一种用于埋地管道维护的自动化缠绕设备的制作方法

本发明属于埋地管道维护检测技术领域，具体涉及一种旨在完成埋地管道上的防腐胶带缠绕工作的装置。

背景技术：

目前地下电缆、石油管道、以及大型天然气管道都需要在外表面缠绕防护胶带，尤其是在位于地下的石油管道需要紧密缠绕防护胶带。目前公开的自动管道防腐胶带缠绕设备，包括用来托住管道且能让管道转动的管托装置，该装置结构单一，设备的移动以及防护胶带的缠绕、收卷过程不能同步进行，需要人工辅助完成，缠绕效果不佳，螺旋搭接处的宽度不均匀。

此外，也有一些其他管道防腐胶带缠绕和收卷过程能够同步进行但是由于行走设置本身比较笨重，结构设置不够合理，因而在将装置本身设置到管道上时管道负重太大，且为了根据不用的管径相适应，需要手工调节行走装置，工作量大效率低，不利于管道维护；此外由于管道本身在缠绕前的清洁工作无法一体完成，因而还需要人为进行管道清理后让缠绕装置工作，工人劳动强度大，效率低，费时费力。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，提供一种用于埋地管道维护的自动化缠绕设备，结构设置合理，能够方便高效地适应不同管径操作，让管道轻负重；且能够与管道清洁装置模块化替换组合，将管道清洁与管道缠绕一体化操作，完全替代人工。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于埋地管道维护的自动化缠绕设备，包括能够套接于管道外周上的圆环形支撑架，沿管道轴向两端的圆环形支撑架由轴向连杆连接；圆环形支撑架的内圆周朝向内侧设置能够沿管道轴向行走的滚动行走装置；其特征在于：在圆环形支撑架的内圈周向均布多个定位轴承对圆环形支撑架内圈进行径向限位；相应的，各端的圆环形支撑架包括内外平行的两块支撑板和被夹置的中间支撑板，共同构成外中内三层板的三板支撑结构；在内支撑板与中间支撑板之间通过导向轴设置滚动面微微向内圈径向凸出的定位轴承，使得各定位轴承的滚动面与管道外周接触；在中间支撑板上留有与定位轴承对应的止口。

进一步的，在内支撑板和中间支撑板之间通过导向轴设置所述定位轴承，锁紧螺母在中间支撑板于外支撑板直接锁紧导向轴。

进一步的，动力输出装置设置在其中一端的圆环形支撑架上，输出轴上安装有动力齿轮，动力齿轮经多个中间直齿轮后同垂直于中间直齿轮的圆锥齿轮相啮合，圆锥齿轮的输出端上安装有主动行走轮，该主动行走轮通过一个轴向伸出架固定于该端圆环形支撑架内圆周上；以此主动行走轮为基点，在该其中一端圆环形支撑架内圆周上均匀分布其他两个被动行走轮；另一端的圆环形支撑架上均匀设置其他三个被动行走轮,主动行走轮和被动行走轮的轮面均朝向径向中心凸出于圆环形支撑架内圆周，并能够与管道外周接触而沿管道轴向滚动。

进一步的，主动被动行走轮包括标准定向脚轮，在定向脚轮的上部设置伸缩调紧机构，所述伸缩调紧机构由四个导向螺杆形成支撑，四个导向螺杆的顶部和底部均连接一个固定板，两个固定板相互平行；两个固定板之间的空间中，四个导向螺杆的中心设置支撑螺杆，在支撑螺杆上套压缩弹簧；通过螺杆和支撑螺杆相对于固定板的位置调节，可以手动调节各被动行走轮的上固定板与轮体的距离。

进一步的，圆环形支撑架的外圆周外侧安装有能够同步对胶带进行收卷和放卷的收卷轮和放卷轮；动力输出轴通过齿轮组将动力传递给与多个中间直齿轮平行的齿轮盘，齿轮盘固定在缠绕架上，缠绕架上设置同步齿轮。

进一步的，所述缠绕架安装固定在圆环形支撑架的外周外侧，从而通过缠绕架上的同步齿轮带动收卷轮和放卷轮。

进一步的，收卷轮和放卷轮与石油管道的轴心线呈设定的6-9度倾斜角。

进一步的，在两端的圆环形支撑架之间设置清洁装置，该清洁装置包括由两端旋转支架支撑的横臂支架，横臂支架通过家和夹具连接有刮磨装置，刮磨装置的头部连接有刷具；另一个动力输出装置设置在被动行走轮所在侧，通过传动轴带动小齿轮，从而带动同步的齿圈绕管道转动，旋转支架连接在齿圈上由齿圈驱动；旋转支架使得刮磨装置能够绕管道旋转，带动钢丝轮旋转实现除锈和刷扫。

