雙曲柄滑塊式管道逆流行走機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管道機(jī)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)無外加動力實(shí)現(xiàn)逆流直線前進(jìn)的管道機(jī)器行走的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家社會對天然氣開采利用地深入，天燃?xì)夤艿雷鳛橐环N便捷可靠的運(yùn)輸載體，被運(yùn)用得越來越廣泛。然而在運(yùn)用過程中，管道由于受到不利外界條件(如長期的外力擠壓、地質(zhì)活動及外物腐蝕等)的影響，導(dǎo)致管道缺陷老化等，使得泄漏事故時常發(fā)生，給國家和社會帶來巨大損失。減少管道泄漏等問題，需要可靠的檢測設(shè)備對管道進(jìn)行檢查。因管道多埋于地底，管外檢測設(shè)備未能準(zhǔn)確確定管道泄漏點(diǎn)，且現(xiàn)在實(shí)行的間斷性檢查方式，并不能及時有效地檢測到管道泄漏信息。因此，設(shè)計(jì)一種可長期在管道內(nèi)進(jìn)行循環(huán)檢測的設(shè)備顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種用于管道檢測的無外加動力實(shí)現(xiàn)逆流直線前進(jìn)的管道機(jī)器行走裝置，該裝置應(yīng)具有無能源消耗、運(yùn)行穩(wěn)定可靠以及使用壽命長的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]雙曲柄滑塊式管道逆流行走機(jī)器人，其特征在于該機(jī)器人包括:由雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)依序連接的三個機(jī)體、驅(qū)動三個機(jī)體依次前進(jìn)的動力機(jī)構(gòu)以及安裝在機(jī)器人周邊的定向控制結(jié)構(gòu)；
[0006]所述三個機(jī)體為前后依序排列的前機(jī)體、中機(jī)體以及后機(jī)體；所述雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中:每個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括可轉(zhuǎn)動地定位在中機(jī)體上的曲軸以及一端與曲軸鉸接的兩個連桿，兩個連桿的另一端還分別與前機(jī)體和后機(jī)體鉸接；
[0007]所述動力機(jī)構(gòu)包括安裝在前機(jī)體上的風(fēng)輪、安裝在中機(jī)體上且?guī)铀鲭p曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)以及將風(fēng)輪動力傳遞至蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；
[0008]所述定向控制結(jié)構(gòu)為安裝在前機(jī)體周向和后機(jī)體周向且施壓于管道內(nèi)壁的若干個鋼刷，每個鋼刷中的刷毛為多根平行排列且尾端連為一體的直鋼絲，直鋼絲的頂端指向管道內(nèi)壁的同時還往機(jī)器人前進(jìn)的反方向偏斜一定角度，以使裝有鋼刷的前機(jī)體和后機(jī)體保持單向前進(jìn)的運(yùn)動狀態(tài)。
[0009]所述導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)包括一端與傳遞風(fēng)輪動力的減速齒輪組固定且呈半圓柱形的半分導(dǎo)桿以及一端也為半圓柱形且與半分導(dǎo)桿相配嚙合的蝸桿軸以及穿套在導(dǎo)桿與蝸桿軸的嚙合部位以使導(dǎo)桿與蝸桿軸可相互軸向滑動地進(jìn)行轉(zhuǎn)動嚙合的套筒。
[0010]所述風(fēng)輪與導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)之間還配置有減速齒輪組。
[0011]所述中機(jī)體的四周表面還安裝有變徑自適應(yīng)結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)包括固定在機(jī)體圓周表面的基座、可轉(zhuǎn)動地鉸接在基座上其一端鉸接有滾輪的擺臂以及定位在基座上且施力于擺臂使其具有往機(jī)體外徑方向運(yùn)動勢能的扭簧；所述擺臂的中心線指向管道內(nèi)壁的同時還往機(jī)器人前進(jìn)的反方向偏斜一定角度。
[0012]本發(fā)明的工作原理是:隨著曲軸逆時針轉(zhuǎn)動(曲柄轉(zhuǎn)角在0°?180°范圍時)，前機(jī)體I固定不動(前機(jī)體的鋼刷頂壓著管道內(nèi)壁)、中機(jī)體2和后機(jī)體3向前爬行移動；至曲軸轉(zhuǎn)角在180°?360°范圍時，前機(jī)體I和中機(jī)體2沿著管道內(nèi)壁往前爬行移動，而后機(jī)體3則固定不動(后機(jī)體的鋼刷頂壓著管道內(nèi)壁)；至曲軸轉(zhuǎn)角為360°時，曲軸、連桿回到初始狀態(tài)，該機(jī)構(gòu)完成一個周期內(nèi)的爬行運(yùn)動；重復(fù)上述步驟，則該機(jī)構(gòu)能夠持續(xù)爬行。