一种多功能管具内壁清洁装置及其清洁方法与流程

本发明涉及注浆、非开挖、地质灾害治理、科学钻探、资源及能源的勘探与开发、油气储运和地下工程等诸多工程技术领域，特别涉及一种多功能管具内壁清洁装置及其清洁方法。

背景技术：

注浆(Injection Grout),又称为灌浆(Grouting)，主要包括静压注浆(Static Pressure Grouting)和高压喷射注浆(High Pressure Jet Grouting)等型式，它是水利水电、交通、建筑、矿山等工程领域进行岩土体加固、防渗，以及地质灾害治理和地质环境保护中常用的技术手段；非开挖技术(Trenchless Technology或No-Dig)，它是在微开挖或不开挖条件下对地下管线进行探测、铺设、修复或更换，具有常规明挖法施工无法比拟的一系列显著优势，是一种具有极大发展潜力的环境友好型地下管线施工新技术；科学钻探(Scientific Drilling)从广义上讲包括大陆科学钻探、大洋科学钻探、极地科学钻探和外星球科学钻探等，它对人类更好地研究地球和外星球内部的结构构造、灾害预警、深部矿产资源、气候演变和生命演化等一系列人类所面临且亟待解决的资源、灾害和环境等科学问题具有重大意义，能够极大地推动地球科学及相关学科的发展，以大陆科学钻探为例，它被誉为是“伸入地球内部的望远镜”；固体矿产资源(Solid Mineral Resources)、水资源(Water Resources)、油气资源(Oil and Gas Resources)、油页岩(Oil Shale)、页岩气(Shale Gas)、天然气水合物(又称“可燃冰”，Natural Gas Hydrate)、地热资源(Geothermal Resources，包括干热岩HDR)，以及地下工程(Underground Engineering)，包括基础工程(Foundation Engineering)、隧道工程(Tunnel Engineering)、地铁(Metro)等。上述领域的顺利实施，都离不开钻探(井)技术和管具，这里的管具主要指管道、钻杆和套管等内部有贯通状圆孔的构件。

具体地，在注浆、非开挖、地质灾害治理、科学钻探、固体矿产资源、水资源与油气资源(包括非常规能源)勘探开发、地下工程等实施过程中，都需要利用钻探(井)技术在岩土体(地层)中钻进一定规格的孔洞，在此过程中，为了建立地表钻进设备与地下破岩工具间的枢纽，以实现传递钻压和扭矩、输送冲洗介质、提取岩(矿)心、延长钻具等目的，必须用到钻杆；此外，在钻探(井)实施过程中，当钻遇复杂地层紧靠泥浆护壁堵漏难以奏效时，往往需要下套管，以保障钻探(井)作业的顺利实施；而钻杆、套管的使用和日常保养状况，将直接决定钻杆、套管的工况和使用寿命，为避免钻杆和套管内壁粘附的泥浆、水泥浆、氧化锈蚀层等对钻杆和套管的腐蚀破坏或固结体堵塞钻杆和套管内部通道，保障钻探(井)作业的顺利实施，因此对钻杆和套管内壁进行清洁是很有必要的。具体地，在上述领域的实施过程中，诸如：石油、天然气、页岩油/气、水、矿浆等流体或流固耦合介质的输送，尤其是长距离输送，管道是必不可少的输送媒介；此外，大量铺设于地表及埋设于地下的管道，在使用一定时期后，其内壁都会或多或少的出现污泥、结垢、腐蚀、锈蚀等影响管道系统正常运行的诸多问题，为延长管道使用寿命，保障正常的水、石油、天然气等的日常供应，就需要对管道进行清洁、修复或更换，而这些工序的顺利实施都需要率先对管道内壁进行清洁。

现有的管具清洁装置对管具内壁清洁不彻底，清洁方法比较单一，且清洁时能耗较高，作业效率低，灵活性、适应性和稳定性不强。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能管具内壁清洁装置及其清洁方法，有效的克服了现有技术的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多功能管具内壁清洁装置，包括同轴设置的喷筒、两个行走机构、清管器和中心轴；

上述喷筒为水平设置的柱状结构，其内同轴设有空腔；

上述中心轴内部中空且两端开口；上述中心轴穿过上述空腔，并贯穿上述喷筒两端，上述中心轴通过外壁上贯穿设置的多个槽孔与上述空腔连通，上述喷筒可相对于上述中心轴转动；

上述喷筒外周上可拆卸的安装有多个呈圆周均匀分布的喷头组件，上述喷头组件分别与上述空腔连通；

上述喷筒外周上径向均匀设置有多个用于对管具内壁进行刮擦清洁的钢刷组件；

上述清管器靠近喷筒的一端为出液端，另一端为进液端，上述中心轴两端分别安装有与其连通的行走接头，上述中心轴对应上述出液端的一端通过对应的行走接头与出液端固定连接并相互连通，上述中心轴远离清管器的一端对应的行走接头上可拆卸的安装有封堵，上述进液端外接高压清洁系统；

