CN107433989B - 一种管道外移行装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道工程技术领域，尤其涉及一种管道外移行装置，包括管道架体、移行机构和控制单元。管道架体，适于架设于管道外环，且包括通过一曲率调节组件相接构成环形结构的母支架组件和子支架组件；移行机构，包括设于所述管道架体上的驱动组件，以及与所述驱动组件连接的适于带动所述管道架体沿着管道外环移动的动轮组件；以及控制单元，适于与所述驱动组件电性连接。
Description
技术领域
本发明涉及管道工程技术领域，尤其涉及一种管道外移行测装置。
背景技术
在对管道进行检测、维护等作业时，有时候，由于管道长度都比较长，工作人员人工进行管道作业费时费力；在这些情况下，就需要使用管道外移行装置对管道进行作业。
由于不同管道的外径也不同，目前的很多管道外移行装置只固定适配于一种外径的管道，而且现有的管道外移行装置即使能够实现沿着管道行走，也无法实现绕着管道做圆周运动，对管道的外壁进行全方位作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种管道外移行装置，以解决沿着管道外自动爬行的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了技术方案为：一种管道外移行装置，包括管道架体，适于架设于管道外环，且包括通过一曲率调节组件相接构成环形结构的母支架组件和子支架组件；
移行机构，包括设于所述管道架体上的驱动组件，以及与所述驱动组件连接的适于带动所述管道架体沿着管道外环移动的动轮组件；以及
控制单元，适于与所述驱动组件电性连接。
进一步的，所述母支架组件包括通过母连接杆镜像相连的前置母支架和后置母支架；以及
所述子支架组件包括通过子连接杆镜像相连的前置子支架和后置子支架。
进一步的，所述曲率调节组件包括分布设于前置母支架和后置母支架上的一限位槽和设置于所述限位槽上的多个限位孔，以及分别设于所述前置子支架和后置子支架端部的适于***所述限位槽内的连接块，所述连接块上贯穿有适于与所述多个限位孔装配使用的球头锁紧销；即
通过球头锁紧销与不同的限位孔装配实现环形结构的管道架体的曲率调节。
进一步的，所述前置母支架和后置母支架分别设有限位槽的端部之间连接有一中心板；以及
所述驱动组件包括分别通过一推板固定设置于所述中心板下方的一双头步进电机和分别位于双头步进电机的左、右两侧的单头步进电机；所述双头步进电机和单头步进电机均与所述控制单元电性连接；
所述动轮组件包括分别装配于所述双头步进电机的两端输出轴上的纵向双向轮，以及装配于所述单头步进电机的输出轴上的横向双向轮。
进一步的，所述动轮组件还包括对称设置于管道架体与管道外环相对内侧壁上的一组固定双向轮，以及对称设置于管道架体与管道外环相对内侧壁上的一组滑动双向轮。
进一步的，所述前、后置母支架和前、后置子支架尾端的内侧壁对称设有等长的滑槽；
所述一组滑动双向轮包括分别设于前、后置母支架和前、后置子支架的滑槽中的滑动双向轮；以及
所述一组固定双向轮包括分别设于前、后置母支架和前、后置子支架的内侧壁上的固定双向轮。
进一步的，所述管道外移行装置还包括一装配于所述管道架体上的适于使管道架体对管道压紧的压紧机构；以及
所述压紧机构包括一压紧板、贯穿压紧板上的一中心圆孔和镜像分布于中心圆孔两侧的左、右圆孔、分别对应于中心圆孔和左、右圆孔的且与所述中心板的上端面连接的中心压铆螺柱和左、右空心圆柱，以及穿过所述中心压铆螺柱和中心板且与推板上表面动铰链连接的螺纹压紧杆和穿过所述左、右空心圆柱和中心板且与推板固定连接的左、右压紧柱；以及
所述螺纹压紧杆穿出压紧板的顶端连接有一把手；所述把手与压紧板上端面之间还设有一挡板。
进一步的，所述控制单元包括信号发射器、信号接收器，以及分别与信号发射器和信号接收器相连的信号处理器；以及
所述管道外移行装置还包括一适于给控制单元和驱动组件供电的供电单元；
所述前置母支架和后置母支架之间连接有一连板；
所述信号发射器、信号接收器和信号处理器以及供电单元均装配于连板上。
进一步的，所述前、后置母支架之间设有第一固定杆；
所述第一固定杆中部装配有一与控制单元电性连接的红外避障传感器。
进一步的，所述前、后置子支架之间设有第二固定杆；
所述第二固定杆中部装配有一与控制单元电性连接的气体传感器或湿度传感器。
