CN111750279B - 环抱式爬管车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环抱式爬管车，包括机架、翻转驱动结构、伸缩臂、夹紧臂、辅助万向轮、电动推杆、行走结构和旋转结构。与现有技术相比，该环抱式爬管车不仅可以提高管道检测的效率，还可以保证相关维护人员的安全，减小相关维护人员的劳动强度，降低检查和维修管道的成本。

Description

环抱式爬管车
技术领域
本发明涉及管道检查维修技术领域，特别是涉及一种环抱式爬管车。
背景技术
管道目前被广泛地应用于生活中的各个领域，如石油化工企业、农业、建筑行业等。管道制造简单，使用管道进行运输，易于提高运输效率。但是管道运输也有显著的问题：管道在长期使用过后，由于管道内部化学物质的腐蚀以及管道外部物质的侵蚀，会出现老化、裂纹、泄露以及内部淤堵等问题。当这些问题出现时，不仅会造成经济损失，也会导致污染和其他环境问题，因此必须对管道进行定期检修。目前常用的维护手段是人工进行维护，但是由于一些管道所处位置的限制以及管道内运输的有害物质会对人体造成伤害。
因此，如何提供一种管外爬行机器人，通过远程控制来携带相应的作业设备在管道外进行巡查，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种环抱式爬管车，在管道外壁进行轻负载爬行，从而代替人工进行管道巡查。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种环抱式爬管车，包括：
机架，所述机架包括第一机架和第二机架，所述第一机架和所述第二机架铰接；
翻转驱动结构，所述翻转驱动结构固定于所述机架上，所述翻转驱动结构用以使所述第一机架和所述第二机架相对转动；
伸缩臂，多个所述伸缩臂分别固定于所述第一机架的左右两侧和所述第二机架的左右两侧；
夹紧臂，所述夹紧臂的一端铰接于所述伸缩臂的伸缩端；
辅助万向轮，所述辅助万向轮安装于所述夹紧臂的另一端；
电动推杆，所述电动推杆的两端分别与相邻的所述伸缩臂和所述夹紧臂铰接；
行走结构，所述行走结构包括驱动轮，所述行走结构用以驱动所述驱动轮转动，所述驱动轮用以在管道上行走；
旋转结构，所述旋转结构安装于所述机架上，所述行走结构与所述旋转结构相连，所述旋转结构用以驱动所述行走结构转动。
优选地，所述翻转驱动结构包括翻转电机、翻转断电刹车器、翻转驱动齿轮和翻转固定齿轮，所述翻转电机固定于所述第一机架与所述第二机架中的一个上，所述翻转断电刹车器固定于所述翻转电机上，所述翻转驱动齿轮固定于所述翻转电机的输出轴上，所述翻转固定齿轮固定于所述第一机架与所述第二机架中的另一个上，所述第一机架与所述第二机架相对转动过程中所述翻转驱动齿轮和所述翻转固定齿轮始终保持啮合。
优选地，所述旋转结构包括安装盒、转向齿轮轴、转向电机、转向驱动齿轮、压板和压紧弹簧，所述安装盒固定于所述第一机架和所述第二机架上，所述转向电机固定于所述安装盒内，所述转向驱动齿轮固定于所述转向电机的输出轴上，所述转向驱动齿轮与所述转向齿轮轴上的齿轮段啮合，所述转向齿轮轴的一端伸出所述安装盒并与所述行走结构固定相连，所述转向齿轮轴的另一端穿过所述压板并与所述压板轴向限位，所述压紧弹簧位于所述压板的远离所述行走结构的一侧，所述压紧弹簧的两端分别与所述压板和所述安装盒的内壁相抵。