进一步的，动力输出装置均为液压马达。

采用该替换模块，利用刮磨装置改造完成除锈功能只需设计一套绕管道旋转机构结构简单成本低，行走机构及其齿轮组不变使得安装拆卸方便，刮磨装置既可以自身高速旋转完成点除锈，又可以绕管道螺旋运动实现管道的整体除锈，实现了缠绕装置的模块扩展化，适应范围更广，该清洁装置与缠绕装置可以同步交替使用，完全实现了无人参与全自动作业。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1、本发明通过驱动马达带动行走轮实现了设备在石油管道轴向上的定速移动，并通过放胶带轮和收胶带轮实现了石油管道防护胶带的同步收放，在设备移动的同时将石油管道防护胶带紧密的缠绕在石油管道的外表面，同时将离型层回收缠绕在收胶带轮上，实现了移动、缠绕、收卷过程的机械化；更进一步的，本发明结构设置合理，通过三板支撑结构，对于管道的扣合更有保证，且由于行走机构结构轻便简单，能够方便高效地适应不同管径操作，让管道轻负重工作。

2、本发明有效解决了环形设备不便于套在石油管道上的问题，采用装置内圈的径向定位可以使圆环形支撑架内圈具有足够的径向刚度，对内圈定位和支撑，无论旋转到那个位置都可以保持运行的平稳；对防护胶带搭接处重合宽度的精确控制做到了真正有效的保证。

3、本发明结构紧凑，且能够与管道清洁装置模块化替换组合，利用刮磨装置改造完成除锈功能只需设计一套绕管道旋转机构结构简单成本低，行走机构及其齿轮组不变使得安装拆卸方便，刮磨装置既可以自身高速旋转完成点除锈，又可以绕管道螺旋运动实现管道的整体除锈，实现了缠绕装置的模块扩展化，适应范围更广，该清洁装置与缠绕装置可以同步交替使用，将管道清洁与管道缠绕一体化操作，完全替代人工。

附图说明

图1为本发明用于埋地管道维护的自动化缠绕设备在土方槽内运行状态图。

图2为本发明的整体结构图。

图3为本发明的侧视图。

图4为本发明行走装置的立体结构图（主动行走轮一侧）。

图5为本发明被动行走轮结构图。

图6为本发明另一侧行走装置的侧视图（全部为被动行走轮）。

图7为本发明的传动原理图。

图8为本发明的缠绕架安装结构图。

图9为本发明的三板支撑结构和径向限位装置结构细图。

图10为本发明配置清洁模块后的结构图。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图1-10对本专利作进一步说明，但不限定本专利。

如图1所示，用于埋地管道维护的自动化缠绕设备10在土方槽12内运行，圆环形支撑架套装于埋地管道11上，满足埋地管道11保养中的分段维护的要求。该设备的圆环形支撑架都由两部分上下扣合而成，可以无需找到管道的头尾就可以在管道中间段随时开挖土方进行安装和运行维护。

如图2-8，两端圆环形支撑架1由沿管轴向的连杆连接；各端的圆环形支撑架1由上、下半圆环形支撑架扣合共同构成环形结构，上、下半圆环形支撑架之间的连接处通过预紧机构13相连接并固定，上、下半圆环形支撑架的外侧安装有液压马达8，圆环形支撑架1的外径外侧安装有能够同步对胶带进行收卷和放卷的收卷轮5和放卷轮7，收卷轮5和放卷轮7通过同步齿轮带动，该同步齿轮与齿轮组3中的其中一个齿轮啮合，使得液压马达8的输出轴通过如图2所示的齿轮组3将动力分别传递给主动行走轮9和收卷轮5和放卷轮7，从而使得本发明能够在管道外围行走并在缠绕到设定胶带长度后移动而继续缠绕。

