CN107965635A - 一种管道探伤机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道检测技术领域,公开了一种管道探伤机器人,包括前壳体、后壳体,前壳体的内端后端设有前端盖,后壳体的前端设有后端盖,前端盖与后端盖之间通过主电缸连接;前壳体的侧面设有三个前支撑脚组件,后壳体的侧面设有三个后支撑脚组件,前壳体内设有用于驱动前支撑脚组件伸缩动作的前驱动机构,后壳体内设有用于驱动后支撑脚组件伸缩动作的后驱动机构;前壳体的前端设有摄像头组件、照明灯,后壳体的后端设有超声波探头。本发明具有结构简单体积小、移动机动灵活且具有爬坡能力的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及管道检测技术领域,尤其涉及一种管道探伤机器人。
背景技术
石油、天然气是人类生产生活中不可或缺的重要能源,油气管道作为运输这类能源的重要输送渠道,是推动人类经济发展和造福民生的能源动脉,我国陆上油气管道总里程达到12×104km,维护油气管道的安全意义重大,管道之间通常都是采用焊接连接,为了确保管道的稳定性,通常需要对管道进行探伤检测,检测焊接头处是否有裂纹、检测管道内壁是否有纵向裂纹等,而且通常管壁具有一定的厚度,从外部很难准确的检测裂纹,因此需要进入管道内部进行探伤检测。但是由于管道很长,而且内部环境恶劣,有些管道中残留有毒气等,人工无法直接进入管道对管道进行探伤检测,因此通常用到管道机器人检测,目前常见的管道机器人有流体驱动式、轮式、履带式、行走式等,将管道机器人置于管道的一端,管道机器人上安装有各种检测探头、传感器,管道机器人本身通过很长的电缆与外界的机站、工程车等连接,电缆一方面为管道机器人供电,另一方面用于数据传输,管道机器人检测到的数据通过电缆传递到机站,通过机站的显示屏上能够实施获得检测信息。
然而很多管道的底部残留有各种垃圾杂物,轮式、履带式、行走式机器人进入后移动不方便,在管道内移动不够机动灵活,而且管道内存在倾斜向上的斜坡,很多管道机器人爬坡能力差,有的管道机械人只能向前移动,而无法向后移动,进入封闭的管道内通常无法后退,不够机动灵活。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的管道机器人存在的上述问题,提供了一种结构简单体积小、移动机动灵活且具有爬坡能力的管道探伤机器人。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种管道探伤机器人,包括前壳体、后壳体,所述前壳体的内端后端设有前端盖,所述后壳体的前端设有后端盖,所述前端盖与后端盖之间通过主电缸连接;所述前壳体的的侧面设有三个前支撑脚组件,所述后壳体的侧面设有三个后支撑脚组件,所述的前壳体内设有用于驱动前支撑脚组件伸缩动作的前驱动机构,所述的后壳体内设有用于驱动后支撑脚组件伸缩动作的后驱动机构;所述前壳体的前端设有摄像头组件、照明灯,所述后壳体的后端设有超声波探头。
管道探伤机器人置于管道内,通过电缆与外界的机站连接,电缆为管道机器人提供电源以及数据传递;前驱动机构动作,使得三个前支撑脚组件伸出与管壁接触支撑,后驱动机构动作,使得三个后支撑脚组件缩入与管壁分离,主电缸轴端缩入,从而拉动后壳体向前移动一段距离,然后后驱动机构动作,使得三个后支撑脚组件伸出与管壁接触支撑,前驱动机构动作,使得三个前支撑脚组件缩入与管壁分离,主电缸的轴端伸出,从而推动前壳体向前移动一段距离;前驱动机构、后驱动机构、主电缸重复上述动作,从而实现管道探伤机器人在管道内移动,摄像头将管道内壁的状态数据通过电缆传递到机站,超声波探头实时检测管壁是否有裂纹;遇到管道倾斜向上时,由于该种机器人无论什么状态,至少有一组支撑脚组件与管壁接触支撑,从而能够稳定的爬坡,对管道的适应能力很强,而且整体结构简单、体积小、稳定性好。
