具有独立功能的模块单元插接组成，不同模块集成的整机具有不同的机械特性和作业功能，在管径适用范围内选择不同的附件就可以无级改变设备的使用规格；能够以非开挖方式清除地下管道内的砂石土淤积或软淤积；长距离管内重度淤积或灌注型淤堵；管内硬质淤积和硬质结瘤或局部淤堵；管道内壁视频检查；管内壁做喷涂层前的清洁；管道局部内壁缺陷的维护和检修；管内牵引探伤机，喷涂机，管道封堵器，牵引头等多种设备和工具，实现机器的功能扩展；以及对管道内壁做磨光或抛光处理；还在于对管道进行轴向切割或径向切割；对管道进行原位更换或原位扩径更换；对管道进行转孔、注浆、焊接修补等非开挖修复工作；

2.本实用新型独到的设计有效的解决了管道在施工和运行中产生的阻塞性淤堵，管壁上的硬质淤积和硬质结瘤，长距离老旧管道的非开挖清洗、检查、管内牵引、局部缺陷修复以及原位扩径更换等技术难题；

3.本实用新型工作效率高，施工成本低，节能省时省力，自动化程度高，操作简单易学，技术培训成本低，高质量的管道维护，明显延长管体寿命，降低管道运营成本；施工占地少，噪音低，速度快，隐蔽性性强，工程安全性好，文明施工，不破坏地面环境，不影响交通，不影响人们正常的生活和工作秩序，是一种绿色环保型的施工机械，是城市管道管理人员和维修人员的好助手；

4.本实用新型工作程序化、自动化、数字化，不受人工操作因素的影响，工作质量有保证，工作安全有保证，工作进度有保证，工作效益有保证；机器人具有对工作环境、工作对象、工作结果的认知能力和感知能力；具有对各种不同功能的工作头及其本体的自主操控能力；具有对工程信息的综合传输能力和处理能力；本机器人具备强大的自我工作能力。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为多功能工作头结构示意图；

图3为推臂式涨壁推进机结构示意图；

图4为推进机滑块涨紧器结构示意图；

图5为履带式涨壁推进机结构示意图；

图6为履带式涨壁推进机结构示意图；

图7为十字支撑器结构示意图；

图8为智能控制中心结构示意图；

图9为离心增压喷涂头结构示意图；

图10为双刀四开口管道轴向切割机头结构示意图；

图11为管道接口密封检测器工作头结构示意图；

图12为双刀四开口管道轴向切割机器人结构示意图；

图13为强力智能管道车结构示意图；

图14为快速智能管道车结构示意图；

图15为强力智能管道车运动关系图。

附图标记说明：

1多功能工作头；2推臂式涨壁推进机；3十字支撑器；4智能控制中心；6缆线管道；10流体输送管道；101工作头机体；102工作头电机；103电机固定板；104电机接手；105增压泵主轴；106前端盖压紧螺丝；107前端盖；108多用途工具卡盘；109电动增压泵空心轴；110进水管；111出水管；112缆线插接头；113卡盘工具组；114卡盘刀具离心转轴；115刀具转动最大位置挡；116刀具转动最小位置挡；117金刚石离心磨削刀片；118刀片回位弹簧挂孔；119切割磨削刀头；201推臂机体；203涨紧器一；204前端板；205前轴承座；206后端板；207后轴承座；208走行丝杠；209走行方螺母；210方螺母定位架；211传动齿轮箱箱板；212走行电机；215走行电机齿轮箱；216喷油泵；231涨紧滑块；232涨紧推板；233涨紧电机；234涨紧推臂；235涨紧螺母；237涨紧传动箱；301支撑机体；302支撑前端板；303支撑后端板；304正反扣丝杠；305正扣十字螺母；306缓冲弹簧；307推臂十字滑套；308推臂；309十字箱；310支撑轮；311反扣十字螺母；312支撑轮手动调整装置；313电磁制动器；314脉冲磁电式测距器；315支撑轮压力调整限位开关；316支撑轮压力调整指示灯；317机体对插接头锁紧件；402前端板；403后端板；404传感器集成中继接线板；405数控总成箱；406水平托板；407管壁监测摄像机；408信息传输处理系统；409机内直流电源；502密封盘外侧面板；503密封圈；504密封盘内侧面板；505测试密封舱；506密封舱管状通道机体；507管道接口视频定位传感器；508密封仓气压传感器；509环状弧面底座；510密封圈泄压放气阀；511充气泵智能电控模块；512密封圈气压传感器；513密封圈涨紧压力充气管道；514密封舱测试压力充气管道；515配气阀门组；516充气泵箱；517被测管道及管道接口；701履带机体；702机体前挡板；703机体后挡板；704轮箱前盖；705轮箱后盖；706涨紧丝杠；707涨紧方螺母；708涨紧臂活动地脚块；709涨紧臂；710链轮组；711轮箱上盖；712轮箱下盖；713链轮支架；714测长传感器；716齿轮支撑板；717大齿轮；718臂固定地脚块；719小齿轮；720接手伞齿轮；721齿轮支撑板固定架；722走行齿轮箱；723走行电机安装板；725走行电机；726走行电机安装托盘；727机体挡板地脚；801空心轴涂料出口；802碗形布料器；804电动增压泵二；805风罩；806喷涂机头盖；807均压风箱；808送风管道接头；809送风管道；810涂料管道；811喷涂机体；812电机固定板；814动力电机；815对插接手；901锯片；902减速机基座板；903锯片压板；905第片压紧螺母；906减速机轴；907双出头角相减速机；910电机减速机接手；911冷却水管；912机体前挡板；913前挡板密封板；914前挡板压紧板；916切割机电机；919切割机机体；921机体后挡板；922后挡板密封板；923后挡板压紧板；926保护罩密封胶板；927保护罩前挡板；928护罩。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型所提出的机器人＝工作头+智能管道车。

