CN111022829B - 一种流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置，包括：芯管、变径支撑单元、前端盖、后端盖、固定皮碗Ⅰ、可回转皮碗、固定皮碗Ⅱ、驱动电机、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ和无线通讯模块；所述芯管后端沿轴向安装有间隙的两个所述固定皮碗Ⅰ；所述芯管前端沿轴向由外至内依次安装紧密贴合的所述固定皮碗Ⅱ和所述可回转皮碗；所述可回转皮碗、所述固定皮碗Ⅰ和所述固定皮碗Ⅱ由四个等间距设置的扇形皮碗组成；所述变径支撑单元沿垂直于流体流动方向设置于所述芯管外侧，且位于所述芯管上设置所述可回转皮碗一侧。本发明的技术方案解决了现有的管道机器人结构复杂装置、体积较大以及小型化困难等技术问题。

Description

一种流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置。

背景技术

工业管道在长期使用后容易发生腐蚀、疲劳破坏等导致泄漏事故的因素产生，继而影响人们正常的生产生活秩序。定期进行管道检查是保证输送管道可运输的重要手段，然而由于管道所处的环境往往是人力所限或人所不及之处，因此检修的难度较大。

管道检测机器人作为检测过程中的重要装置通过自身携带一种或多种探测仪器设备，可在远距离控制下进行一系列的管道检测工作。因此具有管道口径适应范围广、使用距离长等优点成为目前较为理想的管道检测装置。

目前的管道机器人采用的调速方式主要依靠装置芯管内部调速阀开口面积的形式进行节流调速，然而这种方式直接导致设计出的管道机器人结构较为复杂、装置体积较大以及小型化困难等缺陷。

发明内容

根据上述提出现有的管道机器人结构复杂装置、体积较大以及小型化困难等技术问题，而提供一种流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置。本发明主要利用装置前端两皮碗紧密配合，通过芯管内部的电池驱动电机运转并与连接可回转皮碗的锥齿轮进行配合，从而驱动可回转皮碗旋转并使两皮碗相互交错使阻挡流体的面积发生变化，进而使装置前后两端形成不同压差，最终实现皮碗装置的可调速功能。

本发明采用的技术手段如下：

一种流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置，包括：芯管、变径支撑单元、前端盖、后端盖、固定皮碗Ⅰ、可回转皮碗、固定皮碗Ⅱ、驱动电机、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ和无线通讯模块；所述芯管前端安装所述前端盖，所述芯管后端安装所述后端盖；所述芯管后端沿轴向安装两个所述固定皮碗Ⅰ，相邻的两个所述固定皮碗Ⅰ之间有间隙；所述芯管前端沿轴向由外至内依次安装所述固定皮碗Ⅱ和所述可回转皮碗，所述固定皮碗Ⅱ与所述可回转皮碗之间紧密贴合；所述可回转皮碗、所述固定皮碗Ⅰ和所述固定皮碗Ⅱ由四个等间距设置的扇形皮碗组成；所述锥齿轮Ⅰ连接于所述驱动电机的机械轴，所述锥齿轮Ⅱ与所述锥齿轮Ⅰ相啮合，所述锥齿轮Ⅱ连接于所述可回转皮碗的旋转轴；所述驱动电机与所述无线通讯模块电连接，所述无线通讯模块控制所述驱动电机的运行状态进而控制输出的转矩转速；所述变径支撑单元沿垂直于流体流动方向设置于所述芯管外侧，且位于所述芯管上设置所述可回转皮碗一侧；所述变径支撑单元包括支撑轮、支撑轮架、支撑弹簧和导向杆；所述支撑轮安装于所述支撑轮架，所述支撑轮架通过所述支撑弹簧与所述芯管相连，所述支撑弹簧套设于所述导向杆外侧。

进一步地，所述驱动电机和所述锥齿轮Ⅰ安装于所述芯管外侧。

进一步地，其特征在于，组成所述所述可回转皮碗的扇形皮碗的两条边分别设置U型槽。

进一步地，所述变径支撑单元还包括弧形固定支架，所述弧形固定支架固定安装于所述芯管外表面，所述弧形固定支架设置安装孔，所述支撑轮架和所述支撑弹簧通过所述弧形固定支架安装于所述芯管。

