一种自定心自行走全旋转高压水管道涂层清理装置的制作方法

本实用新型属于海底管线水泥涂层清理辅助设备技术领域，特别是涉及自定心自行走全旋转高压水管道涂层清理装置。

背景技术：

在维修气管线及油气混输管线时，管道外包有的水泥涂层及防腐层的清理一直是一种难题。现有施工中对管道外包有的水泥涂层及防腐层的清理通常采用的方法有：高温处理法，这种处理方法的缺陷在于高温处理只适用于防腐层的清理，且只能在干式环境中使用，难以在水下使用；液压镐冲击法，这种方法的缺陷在于接触式清理，容易对待清理管道造成损伤，影响进一步的施工，且清理速度较慢；手持式高压水法，这种方法的缺陷在于，高压水的后坐力比较大，潜水员的工作负荷大，难以满足长时间连续工作的要求。由于上述清理管道的方法都具有无法克服的缺陷，需要提供一种可靠有效的施工设备满足管道涂层清理的需要。

技术实现要素：

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种自定心自行走全旋转高压水管道涂层清理装置，根据设置好的清理涂层工艺流程要求，该装置结构设置相应设备定心、周向旋转、轴向横移、以及设备工作位置调整的横移行走相应功能的工作控制机构，设备骑行在被清理管道上，通过控制高压水的旋转喷射位置、调整设备工作位置，可以快速自动高效的完成管道涂层的清理。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种自定心自行走全旋转高压水管道涂层清理装置，其特征在于：包括夹紧定心外框架、两套结构相同的夹紧定心机构、回转及横移机构、两套结构相同的内部回转机构、喷嘴回转框架、喷嘴回转机构、喷嘴径向调整机构、高压水喷嘴以及两套结构相同的行走支撑机构；

其中，所述夹紧定心外框架用于支撑整个管道涂层清理装置的所有结构；两套夹紧定心机构布置在夹紧定心外框架两端的框架内，用于管道涂层清理装置在被清理管道径向方向的定位，确保清理工作时高压水喷嘴在被清理管道圆周向旋转时的轨迹与被清理管道的轴线同心；

所述回转及横移机构布置在夹紧定心外框架内，用于支撑内部回转机构的回转和横移；所述内部回转机构安装在回转及横移机构上，用于控制涂层清理装置工作的回转动作；所述喷嘴回转框架安装在回转及横移机构的内部，用于控制高压水喷嘴在被清理管道的周向旋转，与内部回转机构组合确保高压水喷嘴在被清理管道周向的全周运动；所述喷嘴径向调整机构安装在喷嘴回转框架上，用于调整高压水喷嘴到被清理管道径向方向的距离，高压水喷嘴安装在喷嘴径向调整机构上；三套行走支撑机构布置在夹紧定心外框架的外侧，每套行走支撑机构在管线周线方向三角形布置。

本实用新型还可以采用如下技术措施：

所述夹紧定心外框架包括前端框架、后端框架以及连接前、后框架的连接横梁；前端框架和后端框架的结构相同，均包括两块拱门形平板，两块拱门形平板之间设有连接杆，连接杆内穿装有紧固螺栓，所述紧固螺栓将两块拱门形平板构成一个整体前端或后端框架；所述前、后框架通过数个连接横梁连接在一起构成完整的夹紧定心外框架结构。

所述两套夹紧定心机构均包括顶部夹紧块、左夹紧摆臂、右夹紧摆臂、左夹紧活动块、右夹紧活动块、顶部夹紧驱动油缸、摆臂驱动油缸；所述顶部夹紧块连接顶部夹紧驱动油缸；顶部夹紧驱动油缸固定安装前端框架或后端框架上；所述左夹紧摆臂和右夹紧摆臂分别连接有与其对应的摆臂驱动油缸，所述左夹紧摆臂和右夹紧摆臂的端部安装有左夹紧活动块和右夹紧活动块；所述顶部夹紧块、左夹紧活动块和右夹紧活动块在被清理管线周线方向呈等边三角形布置，其定中心点为被清理管线轴线的中心点。

