一种隧道内运输大型压力钢管的专用机构的制作方法

1.本实用新型涉及运输设备技术领域，尤其涉及一种隧道内运输大型压力钢管的专用机构。


背景技术：

2.压力钢管是工程实践中应用较为广泛的承压疏导装置，随着其性能的不断衍变，用途也日益广泛。由其是具有高的抗压性能，高的耐腐蚀性能，安装快捷方便等优点，在水电工程项目中起到抗压引流减少势能损失等关键性作用。但实际水电工程项目中压力钢管都是在隧道内进行安装，由于受到施工环境、施工条件、施工成本等各方面的限制和约束，再加上钢管自身重量等影响，其在隧道内部的运输和安装都存在很大的困难，因此需要开发设计新的台车装置专门的对大吨位钢管的运输工作。目前，针对钢管台车的运输设备虽然较多，但是它们大多数都是应用于体积较小，重量较轻，而且运输空间相对充足的环境下，对于上述所描述的施工条件是不适用的，还没有专业用于上述压力钢管运输的台车装置。因此，基于上述的分析以及技术特点，需要针对具体的环境开发设计新的台车装置，从而解决上述的矛盾，达到在水电工程实际中隧道内安全可靠运输压力钢管的目的。
3.例如，公开号为cn111455945a的中国专利文献公开了一种适用于引水隧洞大直径压力管道的专用台车，属于运输设备技术领域，用于解决隧洞内大直径压力管道的运输及安装困难的问题。该台车包括行走系统、主梁、支撑系统、液压系统和电气控制系统，行走系统包括行走轮组、液压马达和支撑平台，支撑平台的左侧设置有配重系统，支撑系统包括支撑架、支撑架行走机构、横向支撑臂和纵向支撑臂，主梁上固定有支撑架行走液压油缸，支撑架行走液压油缸的伸缩端与支撑行走机构固定连接，横向支撑臂对称分布在支撑架的左右两侧，纵向支撑臂竖直设置在支撑臂的上部。该发明的有益技术效果包括：1)该台车不仅能够满足钢管在洞内的运输，还可解决钢管的快速调整安装就位问题；2)通过调整支撑架与主梁的相对位置以及配重系统的重量和位置以满足不同长度和重量的管件运输；3)支撑臂长度可以调节，进而可以满足不同直径管件的装载需求；4)该台车不仅能够满足单节钢管在洞内的运输，也可以由两台相同台车同时配合使用，进行长尺寸、大重量的管件的运输安装。但是，该发明仍存在以下技术不足：该专用台车可以利用行走系统的行走轮组进行转向而调整待安装管道位于隧道内的位置，然而当隧道与待安装管道之间的间隙较小时，由于专用台车的行走轮组不能在隧道内进行横向移动，仅能通过前方的行走轮组进行转向，因而需要多次反复地前后调整车轮组的转向，从而在小直径隧道内安装大直径的管道时不能快速地调整待安装管道的轴向位置。因此，针对现有技术的不足有必要进行改进。
4.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于实用新型人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。


技术实现要素：

5.针对现有技术之不足，本实用新型提供一种隧道内运输大型压力钢管的专用机构。该专用机构至少包括一个第一运输平台和一个第二运输平台。所述第一运输平台和第二运输平台分别设置有第一升降元件和第二升降元件。所述第一升降元件与第二升降元件以能够顶升并支承起中心支撑元件的方式通过所述中心支撑元件连接，所述第一运输平台和一个第二运输平台均设置有全向轮元件。所述全向轮元件按照至少能够通过所述全向轮元件将所述第一运输平台和/或第二运输平台的移动方向在第一方向与第二方向之间进行切换而实现所述第一运输平台和/或第二运输平台在隧道内进行纵向和/ 或横向移动以提高管道对位的效率的方式转动地连接于所述第一运输平台和/或第二运输平台。
6.根据一个优选实施方式，所述第一运输平台和/或第二运输平台按照能够驱动所述全向轮元件的方式设置有至少一个动力元件。所述动力元件的输出端至少能够通过传动轴以齿轮传动的方式与全向轮元件转动地连接。
7.根据一个优选实施方式，所述中心支撑元件上按照能够支撑所述压力钢管的方式连接有多个主支撑元件。所述主支撑元件靠近所述中心支撑元件的端部沿所述中心支撑元件的周向表面均匀分布。
8.根据一个优选实施方式，所述主支撑元件远离所述中心支撑元件的一端按照能够支撑不同管径的压力钢管的方式设置有可伸缩元件。所述可伸缩元件沿所述主支撑元件的轴向方向连接于所述主支撑元件远离所述中心支撑元件的一端。