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明直接利用流體介質(zhì)能量進(jìn)行驅(qū)動，順利實(shí)現(xiàn)了無外加動力逆流運(yùn)動，從而為管道循環(huán)檢測設(shè)備理念奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明中前機(jī)體的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明中前機(jī)體的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的中機(jī)體的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的中機(jī)體的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6是本發(fā)明中雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖7是本發(fā)明中導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖8是本發(fā)明中變徑自適應(yīng)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖9是本發(fā)明中變徑自適應(yīng)機(jī)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0024]附圖所示的雙曲柄滑塊式管道逆流行走機(jī)器人中，雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)依序連接三個機(jī)體；動力機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動三個機(jī)體依序運(yùn)動，所述機(jī)器人的周邊還安裝有定向控制結(jié)構(gòu)；
[0025]所述三個機(jī)體為前后依序排列的前機(jī)體1、中機(jī)體2以及后機(jī)體3 ;所述雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對稱布置在三個機(jī)體，每個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)均包括可轉(zhuǎn)動地定位在中機(jī)體上的曲軸5-5以及一端與曲軸鉸接的兩個連桿5-1，兩個連桿的另一端還分別與前機(jī)體和后機(jī)體鉸接。因而該雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括了兩根曲軸和四根連桿；曲軸鉸接在中機(jī)體主軸5-2上，每根曲軸分別鉸接兩根連桿的一端，前后機(jī)體則分別通過中軸與連桿的另一端鉸接(圖6中顯示:前機(jī)體中軸5-4分別與兩根連桿5-1的另一端鉸接，后機(jī)體中軸5-3也分別與兩根連桿5-1的另一端鉸接)。
[0026]所述動力機(jī)構(gòu)包括安裝在前機(jī)體上的風(fēng)輪1-1、安裝在中機(jī)體上且?guī)铀鲭p曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(蝸桿3-5、蝸輪3-6)以及將風(fēng)輪動力傳遞至蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；
[0027]所述風(fēng)輪安裝在圓柱形前機(jī)體的中央；以利用管道中的氣流帶動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生前進(jìn)所需動力。圖中可見:風(fēng)輪動力通過減速齒輪組(小齒輪3-1和大齒輪3-2)再傳遞至導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。
[0028]所述導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中(圖7所示):半分導(dǎo)桿3-3的一端與減速齒輪組中的大齒輪3-2固定，另一端制成半圓柱形并且往中機(jī)體方向伸展；定位在中機(jī)體上的蝸桿軸的左端3-4也制成半圓柱形并且往半分導(dǎo)桿方向伸展后與半分導(dǎo)桿嚙合；另有一套筒穿套在兩個部件嚙合段(包覆著嚙合段)，確保半分導(dǎo)桿能對蝸桿軸傳遞扭矩又能與蝸桿軸產(chǎn)生軸向滑動，以滿足機(jī)器人運(yùn)動的需要。
[0029]所述定向控制結(jié)構(gòu)為安裝在前機(jī)體和后機(jī)體周向且施壓于管道內(nèi)壁的若干個鋼刷2-3 ;每個鋼刷固定在L型基座2-2上(圖中顯示:鋼刷2-3固定在L型基座的長邊一側(cè)且與短邊平行)，而L型基座又安裝在機(jī)體(前機(jī)體和后機(jī)體)圓周表面的加高基座2-1上，L型基座2-2的虛擬斜邊與加高基座2-1重合(圖中，每個機(jī)體的圓周方向上隔90度安裝一個鋼刷)。所述鋼刷的刷毛為多根平行排列且尾端連為一體的直鋼絲，直鋼絲的頂端指向管道內(nèi)壁的同時還往機(jī)器人前進(jìn)的反方向偏斜一定角度；這樣的結(jié)構(gòu)使前機(jī)體和后機(jī)體置入管道內(nèi)腔后，機(jī)體四周的鋼刷同時斜向頂壓著管道內(nèi)壁，使得機(jī)體保持著只能單向前進(jìn)的運(yùn)動狀態(tài)。
[0030]所述變徑自適應(yīng)結(jié)構(gòu)(圖8、圖9所示)中:若干個基座4-2固定在中機(jī)體圓周方向，每個基座中用銷軸4-1定位一擺臂4-5，扭簧4-3也穿套在銷軸4-1上并且施力于擺臂使其具有往機(jī)體外徑方向擺動的勢能；擺臂4-5的外端鉸接一用于抵靠管道內(nèi)壁的滾輪4-6 ;此外，基座上開有三個定位孔，并可手動插入定位軸4-4，用于調(diào)節(jié)擺臂4-5張開的角度。這種結(jié)構(gòu)有利于鋼刷裝置的單向限制作用，并且定心性好，有利于管道機(jī)器的平穩(wěn)運(yùn)行。
