液壓反饋控速管道機器人的制作方法
【專利摘要】本發明涉及液壓反饋控速管道機器人，它包括殼體、皮碗、支撐輪、活塞裝置、調節閥、流體泵和速度采集輪，殼體的一端端面上開有開口，活塞裝置包括活塞缸體、活塞和伸縮桿，伸縮桿的一端固定于活塞位于非油腔一側，伸縮桿的另一端設置有可調節開口開度的調節閥，活塞缸體的油腔與進液管的一端連通，流體泵的出液口與進液管的另一端連通，活塞缸體的油腔還與回液管的一端連通，流體泵的進液口與回液管的另一端連通，回液管上還設置有節流閥和可平衡內外壓差的儲液容器，速度采集輪通過彈性臂安裝在殼體的尾部，速度采集輪與流體泵傳動相連。本發明的優點在于：采用液壓的反饋回路，充分利用管道內流體的能源，同時大大提高控速管道機器人的可靠性。
【專利說明】
液壓反饋控速管道機器人
技術領域
[0001]本發明涉及管內作業機械，特別是液壓反饋控速管道機器人。
【背景技術】
[0002]管道作為流體輸送的主要手段，被廣泛應用于生產生活的方方面面，在石油化工領域尤為突出。長輸管道作為油氣輸送的主要手段，已經占整個油氣輸送的80%以上。長輸管道在運營一端時間后，都需要進行維護和檢測。在維護階段，需要進行低速清管作業;在檢測方面，希望檢測設備低速運行。常規的作業辦法，是將輸被輸送流體的流速降低，以達到低速清管，低速檢測的目的。但這大大影響了生產效率，而且由于管道機器人運行狀態的不可控，速度波動較大，檢測維護的效果都不理想。
[0003]目前比較廣泛使用的流體驅動的管道機器人的控速均是采用電子的方式。管道機器人自身需要消耗大量電能用以時時刻刻調節閥門開度，以改變流體對機器人產生的作用力的大小。由于電池自身能量有限，使得電子控速的管道機器人作業距離受到極大限制。同時，采用電子結構，需要附帶很多傳感器、電機、驅動器、執行器等，使得控速管道機器人的結構很復雜，在惡劣工況下使用時，可靠性難以保證。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種可靠性高、原理簡單的液壓反饋控速管道機器人，采用液壓的反饋回路，通過流體栗控制活塞缸體內的壓力，從而調節閥門開度，實現機器人在管道內部的行走速度控制。
[0005]本發明的目的通過以下技術方案來實現:液壓反饋控速管道機器人，它包括殼體和皮碗，殼體的外壁上套裝有至少兩個皮碗，所述的液壓反饋控速管道機器人還包括設置于殼體內部的活塞裝置、設置于殼體一端的調節閥、流體栗和用于檢測所述的機器人速度的速度采集輪，殼體的一端端面上開有開口，所述的活塞裝置包括活塞缸體、活塞和伸縮桿，活塞缸體固定于殼體內，活塞滑動配合安裝在活塞缸體內，活塞將活塞缸體分為油腔和非油腔，伸縮桿的一端固定于活塞位于非油腔一側，伸縮桿的另一端連接有可調節開口開度的調節閥，調節閥與所述的開口配合，活塞缸體的油腔與進液管的一端連通，流體栗的出液口與進液管的另一端連通，活塞缸體的油腔還與回液管的一端連通，流體栗的進液口與回液管的另一端連通，回液管的管路上還設置有節流閥和可平衡內外壓差的儲液容器，所述的速度采集輪通過彈性臂安裝在殼體的尾部，速度采集輪與流體栗傳動相連。
[0006]所述的調節閥為板式結構，調節閥位于殼體外側，伸縮桿的另一端與調節閥端面中心處固定連接，所述的開口的外側壁上設置有錐面A，所述調節閥朝向開口的端面上設置有與錐面A配合的錐面B。