优选地，所述行走结构包括双向丝杆、滑台、刹车块、刹车电机、驱动轮架、驱动轮轴、轴套、防松圆螺母、驱动轮、行走驱动齿轮、行走从动齿轮、驱动电机和行走断电刹车器，所述驱动轮架与所述转向齿轮轴固定相连，所述驱动电机和所述刹车电机固定于所述驱动轮架上，所述行走断电刹车器固定于所述驱动电机上，所述驱动轮套在所述驱动轮轴上，两个所述防松圆螺母与所述驱动轮轴螺纹连接并锁紧于所述驱动轮轴的两侧，所述轴套安装于所述驱动轮架上，所述驱动轮轴通过所述轴套与所述驱动轮架转动连接，所述行走驱动齿轮固定于所述驱动电机的输出轴上，所述行走从动齿轮固定于所述驱动轮轴上，所述行走驱动齿轮与所述行走从动齿轮啮合，两个所述滑台对称分布于所述驱动轮的两侧并螺纹连接于所述双向丝杆的两个螺纹段上，所述双向丝杆与所述刹车电机的输出轴固定相连，所述刹车块固定于所述滑台上，所述刹车块能够压紧所述驱动轮，所述滑台仅沿所述双向丝杆的轴向移动而不发生转动。
优选地，所述行走结构还包括光杆，所述光杆固定于所述驱动轮架上，所述滑台上设有光杆槽，所述光杆与所述光杆槽滑动接触。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1.本发明利用电动推杆自锁的原理，在将压紧弹簧压缩到指定位置时即可停止对电动推杆的供电，这样减少了电能的消耗，延长了环抱式爬管车的工作时间，并且可以适应不同大小的管径；
2.本发明的环抱式爬管车结构简单而且便于控制，当管道外壁有障碍物时可以通过绕管道旋转以避开障碍物，同时解决了现有的轮式机器人通过给车轮设计一定的螺旋角来实现旋转，且不能在管道上实现准确定位的问题；
3.本发明解决了在互相垂直的管道上带负载运行的问题且运动连续性较好；
4.本发明利用了螺旋传动的优点，可以将较小的转矩转化为较大的轴向力，可以使用功率较小的电机实现对环抱式爬管车的制动。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例环抱式爬管车的轴测图；
图2为本实施例环抱式爬管车的部分结构示意图；
图3为本实施例环抱式爬管车抱紧管道时的示意图；
图4为本实施例环抱式爬管车一个视角的局部结构示意图；
图5为本实施例环抱式爬管车另一个视角的局部结构示意图；
图6为本实施例环抱式爬管车在管道间过渡时的示意图；
附图标记说明：1.辅助万向轮；2.夹紧臂；3.电动推杆；4.伸缩臂；5.翻转电机；6.机架；7.滑台；8.刹车电机；9.驱动轮架；10.轴套；11.防松圆螺母；12.驱动轮；13.行走从动齿轮；14.驱动电机；15.行走断电刹车器；16.转向齿轮轴；17.压紧弹簧；18.转向电机。
具体实施方式
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。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。
本发明的目的是提供一种环抱式爬管车，在管道外壁进行轻负载爬行，从而代替人工进行管道巡查。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-6所示，本实施例提供一种环抱式爬管车，包括机架6、翻转驱动结构、伸缩臂4、夹紧臂2、辅助万向轮1、电动推杆3、行走结构和旋转结构。其中，机架6和翻转驱动结构配合，实现在水平管道和竖直管道之间的过渡；伸缩臂4、夹紧臂2、辅助万向轮1和电动推杆3组成抱紧结构，实现对管道的抱紧；行走结构实现沿管道轴向的行走；旋转结构实现绕管道旋转。
具体地，机架6包括第一机架和第二机架，第一机架和第二机架铰接；翻转驱动结构固定于机架6上，翻转驱动结构用以使第一机架和第二机架相对转动；多个伸缩臂4分别固定于第一机架的左右两侧和第二机架的左右两侧；夹紧臂2的一端铰接于伸缩臂4的伸缩端；辅助万向轮1安装于夹紧臂2的另一端；电动推杆3的两端分别与相邻的伸缩臂4和夹紧臂2铰接；行走结构包括驱动轮12，行走结构用以驱动驱动轮12转动，驱动轮12用以在管道上行走；旋转结构安装于机架6上，行走结构与旋转结构相连，旋转结构用以驱动行走结构转动。
