CN111795253A - 一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于天然气运输领域，尤其是涉及一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法，包括与管道相连接的支撑机构，所述支撑机构设有两个，其中一个所述支撑机构上设有驱动机构，两个所述支撑机构之间固定连接有连接件，所述连接件两端滑动连接有滑动杆，所述驱动机构上设有与滑动杆相配合的限位机构。本发明可通过设置支撑筒、保护膜、拉伸以及气囊等结构能够实现当装置出现管道漏气处时，气体将会穿过支撑筒进入到气囊中使得气囊膨胀，气囊膨胀将会实现带动滑动杆向上移动，进而实现滑动杆拉动拉绳，拉伸将会将保护膜拉紧使得保护膜紧密的贴合在管道外侧，进而实现管道漏气处的两端被保护膜进行封堵，进而实现管道漏气处被封堵在支撑筒内。
Description
技术领域
本发明属于天然气运输技术领域，尤其是涉及一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法。
背景技术
目前天然气大多数是指是天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，天然气几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，因此是一种较为清洁的能源，在天然气大多数采用管道进行运输，少数采用油轮等方式进行运输，而对于海上气田而言，采集后的天然气通过海下输送管道进行输送的效率更高。
但是海下管道进行输送可能会由于海下如壳类生物附着在管道表面造成管道破损等情况，且由于管道位于海面以下，需要人员携带封堵工具潜入到海底，再对于破损处进行封堵，在海面以下的人员需要承受海水的压力以及克服海水的阻力使得人员操作难度较大，且海面以下的环境较为昏暗使得人员难以方便的进行操作，种种因素使得人员难以实现快速对其进行封堵，而天然气泄漏将会使得管道内部的气体从破损处溢出，这样一来不但会造成直接的经济损失，而且天然气泄漏将会改变周围环境的空气成分，造成环境污染，且当管道破损处较小时，人员难以及时发现，若是不能对于管道进行封堵，长时间泄漏将会不断使得经济损失增大，同时气体从管道破损处溢出且将会不断对于管道破损处造成冲击，使得管道破损处受到较大的应力，长时间还会使得管道破损处逐渐的扩大，不但使得天然气泄漏速度加快，使得经济损失增大，而且会增大后续人员对其进行封堵的操作难度。
为此，我们提出一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种能够自动对于管道破损处进行封堵的水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法，包括与管道相连接的支撑机构，所述支撑机构设有两个，其中一个所述支撑机构上设有驱动机构，两个所述支撑机构之间固定连接有连接件，所述连接件两端滑动连接有滑动杆，所述驱动机构上设有与滑动杆相配合的限位机构，所述滑动杆底端固定连接有气囊，所述气囊底端固定连接有支撑筒，所述气囊与支撑筒连通设置，所述支撑筒轴向套设在管道外侧，所述支撑筒两端固定连接有圆筒状套设在管道外侧的保护膜，所述保护膜外侧套设有与滑动杆相连接的拉绳。
在上述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人中，所述支撑机构由固定筒、固定轮以及支撑轮组成，所述固定轮转动连接在固定筒两侧且沿着管道轴向与管道滚动连接，所述支撑轮位于管道顶端且沿着管道轴向与管道滚动连接，所述支撑轮与固定筒转动连接。
在上述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人中，所述驱动机构由壳体、皮带组件、从动齿轮、连接齿轮以及主动齿轮组成，所述壳体固定连接在固定筒顶端，所述壳体内设有传动腔，所述从动齿轮以及主动齿轮均与传动腔侧壁转动连接，所述从动齿轮与主动齿轮通过连接齿轮相连接，所述从动齿轮通过皮带组件与支撑轮相连接，所述连接齿轮转动连接在与传动腔侧壁滑动连接的控制杆上，所述控制杆与限位机构相连接。
