CN106870871A - 一种管道非开挖修复用爬行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道非开挖修复用爬行器，其技术方案要点是包括主体，在主体的首端设置有安装架，在安装架上设有摄像装置，主体中还设有储存腔，储存腔中填充有管道修复剂，储存腔通过管道连接有管道泵，在安装架上还设置有喷头，喷头通过导管连接在管道泵上；由此，通过摄像装置拍摄管道内的画面，在发现管道内存在裂痕时，控制管道泵启动，管道泵抽取储存腔中的管道修复剂，管道修复剂在管道泵的作用下加压从喷头中喷出，以喷涂在裂痕上，达到修补裂痕的目的；本发明相比于传统的爬行器更加节能环保、低碳，节约资源有助于绿色发展。
Description
技术领域
本发明涉及爬行器领域，特别涉及一种管道非开挖修复用爬行器。
背景技术
随着我国经济的快速发展，现有各类管道的总长度已非常长，由于许多地下管道铺设时间长，而且当时的施工工艺和管道材质较差，在常年运行中这些管道由于腐蚀、过载荷、基础沉陷或人为因素等造成局部损坏，发生路面塌陷等事故，带来巨大的经济损失。目前常用的管道修复方法为内衬修复法，非开挖管道局部修复的主要工艺技术有不锈钢薄板焊接内衬和管道喷涂内衬。
在进行非开挖管道局部修复时，首先需要管道爬行器进入到管道中，爬行器上安装有摄像装置，在爬行器进入到管道通过摄像装置拍摄管道内的画面并传输到工作人员手中，工作人员根据传输的画面采取修补方案，其中，管道中基础沉陷等情况将导致管道内存在凸起的石块，爬行器在管道中前行时，由于石块的存在将造成爬行器在前行中大幅度的起伏，从而容易造成爬行器上摄像装置的损坏、振落、位置偏移，导致摄像装置拍摄的画面存在偏移的情况，从而现有的爬行器在管道中前行的稳定性较低，因此存在一定的改进之处。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种管道非开挖修复用爬行器，具有在管道中行驶稳定性高的特点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种管道非开挖修复用爬行器，包括主体，该爬行器还包括：
行走组件，安装于主体上，该行走组件包括呈中空设置的驱动轴、以及两个对称安装于驱动轴两端的驱动轮组，其中，驱动轮组包括设置在内侧的第一驱动轮和设置在外侧的第二驱动轮，所述第一驱动轮与第二驱动轮之间预留有安装间隙；
检测组件，安装于主体上，该检测组件包括壳体、以及设于壳体内的检测球体，所述壳体上具有第一检测点，于主体倾斜时，所述检测球体触碰第一检测点以输出相应的第一检测信号；
缓冲组件，该缓冲组件包括气管和气囊，气囊设置在安装间隙中，气管通过连接构件与驱动轴的内部相通，气管上连接有电磁阀，电磁阀上连接有充气泵，驱动轴上还设有与气囊相通的气孔；
气压传感器，设于驱动轴上且伸入到气囊中，用于检测气囊内部的气压值p；
控制器，其分别电连接于第一检测点、气压传感器、电磁阀和充气泵，当控制器接收到第一检测信号时，所述控制器控制充气泵、电磁阀启动以对气囊充气，在气囊中的气压值p从初始气压值p0上升到气压值p1时停止对气囊充气。
通过上述技术方案，将该爬行器放置在管道中，爬行器在管道中前进，在爬行器遇到较大起伏的高地、石块时，爬行器的主体经历上升和下降的过程，其中，在主体下降过程中将产生一定的倾斜，在下降倾斜时，检测球体触碰到第一检测点，第一检测点输出一第一检测信号至控制器，控制器控制充气泵、电磁阀启动对气囊进行充气，将气囊中的气压值p充到气压值p1，使得气囊在安装间隙中胀开并突出于驱动轮组的表面，由此，在行走组件落下时，气囊先于行走组件与地面接触，达到对主体减震、缓冲的效果，避免爬行器上的摄像装置在冲击中出现损坏、振落、位置偏移，导致摄像装置拍摄的画面存在偏移的情况，以提高爬行器在管道中的行驶稳定性。
优选的，所述壳体内具有用于检测球体放置的放置槽、以及分别与放置槽连通的检测腔a和检测腔b，所述第一检测点具有检测点a和检测点b,所述检测点a位于检测腔a中，所述检测点b位于检测腔b中；
该爬行器处于前行状态时，所述控制器控制检测点b不进行检测工作；
该爬行器处于后退状态时，所述控制器控制检测点a不进行检测工作。
通过上述技术方案，将爬行器前行状态和后退状态进行区分，以有效提高爬行器在管道中行驶时，第一检测点对于主体倾斜状态检测的精度。