所述回转及横移机构包括前回转支撑板、后回转支撑板、导向横梁、双向横移油缸；前、后回转支撑板通过导向横梁连接构成一个框架结构；所述前、后回转支撑板下部均为半环形结构，双向横移油缸的两活塞杆端头通过连接法兰与前、后回转支撑板连接，所述双向横移油缸的缸筒固定安装在喷嘴回转框架上。

所述内部回转机构包括回转滑动支撑块、回转滑动导轨、回转液压马达、回转小齿轮、回转固定大齿轮、回转角度测量装置，回转固定大齿轮固定在夹紧定心外框架内侧上，回转小齿轮与回转固定大齿轮啮合，回转滑动支撑块固定安装在回转及横移机构上，回转滑动导轨固定在夹紧定心外框架上，回转滑动支撑块与回转滑动导轨滑动配合，回转液压马达通过驱动回转小齿轮使回转及横移机构在夹紧定心外框架内周向回转，回转角度最大可到220°，所述回转角度测量装置安装在上，用于测量回转及横移机构的回转角度。

所述喷嘴回转框架包括横移导向座、前固定板、后固定板、导向滚轮轴，导向滚轮轴圆周布置，通过连接螺栓固定在前、后固定板内，横移导向座布置在前固定板、后固定板之间，横移导向座中间穿入回转及横移机构的导向横梁，横移导向座可以沿导向横梁轴向运动；横移导向座两边分别固定前固定板及后固定板从而构成完整的喷嘴回转框架结构，喷嘴回转框架整体布置在夹紧定心外框架内；通过驱动回转及横移机构使喷嘴回转框架能够在夹紧定心外框架内沿被清理管线轴向运动。

所述喷嘴回转机构包括喷嘴回转马达、喷嘴回转小齿轮、喷嘴回转活动大齿轮，导向滚轮，喷嘴回转角度测量装置，喷嘴回转活动大齿轮为半环型结构，喷嘴回转活动大齿轮的外圈齿轮与喷嘴回转小齿轮啮合，喷嘴回转活动大齿轮的内圈与导向滚轮滚动配合，喷嘴回转马达输出轴安装喷嘴回转小齿轮，喷嘴回转马达布置在喷嘴回转框架外侧并固定在喷嘴回转框架上，喷嘴回转马达驱动喷嘴回转小齿轮带动喷嘴回转活动大齿轮在喷嘴回转框架内周向旋转，所述喷嘴回转角度测量装置安装在喷嘴回转框架的前固定板上，用于测量喷嘴的相对喷嘴回转框架的回转角度。

所述喷嘴径向调整机构包括固定连接块、调整座，调整小齿轮，固定连接块固定在喷嘴回转活动大齿轮的侧面，调整小齿轮安装在固定连接块内的矩形槽内，调整座为齿条结构，调整座穿入固定连接块的矩形槽内，调整座带齿侧与调整小齿轮啮合，调整座滑动矩形面与矩形槽滑动配合，通过旋转调整小齿轮从而控制调整座在管线径向方向的移动，调整座端部固定高压水喷嘴，从而喷嘴沿管线径向方向移动。

所述的行走支撑机构包括三套支撑导向外筒、三套支撑导向内筒、三套支撑调整油缸、三套行走腰型轮、一套行走驱动马达，支撑导向外筒固定在外框架上，支撑导向内筒通过键槽可以在支撑导向外筒内沿管线径向移动，支撑调整油缸缸筒与支撑导向外筒连接，支撑调整油缸活塞杆与支撑导向内筒连接，行走腰型轮固定在支撑导向内筒端部，驱动支撑调整油缸使导向内筒伸出，使行走腰型轮与管线接触定位，从而支撑整个管道涂层清理装置，其中一套行走驱动马达布置在顶部的行走支撑机构上且马达输出轴轴向插入行走腰型轮内通过键驱动行走腰型轮旋转，该套行走支撑机构为主动驱动，其余两套行走支撑机构不安装行走驱动马达，为被动驱动。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型适用于陆地及海底管线水泥涂层及防腐层的清理，采用非接触式高压水射流技术，可以有效保证不损伤管线，采用液压全自动化控制操作，提高清理涂层的工作效率，对海底管线涂层清理作业时有效减少潜水员水下工作量，通过自动定心机构可以适应不同直径管线定心的要求，自动方便的将整套装置定心在所需清理管线上，高压水喷嘴采用180°对称布置，可有效平衡高压水工作后坐力，保证工作装置工作平稳，周向采用回转框架与喷嘴回转复合回转控制，保证管线全周方向的清理，工作装置能在管线上自行行走，可方便快速调整设备在管线中的清理工作位置，节省施工作业的时间。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是夹紧定心外框架结构示意图；