本发明的有益效果为：通过设计的由控制单元控制驱动组件进而驱动动轮组件带动管道架体可沿着管道外环移动，避免了人工移动管道架体的问题，省事省力。再通过设计的曲率调解机构，使得本发明的管道外移行装置可以根据不同尺寸的管道调整适配性，从而提高了适用性。
进一步的，设计的多个双向轮，使得本发明的管道外移行装置安装便捷，且便于绕着管道转动，从而检测管道不同位置的焊缝口，增强了检测装置的适应性与稳定性，提高了检测的效率。
又进一步的，设计的压紧机构，使得本发明的管道外移行装置能贴紧于管道外环，从而提高检测的灵敏度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的管道外移行装置的立体结构图；
图2为本发明的管道外移行装置的另一个视角的立体结构示意图；
图3为图1中A处的结构放大图；
图4为图1中B处的结构放大图；
图5为图1中C处的结构放大图；
图6为图1中D处的结构放大图。
图中：1-后置母支架；2-后置子支架、1a-前置母支架；2a-前置子支架；3-缺口；4-滑动双向轮；5a-第一固定杆；5b-第二固定杆；6-滑槽；7-球头锁紧销；8-限位槽；9-限位孔；10-连板；11-信号发射器；12-信号接收器；13-可充锂电池；14-信号处理器；15-红外避障传感器；16-气体传感器或湿度传感器；17-弹簧轴；18-固定双向轮；19-滑动双向轮架；20-固定双向轮架；21-把手；22-压紧板；23-挡板；24-螺纹压紧杆；25-压紧柱；26-中心板；27-压铆螺柱；28-空心圆柱；29-推板；30-双头步进电机；31-单头步进电机；32-横向双向轮；33-纵向双向轮；34a-母连接杆；34b-子连接杆；35-连接块。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1：
如图1至图6所示，本发明提供了一种管道外移行装置，参考图1所示，包括管道架体，设于管道架体上的移行机构和控制单元。
管道架体，适于架设于管道外环，且包括通过一曲率调节组件相接构成环形结构的母支架组件和子支架组件。管道架体可设计为全尺寸的环形结构，但是为了拆卸方便又同时不影响检测效率，可设计成非全尺寸的环形结构，即在环形结构上存在一缺口3。设计的缺口3使得本管道架体在安装于管道外环时，只需要将母支架组件和子支架组件的一端进行相接，即母支架组件和子支架组件相对的另一端为缺口3，不需要对母支架组件和子支架组件的两端都进行相接操作，使用更便捷高效，同时拆卸本管道架体时也更加方便。
母支架组件包括通过母连接杆34a镜像相连的前置母支架1a和后置母支架1；以及子支架组件包括通过子连接杆34b镜像相连的前置子支架2a和后置子支架2。前置母支架1a和后置母支架1尺寸完全相同，前置子支架2a和后置子支架2也尺寸完全相同。
参考图5，曲率调节组件包括分布设于前置母支架1a和后置母支架1上的一限位槽8和设置于限位槽8上的多个限位孔9，以及分别设于前置子支架2a和后置子支架2端部的适于***限位槽8内的连接块35，连接块35上贯穿有适于与多个限位孔9装配使用的球头锁紧销7；即通过球头锁紧销7与不同的限位孔9装配实现环形结构的管道架体的曲率调节。具体在安装管道架体时，将前置子支架2a的连接块35***前置母支架1a的限位槽8中，同时将后置子支架2的连接块35***后置母支架1的限位槽8中，根据管道的实际尺寸，选择适配的限位孔9，将连接块35上的球头锁紧销7***限位孔9中完成管道架体的安装于管道外环上。
参考图4，移行机构，包括设于管道架体上的驱动组件，以及与驱动组件连接的适于带动管道架体沿着管道外环移动的动轮组件。前置母支架1a和后置母支架1分别设有限位槽8的端部之间连接有一中心板26，驱动组件包括分别通过一推板29固定设置于中心板26下方的一双头步进电机30和分别位于双头步进电机30的左、右两侧的单头步进电机31；双头步进电机30和单头步进电机31均与控制单元电性连接；动轮组件包括分别装配于双头步进电机30的两端输出轴上的纵向双向轮33，以及装配于单头步进电机31的输出轴上的横向双向轮32。
