一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统及方法与流程

1.本发明涉及非开挖管道修复技术领域，尤其涉及一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统及方法。


背景技术：

2.城市地下管道长期遭受各类荷载、地下水、污水等作用，大多数管道在尚未达到设计使用年限时就因各种原因发生破坏或失效，引发管道漏失、地表塌陷等各类问题，严重危害了人民群众的日常生活和安全。目前非开挖修复技术在老旧管网更新和改造中已得到广泛应用，但受限于管道直径及断面形状等因素，直径大于1.8m的管道或箱涵实现可用的非开挖修复方法和技术非常少。
3.喷涂法由于其灵活的特性，成为当前国内在大直径管道、箱涵、检查井等地下管道设施非开挖修复中应用最广泛的技术。对于dn2000mm以下管道和各类检查井喷涂修复目前主要采样了自动化程度较高的离心喷涂技术，对于dn2000mm以上管道及非圆形断面的箱涵，目前则主要以人工喷涂方式为主；但是，在管道或箱涵内进行人工喷筑，存在劳动强度高、施工环境恶劣、质量控制难度大等问题，制约了该即使的发展。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为了解决大直径管道进行人工喷筑，存在劳动强度高、施工环境恶劣、质量控制难度大等问题，本发明的实施例提供了一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统及方法。
5.本发明的实施例提供一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统，包括：
6.行走机构，其可于待喷涂管道内沿着长度方向行走；
7.滑台机构，其滑动设置于所述行走机构上，以使其可沿着待喷涂管道长度方向往返滑动；
8.以及回转机构，其设置于所述滑台机构上并连接喷涂器，以驱动所述喷涂器沿着待喷涂管道周向转动，进而对待喷涂管道的内壁喷涂浆料。
9.进一步地，所述回转机构包括：
10.转台回转电机；
11.受所述转台回转电机驱动而往复转动的回转台；
12.安装于所述回转台上臂杆移动机构；
13.以及安装于所述臂杆移动机构上臂杆，所述臂杆移动机构受所述回转台带动而转动，以使所述臂杆转动，所述臂杆的一端连接所述喷涂器，所述臂杆移动机构移动所述臂杆以调节所述喷涂器至待喷涂管道内壁的距离。
14.进一步地，臂杆移动机构包括：
15.臂杆移动电机；
16.以及齿轮齿条机构，其连接所述臂杆移动电机和所述臂杆，受所述臂杆移动电驱
动而带动所述臂杆移动。
17.进一步地，所述滑台机构包括：
18.滑台移动电机；
19.以及受所述滑台移动电机驱动而滑动的纵向滑台，所述回转台安装于所述纵向滑台上。
20.进一步地，所述纵向滑台的工作行程不大于所述行走机构的长度。
21.进一步地，所述行走机构包括：
22.履带底盘；
23.驱动所述履带底盘的左侧履带行走的左侧行走电机；
24.以及驱动所述履带底盘的右侧履带行走的右侧行走电机。
25.进一步地，还包括控制器，所述行走机构、所述滑台机构和所述回转机构均受控于所述控制器。
26.另外，基于上述非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统，本发明的实施例还提供了一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂方法，包括以下步骤：
27.s1、根据待喷涂管道的截面形状，控制所述行走机构于待喷涂管道内沿着管道中线行走至预定位置；
28.s2、控制所述回转机构驱动所述喷涂器绕待喷涂管道周向间歇转动，每次转动设定角度后控制所述滑台机构沿着待喷涂管道长度方向往复滑动，带动所述喷涂器沿着待喷涂管道长度方向往复运动并对待喷涂管道的内壁喷涂浆料，直至所述喷涂器转动的角度范围覆盖待喷涂管道待喷涂区域的角度范围；或，
29.控制所述滑台机构驱动所述喷涂器沿着待喷涂管道长度方向间歇前进，每次前进设定距离后控制所述回转机构驱动所述喷涂器绕待喷涂管道周向往复转动，并使所述喷涂器对待喷涂管道的内壁喷涂浆料，直至所述滑台机构达到最大行程。
30.进一步地，还包括步骤s3、重复所述步骤s1和s2。
31.进一步地，所述步骤s2中，控制所述喷涂器运动过程中与待喷涂管道内壁的距离恒定。
32.本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统及方法，通过滑台机构驱动喷涂器沿着待喷涂管道长度方向往复滑动，同时通过回转机构驱动喷涂器沿着待喷涂管道长度方向往复运动，使喷涂器可间歇做直线运动和旋转运动，对待喷涂管道分段喷涂或者分片喷涂，往复运动喷涂多个涂层，实现大直径管道的喷涂修复；且这种喷涂方式可以逐层喷涂，实现较厚浆料的喷涂；另外喷涂器的转动直径可以根据管道截面形状进行调整，喷涂器喷涂过程中与待喷涂管道内壁的距离恒定，能适用于圆形、拱形、矩形等各种复杂断面形状的管道修复，替代人工喷涂操作，彻底将人工从恶劣的高强度工作环境中解放出来。
