一种可自解的管道猪及管道猪自解堵方法

本发明属于管道猪救援，具体涉及一种可自解的管道猪及管道猪自解堵的方法。

背景技术：

1、近年来，油气管道获得广泛应用，但随着管道系统的持续运行，管道内常出现腐蚀、裂纹等缺陷。对于缺陷的检测，管道内机器人作为理想的非开挖式自设备被广泛应用于管道检测领域。其中，管道猪具有可在长输管道运行等诸多优点成为目前最常用的管道机器人之一。

2、但是现有的管道猪在管道内检测过程中，当遇到未全开的球阀、焊缝时，管道猪易滞留在管道内部，形成堵塞。如果形成堵塞，将造成介质流通不畅等问题，通常将一清管器放入管道内，将被卡堵管道猪推出。但此方法会对管道猪造成较大程度的损伤，且解堵成功率不高。如若未能将其冲出，则需要人工开挖，耗费大量的人力和物力。

3、现有技术中当遇到管道猪或者清管器卡堵在管道中时，常规的解决方案是再放入一个清管器，将卡堵的管道猪或者清管器从卡堵点移动出来，但此方法费时费力，没有从改变管道猪结构，使管道猪实现自救的方法。如《输气管道清管器卡堵诊断与应急处置——以宝汉线为例》中描述了一种解决清管器卡堵的办法，此办法为在放入清管器之前，先放入一泡沫清管器，以增加缓冲，减少对卡堵的清管器或者管道猪的损伤，但由于卡堵的清管器或者管道猪对管道中的节流作用和泡沫清管器的缓冲吸能作用，使得解救卡堵的管道猪或者清管器的成功率降低。

4、目前所采用的对卡堵的管道猪的解救方法，尚未实现既能降低对卡堵的管道猪的损伤，又可以提高对卡堵的管道猪的解救的成功率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可自解的管道猪及管道猪自解堵的方法。

2、本发明的上述目的之一通过以下技术方案来实现：

3、一种可自解堵的管道猪，包括前后依次设置的动力节、检测节和电池节，所述动力节后部与检测节前部通过前部连接件连接，检测节后部与电池节前部通过后部连接件连接；

4、所述动力节包括钢骨架、液压装置部分、步进装置部分、密封支撑部分、动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊；所述钢骨架包括前端钢骨架部分和后端钢骨架部分，两者通过步进装置部分的支撑架连接；后端钢骨架为设置有内腔的空心结构，其后端固定有后盖板

5、所述密封支撑部分包括动力节前密封皮碗和动力节后密封皮碗，均采用形状记忆橡胶制成，并分别套装固定于前端钢骨架的前部位置和后端钢骨架的后部位置；所述动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊均为环形皮囊，分别沿轴向被限位在前端钢骨架上位于动力节前密封皮碗后侧的前部皮囊安装槽和后端钢骨架上位于动力节后密封皮碗前侧的后部皮囊安装槽内；所述液压装置部分设置于后端钢骨架的内腔中，所述液压装置部分与步进装置部分连接，用于驱动步进装置部分；所述液压装置部分与动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊连接，用于驱动动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊径向膨胀；

6、所述步进装置部为可进行径向和轴向运动的复合运动机构，包括双轴液压马达、两组滑块连杆组、支撑架、两组刹车组件；双轴液压马达安装于支撑架内，与两组滑块连杆组驱动连接，在两组滑块连接组的输出末端分别安装有一组刹车组件，用于与管道内壁形成摩擦接触；

7、在前端钢骨架及后端钢骨架上对应于安装动力节前密封皮碗和动力节后密封皮碗的位置沿圆周方向设置有安装孔，在安装孔内固定嵌装有半导体制冷柱，构成冷却装置。

8、而且，所述前部连接件和后部连接件均采用万向节。

9、而且，前、后皮囊安装槽均可采用套装在对应钢骨架上的两法兰盘构成，一个法兰盘固定在钢骨架上，另一个可活动式套装在法兰盘上，两个法兰盘通过螺栓连接，两法兰盘之间构成备用皮囊安装槽。

10、而且，所述滑块连杆组包括连杆ⅰ、连杆ⅱ、连杆ⅲ、铰链ⅰ、铰链ⅱ、滑动滑槽块；连杆ⅰ一端固定连接在双轴液压马达输出轴上，连杆ⅱ一端通过铰链ⅰ与连杆ⅰ另一端铰连接，连杆ⅲ内端通过铰链ⅱ与连杆ⅱ另一端铰连接；滑动滑槽块外部通过径向滑槽与连杆ⅲ滑动配合，滑动滑槽块内部通过t形导轨与设置于支撑架侧面上的t形槽形成沿管道轴向的滑动配合。

11、而且，滑块连杆组还包括稳固滑槽块，稳固滑槽块外部通过滑槽与连杆ⅱ滑动配合，内部通过连接转轴与支撑架可相对转动式连接。

12、而且，所述刹车组件包括刹车板和高摩擦系数板；所述刹车板的内侧中部与连杆ⅲ的外端垂直固定连接；所述刹车板和高摩擦系数板均采用弧形板，刹车板采用刚性板，高摩擦系数板采用柔性板，在刹车板的外侧设置安装槽，所述高摩擦系数板嵌装固定于该安装槽内，且高摩擦系数板的外侧面高于刹车板的外侧面。