在上述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人中，所述限位机构由限位块、弹簧、卡槽以及限位件组成，所述传动腔侧壁设有弹性槽，所述控制杆一端贯穿弹性槽侧壁并延伸至弹性槽内与限位块固定连接，所述弹簧轴向套设在控制杆外侧且两端分别与弹性槽侧壁以及限位块固定连接，所述卡槽位于控制杆另一端贯穿传动腔侧壁并延伸至外界部分的上侧，所述限位件与卡槽卡合连接，所述限位件与滑动杆固定连接。
在上述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人中，所述支撑机构顶端固定连接有竖直的齿条，所述齿条与连接件固定连接，所述滑动杆上转动连接有转动筒，所述转动筒上固定连接有转动齿轮以及收线轮，所述收线轮与拉绳固定连接。
在上述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人使用方法，包含以下步骤：
S1、电机带动主动齿轮转动，主动齿轮通过连接齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮转动将会通过皮带组件带动支撑轮转动，进而实现支撑轮在管道轴向行走并对于管道进行检测；
S2、当装置运动至管道漏气处，且管道漏气处位于支撑筒内部时，大量的气体将会上浮，并且通过支撑筒进入到与之连通的气囊中，使得气囊快速的膨胀；
S3、气囊膨胀将会推动滑动杆向上滑动，滑动杆向上滑动时，转动齿轮与齿条相配合，进而能够实现转动齿轮带动转动筒转动，进而实现转动筒带动与之固定连接的收线轮转动；
S4、收线轮转动将会拉动拉绳向上移动，拉绳向上移动将会使得套设在保护膜外侧的拉绳长度逐渐减小，进而实现拉绳不断将保护膜拉紧，进而实现位于支撑筒两侧的保护膜均被拉紧且与管道紧密贴合实现对于支撑筒进行密封，进而实现将管道漏气处的两端进行密封，进而实现对于管道的封堵；
S5、当滑动杆向上移动时，滑动杆将会带动与之固定连接的限位件向上移动，进而实现限位件与卡槽脱离配合，进而实现弹簧推动限位块移动，限位块带动与之固定连接的控制杆滑动，进而实现控制杆带动连接齿轮移动，进而实现连接齿轮与主动齿轮以及从动齿轮分离，进而实现主动齿轮转动时将会无法使得从动齿轮转动，进而实现装置停止沿着管道轴向的运动。
与现有的技术相比，一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法的优点在于：
1、本发明通过设置支撑机构能够实现装置的安装在管道上，同时支撑轮以及固定轮均是沿着管道轴线方向与管道滚动连接，进而能够实现装置能够沿着管道轴线方向移动，且固定轮以及支撑轮自身也能够起到限位的作用，避免装置沿着管道径向转动。
2、本发明通过设置驱动机构能够实现对于装置进行驱动，进而实现装置能够沿着管道轴线方向行走，进而能够实现装置运动至管道泄漏处实现对于管道的自动封堵，进而实现自动寻找泄漏点、自动对于管道进行封堵，进而无需人员进入水下进行封堵，进而能够避免管道泄露人员不能及时发现导致的天然气长时间泄漏导致的经济损失逐渐增大、导致管道存在破损处逐渐扩大等情况。
3、本发明通过设置支撑筒、保护膜、拉伸以及气囊等结构能够实现当装置出现管道漏气处时，气体将会穿过支撑筒进入到气囊中使得气囊膨胀，气囊膨胀将会实现带动滑动杆向上移动，进而实现滑动杆拉动拉绳，拉伸将会将保护膜拉紧使得保护膜紧密的贴合在管道外侧，进而实现管道漏气处的两端被保护膜进行封堵，进而实现管道漏气处被封堵在支撑筒内，且支撑筒内的气压越高，滑动杆的高度也就越高，拉绳拉的也就越紧，进而确保两端的保护膜保护效果越好。
4、本发明通过设置齿条、转动齿轮以及收线轮等结构能够实现滑动杆向上滑动时，拉绳被拉伸的距离更大，进而实现拉绳能够更加快速的对于管道进行封堵。
5、本发明通过设置限位机构能够实现当滑动杆向上运动时，滑动杆将会使得限位件与卡槽分离，进而实现弹簧带动控制杆滑动，控制杆将会使得连接齿轮与主动齿轮以及从动齿轮分离，进而实现电机空转，进而实现当装置对于漏气处开始密封时，装置实现自动停止运动，进而确保装置有着较好的密封效果。
