Išradimas priklauso vamzdynų priežiūros, remonto ir diagnostikos įrenginiams.The invention relates to pipeline maintenance, repair and diagnostic equipment.
Žinomas žingsniuojantis vamzdynų robotas su pneumatine pavara, kurią sudaro du tuščiaviduriai atraminiai diržai su žiedo formos kameromis išorinėje diržo dalyje. Tarp atraminių diržų yra pritvirtintas silfonas. Žiedo formos kameros, esančios išorinio atraminio diržo dalyje ir silfonas yra atskirai sujungti su pneumatine sistema. Pastarąją sudaro kompresorius ir kita valdymo aparatūra (Υοτθηοβκθ ąna ΑβφβκτοοκοπΜΜ BHyTpeHHeū noBepxHOCTM TpyčonpoBOfla. A. c. CCCP Ho 849058 Eion. Ho 27. MocKBa, 1981).A known stepping robot with pneumatic actuator consisting of two hollow support belts with ring-shaped chambers on the outer part of the belt. A bellows is attached between the straps. Ring-shaped chambers in the outer support strap and the bellows are individually connected to a pneumatic system. The latter consists of a compressor and other control apparatus (Υοτθηοβκθ na ΑβφβκτοοκοπΜΜ BHyTpeHHeū noBepxHOCTM TpyčonpoBOfla. A. c. CCCP Ho 849058 Eion. Ho 27. MocKBa, 1981).
Tokios konstrukcijos robotas turi šiuos trūkumus: ribotos energijos tiekimo galimybės; ribotas judėjimas, kai didelis kiekis apnašų ant vidinio vamzdžio paviršiaus; mažas praeinamumas vamzdynuose, kintant vamzdynų skersmenims; nepatvari ir nepatikima konstrukcija silfonų jungimo vietose robotui judant kintamo skersmens vamzdynuose.Such a robot has the following disadvantages: limited power supply; limited movement with large amount of plaque on inner tube surface; low throughput in pipelines with varying pipe diameters; unstable and unreliable construction on bellows joints as the robot moves in variable diameter pipelines.
Pateikiamo išradimo prototipas yra žingsniuojantis vamzdynų robotas su elektrine pavara (F. Pfeiffer, T. Rosmann. Control of a tube cravvler.// Movic '98. Zurich. Svvitzerland. August 25 - 28, 1998. Vol 3 P 889 - 894). Jį sudaro korpusas, prie kurio sumontuoti kiekvienos judėjimo atramos elektros varikliai. Varikliai sujungti su judėjimo atr amomis kurias sudaro atviros kinematinės grandinės, sudarytos iš dviejų grandžių, sujungtų kinematinėmis poromis. Judėjimo atramų skaičius gali būti po tris vienoje plokštumoje. Tai užtikrina judėjimo stabilumą.The prototype of the present invention is a step-by-step electric robot (F. Pfeiffer, T. Rosmann. Control of a tube cravler.// Movic '98. Zurich. Svvitzerland. Aug. 25-28, 1998. Vol 3 P 889-894). It consists of a housing to which the electric motors for each movement support are mounted. The motors are coupled to motion detectors consisting of open kinematic circuits consisting of two circuits connected in kinematic pairs. The number of props may be three per plane. This ensures stability of movement.
Prototipas turi šuos trūkumus: ribotos energijos tiekimo galimybės; sutrinka roboto judėjimas, kai didelis kiekis apnašų ant vidinio vamzdyno paviršiaus judesio transformacijos atveju, nes tada pažeidžiamas roboto sistemos stabilumas, kadangi atramų persislinkimo metu nėra nuolatinio kontakto tarp atramų paviršiaus su vidiniu vamzdyno paviršiumi; robotas gali dirbti tik vamzdyno mažo skirtumo skersmenų ribose, nes atramų kitimo ribos yra ribotos; nepakankamas robotų patikimumas, nes atramos sudarytos iš atvirų kinematinių grandinių, susidedančių iš grandžių, tarpusavyje sujungtų sukimosi kinematinėmis poromis, kurios esant skirtingam vamzdyno apnašų sluoksniui persislenka netolygiai ir iššaukia roboto stabilumo praradimą; didinant atramų atvirų kinematinių grandinių grandžių skaičių mažėja roboto stabilumas, o tuo pačiu ir darbo stabilumas.The prototype has the following disadvantages: limited power supply; failure of the robot to move large amounts of plaque on the inner surface of the pipeline in the event of a motion transformation, which damages the stability of the robot system as there is no continuous contact between the support surface and the inner surface of the pipeline during displacement; the robot can only work within the small difference in diameter of the pipeline, because the range of support of the supports is limited; inadequate robustness of the robots, since the supports consist of open kinematic chains consisting of links interconnected by rotational kinematic pairs, which unevenly shift at different layers of the pipeline plaque and cause loss of robot stability; increasing the number of open kinematic chain links in the supports reduces the stability of the robot and thus the stability of the work.
