CN106828661A - 管道轮式爬行装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道检测装置领域，尤其涉及一种管道轮式爬行装置；管道轮式爬行装置，包括车架、主动轮系、从动轮系与检测传感器；车架包括主支撑板、侧支撑板与连接板，主支撑板两端分别通过连接板与侧支撑板连接，主支撑板、侧支撑板以及连接板形成六边形的五条边；主支撑板上设有主动轮系，侧支撑板上设有从动轮系，连接板上设有检测传感器；其中，主动轮系包括主动轮、驱动主动轮转向的转向机构以及与主动轮连接的第一压紧机构；从动轮系包括从动轮、与从动轮连接的第二压紧机构以及固定第二压紧机构的安装座；该管道轮式爬行装置具有与管道固定牢靠，能平稳通过外径连续变化的管道，以及能通过各类弯管或十字管的特点。
Description
技术领域
本发明涉及管道检测装置领域，尤其涉及一种管道轮式爬行装置。
背景技术
现有许多管道用于输送高温高压气体，有毒放射性物质，强酸强碱腐蚀流体，这类管道长期承受高温高压腐蚀等损坏，极易发生泄漏现象，由于管道内输送特殊流体，一旦管道破损，若不及时发现，会引起火灾爆炸，人员中毒等事故。由于管道内输送流体的危险性，以及管道布置的错综复杂，这类管道根本不能靠工作人员进行检测，因此，亟待设计出一种能在管道外壁进行移动的装置来完成管道检测的工作。
现有的管道外壁的检测装置一般采用蠕动式、螺旋式、滚动式、交替攀爬等多种移动方式，但是普遍存在如下缺点：1，不能跨越管道上的障碍，很难通过弯管或者十字管道；2，检测装置与管道固定不牢靠；3，对于一根外径连续变化的管道，运行不平稳。
中国实用新型专利(授权公告号为CN 2747088Y授权公告日为2005.12.21)公开了一种单电机单驱动直进轮式小型管道机器人移动机构，该机器人适用在小直径的直管道内移动，不适用弯管的爬行。再如中国发明专利(授权公告号CN101138994A授权公告日2009.6.24)公开了一种轮式永磁吸附管道爬行机器人，是一种能在倾斜管道上沿管道轴向运动的装置；该机器人能在管道外壁移动，该机器人在其底部安装永磁吸附机构，通过永磁吸附机构与管道间的吸引力使小车在任何角度，任何位置可靠的吸附在管道外壁上，不发生脱落，但是由于磁力的不稳定性，磁力会受到外界的干扰较大，而且磁力的大小较难把控，磁力太大，会对小车的运行造成较大的阻力，因此，采用磁力固定的方式较难在实际中得到应用。
发明内容
为解决以上问题，本发明的目的是提供一种管道轮式爬行装置，该管道轮式爬行装置具有与管道固定牢靠，能平稳通过外径连续变化的管道，以及能通过各类弯管或十字管的特点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
管道轮式爬行装置，包括车架、主动轮系、从动轮系与检测传感器；
所述车架包括主支撑板、侧支撑板与连接板，所述主支撑板两端分别通过连接板与侧支撑板连接，所述主支撑板、侧支撑板以及连接板形成六边形的五条边，所述六边形缺失的一条边形成车架的开口端；所述主支撑板上设有主动轮系，所述侧支撑板上设有从动轮系，所述连接板上设有检测传感器；
所述主动轮系包括主动轮、驱动主动轮转向的转向机构以及与所述主动轮连接的第一压紧机构；所述转向机构包括与主支撑板固定的转向座和设于转向座上的驱动组件与从动组件，所述驱动组件包括转向电机，主动转向轴与主动转向齿轮；所述主动转向轴上端与转向电机连接，所述主动转向轴中部与主动转向齿轮连接；所述从动组件包括从动转向轴与从动转向齿轮，所述从动转向轴中部与从动转向齿轮连接，所述从动转向轴下端内设有空腔，所述从动转向齿轮与主动转向齿轮相啮合；所述第一压紧机构包括第一伸缩杆与第一压缩弹簧，所述第一伸缩杆上端穿过转向座套设于从动转向轴的空腔内，所述第一伸缩杆下端与主动轮固定，所述伸缩杆上套有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧一端抵顶在转向座上，所述第一压缩弹簧另一端与主动轮固定；所述主动轮上设有驱动主动轮直行的驱动电机；