两个上述行走机构分别一一对应的安装在上述行走接头上；

多个上述喷头组件的喷淋方向在径向上一致，并朝向待清洁管具内壁及清管器倾斜设置，多个上述喷头组件喷淋时产生的高压射流的反推力可推动上述喷筒绕上述中心轴转动，并同步带动钢刷组件转动，并可推动上述喷筒相对于待清洁管具轴向移动，上述喷筒轴向移动时，通过中心轴及行走接头同步带动行走机构和清管器沿待清洁管具内壁轴向移动。

本发明的有益效果是：结构简单，使用方便，可对管具内壁实现无死角清洁，清洁效果较好，同时，利用喷淋介质的反推力即可实现整个装置沿管具内壁的移动清洁、高效且节能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上述空腔为圆柱状，并贯穿上述喷筒两端，上述空腔两端分别密封安装有轴承组件，上述中心轴两端分别穿过对应的上述轴承组件，并与轴承组件转动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：结构简单，设计合理，空腔两端与中心轴配合处密封性较好，能够实现旋转密封。

进一步，每个上述轴承组件均包括依次同轴顺序设置并相互抵接的密封圈、骨架油封、内端盖法兰盘、轴承和外端盖法兰盘，上述空腔两端均同轴设有台阶圆柱孔，上述密封圈、骨架油封、内端盖法兰盘和轴承分别安装在对应的上述台阶圆柱孔内，且上述密封圈与对应的台阶圆柱孔的孔底抵接，上述外端盖法兰盘通过螺钉固定安装在上述喷筒对应的端部，上述内端盖法兰盘通过螺钉固定安装在台阶圆柱孔的孔底处，上述中心轴两端分别依次穿过对应的密封圈、骨架油封、内端盖法兰盘、轴承和外端盖法兰盘，并与对应的上述轴承转动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：轴承组件结构简单，安装方便，与中心轴连接的密封性较好，能够解决转动密封的技术难题。

进一步，每个上述行走机构均包括至少三根呈圆周均匀分布的行走轮支腿，每个上述行走轮支腿的一端均固定在对应的行走接头外周上，另一端均通过支架转动安装有行走轮，上述行走轮分别与待清洁管具内壁接触，并可在待清洁管具内壁滚动。

采用上述进一步方案的有益效果是：行走机构结构简单，使用灵活方便，成本低，此外，该行走机构还具有支撑整个装置并方便装置整体移动的效果。

进一步，上述行走轮为万向行走轮，且上述行走轮表面设置有用于降低行走轮与管具内壁摩擦阻力、降低管具内壁污垢对行走轮粘附效果以及提升行走轮耐磨性能的仿生非光滑结构层。

进一步，上述仿生非光滑结构层为凹坑、凸包或棱纹的其中一种或多种的组合。

采用上述进一步方案的有益效果是：仿生非光滑结构层的设计使得行走轮沿管具内壁行走时降低与管具内壁之间的接触面积，摩阻力减小，同时，该结构层还可改善管具内壁上的污垢与行走轮粘附状态，确保行走轮能沿着待清洁管具内壁稳定、顺畅的移动。

进一步，上述喷头组件包括喷嘴弯管接头和喷嘴，上述喷嘴弯管接头的一端可拆卸的安装在上述喷筒外周上，并通过对应的通道与上述空腔连通，上述喷嘴可拆卸的安装在上述喷嘴弯管接头另一端，上述喷嘴的喷淋方向与待清洁的管具轴心线之间形成夹角α，与对应的上述喷头组件和喷筒轴心之间连线的延长线形成的夹角β，且上述20°≤α≤80°，上述15°≤β≤35°。

采用上述进一步方案的有益效果是：结构简单，使用方便，利于拆装组合，角度设计合理，可根据实际管具内壁及行进动力的状况调节α及β的角度，使得整个装置在保障对管具内壁清洁效果的同时沿管具内壁合理的移动。

进一步，上述喷筒为正N边形柱状结构，且N≥4，多个上述喷头组件呈圆周均匀分布在上述喷筒的每个侧面上。

采用上述进一步方案的有益效果是：该设计可使得喷头组件与喷筒外壁的连接处密封性较好。

还提供一种多功能管具内壁清洁装置的清洁方法，包括以下步骤：

步骤一：将高压清洁系统连接整个清洁装置；

步骤二：将整个清洁装置置入待清洁管具的其中一端，并确保装有封堵的一端朝向待清洁管具的另一端；

步骤三：开启高压清洁系统，对管具内壁进行清洁，具体为，高压清洁系统输出的清洁液或高压气流依次经清管器-对应出液端的行走接头-中心轴-空腔-喷头组件，最终在喷嘴处形成高压射流喷向管具内壁，对管具内壁进行清洁，在此过程中，高压射流的反推力推动喷筒转动，并同步带动多个钢刷组件转动对管具内壁刮擦清洁，同步，高压射流的反推力推动喷筒轴向移动，并同步带动行走机构和清管器沿管具内壁轴向移动，清管器移动过程中对管具内壁进行刮削处理，直至整个装置沿管具内壁移动通过；

