一种管道清管器解卡装置的制作方法

1.本发明涉及清管技术领域，特别地，涉及一种管道清管器解卡装置。


背景技术：

2.长输管道长期使用，内部会产生大量污垢，影响传输效率、造成管道腐蚀等；清管器是运用于长输管道污垢清理的机器，然而，在实践运用中，清管器常被所清理下来的管道污垢卡住，导致清管器无法工作；传统解卡方法主要有：一、加压解卡：增大清管器后端压力，推动清管器运动，但应注意不要超过管道承受限度；二、化学溶解解卡：用化学药剂对管道中堆积的阻塞物进行溶解，但应用该方法必须建立有效的化学药剂循环通道并且可能对管道造成损伤；三、开孔取出清管器，但应用该方法需要从外部准确找出清管器位置且会对长输管道造成损伤。
3.现有技术存在的清管器解卡方法都存在解卡成功率低、实现成本高、损伤长输管道等诸多不足，开发一种合理有效的清管器解卡装置十分必要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足的至少一项，本发明的目的是提供一种可实现管道内清管器的解卡与拖运的管道清管器解卡装置。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种管道清管器解卡装置。
6.所述装置可包括：安装舱、内部传动单元、切割单元和机械手臂，其中，安装舱包括舱体和驱动轮部，驱动轮部安装在舱体上；内部传动单元固定在舱体的内部，并包括离合器以及自内而外依次设置的传动电机、主传动轴和从传动轴，其中，主传动轴能够接受传动电机的驱动力，离合器的两端分别与主传动轴、从传动轴固定连接；切割单元固定安装于主传动轴上，机械手臂固定安装在从传动轴上并位于舱体之外。
7.进一步地，所述内部传动单元还可包括固定连接的第一支撑轴承和第一支撑板，其中，第一支撑轴承还套设在所述主传动轴上，第一支撑板还与所述舱体的内壁固定连接。
8.进一步地，所述切割单元可包括依次连接并最终连接至所述主传动轴的切割钻头、伸缩支撑杆和支撑杆，其中，切割钻头位于所述舱体之外。
9.进一步地，所述机械手臂可包括转动支撑组件、液压组件和抓手；其中，转动支撑组件包括至少两根自外而内依次铰接的并最终固定在所述从传动轴上的转动支撑杆；抓手安装在最外侧的转动支撑杆的朝外的一端上；液压组件能够使转动支撑组件进行伸缩、以及使抓手开合。
10.进一步地，所述离合器靠近所述传动电机的一端安装有离合器开关。
11.进一步地，所述舱体可以为伸缩结构。
12.进一步地，所述舱体可包括伸缩套筒和伸缩驱动组件；其中，伸缩套筒包括相套接的外筒体和内筒体；伸缩驱动组件包括依次连接的第一固定板、横向伸缩件和第二固定板，其中，第一、第二固定板分别与外筒体和内筒体固定连接。
13.进一步地，所述驱动轮部可包括至少3组沿所述舱体周向分布的行走驱动组件。更进一步地，行走驱动组件的数量为3组。
14.进一步地，所述行走驱动组件可包括第一支撑柱、第二支撑柱、安装架和至少两个驱动轮，其中，第一支撑柱的两端分别与所述外筒体和安装架铰接；第二支撑柱的两端分别与所述内筒体和安装架铰接；驱动轮安装在安装架中并朝外设置。
15.进一步地，所述驱动轮可以为电机驱动轮或液压驱动轮。
16.进一步地，所述管道清管器解卡装置前端可安装有摄像头。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下至少一项：
18.(1)本发明的装置结构简单、操作简单、成本低廉、便于生产；可实现管道内清管器的解卡与拖运，降低作业成本与作业难度；
19.(2)本发明依靠伸缩套筒可改变装置驱动轮部转动支撑柱的角度，使装置适应于不同的管径，具有不同工况下的高度适用性；
20.(3)本发明通过设置三组驱动轮部，保证了整体装置的结构稳定性，进而提高了清管器拖运过程中的稳定性和可靠性；
21.(4)摄像头可以准确定位清管器位置，借助摄像头的视野，本发明的机械手臂能快速抓住清管器牵引口，提高解卡的准确度和作业效率；
22.(5)本发明的切割单元可以实现皮碗或直板部分的完整切割，提高解卡成功率。
附图说明
23.图1示出了本发明一个示例性实施例中的管道清管器解卡装置的一个整体示意图；
