CN107763367B - 螺旋驱动离心式机械自适应调速装置 - Google Patents

Abstract

螺旋驱动离心式机械自适应调速装置属于自适应调速技术领域，目的在于解决现有技术中存在的结构复杂、耗电量大的问题。本发明的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置包括：内部中空的筒状基体；固定设置在基体一端的驱动机构，所述驱动机构固定在所述基体上并封堵基体和管道之间形成的空间；一端和所述基体另一端连接的离心调速机构，所述离心调速机构包为一个离心式卸流阀；以及和所述离心调速机构另一端连接的螺旋驱动机构，所述螺旋驱动机构带动离心调速机构转动。本装置具有结构紧凑、体积小、响应迅速、成本低等优点。

Description

螺旋驱动离心式机械自适应调速装置

技术领域

本发明属于自适应调速技术领域，具体涉及一种螺旋驱动离心式机械自适应调速装置。

背景技术

随着石油、化工、天然气和核工业的发展，在役油气管道质量问题受到越来越多的关注，目前，管道内检测技术是保证管道安全运行的有效方法之一，它可以有效地检测出管道因长时间服役而出现的腐蚀、裂纹等问题。管道内检测的检测精度与效率均受到运行速度的影响，为了提高管道内检测技术的检测效率以及精度，需要对内检测的速度进行控制，使其运行速度保持在合适的范围内。现有技术中涉及的调速装置均是利用调速电机来驱动阀门的方式，具有结构复杂，长距离作业电机耗电量大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种螺旋驱动离心式机械自适应调速装置，解决现有技术中存在的结构复杂、耗电量大的问题。

为实现上述目的，本发明的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置包括：

内部中空的筒状基体；

固定设置在基体一端的驱动机构，所述驱动机构固定在所述基体上并封堵基体和管道之间形成的空间；

一端和所述基体另一端连接的离心调速机构，所述离心调速机构为一个离心式卸流阀；

以及和所述离心调速机构另一端连接的螺旋驱动机构，所述螺旋驱动机构带动离心调速机构转动。

所述自适应调速装置还包括防转机构，所述防转机构包括三组120度圆周均布在所述基体侧壁上的定向机构。

所述定向机构包括：

一端通过限位销轴和所述基体连接的预紧伸缩杆；

套在所述预紧伸缩杆上两端分别和预紧伸缩杆上的凸台以及基体接触的预紧弹簧；

固定在预紧伸缩杆另一端的轮轴，所述轮轴垂直于所述基体轴线及预紧伸缩杆轴线所在的平面；

以及设置在轮轴两端的定向轮。

所述驱动机构为和所述基体端部固定连接的两个皮碗，所述皮碗的外轮廓和管道过盈配合。

两个皮碗固定在所述基体上具体为：两个皮碗之间设置有皮碗垫圈，外侧的皮碗端面设置有皮碗压紧环，压紧螺钉依次穿过皮碗压紧环、外侧的皮碗、皮碗垫圈和内侧的皮碗并与基体上的凸台固定连接。

所述离心调速机构包括：

卸流阀体，所述卸流阀体包括一个一端和所述基体转动配合的第一筒状结构以及一端和所述第一筒状结构另一端侧壁连通的多个第二筒状结构，每个所述第二筒状结构和所述第一筒状结构连接一侧设置有阀口；

和每个所述第二筒状结构另一端连接的调整盖；

设置在每个所述第二筒状结构内并与第二筒状结构内壁沿轴线方向滑动配合的卸流阀芯；

以及设置在每个所述调整盖和卸流阀芯之间的卸流弹簧，卸流弹簧初始状态时，卸流阀芯位于第二筒状结构的端部封堵阀口。

所述第一筒状结构和所述基体转动配合具体为：所述第一筒状结构伸入到基体内部和圆螺母连接，所述第一筒状结构和所述基体之间设置有轴承，所述轴承外侧设置有轴承压紧环。

所述第二筒状结构包括四个。

所述螺旋驱动机构包括：

安装架，所述安装架一端通过连接法兰和所述离心调速机构的卸流阀体固定连接；

120度圆周均布在安装架侧壁的三组偏角调整机构，每组偏角调整机构包括一对相对设置的偏角轮，所述偏角轮的轴线和管道的轴线成角大于零度；所述偏角轮和所述管道内壁配合。