步骤四：重复上述步骤二和步骤三，对管具内壁进行多次清洁。

有益效果是：整个清洁过程通过高压射流的喷淋清洁、钢刷组件的刮擦清洁以及后续清管器的刮削清洁三种工艺相结合，使得对管具内壁清洁效果好，高效且节能。

进一步，上述高压清洁系统为高压液体清洁系统或高压气流清洁系统；上述高压液体清洁系统包括高压泥浆泵和储液箱，上述高压泥浆泵的输入端通过高压胶管与上述储液箱连通，其输出端通过高压胶管与上述进液端连通，上述储液箱内装有清洁液；上述高压气流清洁系统为高压气泵或空压机，且其输出端通过高压胶管与上述进液端连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过高压液体清洁系统或高压气流清洁系统可实现对待清洁管壁的高压液体喷射清洁处理及高压气流干燥清洁处理，使得整个装置功能多元化，对管具内壁的清洁更彻底、效果更好。

附图说明

图1为本发明的多功能管具内壁清洁装置的去掉清管器的结构示意图；

图2为本发明的多功能管具内壁清洁装置在管具内壁行走时的结构示意图；

图3为本发明的多功能管具内壁清洁装置中喷筒截断结构示意图；

图4为本发明的多功能管具内壁清洁装置中中心轴的结构示意图；

图5为本发明的多功能管具内壁清洁装置中行走接头的结构示意图；

图6为本发明的多功能管具内壁清洁装置中清管器的结构示意图；

图7为本发明的多功能管具内壁清洁装置中去掉清管器的分解结构示意图；

图8为行走轮表面仿生非光滑结构层为凹坑的一个实施例的轴测图；

图9为图8的局部俯视结构示意图；

图10为图8的纵截面结构示意图；

图11为行走轮表面仿生非光滑结构层为凹坑的另一个实施例的轴测图；

图12为图11的局部俯视结构示意图；

图13为图11的纵截面结构示意图；

图14为行走轮表面仿生非光滑结构层为凹坑的再一个实施例的轴测图；

图15为图14的局部俯视结构示意图；

图16为图14的纵截面结构示意图；

图17为行走轮表面仿生非光滑结构层为凸包的一个实施例的轴测图；

图18为图17的局部俯视结构示意图；

图19为图17的纵截面结构示意图；

图20为行走轮表面仿生非光滑结构层为凸包的另一个实施例的轴测图；

图21为图20的局部俯视结构示意图；

图22为图20的纵截面结构示意图；

图23为行走轮表面仿生非光滑结构层为凸包的再一个实施例的轴测图；

图24为图23的局部俯视结构示意图；

图25为图23的纵截面结构示意图；

图26为行走轮表面仿生非光滑结构层为棱纹的一个实施例的轴测图；

图27为图26的纵截面结构示意图；

图28为行走轮表面仿生非光滑结构层为棱纹的另一个实施例的轴测图；

图29为图28的纵截面结构示意图；

图30为行走轮表面仿生非光滑结构层为棱纹的再一个实施例的轴测图。

图31为图30的纵截面结构示意图；

图32为行走轮表面仿生非光滑结构层为棱纹的又一个实施例的轴测图。

图33为图32的纵截面结构示意图；

图34为行走轮表面仿生非光滑结构层为凸包与凹坑组合的一个实施例的轴测图；

图35为图34的局部俯视结构示意图；

图36为图34的纵截面结构示意图；

图37为行走轮表面仿生非光滑结构层为棱纹与凹坑组合的一个实施例的轴测图；

图38为图37的局部俯视结构示意图；

图39为图37的纵截面结构示意图；

图40为行走轮表面仿生非光滑结构层为棱纹与凸包组合的一个实施例的轴测图；

图41为图40的局部俯视结构示意图；

图42为图40的纵截面结构示意图；

图43为喷淋方向与喷筒的轴心线配合的示意图；

图44为喷淋方向与喷头组件和喷筒的轴心连线配合的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、喷筒，2、行走机构，3、清管器，4、中心轴，5、钢刷组件，11、空腔，12、喷头组件，13、通道，21、行走接头，22、行走轮支腿，23、行走轮，41、槽孔，31、骨架轴，32、橡胶皮碗组件，51、刷头部，61、密封圈，62、骨架油封，63、内端盖法兰盘，64、轴承，65、外端盖法兰盘，111、台阶圆柱孔，121、喷嘴弯管接头，122、喷嘴，211、封堵，212、螺纹连接座，231、仿生非光滑结构层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例：如图1至6所示，本实施例的多功能管具内壁清洁装置包括同轴设置的喷筒1、两个行走机构2、清管器3和中心轴4；