Išradimo tikslas - išplėsti energijos tiekimo galimybes, pagerinti roboto praeinamumą vamzdyno didesnių skersmenų skirtumo ribose, padidinti stabilumą bei patikimumą kai didesnis apnašų kiekis ant vidinio vamzdyno paviršiaus.The object of the invention is to extend the power supply capacity, improve the passability of the robot within the range of larger pipeline diameters, and increase stability and reliability with a larger amount of plaque on the inner surface of the pipeline.
Šiam tikslui pasiekti, robotas sudarytas iš n sekcijų su autonominiu maitinimu ir elektromechanine pavara, o sekcijos tarpusavyje sujungtos spyruokliniais šarnyrais, be to prie kiekvienos sekcijos korpuso pritvirtintos 120° kampu išsidėsčiusios viengrandės tamprios šarnyrinės atramos, pasvirusios kampu priešingai judesio krypčiai, tarp kurių ir korpuso šoninio paviršiaus įtvirtintas tamprus elementas.To achieve this, the robot consists of n sections with autonomous power supply and electromechanical drive, and the sections are interconnected by spring-loaded pivots, and each section is provided with 120 ° single-acting, elastic pivoting supports, which are inclined at opposite angles to the direction of motion. elastic element embedded in the surface.
Vamzdyno viduje žingsniuojančio roboto schema pateikiama fig. 1.A schematic diagram of a stepping robot inside a pipeline is shown in FIG. 1.
Vamzdyno viduje žingsniuojantis robotas susideda iš n sekcijų, sujungtų spyruokliniais šarnyrais. Kiekvieną sekciją sudaro korpusas 1, prie kurio pritvirtintos 120° kampu išsidėsčiusios trys viengrandės tamprios šarnyrinės atramos 2, pasvirusios kampu a priešingai judesio krypčiai. Tokių atramų yra ne mažiau kaip dvi eilės. Tam, kad robotas galėtų judėti viena kryptimi (fig. 1 judesio kryptis pavaizduota rodykle) tarp korpuso 1 ir atramos 2 įtvirtintas tamprus elementas 3, leidžiantis atramoms spyruokliuoti ir judant vamzdynu keisti judėjimo trajektoriją keičiantis vamzdyno vidiniam skersmeniui, o taip pat apnašų sluoksnio storiui ant vamzdyno vidinio paviršiaus. Norint užtikrinti roboto patikimą persislinkimą vamzdyno vidiniu paviršiumi būtina sąlyga, kad viengrandžių tamprių šarnyrinių atramų 2 standumas būtų ne mažiau 2 kartus didesnis už tamprių elementų 3 standumą. Kad sumažinti trintį kontaktiniame paviršiuje tarp vamzdyno vidinio paviršiaus ir atramų 2 kontaktinio paviršiaus, atramos galas gali baigtis ritinėliu A (fig. 2). Korpuso galinėje dalyje įmontuotas kintamas elektrostatinio sužadinimo elementas 4, prie kurio pritvirtintas tamprus elementas 5 ir slopintuvas 6. Prie tampraus elemento 5 ir slopintuvo 6 pritvirtinta judančioj! masė (pastovus magnetas) 7. Prie roboto gali būti tvirtinama įvairi diagnostinė ir remonto įranga.The robot stepping inside the pipeline consists of n sections connected by spring pivots. Each section consists of a housing 1 to which are attached three 120-point elastic pivoting supports 2 at an angle of 120 °, inclined at an angle a opposite to the direction of motion. There shall be at least two rows of such supports. In order for the robot to move in one direction (the direction of movement in Fig. 1 is shown by an arrow), a resilient element 3 is provided between the housing 1 and the support 2 to allow the supports to spring and change of the inner surface. A prerequisite for the robust displacement of the robot on the inside surface of the pipeline is that the stiffness 2 of the single-link elastic hinges 2 is at least twice that of the elastic members 3. To reduce friction at the contact surface between the inner surface of the pipeline and the contact surface of the supports 2, the end of the support may end with roller A (Fig. 2). A variable electrostatic excitation element 4 is mounted at the rear of the housing, to which a resilient element 5 and a damper 6 are mounted. The resilient element 5 and the damper 6 are mounted movably! mass (permanent magnet) 7. Various diagnostic and repair equipment can be attached to the robot.
Vamzdyno viduje žingsniuojančio roboto vienos sekcijos veikimo principas yra toks. Iš autonominio maitinimo šaltinio į elektrostatinio sužadinimo elementą 4 paduodama elektros srovė. Elektrostatinio sužadinimo elementas 4 per tamprų elementą 5 virpina judančią masę 7, kuri kontakte su atrama 2 nugali roboto trinties į vamzdžio sieneles jėgą ir stumia atskirą roboto sekciją. Dėl to visoms roboto sekcijoms pradėjus judėti ir visas vamzdyno viduje žingsniuojantis robotas pradeda judėti.The principle of a single section operation of the stepping robot inside the pipeline is as follows. An electric current is supplied from the autonomous power supply to the electrostatic exciter 4. The electrostatic excitation element 4 vibrates through a resilient element 5 a moving mass 7 which, in contact with the support 2, prevents the frictional force of the robot into the tube walls and pushes a separate section of the robot. As a result, when all sections of the robot move and all the robot within the pipeline starts moving.