所述偏角轮的轴线和管道的轴线成角为24度。

本发明的有益效果为：本发明的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置由驱动机构、防转机构、离心调速机构、螺旋驱动机构组成。其中驱动机构由双皮碗构成，其安装于装置基体的尾部，通过介质压差来驱动装置前进；防转机构由120º圆周均布的三组定向轮构成，其主要作用是依靠定向轮的布置方向和轮子对管道内壁的摩擦力，限制装置只能沿着管道轴线方向移动，避免发生绕轴线的转动；螺旋驱动机构是由120º圆周均布的三组偏角轮构成，该轮轴线与管道轴线存在24º夹角，其作用是将直线的驱动转变成螺旋运动，即回转+直线运动。当驱动皮碗得到的驱动力传递给螺旋驱动机构时，由于偏转轮与管道轴线夹角的作用，产生了螺旋驱动的动作，既该部分机构将沿管道内壁做螺旋回转的方式前进；离心式调速机构是一个十字型离心式卸流组合阀，该组合阀由四个离心卸流阀组成，该组合阀一端与螺旋驱动机构连接，螺旋驱动机构驱动其产生转动，另一端通过轴承与基体连接，通过防转机构保证其直线移动。

管道内的介质由于皮碗的作用，在装置前后两端产生了压差，该压差即可驱动本装置沿管道内壁产生直线移动。在移动过程中压差越大，装置的移动速度也越快，前端的螺旋驱动装置产生的回转速度也会越快，进而导致离心式卸流阀体高速旋转，转速越高，离心力越大，阀体的卸流量也就越大。卸流量增大后，装置前后两端的压差变小，装置的移动速度降低，当压差调整到驱动力与移动阻力达到相对平衡时，即可以一个稳定的速度进行移动。本装置具有结构紧凑、体积小、响应迅速、成本低等优点。

附图说明

图1为本发明的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置结构示意图；

图2为本发明的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置结构主视图；

图3为本发明的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置结构右视图；

图4为本发明的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置结构剖视图；

其中：1、基体，2、驱动机构，201、皮碗，202、皮碗垫圈，203、皮碗压紧环，3、离心调速机构，301、卸流阀体，302、调整盖，303、卸流阀芯，304、卸流弹簧，305、圆螺母，306、轴承，307、轴承压紧环，4、螺旋驱动机构，401、连接法兰，402、安装架，403、偏角轮，5、防转机构，501、限位销轴，502、预紧伸缩杆，503、预紧弹簧，504、轮轴，505、定向轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1-附图4，本发明的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置包括：