上述喷筒1为水平设置的柱状结构，其内同轴设有空腔11；

上述中心轴4内部中空且两端开口；上述中心轴4穿过上述空腔11，并贯穿上述喷筒1两端，上述中心轴4通过外壁上贯穿设置的多个槽孔41与上述空腔11连通，上述喷筒1可相对于上述中心轴4转动；

上述喷筒1外周上可拆卸的安装有多个呈圆周均匀分布的喷头组件12，上述喷头组件12分别与上述空腔11连通；

上述喷筒1外周上径向均匀设置有多个用于对管具内壁进行刮擦清洁的钢刷组件5；

上述清管器3靠近喷筒1的一端为出液端，另一端为进液端，上述中心轴4两端分别安装有与其连通的行走接头21，上述中心轴4对应上述出液端的一端通过对应的行走接头21与出液端固定连接并相互连通，上述中心轴4远离清管器3的一端对应的行走接头21上可拆卸的安装有封堵211，上述进液端外接高压清洁系统；

两个上述行走机构2分别一一对应的安装在上述行走接头21上；

多个上述喷头组件12的喷淋方向在径向上一致，并朝向待清洁管具内壁及清管器3倾斜设置，多个上述喷头组件12喷淋时产生的高压射流的反推力可推动上述喷筒1绕上述中心轴4转动，并同步带动钢刷组件5转动，并可推动上述喷筒1相对于待清洁管具轴向移动，上述喷筒1轴向移动时，通过中心轴4及行走接头21同步带动行走机构2和清管器3沿待清洁管具内壁轴向移动。

整个清洁装置的工作原理为：将整个机构外接高压清洁系统后，将整个机构由管具一端开口处置入待清洁管具内，下一步，高压清洁系统输出高压气流或清洁液，并依次通过清管器3进液端-出液端-对应的行走接头21-中心轴4，此时，进入中心轴4的高压气流或清洁液受到封堵211的堵塞，不再沿中心轴4向前流动，并从多个槽孔41进入空腔11内，最后由空腔11分流输送至每个喷头组件12内，最终由喷头组件12的喷嘴处形成高压射流并喷向管具内壁进行清洁(高压射流的喷射压力大于等于10MPa)，在此过程中，高压射流的反作用力推动喷筒1绕中心轴4转动，并同步带动钢刷组件5转动对管具内壁进行刮擦清洁，清洁液喷出时的反作用力还可推动喷筒1相对于待清洁管具轴向移动，在喷筒1轴向移动过程中，喷筒1通过中心轴4带动整个装置沿管具内壁轴向移动，移动过程中，清管器3对管具内壁进行刮削处理，整个清洁过程中，喷头组件12先对管具内壁进行喷淋清洁，再同步通过钢刷组件5对管具内壁上粘附的污垢进行刮擦，喷淋与刮擦清洁后残留在管具内部的积液及其它杂质能在清管器3的刮削作用下排出管具外，同时由喷头组件12的喷嘴处形成的高压射流产生的漫流，也可对残留在管具底部的污垢排出管具外起到积极的作用，清洁完毕后，整个装置由管具另一端退出，若采用清洁液清洗，管具内积水较多则通过适宜的抽吸泵抽出。

上述钢刷组件5的远离上述喷筒1的一端设有刷头部51，刷头部51与待清洁管具的内壁接触设置，并与待清洁管具的内壁接触，喷筒1在高压射流反作用力推动下带动钢刷组件5转动，转动过程中，刷头部51对管具内壁进行刮擦去除污垢。

使用过程中，也可根据实际使用需求，将封堵211拆除连接其它清洁装置一起使用。

优选的，上述空腔11为圆柱状，并贯穿上述喷筒1两端，上述空腔11两端分别密封安装有轴承组件，上述中心轴4两端分别穿过对应的上述轴承组件，并与轴承组件转动连接，该设计使得中心轴4两端与空腔11两端配合处密封性较好，不会发生漏液状况，实现中心轴4的转动密封。

如图7所示，每个上述轴承组件均包括依次同轴顺序设置并相互抵接的密封圈61、骨架油封62、内端盖法兰盘63、轴承64和外端盖法兰盘65，上述空腔11两端均同轴设有台阶圆柱孔111，上述密封圈61、骨架油封62、内端盖法兰盘63和轴承64分别安装在对应的上述台阶圆柱孔111内，且上述密封圈61与对应的台阶圆柱孔111的孔底抵接，上述外端盖法兰盘65通过螺钉固定安装在上述喷筒1对应的端部，上述内端盖法兰盘63通过螺钉固定安装在台阶圆柱孔111的孔底处，上述中心轴4两端分别依次穿过对应的密封圈61、骨架油封62、内端盖法兰盘63、轴承64和外端盖法兰盘65，并与对应的上述轴承64转动连接，上述轴承组件结构简单，安装方便，与中心轴4配合时密封性较好。