所述从动轮系包括从动轮、与所述从动轮连接的第二压紧机构以及固定第二压紧机构的安装座；所述第二压紧机构包括滑道、第二伸缩杆与第二压缩弹簧，所述滑道与安装座固定，所述第二伸缩杆上端穿过安装座套设于滑道内，所述第二伸缩杆下端与从动轮固定，所述第二伸缩杆上套有第二压缩弹簧，所述第二压缩弹簧一端抵顶在安装座上，所述弹簧另一端与从动轮固定。
作为优选，所述主动轮为定向轮，所述从动轮为万向轮。
作为优选，所述主动轮与从动轮沿圆周方向均匀布置。均匀布置主动轮与从动轮有利于装置的平衡，在管道上爬行更加平稳。
作为优选，所述第一伸缩杆与第二伸缩杆均为方形杆，所述与第一伸缩杆配合的空腔以及与第二压缩杆配合的滑道均为方形。具有方形结构的第一伸缩杆与第二伸缩杆有利于定向轮的转向操作。
作为优选，所述车架开口端的长度大于管道的直径。开口端的长度若太小，不利于将该装置安装于管道上，需将该装置的开口用力拉开后卡入管道，长时间的拉动会使支架变形。
作为优选，所述主动转向轴与主动转向齿轮键连接，所述从动转向轴与从动转向齿轮键连接。
作为优选，所述管道轮式爬行装置在管道外壁爬行过程中第一压缩弹簧与第二压缩弹簧均为压缩状态；所述滑道与空腔的深度大于管道最大外直径与最小外直径的差值。压缩状态的弹簧为主动轮与从动轮提供压紧力，使爬行装置与管道固定更牢靠；对于外径连续变化的管道，第一压紧机构中的第一伸缩杆在空腔上下移动，第二压紧机构中第二伸缩杆在滑道上下移动，可灵活地适应管道外径的变化，滑道与空腔的深度取决于管道外径的变化差值。
作为优选，所述主动轮系包括两个主动轮，两个所述主动轮上均设有驱动电机；所述转向机构包括两组从动组件，两组从动组件以主动转向轴的轴线为对称轴对称布置；两个所述主动轮上均设有第一压紧机构。相比于主动轮系上只设一个主动轮，具有两个主动轮的主动轮系且每个主动轮上均设有驱动电机，其具有更大的驱动力，保证其爬行的速度。
作为优选，所述从动轮系包括两个从动轮，两个所述从动轮上均设有第二压紧机构。相比于从动轮系上只设有一个从动轮，具有两个从动轮的从动轮系且每个从动轮上均设有第二压紧机构，其具有更大的压紧力，其与管道固定更牢靠。
作为优选，所述连接板上开有减重槽。通过减轻车架的重量，一方面减轻该装置的负重，增加爬行的速度，防止其从管道上脱落；另一方面，为车架预留扩充空间，其减重槽上可装入其他所需零件。
本发明的优点在于：
1，本发明的车架的外形结构为六边形的五条边，不仅与管道配合稳定而且具有较大的扩充空间。
2，该管道轮式爬行装置中的转向机构能控制主动轮的转向，使其通过各类弯管或十字管。
3，该管道轮式爬行装置中第一压紧机构与第二压紧机构，不仅能将主动轮与从动轮压紧在管道上，而且可以适应外径连续变化的管道。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3为图2中B-B剖视图；
图4为图2中A-A剖视图；
图5为本发明与管道配合结构示意图；
图中各部件标号如下：车架1、主支撑板11、侧支撑板12、连接板13(其中，包括减重槽13a)、开口端14、主动轮系2(其中，包括主动轮(定向轮)21、转向机构22、第一压紧机构23、第一伸缩杆23a、第一压缩弹簧23b、转向座24、驱动组件25、转向电机25a、主动转向轴25b、主动转向齿轮25c、从动组件26、从动转向轴26a、从动转向齿轮26b、空腔26c)、从动轮系3(其中，包括安装座31、第二压紧机构32、滑道32a、第二伸缩杆32b、第二压缩弹簧32c、从动轮(万向轮)33)、检测传感器4、管道5。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。
结合图1与图2所示，管道轮式爬行装置，包括车架1，主动轮系2，从动轮系3，检测传感器4；
车架1包括主支撑板11、侧支撑板12与连接板13，主支撑板11两端分别通过连接板13与侧支撑板12连接，主支撑板11、侧支撑板12以及连接板13形成六边形的五条边，六边形缺失的一条边形成车架1的开口端14,开口端14的长度大于管道5的直径；主支撑板11上设有主动轮系2，侧支撑板12上设有从动轮系3，连接板13上设有检测传感器4,连接板13上开有减重槽13a；