24.图2示出了本发明一个示例性实施例中的安装舱的一个结构示意图；
25.图3示出了本发明一个示例性实施例中的管道清管器解卡装置的一个内部示意图；
26.图4示出了本发明一个示例性实施例中的内部传动单元的一个示意图；
27.图5示出了本发明一个示例性实施例中的切割单元的一个示意图；
28.图6示出了本发明一个示例性实施例中的机械手臂的一个示意图；
29.图7示出了本发明一个示例性实施例中的行走驱动件的一个示意图。
30.附图标记说明：
31.a-安装舱；a1-舱体，a11-伸缩套筒；a12-伸缩驱动组件，a121-横向伸缩件，a122-第一固定板，a123-第二固定板；a2-行走驱动件，a21-第一支撑柱，a22-第二支撑柱，a23-安装架，a24-驱动轮；
32.b-内部传动单元；b1-传动电机，b2-主传动轴，b3-离合器，b4-从传动轴，b5-离合器开关，b6-第一支撑轴承，b7-第一支撑板；
33.c-切割单元；c1-支撑杆，c2-伸缩支撑杆，c3-切割钻头；
34.d-机械手臂；d1-转动支撑组件，d2-液压组件，d3-抓手；
35.e-摄像头。
具体实施方式
36.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，使本技术领域的人员更好地理解本发明。
37.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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，因此不能理解为对本技术的限制。
38.术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.示例性实施例1
41.本示例性实施例提供了一种管道清管器解卡装置。该装置可适应不同的管径；该装置还可实现管道内清管器的解卡与拖运，降低作业成本和难度，进一步地，可实现皮碗(直板)部分的完整切割，提高解卡成功率。
42.下面结合图1至图7来描述本示例性实施例中的管道清管器解卡装置。关于图2和图3，申请人表示：为便于理解本发明装置的内部结构，外筒体和内筒体的部分筒体壁未示出。
43.如图3所示，所述管道清管器解卡装置，可包括安装舱a、内部传动单元b、切割单元c和机械手臂d。
44.其中，安装舱a包括舱体a1和驱动轮部，驱动轮部安装于舱体a1上。
45.内部传动单元b固定在安装舱舱体a1内，并可包括从左到右依次设置的传动电机b1、主传动轴b2、离合器b3和从传动轴b4。其中，主传动轴b2直接与传动电机b1连接，可以接收传动电机b1的驱动力。离合器b3两端连接主传动轴b2与从传动轴b4。离合器b3可包括牙嵌式离合器。
46.切割单元c固定安装在主传动轴b2或一个半离合器上。
47.机械手臂d固定连接在从传动轴b4或另一个半离合器上，并位于安装舱a之外。
48.在本实施例中，内部传动单元b还可包括如图4所示的第一支撑轴承b6和第一支撑板b7。
49.其中，第一支撑轴承b6固定连接于主传动轴b2上。第一支撑板b7的一端固定连接于第一支撑轴承b6，另一端与舱体a1的内壁固定连接。第一支撑轴承b6和第一支撑板b7使内部传动单元b固定在安装舱舱体a1内。
50.在本实施例中，切割单元c可包括如图5所示的依次连接的l型支撑杆c1、伸缩支撑杆c2和切割钻头c3。
51.其中，l型支撑杆c1朝内的一端连接于主传动轴b2上。
52.切割钻头c3伸出舱体a1之外。切割单元c整体通过主传动轴b2实现环向转动，切割钻头c3通过伸缩支撑杆c2和l型支撑杆c1安装在主传动轴b2或离合器b3上。切割钻头c3可以依靠自身电机驱动。
53.在切割清管器时，切割钻头c3借助伸缩支撑杆c2沿管道轴向的钻进和l型支撑杆c1的环向转动实现清管器的切割。通过切割钻头c3的高速旋转可实现清管器皮碗(或直板)部分的钻孔，借助传动轴的驱动通过l型支撑杆c1的转动实现清管器皮碗(或直板)部分的环形切割。
54.在本实施例中，如图3所示，机械手臂d可以安装在从传动轴b4上。如图6所示，机械手臂d可包括转动支撑组件d1、液压组件d2和c型抓手d3。机械手臂d的环向转动通过从传动轴b4控制。液压组件d2作为液压装置能够控制转动支撑组件d1的旋转及c型抓手d3的张开和闭合，液压组件d2可包括液压杆件。