工作头有四种，分别是多功能工作头1、离心压力喷涂工作头、双刀盘四开口管道轴向切割工作头和管道接口密封检测器工作头；智能管道车有两种，分别为强力智能管道车和快速智能管道车。

强力智能管道车是由十字支撑器3、两台推臂式涨壁推进机2、智能控制中心、十字支撑器3顺序插接组成；快速智能管道车是由十字支撑器、履带式涨壁推进机、十字支撑器、智能控制中心顺序插接组成。与之对应的，本实用新型机器人的运动方式有强力型和快捷型两种，它们的相同之处在于都是通过机器人对管壁施加涨力，并以此涨力为反作用力推动机体在管道内做前后运动，区别为：强力型运动方式机器人的推进器是“强力智能管道车”，它是通过涨紧滑块和涨紧板对管壁施加涨力，推动机体在管道内作前后运动，这种形式的推进器推动力强劲，抗扭矩力强大，但其行进速度较缓慢；快捷型运动方式机器人的推进器是“快速智能管道车”，它通过涨紧弹簧和履带驱动轮对管壁施加涨力，推动机体在管道内作前后运动，这种形式的推进器推动力相对较弱，抗扭矩力也较小，但是它的行进速度快而敏捷，操控性好。

用户可根据不同的工作要求来选择不同性能的管道车及工作头来换装。

推臂式涨壁推进机包括推臂机体201、涨紧器一203、喷油泵216，推臂机体两端设有前挡板、后挡板，前挡板及后挡板上分别设有限位开关，前挡板及后挡板上分别设有前轴承座、后轴承座，推臂机体内安装涨紧器一203，涨紧器一203包括：涨紧电机走行丝杠208，走行丝杠208两侧设有涨紧滑块231，涨紧滑块231的上端面固定安装有涨紧推板232，走行丝杠208两端设有涨紧螺母235，涨紧螺母235和涨紧滑块231通过涨紧推臂234活动连接；涨紧电机233通过涨紧传动箱237与走行丝杠208相连接；推臂机体201的两侧开有两个对称的长型滑道孔，滑道孔的上部及下部分别对称设置有滑道，涨紧器一203装在滑道之间，涨紧滑块231从滑道孔伸出与涨紧推板232连接。走行丝杠208从涨紧器一底部的走行方螺母209中间穿过；走行丝杠208两端分别置于前轴承座和后轴承座上；走行丝杠208的一端从后轴承座中伸出，与涨紧电机233齿轮箱连接；涨紧电机233通过电机地脚固定在走行电机地脚板上；涨紧器一203在走行丝杠208和走行方螺母209旋转传动作用下在滑道之间做轴向往返运动；涨紧电机233转动，驱动走行丝杠208转动，而使丝杠上的一对涨紧螺母235做相对运动，涨紧滑块231在涨紧螺母235运动的推动下在滑道孔中间做径向往返运动。喷油泵216固定在涨紧器一203底部，为涨紧器一203提供润滑。

