一种流体驱动式离心调速管道机器人的制作方法

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。

技术实现要素：

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。