CN113431985A - 模块化管道支撑机构 - Google Patents

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陈少南
刘蕾
陈国栋
王雪竹
张美玲
吴玉
权子奇
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China Nuclear Power Institute Co Ltd
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China General Nuclear Power Corp
China Nuclear Power Technology Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种模块化管道支撑机构，其包括第一第二两组支撑组件和位于两组支撑组件之间的旋转组件；每组支撑组件包括至少三组自同一中心沿径向伸出的支撑气缸，所述支撑气缸的气缸行程可调，相邻支撑气缸之间的夹角相同。与现有技术相比，本发明模块化管道支撑机构采用多个均匀分布于圆周的支撑气缸实现在圆管内壁的定位支撑，并且可对气缸的行程进行调节，从而使模块化管道支撑机构的定位中心与圆管的中轴线重合。

Description

模块化管道支撑机构
技术领域
本发明属于管道设备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种模块化管道支撑机构。
背景技术
管道在工业工程和日常生活中有着广泛的应用，如在核电站中管道用于输送液体。为了延长金属管道的使用寿命以及避免造成机械运行故障，需要对管道内壁进行各种处理，如打磨、清扫、喷涂等。然而，由于特殊的作业空间限制，管道内的各种处理作业难以依靠人工完成，需要开发相应的装置。
目前，针对管道内的各种处理作业已经开发出很多相关装置，如圆型管道清洗机器人、管道内壁清理装置、自旋式管道清洗设备、输油管道内壁清理器等，这些装置或设备一般都包括作业支撑结构和搭载在作业支撑结构上的作业工具，但是这些装置或设备都无法确保作业支撑结构的定位中心与管道的中轴线重合，也无法实现作业工具在管道内的精确定位。
有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的模块化管道支撑机构。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种能够在圆管内壁进行精确支撑定位的模块化管道支撑机构，确保模块化管道支撑机构的定位中心与圆管的中轴线重合。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种模块化管道支撑机构，其包括第一第二两组支撑组件和位于两组支撑组件之间的旋转组件；每组支撑组件包括至少三组自同一中心沿径向伸出的支撑气缸，所述支撑气缸的气缸行程可调，相邻支撑气缸之间的夹角相同。
作为本发明模块化管道支撑机构的一种优选实施方式，所述每组支撑组件还包括端盖和对接座，端盖为圆形，对接座固定于端盖的第一侧面且与端盖中心对齐，至少三组支撑气缸均匀安装在对接座的周壁并沿端盖的径向向外伸出，每组支撑气缸的自由端均设有限位结构。
作为本发明模块化管道支撑机构的一种优选实施方式，所述支撑气缸上设计有显示气缸行程的刻度尺，当支撑组件的所有支撑气缸的限位结构均支撑于圆管内壁且气缸行程相同时，端盖的中心即与圆管的中轴线重合。
作为本发明模块化管道支撑机构的一种优选实施方式，所述每组支撑组件的支撑气缸数量为三组，当第一第二两组支撑组件的六组支撑气缸的限位结构均支撑于圆管内壁且气缸行程相同时，整个模块化管道支撑机构在圆管中定位，且模块化管道支撑机构的定位中心与圆管的中轴线重合。
作为本发明模块化管道支撑机构的一种优选实施方式，所述每组支撑组件还包括多个用于对整个模块化管道支撑机构在圆管内的行走进行导向的导向轮，导向轮通过固定件均匀安装在端盖第一侧面的边缘处，且导向轮凸出于端盖的外周壁。
作为本发明模块化管道支撑机构的一种优选实施方式，所述每组支撑组件还包括保护罩，保护罩与对接座的端部连接并与端盖扣合围成保护腔，将对接座和支撑气缸收容于保护罩和端盖围成的保护腔中，导向轮位于保护腔外。