纵向双向轮33和横向双向轮32采用不同的步进电机控制，当需要移动管道外移行装置使其沿着管道外环轴向移动使检测不同位置的焊缝时，控制双向步进电机30驱动纵向双向轮33转动，进而带动管道架体整体沿着管道外环轴向移动。移动过程中，单头步进电机31为非工作状态，为了避免管道外移行装置沿着管道外环轴向移动时与单头步进电机31相连的横向双向轮32对管道架体移动中造成阻力，设计横向双向轮32为双向轮，即可跟随管道架体的移动方向同步转动，以提高管道架体移动中的灵活性。
当需要移动管道外移行装置使其沿着管道外环径向转动使检测不同位置的焊缝时，控制单头步进电机31驱动横向双向轮32转动，进而带动管道架体整体沿着管道外环径向移动。移动过程中，双头步进电机30为非工作状态，为了避免管道外移行装置沿着管道外环径向移动时与双头步进电机30相连的纵向双向轮33对管道架体移动中造成阻力，设计纵向双向轮33为双向轮，即可跟随管道架体的移动方向同步转动，以提高管道架体移动中的灵活性。
动轮组件还包括对称设置于管道架体与管道外环相对内侧壁上的一组固定双向轮18，以及对称设置于管道架体与管道外环相对内侧壁上的一组滑动双向轮4。
参考图3和图6，前、后置母支架和前、后置子支架尾端的内侧壁对称设有等长的滑槽6；一组滑动双向轮4包括分别设于前、后置母支架和前、后置子支架的滑槽6中的滑动双向轮4。一组固定双向轮18包括分别设于前、后置母支架和前、后置子支架的内侧壁上的固定双向轮18。固定双向轮18位于滑动双向轮4的上方，固定双向轮18装配于固定双向轮架20上，固定双向轮18通过弹簧轴17固定于前、后置母支架和前、后置子支架的内侧壁上。滑动双向轮4装配于滑动双向轮架19上，滑动双向轮4通过弹簧轴17滑动连接于前、后置母支架和前、后置子支架的内侧壁的滑槽6中。
滑动双向轮4和固定双向轮18设计为前、后置母支架和前、后置子支架的内侧壁上，且滑动双向轮4和固定双向轮18都是双向轮，当纵向双向轮33或横向双向轮32转动过程中，即管道架体沿着管道外环横向或径向移行时，滑动双向轮4和固定双向轮18都能提高管道架体整体移动的灵活性和顺畅性。通过设计的滑动双向轮4，设置于前、后置母支架1和前、后置子支架2尾端的内侧壁上对称的等长的滑槽6中，使得当管道架体沿着管道外环径向移行时，滑动双向轮4沿着滑槽6滑动，进一步推动了管道架体转动，加快了转动速度。
控制单元，适于与驱动组件电性连接。控制单元包括信号发射器11、信号接收器12，以及分别与信号发射器11和信号接收器12相连的信号处理器14。本实施例的信号处理器14采用例如但不限于STC89C51单片机。
管道外移行装置还包括一适于给控制单元和驱动组件供电的供电单元。供电单元可采用可充电的锂电池13，例如但不限于聚合物锂电池13，续航能力强。
参考图2，前置母支架1a和后置母支架1之间连接有一连板10；连板10设计的位置低于中心板26，有利于降低管道外移行装置的重心，使得管道外移行装置在运行过程中更加稳定。信号发射器11、信号接收器12和信号处理器14以及供电单元均可装配于连板10上，与管道架体构成一个整体，还可以将信号发射器11、信号接收器12和信号处理器14集成于一遥控器中，通过遥控方式对管道外移行装置的运行进行操控。
为了提高检测的灵敏度及准确性，管道外移行装置还包括一装配于管道架体上的适于使管道架体对管道压紧的压紧机构。设计的压紧机构，当管道架体安装于管道外环后，通过压紧机构，使得管道架体贴合于管道外环上。
参考图4，压紧机构包括一压紧板22、贯穿压紧板22上的一中心圆孔和镜像分布于中心圆孔两侧的左、右圆孔、分别对应于中心圆孔和左、右圆孔的且与中心板26的上端面连接的中心压铆螺柱27和左、右空心圆柱28，以及穿过中心压铆螺柱27和中心板26且与推板29上表面动铰链连接的螺纹压紧杆24和穿过左、右空心圆柱28和中心板26且与推板29固定连接的左、右压紧柱25。
螺纹压紧杆24穿出压紧板22的顶端连接有一把手21；把手21与压紧板22上端面之间还设有一挡板23。
实施例2：
参考图1和图2，在实施例1的基础上，本实施例的管道外移行装置还包括一红外避障传感器15和气体传感器或湿度传感器16。
具体的，本实施例的前、后置母支架之间设有第一固定杆5a；第一固定杆5a中部装配有一与控制单元电性连接的红外避障传感器15。
当管道外移行装置在移行过程中，若红外避障传感器15检测到障碍物时，红外避障传感器15将信号发送至信号处理器14，控制单元还包括一与信号处理器14连接的报警器，报警器发出处障碍物报警信号。
