CN109237202B - 一种流体驱动式离心调速管道机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流体驱动式离心调速管道机器人，包括行走机构、前端盖、壳体、后端盖、离心调速机构、流体自驱动机构；所述壳体前后端分别安装前端盖、后端盖，行走机构安装在前端盖上，离心调速机构包括进气轴和出气轴，进气轴与后端盖配合连接，流体自驱动机构位于离心调速机构后面与出气轴配合连接。本发明无需动力牵引，靠管道内流体驱动爬行。克服了流体驱动式管道机器人的速度调节问题，设计了离心阀式调速机构，通过离心阀的转速来调节阀芯的开口大小，从而控制管道机器人在管道内的爬行速度，能够满足不同工作速度要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种流体驱动式离心调速管道机器人，属于行走机械领域。
背景技术
管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。根据管道机器人的不同驱动模式，大致可分为八种：流动式机器人，这类机器人没有驱动装置，只是随管内流体流动；轮式机器人、履带式机器人、腹壁式机器人、行走机器人、蠕动式机器人、螺旋驱动式机器人和蛇形机器人。
针对流体驱动式管道机器人只能随流体流动，不能满足作业时的速度可调节要求。
发明内容
为了克服现有流体驱动式机器人速度不可调节的问题，本发明提供了一种流体驱动式离心调速管道机器人。
本发明的技术方案是：一种流体驱动式离心调速管道机器人，包括行走机构100、前端盖12、壳体13、后端盖14、离心调速机构200、流体自驱动机构300；
所述壳体13前后端分别安装前端盖12、后端盖14，行走机构100安装在前端盖12上，离心调速机构包括进气轴17和出气轴23，进气轴17与后端盖14配合连接，流体自驱动机构300位于离心调速机构200后面与出气轴23配合连接。
所述行走机构100中行走轮4的速度经位于行走机构100中松紧套2上的速度传感器9采集传至控制器，经控制器控制离心调速机构200中电机15的转速实现离心调速机构200中阀芯22的运动，通过阀芯22的运动控制离心调速机构200中阀体19内的阀孔开度，流体经过流体自驱动机构300中密封皮碗28的阻隔使密封皮碗28两侧产生压力差，从而驱动机器人在管道内随流体流动。
所述行走机构100包括连接杆1、松紧套2、短连杆3、行走轮4、轮轴5、轴套6、长连杆7、行走轮底座架8、连接杆支撑座11、轴A31、轴B32；其中长连杆7一端通过轴A31与行走轮底座架8连接，短连杆3一端通过轮轴5与长连杆7另一端连接，轴套6安装在长连杆7与轮轴5连接孔处，短连杆3另一端与松紧套2通过轴B32连接，松紧套2套在连接杆1外侧，连接杆1一端通过螺纹与连杆支撑座11连接，连杆支撑座11与行走轮底座架8通过螺钉连接。
所述离心调速机构200包括电机15、联轴器16、进气轴17、离心阀滑动腔18、阀体19、离心阀螺纹密封圈20、弹簧21、阀芯22、出气轴23；其中电机15固定在壳体13内部且通过联轴器16与进气轴17一端连接，进气轴17另一端固定在阀体19一侧，离心阀螺纹密封圈20装在离心阀滑动腔18一端且与离心阀滑动腔18内径螺纹连接，离心阀滑动腔18另一端外径与阀体19螺纹连接，弹簧21一端顶在离心阀螺纹密封圈20上，弹簧21一端顶在阀芯22一端，阀芯22另一端与阀体19内的阀孔配合。
所述阀滑动腔18、离心阀螺纹密封圈20、弹簧21、阀芯22与阀体19的连接设计为2-4组。
所述流体自驱动机构300包括出气轴固定环24、前皮碗固定架25、皮碗固定轴26、皮碗固定环27、密封皮碗28、后皮碗固定架29、最前出气口30；其中最前出气口30通过出气轴固定环24固定在出气轴23末端且出气轴23和最前出气口30间隙配合，皮碗固定轴26装在最前出气口30外侧且由紧定螺钉固定，前皮碗固定架25固定在皮碗固定轴26一端外侧，前皮碗固定架25上装有由皮碗固定环27固定的密封皮碗28，后皮碗固定架29装在皮碗固定轴26另一端的外侧，后皮碗固定架29上装有由皮碗固定环27固定的密封皮碗28。
所述出气口稳定环10安装在最前出气口30末端保证出气口径向不晃动。
本发明的有益效果是：本发明无需动力牵引，靠管道内流体驱动爬行。克服了流体驱动式管道机器人的速度调节问题，设计了离心阀式调速机构，通过离心阀的转速来调节阀芯的开口大小，从而控制管道机器人在管道内的爬行速度，能够满足不同工作速度要求。
附图说明
