CN114101236A - 一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，属于管道疏通技术领域。一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，包括设于管道内的机器人本体；机器人本体包括发热电阻圈、机架、加热结构、驱动结构、多个第一移动结构、多个第二移动结构和多个变径结构；管道内设有加热线，加热线贯穿机架的中心部位；发热电阻圈设于机架左端，发热电阻圈滑动套接于加热线外部，发热电阻圈用于融化加热线上的凝结油液；可以通过集行走、变径、越障和加热疏通于一体的机器人本体的设置，可对管道内和加热线上的凝结油液进行疏通，不易对管道造成破坏。

Description

一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人

技术领域

本发明涉及管道疏通技术领域，更具体地说，涉及一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人。

背景技术

面对原油管道内原油在低温条件下凝结，造成原油管道内置加热线破损、管道堵塞，造成原油无法正常输送的问题，首先考虑的是对凝结部分的管道进行及时疏通。传统的疏通、维修方式成本高、效率低，并且对管道存在破坏，而且会对管道经过的区域造成一定的破坏。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，它可以通过集行走、变径、越障和加热疏通于一体的机器人本体的设置，可对管道内和加热线上的凝结油液进行疏通，不易对管道造成破坏。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，包括设于管道内的机器人本体；

机器人本体包括发热电阻圈、机架、加热结构、驱动结构、多个第一移动结构、多个第二移动结构和多个变径结构；

管道内设有加热线，加热线贯穿机架的中心部位；

发热电阻圈设于机架左端，发热电阻圈滑动套接于加热线外部，发热电阻圈用于融化加热线上的凝结油液；

第一移动结构和第二移动结构均设于机架的外部，第一移动结构位于第二移动结构的左侧，第一移动结构和第二移动结构均用于驱动机架在管道内移动；

第一移动结构在垂直于管道中心轴线方向上的长度可变；

第二移动结构可相对机架转动以适应管道的内径；

变径结构设于机架与第二移动结构之间；

加热结构的数量为至少一个，加热结构设于机架内，加热线位于加热结构内侧，加热结构跟随机架移动可与加热线之间进行摩擦去除加热线上的凝结油液，且加热结构可转动以与加热线之间产生摩擦力；

驱动结构设于机架上，驱动结构用于驱动加热结构转动。

进一步的，机架包括主架体和副架体；副架体右端固定连接于主架体的内侧端，副架体左端延伸至主架体左侧，副架体的数量为三个，三个副架体在主架体上呈三角形分布；加热线位于主架体的中心轴线方向上；发热电阻圈固定连接于三个副架体左端。

进一步的，加热结构的数量为两个，加热结构包括三组摩擦件，三组摩擦件呈三角形分布，摩擦件转动连接于任意两个副架体之间，加热线位于三组摩擦件之间。

进一步的，摩擦件包括固定轴、弹性轮和第一锥齿轮；固定轴转动连接于任意两个副架体之间；弹性轮固定套接于固定轴外壁上；第一锥齿轮的数量为两个，两个第一锥齿轮分别固定连接于弹性轮的两侧端上，任意两组摩擦件中的第一锥齿轮相啮合。

进一步的，驱动结构包括电机、第二锥齿轮、两个传动部和两个第三锥齿轮；电机固定连接于任意一个副架体上；第二锥齿轮固定连接于电机的输出端上；传动部包括两个连接件、转动轴和两个第四锥齿轮；连接件固定连接于副架体上；转动轴转动连接于两个连接件之间，转动轴的端部贯穿连接件；第四锥齿轮固定套接于转动轴的端部，其中一个第四锥齿轮与第二锥齿轮相啮合；另外一个第四锥齿轮与第三锥齿轮相啮合，第三锥齿轮固定套接于任意一个摩擦件中的固定轴的端部上。

进一步的，第一移动结构包括固定连接于主架体靠近左侧的外部的弹性伸缩部和转动连接于弹性伸缩部远离主架体的一端的导向轮，导向轮与管道内壁相接触。

进一步的，第二移动结构包括转动连接于主架体靠近右侧的外部的安装架和转动连接于安装架远离主架体的一端的麦克纳姆轮，麦克纳姆轮与管道内壁相接触。

进一步的，变径结构的数量与麦克纳姆轮的数量相对应，变径结构包括曲柄、滑块、定位柱和复位弹簧；定位柱固定连接于主架体上；滑块滑动套接于定位柱外部；复位弹簧套设于定位柱外部，且复位弹簧位于滑块与主架体之间；曲柄转动连接于滑块与安装架之间。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(一)本方案可以通过集行走、变径、越障和加热疏通于一体的机器人本体的设置，可对管道内和加热线上的凝结油液进行疏通，不易对管道造成破坏。

