穿管装置及顶管内穿管方法

技术领域

本发明涉及管道安装技术领域，尤其涉及一种穿管装置及顶管内穿管方法。

背景技术

随着时代的发展，大型、长距离输送的热网工程、石油输送工程、供水工程等顶管施工日益增多，以供热管网为例，需穿越公路、铁路等跨越工程逐渐增多，且有些部位穿越的长度较长。顶管施工时，在套管完成顶进后，需在套管内穿入内管，具体做法是将内管放置在带滚轮的圆弧状滑车上，然后利用卷扬机拖曳以将内管逐根运入到套管内的目标位置。需要指出的是，上述穿管方式存在以下不足：

一是内管运送过程中会与滑车之间产生滑动摩擦，从而导致内管的原有防腐保温层遭到破坏；二是由于穿越距离长，内管积累重量大，导致穿管阻力大，需要的滑车数量多，且不可回收，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种穿管装置及顶管内穿管方法，以解决现有穿管方式存在破坏内管原有防腐保温层以及资源浪费的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种穿管装置，包括：电磁模块、滑车和控制器；

所述电磁模块具有方向可变的两磁极，并设有两组，且两组所述电磁模块中，一组的其中一磁极与所述滑车连接，另一组的其中一磁极用于与内管连接，以分别磁化所述滑车和所述内管；

所述控制器与所述电磁模块电连接，用于控制所述电磁模块的磁极方向和磁力大小。

进一步的，所述电磁模块包括蹄型铁芯和线圈；

所述线圈缠绕于所述蹄型铁芯，并通过控制线缆与所述控制器连接。

进一步的，所述电磁模块还包括导磁体；

所述导磁体与所述蹄型铁芯连接，并用于与所述滑车或所述内管连接。

进一步的，所述滑车包括滑块、滚轮和IR感应器；

所述滑块用于支撑所述内管；

所述滚轮设于所述滑块的底部，并与所述滑块转动连接；

所述IR感应器设于所述滑块的顶部，并与所述控制器信号连接。

进一步的，所述滑车还包括防护垫，所述防护垫铺设于所述滑块的顶部。

进一步的，所述滑车设有多个，多个所述滑车呈阵列分布；

相邻所述滑车之间通过铰接件连接。

进一步的，所述铰接件包括万向轮弧和连接杆；

所述万向轮弧与所述连接杆铰接，且二者中的一者固定于所述滑块。

进一步的，所述万向轮弧固定于所述滑块；

所述连接杆包括连接段和与所述连接段一体成型的球铰段，所述球铰段嵌设于所述万向轮弧内。

一种顶管内穿管方法，采用穿管装置，包括以下步骤：

输送内管时，启动控制器上的第一无极调节开关，使处于内管线路上的蹄型铁芯的上方为N极，与内管连接的下方为S极；

启动控制器上的第二无极调节开关，使处于滑车线路上的蹄型铁芯的上方为S极，与滑块连接的下方为N极；

内管输送到位后，调整控制器上的第一无极调节开关，使处于内管线路上的蹄型铁芯的上方为S极，与内管连接的下方为N极；

或者调整控制器上的第二无极调节开关，使处于滑车线路上的蹄型铁芯的上方为N极，与滑块连接的下方为S极。

进一步的，磁化所述蹄型铁芯时，调整所述第一无极调节开关或所述第二无极调节开关，以调节流经线圈电流的大小。

综合上述技术方案，本发明所能实现的技术效果在于：

本发明提供的穿管装置，包括电磁模块、滑车和控制器；电磁模块具有方向可变的两磁极，并设有两组，且两组电磁模块中，一组的其中一磁极与滑车连接，另一组的其中一磁极用于与内管连接，以分别磁化滑车和内管；控制器与电磁模块电连接，用于控制电磁模块的磁极方向和磁力大小。

在本申请中，两组电磁模块分别用于接入滑车所在电路和内管所在电路，实现对滑车和内管的磁化；通过控制器，可使电磁模块形成N极和S极，其中，一组电磁模块的N极或S极与滑车连接，即使滑车为N极或S极，另一组电磁模块的N极或S极与内管连接，即使内管外表面整体为N极或S极。