优选的，所述检测腔a、检测腔b与放置槽的衔接处开设有第一斜面。
通过上述技术方案，爬行器在管道中行驶时，不免经过小石头等造成检测球体在放置槽中跳动，通过第一斜面的设置，在检测球体跳出放置槽时将检测球体重新引导进入到放置槽中，以提高第一检测点对于检测球体的检测精度。
优选的，所述第一驱动轮上设有电控锁，所述驱动轴上设有供电控锁的锁舌插接以实现第一驱动轮固定的锁孔；
所述检测球体采用浮力材料制成，所述壳体上设有与放置槽相通的通槽，所述壳体上具有与放置槽相对的检测腔c，所述检测腔c中设有第二检测点，于第二检测点被检测球体触发时输出一第二检测信号；
所述控制器还用于接收到第二检测信号以控制电控锁的锁舌从锁孔中退出，并控制充气泵、电磁阀启动以对气囊充气，在气囊中的气压值p从初始气压值p0上升到气压值p2时停止对气囊充气。
通过上述技术方案，由于工作人员的操作不当，在管道前方出现断层时，若断层中存在水坑，若水坑过深导致水漫过摄像装置将造成摄像装置的损坏，由此，在该爬行器进入水坑时，检测球体将在水体的浮力下浮起，并在水深过深时，检测球体将触碰到第二检测点，使得第二检测点输出第二检测信号至控制器，控制器控制电控锁动作，并相应控制充气泵、电磁阀启动对气囊充气，此时，第一驱动轮在胀开的气囊的驱动下沿着驱动轴滑动，并将气囊中的气压值p上升到气压值p2，从而该爬行器将在气囊的作用下漂浮在水面上，避免造成摄像装置涉水而损坏。
优选的，所述检测球体内设置有空腔，所述空腔中填充有泡沫颗粒。
通过上述技术方案，泡沫颗粒能提高检测球体在水体中的漂浮度。
优选的，所述驱动轴上安装有固定盘，所述固定盘上连接有用于提供第一驱动轮轴向推动力的复位弹簧。
通过上述技术方案，在检测球体落回到放置槽中后，充气泵不再对气囊充气，复位弹簧的设置，以方便对第一驱动轮进行复位。
优选的，所述检测腔c与检测腔a、检测腔b的衔接处设置有第二斜面。
通过上述技术方案，第二斜面的设置，在检测球体在水体中浮起时，第二斜面能起到引导的作用，使得检测球体能稳定的进入到检测腔c中。
优选的，所述气囊的外壁上环绕穿插有收紧橡皮绳。
通过上述技术方案，收紧橡皮绳能在气囊没有充气时，能对气囊进行收紧，避免气囊暴露在安装间隙外，对该爬行器的运行造成干扰。
优选的，所述连接构件包括通过轴承安装在驱动轴上的安装轴套，所述安装轴套的外壁上连接有支架，所述安装轴套通过支架连接在主体上，所述气管连接在安装轴套上以与其内部相通，所述驱动轴上开设有与安装轴套内部相通的通孔。
通过上述技术方案，通过轴承安装在驱动轴上的安装轴套，能够保证安装轴套不随着驱动轴转动。
优选的，所述电磁阀上连接有抽气泵，于检测球体触碰到第一检测点且从第一检测点上脱离后，所述控制器控制抽气泵在预设时间后启动以对气囊抽气，在气囊中的气压值p从气压值p1下降到初始气压值p0时停止对气囊抽气。
通过上述技术方案，通过抽气泵对气囊进行抽气，以提高了气囊中气压值p下降的速度。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
在行走组件落下时，气囊先于行走组件与地面接触，达到对主体减震、缓冲的效果，避免爬行器上的摄像装置在冲击中出现损坏、振落、位置偏移，导致摄像装置拍摄的画面存在偏移的情况，以提高爬行器在管道中的行驶稳定性；本申请相比于传统的爬行器更加节能资源、有助于绿色发展。
附图说明
图1为实施例的结构示意图；
图2A为爬行器的驱动示意图；
图2B为检测组件的结构示意图；
图3为气囊气压值p时的状态示意图；
图4为气囊气压值p1时的状态示意图；
图5为气囊气压值p2时的状态示意图；
图6为爬行器上坡的状态示意图；
图7为爬行器下坡的状态示意图；
图8为爬行器涉水的状态示意图；
图9为实施例中控制器的***框图。
附图标记：1、主体；2、行走组件；201、驱动轴；202、第一驱动轮；203、第二驱动轮；204、安装间隙；205、链轮；206、驱动电机；207、传动链；3、检测组件；301、壳体；302、检测球体；303、放置槽；304、检测腔a；305、检测腔b、306、检测点a；307、检测点b；308、第一斜面；309、空腔；310、泡沫颗粒；311、通槽；312、检测腔c；313、第二检测点；314、第二斜面；4、缓冲组件；401、气管；402、气囊；403、收紧橡皮绳；404、气孔；405、连接构件；4051、轴承；4052、安装轴套；4053、支架；4054、通孔；4055、密封盖；406、电磁阀；407、充气泵；5、气压传感器；6、电控锁；7、锁孔；8、固定盘；9、复位弹簧；10、抽气泵；11、摄像装置；12、安装架；13、储存腔；14、管道修复剂；15、管路；16、管道泵；17、喷头；18、导管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