9.根据一个优选实施方式，所述可伸缩元件远离所述中心支撑元件的一端按照能够防止对所述压力钢管的内壁造成损伤的方式设置有缓冲元件。所述缓冲元件沿着垂直于所述可伸缩元件的轴向方向连接于可伸缩元件远离所述中心支撑元件的一端。
10.根据一个优选实施方式，所述第一升降元件与第二升降元件靠近所述中心支撑元件的一端按照能够使得所述中心支撑元件绕其中心轴线旋转以对所述压力钢管的安装角度进行调整的方式均设置有旋转元件。所述中心支撑元件靠近所述第一升降元件和/或第二升降元件的端部以枢转方式连接于所述旋转元件。
11.根据一个优选实施方式，所述第一运输平台和/或第二运输平台按照至少能够为可伸缩元件提供驱动动力的方式设置有至少一个液压动力元件。所述液压动力元件能够通过液压管道连接于所述可伸缩元件。
12.根据一个优选实施方式，所述中心支撑元件按照能够便于安装所述压力管道的方式设置有多个导向部。所述导向部包括导向伸缩元件与导向支撑元件。所述所述导向伸缩元件和导向支撑元件与所述中心支撑元件连接的一端均沿所述中心支撑元件的周向表面分布。所述导向伸缩元件按照能够调整所述导向支撑元件与所述中心支撑元件之间的夹角的方式与所述导向支撑元件远离所述中心支撑元件的另一端可伸缩地连接。
13.根据一个优选实施方式，所述导向支撑元件远离所述中心支撑元件的一端按照便于所述导向支撑元件以滚动连接的方式支承所述压力管道内壁的方式设置有轮组元件。所述轮组元件以枢转方式铰接于所述导向支撑元件远离所述中心支撑元件的一端。
14.根据一个优选实施方式，所述第一运输平台和/或第二运输平台按照能够保持第一运输平台和/或第二运输平台的平衡以防止所述第一运输平台和 /或第二运输平台发生倾覆的方式设置有配重元件。所述配重元件能够活动地连接于所述第一运输平台和/或第
二运输平台远离地面的一侧。
15.本实用新型的有益技术效果至少包括：
16.本专用机构第一运输平台和第二运输平台远离地面的一侧分别设置有第一升降元件和第二升降元件，第一升降元件与第二升降元件远离地面的一端通过中心支撑元件可拆卸地连接，第一运输平台和一个第二运输平台均设置有全向轮元件，全向轮元件活动地连接于第一运输平台和/或第二运输平台面向地面的一侧，可以通过全向轮元件将第一运输平台和/或第二运输平台的移动方向在第一方向与第二方向之间进行切换而实现在隧道内进行纵向和/或横向移动以提高管道对位的效率。
附图说明
17.图1是本实用新型的一个优选实施方式的侧视示意图；
18.图2是本实用新型第一运输平台的全向轮元件的一个优选实施方式的简化示意图；
19.图3是本实用新型主支撑元件的一个优选实施方式的俯视示意图。
20.附图标记列表
21.1：第一运输平台
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2：第二运输平台
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3：第一升降元件
22.4：第二升降元件
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5：中心支撑元件
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6：全向轮元件
23.7：动力元件
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8：主支撑元件
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9：旋转元件
24.10：液压动力元件
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11：导向部
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12：配重元件
25.8a：可伸缩元件
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8b：缓冲元件
具体实施方式
26.下面结合附图进行详细说明。