[0031]管道機(jī)器處在充滿天然氣的管道內(nèi)部，當(dāng)前機(jī)體有與氣流同方向的運(yùn)動趨勢時，由于前機(jī)體裝有鋼刷組件無法后退，此時中機(jī)體和后機(jī)體處于自由狀態(tài)；風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)后通過減速齒輪組傳遞的動力使得半分導(dǎo)桿連同蝸桿軸轉(zhuǎn)動，從而帶動中機(jī)體上的蝸桿軸旋轉(zhuǎn)，雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)隨即運(yùn)動，推動中機(jī)體和后機(jī)體逆著氣流方向運(yùn)動；當(dāng)中機(jī)體和后機(jī)體運(yùn)動到雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的臨界位置時，后機(jī)體產(chǎn)生與氣流運(yùn)動方向相同的運(yùn)動趨勢，因而處于固定狀態(tài)，而此時中機(jī)體和前機(jī)體處于自由狀態(tài)，受到連桿的推力逆流行走。這樣，曲軸轉(zhuǎn)動一周的過程為此管道機(jī)器的一個運(yùn)動周期，通過這種周期運(yùn)動，管道機(jī)器實(shí)現(xiàn)了無外加動力逆流運(yùn)動。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙曲柄滑塊式管道逆流行走機(jī)器人，其特征在于該機(jī)器人包括由雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)依序連接的三個機(jī)體、驅(qū)動三個機(jī)體依次前進(jìn)的動力機(jī)構(gòu)以及安裝在機(jī)器人周邊的定向控制結(jié)構(gòu)； 所述三個機(jī)體為前后依序排列的前機(jī)體(I)、中機(jī)體(2)以及后機(jī)體(3);所述雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中:每個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括可轉(zhuǎn)動地定位在中機(jī)體上的曲軸(5-5)以及一端與曲軸鉸接的兩個連桿(5-1)，兩個連桿的另一端還分別與前機(jī)體和后機(jī)體鉸接； 所述動力機(jī)構(gòu)包括安裝在前機(jī)體上的風(fēng)輪(1-1)、安裝在中機(jī)體上且?guī)铀鲭p曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)以及將風(fēng)輪動力傳遞至蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)； 所述定向控制結(jié)構(gòu)為安裝在前機(jī)體周向和后機(jī)體周向且施壓于管道內(nèi)壁的若干個鋼刷(2-3)，每個鋼刷中的刷毛為多根平行排列且尾端連為一體的直鋼絲，直鋼絲的頂端指向管道內(nèi)壁的同時還往機(jī)器人前進(jìn)的反方向偏斜一定角度，以使裝有鋼刷的前機(jī)體和后機(jī)體保持單向前進(jìn)的運(yùn)動狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙曲柄滑塊式管道逆流行走機(jī)器人，其特征在于:所述導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)包括一端與傳遞風(fēng)輪動力的減速齒輪組固定且呈半圓柱形的半分導(dǎo)桿(3-3)以及一端也為半圓柱形且與半分導(dǎo)桿相配嚙合的蝸桿軸(3-5)以及穿套在導(dǎo)桿與蝸桿軸的嚙合部位以使導(dǎo)桿與蝸桿軸可相互軸向滑動地進(jìn)行轉(zhuǎn)動嚙合的套筒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙曲柄滑塊式管道逆流行走機(jī)器人，其特征在于:所述中機(jī)體的四周表面還安裝有變徑自適應(yīng)結(jié)構(gòu)；該變徑自適應(yīng)結(jié)構(gòu)包括固定在機(jī)體圓周表面的基座(4-2)、可轉(zhuǎn)動地鉸接在基座上其一端鉸接有滾輪的擺臂(4-5)以及定位在基座上且施力于擺臂使其具有往機(jī)體外徑方向運(yùn)動勢能的扭簧(4-3);所述擺臂的中心線指向管道內(nèi)壁的同時還往機(jī)器人前進(jìn)的反方向偏斜一定角度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙曲柄滑塊式管道逆流行走機(jī)器人，其特征在于:所述風(fēng)輪與導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)之間還配置有減速齒輪組。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及雙曲柄滑塊式管道逆流行走機(jī)器人。目的是提供的裝置應(yīng)具有無能源消耗、運(yùn)行穩(wěn)定可靠以及使用壽命長的特點(diǎn)。技術(shù)方案是：雙曲柄滑塊式管道逆流行走機(jī)器人，其特征在于該機(jī)器人包括：由雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)依序連接的三個機(jī)體、驅(qū)動三個機(jī)體依次前進(jìn)的動力機(jī)構(gòu)以及安裝在機(jī)器人周邊的定向控制結(jié)構(gòu)。所述三個機(jī)體為前后依序排列的前機(jī)體、中機(jī)體以及后機(jī)體；所述動力機(jī)構(gòu)包括風(fēng)輪、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)以及導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；所述定向控制結(jié)構(gòu)為若干個鋼刷。所述導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)包括半分導(dǎo)桿以及蝸桿軸以及套筒。
【IPC分類】F16L55/32, F16L101/30
【公開號】CN204628965
【申請?zhí)枴緾N201520275151
【發(fā)明人】黃中華, 謝奇志, 裘添燁, 鄒繼安, 武傳宇, 沈嘉
【申請人】浙江理工大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月29日