进一步地，包括三个所述变径支撑单元，所述变径支撑单元沿所述芯管周向等间距安装于所述芯管外侧。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置，装置结构紧凑，通过将传统的固定式皮碗与芯管内调速装置合二为一，重新设计为可回转与固定皮碗，调整皮碗重合面积即可调速，可更有效利用芯管空间，实现紧凑化设计以及在小管径系统中的应用。

综上，应用本发明的技术方案利用装置前端两皮碗紧密配合，通过芯管内部的电池驱动电机运转并与连接可回转皮碗的锥齿轮进行配合，从而驱动可回转皮碗旋转并使两皮碗相互交错使阻挡流体的面积发生变化，进而使装置前后两端形成不同压差，最终实现皮碗装置的可调速功能。因此，本发明的技术方案解决了现有的管道机器人结构复杂装置、体积较大以及小型化困难等技术问题。

基于上述理由本发明可在管道检测机器人等领域广泛推广。

附图说明

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

图1为本发明所述可调速皮碗式管道机器人动力装置的结构示意图。

图2为本发明所述皮碗的轴向示意图。

图3为本发明所述可调速皮碗式管道机器人动力装置的轴测示意图。

图4为本发明所述变径支撑单元结构简图。

1、固定皮碗Ⅰ；2、芯管；3、电源；4、无线通讯模块；5、变径支撑单元；51、支撑轮；52、支撑轮架；53、支撑弹簧；54、导向杆；55、弧形固定支架；6、可回转皮碗；7、固定皮碗Ⅱ；8、前端盖；9、锥齿轮Ⅰ；10、锥齿轮Ⅱ；11、电路开关；12、保险丝；13、螺栓；14、后端盖；15、驱动电机；16、U型槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1-4所示，本发明提供了一种流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置，包括：芯管2、变径支撑单元5、前端盖8、后端盖14、固定皮碗Ⅰ1、可回转皮碗6、固定皮碗Ⅱ7、驱动电机15、锥齿轮Ⅰ9、锥齿轮Ⅱ10和无线通讯模块4；

所述芯管2前端安装所述前端盖8，所述芯管2后端安装所述后端盖14；

所述芯管2后端沿轴向安装两个所述固定皮碗Ⅰ1，相邻的两个所述固定皮碗Ⅰ1之间有间隙；

所述芯管2前端沿轴向由外至内依次安装所述固定皮碗Ⅱ7和所述可回转皮碗6，所述固定皮碗Ⅱ7与所述可回转皮碗6之间紧密贴合；所述可回转皮碗6、所述固定皮碗Ⅰ1和所述固定皮碗Ⅱ7由四个等间距设置的扇形皮碗组成；

所述锥齿轮Ⅰ9连接于所述驱动电机15的机械轴，所述锥齿轮Ⅱ10与所述锥齿轮Ⅰ9相啮合，所述锥齿轮Ⅱ10连接于所述可回转皮碗6的旋转轴；

所述驱动电机15与所述无线通讯模块4电连接，所述无线通讯模块4控制所述驱动电机15的运行状态进而控制输出的转矩转速；

所述变径支撑单元5沿垂直于流体流动方向设置于所述芯管2外侧，且位于所述芯管2上设置所述可回转皮碗6一侧；所述变径支撑单元5包括支撑轮51、支撑轮架52、支撑弹簧53和导向杆54；所述支撑轮51安装于所述支撑轮架52，所述支撑轮架52通过所述支撑弹簧53与所述芯管2相连，所述支撑弹簧53套设于所述导向杆54外侧。

所述变径支撑单元5用于预防可调速皮碗式管道机器人在通过管径变化处发生颤动，保持运行稳定

进一步地，所述驱动电机15和所述锥齿轮Ⅰ9安装于所述芯管2外侧，便于实现小管径系统安装应用。

进一步地，其特征在于，组成所述所述可回转皮碗6的扇形皮碗的两条边分别设置U型槽16；所述U型槽16便于卸荷，保护皮碗，放置在可回转皮碗与固定皮碗即将贴合时，由于管道前后产生巨大的压差导致皮碗的磨损。