[0007]所述的調節閥為蝶閥，調節閥安裝在開口內壁上，伸縮桿的另一端與調節閥的端面邊緣處鉸接相連。
[0008]所述的調節閥為旋轉閥，旋轉閥包括轉子和定子，定子固定在開口內，伸縮桿的另一端設置有可將直線運動轉換成旋轉運動的轉換機構，轉子與轉換機構的輸出端傳動連接。
[0009]所述的活塞缸體的非油腔內還設置有彈簧，彈簧套裝于伸縮桿上，且彈簧的一端固定在活塞的端面上，另一端固定在活塞缸體的內側端面上。
[0010]所述的殼體的兩端分別安裝有支撐輪支架，每個支撐輪支架上安裝有支撐輪，支撐輪支撐于管道的內壁上。
[0011]本發明具有以下優點:
1、在殼體上設置用于檢測機器人速度的速度采集輪，并通過速度采集輪驅動流體栗，轉速越快，栗入活塞缸體內的液體就越多，而節流閥的開口為一定值，單位時間流出去的液體有限，使得伸縮桿往前移動量越大，調節閥與開口之間的開度變大，泄流量增大，機器人速度減慢，速度采集輪的速度減慢，流體栗栗入活塞缸體內的液體減少，調節閥與開口之間的開度變小，泄流量又減小，機器人速度又提升，如此反復，實現液壓反饋控速。
[0012]2、采用液壓方式的控速管道機器人，由于直接使用液壓能作為控速的能量來源，控速機構也巧妙采用液壓的方式且原理簡單，這使得該種機器人理論上可以在流體管道內無限長度的運行下去，同時，液壓控速管道機器人使用的零件相比于電子式管道機器人更少，液壓元件的可靠性相比于大量電子元件的可靠性更高，該種控速管道機器人的可靠性更高，更有利于適用于惡劣工況。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明第一個實施例的結構示意圖；
圖2為本發明第二個實施例的結構示意圖；
圖3為本發明第三個實施例的結構示意圖；
圖中:1-殼體，2-皮碗，3-支撐輪支架，4-支撐輪，5-活塞缸體，6-活塞，7-伸縮桿，8-調節閥，9-開口，10-錐面A，11-彈簧，12-流體栗，13-進液管，14-回液管，15-節流閥，16-儲液容器，17-速度采集輪，18-彈性臂，19-管道，20-轉子，21-定子，22-轉換機構。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的描述，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。
[0015]【實施例1】:
如圖1所示，液壓反饋控速管道機器人，它包括殼體I和皮碗2，殼體I的外壁上套裝有至少兩個皮碗2，所述的液壓反饋控速管道機器人還包括設置于殼體I內部的活塞裝置、設置于殼體I 一端的調節閥8、流體栗12和用于檢測所述的機器人速度的速度采集輪17，殼體I的一端端面上開有開口 9，所述的活塞裝置包括活塞缸體5、活塞6和伸縮桿7，活塞缸體5固定于殼體I內，活塞6滑動配合安裝在活塞缸體5內，活塞6將活塞缸體5分為油腔和非油腔，伸縮桿7的一端固定于活塞6位于非油腔一側，伸縮桿7的另一端連接有可調節開口 9開度的調節閥8，調節閥8與所述的開口 9配合，所述的調節閥8為板式結構，調節閥8位于殼體I外側，伸縮桿7的另一端與調節閥8端面中心處固定連接，所述的開口 9的外側壁上設置有錐面A10，所述調節閥8朝向開口 9的端面上設置有與錐面AlO配合的錐面B，活塞缸體5的油腔與進液管13的一端連通，流體栗12的出液口與進液管13的另一端連通，活塞缸體5的油腔還與回液管14的一端連通，流體栗12的進液口與回液管14的另一端連通，回液管14的管路上還設置有節流閥15和可平衡內外壓差的儲液容器16，所述的速度采集輪17通過彈性臂18安裝在殼體I的尾部，速度采集輪17與流體栗12傳動相連。
