CN112024544B - 一种流体驱动式石油输送管道清理机器人 - Google Patents

Abstract

一种流体驱动式石油输送管道清理机器人，包括本体、发电装置、前进装置、固定支撑装置和PLC控制器，本体同中心设置在石油输送管道内，本体上固定安装有蓄电池组，发电装置固定安装在本体的前侧部，前进装置固定安装在本体的后侧部，固定支撑装置固定安装在前进装置的后侧部，PLC控制器固定安装在前进装置上，本体上固定安装有清理装置，发电装置与蓄电池组通过充电电缆连接，蓄电池组分别与前进装置、固定支撑装置和PLC控制器通过通电电缆连接，PLC控制器分别与前进装置和固定支撑装置通过信号电缆连接。本发明通过石油流动的动能持续发电，为机器人工作提供足够电能，保证机器人长期稳定工作，石油输送管道内壁上的油垢能够得到完全刮除清理。

Description

一种流体驱动式石油输送管道清理机器人

技术领域

本发明涉及石油输送领域，具体的说，涉及一种流体驱动式石油输送管道清理机器人。

背景技术

当石油管线常年运行时，管道内壁会附着大量的油垢使管道内径变小，运输阻力变大，极大的影响了石油的输送。严重时有出现管道拥堵的可能性，导致运输阻力增加，输送量降低，造成年耗电量快速增加，大规模运输管线的运输成本年经济损失甚至超过上百万，因此，清除石油输送管道内壁上的油垢，保证石油输送管道的正常运行，从而降低能耗，提高管道输送能力，对提高石油运输系统具有重要的意义。

一般利用管道机器人来对石油管道进行清理，而机器人在工作时需要电源，供电方式可通过外接电源线供电，也可采用携带电池供电，但是，有些机器人要在工作过程中与外界隔绝封闭，外部电线连接很不方便，而且电池携带的电量很有限，不能保证机器人长期工作。当这种机器人携带的电池的电量不足时，人们只能让它暂时地停止工作，将其退出封闭的工作环境后，再对其进行充电。

发明内容

本发明的目的是提供一种流体驱动式石油输送管道清理机器人，本发明通过石油流动的动能持续发电，为机器人工作提供足够电能，保证机器人长期稳定工作，石油输送管道内壁上的油垢能够得到完全刮除清理。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种流体驱动式石油输送管道清理机器人，包括长方体棱柱结构的本体、发电装置、前进装置、固定支撑装置和PLC控制器，本体的长度方向沿前后方向水平设置，本体同中心设置在石油输送管道内，石油输送管道内的石油自前向后流动，本体上固定安装有蓄电池组，发电装置固定安装在本体的前侧部，前进装置固定安装在本体的后侧部并驱动本体在石油输送管道内自后向前移动，固定支撑装置固定安装在前进装置的后侧部，PLC控制器固定安装在前进装置上，本体上固定安装有与石油输送管道的内壁滑动接触的清理装置，发电装置与蓄电池组通过充电电缆连接，蓄电池组分别与前进装置、固定支撑装置和PLC控制器通过通电电缆连接，PLC控制器分别与前进装置和固定支撑装置通过信号电缆连接。

发电装置包括四个微型发电机，四个微型发电机分别固定安装在本体的前侧部四个侧面上，四个微型发电机的中心轴均沿前后方向水平设置，每个微型发电机的中心轴前端均固定安装有发电叶轮，四个微型发电机均与蓄电池组通过充电电缆连接。

前进装置包括贯通式丝杠步进电机和中心丝杠，贯通式丝杠步进电机同中心固定安装在本体的后侧面上，本体的后侧面开设有后侧敞口的中心盲孔，中心丝杠同中心沿前后方向水平穿过贯通式丝杠步进电机的中空转轴并与贯通式丝杠步进电机的中空转轴螺纹传动连接，中心丝杠前侧部伸入到中心盲孔内，中心丝杠的后侧部与固定支撑装置固定连接，PLC控制器固定安装在贯通式丝杠步进电机的机壳上，蓄电池组与贯通式丝杠步进电机通过通电电缆连接，PLC控制器与贯通式丝杠步进电机通过信号电缆连接。

固定支撑装置包括固定盘，固定盘竖向设置，固定盘同中心固定安装在中心丝杠的后侧部，固定盘的后侧面外边缘固定安装有若干个圆周阵列设置的电动推杆，各个电动推杆的伸缩杆分别对应沿固定盘的径向朝向石油输送管道的内壁伸缩设置，各个电动推杆的伸缩杆端部均固定安装有摩擦块，蓄电池组分别与各个电动推杆通过通电电缆连接，PLC控制器分别与各个电动推杆通过信号电缆连接。