履带式涨壁推进机包括履带机体701、涨紧丝杠706、走行电机725，履带机体701两端分别设有机体前挡板702和机体后挡板703与机体地脚固定连接；轮箱下盖由锚固螺丝水平固定于机体前挡板和后挡板之间；轮箱前盖704和轮箱后盖705的上平面都设有固定螺孔；轮箱上盖711横担在轮箱前盖704和轮箱后盖705的平面上，并通过螺丝紧固，形成一个由四块箱盖板组成的两面开口的涨紧轮箱；轮箱前盖704和轮箱后盖705的中心点上都开有圆形安装孔，涨紧丝杠706两端分别插在轮箱前盖704和轮箱后盖705的中心安装孔孔内，涨紧丝杠706的左端端头从机体前挡板702的安装孔伸出，并与涨紧调整装置相连接；涨紧方螺母707、涨紧弹簧、涨紧臂709活动地脚块都依次串结在涨紧丝杠706的左端，臂固定地脚块718用螺丝紧固在轮箱后盖上，涨紧丝杠706的右端从其中孔穿过；履带链轮都安装在链轮支架713上；链轮中间的一个是复合轮，其轴的上端固定着一个小传动轮，链轮支架和链轮都置于涨紧轮箱内，由涨紧臂709将链轮支架713和臂活动地脚块718、固定地脚块连接在一起；涨紧丝杠706在调整装置作用下转动，则涨紧方螺母707在涨紧丝杠706上移动，推动地脚块同时在涨紧丝杠上来回移动，并推动链轮支架在涨紧轮箱内做涨紧和回撤运动。而在涨紧丝杠706的右端，涨紧臂709与链轮支架713和臂固定地脚块做转动连接，不影响链轮支架在轮箱中的涨紧和回撤运动；走行动力传动轮箱是由齿轮支撑板、柱状地脚、齿轮支撑板固定架721、两个大齿轮717、一个小齿轮719和轮箱下盖的后半部分组成；柱状地脚下端通过轮箱下盖上的预先设置好的地脚孔予以固定，上端则通过丝扣将齿轮支撑板的一端紧固，支撑板的另一端，用螺丝紧固在齿轮支撑板固定架721上；两个大齿轮717和一个小齿轮719呈倒挂方式连接在齿轮支撑板；此时复合大齿轮上的传动链轮与涨紧轮轴上的传动链轮处在同一平面上，并用闭环链条将两个传动链轮套在一起。行走电机由其安装螺丝固定在走行电机安装板上电机轴穿过安装板与走行齿轮箱连接,走行齿轮箱穿过机体后挡板通过接手伞齿轮与小齿轮的伞齿搭子做变向连接,而小齿轮与复合大齿轮咬合连接；此时电机的动力就传到了复合大齿轮上，并通过闭合链条将动力传送到了涨紧轮，为整车行走提供了动力。

强力智能管道车是由十字支撑器3、两台推臂式涨壁推进机2、智能控制中心4、十字支撑器3顺序插接组成。两十字支撑器3主要作用：1)、支撑起管道车车体。2)、使管道车的中心线与待修管道中心线一致，3)、在涨壁推力的作用下使管道车在管道内前后行走。支撑器本身带有制动器和测距器，在机器人智能控制中心的指令下行动。两个推臂式涨壁推进机的主要作用：1)、是为机器人的工作和前后行走提供动力来源；2)、是用来产生平衡机器人工作和行走时所用强力扭矩和推力的锚固力；它们之间的差别在于，1#机体和2#机体中俩个滑块涨紧器的起止位置正相反(图15 A位)，当推进机1#机体中的涨紧器处于前端始发点，涨紧滑块伸出，处于涨紧状态时，推进机2#机体中的涨紧器正处于其后端的停止点，涨紧滑块回缩，处于松开状态；此时推进机1#机体中的涨紧器被其两边的涨紧滑块牢固地锁紧在待修管的管壁上,而推进机2#机体中的涨紧滑块却已经缩回解锁,离开管壁。1#机与2#机中的两个涨紧器的涨紧和松开是相互逆反的连锁运动。而在推进机中涨紧器是可以在推进机内的滑道上与推进机做相对运行动的，即推进机在制动状况下，涨紧器松开，可在推进机滑道上来回滑动，反之，在涨紧器被锁紧的状况下，机体就可在滑道和支撑器的约束下，在待修管道内来回行走。当1#机的涨紧器一旦被锁紧，其走行电机立刻反向启动，欲拖动涨紧器在滑道上做反向运动，可这只是个趋势，因为此时的涨紧器已被锁紧在管壁上无法被拖动，电机的加载力只能推动机体在管道内沿着涨紧器运行趋势的相反方向运行(即机体的正方向)，从而实现了机体的正向运动。机体从A位运行到B位，虽然这只是机体的一个周期性的单向步进式运动，可这个运动刚要停止，推进机2#就开始启动了，完全重复着推进机1#的动作，机体就从B位运行到C位；这样利用两个相同的运动，进行180度错位叠加；得到一个机体稳定的连续式运动。