进一步地，所述变径支撑单元5还包括弧形固定支架55，所述弧形固定支架55固定安装于所述芯管2外表面，所述弧形固定支架55设置安装孔，所述支撑轮架52和所述支撑弹簧53通过所述弧形固定支架55安装于所述芯管2。

进一步地，包括三个所述变径支撑单元5，所述变径支撑单元5沿所述芯管2周向等间距安装于所述芯管2外侧。

如图1所示，可调速皮碗式管道机器人动力装置的工作原理：所有元件都通过辅助固定装置固定在管道机器人动力装置中，通过合理化设计与布局，使整个装置能够实现皮碗的可调速功能。该动力装置通过各元件的相互配合，将芯管管道内部电能通过驱动电机转化为机械能，机械能通过使锥齿轮运转进而驱动嵌套在可回转皮碗的锥齿轮进行运转，可回转皮碗通过旋转与前端固定皮碗的重合角开度发生变化进而产生压差进行调速。

本发明将管道中的流体压差利用皮碗转换为机器人前进动力，通过调整皮碗通流量实现动力可调；所述驱动电机15通过电路与芯管内部电源3相连，电路设置有保险丝12，电路开关11与所述无线通讯模块4相连；整体皮碗运转调速过程只需芯管内电源3及驱动电机15作为动力驱动；外部的无线控制信号，通过外部控制信号控制电机运行状态，实现可回转皮碗6旋转角度的控制，改变皮碗重合面积，实现通流量及动力装置两端压差的调节，进而改变动力装置的驱动力。所述动力装置利用管道内流体作用于动力装置两端压力不同形成的压差作为整体装置动力来源。

最后应说明的是：以上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实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置，包括：芯管、变径支撑单元、前端盖、后端盖、固定皮碗Ⅰ和固定皮碗Ⅱ；

所述芯管前端安装所述前端盖，所述芯管后端安装所述后端盖；

所述芯管后端沿轴向安装两个所述固定皮碗Ⅰ，相邻的两个所述固定皮碗Ⅰ之间有间隙；

所述变径支撑单元包括支撑轮、支撑轮架、支撑弹簧和导向杆；所述支撑轮安装于所述支撑轮架，所述支撑轮架通过所述支撑弹簧与所述芯管相连，所述支撑弹簧套设于所述导向杆外侧；

其特征在于，还包括可回转皮碗、驱动电机、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ和无线通讯模块；所述芯管前端沿轴向由外至内依次安装所述固定皮碗Ⅱ和所述可回转皮碗，所述固定皮碗Ⅱ与所述可回转皮碗之间紧密贴合；所述可回转皮碗、所述固定皮碗Ⅰ和所述固定皮碗Ⅱ由四个等间距设置的扇形皮碗组成；

所述锥齿轮Ⅰ连接于所述驱动电机的机械轴，所述锥齿轮Ⅱ与所述锥齿轮Ⅰ相啮合，所述锥齿轮Ⅱ连接于所述可回转皮碗的旋转轴；

所述驱动电机与所述无线通讯模块电连接，所述无线通讯模块控制所述驱动电机的运行状态进而控制输出的转矩转速；

所述变径支撑单元沿垂直于流体流动方向设置于所述芯管外侧，且位于所述芯管上设置所述可回转皮碗一侧。

2.根据权利要求1所述的流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置，其特征在于，所述驱动电机和所述锥齿轮Ⅰ安装于所述芯管外侧。

3.根据权利要求1所述的流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置，其特征在于，组成所述所述可回转皮碗的扇形皮碗的两条边分别设置U型槽。

4.根据权利要求1所述的流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置，其特征在于，所述变径支撑单元还包括弧形固定支架，所述弧形固定支架固定安装于所述芯管外表面，所述弧形固定支架设置安装孔，所述支撑轮架和所述支撑弹簧通过所述弧形固定支架安装于所述芯管。

5.根据权利要求1所述的流体取能可调速皮碗式管道机器人动力装置，其特征在于，包括三个所述变径支撑单元，所述变径支撑单元沿所述芯管周向等间距安装于所述芯管外侧。

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