55.在抓取卡堵清管器时，在传动电机b1和液压组件d2的驱动下，通过机械手臂d的环向转动和径向移动实现对卡堵清管器牵引扣的准确定位，通过c型抓手d3实现对卡堵清管器的抓取。
56.在本实施例中，如图4所示，离合器b3靠近传动电机b1的一端安装有离合器开关b5，该离合器开关b5可控制离合器的嵌入与分离，从而控制从传动轴b4是否传递传动电机的驱动力，进而控制其上机械手臂d的转动。
57.在本实施例中，安装舱舱体a1为伸缩结构，可包括伸缩套筒a11。伸缩套筒a11可包括套接的外筒体和内筒体。内筒体插入在外筒体中，且两者共中心轴线，内筒体的外径与外筒体的内径相适配。内筒体与外筒体之间的轴向距离可以人工调整，即在装置进入管道时人工来使伸缩套筒a11的长度改变，从而使伸缩套筒a11与第一、第二转动支撑柱呈合适的夹角，保证驱动轮a24贴合管道内壁。
58.在本实施例中，安装舱舱体a1可包括如图2所示的伸缩套筒a11和伸缩驱动组件a12。伸缩驱动组件a12可以由横向伸缩件a121，第一固定板a122和第二固定板a123组成。其中，第一固定板a122可以固定连接于伸缩套筒a11的外筒体；第二固定板a123可以固定连接于伸缩套筒a11的内筒体上；横向伸缩件a121的两端可以分别固定连接于第一、第二固定板，横向伸缩件a121能够通过液压缸提供伸缩动力，在伸缩动力的作用下，第一固定板a122和第二固定板a123之间的距离能够发生改变，进而外筒体和内筒体在轴向能够发生相对位移。
59.在本实施例中，如图2所示，驱动轮部包括三组沿舱体间隔120
°
周向分布的行走驱动件a2(图中由于视角原因仅示出两组)。
60.每组行走驱动件a2可包括如图7所示的第一支撑柱a21、安装架a23、驱动轮a24和第二支撑柱a22。其中，第一支撑柱a21与伸缩套筒a11的外筒体、安装架a23的连接关系为铰接，第二支撑柱的a22与伸缩套筒a11的内筒体、安装架a23的连接关系为铰接。驱动轮a24安装在安装架a23中，并朝外设置；驱动轮可以为电机驱动轮，依靠内部独立电机提供动力，当然本发明不限于此，驱动轮还可以是液压驱动轮。
61.当需要调节装置适应不同的管径时，调节横向伸缩件a121的伸缩距离，带动伸缩套筒a11的伸缩，改变伸缩套筒a11的长度，通过伸缩套筒a11的伸缩调节第一、第二支撑柱的角度，使支撑柱与伸缩套筒a11呈现合适的夹角，保证三组行走驱动件a2上的驱动轮a24
贴合作业对象管道的内壁，从而可使解卡装置适用于不同的管径。
62.在本实施例中，如图1所示，传动轴的末端可以伸出舱体a1之外。
63.在本实施例中，所述管道清管器解卡装置前端安装有摄像头e。如图1所示，摄像头e可以安装于传动轴的末端，便于观测、寻找卡堵的清管器。当然，本发明的摄像头e的安装位置不限于传动轴的末端，只要是能够实现观测的位置都可以。摄像头e可包括广角摄像头。
64.为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合图1至图7对本发明的管道清管器解卡装置解决以下问题的实施过程做进一步说明。
65.本发明所解决的问题包括：常规的清管器解卡方法都存在解卡成功率低、实现成本高、损伤长输管道等诸多不足。
66.本发明的管道清管器解卡装置的具体实施步骤如下：
67.(1)调节装置适应管径
68.调节横向伸缩件a121使伸缩套筒a11的长度改变，从而使伸缩套筒a11与第一、第二转动支撑柱呈合适的夹角，保证驱动轮a24贴合管道内壁。
69.(2)管道内寻找卡堵清管器
70.启动三组行走驱动组件a2上的通过内部电机驱动的驱动轮a24，使解卡装置在管道中行驶，同时通过广角摄像头e观察管道内部情况、寻找卡堵的清管器。
71.(3)抓取卡堵的清管器
72.清管器解卡装置在管道中通过广角摄像头e搜寻到卡堵的清管器后，装置整体靠近被卡的清管器，通过传动电机b1驱动从传动轴b4转动控制机械手臂d环向转动到合适的位置，同时启动液压组件d2控制转动支撑组件d1伸缩以及抓手d3的张开及闭合抓住清管器牵引部。
