CN104948873A - 一种自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置，其包括：驱动电机、驱动轮系、导向轮系以及从动轮系；其中：驱动电机与驱动轮系相连；驱动轮系存在安装攻角，使其在直线型管道内沿等螺距螺旋线前进；驱动轮系的前端连接导向轮系，后端连接从动轮系；驱动轮系的与导向轮系连接的部分构成空间球面多杆机构，实时改变驱动轮系的攻角，使其在一定曲率的管道中沿变螺距螺旋线前进。本发明的自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置采用空间球面多杆机构，实时改变驱动轮的攻角，避免了过弯时的轮胎磨损、减轻了自身重量和体积、驱动效率高。

Description

一种自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置

技术领域

本发明涉及管道内移动装置，特别涉及一种自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置。

背景技术

目前，管道作为输送工具，因其实用性和便捷性，在社会生活中得到了广泛的应用，管道在长期的使用中难免会破裂、堵塞、积於，但是管道的检测、清理、维护却不是很方便，往往需要花费大量的人力和物力。管道内移动装置是一种检查管道的有效设备，主要用于管道探伤、修补、清淤和物料传输，节省了很多的人力和物力。

常见的管道内移动装置包括轮式、压差式和螺旋式。轮式管道内移动装置移动效率高，但同时面临过弯时的轮胎磨损；压差式管道内移动装置构造简单，但需要提供压差环境；螺旋式管道内移动装置传动简单，但是过弯时需要实时调整每个驱动轮的攻角。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置，自适应调整各个驱动轮的攻角，避免了过弯时的轮胎磨损。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置，其包括：驱动电机、驱动轮系、导向轮系以及从动轮系；其中：所述驱动电机与所述驱动轮系相连；所述驱动轮系存在安装攻角，使其在直线型管道内沿等螺距螺旋线前进；所述驱动轮系的前端连接所述导向轮系，后端连接所述从动轮系；所述驱动轮系的与所述导向轮系连接的部分构成空间球面多杆机构，实时改变驱动轮系的攻角，使其在一定曲率的管道中沿变螺距螺旋线前进。

当驱动电机正向转动驱动轮系转动，在直线型管道中，导向轮系与驱动轮系的中心线共线，驱动轮系在管道内部上沿等距螺旋线前进，带动整个装置沿直线前进；在一定曲率的管道中，导线轮系的中心线与驱动轮系的中心线相交成一定角度，经空间球面多杆机构实时改变驱动轮系的攻角，使得驱动轮系在管道内壁沿变螺距螺旋线前进，带动整个装置在弯管中拐弯前进。当驱动电机反向转动时，整个装置运行方向反向。

较佳地，所述驱动轮系包括驱动架、轮胎轴、驱动轮、连杆以及导向盘；其中：所述驱动架与所述轮胎轴相连；所述驱动轮安装在所述轮胎轴上；所述轮胎轴以及所述驱动轮分别包括三个，沿管道的圆周方向均匀分布，所述驱动轮存在安装攻角，使其在管道内沿等螺距螺旋线前进；所述连杆包括三个，一端分别与所述轮胎轴相连，另一端与所述导向盘相连；所述驱动架、所述轮胎轴、所述连杆以及所述导向盘构成空间球面多杆机构，所述轮胎轴、所述连杆以及所述导向盘三者同球心。所述轮胎轴属空间球面多杆机构中的连架杆，所述连杆属空间球面多杆机构中的连杆，导向盘的位置由导向轮系决定。

较佳地，所述导向轮系包括导向轮架、导向轮、导向杆；其中：所述导向轮安装在所述导向轮架上；所述导向杆的一端连接导向轮架，另一端空套在所述导向盘上，且轴向双向限位，导向杆决定了导向盘的法线方向，导向轮架经导向轮遍历管道内壁，通过导向杆与驱动轮系的轴线的夹角变化可以实时反映出管道内移动装置正在通过的管道的曲率。驱动电机正向转动驱动所述驱动轮绕轮胎轴转动，在直线型管道中，导向轮系的导向杆指向与驱动轮系的中心轴线共线，在驱动轮的安装攻角以及管道内壁的摩擦力作用下，使得驱动轮在管道内壁上沿等螺距螺旋线前进，带动整个装置直线前进；在一定曲率的管道中，导向杆指向与驱动轮系的中心轴线相交成一定角度，导向杆拨动导向盘，经连杆传动，实时改变驱动轮的攻角，使得驱动轮在管道内壁上沿变螺距螺旋线前进，带动整个装置在弯管中前进。驱动电机反向转动时，整个装置运行方向反向。

较佳地，所述从动轮系包括从动轮架以及从动轮；其中：所述从动轮安装在所述从动轮架上。

较佳地，所述驱动电机为减速电机，支撑在所述从动轮架上。

相较于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明提供的自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置采用空间球面多杆机构实时自适应调整各个驱动轮的攻角，避免了过弯时的轮胎磨损，而且单一的驱动源有助于提高驱动效率，减小了自身体积和重量，有效增强了驱动能力。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1为本发明的自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置在直管中行进的示意图；