附图说明
图1是本发明提供的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法实施例1的整体结构示意图；
图2是图1中A处结构放大示意图；
图3是图2中B处结构放大示意图；
图4是本发明提供的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法实施例1中支撑机构切面结构示意图；
图5是本发明提供的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法实施例1中保护膜切面结构示意图；
图6是本发明提供的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法实施例2整体结构示意图；
图7是图6中C处结构放大示意图。
图中，1管道、2支撑机构、21固定筒、22固定轮、23支撑轮、3驱动机构、31壳体、32皮带组件、33从动齿轮、34连接齿轮、35主动齿轮、36传动腔、37控制杆、4连接件、41滑动杆、42拉绳、43齿条、44转动筒、45转动齿轮、46收线轮、5限位机构、51限位块、52弹簧、53卡槽、54限位件、55弹性槽、6气囊、7支撑筒、8保护膜。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例1
如图1-5所示，一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人及其使用方法，包括与管道1相连接的支撑机构2，如图4所示，支撑机构2由固定筒21、固定轮22以及支撑轮23组成。
固定筒21截面为2/3状的圆弧结构，固定筒21由三段式铰链结构，进而能够方便的将固定筒21固定在管道1上。
固定轮22转动连接在固定筒21两侧且沿着管道1轴向与管道1滚动连接，支撑轮23位于管道1顶端且沿着管道1轴向与管道1滚动连接，支撑轮23与固定筒21转动连接。
支撑轮23以及固定轮22均能够确保支撑机构2能够方便的在管道1轴线方向上进行滚动，进而实现支撑机构2沿着管道1轴线移动，同时支撑轮23以及固定轮22依靠自身与管道1之间的侧向摩擦力能够避免装置沿着管道1径向转动。
如图1所示，支撑机构2设有两个，其中一个支撑机构上设有驱动机构3。
如图2所示，驱动机构3由壳体31、皮带组件32、从动齿轮33、连接齿轮34以及主动齿轮35组成。
壳体31固定连接在固定筒21顶端，壳体31内设有传动腔36，从动齿轮33以及主动齿轮35均与传动腔36侧壁转动连接，从动齿轮33与主动齿轮35通过连接齿轮34相连接，从动齿轮33通过皮带组件32与支撑轮23相连接，连接齿轮34转动连接在与传动腔36侧壁滑动连接的控制杆37上。
如图2所示，皮带组件32包括皮带、第一皮带轮以及第二皮带轮，第一皮带轮与第二皮带轮之间通过皮带传动连接，第一皮带轮与从动齿轮33同轴固定连接，第二皮带轮与支撑轮23同轴固定连接。
主动齿轮35与位于壳体内电机的输出端固定连接。
电机工作时将会带动主动齿轮35转动主动齿轮35转动将会通过连接齿轮34带动从动齿轮33转动，进而从动齿轮33通过皮带组件32带动支撑轮23转动，进而实现支撑轮23在管道1轴向行走并对于管道1进行检测。
如图1所示，两个支撑机构2之间固定连接有连接件4，连接件4两端滑动连接有滑动杆41，滑动杆41与连接件4竖直滑动连接，驱动机构3上设有与滑动杆41相配合的限位机构5。
如如2、图3所示，限位机构5由限位块51、弹簧52、卡槽53以及限位件54组成。
传动腔36侧壁设有弹性槽55，控制杆37一端贯穿弹性槽55侧壁并延伸至弹性槽55内与限位块51固定连接，弹簧52轴向套设在控制杆37外侧且两端分别与弹性槽55侧壁以及限位块51固定连接，卡槽53位于控制杆37另一端贯穿传动腔36侧壁并延伸至外界部分的上侧，限位件54与卡槽53卡合连接，限位件54与滑动杆41固定连接。
滑动杆41底端固定连接有气囊6，气囊6底端固定连接有支撑筒7，支撑筒7由两个半圆形的筒状结构密封固定而成，进而能够使得支撑筒7能够方便的套设在管道1外侧，气囊6与支撑筒7连通设置，支撑筒7轴向套设在管道1外侧，支撑筒7两端固定连接有圆筒状套设在管道1外侧的保护膜8，保护膜8为具有一定的弹性密封材质，保护膜8外侧套设有与滑动杆41相连接的拉绳42。