结合图2与图3所示，主动轮系2包括两个定向轮21、驱动两个定向轮21转向的转向机构22以及与两个主动轮21对应连接的的两个第一压紧机构23；转向机构22包括与主支撑板11固定的转向座24和设于转向座24上的一个驱动组件25与两个从动组件26，驱动组件25包括转向电机25a，主动转向轴25b与主动转向齿轮25c；主动转向轴25b上端与转向电机25a连接，主动转向轴25b中部与主动转向齿轮25c键连接；两组从动组件26以主动转向轴25b的轴线为对称轴对称布置，每组所述从动组件26包括从动转向轴26a与从动转向齿轮26b，从动转向轴26a中部与从动转向齿轮26b键连接，从动转向轴26a下端内设有空腔26c，从动转向齿轮26b与主动转向齿轮25c相啮合；两个所述定向轮21上均设有第一压紧机构23，第一压紧机构23包括第一伸缩杆23a与第一压缩弹簧23b，第一伸缩杆23a上端穿过转向座24套设于从动转向轴26a的空腔26c内，第一伸缩杆23a下端与定向轮21固定，伸缩杆23a上套有第一压缩弹簧23b，第一压缩弹簧23b一端抵顶在转向座24上，第一压缩弹簧23b另一端与定向轮21固定；两个定向轮21上均设有驱动定向轮21直行的驱动电机27；
从动轮系3包括两个万向轮33、与每个所述万向轮33对应连接的第二压紧机构32以及固定两个第二压紧机构32的安装座31；第二压紧机构32包括滑道32a、第二伸缩杆32b与第二压缩弹簧32c，滑道32a与安装座31固定，第二伸缩杆32b上端穿过安装座31套设于滑道32a内，第二伸缩杆32b下端与万向轮33固定，第二伸缩杆32b上套有第二压缩弹簧32c，第二压缩弹簧32c一端抵顶在安装座31上，弹簧32c另一端与万向轮33固定。
其中，如图5所示，主支撑板11上的定向轮21与两个侧支撑板12上的万向轮33沿管道5的外圆周壁均匀布置；有利于装置的平衡，在管道上爬行更加平稳。
第一伸缩杆23a与第二伸缩杆32b均为方形杆，所述与第一伸缩杆23a配合的空腔26c以及与第二压缩杆32b配合的滑道32a均为方形；方形的结构有利于定向轮的转向操作。
该装置在管道外壁爬行过程中第一压缩弹簧23b与第二压缩弹簧32c均为压缩状态；对于外径连续变化的管道，滑道32a与空腔26c的深度大于管道最大外直径与最小外直径的差值。
本实施例的管道轮式爬行装置的工作过程为：如图5所示，通过开口端14将该装置卡入管道5的外壁上，第一压缩弹簧23b与第二压缩弹簧32c均为压缩状态，利用弹簧的压紧力将定向轮与万向轮压紧在管道外壁上；开启驱动电机27，驱动电机27驱动定向轮21沿管道5的圆周方向滚动；开启转向电机25a，转向电机25a转动60°，利用转向机构22带动主动转向齿轮25c转动60°，与主动转向齿轮25c啮合的从动转向齿轮26b转动90°，从动转向齿轮26b通过从动转向轴26a带动定向轮21转动90°，在驱动电机27的作用下，定向轮21将沿管道的轴向方向爬行，如此，该装置能通过各类弯管或十字管。在运行过程中，检测传感器4实时对管道进行检测，并将检测结果传输给计算机。对于外径连续变化的管道，第一压紧机构23中的第一伸缩杆23a在空腔26c上下移动，第二压紧机构32中第二伸缩杆32b在滑道32a上下移动，可灵活地适应管道外径的变化。
以上实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种管道轮式爬行装置，包括车架(1)、主动轮系(2)、从动轮系(3)与检测传感器(4)；其特征在于：
所述车架(1)包括主支撑板(11)、侧支撑板(12)与连接板(13)，所述主支撑板(11)两端分别通过连接板(13)与侧支撑板(12)连接，所述主支撑板(11)、侧支撑板(12)以及连接板(13)形成六边形的五条边，所述六边形缺失的一条边形成车架(1)的开口端(14)；所述主支撑板(11)上设有主动轮系(2)，所述侧支撑板(12)上设有从动轮系(3)，所述连接板(13)上设有检测传感器(4)；