(二)发热电阻圈一方面可以加热融化管道内的凝结油液，另一方面可以融化加热线上的凝结油液。

(三)加热结构与加热线之间的摩擦作用一方面可以加热融化加热线上的凝结油液，另一方面可以将凝结油液刮除部分，具有双重除凝结油液作用。

(四)变径结构的设置不仅使得机器人本体可以使用不同内径的管道，还可以使得第二移动结构具有越障功能。

附图说明

图1为本发明的管道和机器人本体部分的爆炸图；

图2为本发明的机器人本体和加热线的立体结构示意图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为本发明的机器人本体的左侧面的立体结构示意图；

图5为本发明的机架部分的左侧面的立体结构示意图；

图6为本发明的机架部分的正面立体结构示意图；

图7为本发明的加热结构和驱动结构部分的立体结构示意图；

图8为本发明的麦克纳姆轮在管道内的分布结构示意图。

图中标号说明：

1管道；

2机器人本体、2-1发热电阻圈、2-2机架、2-2-1主架体、2-2-2副架体；

3加热线；

4加热结构、4-1固定轴、4-2弹性轮、4-3第一锥齿轮；

5-1电机、5-2连接件、5-3第二锥齿轮、5-4第三锥齿轮、5-5转动轴、5-6第四锥齿轮；

6-1弹性伸缩部、6-2导向轮；

7-1安装架、7-2麦克纳姆轮；

8变径结构、8-1曲柄、8-2滑块、8-3定位柱、8-4复位弹簧。

具体实施方式

实施例：

请参阅图1-8的一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，它包括设于管道1内的机器人本体2；机器人本体2包括发热电阻圈2-1、机架2-2、加热结构4、驱动结构、多个第一移动结构、多个第二移动结构和多个变径结构8。

管道1内设有加热线3，加热线3贯穿机架2-2的中心部位；机架2-2包括主架体2-2-1和副架体2-2-2；副架体2-2-2右端固定连接于主架体2-2-1的内侧端，副架体2-2-2左端延伸至主架体2-2-1左侧，副架体2-2-2的数量为三个，三个副架体2-2-2在主架体2-2-1上呈三角形分布；加热线3位于主架体2-2-1的中心轴线方向上；发热电阻圈2-1固定连接于三个副架体2-2-2左端。

发热电阻圈2-1设于机架2-2左端，发热电阻圈2-1滑动套接于加热线3外部，发热电阻圈2-1用于融化加热线3上的凝结油液。

第一移动结构和第二移动结构均设于机架2-2的外部，第一移动结构位于第二移动结构的左侧，第一移动结构和第二移动结构均用于驱动机架2-2在管道1内移动，第一移动结构的数量为三个，第二移动结构的数量为四个。

第一移动结构在垂直于管道1中心轴线方向上的长度可变；第一移动结构包括固定连接于主架体2-2-1靠近左侧的外部的弹性伸缩部6-1和转动连接于弹性伸缩部6-1远离主架体2-2-1的一端的导向轮6-2，导向轮6-2与管道1内壁相接触，弹性伸缩部6-1为弹性伸缩杆。

第二移动结构可相对机架2-2转动以适应管道1的内径；第二移动结构包括转动连接于主架体2-2-1靠近右侧的外部的安装架7-1和转动连接于安装架7-1远离主架体2-2-1的一端的麦克纳姆轮7-2，麦克纳姆轮7-2与管道1内壁相接触，麦克纳姆轮7-2由外界电机(未图示)驱动运动，当管道1内壁有障碍物(凝结的原油)，麦克纳姆轮7-2在移动时碰上障碍物后，在障碍物的阻挡作用下，驱使安装架7-1相对主架体2-2-1向右转动，同时滑块8-2在定位柱8-3上向右滑动，带动复位弹簧8-4拉伸，通过障碍物后，在复位弹簧8-4的弹力作用下，麦克纳姆轮7-2和滑块8-2恢复原状。

变径结构8设于机架2-2与第二移动结构之间；变径结构8的数量与麦克纳姆轮7-2的数量相对应，变径结构8包括曲柄8-1、滑块8-2、定位柱8-3和复位弹簧8-4；定位柱8-3固定连接于主架体2-2-1上；滑块8-2滑动套接于定位柱8-3外部；复位弹簧8-4套设于定位柱8-3外部，且复位弹簧8-4位于滑块8-2与主架体2-2-1之间；曲柄8-1转动连接于滑块8-2与安装架7-1之间。