图3是夹紧定心机构结构示意图；

图4是回转及横移机构结构示意图；

图5是内部回转机构结构示意图；

图6是喷嘴回转框架结构示意图；

图7是喷嘴回转机构结构示意图；

图8是喷嘴径向调整机构结构示意图；

图9是行走支撑机构结构示意图；

图10是本实用新型使用状态图。

图中：1、夹紧定心外框架；1-1、前端框架；1-10、拱门形平板；1-11、连接杆； 1-12、紧固螺栓；1-2、后端框架；1-3、连接横梁；2、夹紧定心机构；2-1、顶部夹紧块； 2-2、左夹紧摆臂；2-3、右夹紧摆臂；2-5、顶部夹紧驱动油缸；2-6、摆臂驱动油缸；2-7、左夹紧活动块；2-8、右夹紧活动块；3、回转及横移机构；3-1、前回转支撑板；3-2、后回转支撑板；3-3、导向横梁；3-4、双向横移油缸；4、内部回转机构；4-1、回转滑动支撑块；4-2、回转滑动导轨；4-3、回转液压马达；4-4、回转小齿轮；4-5、回转固定大齿轮；4-6、回转角度测量装置；5、喷嘴回转框架；5-1、横移导向座；5-2、前固定板； 5-3、后固定板；5-4、导向滚轮轴；6、喷嘴回转机构；6-1、喷嘴回转马达；6-2、喷嘴回转小齿轮；6-3、喷嘴回转活动大齿轮；6-4、导向滚轮；6-5、喷嘴回转角度测量装置； 7、喷嘴径向调整机构；7-1、固定连接块；7-2、调整座；7-3、调整小齿轮；8、高压水喷嘴；9、行走支撑机构；9-1、支撑导向外筒；9-2、支撑导向内筒；9-3、支撑调整油缸； 9-4、行走腰型轮；9-5、行走驱动马达。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图10，一种自定心自行走全旋转高压水管道涂层清理装置，其特征在于：包括夹紧定心外框架1、两套结构相同的夹紧定心机构2、回转及横移机构3、两套结构相同的内部回转机构4、喷嘴回转框架5、喷嘴回转机构6、喷嘴径向调整机构7、高压水喷嘴8以及两套结构相同的行走支撑机构9；

其中，所述夹紧定心外框架1用于支撑整个管道涂层清理装置的所有结构；两套夹紧定心机构2布置在夹紧定心外框架两端的框架内，用于管道涂层清理装置在被清理管道径向方向的定位，确保清理工作时高压水喷嘴在被清理管道圆周向旋转时的轨迹与被清理管道的轴线同心；

所述回转及横移机构3布置在夹紧定心外框架1内，用于支撑内部回转机构4的回转和横移；所述内部回转机构4安装在回转及横移机构3上，用于控制涂层清理装置工作的回转动作；所述喷嘴回转框架5安装在回转及横移机构3的内部，用于控制高压水喷嘴在被清理管道的周向旋转，与内部回转机构4组合确保高压水喷嘴在被清理管道周向的全周运动；所述喷嘴径向调整机构7安装在喷嘴回转框架5上，用于调整高压水喷嘴8到被清理管道径向方向的距离，高压水喷嘴8安装在喷嘴径向调整机构7上；两套行走支撑机构9布置在夹紧定心外框架1的外侧，每套行走支撑机构在管线周线方向三角形布置；在被清理管道完成一个工作点管道涂层的清理后，驱动管道涂层清理装置自动移动到下一个工作点。