图2为本发明的自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置在弯管中行进的示意图；

图3为本发明的自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置的驱动轮系的管道轴向示意图；

图4为图3的侧视图。

标号说明：1-驱动电机，2-驱动轮系，3-导向轮系，4-从动轮系；

201-驱动架，202-轮胎轴，203-驱动轮，204-连杆，205-导向盘；

301-导向杆，302-导向轮架，303-导向轮；

401-从动轮架，402-从动轮。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

结合图1-图4，详细描述本发明的自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置，如图1所示为其在直管中行进时的示意图，如图2所示为其在弯管中行进时的示意图，其包括：驱动电机1、驱动轮系2、导向轮系3以及从动轮系4。其中，驱动轮系2包括：驱动架201、轮胎轴202、驱动轮203、连杆204以及导向盘205，驱动架201的一端连接驱动电机1，另一端分三支架分别连接三个轮胎轴202，三个驱动轮203分别安装在三个轮胎轴202上，连杆204包括三个，其一端与轮胎轴202相连，另一端与导向盘205相连。导向轮系3包括导向杆301、导向轮架302以及导向轮303，导向杆301的一端固定在导向轮架302上，另一端空套在导向盘205上，且轴向双向限位，导向杆301的方向决定了导向盘205的位置。从动轮系4包括从动轮架401以及从动轮402，驱动电机1支撑在从动轮架401上，从动轮安装在从动轮架上。

如图1所示，在直管中，导向杆301的方向不变，驱动轮203的攻角不变，使得驱动轮203在管道内壁沿等螺距螺旋线运动，带动整个装置直线行进。如图2所示，在弯管中，导向杆301的方向发生偏转，导向杆301拨动导向盘205，经连杆204传动，实时改变驱动轮203的攻角，使得驱动轮203在管道内壁沿变螺距螺旋线运动，带动整个装置拐弯行进。

如图3所示为从管道端面方向观看的驱动轮系的示意图，图4为其侧视图，从图3、图4中可看出，空间球面多杆机构的运动为多个关节轴线汇交于同一点的传动。在直线型管道中，导向轮系中的导向杆的中心线方向不变，与驱动轮系的中心线共线，驱动轮的攻角方向也就不变，驱动轮在管道内壁沿等螺距螺旋运动，使整个装置直线前进；在弯管中，导向轮系的导向杆的中心轴线发生偏转，与驱动轮系的中心线相交成一定角度，带动导向盘偏离中心线，在空间球面多杆机构的带动下使三个驱动轮的中心轴线发生转动，改变了驱动轮的攻角，驱动轮在管道内壁沿变螺距螺旋线运动，使整个装置拐弯前进。

此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。

Claims (5)

1. 一种自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置，其特征在于，包括：驱动电机、驱动轮系、导向轮系以及从动轮系；其中：

所述驱动电机与所述驱动轮系相连；

所述驱动轮系存在安装攻角，使其在直线型管道内沿等螺距螺旋线前进；

所述驱动轮系的前端连接所述导向轮系，后端连接所述从动轮系；

所述驱动轮系的与所述导向轮系连接的部分构成空间球面四杆机构，实时改变驱动轮系的攻角，使其在一定曲率的管道中沿变螺距螺旋线前进。

2.根据权利要求1所述的螺旋式管道内移动装置，其特征在于，所述驱动轮系包括驱动架、轮胎轴、驱动轮、连杆以及导向盘；其中：

所述驱动架的一端与所述驱动电机相连，另一端与所述轮胎轴相连；

所述驱动轮安装在所述轮胎轴上；

所述轮胎轴以及所述驱动轮分别包括三个，沿管道的圆周方向均匀分布，所述驱动轮存在安装攻角，使其在管道内沿等螺距螺旋线前进；

所述连杆包括三个，一端分别与所述轮胎轴相连，另一端与所述导向盘相连；

所述驱动架、所述轮胎轴、所述连杆以及所述导向盘构成空间球面多杆机构，所述轮胎轴、所述连杆以及所述导向盘三者同球心。

3.根据权利要去2所述的螺旋式管道内移动装置，其特征在于，所述导向轮系包括导向轮架、导向轮、导向杆；其中：

所述导向轮安装在所述导向轮架上；

所述导向杆的一端连接导向轮架，另一端空套在所述导向盘上，且轴向双向限位。

4.根据权利要求1所述的螺旋式管道内移动装置，其特征在于，所述从动轮系包括从动轮架以及从动轮；其中：

所述从动轮安装在所述从动轮架上。

5.根据权利要求4所述的螺旋式管道内移动装置，其特征在于，所述驱动电机为减速电机，支撑在所述从动轮架上。