自动行走管道内壁抛磨装置的制作方法

本发明涉及管道表面抛磨装置，尤其是一种自动行走管道内壁抛磨装置。

背景技术：

核电主管道以及一些高质量特种管道的表面质量要求较高，一般要求机加工后再进行全表面抛磨。这些管道的一般特点是内径较小、内孔有椭圆度、长度较长且沿长度方向为弯曲形状。传统方法是依靠手持普通抛磨机进入管道内部进行抛磨，但工人劳动强度大、工作环境差，且经常出现表面抛磨不均匀以及外表不美观。而对于一些内径较小、长度较长的管道，采用传统方法进行抛磨难度更大，甚至难以实现，因此传统方法具有很大局限性。为满足生产要求，迫切需要找到一种新方法对管道内壁表面进行抛磨。

公布号为CN103433846A的专利申请公开了一种适应大范围管径的管道内壁修磨作业遥控设备，该设备包括支撑顶升模块，两个主动轮模块、两个被动轮模块、手动调高模块、周向回转模块、径向调整模块、工作端、两个相机、控制模块、气动阀组、防尘罩壳、防护罩等。采用该设备可以使操作人员在管道外面通过操纵控制箱来遥控管道内壁的修磨作业，从而降低劳动强度、提高修磨作业效率。

该设备中的周向回转模块包括主轴、回转内齿轮、主轴套、主轴端盖和两个连接板，主轴设置于设备中心轴线位置，主轴套通过轴承安装在主轴上，主轴端盖固定在主轴套上，两个用于连接径向调整模块的连接板固定在主轴端盖的两侧，而工作端则设置于径向调整模块上。其周向回转模块在工作时处于管道中心轴线位置，而修磨的砂轮则需要与管道内壁相接触，造成工作端与设备主体之间力臂较长且工作端及其与设备主体之间的连接部件的重量过大，而此部分重量都会随着周向回转模块转动，对于大直径管道的内壁修磨，将造成工作端的稳定性降低，修磨质量降低；同时，该设备在修磨前需要操纵径向调整模块，在力传感器的协助下将工作端调整到合适的径向位置，因此在修磨过程中，工作端的运动轨迹为圆，而不能对内孔为椭圆的管道进行修磨，无法满足核电主管道以及一些高质量特种管道的表面质量要求。此外，该设备仅能在停止行进状态下进行修磨，必须要对其进行人工控制，无法实现对管道内壁全表面的自动行走修磨。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定性更高、抛磨质量更好的自动行走管道内壁抛磨装置。

本发明公开的自动行走管道内壁抛磨装置，包括支撑组件、行走组件、抛磨组件和转动组件。所述支撑组件包括小车和支腿，所述支腿沿圆周方向设置于小车外周。所述行走组件包括第一电机、驱动轮和驱动轴，所述驱动轮设置于驱动轴上，所述第一电机设置于小车上并与驱动轴传动连接。所述抛磨组件包括电磨机和磨头，所述磨头设置于电磨机上。所述转动组件包括第二电机、外齿轮和回转支承，所述第二电机设置于小车上并与外齿轮传动连接，所述回转支承的外径与小车的径向尺寸相适配并沿周向固定于小车的内壁上，所述回转支承包括可以相互转动的内圈和外圈，所述外圈固定于小车上，所述内圈与外齿轮传动连接，所述电磨机通过连接件固定于回转支承的内圈侧面上。

优选地，还包括辅助供电组件，所述辅助供电组件包括支架、中心轴、导电环、碳刷架和支撑杆。所述支架固定于回转支承的内圈侧面上，所述中心轴为空心管并固定于支架上，所述中心轴内设置有电源导线，所述电源导线一端与电磨机连接，另一端与导电环相连接，所述导电环设置于中心轴上并与碳刷架接触配合，所述碳刷架设置于支撑杆上并与外部电源连通，所述支撑杆设置于小车上。

优选地，所述小车上沿纵向设置有两排支腿，每排沿管道周向均布三个支腿且其中一个支腿位于正上方。

优选地，所述支腿包括螺杆、调节螺母、压紧弹簧、开口销、定位钢管和定向轮，所述调节螺母和定位钢管分别设置于螺杆两端，所述压紧弹簧穿套于螺杆上并位于调节螺母和定位钢管之间，所述螺杆底部插入定位钢管内，所述定位钢管与螺杆对应开设有长圆通孔并通过开口销连接，所述定向轮设置于定位钢管底部，所述支腿顶部设置有顶板，所述顶板两侧设置有侧板，所述侧板固定于小车上。

