[發明專利]一種長輸管道改線與維搶修施工智能封堵機器人及方法

有效

• 申請號: 202110233935.4
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112923162B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 唐洋;熊浩宇;孫鵬;黃順瀟;吳杰;王遠;劉祥;敬鑫;劉清友;王國榮;侯浩;李猛;王明波;古麗
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;成都凌壯科技有限公司
• 主分類號: F16L55/105
• 分類號: F16L55/105;F16L55/18;F16L55/38;F16L55/40;F16L55/46;F16L55/48;F16L101/10;F16L101/30;F16L101/60
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

1.一種長輸管道改線與維搶修施工智能封堵機器人，其特征在于：智能封堵機器人包括通流調速器（1）、隔流機構（2）與伸縮機構（3），其中通流調速器（1）與隔流機構（2）均為兩個，且對稱分布在伸縮機構（3）兩邊；

隔流機構（2）位于機器人內側兩邊，包括液壓缸Ⅰ（210）、活塞Ⅰ（207）、活塞桿Ⅰ（208）、承壓臺（206）、固定卡座（201）、減震滾輪（202）、周向鎖定卡瓦（205）、密封橡膠圈（203）與錐形座（204），其中液壓缸Ⅰ（210）與活塞Ⅰ（207）位于隔流機構（2）內中部，活塞Ⅰ（207）通過螺帽（209）連接承壓臺（206），液壓缸Ⅰ（210）固定在固定卡座（201）上，固定卡座側面外殼體（2011）的內壁緊密貼合承壓臺側面外殼體（2061）外壁，固定卡座（201）徑向的外部分布有密封橡膠圈（203）、錐形座（204）、周向鎖定卡瓦（205）與減震滾輪（202），所述的周向鎖定卡瓦（205）由卡瓦（2051）與連接桿（2052）構成；

通流調速器（1）位于機器人最外端，包括皮碗（102）、通流調速器外殼（106）、導流頭（105）、信號收發器（104）、三瓣扇形過流器（107）、擋流板（110）、電機Ⅰ（108）、電池（109）和通訊器（112）；皮碗（102）共兩個，膠質材料，通過螺栓（101）固定在通流調速器外殼（106）兩端；三瓣扇形過流器（107）通過螺釘（103）與通流調速器外殼（106）固定，三瓣扇形過流器（107）中心設有空間用來安裝電機Ⅰ（108）、電池（109）和通訊器（112），在其外環設有間隙的三瓣扇形通道（111）；三瓣扇形過流器（107）后端裝有可旋轉的擋流板（110），擋流板（110）同樣為三瓣扇形結構，中心與電機Ⅰ（108）連接；三瓣扇形過流器（107）前端裝有導流頭（105），其為半橢球狀，前尖后寬，導流頭內部臺階（1051）深入三瓣扇形過流器（107）內部密封接觸；通流調速器（1）后端裝有信號收發器（104）；

伸縮機構（3）位于機器人中間，包括三位四通電磁閥（301）、蓄能器底座（302）、蓄能器（303）、隔板Ⅰ（304）、隔板Ⅱ（319）、電機Ⅱ（305）、微型液壓泵底座（306）、微型液壓泵（307）、儲油缸（308）、伸縮機構液壓缸蓋（309）、液壓缸Ⅱ（310）、活塞Ⅱ（311）、PLC控制器（312）、二位二通電磁閥（313）、伸縮機構上蓋（314）、伸縮機構下蓋（315）、外罩Ⅰ（316）、外罩Ⅱ（317）、外罩Ⅲ（318）；伸縮機構（3）與通流調速器（1）及隔流機構（2）三者之間通過轉向球桿（321）與螺旋管線（320）連接。

2.根據權利要求1所述的一種長輸管道改線與維搶修施工智能封堵機器人，其特征在于：所述的信號收發器（104）為圓形網狀結構，均勻密集交替分布有天線（1041），天線（1041）為彈性結構，內部通有線纜，頂部設有連接片（1042），信號收發器（104）中心部位為信號集成裝置（1043），與連接片（1042）通過線纜連通，同時信號集成裝置（1043）通過線纜與通訊器（112）連通。

3.一種長輸管道改線與維搶修施工智能封堵機器人的封堵方法，包括權利要求1或2中的封堵機器人，其特征在于：在進行管道封堵時需要兩個相同的機器人配合工作，且工作程序可分為地面準備、下放定位、錨定封堵與起錨回收四個階段，步驟如下：

S1、地面準備過程中，在目的管段兩端位置外壁設置一級信號收發裝置（5），同時調試好遠程監控機（7）；

S2、下放定位過程中，先后從外部井口放入兩個機器人，保證其在管內有足夠的間隔，所述封堵機器人內的PLC控制器（312）將工作信號傳遞給通訊器（112），經過信號轉換后再通過信號收發器（104）接觸管壁傳遞給一級信號收發裝置（5），經信號過濾裝置（4）處理后，再以無線信號傳給二級信號收發裝置（6）最終傳給遠程監控機（7），以讓外界實時監測管內封堵機器人的位置與工作狀態；

S3、封堵機器人即將到達目標位置時，遠程監控機（7）的信號命令經過信號收發器（104）傳入封堵機器人內的通訊器（112），經過信號轉換處理后傳遞給PLC控制器（312），從而控制電機與電磁閥工作，遠程監控機（7）先通過控制電機Ⅰ（108）從而控制通流調速器（1）的擋流板（110）旋轉收回，使通道口完全過流，機器人減速，之后遠程監控機（7）通過控制電磁閥調控液壓缸Ⅰ（210）中液壓油液量，從而控制活塞Ⅰ（207）的收縮程度進而控制卡瓦（2051）的徑向擴張程度，使卡瓦（2051）適當接觸管壁，讓機器人減速行駛，待到達機器人各自目標位置附近時停住；

S4、遠程監控機（7）控制伸縮機構（3）與兩端隔流機構（2）通過液壓缸Ⅱ（310）和活塞Ⅱ（311）配合動作朝目標位置運動，一次運動所設定的動作程序為：前端隔流機構卡瓦收回-伸縮機構伸長-前端隔流機構卡瓦錨定-后端隔流機構卡瓦收回-伸縮機構收縮-后端隔流機構卡瓦錨定，反復運動至機器人到達目標位置；

S5、遠程監控機（7）控制活塞Ⅰ（207）繼續運動，帶動固定卡座（201）向承壓臺（206）運動擠壓錐形座（204），由連接桿（2052）配合錐形座（204）推出卡瓦（2051）完全錨定卡在管壁上；

S6、封堵過程是遠程監控機（7）同時對兩個機器人下達封堵命令，機器人的液壓缸Ⅰ（210）帶動活塞Ⅰ（207）繼續運動，從而帶動固定卡座（201）繼續向錐形座（204）運動并擠壓密封橡膠圈（203），在密封橡膠圈擠壓作用下，實現管道內部的密封效果；

S7、起錨回收過程中，遠程監控機（7）對兩個機器人下達同步起錨命令，機器人的活塞Ⅰ（207）反向運動，密封橡膠圈（203）和周向鎖定卡瓦（205）徑向收回完成起錨動作，最后機器人隨管內流體流至下一通道口回到地面。