结合图1、图2A和图3所示，一种管道非开挖修复用爬行器，包括主体1、行走组件2、检测组件3、缓冲组件4、气压传感器5和控制器。
在主体1的首端设置有安装架12，在安装架12上设有摄像装置11，主体1中还设有储存腔13，储存腔13中填充有管道修复剂14，储存腔13通过管路15连接有管道泵16，在安装架12上还设置有喷头17，喷头17通过导管18连接在管道泵16上；由此，通过摄像装置11拍摄管道内的画面，在发现管道内存在裂痕时，控制管道泵16启动，管道泵16抽取储存腔13中的管道修复剂14，管道修复剂14在管道泵的加压作用下从喷头17中喷出，以喷涂在裂痕上，达到修补裂痕的目的。
本实施例中，行走组件2安装于主体1上，本实施例中，行走组件2设有两个，两个行走组件2分别安装在主体1的首端和尾端。
每个行走组件2均包括呈中空设置的驱动轴201、以及两个对称安装于驱动轴201两端的驱动轮组，在驱动轴201上相应设置有链轮205，在主体1内设置有驱动电机206，驱动电机206的输出轴通过传动链207连接在链轮205上以驱使驱动轴201转动。
驱动轮组包括设置在内侧的第一驱动轮202和设置在外侧的第二驱动轮203，本实施例中，第二驱动轮203上设有电控锁6，驱动轴201上设有供电控锁6的锁舌插接以实现第一驱动轮202固定的锁孔7，第二驱动轮203采用螺钉固定在驱动轴201上。值得说明的是，第一驱动轮202与第二驱动轮203之间预留有安装间隙204。
如图2B所示，检测组件3安装于主体1上，该检测组件3包括壳体301、以及设于壳体301内的检测球体302，壳体301上具有第一检测点，于主体1倾斜时，检测球体302触碰第一检测点以输出相应的第一检测信号，在一个实施例中，第一检测点采用触点开关。
值得说明的是，壳体301内相应具有用于检测球体302放置的放置槽303、以及分别与放置槽303连通的检测腔a304和检测腔b305，其中，壳体301上具有第一检测点，第一检测点具有检测点a306和检测点b307，检测点a306位于检测腔a304中，检测点b307位于检测腔b305中。
当该爬行器处于前行状态时，控制器控制检测点b307不进行检测工作；当该爬行器处于后退状态时，控制器控制检测点a306不进行检测工作。
其中，检测腔a304、检测腔b305与放置槽303的衔接处开设有第一斜面308。本实施例中，第一斜面308的倾斜角度在30°~45°之间。
如图3、图4和图5所示，缓冲组件4包括气管401和气囊402，气囊402设置在安装间隙204中，气囊402的外壁上环绕穿插有收紧橡皮绳403，驱动轴201上还设有与气囊402相通的气孔404，其中，气管401通过连接构件405与驱动轴201的内部相通，气管401上连接有电磁阀406，电磁阀406上连接有充气泵407。本实施例中，连接构件405包括通过轴承4051安装在驱动轴201上的安装轴套4052，安装轴套4052的外壁上连接有支架4053，安装轴套4052通过支架4053连接在主体1上，气管401连接在安装轴套4052上以与其内部相通，驱动轴201上开设有与安装轴套4052内部相通的通孔4054。值得说明的是，在轴承4051安装在安装轴套4052中后，安装轴套4052的两端加装有密封盖4055进行密封。
气压传感器5设于驱动轴201上且伸入到气囊402中，气压传感器5用于检测气囊402内部的气压值p。
如图9所示，控制器分别电连接于第一检测点、气压传感器5、电磁阀406、抽气泵10和充气泵407，当控制器接收到第一检测信号时，控制器控制充气泵407启动，并通过电磁阀406以使充气泵407对气囊402充气，在气囊402中的气压值p从初始气压值p0上升到气压值p1时停止对气囊402充气。
