步进式管道内行走方法及行走器技术

本发明专利技术公开了一种可在多种形状横截面的管道中通行的行走方法和行走器。行走器以其锁紧盘交替与管道内壁锁紧的位置为支撑点，以步进的方式使行走器与管道产生定向的轴向位移，实现在管道中的步进式行走。行走器可以通过轴线位置为水平、垂直或倾斜的管道。操作者在管道外部控制行走器前进、后退或停止。行走器运行平稳可靠，可以携带仪器、设备在管道内腔中完成例如穿线、管道内窥检测、清管及管道内壁维修等作业任务。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可在管道内以步进方式往复行走的方法和按这种方法运行的可承载仪器、工具等装置的施工设备。目前，可携带仪器、设备进入管道并沿管道轴线行进的施工设备主要有活塞式清管器和轮式电动小车。活塞式清管器依靠在其后部管道中注入液体或气体所产生的压力推动清管器前进，清管器的行进速度和位置(包括沿轴线位置和绕轴线旋转的角度)难以准确控制，清管器的发射(即进入管道并开始运行)过程非常复杂，正常工作时不能换向，并且要求管道系统密闭性良好、可以承受一定的压力。轮式电动小车不能通过垂直管道，负载能力小，并且由于其自身结构的原因不能进入口径较小的管道，目前已知轮式电动小车可通过的最小管道口径为200mm。此外，上述两种运载设备都很难通过异形或不规则横截面的管道。本专利技术的任务是提出一种以步进方式通过轴线为任意位置、横截面为任意形状的管道的行走方法，并提出按这种步进式行走方法运行的管道行走器。本专利技术所涉及的步进式管道内行走方法是以管道内壁为支撑物，依靠分别连接在伸缩器两端的活动锁紧盘或固定锁紧盘交替与管道内壁锁紧所产生的摩擦力，在控制系统的控制下，交替以活动锁紧盘或固定锁紧盘与管道内壁锁紧的位置为支撑点，配合伸缩器的交替伸长或收缩动作，间断地使伸缩器另一端的处于放松状态的锁紧盘与管道产生定向的轴向位移，经过特定的行走步骤循环，通过定向的轴向位移的不断积累，使行走器按指定方向以步进的方式行走。附图说明图1是步进式管道内行走器的工作原理示意图。图2是步进式管道内行走器实施例管道内窥检测器的结构示意图。以下将结合说明书附图对本专利技术所涉及的管道内行走方法和依据这种行走方法进行工作的管道内行走器的实施方案作进一步的详细描述。参照图1，步进式管道行走器由活动锁紧盘1、固定锁紧盘2、伸缩器3、导向杆4、控制和动力系统5及承载台6组成，7为管道剖面。伸缩器3两端分别与活动锁紧盘1、固定锁紧盘2连接。导向杆4的一端与固定锁紧盘2固定在一起，另一端穿过设置在活动锁紧盘1上的滑孔或滑槽，与承载台6固定在一起。活动锁紧盘1可以沿导向杆4前后滑动。当行走器接到前进指令(按图示方向由右向左行进)后，在控制和动力系统5的控制下按以下步骤工作A.固定锁紧盘2的锁紧机构向外伸出，与管道内壁锁紧并产生足够的正压力后，固定锁紧盘2发出锁紧到位信号并保持锁紧状态，活动锁紧盘1呈放松状态。B.接到固定锁紧盘2发出的锁紧到位信号后，伸缩器3开始伸长，带动处于放松状态的活动锁紧盘1沿管道轴线由右向左移动，达到预先设定的步长位置时发出伸长到位信号，伸缩器3停止工作。C.接到伸长到位信号后，活动锁紧盘1的锁紧机构向外伸出，与管道内壁锁紧并产生足够的正压力后，活动锁紧盘1发出锁紧到位信号并保持锁紧状态。D.接到活动锁紧盘1发出的锁紧到位信号后，固定锁紧盘2解除锁紧状态，伸缩器3开始收缩，带动处于放松状态的固定锁紧盘2沿管道轴线由右向左移动，达到预先设定的步长位置时发出收缩到位信号，伸缩器3停止工作。E.接到收缩到位信号后，返回到步骤A，开始新的工作循环。F.行走器可以按指令在管道内的任意位置和上述的任意一种步骤停止行走或重新开始行走。当行走器接到后退指令(按图示方向由左向右行进)后，在控制和动力系统5的控制下按以下步骤工作A.活动锁紧盘1的锁紧机构向外伸出，与管道内壁锁紧并产生足够的正压力后，活动锁紧盘1发出锁紧到位信号并保持锁紧状态，固定胀紧盘2呈放松状态。B.接到活动锁紧盘1发出的锁紧到位信号后，伸缩器3开始伸长，带动处于放松状态的固定锁紧盘2沿管道轴线由左向右移动，达到预先设定的步长位置时发出伸长到位信号，伸缩器3停止工作。C.接到伸长到位信号后，固定锁紧盘2的锁紧机构向外伸出，与管道内壁锁紧并产生足够的正压力后，固定锁紧盘2发出锁紧到位信号并保持锁紧状态。