优选地，所述抛磨组件位于小车的端部并延伸出小车，所述小车与抛磨组件之间设置有防尘挡板，所述防尘挡板连接于回转支承的内圈上。

优选地，所述抛磨组件和行走组件分别位于小车的两端，所述第一电机通过第一平台固定于小车内，所述第一平台通过固定板与驱动轴连接，所述第一电机通过同步带与驱动轴传动连接。

优选地，所述固定板上靠近驱动轮的一侧安装有配重块。

优选地，所述第一电机和第二电机均为可变频调速电机。

优选地，所述磨头为抛光砂布丝轮。

优选地，所述小车为圆筒形结构，所述回转支承的外圈固定于小车的内壁上。

本发明的有益效果是：该抛磨装置能够在管道内自动行走并且抛磨组件可以沿管道内壁周向自动旋转，从而自动完成对于整个管道的抛磨。采用该装置可降低工人的劳动强度，提高生产效率，且抛磨表面均匀、美观，能够满足管道表面质量要求，适用于核电主管道以及一些高质量特种管道内壁表面的自动抛磨。特别地，能够对内径较小、长度较长、内孔为椭圆、以及具有一定弯曲半径的管道内壁进行抛磨，解决传统方法依靠人工抛磨的局限。

附图说明

图1是本发明的纵向剖面结构示意图。

图2是本发明的横向剖面结构示意图。

图3是小车上支腿示意图。

附图标记：磨头1，电磨机2，连接件3，外齿轮4，小车5，回转支承6，内圈61，外圈62，第二电机7，第二平台8，支腿9，螺杆91，调节螺母92，垫片93，压紧弹簧94，开口销95，定位钢管96，定向轮97，顶板10，侧板11，第一电机12，第一平台13，同步带14，固定板15，驱动轮16，驱动轴17，螺柱18，防尘挡板19，支架20，中心轴21，导电环22，碳刷架23，支撑杆24。

具体实施方式

下面对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，本发明公开的自动行走管道内壁抛磨装置，包括支撑组件、行走组件、抛磨组件和转动组件。所述支撑组件包括小车5和支腿9，所述支腿9沿圆周方向设置于小车5外周。所述行走组件包括第一电机12、驱动轮16和驱动轴17，所述驱动轮16设置于驱动轴17上，所述第一电机12设置于小车5上并与驱动轴17传动连接。所述抛磨组件包括磨头1和电磨机2，所述磨头1设置于电磨机2上。所述转动组件包括第二电机7、外齿轮4和具有内齿轮的回转支承6，所述第二电机7设置于小车5上并与外齿轮4传动连接，所述回转支承6包括可以相互转动的内圈61和外圈62，所述外圈62的外径与小车5的径向尺寸相适配并沿周向固定于小车5的内壁上，所述内圈61与外齿轮4传动连接，所述电磨机2通过连接件3固定于回转支承6的内圈61侧面上。

采用该自动行走管道内壁抛磨装置进行管道内壁抛磨时，将整个抛磨装置放置于管道内，使支腿9与管道内壁接触支撑起小车5，行走组件的驱动轮16通常同样需要与管道内壁相接触作用，并由第一电机12带动驱动轮16转动，使小车5沿管道轴向运动。为减小摩擦，支腿9上通常可设置滚轮。回转支承6分为内圈61和外圈62两部分，内圈61和外圈62之间具有滚动体使两者可以相互转动，外圈62固定于小车5上。随着第二电机7的转动，内圈61在外齿轮4的带动下旋转，电磨机2随着内圈61的转动，使磨头1沿管道内壁表面做周向运动，与小车5的轴向运动相配合，从而实现对整个管道内表面的抛磨加工。磨头1可选择各种能与电磨机相配的符合管道抛磨加工要求的抛磨件，但是优选则采用抛光砂布丝轮，且该抛光砂布丝轮可随着转速的提高而提高抛磨半径，可以使装置适应椭圆形内径管道的抛磨。

与背景技术中的“适应大范围管径的管道内壁修磨作业遥控设备”不同，本发明中，回转支承6的外圈62的外径与小车的径向尺寸相适配并沿周向固定于小车5的内壁上，而电磨机2固定在回转支承6的内圈61的侧面上，极大地缩短了电磨机2与小车5之间的连接距离，电磨机2只需简单的连接件3就可直接固定在内圈61上，有效地降低了装置前端的重量，提高了抛磨端的稳定性，从而提高了抛磨质量，由于小车5在管道中运动，因此，优选采用圆筒形结构，当然也可采用例如框架形式等结构形式。