前、后置子支架之间设有第二固定5b杆；第二固定杆5b中部装配有一与控制单元电性连接的气体传感器或湿度传感器16。本实施例的气体传感器采用例如但不限于MQ-2烟雾传感器。湿度传感器采用例如但不限于DHT11温湿度传感器。根据实际管道装载介质的不同选择气体传感器或者湿度传感器16，检测管道是否存在漏液或者漏气的问题。
本发明的管道外移行装置具体的实施方式如下：将管道架体安装于管道外环，且通过压紧机构进行压紧，使得管道架体贴合于管道外环上。控制单元控制单头步进电机31驱动横向双向轮32转动，进而带动管道架体整体沿着管道外环径向移动，在管道架体的移动过程中，气体传感器或湿度传感器16沿管道径向方向进行检测是否存在漏气或漏液现象。当完成管道径向一周的检测后，控制单元控制双头步进电机30驱动纵向双向轮33转动，进而带动管道架体整体沿着管道外环横向移动，进行管道下一径向周缘的检测。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种管道外移行装置，其特征在于，包括:
管道架体，适于架设于管道外环，且包括通过一曲率调节组件相接构成环形结构的母支架组件和子支架组件；
移行机构，包括设于所述管道架体上的驱动组件，以及与所述驱动组件连接的适于带动所述管道架体沿着管道外环移动的动轮组件；以及
控制单元，适于与所述驱动组件电性连接；
所述母支架组件包括通过母连接杆镜像相连的前置母支架和后置母支架；以及
所述子支架组件包括通过子连接杆镜像相连的前置子支架和后置子支架；
所述曲率调节组件包括分布设于前置母支架和后置母支架上的一限位槽和设置于所述限位槽上的多个限位孔，以及分别设于所述前置子支架和后置子支架端部的适于***所述限位槽内的连接块，所述连接块上贯穿有适于与所述多个限位孔装配使用的球头锁紧销；即
通过球头锁紧销与不同的限位孔装配实现环形结构的管道架体的曲率调节；
所述前置母支架和后置母支架分别设有限位槽的端部之间连接有一中心板；以及
所述驱动组件包括分别通过一推板固定设置于所述中心板下方的一双头步进电机和分别位于双头步进电机的左、右两侧的单头步进电机；所述双头步进电机和单头步进电机均与所述控制单元电性连接；
所述动轮组件包括分别装配于所述双头步进电机的两端输出轴上的纵向双向轮，以及装配于所述单头步进电机的输出轴上的横向双向轮。
2.根据权利要求1所述的管道外移行装置，其特征在于，所述动轮组件还包括对称设置于管道架体与管道外环相对内侧壁上的一组固定双向轮，以及对称设置于管道架体与管道外环相对内侧壁上的一组滑动双向轮。
3.根据权利要求2所述的管道外移行装置，其特征在于，所述前、后置母支架和前、后置子支架尾端的内侧壁对称设有等长的滑槽；
所述一组滑动双向轮包括分别设于前、后置母支架和前、后置子支架的滑槽中的滑动双向轮；以及
所述一组固定双向轮包括分别设于前、后置母支架和前、后置子支架的内侧壁上的固定双向轮。
4.根据权利要求2所述的管道外移行装置，其特征在于，所述管道外移行装置还包括一装配于所述管道架体上的适于使管道架体对管道压紧的压紧机构；以及
所述压紧机构包括一压紧板、贯穿压紧板上的一中心圆孔和镜像分布于中心圆孔两侧的左、右圆孔、分别对应于中心圆孔和左、右圆孔的且与所述中心板的上端面连接的中心压铆螺柱和左、右空心圆柱，以及穿过所述中心压铆螺柱和中心板且与推板上表面动铰链连接的螺纹压紧杆和穿过所述左、右空心圆柱和中心板且与推板固定连接的左、右压紧柱；以及
所述螺纹压紧杆穿出压紧板的顶端连接有一把手；所述把手与压紧板上端面之间还设有一挡板。
5.根据权利要求1所述的管道外移行装置，其特征在于，所述控制单元包括信号发射器、信号接收器，以及分别与信号发射器和信号接收器相连的信号处理器；以及
所述管道外移行装置还包括一适于给控制单元和驱动组件供电的供电单元；
所述前置母支架和后置母支架之间连接有一连板；
所述信号发射器、信号接收器和信号处理器以及供电单元均装配于连板上。
6.根据权利要求1所述的管道外移行装置，其特征在于，所述前、后置母支架之间设有第一固定杆；
所述第一固定杆中部装配有一与控制单元电性连接的红外避障传感器。
7.根据权利要求1所述的管道外移行装置，其特征在于，所述前、后置子支架之间设有第二固定杆；
所述第二固定杆中部装配有一与控制单元电性连接的气体传感器。
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