内部中空的筒状基体1；

固定设置在基体1一端的驱动机构2，所述驱动机构2固定在所述基体1上并封堵基体1和管道之间形成的空间；

一端和所述基体1另一端连接的离心调速机构3，所述离心调速机构3为一个离心式卸流阀；

以及和所述离心调速机构3另一端连接的螺旋驱动机构4，所述螺旋驱动机构4带动离心调速机构3转动。

所述自适应调速装置还包括防转机构5，所述防转机构5包括三组120度圆周均布在所述基体1侧壁上的定向机构。

所述定向机构包括：

一端通过限位销轴501和所述基体1连接的预紧伸缩杆502；

套在所述预紧伸缩杆502上两端分别和预紧伸缩杆502上的凸台以及基体1接触的预紧弹簧503；

固定在预紧伸缩杆502另一端的轮轴504，所述轮轴504垂直于所述基体1轴线及预紧伸缩杆502轴线所在的平面；

以及设置在轮轴504两端的定向轮505。

所述驱动机构2为和所述基体1端部固定连接的两个皮碗201，所述皮碗201的外轮廓和管道过盈配合。

两个皮碗201固定在所述基体1上具体为：两个皮碗201之间设置有皮碗垫圈202，外侧的皮碗201端面设置有皮碗压紧环203，压紧螺钉依次穿过皮碗压紧环203、外侧的皮碗201、皮碗垫圈202和内侧的皮碗201并与基体1上的凸台固定连接。

所述离心调速机构3包括：

卸流阀体301，所述卸流阀体301包括一个一端和所述基体1转动配合的第一筒状结构以及一端和所述第一筒状结构另一端侧壁连通的多个第二筒状结构，每个所述第二筒状结构和所述第一筒状结构连接一侧设置有阀口；

和每个所述第二筒状结构另一端连接的调整盖302；调整盖302在第二筒状结构内位置可调；

设置在每个所述第二筒状结构内并与第二筒状结构内壁沿轴线方向滑动配合的卸流阀芯303；

以及设置在每个所述调整盖302和卸流阀芯303之间的卸流弹簧304，卸流弹簧304初始状态时，卸流阀芯303位于第二筒状结构的端部封堵阀口。

所述第一筒状结构和所述基体1转动配合具体为：所述第一筒状结构伸入到基体1内部和圆螺母305连接，所述第一筒状结构和所 述基体1之间设置有轴承306，所述轴承306外侧设置有轴承压紧环307。

所述第二筒状结构包括四个。

所述螺旋驱动机构4包括：

安装架402，所述安装架402一端通过连接法兰401和所述离心调速机构3的卸流阀体301固定连接；

120度圆周均布在安装架402侧壁的三组偏角调整机构，每组偏角调整机构包括一对相对设置的偏角轮403，所述偏角轮403的轴线和管道的轴线成角大于零度；所述偏角轮403和所述管道内壁配合。

所述偏角轮403的轴线和管道的轴线成角为24度。

本发明的调速装置的驱动机构2由两个皮碗201构成，该皮碗201与管道内壁过盈配合，以便产生压力差。两个皮碗201通过皮碗垫圈202、皮碗压紧环203，利用螺钉紧固于基体1上，基体1内部中空，管道内的压力介质通过基体1内部进入离心调速机构3当中。基体1通过一对轴承306与离心式卸流阀体301连接，离心式卸流阀体301可以绕轴线自由转动，以产生离心力。离心式卸流阀体301是一个复合阀，内由四个“十字”形正交布置的卸流阀组成，当阀体旋转产生的离心力与介质压差作用在卸流阀芯303上的力大于卸流弹簧304的预紧力时，卸流阀芯303向远离中心方向移动，阀口增大，实现卸流，皮碗201前后两端的压差得以调整，进而使移动速度得以控制。离心式卸流阀体301通过连接法兰401与安装架402相连接，安装架402上以120º均布安装了三组偏角轮403，该偏角轮403组的前进方向与管道轴线并非平行安装，而是偏转了一个角度，这就使皮碗201提供的沿管道轴线的驱动力，通过偏角轮403产生了沿管道轴线的回转运动，从而通过连接法兰401带动卸流阀体301回转。皮碗201前后两端的压差越大，产生的推力越大，则直线移动的速度越快，此时通过偏角轮403得到的转速也越大，进而使卸流阀体301得到了较高的转速，阀芯在介质压力与离心力共同作用下向外侧移动，使卸流阀口开口量增大，致使皮碗201前后两端的压力差减小，达到压力平衡下的稳速移动。