上述喷筒1内设有多个与上述空腔11连通并与多个喷头组件12一一对应的通道13，每个上述通道13均远离空腔11的一端均延伸至喷筒1的外表面，上述喷头组件12可拆卸的安装在对应的上述通道13远离空腔11的一端通道口处，利于空腔11内清洁液的分液或气流的分流。

优选的，中心轴4两端外周上具有外螺纹，行走接头21为两端开口内部中空的筒体结构，且行走接头21与中心轴4连接的一端内壁上具有内螺纹，另一端外部具有外螺纹，设置有内螺纹的一端螺纹连接在中心轴4对应的端部，封堵211也是螺纹连接在对应的行走接头21远离中心轴4的一端端部外，此外，清管器3也是与对应的行走接头21远离中心轴4的一端螺纹连接固定。

优选的，每个上述行走机构2均包括至少三根呈圆周均匀分布的行走轮支腿22，每个上述行走轮支腿22的一端均固定在对应的行走接头21外周上，另一端均通过支架转动安装有行走轮23，上述行走轮23分别与待清洁管具的内壁接触，行走机构2结构设计简单，制作成本低。

上述行走接头21外周上对应每个行走轮支腿22的位置均设有螺纹连接座212，螺纹连接座212具有螺纹孔，上述行走轮支腿22螺纹安装在对应的圆孔槽内。

优选的，上述行走轮23为万向行走轮，且上述行走轮23表面设置有用于降低行走轮23与管具内壁摩擦阻力、降低管具内壁污垢对行走轮23粘附效果，以及提升行走轮23耐磨性能的仿生非光滑结构层231，该设计有利于行走轮23沿管具内壁的滚动行走以及整个装置沿管具内壁的轴向移动，由于仿生非光滑结构层231的设置，使得原本连续光滑的行走轮23表面变得不连续且非光滑(凹凸不平)，即呈现出仿生非光滑形态，可以降低行走轮23沿管具行走时与管具内壁的接触面积，减小摩阻力，降低能耗，同时，还可改善行走轮23表面与管具内壁上附着的污垢之间的粘连状态，具有防粘的效果，进一步确保行走轮23的稳定行进。

优选的，上述仿生非光滑结构层231为凹坑、凸包或棱纹的其中一种或多种的组合。

上述清管器3包括骨架轴31和圆柱环状的橡胶皮碗组件32，上述骨架轴31内部中空且两端开口，且其靠近喷筒1的一端为上述进液端，另一端为上述出液端，上述橡胶皮碗组件32同轴套设在上述骨架轴31上，上述橡胶皮碗组件32的外径与上述行走机构2滚动行进时的外径相匹配，上述橡胶皮碗组件32具有一定弹性，因此其外径应略大于管具的内径，在整个装置轴向移动时，橡胶皮碗组件32才能够对管具内壁进行刮削处理，能有效的对管具内壁进行清洁。

优选的，上述喷筒1外周上径向均匀设置有多个钢刷组件5，上述钢刷组件5的刷头部51远离上述喷筒1设置，并与待清洁管具的内壁接触，在喷筒1在高压射流的反推力作用下转动的同时，钢刷组件5可对管具内壁杂质或污浊进行周向的刮擦处理，将管具内壁上粘附的污垢刮除。

优选的，上述喷头组件12包括喷嘴弯管接头121和喷嘴122，上述喷嘴弯管接头121的一端可拆卸的安装在上述喷筒1外周上，并通过对应的通道13与上述空腔11连通，上述喷嘴122可拆卸的安装在上述喷嘴弯管接头121另一端，上述喷嘴122的喷淋方向P与待清洁的管具轴心线S之间形成夹角α(如图43)，与对应的上述喷头组件12和喷筒1轴心之间连线T的延长线F形成的夹角β(如图44)，且上述20°≤α≤80°，上述15°≤β≤35°，整个喷头组件12为组合式，便于拆装清洁，且其与喷筒1轴向的角度适当，利于通过喷淋清洁液时形成的反作用力推动整个装置沿管具内壁轴向移动对管具内壁进行清洁处理，无需其它动力驱动设备，使用非常方便，高效且节能。

上述喷嘴弯管接头121与喷嘴122连接处均采用螺纹连接，通道13远离空腔11的通道口处设有内螺纹，上述喷嘴弯管接头121螺纹安装在对应的通道13的通道口处内螺纹上。