[0016]進一步地，所述的活塞缸體5的非油腔內還設置有彈簧11，彈簧11套裝于伸縮桿7上，且彈簧11的一端固定在活塞6的端面上，另一端固定在活塞缸體5的內側端面上，當油缸內液壓力減小時，彈簧11提供回復力，使得調節閥板8向遠離開口 9 一側移動。
[0017]進一步地，所述的殼體I的兩端分別安裝有支撐輪支架3，每個支撐輪支架3上安裝有支撐輪4，支撐輪4支撐于管道19的內壁上，支撐輪4起到輔助支撐作用。
[0018]工作時，將液壓反饋控速管道機器人放在管道19內，假設初始速度為零，此時速度采集輪18所采集到的速度也為零，流體栗12不工作，即活塞缸體5內的活塞6位于最右端，同時調節閥8的錐面B與開口 9的錐面A緊密配合，在管道19內的流體壓差狀態下，液壓反饋控速管道機器人向前移動，速度采集輪18開始轉動，同時驅動流體栗12，隨著液壓反饋控速管道機器人移動速度增大，速度采集輪18的轉動速度越大，同時流體栗12栗入活塞缸體5內的液體也就越多，而節流閥15的開度保持一定，當流體栗12的栗入流量大于節流閥15的開度臨界流量時，從而推動活塞6向左移動，調節閥8與開口 9之間的開度增大，泄流量增大，液壓反饋控速管道機器人的速度減慢，速度采集輪18的轉動速度變小，流體栗12栗入活塞缸體5內的液體減少，當流體栗12的栗入流量小于節流閥15的開度臨界流量時，調節閥8又向右移動，調節閥8與開口 9之間的開度減小，液壓反饋控速管道機器人的速度又開始提升，如此周而復始，實現控速。
[0019]【實施例2】:
如圖2所示，液壓反饋控速管道機器人，它包括殼體I和皮碗2，殼體I的外壁上套裝有至少兩個皮碗2，所述的液壓反饋控速管道機器人還包括設置于殼體I內部的活塞裝置、設置于殼體I 一端的調節閥8、流體栗12和用于檢測所述的機器人速度的速度采集輪17，殼體I的一端端面上開有開口 9，所述的活塞裝置包括活塞缸體5、活塞6和伸縮桿7，活塞缸體5固定于殼體I內，活塞6滑動配合安裝在活塞缸體5內，活塞6將活塞缸體5分為油腔和非油腔，伸縮桿7的一端固定于活塞6位于非油腔一側，伸縮桿7的另一端連接有可調節開口 9開度的調節閥8，調節閥8與所述的開口9配合，所述的調節閥8為蝶閥，調節閥8安裝在開口9內壁上，伸縮桿7的另一端與調節閥8的端面邊緣處鉸接相連，活塞缸體5的油腔與進液管13的一端連通，流體栗12的出液口與進液管13的另一端連通，活塞缸體5的油腔還與回液管14的一端連通，流體栗12的進液口與回液管14的另一端連通，回液管14的管路上還設置有節流閥15和可平衡內外壓差的儲液容器16，所述的速度采集輪17通過彈性臂18安裝在殼體I的尾部，速度采集輪17與流體栗12傳動相連。
[0020]所述的活塞缸體5的非油腔內還設置有彈簧11，彈簧11套裝于伸縮桿7上，且彈簧11的一端固定在活塞6的端面上，另一端固定在活塞缸體5的內側端面上，當油缸內液壓力減小時，彈簧11提供回復力，使得調節閥板8向遠離開口 9 一側移動。
[0021]所述的殼體I的兩端分別安裝有支撐輪支架3，每個支撐輪支架3上安裝有支撐輪4，支撐輪4支撐于管道19的內壁上，支撐輪4起到輔助支撐作用。