作为本发明模块化管道支撑机构的一种优选实施方式，所述旋转组件包括旋转部分和用于驱动旋转部分旋转的旋转驱动部分，旋转部分包括多根连接杆、第一内侧旋转板和第二内侧旋转板；第一内侧旋转板、第二内侧旋转板分别固定在连接杆的两端；所述端盖开有中心孔，第一内侧旋转板的中心穿过第一支撑组件的端盖中心孔与其对接座可旋转连接，第二内侧旋转板的中心穿过第二支撑组件的端盖中心孔与其对接座可旋转连接。
作为本发明模块化管道支撑机构的一种优选实施方式，所述旋转驱动部分包括旋转电机、小齿轮和大内齿轮；旋转电机固定在第一内侧旋转板上且旋转轴穿过第一内侧旋转板，大内齿轮固定在第一支撑组件的端盖的第二侧面，小齿轮固定在旋转电机的旋转轴上且与大内齿轮卡合；当两组支撑组件定位后，通过控制旋转电机的转动方向及速度，实现小齿轮绕着大内齿轮旋转，驱动旋转部分相对于支撑组件进行周向旋转。
作为本发明模块化管道支撑机构的一种优选实施方式，所述模块化管道支撑机构搭载的所有电子元器件都设计有密封防水结构。
作为本发明模块化管道支撑机构的一种优选实施方式，所述模块化管道支撑机构的密封性能达到IP67。
与现有技术相比，本发明模块化管道支撑机构采用多个均匀分布于圆周的支撑气缸实现在圆管内壁的定位支撑，并且可对气缸的行程进行调节，从而使模块化管道支撑机构的定位中心与圆管的中轴线重合。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明模块化管道支撑机构及其有益效果进行详细说明。
图1为本发明模块化管道支撑机构的结构示意图，其中，保护罩未示出。
图2为本发明模块化管道支撑机构的剖视图。
图3为图1中支撑组件和旋转部分的结构示意图。
图4为图1中旋转驱动部分的结构示意图。
图5为本发明模块化管道支撑机构的支撑状态示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1，本发明模块化管道支撑机构包括第一第二两组支撑组件40和位于两组支撑组件40之间的旋转组件50。
请参阅图2和图3，每组支撑组件40均包括端盖41、对接座42、三组支撑气缸43、六组导向轮44和保护罩45。端盖41为圆形且开有中心孔，对接座42固定于端盖41的第一侧面且与端盖41中心对齐，三组支撑气缸43均匀安装在对接座42的周壁并沿端盖41的径向向外伸出。每组支撑气缸43的自由端均设有限位结构430，支撑气缸43上还设计有显示气缸行程的刻度尺，当三组支撑气缸43的限位结构430均支撑于圆管60的内壁且三组支撑气缸43的气缸行程相同时，端盖41的中心即与圆管60的中轴线重合，如图5所示。六组导向轮44通过固定件均匀安装在端盖41第一侧面的边缘处，且导向轮44凸出于端盖41的外周壁，导向轮44用于对整个模块化管道支撑机构在圆管60内的行走进行导向。保护罩45与对接座42的端部连接并与端盖41扣合围成保护腔，将对接座42和支撑气缸43收容于保护罩45和端盖41围成的保护腔中，导向轮44位于保护腔外。
请参阅图2至图4，旋转组件50包括旋转部分和用于驱动旋转部分旋转的旋转驱动部分。旋转部分包括多根连接杆51、第一内侧旋转板52和第二内侧旋转板53，旋转驱动部分包括旋转电机54、小齿轮55和大内齿轮56。连接杆51的数量为多根，图示实施方式中为四根，第一内侧旋转板52、第二内侧旋转板53分别固定在连接杆51的两端。第一内侧旋转板52的中心穿过第一支撑组件40的端盖41中心孔与其对接座42可旋转连接，第二内侧旋转板53的中心穿过第二支撑组件40的端盖41中心孔与其对接座42可旋转连接。旋转电机54为密封电机，其固定在第一内侧旋转板52上且旋转轴穿过第一内侧旋转板52。大内齿轮56固定在第一支撑组件40的端盖41的第二侧面，小齿轮55固定在旋转电机54的旋转轴上且与大内齿轮56卡合。
当两组支撑组件40定位后，旋转驱动部分能够驱动旋转部分相对于支撑组件40进行周向旋转。具体来说，当第一第二两组支撑组件40的六组支撑气缸43均支撑于圆管60内壁且气缸行程相同时，整个模块化管道支撑机构在圆管60中定位，且模块化管道支撑机构的定位中心与圆管60的中轴线重合。此时，大内齿轮56是固定不动的，通过控制旋转电机54的转动方向及速度，可以很方便地驱动小齿轮55绕着大内齿轮56旋转，从而驱动旋转部分相对于圆管60进行周向旋转。
