流体驱动自适应管道爬行器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102878385A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102878385A(43)申请公布日2013.01.16(21)申请号201110194250.X(22)申请日2011.07.12(71)申请人北京化工大学地址100029北京市朝阳区北三环东路15号(72)发明人张有忱李志勇(51)Int.Cl.F16L55/38(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图44页(54)发明名称流体驱动自适应管道爬行器(57)摘要本发明是一种流体驱动的自适应管道爬行器，它包括变径适应机构、驱动行走机构、从动行走机构、伞状挡水翼机构和分流阀结构。其特点是：驱动方式为流体驱动为主，驱动轮驱动为辅，使运动速度均匀。变径机构可以有效的根据管径的变化自行调节适应，并可以通过传导机构改变伞状挡水翼的开度。导流管入口处装有叶轮，流体流过时叶轮旋转，并通过主轴将动力传动到驱动轮上。本设计由流体驱动，无需额外能源避免了拖缆等带来的阻力，可以满足超长距离的在线作业要求，可以适应管径变化较大的场合，流体压差和主动轮双重驱动使装置运动速度平稳，还具有对管道内壁环境适应性强、结构简单、效率高、制造方便、成本低等优点。CN1028735ACN102878385A权利要求书1/1页1.一种流体驱动为主，驱动轮驱动为辅的自适应管道爬行器，其特征是：它包括变径适应机构、驱动行走机构、从动行走机构和伞状挡水翼机构和分流阀结构。2.变径适应机构是：驱动架[23]壳体一端通过转轴[33]与副支撑架壳体[4]铰接，副支撑架[4]后端滑管上有可自由滑动的套管[26]，连杆[24]分别与驱动架[23]壳体的一端与套管一端铰接，套管内有弹簧[25]，前端与套管[26]接触，后端由螺纹连接在副支撑架上[4]的调节预紧螺母[27]压紧，三根导杆[22]一端与套管[26]铰接，另一端与滑环[21]铰接，滑环[21]可在副支撑架[4]前端滑管上自由滑动，通过连杆与伞状挡水翼[7]中部铰接。3.驱动行走机构结构是：通过滚动轴承安装在支撑架上的爬行器主动力轴[19]后端装有叶轮[10]，叶轮[10]固定在轴上，主动力轴前端为蜗杆，同时与三个相互呈120°角的蜗轮[3]啮合，蜗轮[3]分别通过普通平键键[35]连在三根转轴[33]上，转轴[33]穿过副支撑架壳体[4]和驱动架壳体[23]，另一端通过平键[32]连接着主动带轮[34]，主动带轮[34]与从动带轮[28]通过同步带[31]连接，从动带轮[28]固连在转轴[29]上，转轴[29]另一端通过螺母[37]固定驱动轮[2]，驱动轮与转轴间装有超越离合器[39]。4.从动行走机构是：在主支撑架[9]前端装有三组结构相同均匀分布的从动轮结构，其结构是套筒固连在主支撑架[9]上，从动轮架[14]一端可以插在套筒内，滑键[17]由三根螺钉固定在从动架上，从动轮架[14]可以在套管内定向滑动，套筒内装有预紧弹簧[16]，弹簧一端与套筒中部台阶接触，另一端被固定在从动轮架[14]上的挡圈[12]压紧，套筒口处装有端盖[15]。5.伞状挡水翼结构是：在主支撑架上导流管[9]入口处铰接有挡水翼结构，由两层叶片组Ⅰ[8]和叶片组Ⅱ[7]交错组成，每个叶片组沿周向均匀分布的12个叶片组成，叶片组Ⅰ[8]在前面，中间装有预紧弹簧圈[20]，叶片组Ⅱ[7]在后面，每个叶片中部与导杆[6]一端铰接，导杆[6]另一端与滑环[21]铰接，组成伞状结构。6.分流阀结构是由装在在主支撑架[9]是前后由两个带孔的配流盘——动盘[11]和定盘[18]组成，定盘固定在支撑架上，动盘轴向固定，但可以沿着周向一定范围内转动。2CN102878385A说明书1/3页流体驱动自适应管道爬行器技术领域[0001]本发明涉及流体驱动式中小型管道爬行机械领域，是一种采用流体驱动为主，驱动轮驱动为辅的新型驱动方式的管道爬行装置，它能够搭载管道作业装置在输送流体的管道内进行在线作业，并且可以在超长距离的输送管道工作。背景技术[0002]现有管道爬行器要克服管壁和异物的阻力,拖动电缆线阻力和机器人在上升管道内自身的重力等,如果依靠传统的电池或电缆提供能量,其行走距离将受到很大限制,使得机器人行走机构的设计与制造相对也比较复杂。流体驱动式爬行器，完全依靠流体压差产生的推力行走，难以适应管径变化，且由于管壁异物或粗糙不平导致的摩擦力不均匀，使行走速度不稳定，难以顺利准确的完成管道检测等任务。发明内容[0003]本发明目的是发明一种流体驱动式管道爬行器，它采用一种新型驱动方式，既以流体驱动为主动力，驱动轮驱动为辅动力，使装置行走速度平稳。有管径自适应调节机构，可以较大程度的适应管径变化，结构简单，成本低，制造方便，使用寿命长