清理装置包括前后间隔设置的两块固定圆盘，两块固定圆盘均同中心固定套装在本体上，每块固定圆盘的圆周外缘同平面均匀设有三块扇形刮板，扇形刮板的外圆与石油输送管道的内壁滑动接触，相邻两块扇形刮板之间形成一个扇形缺口，每块扇形刮板和每个扇形缺口的圆心角均为60°，前侧的扇形刮板与后侧的扇形缺口前后一一对应，扇形刮板的外圆横截面为圆弧结构，扇形刮板和固定圆盘采用硬质耐磨橡胶一体制成。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明设置在石油输送管道内，石油输送管道内的石油自前向后流动，该流体驱动式石油输送管道清理机器人沿着石油输送管道自后向前行进，其中，蓄电池组需要充电时，该流体驱动式石油输送管道清理机器人固定并停止清理疏通工作，四个微型发电机为蓄电池组充电，每个微型发电机的中心轴前端的发电叶轮在石油流动的冲击下，高速带动微型发电机的中心轴旋转，从而使微型发电机持续发电，四个微型发电机产生的电能通过充电电缆均储存到蓄电池组中，以便通过通电电缆提供电能给PLC控制器、贯通式丝杠步进电机和各个电动推杆，保证该流体驱动式石油输送管道清理机器人能够长期稳定工作，解决了传统有缆方式或无缆方式管道机器人在供电等问题上的不足，使管道机器人能更可靠地在管道内长时间、远距离的连续作业，该流体驱动式石油输送管道清理机器人在行进过程中，四个微型发电机为蓄电池组辅助充电，清理工作时，首先，PLC控制器控制各个电动推杆动作，使各个电动推杆的伸缩杆分别朝向石油输送管道的内壁伸出直至各块摩擦块顶压在石油输送管道的内壁上，保证固定盘相对石油输送管道固定，然后，PLC控制器控制贯通式丝杠步进电机动作，使贯通式丝杠步进电机相对中心丝杠向前移动，贯通式丝杠步进电机便拖动本体一起沿着石油输送管道轴向前进，当本体向前移动一定距离至贯通式丝杠步进电机接近中心丝杠的前端时，贯通式丝杠步进电机停止动作，PLC控制器控制各个电动推杆反向动作，使各个电动推杆的伸缩杆分别缩回，使各块摩擦块与石油输送管道的内壁分离，同时PLC控制器控制贯通式丝杠步进电机反向动作，使中心丝杠相对贯通式丝杠步进电机向前移动，中心丝杠的前侧部伸入到本体后侧面上的中心盲孔中，直至固定盘随中心丝杠一起向后移动至靠近贯通式丝杠步进电机，贯通式丝杠步进电机停止动作，如此，重复以上过程，便可以驱动整个流体驱动式石油输送管道清理机器人沿着石油输送管道分段式间歇前进，两块固定圆盘便随本体一起分段式间歇前进，每块固定圆盘的圆周外缘同平面均匀设有三块扇形刮板，由于扇形刮板的外圆与石油输送管道的内壁滑动接触，则前侧的三块扇形刮板和后侧的三块扇形刮板便会刮除附着在石油输送管道内壁上的油垢，由于相邻两块扇形刮板之间形成一个扇形缺口，每块扇形刮板和每个扇形缺口的圆心角均为60°，前侧的扇形刮板与后侧的扇形缺口前后一一对应，如此，石油输送管道内壁上未被前侧的三块扇形刮板清理刮除的部位正好能够被后侧的三块扇形刮板清理刮除，前侧的三块扇形刮板和后侧的三块扇形刮板的配合实现对石油输送管道内壁上的油垢完全清理，而石油能够由前至后依次流过前侧的三个扇形缺口和后侧的三个扇形缺口，将挂掉的油垢随石油流动冲洗出去。

采用四个微型发电机给蓄电池组充电，即使本体发生旋转或者石油流量减小的条件下，始终保证至少有一个微型发电机处于工作状态，保证充电持续，提高该流体驱动式石油输送管道清理机器人的工作可靠性。

综上所述，本发明通过石油流动的动能持续发电，为机器人工作提供足够电能，保证机器人长期稳定工作，石油输送管道内壁上的油垢能够得到完全刮除清理。

附图说明

图1是本发明在石油输送管道内的工作示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的清理装置在前后方向上的视图。