十字支撑器包括支撑机体301、十字箱309、涨紧器二、支撑前端板302、支撑后端板303，支撑机体301两端分别设有前挡板和后挡板。支撑轮定位挡板共八块，对称固定在前挡板与后挡板之间，形成一个截面为十字形的箱体；支撑机体301上分布有四个十字对称的长方形支撑轮孔，十字箱309的十字开口正对着四个支撑轮孔，形成了四个支撑论的活动通道；支撑轮310的涨紧器二包括：正反扣丝杠304，正扣十字螺母305，反扣十字螺母311，缓冲弹簧306，推臂十字滑套，推臂308；正反扣丝杠304两端轴头分别穿过前挡板和后挡板的中心孔，在后挡板一端的轴头上装有小伞齿轮，与支撑轮手动调整装置相连接；正反扣丝杠304的左端按顺序装有正扣十字螺母305，缓冲弹簧306，推臂十字滑套；正反扣丝杠304的右端安装有反扣十字螺母311；推臂308的两端都开有轴孔，分别与支撑轮轴、正反扣十字螺母的孔轴活动连接。这时，当扭动支撑轮手动调整装置，正反扣十字螺母就会在十字箱的约束下做相向运动，当四个支撑轮都接触到管壁时，缓冲弹簧开始压缩，直至压力调整限位开关被触发，压力调整指示灯亮起，即调整完成。电磁制动器和脉冲测距器在工作状态下接到指令时才会起作用。

智能控制中心包括控制中心机体、前端板402、后端板403、水平托板406、管壁监测摄像机407、数控总成箱405、传感器集成中继接线板404、信息传输处理系统408、机内直流电源409等，以上电控单元安装位置的排序变化，不影响其本身的固有功能。“组合式非开挖管道修复机器人”对其工作对象的认知能力和对其工作环境的感知能力，来自于智能控制中心中的大容量资料库及准确快速的存取功能、记忆功能、比较功能；自动工作能力，来自于储存的已设定的与其多种工作头相对应的操作程序和切换程序。

机器人内部分别设有流体输送管道10和缆线管道6，管道口上设有对接密封接头；每个功能单元机体两端都设有对插锁紧接头。

实施例一清除管内硬质结垢作业

输送矿粉、渣粉或其它硬质固体粉末的管道内壁上，容易沉积一层硬壳，不及时清除就会越积越厚，影响管道的正常工作，这种管道硬质结垢很难清除，用强力型非开挖管道机器人进行磨削清除，就是一个很好的选择，强力型管道机器人由多功能工作头+强力智能管道车组合而成。

多功能工作头包括工作头机体101、工作头电机102、电动增压泵、前端盖107、多用途工具卡盘108，其结构形式为：工作头电机102的轴通过电机固定板103、电机接手104与增压泵主轴105连接，增压泵体用固定螺丝固定在前端盖107上，前端盖压紧螺丝将多用途工具卡头108固定安装在增压泵主轴105前端，工作头电机102通过缆线插接头112与智能控制中心4相连接，并受其操控。多用途工具卡盘108上配备卡盘工具组113、金刚石离心磨削刀片117，有多种工具为施工人员提供选择。例如：在本实施例一清除管内硬质结垢作业中，施工人员采用离心强力磨削工艺，而磨削刀具就选择了粒度较粗的金刚石磨削刀具。其工作特点磨削速度快、效率高、无粉尘、全程标准化，自动化操作确保工程质量、工作效果全程视频监控，并在第一时间内载入电子版工程档案。多功能工作头可适用于很多管道非开挖修复工作，工艺流程和技术操作都大同小异，皆可获得相同的工程效果。

