CN106352198A - 一种管道爬行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道爬行器，用于在管道中行走，包括：主体机构以及多个行走机构，其中主体机构包括：壳体；分别设置在壳体的两端的第一后端盖和第二后端盖；经由第一和第二后端盖贯穿壳体的主轴；设置在主轴的一端并且与第一后端盖相对的前端盖；设置在主轴的另一端并且与主轴螺纹连接的调整螺母；以及设置在调整螺母与第二后端盖之间的调整弹簧，其中第一和第二后端盖通过滑动副与主轴连接，使得壳体连同第一和第二后端盖沿着主轴滑动；每个行走机构包括：通过销钉与第一后端盖连接的主动轮系；以及通过销钉与前端盖连接的被动轮系，其中，通过销钉连接的主动轮系和被动轮系与管道的内壁接触，以在调整弹簧的弹力作用下经由壳体连同第一和第二后端盖沿着主轴的滑动而自动适应管道的内径。

Description

一种管道爬行器

技术领域

本发明涉及一种管道爬行器，特别是涉及一种能够自动适应管道内径变化的管道爬行器。

背景技术

随着社会的发展和人民生活水平的提高，天然气管道以及各种输送管道的应用越来越多。在我国及世界各个国家内，由于地形的限制和土地资源的有限，在地下都埋设了很多输送管道，在埋有管道的地面上都已经建成了很多的建筑物、公路等，给管道的维修和维护造成了很大的困难。另一方面，石油、天然气、化工、电力、冶金等工业的管道工程大多采用焊接管路，既有水平管道，也有竖直管道。为了保证焊接管路的焊接质量和运行安全，管道工程师需要对焊缝进行检测，检测焊接部位是否存在虚焊、漏焊、伤痕等焊接缺陷。

由于管道内部结构错综复杂、环境恶劣危险并且内径较小，人工难以在这样的环境下工作，而管道爬行器可代替人，搭载不同的功能模块，在狭窄空间中进行精密操作、检测或作业。这种技术提高了管道检测的准确性，便于管道工程管理维护人员分析了解管道缺陷产生的原因，开展对缺陷的评估，制订管道维护方案，消除管道安全隐患，在事故发生前就有计划地维修或更换管段，从而节约大量的维修费用，降低管道维护成本。

现有的管道爬行器通常针对特定类型的管道设计，因此无法满足管径大小不同以及水平和竖直管道结合的复杂管道系统的需要。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供一种可在管道中稳定行走的爬行器，其能够自动适应管道内径的变化，不仅能够在水平管道内行走，还能在竖直管道内行走，并且可根据任务的需求搭载不同的检测模块和操作模块，实现对管道的检测和操作。

根据本发明的一方面，提供了一种管道爬行器，用于在管道中行走，所述管道爬行器括：主体机构以及多个行走机构，其中所述主体机构包括：壳体；分别设置在所述壳体的两端的第一后端盖和第二后端盖；经由所述第一和第二后端盖贯穿所述壳体的主轴；设置在所述主轴的一端并且与所述第一后端盖相对的前端盖；设置在所述主轴的另一端并且与所述主轴螺纹连接的调整螺母；以及设置在所述调整螺母与所述第二后端盖之间的调整弹簧，其中所述第一和第二后端盖通过滑动副与所述主轴连接，使得所述壳体连同所述第一和第二后端盖沿着所述主轴滑动；每个所述行走机构包括：通过销钉与所述第一后端盖连接的主动轮系；以及通过销钉与所述前端盖连接的被动轮系，其中，通过销钉连接的所述主动轮系和所述被动轮系与所述管道的内壁接触，以在所述调整弹簧的弹力作用下经由所述壳体连同所述第一和第二后端盖沿着所述主轴的滑动而自动适应所述管道的内径。

根据本发明的实施例，所述被动轮系包括：被动轮杆，所述被动轮杆的一端经由所述销钉与所述前端盖连接，并且所述被动轮杆的另一端通过一对轴承安装有被动轮轴；固定于所述被动轮轴的行走轮，用于沿着所述管道的内壁行走；以及缠绕在所述行走轮上的橡胶圈，用于增加与所述管道内壁的摩擦力。

根据本发明的实施例，所述主动轮系包括：主动轮杆，所述主动轮杆的一端通过所述销钉与所述第一后端盖连接，并且所述主动轮杆的另一端通过一对轴承安装有主动轮轴；固定于所述主动轮轴的行走轮，用于沿着所述管道的内壁行走；缠绕在所述行走轮上的橡胶圈，用于增加与所述管道内壁的摩擦力；固定在所述主动轮杆上的电机支座，用于安装电机；固定在所述电机上的主动锥齿轮以及固定在所述主动轮轴上的从动锥齿轮，其中所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合，以将所述电机的传动传递到所述行走轮。