第一电机12和第二电机7要求的输出转速均不高，但需要较大的扭矩，因此两者均宜采用减速电机，并且优选采用可变频调速电机，以便于调节小车5的轴向行进速度和磨头1的周向抛磨速度。第一电机12和第二电机7均是固定在小车5上的，只会随着小车5直线移动，因此直接连接电源导线即可，但是电磨机2在随小车5运动的同时还会沿管道周向运动，直接连接电源导线容易造成导线缠绕。为避免这一情况，该自动行走管道内壁抛磨装置还包括辅助供电组件，所述辅助供电组件包括支架20、中心轴21、导电环22、碳刷架23和支撑杆24。所述支撑杆24设置于小车5上，所述碳刷架23设置于支撑杆24上并与外部电源连通，所述导电环22设置于中心轴21上并与碳刷架23接触配合，所述中心轴21固定于支架20上，所述支架20固定于回转支承6的内圈61侧面上，所述中心轴21为空心管，所述中心轴21上内设置有电源导线，所述电源导线一端与电磨机2连接，另一端与导电环22相连接。如此将电源导线与小车5的相对运动转移到导电环22和碳刷架23上，使电源导线与电磨机2处于相对静止的状态，从而有效防止因电源导线缠绕、扭曲造成的电源断路现象并提高电源导线的使用寿命。

小车5的稳定主要靠支腿9支撑，也可通过驱动轮16辅助，而为了提高小车5的稳定性，所述小车5上沿纵向设置有两排支腿9，保证小车5在轴向上不会发生倾斜，每排沿管道周向均布三个支腿9且其中一个支腿9位于正上方，两排支腿9均如此布置，使不同截面上前后支腿9角度相同，保证支腿9受力情况相同，且不易在管道周向上发生滑移。

对于不同尺寸、具有一定弯曲半径或者内孔为椭圆的管道，要保证支腿9均能很好地发挥其作用，如图3所示，所述支腿9包括螺杆91、调节螺母92、压紧弹簧94、开口销95、定位钢管96和定向轮97，所述调节螺母92和定位钢管96分别设置于螺杆91两端，所述压紧弹簧94穿套于螺杆91上并位于调节螺母92和定位钢管96之间，为保证弹簧作用稳定，可在定位钢管96顶端和调节螺母92底端分别加装垫片93，所述螺杆91底部插入定位钢管96内，所述定位钢管96与螺杆91对应开设有长圆通孔并通过开口销95连接，所述定向轮97设置于定位钢管96底部，所述支腿9顶部设置有顶板10，所述顶板10两侧设置有侧板11，所述侧板11固定于小车5上。如此通过调节螺母92，可改变弹簧的压缩量来调整支腿9的高度，从而使小车5轴心线与管道轴心线重合，保证抛磨周向上的均匀性。在抛磨装置沿管道行走过程中，随着管道孔径的变化，定向轮97可以在弹力作用下自动伸缩补偿，保证小车5的稳定。

抛磨会产生大量的灰尘、铁屑，为降低其对于电机及齿轮副的影响，所述抛磨组件位于小车5的端部并延伸出小车5，所述小车5与抛磨组件之间设置有防尘挡板19，所述防尘挡板19连接于回转支承6的内圈61上，随着内圈61及电磨机2一起转动，最好使防尘挡板19将小车5完全覆盖遮挡，以提高其防尘效果，为简化安装，防尘挡板19可以与中心轴21的支架20一起通过螺柱18固定于内圈61上。

行走组件可任意设置于小车5的前后中部，为方便布置，并使其与磨头1隔开，所述抛磨组件和行走组件分别位于小车5的两端，所述第一电机12通过第一平台13固定于小车5内，相类似的，也可在小车5上设置第二平台8用以固定第二电机7，所述第一平台13通过固定板15与驱动轴17连接，所述第一电机12通过同步带14与驱动轴17传动连接。驱动轮16与管道内壁之间需要具有足够的摩擦力来驱动小车5移动，为此可以设置弹簧等弹力部件来提高驱动轮16与管壁之间的相互作用力，而作为优选方式，所述驱动轮16位于小车5下方，所述固定板15上靠近驱动轮16的一侧安装有配重块，如此同样可提高驱动轮16的摩擦力，并且结构上相对更为简单。