实施例二管道内表面缺陷的离心喷涂修复

管道内壁出现局部锈蚀、破皮、发纹、内壁磨损等缺陷并不少见，如不及时修复，将会越来越严重，甚至会影响管道的正常运行；管道内表面缺陷离心喷涂修复是维护管道正常运行，提高管道使用寿命的经济而有效的方法。

工作头采用离心压力喷涂工作头，离心压力喷涂工作头包括喷涂机体811、动力电机814、电机固定板812、后端板、碗形布料器802、电动增压泵二804、喷涂机头盖8066、均压风箱807、送风管道809、涂料管道810，其结构形式为：送风管道809与送风管道接头808连接，送风管道接头808与均压风箱807相连接，均压风箱807与风罩805的入口相连接，形成喷涂工作头的高压风通路。涂料管道810与电动增压泵二804的入口相连接，电动增压泵二804的空心轴涂料出口801与碗形布料器802相连接，形成喷涂工作头的涂料输送通路。动力电机814由螺丝拧结在电机固定板812上，动力电机814的轴穿过电机固定板812装上对插接手815，与电动增压泵二804的输入端连接，动力电机814的动力线和控制线经缆线管与智能控制中心相连接，形成喷涂工作头的动力和电控通道。电动增压泵二804是喷涂工作头的核心部件，当机器人指挥控制中心发出工作指令各部执行机构严格按指令程序开始行动，动力电机814启动，增压泵开始运行，涂料通过输送通路进入增压泵，经过空心轴涂料出口801从高压喷嘴喷到碗形布料器802上；高压风通过送风管道809进入均压风箱807，再进入风罩805，并从排风口(气口)喷出，将碗形布料器802上的涂料吹成雾状，涂撒在管内壁上。喷涂速度和涂层厚度均为技术设定值，需要提前输入机器人指挥控制中心。

实施例三双刀四开口管道轴向切割作业

管道非开挖原位更换和管道非开挖原位扩径更换是两项重要的且难度较大的管道非开挖工程项目，其主要难度在于对原管道的处理方式上，目前大多采用涨爆式处理方式；将涨爆器放入待更换管道中将原管涨爆，并将涨碎的管片挤入周边土中形成管型空腔，以接纳新管道。这种施工方式有很大局限性：1)、涨爆器的体积较大300mm以下的管道，无法使用这种方式进行更换作业。2)、这种方式只适于在原管道周边土退让性较好的埋设地层中作业，如遇干结黏土层，密实卵石混土层，以及有保护垫层和保护套管的管道将无法继续工作。3)、无法解决管道大倍率原位更换问题。本实用新型搭载双刀盘四开口管道轴向切割工作头时可解决这些问题。

工作头采用双刀盘四开口管道轴向切割工作头，双刀盘四开口管道轴向切割工作头包括切割机机体919、切割机电机916、双轴角相减速机907、电机减速机接手910、锯片901、护罩928、保护罩前挡板927、前挡板、前挡板密封板913、前挡板压紧板914、机体后挡板921、后挡板密封板922、后挡板压紧板923，其结构形式为：切割机机体919前端依次安装机体前挡板、前挡板密封板、前挡板压紧板14；切割机机体19后端依次安装机体后挡板、后挡板密封板、后挡板压紧板，形成电机水冷密封舱；切割机电机916用地脚螺丝将电机固定在机体前挡板912上，切割机电机916的轴穿过机体前挡板912的中心孔后安装上电机减速机接手910，其另一端与双轴角向减速机907的输入轴相连接；两张切割机锯片901分别安装在双轴角相减速机907的两根输出轴上；这样一来就把切割机电机916的动力就传递到两张切割锯片901上了；冷却水管911跨接在锯片901的两面，喷水口位置正对锯片901外环的切割刀头，喷水冷却；冷却水通过切口流进管道周边土，使周边土湿水软化，改善了管道更换的作业环境。保护罩前挡板927安装在护罩928前端，而护罩928后端则与切割机机体919前端相连接，形成完整的管道轴向切割工作头。在双刀盘四开口管道轴向切割机的切割下，原管道被分割成完整的四块长长的管条，它们相互支撑着，不会坍塌，仍然保持着管道原来的形状，为后续更换的管道留出了足够的更换空间和作业空间。在满足合适的地质条件下，可实现单机一次性原位更换和小倍率扩径更换。