如图5所示，拉绳42环状套设在保护膜8外侧，且拉绳42一端固定连接有拉环，另一端穿过拉环与滑动杆37固定连接，保护膜8外侧设有限位绳，能够避免拉绳42从保护膜8上滑落。
当驱动机构3带动支撑机构2在管道1上运动时，支撑机构2将会沿着管道1轴向运动，当装置中的支撑筒7运动到管道1漏气处时，大量的气体将会上浮，并且通过支撑筒7进入到气囊6中，气囊6将会膨胀进而实现带动滑动杆37向上移动。
滑动杆37向上移动将会带动与之固定连接的拉绳42向上移动，拉绳42向上移动将会使得套设在保护膜8外侧的拉绳42长度逐渐减小，进而实现拉绳42将会使得位于拉绳42内侧的保护套1进行拉紧，使得保护套1紧密的贴合在管道1外侧，进而实现管道1漏气处分封堵在两个保护套1之间，进而实现对于管道1漏气处进行封堵。
且当滑动杆41向上移动时，滑动杆41将会带动与之固定连接的限位件54向上移动，进而实现限位件54与卡槽53脱离配合，进而实现弹簧52推动限位块51移动，限位块51带动与之固定连接的控制杆37滑动，进而实现控制杆37带动连接齿轮34移动，进而实现连接齿轮34与主动齿轮35以及从动齿轮33分离，进而实现主动齿轮35转动时将会无法使得从动齿轮33转动，进而实现装置停止沿着管道1轴向的运动。
实施例2
如图6-7所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：支撑机构2顶端固定连接有竖直的齿条43，齿条43与连接件4固定连接，滑动杆37上转动连接有转动筒44，转动筒44上固定连接有转动齿轮45以及收线轮46，收线轮46与拉绳42固定连接。
进而实现当滑动杆37向上滑动时，转动齿轮45与齿条43相配合进而能够实现转动齿轮45带动转动筒44转动，进而实现转动筒44带动与之固定连接的收线轮46转动，收线轮46有着较大的直径，进而能够实现当滑动杆37滑动一定的距离时，收线轮46将会使得拉绳42被拉动的距离更大，进而实现能够更加快速的拉动拉绳42，进而实现更够更加迅速的对于管道1进行封堵。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人，包括与管道(1)相连接的支撑机构(2)，其特征在于，所述支撑机构(2)设有两个，其中一个所述支撑机构(2)上设有驱动机构(3)，两个所述支撑机构(2)之间固定连接有连接件(4)，所述连接件(4)两端滑动连接有滑动杆(41)，所述驱动机构(3)上设有与滑动杆(41)相配合的限位机构(5)，所述滑动杆(41)底端固定连接有气囊(6)，所述气囊(6)底端固定连接有支撑筒(7)，所述气囊(6)与支撑筒(7)连通设置，所述支撑筒(7)轴向套设在管道(1)外侧，所述支撑筒(7)两端固定连接有圆筒状套设在管道(1)外侧的保护膜(8)，所述保护膜(8)外侧套设有与滑动杆(41)相连接的拉绳(42)。
2.根据权利要求1所述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人，其特征在于，所述支撑机构(2)由固定筒(21)、固定轮(22)以及支撑轮(23)组成，所述固定轮(22)转动连接在固定筒(21)两侧且沿着管道(1)轴向与管道(1)滚动连接，所述支撑轮(23)位于管道(1)顶端且沿着管道(1)轴向与管道(1)滚动连接，所述支撑轮(23)与固定筒(21)转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人，其特征在于，所述驱动机构(3)由壳体(31)、皮带组件(32)、从动齿轮(33)、连接齿轮(34)以及主动齿轮(35)组成，所述壳体(31)固定连接在固定筒(21)顶端，所述壳体(31)内设有传动腔(36)，所述从动齿轮(33)以及主动齿轮(35)均与传动腔(36)侧壁转动连接，所述从动齿轮(33)与主动齿轮(35)通过连接齿轮(34)相连接，所述从动齿轮(33)通过皮带组件(32)与支撑轮(23)相连接，所述连接齿轮(34)转动连接在与传动腔(36)