图4是本发明的前进装置和固定支撑装置的结构示意图。

图5是本发明的固定支撑装置的后视图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

如图1-图5所示，一种流体驱动式石油输送管道清理机器人，包括长方体棱柱结构的本体1、发电装置、前进装置、固定支撑装置和PLC控制器2，本体1的长度方向沿前后方向水平设置，本体1同中心设置在石油输送管道13内，石油输送管道13内的石油自前向后流动，本体1上固定安装有蓄电池组3，发电装置固定安装在本体1的前侧部，前进装置固定安装在本体1的后侧部并驱动本体1在石油输送管道13内自后向前移动，固定支撑装置固定安装在前进装置的后侧部，PLC控制器2固定安装在前进装置上，本体1上固定安装有与石油输送管道13的内壁滑动接触的清理装置，发电装置与蓄电池组3通过充电电缆连接，蓄电池组3分别与前进装置、固定支撑装置和PLC控制器2通过通电电缆连接，PLC控制器2分别与前进装置和固定支撑装置通过信号电缆连接。充电电缆、通电电缆和防水信号电缆在图中均未示。

发电装置包括四个微型发电机4，四个微型发电机4分别固定安装在本体1的前侧部四个侧面上，四个微型发电机4的中心轴均沿前后方向水平设置，每个微型发电机4的中心轴前端均固定安装有发电叶轮5，四个微型发电机4均与蓄电池组3通过充电电缆连接。

前进装置包括贯通式丝杠步进电机6和中心丝杠7，贯通式丝杠步进电机6同中心固定安装在本体1的后侧面上，本体1的后侧面开设有后侧敞口的中心盲孔（图未示），中心丝杠7同中心沿前后方向水平穿过贯通式丝杠步进电机6的中空转轴并与贯通式丝杠步进电机6的中空转轴螺纹传动连接，中心丝杠7前侧部伸入到中心盲孔内，中心丝杠7的后侧部与固定支撑装置固定连接，PLC控制器2固定安装在贯通式丝杠步进电机6的机壳上，蓄电池组3与贯通式丝杠步进电机6通过通电电缆连接，PLC控制器2与贯通式丝杠步进电机6通过信号电缆连接。

固定支撑装置包括固定盘8，固定盘8竖向设置，固定盘8同中心固定安装在中心丝杠7的后侧部，固定盘8的后侧面外边缘固定安装有若干个圆周阵列设置的电动推杆9，各个电动推杆9的伸缩杆分别对应沿固定盘8的径向朝向石油输送管道13的内壁伸缩设置，各个电动推杆9的伸缩杆端部均固定安装有摩擦块10，蓄电池组3分别与各个电动推杆9通过通电电缆连接，PLC控制器2分别与各个电动推杆9通过信号电缆连接。

清理装置包括前后间隔设置的两块固定圆盘11，两块固定圆盘11均同中心固定套装在本体1上，每块固定圆盘11的圆周外缘同平面均匀设有三块扇形刮板14，扇形刮板14的外圆与石油输送管道13的内壁滑动接触，相邻两块扇形刮板14之间形成一个扇形缺口12，每块扇形刮板14和每个扇形缺口12的圆心角均为60°，前侧的扇形刮板14与后侧的扇形缺口12前后一一对应，扇形刮板14的外圆横截面为圆弧结构，扇形刮板14和固定圆盘11采用硬质耐磨橡胶一体制成。

本发明设置在石油输送管道13内，石油输送管道13内的石油自前向后流动，该流体驱动式石油输送管道清理机器人沿着石油输送管道13自后向前行进，其中，蓄电池组3需要充电时，该流体驱动式石油输送管道清理机器人固定并停止清理疏通工作，四个微型发电机4为蓄电池组充电，每个微型发电机4的中心轴前端的发电叶轮5在石油流动的冲击下，高速带动微型发电机4的中心轴旋转，从而使微型发电机4持续发电，四个微型发电机4产生的电能通过充电电缆均储存到蓄电池组3中，以便通过通电电缆提供电能给PLC控制器2、贯通式丝杠步进电机6和各个电动推杆9，保证该流体驱动式石油输送管道清理机器人能够长期稳定工作，解决了传统有缆方式或无缆方式管道机器人在供电等问题上的不足，使管道机器人能更可靠地在管道内长时间、远距离的连续作业，该流体驱动式石油输送管道清理机器人在行进过程中，四个微型发电机4为蓄电池组3辅助充电，清理工作时，首先，PLC控制器2控制各个电动推杆9动作，使各个电动推杆9的伸缩杆分别朝向石油输送管道13的内壁伸出直至各块摩擦块10顶压在石油输送管道13的内壁上，保证固定盘8相对石油输送管道13固定，然后，PLC控制器2控制贯通式丝杠步进电机6动作，使贯通式丝杠步进电机6相对中心丝杠7向前移动，贯通式丝杠步进电机6便拖动本体1一起沿着石油输送管道13轴向前进，当本体1向前移动一定距离至贯通式丝杠步进电机6接近中心丝杠7的前端时，贯通式丝杠步进电机6停止动作，PLC控制器2控制各个电动推杆9反向动作，使各个电动推杆9的伸缩杆分别缩回，使各块摩擦块10与石油输送管道13的内壁分离，同时PLC控制器2控制贯通式丝杠步进电机6反向动作，使中心丝杠7相对贯通式丝杠步进电机6向前移动，中心丝杠7的前侧部伸入到本体1后侧面上的中心盲孔中，直至固定盘8随中心丝杠7一起向后移动至靠近贯通式丝杠步进电机6，贯通式丝杠步进电机6停止动作，如此，重复以上过程，便可以驱动整个流体驱动式石油输送管道清理机器人沿着石油输送管道13分段式间歇前进，两块固定圆盘11便随本体1一起分段式间歇前进，每块固定圆盘11的圆周外缘同平面均匀设有三块扇形刮板14，由于扇形刮板14的外圆与石油输送管道13的内壁滑动接触，则前侧的三块扇形刮板14和后侧的三块扇形刮板14便会刮除附着在石油输送管道13内壁上的油垢，由于相邻两块扇形刮板14之间形成一个扇形缺口12，每块扇形刮板14和每个扇形缺口12的圆心角均为60°，前侧的扇形刮板14与后侧的扇形缺口12前后一一对应，如此，石油输送管道13内壁上未被前侧的三块扇形刮板14清理刮除的部位正好能够被后侧的三块扇形刮板14清理刮除，前侧的三块扇形刮板14和后侧的三块扇形刮板14的配合实现对石油输送管道13内壁上的油垢完全清理，而石油能够由前至后依次流过前侧的三个扇形缺口12和后侧的三个扇形缺口12，将挂掉的油垢随石油流动冲洗出去。