加热结构4的数量为至少一个，加热结构4设于机架2-2内，加热线3位于加热结构4内侧，加热结构4跟随机架2-2移动可与加热线3之间进行摩擦去除加热线3上的凝结油液，且加热结构4可转动以与加热线3之间产生摩擦力，摩擦一方面可以加热融化加热线3上的凝结油液，另一方面可以将凝结油液刮除部分，具有双重除凝结油液作用。

加热结构4的数量为两个，加热结构4包括三组摩擦件，三组摩擦件呈三角形分布，摩擦件转动连接于任意两个副架体2-2-2之间，加热线3位于三组摩擦件之间。

摩擦件包括固定轴4-1、弹性轮4-2和第一锥齿轮4-3；固定轴4-1转动连接于任意两个副架体2-2-2之间；弹性轮4-2固定套接于固定轴4-1外壁上；第一锥齿轮4-3的数量为两个，两个第一锥齿轮4-3分别固定连接于弹性轮4-2的两侧端上，任意两组摩擦件中的第一锥齿轮4-3相啮合。

驱动结构设于机架2-2上，驱动结构用于驱动加热结构4转动；驱动结构包括电机5-1、第二锥齿轮5-3、两个传动部和两个第三锥齿轮5-4；电机5-1固定连接于任意一个副架体2-2-2上；第二锥齿轮5-3固定连接于电机5-1的输出端上；传动部包括两个连接件5-2、转动轴5-5和两个第四锥齿轮5-6；连接件5-2固定连接于副架体2-2-2上；转动轴5-5转动连接于两个连接件5-2之间，转动轴5-5的端部贯穿连接件5-2；第四锥齿轮5-6固定套接于转动轴5-5的端部，其中一个第四锥齿轮5-6与第二锥齿轮5-3相啮合；另外一个第四锥齿轮5-6与第三锥齿轮5-4相啮合，第三锥齿轮5-4固定套接于任意一个摩擦件中的固定轴4-1的端部上。

工作时，发热电阻圈2-1启动，加热融化加热线3上的凝结油液；同时电机5-1启动，带动第二锥齿轮5-3转动，第二锥齿轮5-3驱动第四锥齿轮5-6转动，第四锥齿轮5-6驱动第三锥齿轮5-4转动，第三锥齿轮5-4带动弹性轮4-2和第一锥齿轮4-3转动，弹性轮4-2转动过程中与加热线3外壁发生摩擦，摩擦一方面可以加热融化加热线3上的凝结油液，另一方面可以将凝结油液刮除部分，具有双重除凝结油液作用；与此同时，麦克纳姆轮7-2启动，使机器人本体2沿着管道1轴线向左驱动；当管道1内径发生变化时，在弹性伸缩部6-1和变径结构8的作用下，使得机器人本体2可在多种内径的管道1内实现移动，且弹性伸缩部6-1和变径结构8还可为机器人本体2提供较好的预紧力，在管道1内遇到体积较小的障碍物时，弹性伸缩部6-1和变径结构8还可实现导向轮6-2和麦克纳姆轮7-2的越障功能。

当障碍物体积较大，弹性伸缩部6-1和变径结构8的越障能力已经不能使机器人本体2通过时，此时只需要合理调节四个麦克纳姆轮7-2的速度，使其合速度的方向为圆周方向后，旋转一定的角度避开障碍物后继续前行，即使机器人本体2绕管道1中心旋转，四个麦克纳姆轮7-2在管道1内的分布如图8所示。

当机器人本体2沿管道1轴心方向运动时，满足的关系式为：

当机器人本体2绕管道1中心旋转时，满足的关系式为：

综上所述，机器人本体2在管道1中工作时各种工作状态下各个麦克纳姆轮7-2之间的速率关系为：

其中x为管道1的轴向方向，V为机器人本体2的总速度，速度方向以沿管道1轴心方向向左为正，V1、V2、V3、V4分别为各个麦克纳姆轮7-2的速度，L为管道1中心与麦克纳姆轮7-2中心的距离，α为管道1中心与麦克纳姆轮7-2中心的连线与x轴的夹角,ω为机器人本体2的总角速度，以逆时针方向为正。

Claims (8)

1.一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，其特征在于：包括设于管道（1）内的机器人本体（2）；