在实际使用时，调节两侧伸缩臂4的长度并收缩电动推杆3，即可使驱动轮12和辅助万向轮1压紧管道，实施抱紧管道动作。通过翻转驱动结构、行走结构和旋转结构实现不同管道间的过渡动作、同一管道上的行走动作和同一管道上的旋转动作。
本实施例中，翻转驱动结构包括翻转电机5、翻转断电刹车器、翻转驱动齿轮和翻转固定齿轮。翻转电机5固定于第一机架与第二机架中的一个上，翻转断电刹车器固定于翻转电机5上。翻转驱动齿轮固定于翻转电机5的输出轴上，翻转固定齿轮固定于第一机架与第二机架中的另一个上，第一机架与第二机架相对转动过程中翻转驱动齿轮和翻转固定齿轮始终保持啮合。翻转电机5和翻转断电刹车器通电时可改变第一机架与第二机架的相对角度，翻转断电刹车器断电时可使该角度保持不变。
本实施例中，旋转结构包括安装盒、转向齿轮轴16、转向电机18、转向驱动齿轮、压板和压紧弹簧17。两个安装盒分别固定于第一机架和第二机架上，转向电机18固定于安装盒内。转向驱动齿轮固定于转向电机18的输出轴上，转向驱动齿轮与转向齿轮轴16上的齿轮段啮合。转向齿轮轴16的一端伸出安装盒并与行走结构固定相连，转向齿轮轴16的另一端穿过压板并与压板轴向限位。压紧弹簧17位于压板的远离行走结构的一侧，压紧弹簧17的两端分别与压板和安装盒的内壁相抵。在实施抱紧管道动作时，由于驱动轮12受压，使得行走结构整体向机架6运动，进而带动转向齿轮轴16和压板向机架6运动，压板和固定于机架6上的安装盒相对运动并压缩压紧弹簧17。在将压紧弹簧17压缩到一定位置时即可停止对电动推杆3的供电，电动推杆3自锁，由压紧弹簧17提供抱紧动作所需的压力，这样减少了电能的消耗，延长了环抱式爬管车的工作时间，并且可以适应不同大小的管径。
本实施例中，行走结构包括双向丝杆、滑台7、刹车块、刹车电机8、驱动轮架9、驱动轮轴、轴套10、防松圆螺母11、驱动轮12、行走驱动齿轮、行走从动齿轮13、驱动电机14和行走断电刹车器15。驱动轮架9与转向齿轮轴16固定相连，驱动电机14和刹车电机8固定于驱动轮架9上，行走断电刹车器15固定于驱动电机14上。驱动轮12套在驱动轮轴上，两个防松圆螺母11与驱动轮轴螺纹连接并锁紧于驱动轮轴的两侧。轴套10安装于驱动轮架9上，驱动轮轴通过轴套10与驱动轮架9转动连接。行走驱动齿轮固定于驱动电机14的输出轴上，行走从动齿轮13固定于驱动轮轴上，行走驱动齿轮与行走从动齿轮13啮合。两个滑台7对称分布于驱动轮12的两侧并螺纹连接于双向丝杆的两个螺纹段上，双向丝杆与刹车电机8的输出轴固定相连，刹车块固定于滑台7上，刹车块能够压紧驱动轮12，滑台7仅沿所述双向丝杆的轴向移动而不发生转动。驱动电机14和行走断电刹车器15通电时可使驱动轮12转动，改变环抱式爬管车的竖向位置，行走断电刹车器15断电时可使该竖向位置保持不变。刹车电机8通电时，可使两个刹车块相向运动并夹紧驱动轮12，利用螺旋传动的优点，将较小的转矩转化为较大的轴向力，从而使用功率较小的电机实现对环抱式爬管车的制动。当需要在竖直管道上向下运动时，刹车电机8使刹车块夹紧驱动轮12，可为驱动轮12提供一定的制动力使环抱式爬管车平稳下降。
使滑台7仅沿轴向移动而不发生转动的方式有多种，本实施例中，行走结构还包括光杆，光杆固定于驱动轮架9上，滑台7上设有光杆槽，光杆与光杆槽滑动接触，通过光杆限制滑台7的转动。