附图说明
33.图1是本发明一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统的示意图；
34.图2是本发明一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统的控制原理图。
35.图中：1-履带底盘、2-底架、3-纵向滑台、4-滑台移动电机、5-转台回转电机、6-回
转台、7-臂杆移动机构、8-臂杆移动电机、9-臂杆、10-喷涂器、11-控制器、12-左侧位置传感器、13-右侧位置传感器、14-左侧行走电机、15-右侧行走电机、16-管道。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的较优的一个，旨在提供对本发明的基本了解，但并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
37.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“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；可以是机械连接,也可以是电连接；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。
38.请参考图1，本发明的实施例提供了一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统，主要应用于直径大于1.8m的管道16修复，本发明中所称管道16包括但不限于管道、箱涵、检查井等地下管路结构。该系统主要包括行走机构、滑台机构、回转机构和控制器11。
39.所述行走机构可于待喷涂管道16内沿着长度方向行走，作用是运载所述滑台机构、所述回转机构、以及所述控制器。如图1所示，所述行走机构包括履带底盘1、左侧行走电机14和右侧行走电机15。所述履带底盘1具有左侧履带和右侧履带。所述左侧行走电机14驱动所述履带底盘1的左侧履带行走，所述右侧行走电机15驱动所述履带底盘1的右侧履带行走，进而可实现所述履带底盘1的行走。
40.另外所述行走机构还包括左侧位置传感器12和右侧位置传感器13。本实施例中所述履带底盘1上设有底架2，所述左侧位置传感器12和所述右侧位置传感器13分别安装于所述底架2的两侧。通过所述左侧位置传感器12和所述右侧位置传感器13可以分别检测所述履带底盘1左右两侧至待喷涂管道16内壁的左右两侧的距离。
41.所述滑台机构滑动设置于所述行走机构上。具体的，所述滑台机构包括滑台移动电机4和纵向滑台3，其中所述纵向滑台3为电动滑台，所述滑台移动电机4和所述纵向滑台3均安装于所述底架2上。所述滑台移动电机4的输出端连接所述纵向滑台3，可驱动所述纵向滑台3沿着所述履带底盘1的前后方向滑动。一般的，所述纵向滑台3的工作行程应该设置为不大于所述履带底盘1的长度。优选的，将所述纵向滑台3的工作行程设置为等于所述履带底盘1的长度。
42.所述回转机构设置于所述滑台机构上并连接喷涂器10。具体的，所述回转机构包括回转台6、转台回转电机5、臂杆9、以及臂杆移动机构7。所述回转台6和所述转台回转电机5均安装于所述纵向滑台3上，所述回转台6竖直设置，所述转台回转电机5的输出端连接所述回转台6，所述回转台6受所述转台回转电机5驱动而可于竖直平面内往复转动，也就是在待喷涂管道16的截面内。
43.所述臂杆移动机构7安装于所述回转台6上，所述臂杆9安装于所述臂杆移动机构7上。所述臂杆移动机构7受所述回转台6带动而转动，以使所述臂杆9转动。所述臂杆9的一端连接所述喷涂器10，通过所述臂杆移动机构7可调节所述臂杆9的伸缩长度，即可调节所述
臂杆9转动的转动点的位置。进而可通过所述臂杆移动机构7移动所述臂杆9以调节所述喷涂器10至待喷涂管道16内壁的距离，适应不同截面形状的管道。
44.更具体的，所述臂杆移动机构7包括臂杆移动电机8和齿轮齿条机构。所述齿轮齿条机构的齿条安装于所述臂杆9上，所述齿轮齿条机构的齿轮连接所述臂杆移动电机8的输出端。这样所述齿轮齿条机构连接所述臂杆移动电机8和所述臂杆9进行传动，受所述臂杆移动电机8驱动而带动所述臂杆9沿着轴向移动。
45.所述控制器11分别控制所述行走机构、所述滑台机构和所述回转机构工作。如图2所示，具体的，所述控制器11分别连接所述左侧行走电机14、所述右侧行走电机15、所述左侧位置传感器12和所述右侧位置传感器13。所述控制器通过所述左侧位置传感器12和所述右侧位置传感器13检测所述履带底盘1左右两侧至待喷涂管道16内壁的左右两侧的距离，进而根据所述履带底盘1左右两侧至待喷涂管道16内壁的左右两侧的距离，调整所述左侧行走电机14和所述右侧行走电机15使所述履带底盘1在设定轨迹上行走，如沿着待喷涂管道16的管道中线行走。
46.所述控制器11还分别连接所述滑台移动电机4、所述转台移动电机5和所述臂杆移动电机8，进而可以控制所述滑台移动电机4驱动所述纵向滑台3沿着所述履带底盘1的前后方向往复滑动、控制所述转台移动电机5驱动所述回转台6在设定的角度范围内往复转动、控制所述臂杆移动电机8驱动齿轮齿条机构移动所述臂杆9，改变所述臂杆9转动点位置，调节所述喷涂器10至待喷涂管道16内壁的距离。