D.接到固定锁紧盘2发出的锁紧到位信号后，活动锁紧盘1解除锁紧状态，伸缩器3开始收缩，带动处于放松状态的活动锁紧盘1沿管道轴线由左向右移动，达到预先设定的步长位置时发出收缩到位信号，伸缩器3停止工作。E.接到收缩到位信号后，返回到步骤A，开始新的工作循环。F.行走器可以按指令在管道内的任意位置和上述的任意一种步骤停止行走或重新开始行走。本专利技术中，活动锁紧盘1和固定锁紧盘2由盘体和锁紧机构组成，其形状与管道横截面的形状相似，当其重量较大时应附加支撑轮系统，以保证可在伸缩器3驱动下沿管道轴线自由移动。活动锁紧盘1或固定锁紧盘2在其锁紧状态与管道内腔间形成的摩擦力均应大于行走器行走时所遇到的阻力，解除锁紧状态后应能分别沿管道的轴线方向自由移动。活动锁紧盘1和固定锁紧盘2的锁紧机构可以采用液(气)压伸缩缸、电磁铁或电动机-杠杆系统、电动机-螺杆-滑块系统等构成。在活动锁紧盘1上设有与导向杆4相配合的滑槽或滑孔。伸缩器3两端分别与活动锁紧盘1、固定锁紧盘2连接，伸缩器3应能在管道的轴线方向按控制系统发出的指令进行伸长或收缩动作，其结构可以采用液(气)压伸缩缸、螺杆-滑块结构、齿轮-齿条、直线电机等。控制和动力系统5应能对活动锁紧盘1和固定锁紧盘2、伸缩器3的状态进行实时检测并发出相应的指令信号，应能在接收到运行指令后自动协调行走器的行走步骤。导向杆4的作用是传递并保持行走器初始径向水平位置，导向杆4对活动锁紧盘1产生防止其绕管道轴线旋转的约束，防止行走器发生绕管道轴线旋转。导向杆的一端与固定锁紧盘2固定在一起，另一端穿过设置在活动锁紧盘1上的滑孔或滑槽，与承载台6固定连接。导向杆4至少由1根直杆组成，但为了保证行走器的整体强度并防止活动锁紧盘1在滑动过程中被锁死，通常使用两根导向杆。随行走器尺寸的加大导向杆的数量还可相应增加。改变行走器的整体长度并调节步进的步长，同时调整导向杆之间的距离，可以调整行走器所能通过弯曲管道的曲率半径。根据行走器所完成任务的不同，可以在承载台6上安装相应的仪器或设备。本专利技术所使用的活动锁紧盘和固定锁紧盘的形状与行走器所要通过的管道的横截面相似并且小于管道横截面，锁紧盘上的锁紧机构的形式及与管道锁紧的位置可以人为控制，因而本专利技术所涉及的行走器能通过的管道横截面的形状可以是规则的(如圆形、矩形、三角形等)，也可以是异形或不规则形。本专利技术所涉及的行走器所能通过的管道横截面沿其轴线方向可以是固定不变的，也可以通过调整锁紧盘的形状和锁紧机构的形式允许所通过的管道在一定范围内在横截面形状和几何尺寸方面有所变化。本专利技术所涉及的行走器所能通过的管道的轴线可以是直线和满足一定曲率半径要求的曲线及多条直线与曲线的结合体。由于本专利技术所涉及的行走器的工作原理是基于其锁紧机构与管道内壁锁紧所产生的摩擦力，因此在锁紧摩擦力足够的情况下，本行走器可以通过轴线位置为水平、垂直或倾斜的管道。本专利技术所涉及的行走器要求所通过的管道应具有一定的刚度，对管道的密闭性和强度没有特别要求。本行走器可沿管道轴线以步进的方式行走，步长在一定范围内可调。行走器可以自带电源也可以外接电源。操作者在管道外部对行走器进行控制，行走器可以自如地前进、后退或停止，具有行走平稳、负载能力强、可控性好的特点。行走器作为运载设备可以携带专用的仪器、设备，在管道中完成如穿线、管道清管、管道内窥检测及修补等特定的作业任务。实施例管道内窥检测器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可在管道中往复通行的步进式行走方法，其特征在于这种行走方法以管道内壁为支撑物，依靠分别连接在伸缩器（３）两端的活动锁紧盘（１）和固定锁紧盘（２）交替与管道内壁锁紧所产生的摩擦力，在控制系统的控制下，以活动锁紧盘或固定锁紧盘交替与管道内壁锁紧的位置为支撑点，配合伸缩器的交替伸长或收缩动作，间断地使处于伸缩器另一端的处于放松状态的锁紧盘与管道产生定向的轴向位移，通过这种定向的轴向位移的不断积累，使行走器按指定的方向以步进的方式行走。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚伟成，
申请(专利权)人：姚伟成，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]