本实施例的环抱式爬管车的具体使用过程如下：当需要绕管道旋转时，转向电机18通电，驱动转向齿轮轴16旋转，带动驱动轮12旋转一定的角度；当需要在水平管道和竖直管道之间过渡时，驱动电机14停止通电，第一机架或第二机架上的电动推杆3通电伸长，将夹紧臂2打开，翻转电机5以及翻转断电刹车器通电，通过齿轮传动使第一机架和第二机架呈九十度夹角，翻转断电刹车器停止通电使机架6保持静止，而后接通驱动电机14前行一段距离，将环抱式爬管车前端夹紧在将要过渡的管道上，环抱式爬管车的后端夹紧臂2打开，环抱式爬管车的前端继续在竖直管道上运动适当距离，而后翻转电机5启动，机架6恢复至180度，此时，环抱式爬管车后端的夹紧臂2夹紧在将要过渡的管道上，完成过弯动作；当环抱式爬管车下行时，刹车电机8通电带动双向丝杆旋转，带动两侧对称的刹车块相向运动，夹紧驱动轮12，实现平稳下降。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种环抱式爬管车，其特征在于，包括：
机架，所述机架包括第一机架和第二机架，所述第一机架和所述第二机架铰接；
翻转驱动结构，所述翻转驱动结构固定于所述机架上，所述翻转驱动结构用以使所述第一机架和所述第二机架相对转动；
伸缩臂，多个所述伸缩臂分别固定于所述第一机架的左右两侧和所述第二机架的左右两侧；
夹紧臂，所述夹紧臂的一端铰接于所述伸缩臂的伸缩端；
辅助万向轮，所述辅助万向轮安装于所述夹紧臂的另一端；
电动推杆，所述电动推杆的两端分别与相邻的所述伸缩臂和所述夹紧臂铰接；
行走结构，所述行走结构包括驱动轮，所述行走结构用以驱动所述驱动轮转动，所述驱动轮用以在管道上行走；
旋转结构，所述旋转结构安装于所述机架上，所述行走结构与所述旋转结构相连，所述旋转结构用以驱动所述行走结构转动；
所述旋转结构包括安装盒、转向齿轮轴、转向电机、转向驱动齿轮、压板和压紧弹簧，所述安装盒固定于所述第一机架和所述第二机架上，所述转向电机固定于所述安装盒内，所述转向驱动齿轮固定于所述转向电机的输出轴上，所述转向驱动齿轮与所述转向齿轮轴上的齿轮段啮合，所述转向齿轮轴的一端伸出所述安装盒并与所述行走结构固定相连，所述转向齿轮轴的另一端穿过所述压板并与所述压板轴向限位，所述压紧弹簧位于所述压板的远离所述行走结构的一侧，所述压紧弹簧的两端分别与所述压板和所述安装盒的内壁相抵；
所述行走结构包括双向丝杆、滑台、刹车块、刹车电机、驱动轮架、驱动轮轴、轴套、防松圆螺母、驱动轮、行走驱动齿轮、行走从动齿轮、驱动电机和行走断电刹车器，所述驱动轮架与所述转向齿轮轴固定相连，所述驱动电机和所述刹车电机固定于所述驱动轮架上，所述行走断电刹车器固定于所述驱动电机上，所述驱动轮套在所述驱动轮轴上，两个所述防松圆螺母与所述驱动轮轴螺纹连接并锁紧于所述驱动轮轴的两侧，所述轴套安装于所述驱动轮架上，所述驱动轮轴通过所述轴套与所述驱动轮架转动连接，所述行走驱动齿轮固定于所述驱动电机的输出轴上，所述行走从动齿轮固定于所述驱动轮轴上，所述行走驱动齿轮与所述行走从动齿轮啮合，两个所述滑台对称分布于所述驱动轮的两侧并螺纹连接于所述双向丝杆的两个螺纹段上，所述双向丝杆与所述刹车电机的输出轴固定相连，所述刹车块固定于所述滑台上，所述刹车块能够压紧所述驱动轮，所述滑台仅沿所述双向丝杆的轴向移动而不发生转动。
2.根据权利要求1所述的环抱式爬管车，其特征在于，所述翻转驱动结构包括翻转电机、翻转断电刹车器、翻转驱动齿轮和翻转固定齿轮，所述翻转电机固定于所述第一机架与所述第二机架中的一个上，所述翻转断电刹车器固定于所述翻转电机上，所述翻转驱动齿轮固定于所述翻转电机的输出轴上，所述翻转固定齿轮固定于所述第一机架与所述第二机架中的另一个上，所述第一机架与所述第二机架相对转动过程中所述翻转驱动齿轮和所述翻转固定齿轮始终保持啮合。
3.根据权利要求1所述的环抱式爬管车，其特征在于，所述行走结构还包括光杆，所述光杆固定于所述驱动轮架上，所述滑台上设有光杆槽，所述光杆与所述光杆槽滑动接触。
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