[0022]工作時，將液壓反饋控速管道機器人放在管道19內，假設初始速度為零，此時速度采集輪18所采集到的速度也為零，流體栗12不工作，即活塞缸體5內的活塞6位于最右端，此時調節閥8處于閉合狀態，在管道19內的流體壓差狀態下，液壓反饋控速管道機器人向前移動，速度采集輪18開始轉動，同時驅動流體栗12，隨著液壓反饋控速管道機器人移動速度增大，速度采集輪18的轉動速度越大，同時流體栗12栗入活塞缸體5內的液體也就越多，而節流閥15的開度保持一定，當流體栗12的栗入流量大于節流閥15的開度臨界流量時，從而推動活塞6向左移動，調節閥8與開口 9之間的開度增大，泄流量增大，液壓反饋控速管道機器人的速度減慢，速度采集輪18的轉動速度變小，流體栗12栗入活塞缸體5內的液體減少，當流體栗12的栗入流量小于節流閥15的開度臨界流量時，調節閥8與開口 9之間的開度減小，液壓反饋控速管道機器人的速度又開始提升，如此周而復始，實現控速。
[0023]【實施例3】:
如圖3所示，液壓反饋控速管道機器人，它包括殼體I和皮碗2，殼體I的外壁上套裝有至少兩個皮碗2，所述的液壓反饋控速管道機器人還包括設置于殼體I內部的活塞裝置、設置于殼體I 一端的調節閥8、流體栗12和用于檢測所述的機器人速度的速度采集輪17，殼體I的一端端面上開有開口 9，所述的活塞裝置包括活塞缸體5、活塞6和伸縮桿7，活塞缸體5固定于殼體I內，活塞6滑動配合安裝在活塞缸體5內，活塞6將活塞缸體5分為油腔和非油腔，伸縮桿7的一端固定于活塞6位于非油腔一側，伸縮桿7的另一端連接有可調節開口 9開度的調節閥8，調節閥8與所述的開口 9配合，所述的調節閥8為旋轉閥，旋轉閥包括轉子20和定子21，定子21固定在開口 9內，伸縮桿7的另一端設置有可將直線運動轉換成旋轉運動的轉換機構22，轉子20與轉換機構22的輸出端傳動連接，活塞缸體5的油腔與進液管13的一端連通，流體栗12的出液口與進液管13的另一端連通，活塞缸體5的油腔還與回液管14的一端連通，流體栗12的進液口與回液管14的另一端連通，回液管14的管路上還設置有節流閥15和可平衡內外壓差的儲液容器16，所述的速度采集輪17通過彈性臂18安裝在殼體I的尾部，速度采集輪17與流體栗12傳動相連。
[0024]所述的活塞缸體5的非油腔內還設置有彈簧11，彈簧11套裝于伸縮桿7上，且彈簧11的一端固定在活塞6的端面上，另一端固定在活塞缸體5的內側端面上，當油缸內液壓力減小時，彈簧11提供回復力，使得調節閥板8向遠離開口 9 一側移動。
[0025]所述的殼體I的兩端分別安裝有支撐輪支架3，每個支撐輪支架3上安裝有支撐輪4，支撐輪4支撐于管道19的內壁上，支撐輪4起到輔助支撐作用。
[0026]工作時，將液壓反饋控速管道機器人放在管道19內，假設初始速度為零，此時速度采集輪18所采集到的速度也為零，流體栗12不工作，即活塞缸體5內的活塞6位于最右端，此時旋轉閥處于閉合狀態，在管道19內的流體壓差狀態下，液壓反饋控速管道機器人向前移動，速度采集輪18開始轉動，同時驅動流體栗12，隨著液壓反饋控速管道機器人移動速度增大，速度采集輪18的轉動速度越大，同時流體栗12栗入活塞缸體5內的液體也就越多，而節流閥15的開度保持一定，當流體栗12的栗入流量大于節流閥15的開度臨界流量時，從而推動活塞6向左移動，伸縮桿7向左伸出，轉換機構22將伸縮桿7的直線運行轉換成旋轉運動，從而帶動轉子20轉動，旋轉閥開度增大，泄流量增大，液壓反饋控速管道機器人的速度減慢，速度采集輪18的轉動速度變小，流體栗12栗入活塞缸體5內的液體減少，當流體栗12的栗入流量小于節流閥15的開度臨界流量時，調節閥8的開度減小，液壓反饋控速管道機器人的速度又開始提升，如此周而復始，實現控速。