27.如图1和图2所示，一种隧道内运输大型压力钢管的专用机构至少包括一个第一运输平台1和一个第二运输平台2。第一运输平台1和第二运输平台2远离地面的一侧分别设置有用于钢管安装标高的第一升降元件3和第二升降元件4。第一升降元件3与第二升降元件4远离地面的一端通过中心支撑元件5可拆卸地连接。第一运输平台1和一个第二运输平台2均设置有全向轮元件6。在第一升降元件3与第二升降元件4能够顶升中心支撑元件5 并通过中心支撑元件5支撑起待安装压力钢管的情况下，全向轮元件6按照至少能够通过全向轮元件6将第一运输平台1和/或第二运输平台2的移动方向在第一方向与第二方向之间进行切换而实现在隧道内进行纵向和/或横向移动以提高管道对位的效率的方式活动地连接于第一运输平台1和/或第二运输平台2面向地面的一侧。优选地，第一运输平台1和第二运输平台2 可以均为配备有车轮组的车体。优选地，第一升降元件3和第二升降元件4 均可以用于调整钢管的安装标高。优选地，升降元件可以采用现有技术，例如可以采用rc100系列型号的升降液压缸。优选地，第一升降元件3与第二升降元件4可以通过顶升中心支撑元件5以支撑待安装压力钢管。优选地，第一升降元件3和第二升降元件4的升降行程可以根据实际需求灵活地选定。例如，第一升降元件3和第二升降元件4的升降行程可以零至四百毫米。优选地，全向轮元件6可以由电机提供动力。
28.优选地，全向轮元件6可以包含多组全向轮。优选地，全向轮元件6可以采用现有技
术，例如可以采用型号为qlm-20的铸造件大负载九十度全向轮。与此同时，由于全向轮元件6的驱动和控制技术为现有技术，本领域技术人员可以轻易地查找并掌握相应的技术资料，故此处不再赘述全向轮元件 6的驱动和控制原理，也不要求对全向轮元件6的驱动和控制技术进行保护。优选地，动力元件7的输出端可以通过传动轴以齿轮啮合的方式与全向轮元件6可转动地连接。优选地，电机可以采用同步带驱动方式驱动全向轮元件 6。优选地，电机可以采用现有技术，例如，可以采用型号为y315m-4的电机。优选地，电机的功率根据根据实际需求灵活地选定以使得全向轮元件6 可以达到所需求的移动速度。优选地，全向轮元件6的移动速度可以为零至四十米/分钟。优选地，全向轮元件6的移动速度可以根据需求人为地设定。优选地，第一方向可以为平行于隧道轴向的方向。优选地，第二方向可以为垂直于隧道轴向的方向。优选地，第一运输平台1和第二运输平台2的数量可以为多个。优选地，第一运输平台1和第二运输平台2可以同时以垂直于隧道轴向的方向而进行横向移动的方式调整待安装管道的安装轴线。此外，本实用新型可以工作的隧道的曲线段半径可以不做限定，例如隧道的曲线段半径可以为四百米。通过该配置方式，在小直径隧道内运输大直径钢管时，通过全向轮元件6可以快捷地通过全向轮元件6将第一运输平台1和/或第二运输平台2的移动方向在第一方向与第二方向之间进行切换，然后通过调整驱动全向轮元件6运转的电机正向或者反向运动以实现全向轮元件6的前进与后退，从而可以实现第一运输平台1和第二运输平台2同时在隧道内进行纵向或横向移动；与此同时还可以在第一升降元件3和第二升降元件4的配合，通过升降第一升降元件3和/或第二升降元件4，以调整待安装管道的安装标高，最终提高了管道对位以及管道安装等工作的效率。优选地，中心支撑元件5可以由金属材质制成。优选地，中心支撑元件5可以呈圆柱体形。优选地，中心支撑元件5的内部可以空腔，以便于装设液压管路等。优选地，中心支撑元件5的长度可以根据实际需求灵活地设定。优选地，第一运输平台1与第一升降元件3的竖直总高度小于第一阈值。优选地，第二运输平台2与第二升降元件4的竖直总高度也小于第一阈值。优选地，第一阈值可以为现有压力管道的最小直径。优选地，第一阈值也可以根据实际场景的需求人为地设定，例如，第一阈值为一米。
29.根据一个优选实施方式，第一运输平台1和/或第二运输平台2按照能够驱动全向轮元件6的方式设置有至少一个动力元件7。动力元件7的输出端至少能够通过传动轴以齿轮传动的方式与全向轮元件6转动地连接。
30.优选地，动力元件7的输出端可以通过传动轴以齿轮啮合的方式与全向轮元件6可转动地连接。优选地，动力元件7可以采用同步带驱动方式驱动全向轮元件6。优选地，动力元件7可以采用现有技术，例如，可以采用型号为y315m-4的电机。优选地，动力元件7的功率根据根据实际需求灵活地选定以使得全向轮元件6可以达到所需求的移动速度。优选地，全向轮元件6的移动速度可以为零至四十米/分钟。优选地，全向轮元件6的移动速度可以根据需求人为地设定。