本实施例中，气囊402的数量设置有四个，四个气囊402逐一位于安装间隙204中，其中，气压传感器5相应设置有四个，每个气压传感器5逐一安装于气囊402中。值得说明的是，检测组件3设置有两个，每个检测组件3独立进行检测，并通过控制器对首端、尾端中的缓冲组件4、行走组件2进行独立控制。
参照图2B所示，检测球体302采用浮力材料制成，在检测球体302内设置有空腔309，空腔309中填充有泡沫颗粒310。其中，在壳体301上设有与放置槽303相通的通槽311，通槽311位于放置槽303的底部，在壳体301上具有与放置槽303相对的检测腔c312，检测腔c312中设有第二检测点313，在检测腔c312与检测腔a304、检测腔b305的衔接处设置有第二斜面314。
在本实施例中，第二检测点313采用触点开关，于第二检测点313被检测球体302触发时输出一第二检测信号。
如图9所示，控制器还用于接收到第二检测信号以控制电控锁6的锁舌从锁孔7中退出，并控制充气泵407、电磁阀406启动以对气囊402充气，在气囊402中的气压值p从初始气压值p0上升到气压值p2时停止对气囊402充气。
值得说明的是，如图3所示，驱动轴201上安装有固定盘8，固定盘8上连接有复位弹簧9，复位弹簧9的一端连接在固定盘8上，复位弹簧9的另一端连接在第一驱动轮202上以用于提供第一驱动轮202轴向推动力。
如图1所示，电磁阀406上连接有抽气泵10，本实施例中，电磁阀406采用三通电磁阀406，于检测球体302触碰到第一检测点且从第一检测点上脱离后，控制器控制电磁阀406以使得气囊402与抽气泵10相连通，并控制抽气泵10在预设时间后启动以对气囊402抽气，在气囊402中的气压值p从气压值p1下降到初始气压值p0时停止对气囊402抽气。本实施例中，预设时间在1s~2s之间。
工作过程：
结合图6、图7和图8所示，以爬行器前行状态为例进行说明，将该爬行器放置在管道中，爬行器在管道中前进，在爬行器遇到较大起伏的高地、石块时，爬行器的主体1经历上升和下降的过程，其中，在主体1下降过程中将产生一定的倾斜，在下降倾斜时，检测球体302触碰到第一检测点（检测点a306），第一检测点输出一第一检测信号至控制器，控制器控制充气泵407、电磁阀406启动对气囊402进行充气，将气囊402中的气压值p从初始气压值p0充到气压值p1，使得气囊402在安装间隙204中胀开并突出于驱动轮组的表面，由此，在行走组件2落下时，气囊402先于行走组件2与地面接触，达到对主体1减震、缓冲的效果，避免爬行器上的摄像装置11在冲击中出现损坏、振落、位置偏移，导致摄像装置11拍摄的画面存在偏移的情况，以提高爬行器在管道中的行驶稳定性。
当检测球体302触碰到第一检测点且从第一检测点上脱离后，控制器控制电磁阀406以与抽气泵10相连通，并控制抽气泵10在预设时间后启动以对气囊402抽气，在气囊402中的气压值p从气压值p1下降到初始气压值p0时停止对气囊402抽气。
其中，由于工作人员的操作不当，在管道前方出现断层时，若断层中存在水坑，若水坑过深导致水漫过摄像装置11将造成摄像装置11的损坏，由此，在该爬行器进入水坑涉水时，检测球体302将在水体的浮力下浮起，并在水深过深时，检测球体302将触碰到第二检测点313，使得第二检测点313输出第二检测信号至控制器，控制器控制电控锁6动作，控制电磁阀406转接到与充气泵407相连通的管路上，并相应控制充气泵407启动以对气囊402充气，此时，第一驱动轮202在胀开的气囊402的驱动下沿着驱动轴201滑动，并将气囊402中的气压值p从初始气压值p0上升到气压值p2，从而该爬行器将在气囊402的作用下漂浮在水面上，避免造成摄像装置11涉水而损坏。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。
Claims (10)
1.一种管道非开挖修复用爬行器，包括主体(1)，其特征是，该爬行器还包括：
行走组件(2)，安装于主体(1)上，该行走组件(2)包括呈中空设置的驱动轴(201)、以及两个对称安装于驱动轴(201)两端的驱动轮组，其中，驱动轮组包括设置在内侧的第一驱动轮(202)和设置在外侧的第二驱动轮(203)，所述第一驱动轮(202)与第二驱动轮(203)之间预留有安装间隙(204)；
检测组件(3)，安装于主体(1)上，该检测组件(3)包括壳体(301)、以及设于壳体(301)内的检测球体(302)，所述壳体(301)上具有第一检测点，于主体(1)倾斜时，所述检测球体(302)触碰第一检测点以输出相应的第一检测信号；