优选的，上述喷筒1为正N边形柱状结构，且N≥4，多个上述喷头组件12成圆周均匀分布在上述喷筒1的每个侧面上，喷筒1的每个侧面均为平面，这就使得喷头组件12在安装时与喷筒1每个侧面的连接处密封性能较好。

上述仿生非光滑结构层可设计为多种结构，具体为：

①仿生非光滑结构层231为凹坑，并呈多列圆周均匀且间隔分布在每个行走轮23外周上，且每列均包括多个呈直线分布的凹坑，相邻两列的凹坑呈等间距的交错式分布。

凹坑为半球形凹坑(图8、9、10)或圆柱形凹坑(图11、12、13)或矩形的凹坑(图14、15、16)，每一列多个凹坑中相邻两个凹坑中心之间的间距为b，直径(或宽度)为a，相邻两列凹坑中其中一列的一个凹坑与另外一列中的对应两个凹坑中心之间的连线呈等边三角形分布，两列凹坑中相邻两个凹坑中心之间的垂直距离也为b，且b一般为a的1～3倍，所有凹坑在行走轮23外周上所占的表面积约占行走轮23外周表面积的10％～50％，凹坑的深度为c，且c一般为a的0.5～1倍，相邻两列的其中两个凹坑与行走轮23中心形成的夹角为θ，且θ一般为5°～30°，同一列凹坑中，位于两端的凹坑与对应的行走轮23两端之间的距离均为a～2a，凹坑的尺寸设计及间距排布经试验为最佳分布，当然也可根据实际使用情况选择其它合理的排布方式，在此不做一一列举。

②仿生非光滑结构层231为凸包，并呈多列圆周均匀且间隔分布在每个行走轮23外周上，且每列均包括多个呈直线分布的凹坑，相邻两列的凹坑呈等间距的交错式分布。

凸包为半球形凸起(如图17、18、19)或圆柱形凸起(如图20、21、22)或矩形的凸起(如图23、24、25)，同一列相邻两个凸包中心之间的间距为b，直径(或矩形凸起的宽度)为a，相邻两列仿生非光滑结构层231中其中一列的一个凸包与另外一列中的对应两个凸包中心之间的连线呈等边三角形分布，两列仿生非光滑结构层231中相邻两个凸包中心之间的垂直距离也为b，且b一般为a的1～3倍，所有凸包在行走轮23外周上所占的表面积约占行走轮23外周表面积的10％～50％，凸包的高度为c，且c一般为a的0.5～1倍，相邻两列的其中两个凸包与行走轮23中心形成的夹角为θ，且θ一般为5°～30°，同一列凸包中，位于两端的凸包与对应的行走轮23两端之间的距离均为a～2a，当凸包为圆柱形和矩形时，凸包的顶面(边缘)应倒圆角，圆角尺寸为d，且d一般为a的0.2～0.7倍；凸包的尺寸设计及间距排布经试验为最佳分布，当然也可根据实际使用情况选择其它合理的排布方式，在此不做一一列举。

③仿生非光滑结构层231为棱纹，该棱纹表面可以为弧面，也可以是纵截面为矩形或梯形的棱纹，每个行走轮23外周上均布有多个棱纹，且多个棱纹可以是等间距间隔设置，也可以是连续的波浪形设置，且棱纹的长度与行走轮23的宽度相等，棱纹的长度为l，且与行走轮23的宽度相等。

如图26、27所示，棱纹凸起的表面为弧面，且多个棱纹间隔设置，单个棱纹的顶部与行走轮23外表面之间的垂直距离为c，单个棱纹在行走轮23外周上所占的宽度为a，相邻两个棱纹之间的垂直间距为a，c一般为a的0.5～1倍，相邻两个棱纹的中心点与行走轮23的中心点之间形成夹角θ，且θ一般为5°～30°，所有棱纹在行走轮23外周上所占的表面积约占行走轮23外周表面积的10％～50％。

如图28、29所示，棱纹纵截面为凸起的矩形结构，且多个棱纹间隔设置，单个棱纹的顶部与行走轮23外表面之间的垂直距离为c，单个棱纹在行走轮23外周上所占的宽度为a，相邻两个棱纹之间的垂直间距为a，c一般为a的0.5～1倍，相邻两个棱纹的中心点与行走轮23的中心点之间形成夹角θ，且θ一般为5°～30°，棱纹的顶面(边缘)应倒圆角，圆角尺寸为d，且d一般为a的0.2～0.7倍，所有棱纹在行走轮23外周上所占的表面积约占行走轮23外周表面积的10％～50％。

如图30、31所示，棱纹纵截面为凸起的倒V形结构，且多个棱纹间隔设置，单个棱纹的顶部与行走轮23外表面之间的垂直距离为c，单个棱纹在行走轮23外周上所占的宽度为a，相邻两个棱纹之间的垂直间距为a，c一般为a的0.5～1倍，相邻两个棱纹的中心点与行走轮23的中心点之间形成夹角θ，且θ一般为5°～30°，棱纹的顶面(边缘)应倒圆角，圆角尺寸为d，且d一般为a的0.2～0.7倍，所有棱纹在行走轮23外周上所占的表面积约占行走轮23外周表面积的10％～50％。