所示的齿轮组3如图7所示，液压马达8的输出轴上安装有动力齿轮3.1，动力齿轮3.1经中间直齿轮（3.2、3.3、3.4）后与圆锥齿轮3.5相啮合，圆锥齿轮3.5的输出端上安装有轮轴，轮轴上安装有主动行走轮9，该主动行走轮的轮架固定于其中一端圆环形支撑架1内圆周上，以此主动行走轮9为基础，在该其中一端圆环形支撑架1内圆周上均匀分布其他两个被动行走轮2，如图4所示；另一端的圆环形支撑架1上均匀设置其他三个被动行走轮2；如图5和6，为被动行走轮2结构详图，被动行走轮2包括标准定向脚轮2.3，在定向脚轮2.3的上部设置伸缩调紧机构，所述伸缩调紧机构由四个导向螺杆2.1形成支撑，四个导向螺杆2.1的顶部和底部均连接一个固定板2.2，两个固定板2.2相互平行；两个固定板2.2之间的空间中，四个导向螺杆2.1的中心设置支撑螺杆2.4，在支撑螺杆2.4上套压缩弹簧2.5；通过螺杆相对于固定板2.2的位置调节，可以手动调节各被动行走轮2的上固定板2.2与轮体的距离，从而适应管径的变化。根据管径调节后，主动行走轮9和被动行走轮2均与石油管道11的外壁相接触，主动行走轮9被驱动而带动其他五个被动行走轮2跟随从而使装置能够在缠绕或清洁操作完成后沿管轴向行走。

如图7所示，动力齿轮3.1还通过联轴器与轮架传动齿轮3.7相啮合，轮架传动齿轮3.7与齿轮盘3.8相啮合，齿轮盘3.8为两个半圆形环构成的外齿轮盘，其内环孔径大于石油管道11的外径，齿轮盘3.8的内侧固定有内圈两端的内圈之间还安装有压紧轮（未图示），当胶带缠绕后，由该压紧轮将胶带压紧贴合在管道11上。

收卷轮5和放卷轮7与石油管道11的轴心线呈设定的6-9度倾斜角，为了突出显示角度，图8对角度有夸张描述，实际是近乎平行。液压马达8的输出轴通过如图7所示的齿轮组3将动力传递给齿轮盘3.8，齿轮盘3.8固定在缠绕架14上，从而通过缠绕架14上的同步齿轮带动收卷轮5和放卷轮7。所述缠绕架14安装固定在圆环形支撑架1的外周外侧。

如图6中，在圆环形支撑架1的内圈采用12只定位轴承15进行圆环形支撑架1内圈的径向限位；使用多达12只轴承进行径向限位可以使圆环形支撑架1内圈具有足够的径向刚度，对内圈定位和支撑，无论旋转到那个位置都可以保持运行的平稳。

而对于内圈径向限位方式如图9和2所示，以管道11轴向一端的支撑结构展示，各端的圆环形支撑架1包括内外平行的两块支撑板和中间支撑板（26为内支撑板，6为中间支撑板，圆环形支撑架1所引出的板为外板），构成了外中内三层板的三板支撑结构；在内支撑板26和中间支撑板6之间通过导向轴15.2、锁紧螺母15.1，设置滚动面微微向内圈径向凸出的定位轴承15，锁紧螺母用于锁紧导向轴。相对应在中间支撑板6上留有止口6.1，可以有效的防止轴承的轴向窜动，同样提高了传动的平稳性；中间板使导向轴15.2不再是悬臂梁，使得定位轴承15当装置运动时由于管径的变化受到较大的径向载荷时，导向轴不至于有太大的扰动，提高了传动的平稳性。

图10为本发明配置清洁模块后的结构图。

将收卷轮5和放卷轮7取下，在两端的圆环形支撑架1之间设置清洁装置，该清洁装置包括由两端旋转支架19支撑的横臂支架20，横臂支架20通过家和夹具21连接有刮磨装置22，刮磨装置22的头部连接有刷具；另一个液压马达设置在被动行走轮所在侧，通过传动轴25带动小齿轮26，从而带动同步的齿圈7绕管道11转动，旋转支架19连接在齿圈7上由齿圈7驱动。旋转支架19使得刮磨装置22可以绕管道11旋转，带动钢丝轮旋转实现除锈和刷扫。圆锥齿轮3.5仍然如图7所示带动主动行走轮9从而带动整个装置沿管道11行走。

采用该替换模块，利用刮磨装置22改造完成除锈功能只需设计一套绕管道旋转机构结构简单成本低，行走机构及其齿轮组不变使得安装拆卸方便，

刮磨装置22既可以自身高速旋转完成点除锈，又可以绕管道螺旋运动实现管道的整体除锈，实现了缠绕装置的模块扩展化，适应范围更广，该清洁装置与缠绕装置可以同步交替使用，完全实现了无人参与全自动作业。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本专利的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。