根据本发明的实施例，所述多个行走机构包括沿着所述前端盖和所述第一后端盖的周向均匀布置的三个行走机构。

根据本发明的实施例，所述管道爬行器还包括设置在所述被动轮系上的传感器，用于检测所述管道的边缘，以防止所述管道爬行器从所述管道脱落。

根据本发明的实施例，所述三个行走机构的主动和被动轮系布置为一个主动轮系，用于通过电机驱动所述管道爬行器行走，以及五个被动轮系，用于辅助支撑所述管道爬行器行走。

根据本发明的实施例，所述三个行走机构的主动和被动轮系布置为三个主动轮系，用于通过电机驱动所述管道爬行器行走，以及三个被动轮系，用于辅助支撑所述管道爬行器行走。

根据本发明的实施例，所述三个行走机构的主动和被动轮系布置为六个主动轮系，用于通过电机驱动所述管道爬行器行走。

根据本发明的实施例，所述三个行走机构的主动和被动轮系布置为六个被动轮系，用于辅助支撑所述管道爬行器行走，以及位于所述管道的外部的电机滑轮驱动系统，用于驱动所述管道爬行器行走。

附图说明

图1是根据本发明实施例的管道爬行器的总体结构图。

图2a和2b是说明根据本发明实施例的管道爬行器适应不同管径的工作原理图。

图3是根据本发明实施例的管道爬行器的被动轮系的结构示意图。

图4是根据本发明实施例的管道爬行器的主动轮系的结构示意图。

图5a至5d是说明根据本发明实施例的管道爬行器的轮系组合方式的示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述根据本发明实施例的管道爬行器。

图1示出根据本发明实施例的管道爬行器的总体结构图。如图1所示，在本实施例中，管道爬行器包括主体机构1、2、3、4、5、6以及多个行走机构8、9，其中主体机构包括：壳体4；分别设置在壳体4的两端的第一后端盖3和第二后端盖3’；经由第一和第二后端3、3’盖贯穿壳体4的主轴2；设置在主轴2的一端并且与第一后端盖3相对的前端盖1；设置在主轴2的另一端并且与主轴2螺纹连接的调整螺母5；以及设置在调整螺母5与第二后端盖3’之间的调整弹簧6，其中第一和第二后端盖3、3’通过滑动副与主轴2连接，使得壳体4连同第一和第二后端盖3、3’沿着主轴2滑动；每个行走机构8、9包括：通过销钉10与第一后端盖3连接的主动轮系9；以及通过销钉10与前端盖1连接的被动轮系8，其中，通过销钉连接的主动轮系和被动轮系与管道的内壁接触，以在调整弹簧6的弹力作用下经由壳体4连同第一和第二后端盖3、3’沿着主轴2的滑动而自动适应管道的内径。

在本实施例中，管道爬行器还包括设置在被动轮系8上的传感器7，用于检测管道的边缘，以防止管道爬行器从管道脱落。

具体地，在本实施例中，两套轮系8、9与前端盖1、后端盖3、3’、主轴2形成一组四连杆行走机构，总共有三组相同行走机构，沿爬行器的周向均匀布置，并且调整螺母5与主轴2通过螺纹连接，通过改变调整螺母5的位置，可以改变调整弹簧6的变形量，从而调整弹簧力的大小。在弹簧力的作用下，三组行走机构随着壳体4连同后端盖3、3’沿着主轴2的滑动实现同步缩放，从而适应不同管径的管道。

以下参照图2a和2b进一步描述根据本发明实施例的管道爬行器自动适应不同管径的工作原理。如图2a所示，当管径变小时，行走机构在管道内壁压力的作用下收缩，壳体4连同后端盖3、3’向左移动，调整弹簧6压缩。当位于左侧极限位置时，行走机构收缩到最小，适应的管道直径最小。如图2b所示，当管径变大时，在弹簧力的作用下，壳体连同后端盖3、3’向右移动，行走机构展开，当位于右侧极限位置时，行走机构展开到最大，适应的管道直径最大。行走轮与管道内壁始终保持接触。

图3是根据本发明实施例的管道爬行器的被动轮系的结构示意图。如图3所示，被动轮系8能够辅助支撑爬行器的行走，其包括：被动轮杆801，被动轮杆的一端经由10销钉与前端盖1连接，并且被动轮杆801的另一端通过一对轴承安装有被动轮轴804；固定于被动轮轴804的行走轮802，用于沿着管道的内壁行走；以及缠绕在行走轮802上的橡胶圈803，用于增加与管道内壁的摩擦力，从而提高爬行器的行走性能。

图4是根据本发明实施例的管道爬行器的主动轮系的结构示意图。如图4所示，主动轮系9用于通过电机驱动爬行器行走，其包括：主动轮杆901，主动轮杆901的一端通过销钉10与第一后端盖3连接，并且主动轮杆901的另一端通过一对轴承安装有主动轮轴906；固定于主动轮轴906的行走轮908，用于沿着管道的内壁行走；缠绕在行走轮908上的橡胶圈907，用于增加与管道内壁的摩擦力；固定在主动轮杆901上的电机支座903，用于安装电机902；固定在电机902上的主动锥齿轮904以及固定在主动轮轴906上的从动锥齿轮905，其中主动锥齿轮904与从动锥齿轮啮合905，以将电机902的传动传递到行走轮908。