作为优选,所述前支撑脚组件与后支撑脚组件的结构相同,前支撑脚组件包括缸套、侧活塞、支撑杆,所述支撑杆的内端伸入缸套内与侧活塞固定连接,支撑杆与缸套滑动连接,所述支撑杆的外端设有支撑座;所述的前驱动机构包括前隔离套、前电缸,所述前隔离套的后端与前端盖连接,所述前隔离套的前端与前壳体内的空腔连通,所述的前电缸固定在前隔离套内,所述前电缸的轴端设有前活塞;所述的后驱动机构包括后隔离套、后电缸,所述后隔离套的前端与后端盖连接,所述后隔离套的后端与后壳体内的空腔连通,所述的后电缸固定在前隔离套内,所述后电缸的轴端设有后活塞;所述前壳体、后壳体的侧面均设有三个连接套,所述前支撑脚组件上的缸套与前壳体上的连接套一一对应连接,所述后支撑脚组件上的缸套与后壳体上的连接套一一对应连接,所述前壳体、后壳体内均充满油液,连接套的底部设有与缸套连通的油孔。前电缸轴端伸出时,前活塞移动,从而将前隔离套内的油液挤出,油液通过油孔进入缸套内推动对应的支撑杆伸出,反之,前电缸轴端缩入时,缸套内的油液进入前隔离套内,对应的支撑杆就会缩入,从而能够稳定的控制前支撑脚组件、后支撑脚组件动作,而且前电缸置于前壳体内,后电缸置于后壳体内,使得整体结构紧凑、轴向长度显著缩短,提高对弯管的适应能力,能对具有一定弧度的管道进行检测。
作为优选,所述的支撑座上均匀设有三根弹性伸缩杆,所述弹性伸缩杆的外端设有防滑压块。由于管道内壁为曲面,通过弹性伸缩杆与管壁接触支撑,弹性伸缩杆能够自动适应管壁的弧度,支撑稳定性好,尤其是爬竖直的管道时,稳定性非常好。
作为优选,所述支撑杆内设有中心孔,中心孔的内端封闭,中心孔内设有定位杆,所述的定位杆与中心孔滑动连接,定位杆的外端伸出支撑杆外并在端部设有滚轮;所述定位杆的内端侧面设有沿轴向分布的长槽通孔,所述支撑杆的侧面设有与长槽孔对应的限位槽孔,所述缸套的外端设有限位销,所述的限位销同时穿过限位槽孔、长槽通孔,所述支撑杆的内端与中心孔的底部之间设有压簧。定位杆起到定位作用,当前壳体(后壳体)上的支撑杆全部缩入时,前壳体(后壳体)会失去支撑,导致整个机器人前端收到径向的重力作用而导致整体产生扭矩,容易导致机器人损坏;定位杆则能分担重力作用,保持整体的位置处于管道的中心处,提高管道机器人的移动稳定性以及使用寿命,同时对不同内径的管道具有一定的适应能力。
作为优选,所述的主电缸有两个,两个主电缸的电缸轴相互平行、朝向相反,其中一个主电缸的电缸轴与前端盖连接,另一个主电缸的电缸轴与后端盖连接,两个主电缸的外部设有电缸定位套。两个主电缸一起伸缩,能提高管道机器人的移动速度。
作为优选,所述前壳体的后端设有前法兰,所述后壳体的前端设有后法兰,所述前法兰、后法兰上均设有三个滑孔,所述前法兰、后法兰之间通过三根平行的滑杆连接,滑杆与滑孔之间一一对应滑动连接;所述滑杆的两端均设有限位凸环。滑杆用于承担主电缸轴的扭矩,防止管道机器人移动过程中主电缸轴承受较大的扭矩而损坏主电缸,对主电缸起到保护作用。
作为优选,所述电缸定位套的侧面中心处设有连接杆,所述连接杆的外端与滑杆的中心固定连接。
作为优选,前端盖与后端盖之间设有套设在主电缸外侧的弹性波纹管。由于管道内环境恶劣,弹性波纹管对主电缸起到保护作用。
作为优选,所述前壳体的前端设有前护罩,所述后壳体的后端设有后护罩,所述的前护罩、后护罩均呈半球形,所述的摄像头组件位于前护罩内,所述的超声波探头位于后护罩内。前护罩对摄像头组件起到保护作用,后护罩对超声波探头起到保护作用;前护罩、后护罩均呈半球形,移动的时候能减小阻力。
因此,本发明具有如下有益效果:(1)结构简单、体积小,机动灵活;(2)能爬坡,能爬竖直的管道,能自由前进、后退,适应能力强;(3)能适用于不同直径的管道,通用性强。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为图1的左视图。
图3为图1的剖视图。
图4为前壳体定位、主电缸拉动后壳体前进的状态示意图。
图5为后壳体定位、主电缸推动前壳体前进的状态示意图。
图6为本发明在管道内移动一段距离后的位移状态示意图。
图7为前支撑脚组件缩入状态示意图。
图8为前支撑脚组件伸出状态示意图。