73.(4)切割清管器橡胶部分
74.启动离合器开关b5，使离合器b3分离，从传动轴b4无法接收传动电机b1的驱动力，保证从传动轴b4不再驱动机械手臂d转动；调节切割单元c的伸缩支撑杆c2，使伸缩支撑杆c2伸长，使切割钻头c3与清管器橡胶部分(清管器皮碗、直板部分)直接接触，启动切割钻头c3在所需切割部分钻孔，并通过主传动轴b2传递传动电机b1的驱动力，驱动l型支撑杆c1环向转动，完成皮碗或直板部分的环向切割。
75.(5)回收清管器
76.调整伸缩支撑杆c2使切割钻头c3回缩，机械手臂d仍抓住清管器牵引部，启动电机驱动轮a24，将卡堵的清管器拖出。
77.尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

技术特征：
1.一种管道清管器解卡装置，其特征在于，所述装置包括：安装舱、内部传动单元、切割单元和机械手臂，其中，安装舱包括舱体和驱动轮部，驱动轮部安装在舱体上；内部传动单元固定在舱体的内部，并包括离合器以及自内而外依次设置的传动电机、主传动轴和从传动轴，其中，主传动轴能够接受传动电机的驱动力，离合器的两端分别与主传动轴、从传动轴固定连接；切割单元固定安装于主传动轴上，机械手臂固定安装在从传动轴上并位于舱体之外。2.根据权利要求1所述的管道清管器解卡装置，其特征在于，所述内部传动单元还包括固定连接的第一支撑轴承和第一支撑板，其中，第一支撑轴承还套设在所述主传动轴上，第一支撑板还与所述舱体的内壁固定连接。3.根据权利要求1所述的管道清管器解卡装置，其特征在于，所述切割单元包括依次连接并最终连接至所述主传动轴的切割钻头、伸缩支撑杆和支撑杆，其中，切割钻头位于所述舱体之外。4.根据权利要求1所述的管道清管器解卡装置，其特征在于，所述机械手臂包括转动支撑组件、液压组件和抓手；其中，转动支撑组件包括至少两根自外而内依次铰接的并最终固定在所述从传动轴上的转动支撑杆；抓手安装在最外侧的转动支撑杆的朝外的一端上；液压组件能够使转动支撑组件进行伸缩、以及使抓手开合。5.根据权利要求1所述的管道清管器解卡装置，其特征在于，所述舱体为伸缩结构。6.根据权利要求5所述的管道清管器解卡装置，其特征在于，所述舱体包括伸缩套筒和伸缩驱动组件；其中，伸缩套筒包括相套接的外筒体和内筒体；伸缩驱动组件包括依次连接的第一固定板、横向伸缩件和第二固定板，其中，第一、第二固定板分别与外筒体和内筒体固定连接。7.根据权利要求1所述的管道清管器解卡装置，其特征在于，所述驱动轮部包括至少3组沿所述舱体周向分布的行走驱动组件。8.根据权利要求7所述的管道清管器解卡装置，其特征在于，所述行走驱动组件包括第一支撑柱、第二支撑柱、安装架和至少两个驱动轮，其中，第一支撑柱的两端分别与所述外筒体和安装架铰接；第二支撑柱的两端分别与所述内筒体和安装架铰接；驱动轮安装在安装架中并朝外设置。9.根据权利要求8所述的管道清管器解卡装置，其特征在于，所述驱动轮为电机驱动轮或液压驱动轮。10.根据权利要求1所述的管道清管器解卡装置，其特征在于，所述管道清管器解卡装置前端安装有摄像头。

技术总结
本发明提供了一种管道清管器解卡装置。所述装置可包括：安装舱、内部传动单元、切割单元和机械手臂，其中，安装舱包括舱体和驱动轮部，驱动轮部安装在舱体上；内部传动单元固定在舱体的内部，并包括离合器以及自内而外依次设置的传动电机、主传动轴和从传动轴，其中，主传动轴能够接受传动电机的驱动力，离合器的两端分别与主传动轴、从传动轴固定连接；切割单元固定安装于主传动轴上，机械手臂固定安装在从传动轴上并位于舱体之外。本发明的有益效果包括：装置结构简单、便于生产；能够降低作业成本与作业难度；装置能适应于不同的管径；装置的稳定性和可靠性增加；解卡的成功率、准确度和作业效率提高。作业效率提高。作业效率提高。


技术研发人员：葛华 高建章 方迎潮 余东亮 朱建平 马剑林 李开鸿 蒋毅 王庆 黄海滨 奚占东 王潇 曹宇光 司伟山 朱先祥
受保护的技术使用者：国家管网集团西南管道有限责任公司
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022/5/25