31.优选地，动力元件7至少可以以齿轮传动的方式与全向轮元件转动地连接。优选地，第一运输平台1和第二运输平台2均可以设置有动力元件7。
32.根据一个优选实施方式，如图3所示，中心支撑元件5上按照能够支撑压力钢管的方式连接有多个主支撑元件8。主支撑元件8靠近中心支撑元件 5的端部沿中心支撑元件5的周向表面均匀分布。优选地，主支撑元件8可以由金属材质制成。优选地，主支撑元件8可
以呈圆柱体形。优选地，主支撑元件8可以垂直于中心支撑元件5。优选地，主支撑元件8的数量可以为多个。优选地，主支撑元件8可以以一定角度间隔地可拆卸地连接于中心支撑元件5的周向表面。优选地，主支撑元件8的方向可以垂直于中心支撑元件5的轴向方向。优选地，主支撑元件8的数量可以为多个。优选地，主支撑元件8可以可拆卸地连接于中心支撑元件5的周向表面。
33.根据一个优选实施方式，主支撑元件8远离中心支撑元件5的一端按照能够支撑不同管径的压力钢管的方式设置有可伸缩元件8a。可伸缩元件8a 沿沿主支撑元件8的轴向方向连接于主支撑元件8远离中心支撑元件5的一端。优选地，可伸缩元件8a活动地连接于主支撑元件8靠近压力钢管的一端。优选地，可伸缩元件8a可以采用现有技术，例如，可以采用型号为 3tg-112x785-16mpa的伸缩式液压缸。优选地，可伸缩元件8a的伸缩行程可以根据实际需求灵活地选定。例如，可伸缩元件8a的伸缩行程可以为零至一百毫米。
34.根据一个优选实施方式，可伸缩元件8a远离中心支撑元件5的一端按照能够防止对压力钢管的内壁造成损伤的方式设置有缓冲元件8b。缓冲元件8b沿着垂直于可伸缩元件8a的轴向方向连接于可伸缩元件8a远离中心支撑元件5的一端。优选地，缓冲元件8b的形状可以根据实际场景的需求灵活地设定。优选地，缓冲元件8b可以呈长方形。优选地，缓冲元件8b 与压力管道接触的面积大于可伸缩元件8a的横截面面积。优选地，缓冲元件8b可以为普通的金属板。
35.根据一个优选实施方式，第一升降元件3与第二升降元件4靠近中心支撑元件5的一端按照能够使得中心支撑元件5绕其中心轴线旋转以对压力钢管的安装角度进行调整的方式均设置有旋转元件9。中心支撑元件5靠近第一升降元件3和/或第二升降元件4的端部以枢转方式连接于旋转元件9。优选地，旋转元件9可以由液压马达提供动力。优选地，旋转元件9可以采用现有技术，例如，可以采用型号为a2fm80/61w-pab029的液压马达。优选地，旋转元件9的转速和调整范围可以根据实际需求灵活地选定。例如，旋转元件9的转速可以为0.25r/min，旋转元件9的调整范围可以为零至三百六十度。通过该配置方式，可以通过旋转元件9使得中心支撑元件5至少沿其轴向进行三百六十度的旋转，进而对通过中心支撑元件5对所运输的压力钢管的安装角度进行调整，以便于压力钢管后续的安装固定工作。
36.根据一个优选实施方式，第一运输平台1和/或第二运输平台2按照至少能够为可伸缩元件8a提供驱动动力的方式设置有至少一个液压动力元件 10。液压动力元件10能够通过液压管道连接于可伸缩元件8a。优选地，液压动力元件107的数量可以为两个。优选地，第一运输平台1与第二运输平台2均可以配备液压动力元件107。优选地，液压动力元件107所提供的流量和系统压力可以根据实际需求灵活地设定，例如液压动力元件107所提供的流量可以为50l/min，系统压力可以为16mpa。优选地，液压动力元件107可以采用现有技术，例如可以采用型号pe10的电动液压泵。优选地，可伸缩元件8a与液压动力元件107可以通过金属液压管道可拆卸地连接。
37.根据一个优选实施方式，中心支撑元件5按照能够便于安装压力管道的方式设置有多个导向部11。导向部11包括导向伸缩元件4a与导向支撑元件4b。导向伸缩元件4a和导向支撑元件4b与中心支撑元件5连接的一端均沿中心支撑元件5的周向表面分布。导向伸缩元件4a按照能够调整导向支撑元件4b与中心支撑元件5之间的夹角的方式与导向支撑元件4b远离中心支撑元件5的另一端可伸缩地连接。优选地，导向部11按照能够伸展或者收缩导