图1为发明整体剖视示意图；
图2为本发明行走机构示意图；
图3为本发明离心调速机构部分示意图；
图4为本发明流体自驱动机构示意图；
图5为本发明中阀体剖示示意图；
图6为本发明中前皮碗固定架示意图；
图7为本发明中后皮碗固定架示意图；
图中各标号：1-连接杆，100-行走机构，200-离心调速机构，300-流体自驱动机构，2-松紧套，3-短连杆，4-行走轮，5-轮轴，6-轴套，7-长连杆，8-行走轮底座架，9-速度传感器，10-出气口稳定环，11-连接杆支撑座，12-前端盖，13-壳体，14-后端盖，15-电机，16-联轴器，17-进气轴，18-离心阀滑动腔，19-阀体，20-离心阀螺纹密封圈，21-弹簧，22-阀芯，23-出气轴，24-出气轴固定环，25-前皮碗固定架，26-皮碗固定轴，27-皮碗固定环，28-密封皮碗，29-后皮碗固定架，30-最前出气口，31-轴A，32-轴B。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：如图1-7所示，一种流体驱动式离心调速管道机器人，包括行走机构100、前端盖12、壳体13、后端盖14、离心调速机构200、流体自驱动机构300；所述壳体13前后端通过螺纹连接/焊接等方式分别安装前端盖12、后端盖14，行走机构100安装在前端盖12上，离心调速机构包括进气轴17和出气轴23，进气轴17与后端盖14配合连接（间隙配合、过渡配合），流体自驱动机构300位于离心调速机构200后面与出气轴23配合连接。
进一步地，可以设置所述行走机构100中行走轮4的速度经位于行走机构100中松紧套2上的速度传感器9采集传至控制器，经控制器控制离心调速机构200中电机15的转速实现离心调速机构200中阀芯22的运动，通过阀芯22的运动控制离心调速机构200中阀体19内的阀孔开度，流体经过流体自驱动机构300中密封皮碗28的阻隔使密封皮碗28两侧产生压力差，从而驱动机器人在管道内随流体流动。
进一步地，可以设置所述行走机构100包括连接杆1、松紧套2、短连杆3、行走轮4、轮轴5、轴套6、长连杆7、行走轮底座架8、连接杆支撑座11、轴A31、轴B32；其中长连杆7一端通过轴A31与行走轮底座架8连接，短连杆3一端通过轮轴5与长连杆7另一端连接，轴套6安装在长连杆7与轮轴5连接孔处，短连杆3另一端与松紧套2通过轴B32连接，松紧套2套在连接杆1外侧，连接杆1一端通过螺纹与连杆支撑座11连接，连杆支撑座11与行走轮底座架8通过螺钉连接，行走轮底座架8通过螺钉安装在前端盖12上。
进一步地，可以设置所述离心调速机构200包括电机15、联轴器16、进气轴17、离心阀滑动腔18、阀体19、离心阀螺纹密封圈20、弹簧21、阀芯22、出气轴23；其中电机15固定在壳体13内部且通过联轴器16与进气轴17一端连接，进气轴17另一端固定在阀体19一侧，离心阀螺纹密封圈20装在离心阀滑动腔18一端且与离心阀滑动腔18内径螺纹连接，离心阀滑动腔18另一端外径与阀体19螺纹连接，弹簧21一端顶在离心阀螺纹密封圈20上，弹簧21一端顶在阀芯22一端，阀芯22另一端与阀体19内的阀孔配合（阀芯22一端是圆柱形，一端是锥形，圆柱形那一端与弹簧一端接触，锥形的一端与阀体19内的阀孔配合，该配合靠弹簧的压力使两个部分贴近）。
进一步地，可以设置所述阀滑动腔18、离心阀螺纹密封圈20、弹簧21、阀芯22与阀体19的连接设计为2-4组（采用对称分布；如为3组，则间隔120度分布，使其旋转的时候不偏心）。
进一步地，可以设置所述流体自驱动机构300包括出气轴固定环24、前皮碗固定架25、皮碗固定轴26、皮碗固定环27、密封皮碗28、后皮碗固定架29、最前出气口30；其中最前出气口30通过出气轴固定环24固定在出气轴23末端且出气轴23和最前出气口30间隙配合，皮碗固定轴26装在最前出气口30外侧且由紧定螺钉固定，前皮碗固定架25固定在皮碗固定轴26一端外侧，前皮碗固定架25上装有由皮碗固定环27固定的密封皮碗28，后皮碗固定架29装在皮碗固定轴26另一端的外侧，后皮碗固定架29上装有由皮碗固定环27固定的密封皮碗28。
所述出气口稳定环10安装在最前出气口30末端保证出气口径向不晃动。
本发明的工作原理是：
使用时，将该管道机器人放入管道中，而机器人中的壳体内可以设置各种用于管道监测需要的装置。管道机器人可以通过松紧套2沿连接杆1的轴线方向的移动和更换密封皮碗28来调整管道机器人最大最小尺寸以便适应一定范围的管径大小。