实施例四承插式管道单接口密封闭气检查

承插式管道接口很多，一般情况下一条一公里长的插接式管道，其管道接口就将近300个，其中只要有一个管道的接口密封不合格，整条管道就不能投入运行，现在的检测并不是每一道接口都进行密封检查，而是把几个窨井之间的管节分为一组，不管这一组里有多少个插接接口，都是一次性做为一个整体去做贯入式闭水试验，或闭气试验；这种测试方法没有精度，没有速度，即不准确，又不经济；已经老旧过时，完全不适合现代工程的检测需求，要尽快换成多功能管道修复机器人来做承插式管道接口的密封的检测工作，提升检测精度，提高检测速度，进行精准，快速地检测。省水、省时、省力,经济效果还好。

工作头采用管道接口密封检测器工作头，管道接口密封检测器工作头包括十字支撑器3、测试密封舱505、充气泵箱516。其结构形式为：两块相同的密封盘内侧面板504，分别密封焊接在密封舱管状通道机体506的两个端头上、密封圈503的环状弧面底座509与密封盘内侧面板504用螺丝拧结牢固并做好密封；将密封圈503套在环状弧面底座509上，密封盘外侧面板502与环状弧面底座509用螺丝拧结牢固并做好密封。密封舱气压传感器508装在密封舱管状通道机体506上，其进气口与密封舱测试压力充气管道514气路相连接，密封舱测试压力充气管道514的气路接入配气阀门组515，其信号线与充气泵箱516中的充气泵智能电控模块511相连接；管道接口视频定位传感器507安装在密封舱管状通道机体506的中线上，视频信号线通过缆线管连接到机器人智能控制中心中；密封圈气压传感器512装在充气泵箱516中的密封圈涨紧压力充气管道513上，密封圈涨紧压力充气管道513的气路接入配气阀门组515，其信号线与充气泵智能电控模块511相连接；充气泵箱516电源通过缆线管接入供电电源。检测工作开始，检测器接到控制中心发出的指令，沿着管道中心线稳步向前推，当测试密封舱505中心位置上的管道接口视频定位传感器507发出感知信号，这时表示测试密封舱505已经到位，机器停止行进，两测的密封圈开始充气涨紧，一直达到给定气压后，停止充气，密封实验舱505已经形成；密封实验舱505的气压传感器508收到密封圈503停止充气的信号立即启动，向测试密封舱505内充气，当测试密封舱505内的压力达到测试压力值后，测试密封舱505的充气阀停止充气，此时测试密封舱505内压力的变化，就显示了该管道被测接口密封的实测状况及测试结果。1)测试密封舱505内的气压在规定的时间内表现平稳，无明显波动，这说明被测管道接口密封品质优秀工程质量上乘。2)测试密封舱505内的气压在规定的时间内出现微小变化，但气压下降的幅度仍在标准规定范围之内，这也被认定为接口密封合格，不影响工程的验收和管道投入运行。3)测试密封舱505内的气压在规定的时间下降的幅度超过了规定范围，则被认定为接口密封不合格，需要重新修复接口密封，直到检测合格为止。接口密封检测过程以及检测结果评估为全程自动化程序化操作，无中间停顿，并即时生成电子档案资料存入U盘。至此，一个管道承插接口密封测试完成，动作迅速快捷，精准流畅，并立即转入下一个接口的测试。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对以上实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种组合式管道非开挖修复机器人，包括智能管道车和工作头，其特征在于，所述智能管道车包括首尾相连接的十字支撑器、涨壁推进机、动力系统、智能控制中心、信息显示传递系统。

2.根据权利要求1所述的一种组合式管道非开挖修复机器人，其特征在于，所述涨壁推进机为推臂式涨壁推进机，推臂式涨壁推进机包括推臂机体、涨紧器一、喷油泵，推臂机体两端设有前挡板、后挡板，前挡板及后挡板上分别设有限位开关，前挡板及后挡板上分别设有前轴承座、后轴承座，推臂机体内安装涨紧器一，涨紧器一包括：涨紧电机走行丝杠，走行丝杠两侧设有涨紧滑块，涨紧滑块的上端面固定安装有涨紧推板，走行丝杠两端设有涨紧螺母，涨紧螺母和涨紧滑块通过涨紧推臂活动连接；涨紧电机通过涨紧传动箱与走行丝杠相连接；推臂机体的两侧开有两个对称的长型滑道孔，滑道孔的上部及下部分别对称设置有滑道，涨紧器一装在滑道之间，涨紧滑块从滑道孔伸出与涨紧推板连接；走行丝杠从涨紧器一底部的走行方螺母中间穿过；走行丝杠两端分别置于前轴承座和后轴承座上；走行丝杠的一端从后轴承座中伸出，与涨紧电机齿轮箱连接；涨紧电机通过电机地脚固定在走行电机地脚板上。