向部11的方式由导向伸缩元件与导向支撑元件构成。优选地，导向伸缩元件可以通过转轴活动地连接于导向支撑元件。优选地，导向伸缩元件可以采用现有技术，例如，可以采用型号为3tg-112x785-16mpa的伸缩式液压缸。优选地，多个导向伸缩元件可以同时进行伸缩。优选地，第一运输平台1的导向部11可以活动地连接于中心支撑元件5远离第二运输平台2的一端。优选地，导向伸缩元件与导向支撑元件远离中心支撑元件5 的一端可以通过转轴活动地连接。通过该配置方式，通过伸展开导向伸缩元件而将导向支撑元件抵住已安装压力钢管的内壁以使得导向支撑元件所在圆环的圆心位于待对位的压力钢管的中心轴线上，从而便于一次性对位以提高待安装压力管道与已安装压力钢管进行对位的效率。
38.根据一个优选实施方式，导向支撑元件4b远离中心支撑元件5的一端按照便于导向支撑元件4b以滚动连接的方式支承压力管道内壁的方式设置有轮组元件11c。轮组元件以枢转方式铰接于导向支撑元件4b远离中心支撑元件5的一端。优选地，轮组元件可以为普通的万向轮。
39.根据一个优选实施方式，第一运输平台1和/或第二运输平台2按照能够保持第一运输平台1和/或第二运输平台2的平衡以防止第一运输平台1 和/或第二运输平台2发生倾覆的方式设置有配重元件12，其中，配重元件 12能够活动地连接于第一运输平台1和/或第二运输平台2远离地面的一侧。优选地，配重元件12可以通过滑轨活动地连接于第一运输平台1和/或第二运输平台2远离地面的一侧。优选地，滑轨的长度方向可以与中心支撑元件的方向平行。优选地，配重元件12可以普通的金属块。优选地，配重元件 12的重量可以根据实际需求灵活地选定。优选地，配重元件12的安装位置也可以根据实际需求灵活地选定，以保持第一运输平台1和/或第二运输平台2的平衡。
40.为了便于理解本实施例的工作原理，现将本实用新型的工作过程简述如下：首先，在待运输钢管的下方垫上方木以避开吊车的吊带。之后，拆除钢管端头十字撑，以对钢管圆度进行检查调整。例如，钢管之间的直径差值不大于5d/1000且不大于40mm。然后，将进场钢管通过吊车吊装至指定的位置，其中，吊车可以采用柔性线型吊带。其次，收起主支撑元件8以及导向部11，以使得第一运输平台1与第二运输平台2可以在管道内移动。之后，利用全向轮元件6将第一运输平台1从待运输钢管内穿出。其中，第一运输平台1距离已安装的管道较近，第二运输平台2距离已安装的管道较远。此时，可以利用两个主支撑元件8抵住钢管的内壁以支撑起钢管，同时利用第一升降元件3和第二升降元件4将待运输钢管抬离地面。之后，驱动第二运输平台2的全向轮元件6以使得全向轮元件6可以沿着隧道轴向方向移动，进而向待安装管道的位置前行。当第一运输平台1行驶至洞内距离上节已安装的钢管一定距离例如距离为三点五米时，缓慢收回第一运输平台1的导向部11。之后，将第一运输平台1的导向部11伸入至待运输钢管的管口内部，并通过伸展开导向伸缩元件而将导向支撑元件抵住已安装压力钢管的内壁。之后，启动液压马达以伸展开主支撑元件8的可伸缩元件8a以支撑住待运输钢管内壁。之后，收缩第一运输平台1的升降元件，以使得第一运输平台 1被提升而脱离地面或者盾构圆片。此时，可以通过全向轮元件6可以快捷地将第一运输平台1和/或第二运输平台2的移动方向在第一方向与第二方向之间进行切换，然后通过调整驱动全向轮元件6运转的电机正向或者反向运动以实现全向轮元件6的前进与后退，从而可以实现第一运输平台1和第二运输平台2同时在隧道内垂直于隧道轴向的方向进行左移或者右移；与此同时还可以在第一升降元件3和第二升降元件4的配合，通过升降第一升降元件3和/或第
二升降元件4，以调整待安装管道的安装标高，最终实现待安装管道与已安装管道的快速对位。之后，第二运输平台2进行缓慢地向前行驶。在待安装钢管被定位并固定后，第一运输平台1缓慢地从钢管中退出。当第一运输平台1退至本节钢管管口后，利用第一升降元件3将第一运输平台1下放至地面或者盾构管片上。当第一运输平台1的导向部11脱离钢管后，再次将导向伸缩元件伸出。此时，导向伸缩元件上的轮组元件距离盾构圆片或者隧道内壁可以保持约三至五厘米，以准备下一根钢管的运输。
41.需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
42.本实用新型说明书包含多项实用新型构思，申请人保留根据每项实用新型构思提出分案申请的权利。本实用新型说明书包含多项实用新型构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项实用新型构思提出分案申请的权利。