松紧套2上设置速度传感器9测量行走轮4的转速反馈给控制器，从而控制固定在壳体内的电机15的转速，电机通过联轴器16与进气轴17连接从而带动离心调速阀转动，电机转速不同离心阀的阀芯22在阀体19内沿离心阀滑动腔18内壁移动的距离不同（即构建了从进气轴17进入的流体经打开的阀孔进入出气轴23的通道），则阀孔的开度不同，从而实现节流来实现调速（转速越大，阀孔开度越大，机器人速度越低）。在不需要调速时弹簧21能保证阀芯处在原始状态，即阀孔开度为零。而离心调速机构200旋转过程中，与其配合连接的流体自驱动机构300及行走机构100不会随其旋转而旋转。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种流体驱动式离心调速管道机器人，其特征在于：包括行走机构（100）、前端盖（12）、壳体（13）、后端盖（14）、离心调速机构（200）、流体自驱动机构（300）；
所述壳体（13）前后端分别安装前端盖（12）、后端盖（14），行走机构（100）安装在前端盖（12）上，离心调速机构包括进气轴（17）和出气轴（23），进气轴（17）与后端盖（14）配合连接，流体自驱动机构（300）位于离心调速机构（200）后面与出气轴（23）配合连接；
所述行走机构（100）中行走轮（4）的速度经位于行走机构（100）中松紧套（2）上的速度传感器（9）采集传至控制器，经控制器控制离心调速机构（200）中电机（15）的转速实现离心调速机构（200）中阀芯（22）的运动，通过阀芯（22）的运动控制离心调速机构（200）中阀体（19）内的阀孔开度，流体经过流体自驱动机构（300）中密封皮碗（28）的阻隔使密封皮碗（28）两侧产生压力差，从而驱动机器人在管道内随流体流动；
所述行走机构（100）包括连接杆（1）、松紧套（2）、短连杆（3）、行走轮（4）、轮轴（5）、轴套（6）、长连杆（7）、行走轮底座架（8）、连接杆支撑座（11）、轴A（31）、轴B（32）；其中长连杆（7）一端通过轴A（31）与行走轮底座架（8）连接，短连杆（3）一端通过轮轴（5）与长连杆（7）另一端连接，轴套（6）安装在长连杆（7）与轮轴（5）连接孔处，短连杆（3）另一端与松紧套（2）通过轴B（32）连接，松紧套（2）套在连接杆（1）外侧，连接杆（1）一端通过螺纹与连杆支撑座（11）连接，连杆支撑座（11）与行走轮底座架（8）通过螺钉连接。
2.根据权利要求1所述的流体驱动式离心调速管道机器人，其特征在于：所述离心调速机构（200）包括电机（15）、联轴器（16）、进气轴（17）、离心阀滑动腔（18）、阀体（19）、离心阀螺纹密封圈（20）、弹簧（21）、阀芯（22）、出气轴（23）；其中电机（15）固定在壳体（13）内部且通过联轴器（16）与进气轴（17）一端连接，进气轴（17）另一端固定在阀体（19）一侧，离心阀螺纹密封圈（20）装在离心阀滑动腔（18）一端且与离心阀滑动腔（18）内径螺纹连接，离心阀滑动腔（18）另一端外径与阀体（19）螺纹连接，弹簧（21）一端顶在离心阀螺纹密封圈（20）上，弹簧（21）一端顶在阀芯（22）一端，阀芯（22）另一端与阀体（19）内的阀孔配合。
3.根据权利要求2所述的流体驱动式离心调速管道机器人，其特征在于：所述阀滑动腔（18）、离心阀螺纹密封圈（20）、弹簧（21）、阀芯（22）与阀体（19）的连接设计为2-4组。
4.根据权利要求1所述的流体驱动式离心调速管道机器人，其特征在于：所述流体自驱动机构（300）包括出气轴固定环（24）、前皮碗固定架（25）、皮碗固定轴（26）、皮碗固定环（27）、密封皮碗（28）、后皮碗固定架（29）、最前出气口（30）；其中最前出气口（30）通过出气轴固定环（24）固定在出气轴（23）末端且出气轴（23）和最前出气口（30）间隙配合，皮碗固定轴（26）装在最前出气口（30）外侧且由紧定螺钉固定，前皮碗固定架（25）固定在皮碗固定轴（26）一端外侧，前皮碗固定架（25）上装有由皮碗固定环（27）固定的密封皮碗（28），后皮碗固定架（29）装在皮碗固定轴（26）另一端的外侧，后皮碗固定架（29）上装有由皮碗固定环（27）固定的密封皮碗（28）。
5.根据权利要求4所述的流体驱动式离心调速管道机器人，其特征在于：出气口稳定环（10）安装在最前出气口（30）末端保证出气口径向不晃动。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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