所述主动轮系(2)包括主动轮(21)、驱动主动轮(21)转向的转向机构(22)以及与所述主动轮(21)连接的第一压紧机构(23)；所述转向机构(22)包括与主支撑板(11)固定的转向座(24)和设于转向座(24)上的驱动组件(25)与从动组件(26)，所述驱动组件(25)包括转向电机(25a)，主动转向轴(25b)与主动转向齿轮(25c)；所述主动转向轴(25b)上端与转向电机(25a)连接，所述主动转向轴(25b)中部与主动转向齿轮(25c)连接；所述从动组件(26)包括从动转向轴(26a)与从动转向齿轮(26b)，所述从动转向轴(26a)中部与从动转向齿轮(26b)连接，所述从动转向轴(26a)下端内设有空腔(26c)，所述从动转向齿轮(26b)与主动转向齿轮(25c)相啮合；所述第一压紧机构(23)包括第一伸缩杆(23a)与第一压缩弹簧(23b)，所述第一伸缩杆(23a)上端穿过转向座(24)套设于从动转向轴(26a)的空腔(26c)内，所述第一伸缩杆(23a)下端与主动轮(21)固定，所述伸缩杆(23a)上套有第一压缩弹簧(23b)，所述第一压缩弹簧(23b)一端抵顶在转向座(24)上，所述第一压缩弹簧(23b)另一端与主动轮(21)固定；所述主动轮(21)上设有驱动主动轮(21)直行的驱动电机(27)；
所述从动轮系(3)包括从动轮(33)、与所述从动轮(33)连接的第二压紧机构(32)以及固定第二压紧机构(32)的安装座(31)；所述第二压紧机构(32)包括滑道(32a)、第二伸缩杆(32b)与第二压缩弹簧(32c)，所述滑道(32a)与安装座(31)固定，所述第二伸缩杆(32b)上端穿过安装座(31)套设于滑道(32a)内，所述第二伸缩杆(32b)下端与从动轮(33)固定，所述第二伸缩杆(32b)上套有第二压缩弹簧(32c)，所述第二压缩弹簧(32c)一端抵顶在安装座(31)上，所述弹簧(32c)另一端与从动轮(33)固定。
2.根据权利要求1所述的管道轮式爬行装置，其特征在于：所述主动轮(21)为定向轮，所述从动轮(33)为万向轮。
3.根据权利要求2所述的管道轮式爬行装置，其特征在于：所述主动轮(21)与从动轮(33)沿圆周方向均匀布置。
4.根据权利要求1所述的管道轮式爬行装置，其特征在于：所述第一伸缩杆(23a)与第二伸缩杆(32b)均为方形杆，所述与第一伸缩杆(23a)配合的空腔(26c)以及与第二压缩杆(32b)配合的滑道(32a)均为方形。
5.根据权利要求1所述的管道轮式爬行装置，其特征在于：所述车架(1)开口端(14)的长度大于管道的直径。
6.根据权利要求1所述的管道轮式爬行装置，其特征在于：所述主动转向轴(25b)与主动转向齿轮(25c)键连接，所述从动转向轴(26a)与从动转向齿轮(26b)键连接。
7.根据权利要求1所述的管道轮式爬行装置，其特征在于：所述管道轮式爬行装置在管道外壁爬行过程中第一压缩弹簧(23b)与第二压缩弹簧(32c)均为压缩状态；所述滑道(32a)与空腔(26c)的深度大于管道最大外直径与最小外直径的差值。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的管道轮式爬行装置，其特征在于：所述主动轮系(2)包括两个主动轮(21)，两个所述主动轮(21)上均设有驱动电机(27)；所述转向机构(22)包括两组从动组件(26)，两组从动组件(26)以主动转向轴(25b)的轴线为对称轴对称布置；两个所述主动轮(21)上均设有第一压紧机构(23)。
9.根据权利要求8所述的管道轮式爬行装置，其特征在于：所述从动轮系(3)包括两个从动轮(33)，两个所述从动轮(33)上均设有第二压紧机构(32)。
10.根据权利要求9所述的管道轮式爬行装置，其特征在于：所述连接板(13)上开有减重槽(13a)。
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