基体1上以120º均布安装了三组定向机构，定向机构的前进方向与管道轴线平行安装，以克服螺旋驱动装置带来的反作用回转力，保证基体1不发生转动。

本装置的移动速度与介质压力、卸流弹簧304的弹簧力有关，当输入端介质的压力一定时，调整调整盖302相对位置可以在一定范围内改变卸流弹簧304的弹簧力，进而实现装置移动速度的离线调整。

Claims (6)

1.螺旋驱动离心式机械自适应调速装置，其特征在于，包括：

内部中空的筒状基体（1）；

固定设置在基体（1）一端的驱动机构（2），所述驱动机构（2）固定在所述基体（1）上并封堵基体（1）和管道之间形成的空间；

一端和所述基体（1）另一端连接的离心调速机构（3），所述离心调速机构（3）为一个离心式卸流阀；

以及和所述离心调速机构（3）另一端连接的螺旋驱动机构（4），所述螺旋驱动机构（4）带动离心调速机构（3）转动；

所述驱动机构（2）为和所述基体（1）端部固定连接的两个皮碗（201），所述皮碗（201）的外轮廓和管道过盈配合；

所述离心调速机构（3）包括：

卸流阀体（301），所述卸流阀体（301）包括一个一端和所述基体（1）转动配合的第一筒状结构以及一端和所述第一筒状结构另一端侧壁连通的多个第二筒状结构，每个所述第二筒状结构和所述第一筒状结构连接一侧设置有阀口；

和每个所述第二筒状结构另一端连接的调整盖（302）；

设置在每个所述第二筒状结构内并与第二筒状结构内壁沿轴线方向滑动配合的卸流阀芯（303）；

以及设置在每个所述调整盖（302）和卸流阀芯（303）之间的卸流弹簧（304），卸流弹簧（304）初始状态时，卸流阀芯（303）位于第二筒状结构的端部封堵阀口；

所述第一筒状结构和所述基体（1）转动配合具体为：所述第一筒状结构伸入到基体（1）内部和圆螺母（305）连接，所述第一筒状结构和所述基体（1）之间设置有轴承（306），所述轴承（306）外侧设置有轴承压紧环（307）；

所述螺旋驱动机构（4）包括：

安装架（402），所述安装架（402）一端通过连接法兰（401）和所述离心调速机构（3）的卸流阀体（301）固定连接；

120度圆周均布在安装架（402）侧壁的三组偏角调整机构，每组偏角调整机构包括一对相对设置的偏角轮（403），所述偏角轮（403）的轴线和管道的轴线成角大于零度；所述偏角轮（403）和所述管道内壁配合。

2.根据权利要求1所述的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置，其特征在于，所述自适应调速装置还包括防转机构（5），所述防转机构（5）包括三组120度圆周均布在所述基体（1）侧壁上的定向机构。

3.根据权利要求2所述的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置，其特征在于，所述定向机构包括：

一端通过限位销轴（501）和所述基体（1）连接的预紧伸缩杆（502）；

套在所述预紧伸缩杆（502）上两端分别和预紧伸缩杆（502）上的凸台以及基体（1）接触的预紧弹簧（503）；

固定在预紧伸缩杆（502）另一端的轮轴（504），所述轮轴（504）垂直于所述基体（1）轴线及预紧伸缩杆（502）轴线所在的平面；

以及设置在轮轴（504）两端的定向轮（505）。

4.根据权利要求1所述的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置，其特征在于，两个皮碗（201）固定在所述基体（1）上具体为：两个皮碗（201）之间设置有皮碗垫圈（202），外侧的皮碗（201）端面设置有皮碗压紧环（203），压紧螺钉依次穿过皮碗压紧环（203）、外侧的皮碗（201）、皮碗垫圈（202）和内侧的皮碗（201）并与基体（1）上的凸台固定连接。

5.根据权利要求1所述的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置，其特征在于，所述第二筒状结构包括四个。

6.根据权利要求1所述的螺旋驱动离心式机械自适应调速装置，其特征在于，所述偏角轮（403）的轴线和管道的轴线成角为24度。