【主權項】
1.液壓反饋控速管道機器人，它包括殼體(I)和皮碗(2)，殼體(I)的外壁上套裝有至少兩個皮碗(2)，其特征在于:所述的液壓反饋控速管道機器人還包括設置于殼體(I)內部的活塞裝置、設置于殼體(I) 一端的調節閥(8)、流體栗(12)和用于檢測所述的機器人速度的速度采集輪(17)，殼體(I)的一端端面上開有開口(9)，所述的活塞裝置包括活塞缸體(5)、活塞(6)和伸縮桿(7)，活塞缸體(5)固定于殼體(I)內，活塞(6)滑動配合安裝在活塞缸體(5)內，活塞(6)將活塞缸體(5)分為油腔和非油腔，伸縮桿(7)的一端固定于活塞(6)位于非油腔一側，伸縮桿(7)的另一端設置有可調節開口(9)開度的調節閥(8)，調節閥(8)與所述的開口(9)配合，活塞缸體(5)的油腔與進液管(13)的一端連通，流體栗(12)的出液口與進液管(13)的另一端連通，活塞缸體(5)的油腔還與回液管(14)的一端連通，流體栗(12)的進液口與回液管(14)的另一端連通，回液管(14)的管路上還設置有節流閥(15)和可平衡內外壓差的儲液容器(16)，所述的速度采集輪(17 )通過彈性臂(18 )安裝在殼體(I)的尾部，速度采集輪(17)與流體栗(12)傳動相連。2.根據權利要求1所述的液壓反饋控速管道機器人，其特征在于:所述的調節閥(8)為板式結構，調節閥(8)位于殼體(I)外側，伸縮桿(7)的另一端與調節閥(8)端面中心處固定連接，所述的開口(9)的外側壁上設置有錐面A(10)，所述調節閥(8)朝向開口(9)的端面上設置有與錐面A(1)配合的錐面B。3.根據權利要求1所述的液壓反饋控速管道機器人，其特征在于:所述的調節閥(8)為蝶閥，調節閥(8)安裝在開口(9)內壁上，伸縮桿(7)的另一端與調節閥(8)的端面邊緣處鉸接相連。4.根據權利要求1所述的液壓反饋控速管道機器人，其特征在于:所述的調節閥(8)為旋轉閥，旋轉閥包括轉子(20 )和定子(21 )，定子(21)固定在開口( 9)內，伸縮桿(7 )的另一端設置有可將直線運動轉換成旋轉運動的轉換機構(22 )，轉子(20)與轉換機構(22)的輸出端傳動連接。5.根據權利要求1?4任意一項所述的液壓反饋控速管道機器人，其特征在于:所述的活塞缸體(5)的非油腔內還設置有彈簧(11)，彈簧(11)套裝于伸縮桿(7)上，且彈簧(11)的一端固定在活塞(6 )的端面上，另一端固定在活塞缸體(5 )的內側端面上。6.根據權利要求1所述的液壓反饋控速管道機器人，其特征在于:所述的殼體(I)的兩端分別安裝有支撐輪支架(3)，每個支撐輪支架(3)上安裝有支撐輪(4)，支撐輪(4)支撐于管道(19)的內壁上。
【文檔編號】F16L55/38GK105822868SQ201610151862
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月17日
【發明人】劉清友, 任濤, 張均富
【申請人】西華大學