13、而且，所述液压装置部分包括齿轮泵、二位三通换向阀、二位四通换向阀、液压管路部分；其中齿轮泵、二位三通换向阀和二位四通换向阀安装于后端钢骨架的内腔中；齿轮泵的进油口与设置于后盖板上的过油孔对正连通，齿轮泵的出油口通过第一液压管路与二位三通换向阀连接，二位三通换向阀通过第二液压管路与二位四通换向阀连接，二位四通换向阀通过第三和第四液压管路与步进装置部分的双轴液压马达连接；二位四通换向阀通过第五液压管路与动力节后部的管道内腔相通；二位三通换向阀通过第六液压管路与动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊连接。

14、本发明的上述目的之二通过以下技术方案来实现：

15、一种可自解堵的管道猪的自解堵的方法，包括如下步骤：

16、步骤1、管道猪在管道中行进发生卡堵；

17、步骤2、冷却装置对两动力节密封皮碗冷却，使动力节密封皮碗收缩，减少动力节密封皮碗半径；

18、步骤3、启动齿轮泵，两管道内的介质通过液压装置部分的管路输送至双轴液压马达，驱动两组滑块连杆组运动，使两刹车组件与管道的内部压紧接触，然后该整个管道猪提供先前的驱动力，通过一次或反复循环运作使管道猪移动出卡堵点；

19、步骤4、当管道猪移动出卡堵点后，介质经对应管路流入到动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊，使动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊逐渐充入介质，使之沿径向体积增大，直至贴合管壁并对管壁给予一定压力时停止，使动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊代替两动力节密封皮碗，使得管道猪重新获得动力，在管道内介质的推动下，继续前行。

20、本发明具有的优点和积极效果为：

21、本发明通过在现有管道猪的前端增设动力节，可实现在管道猪发生卡堵的情况下，通过液压装置部分驱动步进装置部分在外部通过刹车组件固定于管道内壁的情况下，给管道猪的其他部分提供向前的冲击力，冲过堵塞部位，从而通过管道猪自己实现从卡堵点移动出来并获得动力的过程，显著提高了救援的成功率和效率。

技术特征：

1.一种可自解堵的管道猪，其特征在于：包括前后依次设置的动力节、检测节和电池节，所述动力节后部与检测节前部通过前部连接件连接，检测节后部与电池节前部通过后部连接件连接；

2.根据权利要求1所述的可自解堵的管道猪，其特征在于：所述前部连接件和后部连接件均采用万向节。

3.根据权利要求1所述的可自解堵的管道猪，其特征在于：前、后皮囊安装槽均采用套装在对应钢骨架上的两法兰盘构成，一个法兰盘固定在钢骨架上，另一个可活动式套装在法兰盘上，两个法兰盘通过螺栓连接，两法兰盘之间构成备用皮囊安装槽。

4.根据权利要求1所述的可自解堵的管道猪，其特征在于：所述滑块连杆组包括连杆ⅰ、连杆ⅱ、连杆ⅲ、铰链ⅰ、铰链ⅱ、滑动滑槽块；连杆ⅰ一端固定连接在双轴液压马达输出轴上，连杆ⅱ一端通过铰链ⅰ与连杆ⅰ另一端铰连接，连杆ⅲ内端通过铰链ⅱ与连杆ⅱ另一端铰连接；滑动滑槽块外部通过径向滑槽与连杆ⅲ滑动配合，滑动滑槽块内部通过t形导轨与设置于支撑架侧面上的t形槽形成沿管道轴向的滑动配合。

5.根据权利要求4所述的可自解堵的管道猪，其特征在于：所述滑块连杆组还包括稳固滑槽块，稳固滑槽块外部通过滑槽与连杆ⅱ滑动配合，内部通过连接转轴与支撑架可相对转动式连接。

6.根据权利要求4所述的可自解堵的管道猪，其特征在于：所述刹车组件包括刹车板和高摩擦系数板；所述刹车板的内侧中部与连杆ⅲ的外端垂直固定连接；所述刹车板和高摩擦系数板均采用弧形板，刹车板采用刚性板，高摩擦系数板采用柔性板，在刹车板的外侧设置安装槽，所述高摩擦系数板嵌装固定于该安装槽内，且高摩擦系数板的外侧面高于刹车板的外侧面。

7.根据权利要求1所述的可自解堵的管道猪，其特征在于；所述液压装置部分包括齿轮泵、二位三通换向阀、二位四通换向阀、液压管路部分；其中齿轮泵、二位三通换向阀和二位四通换向阀安装于后端钢骨架的内腔中；齿轮泵的进油口与设置于后盖板上的过油孔对正连通，齿轮泵的出油口通过第一液压管路与二位三通换向阀连接，二位三通换向阀通过第二液压管路与二位四通换向阀连接，二位四通换向阀通过第三和第四液压管路与步进装置部分的双轴液压马达连接；二位四通换向阀通过第五液压管路与动力节后部的管道内腔相通；二位三通换向阀通过第六液压管路与动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊连接。

8.一种基于权利要求1-7任一所述的可自解堵的管道猪的自解堵方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结
本发明属于管道猪救援技术领域，解决管道猪的有效解堵问题，本发明涉及一种可自解的管道猪及管道猪自解堵方法，包括前后依次设置的动力节、检测节和电池节，动力节后部与检测节前部、检测节后部与电池节前部分别通过前部连接件和后部连接件连接；动力节包括钢骨架、液压装置部分、步进装置部分、密封支撑部分、动力节前端备用皮囊、动力节后端备用皮囊；步进装置部为可进行径向和轴向运动的复合运动机构；在前端钢骨架及后端钢骨架上对应于安装动力节前密封皮碗和动力节后密封皮碗的位置沿圆周方向设置有安装孔，在安装孔内固定嵌装有半导体制冷柱，构成冷却装置。本发明可实现管道猪的有效解堵。

技术研发人员：曹国忠,郭航江,孙寅迪,李江,高钱钱,张光锐,付家铭
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15