缓冲组件(4)，该缓冲组件(4)包括气管(401)和气囊(402)，气囊(402)设置在安装间隙(204)中，气管(401)通过连接构件(405)与驱动轴(201)的内部相通，气管(401)上连接有电磁阀(406)，电磁阀(406)上连接有充气泵(407)，驱动轴(201)上还设有与气囊(402)相通的气孔(404)；
气压传感器(5)，设于驱动轴(201)上且伸入到气囊(402)中，用于检测气囊(402)内部的气压值p；
控制器，其分别电连接于第一检测点、气压传感器(5)、电磁阀(406)和充气泵(407)，当控制器接收到第一检测信号时，所述控制器控制充气泵(407)、电磁阀(406)启动以对气囊(402)充气，在气囊(402)中的气压值p从初始气压值p0上升到气压值p1时停止对气囊(402)充气。
2.根据权利要求1所述的一种管道非开挖修复用爬行器，其特征是，所述壳体(301)内具有用于检测球体(302)放置的放置槽(303)、以及分别与放置槽(303)连通的检测腔a(304)和检测腔b(305)，所述第一检测点具有检测点a(306)和检测点b(307),所述检测点a(306)位于检测腔a(304)中，所述检测点b(307)位于检测腔b(305)中；
该爬行器处于前行状态时，所述控制器控制检测点b(307)不进行检测工作；
该爬行器处于后退状态时，所述控制器控制检测点a(306)不进行检测工作。
3.根据权利要求2所述的一种管道非开挖修复用爬行器，其特征是，所述检测腔a(304)、检测腔b(305)与放置槽(303)的衔接处开设有第一斜面(308)。
4.根据权利要求2所述的一种管道非开挖修复用爬行器，其特征是，所述第一驱动轮(202)上设有电控锁(6)，所述驱动轴(201)上设有供电控锁(6)的锁舌插接以实现第一驱动轮(202)固定的锁孔(7)；
所述检测球体(302)采用浮力材料制成，所述壳体(301)上设有与放置槽(303)相通的通槽(311)，所述壳体(301)上具有与放置槽(303)相对的检测腔c(312)，所述检测腔c(312)中设有第二检测点(313)，于第二检测点(313)被检测球体(302)触发时输出一第二检测信号；
所述控制器还用于接收到第二检测信号以控制电控锁(6)的锁舌从锁孔(7)中退出，并控制充气泵(407)、电磁阀(406)启动以对气囊(402)充气，在气囊(402)中的气压值p从初始气压值p0上升到气压值p2时停止对气囊(402)充气。
5.根据权利要求4所述的一种管道非开挖修复用爬行器，其特征是，所述检测球体(302)内设置有空腔(309)，所述空腔(309)中填充有泡沫颗粒(310)。
6.根据权利要求4所述的一种管道非开挖修复用爬行器，其特征是，所述驱动轴(201)上安装有固定盘(8)，所述固定盘(8)上连接有用于提供第一驱动轮(202)轴向推动力的复位弹簧(9)。
7.根据权利要求4所述的一种管道非开挖修复用爬行器，其特征是，所述检测腔c(312)与检测腔a(304)、检测腔b(305)的衔接处设置有第二斜面(314)。
8.根据权利要求4所述的一种管道非开挖修复用爬行器，其特征是，所述气囊(402)的外壁上环绕穿插有收紧橡皮绳(403)。
9.根据权利要求1所述的一种管道非开挖修复用爬行器，其特征是，所述连接构件(405)包括通过轴承(4051)安装在驱动轴(201)上的安装轴套(4052)，所述安装轴套(4052)的外壁上连接有支架(4053)，所述安装轴套(4052)通过支架(4053)连接在主体(1)上，所述气管(401)连接在安装轴套(4052)上以与其内部相通，所述驱动轴(201)上开设有与安装轴套(4052)内部相通的通孔(4054)。
10.根据权利要求1所述的一种管道非开挖修复用爬行器，其特征是，所述电磁阀(406)上连接有抽气泵(10)，于检测球体(302)触碰到第一检测点且从第一检测点上脱离后，所述控制器控制抽气泵(10)在预设时间后启动以对气囊(402)抽气，在气囊(402)中的气压值p从气压值p1下降到初始气压值p0时停止对气囊(402)抽气。
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