请参阅图2，所述夹紧定心外框架1包括前端框架1-1、后端框架1-2以及连接前、后框架的连接横梁1-3；前端框架1-1和后端框架1-2的结构相同，均包括两块拱门形平板1-10，两块拱门形平板之间设有连接杆1-11，连接杆1-11内穿装有紧固螺栓1-12，所述紧固螺栓将两块拱门形平板构成一个整体前端或后端框架；所述前、后框架通过数个连接横梁1-3连接在一起构成完整的夹紧定心外框架结构。

请参阅图3，所述两套夹紧定心机构2均包括顶部夹紧块2-1、左夹紧摆臂2-2、右夹紧摆臂2-3、左夹紧活动块2-7、右夹紧活动块2-8、顶部夹紧驱动油缸2-5、摆臂驱动油缸2-6；所述顶部夹紧块2-1连接顶部夹紧驱动油缸2-5；顶部夹紧驱动油缸2-5固定安装前端框架1-1或后端框架1-2上；所述左夹紧摆臂2-2和右夹紧摆臂2-3分别连接有与其对应的摆臂驱动油缸2-6，所述左夹紧摆臂2-2和右夹紧摆臂2-3的端部安装有左夹紧活动块2-7和右夹紧活动块2-8；所述顶部夹紧块2-1、左夹紧活动块2-7和右夹紧活动块2-8在被清理管线周线方向呈等边三角形布置，其定中心点为被清理管线轴线的中心点。控制顶部夹紧驱动油缸2-5动作，将顶部夹紧块2-1沿管线径向方向运动到管线管壁顶部夹紧位置，顶部夹紧驱动油缸内置位置传感器，根据不同管线直径的要求，控制顶部夹紧驱动油缸2-5活塞杆伸出位置，从而控制顶部夹紧块2-1的位置，达到不同直径管线定心的要求。控制摆臂驱动油缸2-6动作，从而控制左右夹紧摆臂旋转运动使左右夹紧活动块移动到管线管壁左右夹紧位置，能够将管道涂层清理装置在管线周向自动定心。

请参阅图4，所述回转及横移机构3包括前回转支撑板3-1、后回转支撑板3-2、导向横梁3-3、双向横移油缸3-4；前、后回转支撑板通过导向横梁3-3连接构成一个框架结构；所述前、后回转支撑板下部均为半环形结构，双向横移油缸3-4的两活塞杆端头通过连接法兰与前、后回转支撑板连接，所述双向横移油缸3-4的缸筒固定安装在喷嘴回转框架上。双向横移油缸3-4外置位置传感器，可精确控制横移位置。

请参阅图5，所述内部回转机构4包括回转滑动支撑块4-1、回转滑动导轨4-2、回转液压马达4-3、回转小齿轮4-4、回转固定大齿轮4-5、回转角度测量装置4-6，回转固定大齿轮4-5固定在夹紧定心外框架1内侧上，回转小齿轮4-4与回转固定大齿轮4-5啮合，回转滑动支撑块4-1固定安装在回转及横移机构3上，回转滑动导轨4-2固定在夹紧定心外框架1上，回转滑动支撑块4-1与回转滑动导轨4-2滑动配合，回转液压马达4-3 通过驱动回转小齿轮4-4使回转及横移机构3在夹紧定心外框架1内周向回转，回转角度最大可到220°，所述回转角度测量装置安装在前回转支撑板3-1上，用于测量回转及横移机构的回转角度。

请参阅图6，所述喷嘴回转框架5包括横移导向座5-1、前固定板5-2、后固定板5-3、导向滚轮轴5-4，导向滚轮轴圆周布置，通过连接螺栓固定在前、后固定板内，横移导向座5-1布置在前固定板5-2、后固定板5-3之间，横移导向座5-1中间穿入回转及横移机构3的导向横梁3-3，横移导向座5-1可以沿导向横梁3-3轴向运动；横移导向座5-1两边分别固定前固定板5-2及后固定板5-3从而构成完整的喷嘴回转框架结构，喷嘴回转框架整体布置在夹紧定心外框架内；通过驱动回转及横移机构3使喷嘴回转框架能够在夹紧定心外框架内沿被清理管线轴向运动。