采用四个微型发电机4给蓄电池组3充电，即使本体1发生旋转或者石油流量减小的条件下，始终保证至少有一个微型发电机4处于工作状态，保证充电持续，提高该流体驱动式石油输送管道清理机器人的工作可靠性。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种流体驱动式石油输送管道清理机器人，其特征在于：包括长方体棱柱结构的本体、发电装置、前进装置、固定支撑装置和PLC控制器，本体的长度方向沿前后方向水平设置，本体同中心设置在石油输送管道内，石油输送管道内的石油自前向后流动，本体上固定安装有蓄电池组，发电装置固定安装在本体的前侧部，前进装置固定安装在本体的后侧部并驱动本体在石油输送管道内自后向前移动，固定支撑装置固定安装在前进装置的后侧部，PLC控制器固定安装在前进装置上，本体上固定安装有与石油输送管道的内壁滑动接触的清理装置，发电装置与蓄电池组通过充电电缆连接，蓄电池组分别与前进装置、固定支撑装置和PLC控制器通过通电电缆连接，PLC控制器分别与前进装置和固定支撑装置通过信号电缆连接；

发电装置包括四个微型发电机，四个微型发电机分别固定安装在本体的前侧部四个侧面上，四个微型发电机的中心轴均沿前后方向水平设置，每个微型发电机的中心轴前端均固定安装有发电叶轮，四个微型发电机均与蓄电池组通过充电电缆连接；

前进装置包括贯通式丝杠步进电机和中心丝杠，贯通式丝杠步进电机同中心固定安装在本体的后侧面上，本体的后侧面开设有后侧敞口的中心盲孔，中心丝杠同中心沿前后方向水平穿过贯通式丝杠步进电机的中空转轴并与贯通式丝杠步进电机的中空转轴螺纹传动连接，中心丝杠前侧部伸入到中心盲孔内，中心丝杠的后侧部与固定支撑装置固定连接，PLC控制器固定安装在贯通式丝杠步进电机的机壳上，蓄电池组与贯通式丝杠步进电机通过通电电缆连接，PLC控制器与贯通式丝杠步进电机通过信号电缆连接；

固定支撑装置包括固定盘，固定盘竖向设置，固定盘同中心固定安装在中心丝杠的后侧部，固定盘的后侧面外边缘固定安装有若干个圆周阵列设置的电动推杆，各个电动推杆的伸缩杆分别对应沿固定盘的径向朝向石油输送管道的内壁伸缩设置，各个电动推杆的伸缩杆端部均固定安装有摩擦块，蓄电池组分别与各个电动推杆通过通电电缆连接，PLC控制器分别与各个电动推杆通过信号电缆连接；

清理装置包括前后间隔设置的两块固定圆盘，两块固定圆盘均同中心固定套装在本体上，每块固定圆盘的圆周外缘同平面均匀设有三块扇形刮板，扇形刮板的外圆与石油输送管道的内壁滑动接触，相邻两块扇形刮板之间形成一个扇形缺口，每块扇形刮板和每个扇形缺口的圆心角均为60°，前侧的扇形刮板与后侧的扇形缺口前后一一对应，扇形刮板的外圆横截面为圆弧结构，扇形刮板和固定圆盘采用硬质耐磨橡胶一体制成。

Images