图9为图8中A处局部放大示意图。
图中:前壳体1、后壳体2、前端盖3、后端盖4、主电缸5、电缸定位套6、滑杆7、限位凸环8、连接杆9、弹性波纹管10、前支撑脚组件11、后支撑脚组件12、前驱动机构13、后驱动机构14、摄像头组件15、照明灯16、超声波探头17、管道18、前护罩19、后护罩20、前法兰100、后法兰200、缸套110、侧活塞111、支撑杆112、限位槽孔1120、支撑座113、弹性伸缩杆114、防滑压块115、中心孔116、定位杆117、长槽通孔1170、滚轮118、限位销119、压簧120、连接套121、油孔122、前隔离套130、前电缸131、前活塞132、后隔离套140、后电缸141、后活塞142。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述:
如图1、图2和图3所示一种管道探伤机器人,包括前壳体1、后壳体2,前壳体的内端后端设有前端盖3,后壳体的前端设有后端盖4,前端盖与后端盖之间通过主电缸5连接,主电缸有两个,两个主电缸的电缸轴相互平行、朝向相反,其中一个主电缸的电缸轴与前端盖连接,另一个主电缸的电缸轴与后端盖连接,两个主电缸的外部设有电缸定位套6;前壳体1的后端设有前法兰100,后壳体2的前端设有后法兰200,前法兰、后法兰上均设有三个滑孔,前法兰、后法兰之间通过三根平行的滑杆7连接,滑杆与滑孔之间一一对应滑动连接,滑杆的两端均设有限位凸环8,电缸定位套6的侧面中心处设有连接杆9,连接杆的外端与滑杆的中心固定连接,前端盖与后端盖之间设有套设在主电缸外侧的弹性波纹管10。
前壳体1的的侧面设有三个前支撑脚组件11,后壳体的侧面设有三个后支撑脚组件12,三个前支撑脚组件沿圆周方向均匀分布,相邻两个前支撑脚组件之间的夹角为120°,三个后支撑脚组件沿圆周方向均匀分布,相邻两个后支撑脚组件之间的夹角为120°,前壳体内设有用于驱动前支撑脚组件伸缩动作的前驱动机构13,后壳体内设有用于驱动后支撑脚组件伸缩动作的后驱动机构14;前壳体的前端设有摄像头组件15、照明灯16,后壳体的后端设有超声波探头17;前壳体的前端设有前护罩19,后壳体的后端设有后护罩20,前护罩、后护罩均呈半球形,摄像头组件位于前护罩内,超声波探头位于后护罩内。
如图3、图7和图8所示,前支撑脚组件11与后支撑脚组件12的结构相同,前支撑脚组件11包括缸套110、侧活塞111、支撑杆112,支撑杆的内端伸入缸套内与侧活塞固定连接,支撑杆与缸套滑动连接,支撑杆的外端设有支撑座113;如图9所示,支撑座上均匀设有三根弹性伸缩杆114,弹性伸缩杆的外端设有防滑压块115;
支撑杆112内设有中心孔116,中心孔的内端封闭,中心孔内设有定位杆117,定位杆与中心孔滑动连接,定位杆的外端伸出支撑杆外并在端部设有滚轮118;定位杆117的内端侧面设有沿轴向分布的长槽通孔1170,支撑杆112的侧面设有与长槽孔对应的限位槽孔1120,缸套的外端设有限位销119,限位销同时穿过限位槽孔、长槽通孔,支撑杆的内端与中心孔的底部之间设有压簧120。
前驱动机构13包括前隔离套130、前电缸131,前隔离套的后端与前端盖连接,前隔离套的前端与前壳体内的空腔连通,前电缸固定在前隔离套内,前电缸的轴端设有前活塞132;后驱动机构14包括后隔离套140、后电缸141,后隔离套的前端与后端盖连接,后隔离套的后端与后壳体内的空腔连通,后电缸固定在前隔离套内,后电缸的轴端设有后活塞142;前壳体1、后壳体2的侧面均设有三个连接套121,前支撑脚组件上的缸套与前壳体上的连接套一一对应连接,后支撑脚组件上的缸套与后壳体上的连接套一一对应连接,前壳体、后壳体内均充满油液,连接套的底部设有与缸套连通的油孔122。