请参阅图7，所述喷嘴回转机构6包括喷嘴回转马达6-1、喷嘴回转小齿轮6-2、喷嘴回转活动大齿轮6-3，导向滚轮6-4，喷嘴回转角度测量装置6-5，喷嘴回转活动大齿轮 6-3为半环型结构，喷嘴回转活动大齿轮6-3的外圈齿轮与喷嘴回转小齿轮6-2啮合，喷嘴回转活动大齿轮6-3的内圈与导向滚轮6-4滚动配合，喷嘴回转马达6-1输出轴安装喷嘴回转小齿轮6-2，喷嘴回转马达6-1布置在喷嘴回转框架外侧并固定在喷嘴回转框架5 上，喷嘴回转马达6-1驱动喷嘴回转小齿轮带动喷嘴回转活动大齿轮6-3在喷嘴回转框架 5内周向旋转，所述喷嘴回转角度测量装置6-5安装在喷嘴回转框架5的前固定板5-2上，用于测量喷嘴的相对喷嘴回转框架的回转角度。

请参阅图8，所述喷嘴径向调整机构7包括固定连接块7-1、调整座7-2，调整小齿轮7-3，固定连接块7-1固定在喷嘴回转活动大齿轮6-3的侧面，调整小齿轮7-3安装在固定连接块7-1内的矩形槽内，调整座7-2为齿条结构，调整座7-2穿入固定连接块7-1 的矩形槽内，调整座7-2带齿侧与调整小齿轮7-3啮合，调整座7-2滑动矩形面与矩形槽滑动配合，通过旋转调整小齿轮7-3从而控制调整座7-2在管线径向方向的移动，调整座 7-2端部固定高压水喷嘴8，从而喷嘴沿管线径向方向移动。

请参阅图9，所述的行走支撑机构9包括三套支撑导向外筒9-1、三套支撑导向内筒 9-2、三套支撑调整油缸9-3、三套行走腰型轮9-4、一套行走驱动马达9-5，支撑导向外筒9-1固定在外框架上，支撑导向内筒9-2通过键槽可以在支撑导向外筒9-1内沿管线径向移动，支撑调整油缸9-3缸筒与支撑导向外筒9-1连接，支撑调整油缸9-3活塞杆与支撑导向内筒9-2连接，行走腰型轮9-4固定在支撑导向内筒9-2端部，驱动支撑调整油缸 9-3使导向内筒伸出，使行走腰型轮9-4与管线接触定位，从而支撑整个管道涂层清理装置，其中一套行走驱动马达9-5布置在顶部的行走支撑机构9上且马达输出轴轴向插入行走腰型轮9-4内通过键驱动行走腰型轮9-4旋转，该套行走支撑机构9具有主动驱动功能，其余两套行走支撑机构9不安装行走驱动马达，为被动驱动状态。在行走马达工作时，需要将夹紧定心机构收回通过行走腰型轮9-4的旋转驱动管道涂层清理装置沿管线轴向运动。

本实用新型适用于陆地及海底管线水泥涂层及防腐层的清理，采用非接触式高压水射流技术，可以有效保证不损伤管线，采用液压全自动化控制操作，提高清理涂层的工作效率，对海底管线涂层清理作业时有效减少潜水员水下工作量，通过自动定心机构可以适应不同直径管线定心的要求，自动方便的将整套装置定心在所需清理管线上，高压水喷嘴采用180°对称布置，可有效平衡高压水工作后坐力，保证工作装置工作平稳，周向采用回转框架与喷嘴回转复合回转控制，保证管线全周方向的清理，工作装置能在管线上自行行走，可方便快速调整设备在管线中的清理工作位置，节省施工作业的时间。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。