47.另外，如图1和2所示，基于上述非开挖式大直径管道修复自动喷涂系统，本发明的实施例还提供了一种非开挖式大直径管道修复自动喷涂方法，包括以下步骤：
48.s1、根据待喷涂管道16的截面形状，控制所述行走机构于待喷涂管道16内沿着管道中线行走至预定位置。
49.具体的，待喷涂管道16的截面形状可以为圆形、拱形、矩形等各种复杂断面形状，可以根据待喷涂管道16的截面形状设定所述履带底盘1的行走轨迹。如本实施例中待喷涂管道16的截面形状近似为拱形，所述履带底盘1的行走轨迹设定为待喷涂管道16的管道中线。通过所述控制器11控制所述履带底盘1沿着所述预定的行走轨迹行走至待喷涂区域然后保持静止。
50.s2、控制所述回转机构驱动所述喷涂器绕待喷涂管道16周向间歇转动，每次转动设定角度后控制所述滑台机构沿着待喷涂管道16长度方向往复滑动，带动所述喷涂器10沿着待喷涂管道16长度方向往复运动并对待喷涂管道16的内壁喷涂浆料，直至所述喷涂器10转动的角度范围覆盖待喷涂管道16待喷涂区域的角度范围；或，
51.控制所述滑台机构驱动所述喷涂器10沿着待喷涂管道16长度方向间歇前进，每次前进设定距离后控制所述回转机构驱动所述喷涂器10绕待喷涂管道16周向往复转动，并使所述喷涂器10对待喷涂管道16的内壁喷涂浆料，直至所述滑台机构达到最大行程。
52.具体的，所述步骤s2包括两种喷涂方式：一种是对待喷涂管道16当前待喷涂管段进行按角度逐片喷涂，另一种是对待喷涂管道16当前待喷涂管段进行逐段喷涂。
53.对待喷涂管道16当前待喷涂管段进行按角度逐片喷涂具体包括：通过所述控制器11控制所述转台回转电机5间歇转动，带动所述臂杆9间歇转动，使所述喷涂器10间歇转动。在所述喷涂器10每次转动后，通过所述控制器11控制所述滑台移动电机4驱动所述纵向滑
台3沿着所述履带底盘1的前后方向往复运动，也就是控制所述纵向滑台3沿着待喷涂管道16的长度方向往复运动，进而带动所述喷涂器10沿着待喷涂管道16长度方向往复运动并对待喷涂管道16的内壁喷涂浆料，这样完成待喷涂管道16位于所述纵向滑台3当前行程的管段的一个长条片状区域。这样所述喷涂器10每转动一次，完成一个长条片状区域，直至所述喷涂器10转动的角度范围覆盖待喷涂管道16待喷涂区域的角度，即各个长条片状区域连接完成待喷涂管道16位于所述纵向滑台3当前行程的管段的喷涂。如本实施例中控制所述回转台6每次转动1
°
，也就是使所述喷涂器10每次转动1
°
，待喷涂管道16待喷涂区域的角度为180
°
。通过所述控制器1111控制所述纵向滑台3匀速滑动，所述纵向滑台3的工作行程设置为等于所述履带底盘1的长度。
54.对待喷涂管道16当前待喷涂管段进行逐段喷涂具体包括：通过所述控制器11控制所述滑台移动电机4驱动所述纵向滑台3沿着所述履带底盘1的前后方向间歇运动，使所述喷涂器10沿着待喷涂管道16长度方向间歇前进，即使所述喷涂器10每次前进设定距离，直至所述纵向滑台3达到最大行程。每次所述喷涂器10前进设定距离后，通过所述控制器11控制所述转台回转电机5转动，带动所述臂杆9转动，使所述喷涂器10转动。这样使所述喷涂器10绕待喷涂管道16周向往复转动，并使所述喷涂器10对其本次前进对应的当前待喷涂管段的内壁喷涂浆料。这样所述纵向滑台3每前进一段，即完成当前待喷涂管段的一段的喷涂，即各段喷涂区域连接完成待喷涂管道10位于所述纵向滑台3当前行程的管段的喷涂。
55.另外，在所述喷涂器10运动过程中，所述控制器11根据待喷涂管道16的截面形状，控制所述臂杆移动电机8驱动所述齿轮齿条机构，调节所述臂杆9的伸长长度，调节所述喷涂器10至待喷涂管道16内壁的距离，进而控制所述喷涂器10运动过程中与待喷涂管道16内壁的距离恒定，以保证浆料的喷涂质量和效率。这里所述回转台6每转动一定角度(小于1
°
)，通过所述控制器11控制所述臂杆移动机构7调节所述臂杆9的伸长长度一次。
56.s3、重复所述步骤s1和s2。具体的，在待喷涂管道16内壁当前喷涂区域完成后，所述履带底盘1继续按照预定的行走轨迹行走进入一下待喷涂区域，如本实施例中所述履带底盘1行走的距离为所述履带底盘1的长度，沿着上一喷涂区域继续喷涂，然后进行步骤s2。多次重复所述步骤s1和s2，每次喷涂作业的长度为所述履带底盘1的长度，这样逐段进行喷涂作业直至完成待喷涂管道16内壁的全部喷涂。
57.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解的是，它们是相对的概念，可以根据使用、放置的不同方式而相应地变化，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
58.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
59.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。