侧壁滑动连接的控制杆(37)上，所述控制杆(37)与限位机构(5)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人，其特征在于，所述限位机构(5)由限位块(51)、弹簧(52)、卡槽(53)以及限位件(54)组成，所述传动腔(36)侧壁设有弹性槽(55)，所述控制杆(37)一端贯穿弹性槽(55)侧壁并延伸至弹性槽(55)内与限位块(51)固定连接，所述弹簧(52)轴向套设在控制杆(37)外侧且两端分别与弹性槽(55)侧壁以及限位块(51)固定连接，所述卡槽(53)位于控制杆(37)另一端贯穿传动腔(36)侧壁并延伸至外界部分的上侧，所述限位件(54)与卡槽(53)卡合连接，所述限位件(54)与滑动杆(41)固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人，其特征在于，所述支撑机构(2)顶端固定连接有竖直的齿条(43)，所述齿条(43)与连接件(4)固定连接，所述滑动杆(37)上转动连接有转动筒(44)，所述转动筒(44)上固定连接有转动齿轮(45)以及收线轮(46)，所述收线轮(46)与拉绳(42)固定连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种水下天然气管道泄漏自动封堵机器人使用方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
S1、电机带动主动齿轮(35)转动，主动齿轮(35)通过连接齿轮(34)带动从动齿轮(33)转动，从动齿轮(33)转动将会通过皮带组件(32)带动支撑轮(23)转动，进而实现支撑轮(23)在管道(1)轴向行走并对于管道(1)进行检测；
S2、当装置运动至管道(1)漏气处，且管道(1)漏气处位于支撑筒(7)内部时，大量的气体将会上浮，并且通过支撑筒(7)进入到与之连通的气囊(6)中，使得气囊(6)快速的膨胀；
S3、气囊(6)膨胀将会推动滑动杆(37)向上滑动，滑动杆(37)向上滑动时，转动齿轮(45)与齿条(43)相配合，进而能够实现转动齿轮(45)带动转动筒(44)转动，进而实现转动筒(44)带动与之固定连接的收线轮(46)转动；
S4、收线轮(46)转动将会拉动拉绳(42)向上移动，拉绳(42)向上移动将会使得套设在保护膜(8)外侧的拉绳(42)长度逐渐减小，进而实现拉绳(42)不断将保护膜拉紧，进而实现位于支撑筒(7)两侧的保护膜(8)均被拉紧且与管道(1)紧密贴合实现对于支撑筒(7)进行密封，进而实现将管道(1)漏气处的两端进行密封，进而实现对于管道(1)的封堵；
S5、当滑动杆(41)向上移动时，滑动杆(41)将会带动与之固定连接的限位件(54)向上移动，进而实现限位件(54)与卡槽(53)脱离配合，进而实现弹簧(52)推动限位块(51)移动，限位块(51)带动与之固定连接的控制杆(37)滑动，进而实现控制杆(37)带动连接齿轮(34)移动，进而实现连接齿轮(34)与主动齿轮(35)以及从动齿轮(33)分离，进而实现主动齿轮(35)转动时将会无法使得从动齿轮(33)转动，进而实现装置停止沿着管道(1)轴向的运动。
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Denomination of invention: An automatic sealing robot for underwater natural gas pipeline leaks and its usage method Granted publication date: 20220118 Pledgee: Bank of China Limited Chongqing Liangjiang branch Pledgor: Chongqing Chuangyu Intelligent Equipment Co.,Ltd. Registration number: Y2024500000016 |
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