3.根据权利要求1所述的一种组合式管道非开挖修复机器人，其特征在于，所述涨壁推进机为履带式涨壁推进机，履带式涨壁推进机包括履带机体、涨紧丝杠、走行电机，履带机体两端分别设有机体前挡板和机体后挡板与机体地脚固定连接；轮箱下盖由锚固螺丝水平固定于机体前挡板和后挡板之间；轮箱前盖和轮箱后盖的上平面都设有固定螺孔；轮箱上盖横担在轮箱前盖和轮箱后盖的平面上，并通过螺丝紧固，形成一个由四块箱盖板组成的两面开口的涨紧轮箱；轮箱前盖和轮箱后盖的中心点上都开有圆形安装孔，涨紧丝杠两端分别插在轮箱前盖和轮箱后盖的中心安装孔孔内，涨紧丝杠的左端端头从机体前挡板的安装孔伸出，并与涨紧调整装置相连接；涨紧方螺母、涨紧弹簧、涨紧臂活动地脚块都依次串结在涨紧丝杠的左端，臂固定地脚块用螺丝紧固在轮箱后盖上，涨紧丝杠的右端从其中孔穿过；履带链轮都安装在链轮支架上；链轮中间的一个是复合轮，其轴的上端固定着一个小传动轮，链轮支架和链轮都置于涨紧轮箱内，由涨紧臂将链轮支架和臂活动地脚块、固定地脚块连接在一起；涨紧丝杠在调整装置作用下转动，则涨紧方螺母在涨紧丝杠上移动，推动地脚块同时在涨紧丝杠上来回移动，并推动链轮支架在涨紧轮箱内做涨紧和回撤运动；而在涨紧丝杠的右端，涨紧臂与链轮支架和臂固定地脚块做转动连接，不影响链轮支架在轮箱中的涨紧和回撤运动；走行动力传动轮箱是由齿轮支撑板、柱状地脚、齿轮支撑板固定架、两个大齿轮、一个小齿轮和轮箱下盖的后半部分组成；柱状地脚下端通过轮箱下盖上的预先设置好的地脚孔予以固定，上端则通过丝扣将齿轮支撑板的一端紧固，支撑板的另一端，用螺丝紧固在齿轮支撑板固定架上；两个大齿轮和一个小齿轮呈倒挂方式连接在齿轮支撑板；此时复合大齿轮上的传动链轮与涨紧轮轴上的传动链轮处在同一平面上，并用闭环链条将两个传动链轮套在一起；行走电机由其安装螺丝固定在走行电机安装板上电机轴穿过安装板与走行齿轮箱连接,走行齿轮箱穿过机体后挡板通过接手伞齿轮与小齿轮的伞齿搭子做变向连接,而小齿轮与复合大齿轮咬合连接。

4.根据权利要求1所述的一种组合式管道非开挖修复机器人，其特征在于，所述工作头为多功能工作头，多功能工作头包括工作头机体、工作头电机、电动增压泵、前端盖、多用途工具卡盘，其结构形式为：工作头电机的轴通过电机固定板、电机接手与增压泵主轴连接，增压泵体用固定螺丝固定在前端盖上，前端盖压紧螺丝将多用途工具卡头固定安装在增压泵主轴前端，工作头电机通过缆线插接头与智能控制中心相连接。

5.根据权利要求1所述的一种组合式管道非开挖修复机器人，其特征在于，所述工作头为离心压力喷涂工作头，离心压力喷涂工作头包括喷涂机体、动力电机、电机固定板、后端板、碗形布料器、电动增压泵二、喷涂机头盖、均压风箱、送风管道、涂料管道，其结构形式为：送风管道与送风管道接头连接，送风管道接头与均压风箱相连接，均压风箱与风罩的入口相连接，形成喷涂工作头的高压风通路；涂料管道与电动增压泵二的入口相连接，电动增压泵二的空心轴涂料出口与碗形布料器相连接，形成喷涂工作头的涂料输送通路；动力电机由螺丝拧结在电机固定板上，动力电机的轴穿过电机固定板装上对插接手，与电动增压泵二的输入端连接，动力电机的动力线和控制线经缆线管与智能控制中心相连接。