机器人本体（2）包括发热电阻圈（2-1）、机架（2-2）、加热结构（4）、驱动结构、多个第一移动结构、多个第二移动结构和多个变径结构（8）；

管道（1）内设有加热线（3），加热线（3）贯穿机架（2-2）的中心部位；

发热电阻圈（2-1）设于机架（2-2）左端，发热电阻圈（2-1）滑动套接于加热线（3）外部，发热电阻圈（2-1）用于融化加热线（3）上的凝结油液；

第一移动结构和第二移动结构均设于机架（2-2）的外部，第一移动结构位于第二移动结构的左侧，第一移动结构和第二移动结构均用于驱动机架（2-2）在管道（1）内移动；

第一移动结构在垂直于管道（1）中心轴线方向上的长度可变；

第二移动结构可相对机架（2-2）转动以适应管道（1）的内径；

变径结构（8）设于机架（2-2）与第二移动结构之间；

加热结构（4）的数量为至少一个，加热结构（4）设于机架（2-2）内，加热线（3）位于加热结构（4）内侧，加热结构（4）跟随机架（2-2）移动可与加热线（3）之间进行摩擦去除加热线（3）上的凝结油液，且加热结构（4）可转动以与加热线（3）之间产生摩擦力；

驱动结构设于机架（2-2）上，驱动结构用于驱动加热结构（4）转动。

2.根据权利要求1所述的一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，其特征在于：机架（2-2）包括主架体（2-2-1）和副架体（2-2-2）；

副架体（2-2-2）右端固定连接于主架体（2-2-1）的内侧端，副架体（2-2-2）左端延伸至主架体（2-2-1）左侧，副架体（2-2-2）的数量为三个，三个副架体（2-2-2）在主架体（2-2-1）上呈三角形分布；

加热线（3）位于主架体（2-2-1）的中心轴线方向上；

发热电阻圈（2-1）固定连接于三个副架体（2-2-2）左端。

3.根据权利要求2所述的一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，其特征在于：加热结构（4）的数量为两个，加热结构（4）包括三组摩擦件，三组摩擦件呈三角形分布，摩擦件转动连接于任意两个副架体（2-2-2）之间，加热线（3）位于三组摩擦件之间。

4.根据权利要求3所述的一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，其特征在于：摩擦件包括固定轴（4-1）、弹性轮（4-2）和第一锥齿轮（4-3）；

固定轴（4-1）转动连接于任意两个副架体（2-2-2）之间；

弹性轮（4-2）固定套接于固定轴（4-1）外壁上；

第一锥齿轮（4-3）的数量为两个，两个第一锥齿轮（4-3）分别固定连接于弹性轮（4-2）的两侧端上，任意两组摩擦件中的第一锥齿轮（4-3）相啮合。

5.根据权利要求4所述的一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，其特征在于：驱动结构包括电机（5-1）、第二锥齿轮（5-3）、两个传动部和两个第三锥齿轮（5-4）；

电机（5-1）固定连接于任意一个副架体（2-2-2）上；

第二锥齿轮（5-3）固定连接于电机（5-1）的输出端上；

传动部包括两个连接件（5-2）、转动轴（5-5）和两个第四锥齿轮（5-6）；

连接件（5-2）固定连接于副架体（2-2-2）上；

转动轴（5-5）转动连接于两个连接件（5-2）之间，转动轴（5-5）的端部贯穿连接件（5-2）；

第四锥齿轮（5-6）固定套接于转动轴（5-5）的端部，其中一个第四锥齿轮（5-6）与第二锥齿轮（5-3）相啮合；

另外一个第四锥齿轮（5-6）与第三锥齿轮（5-4）相啮合，第三锥齿轮（5-4）固定套接于任意一个摩擦件中的固定轴（4-1）的端部上。

6.根据权利要求2所述的一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，其特征在于：第一移动结构包括固定连接于主架体（2-2-1）靠近左侧的外部的弹性伸缩部（6-1）和转动连接于弹性伸缩部（6-1）远离主架体（2-2-1）的一端的导向轮（6-2），导向轮（6-2）与管道（1）内壁相接触。

7.根据权利要求2所述的一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，其特征在于：第二移动结构包括转动连接于主架体（2-2-1）靠近右侧的外部的安装架（7-1）和转动连接于安装架（7-1）远离主架体（2-2-1）的一端的麦克纳姆轮（7-2），麦克纳姆轮（7-2）与管道（1）内壁相接触。

8.根据权利要求7所述的一种用于深埋管道过冷凝结油液疏通的机器人，其特征在于：变径结构（8）的数量与麦克纳姆轮（7-2）的数量相对应，变径结构（8）包括曲柄（8-1）、滑块（8-2）、定位柱（8-3）和复位弹簧（8-4）；

定位柱（8-3）固定连接于主架体（2-2-1）上；

滑块（8-2）滑动套接于定位柱（8-3）外部；

复位弹簧（8-4）套设于定位柱（8-3）外部，且复位弹簧（8-4）位于滑块（8-2）与主架体（2-2-1）之间；

曲柄（8-1）转动连接于滑块（8-2）与安装架（7-1）之间。

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