如图32、33所示，棱纹纵截面为凸起的梯形结构，且多个棱纹连续设置，单个棱纹的顶部与行走轮23外表面之间的垂直距离为c，单个棱纹在行走轮23外周上所占的宽度为a，c一般为a的0.5～1倍，相邻两个棱纹的中心点与行走轮23的中心点之间形成夹角θ/2，且θ一般为5°～30°，棱纹的顶面(边缘)应倒圆角，圆角尺寸为d，且d一般为a的0.2～0.7倍，所有棱纹在行走轮23外周上所占的表面积约占行走轮23外周表面积的10％～50％。

上述棱纹的尺寸、结构设计及间距排布经试验为最佳分布，当然也可根据实际使用情况选择其它合理的排布方式，在此不做一一列举。

④仿生非光滑结构层231为凸包及凹坑的组合，凸包和凹坑分别呈列分布，且每列的凸包或凹坑列与列之间均等间距间隔设置，排布时，成列的凸包和凹坑交错间隔的分布在行走轮23外周上，且每列中每个凸包均与相邻的每列中的每个凹坑等间距交错排布。

如图34、35、36所示，凸包和凹坑均为圆柱形，凸包的高度或凹坑的深度为c，且两者直径均为a，相邻两列中对应的凹坑与凸包与行走轮23中心之间形成的夹角为θ，c一般为a的0.5～1倍，θ一般为5°～30°，同一列中相邻两个凸包或凹坑中心之间的间距为b，直径为a，相邻两列凸包中其中一列的一个凸包或凹坑与另外一列中的对应两个凹坑或凸包中心之间的连线呈等边三角形分布，两列仿生非光滑结构层231中相邻的凸包与凹坑中心之间的垂直距离也为b，且b一般为a的1～3倍，仿生非光滑结构层231在行走轮23外周上所占的表面积约占行走轮23外周表面积的10％～50％，凸包的顶面(边缘)应倒圆角，圆角尺寸为d，且d一般为a的0.2～0.7倍，同一列凸包中，位于两端的凸包或凹坑与对应的行走轮23两端之间的距离均为a～2a,上述凸包和凹坑的尺寸、结构设计及间距排布经试验为最佳分布，当然也可根据实际使用情况选择其它合理的排布方式，在此不做一一列举。

⑤仿生非光滑结构层231为棱纹和凹坑的组合，如图11所示，多个棱纹呈圆周等间距间隔的分布在每个行走轮23的外周上，凹坑成列设置在每个行走轮23外周上，并分布在相邻两个棱纹之间。

如图37、38、39所示，棱纹纵截面为弧面，凹坑为半球形凹坑，棱纹高度为c，宽度为a，凹坑深度为c，直径为a，相邻棱纹与凹坑的中心与行走轮23中心之间形成夹角θ，同一列中相邻两个凹坑中心之间的间距为b，同一列凹坑中，位于两端的凹坑与对应的行走轮23两端之间的距离均为a～2a，c一般为a的0.5～1倍，θ一般为5°～30°，b一般为a的1～3倍，仿生非光滑结构层231在行走轮23外周上所占的表面积约占行走轮23外周表面积的10％～50％。

⑥仿生非光滑结构层231为棱纹和凸包的组合，如图12所示，多个棱纹呈圆周等间距间隔的分布在每个行走轮23的外周上，凸包成列设置在每个行走轮23外周上，并分布在相邻两个棱纹之间。

如图40、41、42所示，棱纹纵截面为弧面，凸包为圆柱形，棱纹高度为c，宽度为a，凸包高度为c，直径为a，相邻棱纹与凹坑的中心与行走轮23中心之间形成夹角θ，同一列中相邻两个凹坑中心之间的间距为b，同一列凸包中，位于两端的凸包与对应的行走轮23两端之间的距离均为a～2a，c一般为a的0.5～1倍，θ一般为5°～30°，b一般为a的1～3倍，凸包的顶面(边缘)应倒圆角，圆角尺寸为d，且d一般为a的0.2～0.7倍，仿生非光滑结构层231在行走轮23外周上所占的表面积约占行走轮23外周表面积的10％～50％。

在一些实施例中整个装置上还安装有防水探照灯和防水摄像头，随着装置在管具内壁的移动清洁，防水探照灯可对管具内壁进行光照，防水摄像头可对管具内壁清洁的状态进行摄像，并通过有线或无线的方式将图像信息实时发送至后台接收器(电脑)并显示在显示屏上，工作人员可根据显示屏上的画面实时了解管具内壁的清洁状况，以确定清洁的频次，上述防水探照灯和防水摄像头一般安装在清管器3面朝喷筒1的一端端部或行走机构的行走轮支腿上，也可考虑在中心轴与封堵(或中心轴与清管器)之间专门设置一个用于安装防水探照灯和防水摄像头的接头。