6.根据权利要求1所述的一种组合式管道非开挖修复机器人，其特征在于，所述工作头为双刀盘四开口管道轴向切割工作头，双刀盘四开口管道轴向切割工作头包括切割机机体、切割机电机、双轴角相减速机、电机减速机接手、锯片、护罩、保护罩前挡板、前挡板、前挡板密封板、前挡板压紧板、机体后挡板、后挡板密封板、后挡板压紧板，其结构形式为：切割机机体前端依次安装机体前挡板、前挡板密封板、前挡板压紧板；切割机机体后端依次安装机体后挡板、后挡板密封板、后挡板压紧板，形成电机水冷密封舱；切割机电机用地脚螺丝将电机固定在机体前挡板上，切割机电机的轴穿过机体前挡板的中心孔后安装上电机减速机接手，其另一端与双轴角向减速机的输入轴相连接；两张切割机锯片分别安装在双轴角相减速机的两根输出轴上；这样一来就把切割机电机的动力就传递到两张切割锯片上了；冷却水管跨接在锯片的两面，喷水口位置正对锯片外环的切割刀头，喷水冷却；冷却水通过切口流进管道周边土，使周边土湿水软化，改善了管道更换的作业环境；保护罩前挡板安装在护罩前端，而护罩后端则与切割机机体前端相连接。

7.根据权利要求1所述的一种组合式管道非开挖修复机器人，其特征在于，所述工作头为管道接口密封检测器工作头，管道接口密封检测器工作头包括十字支撑器、测试密封舱、充气泵箱；其结构形式为：两块相同的密封盘内侧面板，分别密封焊接在密封舱管状通道机体的两个端头上、密封圈的环状弧面底座与密封盘内侧面板用螺丝拧结牢固并做好密封；将密封圈套在环状弧面底座上，密封盘外侧面板与环状弧面底座用螺丝拧结牢固并做好密封；密封舱气压传感器装在密封舱管状通道机体上，其进气口与密封舱测试压力充气管道气路相连接，密封舱测试压力充气管道的气路接入配气阀门组，其信号线与充气泵箱中的充气泵智能电控模块相连接；管道接口视频定位传感器安装在密封舱管状通道机体的中线上，视频信号线通过缆线管连接到机器人智能控制中心中；密封圈气压传感器装在充气泵箱中的密封圈涨紧压力充气管道上，密封圈涨紧压力充气管道的气路接入配气阀门组，其信号线与充气泵智能电控模块相连接；充气泵箱电源通过缆线管接入供电电源。

8.根据权利要求1所述的一种组合式管道非开挖修复机器人，其特征在于，机器人内部分别设有流体输送管道和缆线管道，管道口上设有对接密封接头；每个功能单元机体两端都设有对插锁紧接头。

9.根据权利要求1所述的一种组合式管道非开挖修复机器人，其特征在于，十字支撑器包括支撑机体、十字箱、涨紧器二、支撑前端板、支撑后端板，支撑机体两端分别设有前挡板和后挡板；支撑轮定位挡板共八块，对称固定在前挡板与后挡板之间，形成一个截面为十字形的箱体；支撑机体上分布有四个十字对称的长方形支撑轮孔，十字箱的十字开口正对着四个支撑轮孔，形成了四个支撑论的活动通道；支撑轮的涨紧器二包括：正反扣丝杠，正扣十字螺母，反扣十字螺母，缓冲弹簧，推臂十字滑套，推臂；正反扣丝杠两端轴头分别穿过前挡板和后挡板的中心孔，在后挡板一端的轴头上装有小伞齿轮，与支撑轮手动调整装置相连接；正反扣丝杠的左端按顺序装有正扣十字螺母，缓冲弹簧，推臂十字滑套；正反扣丝杠的右端安装有反扣十字螺母；推臂的两端都开有轴孔，分别与支撑轮轴、正反扣十字螺母的孔轴活动连接。

10.根据权利要求1所述的一种组合式管道非开挖修复机器人，其特征在于，智能控制中心包括控制中心机体、前端板、后端板、水平托板、管壁监测摄像机、数控总成箱、传感器集成中继接线板、信息传输处理系统、机内直流电源。