本发明模块化管道支撑机构搭载的包括电机在内的所有电子元器件都设计有密封防水结构，密封性能达到IP67，因此本发明模块化管道支撑机构可以直接用于水下环境。由于本发明采用模块化设计，因此装配好后可以很方便地根据需求在旋转部分搭载其他作业工具，进入圆管60内部进行所需要的工作。
通过以上描述可知，本发明模块化管道支撑机构至少具有以下优点：
1)本发明采用多个均匀分布于圆周的支撑气缸实现在圆管内壁的定位支撑，并且可对支撑气缸的行程进行调节，从而使模块化管道支撑机构的定位中心与圆管的中轴线重合，且可对管道内壁进行自适应支撑定位，适用于不同直径的圆管；
2)本发明各部件位置可手动进行调节，适用性强；
3)本发明结构紧凑，控制简便，操作简单；
4)本发明的旋转部分可以很方便地搭载其它作业工具进行对应的工作，并通过旋转驱动部分驱动旋转部分相对于圆管进行旋转，使搭载在旋转部分的作业工具准确对准圆管内壁的作业位置；
5)本发明的电机及电子元器都设计有密封防水结构，可整体用于有水及水下进行工作。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种模块化管道支撑机构，其特征在于：包括第一第二两组支撑组件和位于两组支撑组件之间的旋转组件；每组支撑组件包括至少三组自同一中心沿径向伸出的支撑气缸，所述支撑气缸的气缸行程可调，相邻支撑气缸之间的夹角相同。
2.根据权利要求1所述的模块化管道支撑机构，其特征在于：所述每组支撑组件还包括端盖和对接座，端盖为圆形，对接座固定于端盖的第一侧面且与端盖中心对齐，至少三组支撑气缸均匀安装在对接座的周壁并沿端盖的径向向外伸出，每组支撑气缸的自由端均设有限位结构。
3.根据权利要求2所述的模块化管道支撑机构，其特征在于：所述支撑气缸上设计有显示气缸行程的刻度尺，当支撑组件的所有支撑气缸的限位结构均支撑于圆管内壁且气缸行程相同时，端盖的中心即与圆管的中轴线重合。
4.根据权利要求3所述的模块化管道支撑机构，其特征在于：所述每组支撑组件的支撑气缸数量为三组，当第一第二两组支撑组件的六组支撑气缸的限位结构均支撑于圆管内壁且气缸行程相同时，整个模块化管道支撑机构在圆管中定位，且模块化管道支撑机构的定位中心与圆管的中轴线重合。
5.根据权利要求2所述的模块化管道支撑机构，其特征在于：所述每组支撑组件还包括多个用于对整个模块化管道支撑机构在圆管内的行走进行导向的导向轮，导向轮通过固定件均匀安装在端盖第一侧面的边缘处，且导向轮凸出于端盖的外周壁。
6.根据权利要求5所述的模块化管道支撑机构，其特征在于：所述每组支撑组件还包括保护罩，保护罩与对接座的端部连接并与端盖扣合围成保护腔，将对接座和支撑气缸收容于保护罩和端盖围成的保护腔中，导向轮位于保护腔外。
7.根据权利要求2所述的模块化管道支撑机构，其特征在于：所述旋转组件包括旋转部分和用于驱动旋转部分旋转的旋转驱动部分，旋转部分包括多根连接杆、第一内侧旋转板和第二内侧旋转板；第一内侧旋转板、第二内侧旋转板分别固定在连接杆的两端；所述端盖开有中心孔，第一内侧旋转板的中心穿过第一支撑组件的端盖中心孔与其对接座可旋转连接，第二内侧旋转板的中心穿过第二支撑组件的端盖中心孔与其对接座可旋转连接。
8.根据权利要求7所述的模块化管道支撑机构，其特征在于：所述旋转驱动部分包括旋转电机、小齿轮和大内齿轮；旋转电机固定在第一内侧旋转板上且旋转轴穿过第一内侧旋转板，大内齿轮固定在第一支撑组件的端盖的第二侧面，小齿轮固定在旋转电机的旋转轴上且与大内齿轮卡合；当两组支撑组件定位后，通过控制旋转电机的转动方向及速度，实现小齿轮绕着大内齿轮旋转，驱动旋转部分相对于支撑组件进行周向旋转。
9.根据权利要求1所述的模块化管道支撑机构，其特征在于：所述模块化管道支撑机构搭载的所有电子元器件都设计有密封防水结构。
10.根据权利要求9所述的模块化管道支撑机构，其特征在于：所述模块化管道支撑机构的密封性能达到IP67。
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