根据管道情况和工作任务的需求，本发明实施例的爬行器的轮系可以采用多种组合形式。具体地，图5a至5d示出了根据本发明实施例的管道爬行器的多种轮系组合方式。如图5a所示，三个行走机构的主动和被动轮系布置为采用1个主动轮系提供动力，用于驱动爬行器行走，5个被动轮系用于辅助支撑爬行器行走。如图5b所示，三个行走机构的主动和被动轮系布置为3个主动轮系提供动力，用于驱动爬行器行走，3个被动轮系用于辅助支撑爬行器行走。如图5c所示，三个行走机构的主动和被动轮系布置为采用6个主动轮系提供动力，用于驱动爬行器行走。如图5d所示，三个行走机构的主动和被动轮系布置为采用6个被动轮系，均用于辅助支撑爬行器行走，可通过管道外面的钢丝绳牵引爬行器移动，钢丝绳通过滑轮与电机组合，为爬行器提供行走的动力。

综上所述，根据本发明实施例的管道爬行器采用四连杆轮系行走机构，共有3组，沿着周向均匀分布，构成形封闭和力封闭，其能够在管道内稳定行走，而且能够爬升竖直管道。并且，在弹簧调整机构的作用下，爬行器能够自适应管道内径的变化。本发明的管道爬行器具有结构简单、适应性强、动力强、可靠性高、运行平稳等特点，能够爬升竖直管道，并且搭载不同的功能模块。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种管道爬行器，用于在管道中行走，所述管道爬行器包括：

主体机构，所述主体机构包括：

壳体；

分别设置在所述壳体的两端的第一后端盖和第二后端盖；

经由所述第一和第二后端盖贯穿所述壳体的主轴；

设置在所述主轴的一端并且与所述第一后端盖相对的前端盖；

设置在所述主轴的另一端并且与所述主轴螺纹连接的调整螺母；以及

设置在所述调整螺母与所述第二后端盖之间的调整弹簧，

其中所述第一和第二后端盖通过滑动副与所述主轴连接，使得所述壳体连同所述第一和第二后端盖沿着所述主轴滑动；以及

多个行走机构，每个所述行走机构包括：

通过销钉与所述第一后端盖连接的主动轮系；以及

通过销钉与所述前端盖连接的被动轮系，

其中，通过销钉连接的所述主动轮系和所述被动轮系与所述管道的内壁接触，以在所述调整弹簧的弹力作用下经由所述壳体连同所述第一和第二后端盖沿着所述主轴的滑动而自动适应所述管道的内径。

2.如权利要求1所述的管道爬行器，其中，所述被动轮系包括：

被动轮杆，所述被动轮杆的一端经由所述销钉与所述前端盖连接，并且所述被动轮杆的另一端通过一对轴承安装有被动轮轴；

固定于所述被动轮轴的行走轮，用于沿着所述管道的内壁行走；以及

缠绕在所述行走轮上的橡胶圈，用于增加与所述管道内壁的摩擦力。

3.如权利要求1所述的管道爬行器，其中，所述主动轮系包括：

主动轮杆，所述主动轮杆的一端通过所述销钉与所述第一后端盖连接，并且所述主动轮杆的另一端通过一对轴承安装有主动轮轴；

固定于所述主动轮轴的行走轮，用于沿着所述管道的内壁行走；

缠绕在所述行走轮上的橡胶圈，用于增加与所述管道内壁的摩擦力；

固定在所述主动轮杆上的电机支座，用于安装电机；

固定在所述电机上的主动锥齿轮以及固定在所述主动轮轴上的从动锥齿轮，其中所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合，以将所述电机的传动传递到所述行走轮。

4.如权利要求1所述的管道爬行器，其中，所述多个行走机构包括沿着所述前端盖和所述第一后端盖的周向均匀布置的三个行走机构。

5.如权利要求1所述的管道爬行器，还包括设置在所述被动轮系上的传感器，用于检测所述管道的边缘，以防止所述管道爬行器从所述管道脱落。

6.如权利要求4所述的管道爬行器，其中，所述三个行走机构的主动和被动轮系布置为一个主动轮系，用于通过电机驱动所述管道爬行器行走，以及五个被动轮系，用于辅助支撑所述管道爬行器行走。

7.如权利要求4所述的管道爬行器，其中，所述三个行走机构的主动和被动轮系布置为三个主动轮系，用于通过电机驱动所述管道爬行器行走，以及三个被动轮系，用于辅助支撑所述管道爬行器行走。

8.如权利要求4所述的管道爬行器，其中，所述三个行走机构的主动和被动轮系布置为六个主动轮系，用于通过电机驱动所述管道爬行器行走。

9.如权利要求4所述的管道爬行器，其中，所述三个行走机构的主动和被动轮系布置为六个被动轮系，用于辅助支撑所述管道爬行器行走，以及位于所述管道的外部的电机滑轮驱动系统，用于驱动所述管道爬行器行走。