具体的，在运输内管时，可通过控制器调整一组电磁模块的N极与滑车连接，使滑车整体为N极，调整另一组电磁模块的S极与内管连接，使内管外表面整体为S极，此时滑车与内管在磁力的作用下，紧密接触，这样一来，卷扬机拖曳滑车时，避免了内管与滑车发生相对位移，实现了对内管外防腐保温层的保护；当内管运输到指定坐标点后，可通过控制器调整与滑车连接的电磁模块的磁极方向，使该电磁模块与滑车连接的磁极为S极，这样一来，滑车整体为S极，根据磁悬浮的工作原理，滑车与内管在磁力的作用下，相互排斥，二者脱离，此时卷扬机可拉动滑车，将其带出工作井，滑车逐步与内管分离，内管具备一定的柔性，依靠其自重，在分离的过程中会缓慢落地，直至与滑车完全分离。

可以看出，相较于现有技术，该穿管装置利用了磁悬浮的工作原理，实现了对内管原有防腐保温层的保护，以及对滑车的回收，节省了资源，可以实现大型、长距离管道内穿钢管的高质量、高效率完工，且仅依靠电源作用，即可实现一次投资永久使用，节省了大量的人工及周转材料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的穿管装置的应用示意图；

图2为本发明实施例提供的穿管装置的滑车的示意图；

图3为本发明实施例提供的穿管装置的滑车的应用示意图。

图标：100-电磁模块；110-蹄型铁芯；120-线圈；130-导磁体；

200-滑车；210-滑块；220-滚轮；230-IR感应器；240-防护垫；

300-控制器；310-第一无极调节开关；320-第二无极调节开关；

400-内管；

500-铰接件；510-万向轮弧；520-连接杆；

600-套管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有穿管方式存在以下不足：一是内管运送过程中会与滑车之间产生滑动摩擦，从而导致内管的原有防腐保温层遭到破坏；二是由于穿越距离长，内管积累重量大，导致穿管阻力大，需要的滑车数量多，且不可回收，造成资源浪费。

有鉴于此，本发明提供了一种穿管装置，包括电磁模块100、滑车200和控制器300；电磁模块100具有方向可变的两磁极，并设有两组，且两组电磁模块100中，一组的其中一磁极与滑车200连接，另一组的其中一磁极用于与内管400连接，以分别磁化滑车200和内管400；控制器300与电磁模块100电连接，用于控制电磁模块100的磁极方向和磁力大小。

参考图1，两组电磁模块100分别用于接入滑车200所在电路和内管400所在电路，实现对滑车200和内管400的磁化；通过控制器300，可使电磁模块100形成N极和S极，其中，一组电磁模块100的N极或S极与滑车200连接，即使滑车200为N极或S极，另一组电磁模块100的N极或S极与内管400连接，即使内管400外表面整体为N极或S极。

具体的，在运输内管400时，可通过控制器300调整一组电磁模块100的N极与滑车200连接，使滑车200整体为N极，调整另一组电磁模块100的S极与内管400连接，使内管400外表面整体为S极，此时滑车200与内管400在磁力的作用下，紧密接触，这样一来，卷扬机拖曳滑车200时，避免了内管400与滑车200发生相对位移，实现了对内管400外防腐保温层的保护；当内管400运输到指定坐标点后，可通过控制器300调整与滑车200连接的电磁模块100的磁极方向，使该电磁模块100与滑车200连接的磁极为S极，这样一来，滑车200整体为S极，根据磁悬浮的工作原理，滑车200与内管400在磁力的作用下，相互排斥，二者脱离，此时卷扬机可拉动滑车200，将其带出工作井，滑车200逐步与内管400分离，内管400具备一定的柔性，依靠其自重，在分离的过程中会缓慢落地，直至与滑车200完全分离。

可以看出，相较于现有技术，该穿管装置利用了磁悬浮的工作原理，实现了对内管400原有防腐保温层的保护，以及对滑车200的回收，节省了资源，可以实现大型、长距离管道内穿钢管的高质量、高效率完工，且仅依靠电源作用，即可实现一次投资永久使用，节省了大量的人工及周转材料。