利用该多功能管具内壁清洁装置对管具内壁清洁的方法，包括以下步骤：

步骤一：将高压清洁系统连接整个清洁装置；

步骤二：将整个清洁装置置入待清洁管具的其中一端，并确保装有封堵211的一端朝向待清洁管具的另一端；

步骤三：开启高压清洁系统，对管具内壁进行清洁，具体为，高压清洁系统输出的清洁液或高压气流依次经清管器3-对应出液端的行走接头21-中心轴4-空腔11-喷头组件12，最终在喷嘴122处形成高压射流喷向管具内壁，对管具内壁进行清洁，在此过程中，高压射流的反推力推动喷筒1转动，并同步带动多个钢刷组件5转动对管具内壁刮擦清洁，同步，高压射流的反推力推动喷筒1轴向移动，并同步带动行走机构2和清管器3沿管具内壁轴向移动，清管器3移动过程中对管具内壁进行刮削处理，直至整个装置沿管具内壁移动通过；

步骤四：重复上述步骤二和步骤三，对管具内壁进行多次清洁。

上述高压清洁系统为高压液体清洁系统或高压气流清洁系统；上述高压液体清洁系统包括高压泥浆泵和储液箱，上述高压泥浆泵的输入端通过高压胶管与上述储液箱连通，其输出端通过高压胶管与上述进液端连通，上述储液箱内装有清洁液，上述清洁液包括清水或其它符合要求的环保型清洁剂；上述高压气流清洁系统为高压气泵或空压机，且其输出端通过高压胶管与上述进液端连通；当对管具内壁进行高压液体射流清洁时，将高压泥浆泵输入端通过高压胶管与储液箱连通，高压泥浆泵输出端通过高压胶管连通清管器3，将整个机构由管具一端开口处置入待清洁管具内，下一步，开启高压泥浆泵抽取清洁液，并依次通过清管器3进液端-出液端-对应的行走接头21-中心轴4，此时，进入中心轴4的清洁液受到封堵211的堵塞，不再沿中心轴4向前流动，并从多个槽孔41进入空腔11内，最后由空腔11分液输送至每个喷头组件12内，最终由喷头组件12的喷嘴处喷向管具内壁进行清洁，在此过程中，清洁液喷出时的反作用力推动喷筒1绕中心轴4转动，并同步带动钢刷组件5转动对管具内壁进行刮擦清洁，清洁液喷出时的反作用力还可推动喷筒1相对于待清洁管具轴向移动，在喷筒1轴向移动过程中，喷筒1通过中心轴4带动整个装置沿管具内壁轴向移动，移动过程中，清管器3对管具内壁进行刮削处理，整个清洁过程中，喷头组件12先对管具内壁进行喷淋清洁，再同步通过钢刷组件5对管具内壁上粘附的污垢进行刮擦，刮擦残留的积液或其它杂质能在清管器3的刮削作用以及喷头组件的高压喷淋下脱离管具内壁，混合清洁液排出管具外，清洁完毕后，整个装置由管具另一端退出，若管具内积水较多则通过适宜的抽吸泵抽出；当对管具内壁进行气流清洁或干燥时，将高压气泵或空压机连通清管器3，高压气源进入清管器3进液端-出液端-对应的行走接头21-空腔11，最后由空腔分流进入每个喷头组件12，最终由喷头组件12的喷嘴处喷向管具内壁，实现管具内壁的气流除杂或干燥，在此过程中，高压气流反作用力驱使喷筒1相对于管具内壁转动，并驱动整个装置沿管具内壁轴向移动。

值得注意的是，当上述步骤一至四中的高压清洁系统为高压液体清洁系统时，还可在上述步骤四之后进行步骤五操作，步骤五具体为：

将高压液体清洁系统拆除，并替换安装高压气流清洁系统，重复上述步骤二至步骤四，对管具内壁进行高压气流干燥清洁。

该清洁方法通过喷头组件12喷淋清洁、钢刷组件5刮擦处理以及清管器3的刮削处理，能够将待清洁管具内壁上的污垢清理干净，并能随着整个装置沿管具的轴向移动将清洁掉的污垢排出管具外，整个清洁过程自动化控制，无需其他人员参与清洁，清洁作业效率高，清洁效果好。

若本装置在前进过程中，由于污垢的阻滞，使得仅依靠高压射流的反推力难以实现移动清洁，可通过在本装置前方设置钢丝绳牵引，或者在本装置后方采用刚性杆件顶推的方式施加前进的助力；当本装置需要后退时，通过拖拽高压胶管即可实现。

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。