小口径燃气聚乙烯管道智能检测器的制作方法

本发明涉及管道检测技术领域，具体为一种适用于小口径燃气聚乙烯管道智能检测装置。

背景技术：

燃气管道是城市生命线工程中非常重要的组成成分之一，聚乙烯管道由于价廉、重量轻、耐腐蚀等优势，已经广泛应用到我国城镇中低压燃气输送。国家标准规定燃气聚乙烯管道只能采用埋地敷设方式，由于地处人口密集区，一旦发生泄漏爆炸，不仅对国家造成巨大的经济损失，同时也威胁人身安全。因此为了消除燃气聚乙烯管道的安全隐患，对于聚乙烯管道的日常监测就显得尤为重要。现有的检测设备结构普遍较大，只适用于大中型口径管道，对于小口径检测设备的研究较少。由于管道口径的限制，常用的结构与零部件很难符合设计要求，只能选用较为特殊的小型部件，小型化的电机和储能设备势必会带来机器人牵引力和续航能力的不足。因此研究设计一种燃气用小口径聚乙烯管道智能检测器具有非常重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于小口径燃气聚乙烯管道的智能检测器，以解决上述背景技术中存在的问题，实现对城市燃气管道网络进行检测以及日常维护，适用于推广使用。

本发明所述的小口径燃气聚乙烯管道智能检测器包括：无源驱动模块、主动驱动模块、可视性检测功能模块、控制性功能模块四大模块，模块之间通过连接机构进行串联连接构成一个整体，各个模块之间采用串联连接不仅使智能检测器在弯管环境中较好的整体通过性，还能根据实际需求随意添加不同的功能模块，如清扫、修复等功能，从而实现一机多用。

本发明中：结合90mm管道口径的实际工作状况，采用以无源皮碗结构作为主要驱动结构，以有源动力输出结构为辅，配置一套主动轮式驱动机构，为机器人提供额外的驱动力，以确保智能检测器能够在复杂的管道环境中具有良好的通过能力。

本发明中：采用双驱动电机结构，保证智能检测器获得足够的驱动力，并且驱动部件轮子在智能检测器移动过程中尽量避免滑动现象的出现，能使电机相对小型化。

本发明中：采用直进式驱动结构，利用一蜗杆带动三蜗轮进行驱动。

本发明中：智能检测器机体长度小于弯管部分弦长长度，即在弯管环境中运行时，智能检测器机体前后端会全部进入弯管环境中。

本发明中：考虑到小口径管道的特殊要求，各结构设计必须做到小型化，且在制作时使用轻量化的pla或光敏树脂材料来降低智能检测器的整体重量。

本发明中：将电机座与智能检测器外框架设计为一个整体，利用电机端面的固定螺纹孔和对应螺钉将电机与电机座进行固定。

本发明中：驱动单元采用对称性设计，并且采取驱动电机运转轴线竖直平面与驱动机构中心竖直平面相重合的整体机构设计。

本发明中：张紧机构既能够使智能检测器具有良好的管道口径适应性又能够通过弹簧拉力作用使智能检测器驱动模块实现平衡自定心。

本发明中：以0°姿态角进入管道环境。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)本发明创新性的提出了以无源动力为主要驱动动力，以有源动力输出结构为辅的复合动力管道智能检测器，这是一种全新的模块化管道智能检测器。

(2)直进式驱动结构，保证六个轮子全都是主动轮，而且轮系中的三个轮子还能实现差速运转，有效避免了智能检测器在弯管环境中运动时的各个驱动轮与管壁间的相对滑动现象，与其他驱动单元相比具有驱动能力强、运行稳定等一系列优点。

(3)本发明以0°姿态角进入管道环境。此时具有良好的稳定性，智能检测器不会因为自身重力和轮子与管道间相互作用力的作用下出现机体转动现象。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明主动直进轮式驱动三维机构示意图；

图3是本发明主动直进轮式驱动二维机构示意图；

图中标号：

1—无源驱动模块；2—主动驱动模块；3—可视性检测功能模块；

4—控制功能模块；5—连接机构；101—凹连杆；102—凸连杆；

103—张紧机构；201—驱动电机；202—联轴器；203—蜗杆；

204—蜗轮

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。实施例，如图1所示，本发明实施例所述的小口径燃气聚乙烯管道智能检测器，包括无源驱动模块1、主动驱动模块2、可视性检测功能模块3、控制性功能模块4四大模块，模块之间通过连接机构5进行串联连接构成一个整体。

无源驱动模块1：采用以无源皮碗结构作为主动驱动结构。

主动驱动模块2：采用一套主动直进轮式驱动机构，对称性设计方案，并采取双电机驱动，为智能检测器提供额外越障和弯管通过驱动力。

所述的双电机驱动采用自带减速装置的驱动电机(201)。

所述的主动直进轮式驱动机构，如图2所示，由一蜗杆带动三蜗轮的方案，驱动单元采用两组轮系，从而保证六个轮子全都是主动轮，而且轮系中的三个轮子还能实现差速运转。如图3所示，蜗杆(203)一端通过联轴器(202)与驱动电机(201)输出轴相固定，蜗杆(203)的另一端与智能检测器外框架通过轴承相连。电机座与智能检测器外框架设计为一个整体，利用电机端面的固定螺纹孔和对应螺钉将电机与电机座进行固定。每个电机座盖都具有三个固定杆，用来固定与此相连的齿轮系固定框架，实现管道智能检测器对管壁的封闭力。

左右两端对称的两个齿轮框架通过拉伸弹簧相连，既达到了轮系的固定，又构成了智能检测器的张紧机构103。

连接机构5：连接机构包括但不限于连杆或万向联轴器机构，本发明采用连杆结构进行串联，连杆结构分为凸连杆102和凹连杆101。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种小口径燃气聚乙烯管道智能检测器，整个智能检测器的结构包括无源驱动模块、主动驱动模块、可视性检测功能模块、控制性功能模块四大模块。各个模块间通过连接机构进行串联构成一个整体。该智能检测器具有机体结构紧凑体积小、管道适应能力强、运动状态稳定等优点。不仅解决了现有检测设备存在的牵引力和续航能力不足的问题，又可以实现对小口径城市燃气聚乙烯管道进行检测以及日常维护的功能。该智能检测器可以一机多用，根据需要任意添加模块，如清扫、修复等功能都可以实现。

技术研发人员：兰惠清;王重勋;孙亚楠
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：2019.05.24
技术公布日：2019.08.16