以下结合图1至图3对本实施例提供的穿管装置的结构和形状进行详细说明：

进一步的，电磁模块100包括蹄型铁芯110和线圈120；线圈120缠绕于蹄型铁芯110，并通过控制线缆与控制器300连接。

参考图1，电磁模块100还包括导磁体130，导磁体130与蹄型铁芯110连接，并用于与滑车200或内管400连接。控制器300包括第一无极调节开关310和第二无极调节开关320，其中，

第一无极调节开关310用于控制与内管400连接的电磁模块100，以改变流经该电磁模块100的线圈120的电流方向及大小，从而改变该电磁模块100中蹄型铁芯110的磁极方向以及调整磁力大小，导磁体130连接于该蹄型铁芯110与内管400之间，从而使内管400磁化，内管400外表面整体为N极或S极；第二无极调节开关320用于控制与滑车200连接的电磁模块100，以改变流经该电磁模块100的线圈120的电流方向及大小，从而改变该电磁模块100中蹄型铁芯110的磁极方向以及调整磁力大小，导磁体130连接于该蹄型铁芯110与滑车200之间，从而使滑车200磁化，滑车200整体为N极或S极，实现了磁悬浮和磁吸的目的。

进一步的，参考图2和图3，滑车200包括滑块210、滚轮220和IR感应器230；滑块210用于支撑内管400；滚轮220设于滑块210的底部，并与滑块210转动连接；IR感应器230设于滑块210的顶部，并与控制器300信号连接。

继续参考图2和图3，IR感应器230设于滑块210上方的中心位置，其无线传输信号到控制器300，以感应滑车200与内管400的相对位移，即内管400悬浮的位置及高度，以此辅助控制器300控制磁力。滑车200上还设有防护垫240，防护垫240铺设于滑块210的顶部，在运输内管400时，对内管400起到防护作用。

进一步的，请继续参考图2和图3，滑车200设有多个，多个滑车200呈阵列分布；相邻滑车200之间通过铰接件500连接。

具体的，如图2和图3所示，多个滑块210呈阵列分布，在滑块210的四个方向上均固定有万向轮弧510，使其左、右、前、后均可与其他滑车200中的滑块210通过连接杆520连接；其中，连接杆520包括连接段和与连接段一体成型的球铰段，两个球铰段分设于连接段的两端，分别用于嵌设于两相对分布的万向轮弧510内。

具体应用时，参考图3，将多个滑车200依次连接，由于相邻滑车200之间球铰接，多个滑车200可形成一定弧度，从而能够适配于套管600内，同时还能够适配内管400，实现对内管400的支撑，防止内管400从滑车200上滚落。在这里，滑车200的使用数量由管径决定，可根据实际情况进行增减。

可以看出，采用上述设计，保证了滑车200的稳定性，套管600中心线能与套管600底部中心线始终保持平行，避免了内管400倾覆；同时根据内管400外径大小调整使用到的滑车200数量，无论是环状尺寸还是纵向尺寸，均可个性化调整使用，实现了装配式的目的。

本发明还提供了一种顶管内穿管方法，该方法的实施基于上述穿管装置，包括以下步骤：

输送内管400时，启动控制器300上的第一无极调节开关310，使处于内管400线路上的蹄型铁芯110的上方为N极，与内管400连接的下方为S极；启动控制器300上的第二无极调节开关320，使处于滑车200线路上的蹄型铁芯110的上方为S极，与滑块210连接的下方为N极；内管400输送到位后，调整控制器300上的第一无极调节开关310，使处于内管400线路上的蹄型铁芯110的上方为S极，与内管400连接的下方为N极；或者调整控制器300上的第二无极调节开关320，使处于滑车200线路上的蹄型铁芯110的上方为N极，与滑块210连接的下方为S极。

上述中，磁力的方向根据具体场景进行调整，具体由各自输入电流的方向进行个性化调整，以实现磁悬浮或磁吸；磁力的大小可根据内管400与滑车200的挤压情况进行调整，具体由各自输入电流的大小进行个性化调整。

通过上述方法，可以实现大型、长距离管道内穿钢管的高质量、高效率完工，仅依靠电源作用，即可实现一次投资永久使用，解决了内穿管施工过程中大面积内管400防腐层被严重破坏、内管400使用寿命及效果降低的问题，节省了大量的人工及周转材料。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。