结合附图,本发明的原理如下:管道探伤机器人置于管道18内,通过电缆与外界的机站连接,电缆为管道机器人提供电源以及数据传递;管道探伤机器人放入管道时的状态如图1所示,定位杆外端的滚轮与管壁接触支撑,前电缸的轴端伸出,前活塞移动,前壳体内的油液被压入前壳体上的缸套内,使得三个前支撑脚组件伸出与管壁接触支撑,后电缸的轴处于缩入状态,三个后支撑脚组件缩入与管壁分离,两个主电缸轴的电缸轴同时缩入,从而拉动后壳体向前移动一段距离,移动后的状态如图4所示;然后前电缸轴端缩入、后电缸轴端伸出,两个主电缸的轴端伸出,从而推动前壳体移动一段距离,移动后的状态如图5所示,然后前电缸轴端伸出、后电缸轴端缩入、两个主电缸的轴端缩入,从而拉动后壳体向前移动一段距离,移动后的状态如图6所示,此时管道探伤机器人的状态与图4相同;循环上述动作,从而使得管道探伤机器人在管道内向前移动,即使管道倾斜或竖直向上时也能进行移动;摄像头将管道内壁的状态数据通过电缆传递到机站,超声波探头实时检测管壁的裂纹,将检测结果通过电缆传递给机站。
Claims (9)
1.一种管道探伤机器人,其特征是,包括前壳体、后壳体,所述前壳体的内端后端设有前端盖,所述后壳体的前端设有后端盖,所述前端盖与后端盖之间通过主电缸连接;所述前壳体的的侧面设有三个前支撑脚组件,所述后壳体的侧面设有三个后支撑脚组件,所述的前壳体内设有用于驱动前支撑脚组件伸缩动作的前驱动机构,所述的后壳体内设有用于驱动后支撑脚组件伸缩动作的后驱动机构;所述前壳体的前端设有摄像头组件、照明灯,所述后壳体的后端设有超声波探头。
2.根据权利要求1所述的一种管道探伤机器人,其特征是,所述前支撑脚组件与后支撑脚组件的结构相同,前支撑脚组件包括缸套、侧活塞、支撑杆,所述支撑杆的内端伸入缸套内与侧活塞固定连接,支撑杆与缸套滑动连接,所述支撑杆的外端设有支撑座;
所述的前驱动机构包括前隔离套、前电缸,所述前隔离套的后端与前端盖连接,所述前隔离套的前端与前壳体内的空腔连通,所述的前电缸固定在前隔离套内,所述前电缸的轴端设有前活塞;
所述的后驱动机构包括后隔离套、后电缸,所述后隔离套的前端与后端盖连接,所述后隔离套的后端与后壳体内的空腔连通,所述的后电缸固定在前隔离套内,所述后电缸的轴端设有后活塞;
所述前壳体、后壳体的侧面均设有三个连接套,所述前支撑脚组件上的缸套与前壳体上的连接套一一对应连接,所述后支撑脚组件上的缸套与后壳体上的连接套一一对应连接,所述前壳体、后壳体内均充满油液,连接套的底部设有与缸套连通的油孔。
3.根据权利要求2所述的一种管道探伤机器人,其特征是,所述的支撑座上均匀设有三根弹性伸缩杆,所述弹性伸缩杆的外端设有防滑压块。
4.根据权利要求2或3所述的一种管道探伤机器人,其特征是,所述支撑杆内设有中心孔,中心孔的内端封闭,中心孔内设有定位杆,所述的定位杆与中心孔滑动连接,定位杆的外端伸出支撑杆外并在端部设有滚轮;所述定位杆的内端侧面设有沿轴向分布的长槽通孔,所述支撑杆的侧面设有与长槽孔对应的限位槽孔,所述缸套的外端设有限位销,所述的限位销同时穿过限位槽孔、长槽通孔,所述支撑杆的内端与中心孔的底部之间设有压簧。
5.根据权利要求1所述的一种管道探伤机器人,其特征是,所述的主电缸有两个,两个主电缸的电缸轴相互平行、朝向相反,其中一个主电缸的电缸轴与前端盖连接,另一个主电缸的电缸轴与后端盖连接,两个主电缸的外部设有电缸定位套。
6.根据权利要求5所述的一种管道探伤机器人,其特征是,所述前壳体的后端设有前法兰,所述后壳体的前端设有后法兰,所述前法兰、后法兰上均设有三个滑孔,所述前法兰、后法兰之间通过三根平行的滑杆连接,滑杆与滑孔之间一一对应滑动连接;所述滑杆的两端均设有限位凸环。
7.根据权利要求6所述的一种管道探伤机器人,其特征是,所述电缸定位套的侧面中心处设有连接杆,所述连接杆的外端与滑杆的中心固定连接。
8.根据权利要求1或5所述的一种管道探伤机器人,其特征是,前端盖与后端盖之间设有套设在主电缸外侧的弹性波纹管。
9.根据权利要求1所述的一种管道探伤机器人,其特征是,所述前壳体的前端设有前护罩,所述后壳体的后端设有后护罩,所述的前护罩、后护罩均呈半球形,所述的摄像头组件位于前护罩内,所述的超声波探头位于后护罩内。
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