阅读说明：本技术 管道内自爬行装置 (Self-crawling device in pipeline ) 是由 王维斌 朱子东 王洪志 党娜 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本公开关于一种管道内自爬行装置,属于管道检修技术领域。该装置通过在运动单元的顶壁上分别设置转动件和套筒,转动件的端部设置可转动的辅助轮,套筒的端部通过推杆和弹性件连接在转动件上,使得推杆的端部可伸缩地连接在套筒内。弹性件在套筒内保持拉伸的状态,产生的弹力通过推杆间接传递给转动件,使转动件的端部有向远离运动单元的方向旋转的趋势。在将该装置应用于管道内部时,在管壁上出现诸如凹陷或凸起等较大缺陷的位置,该辅助轮能够始终贴合管道的上壁,从而使管道的上壁通过辅助单元支撑运动单元,进而使运动单元在重心偏移的情况下也不会翻车。(The utility model discloses a from device of crawling in pipeline belongs to pipeline maintenance technical field. The device sets up rotation piece and sleeve respectively through on the roof of motion unit, and the tip that rotates the piece sets up rotatable auxiliary wheel, and telescopic tip passes through the push rod and elastic component connects on rotating the piece for the tip telescopically of push rod is connected in the sleeve. The elastic element is kept in a stretched state in the sleeve, and the generated elastic force is indirectly transmitted to the rotating element through the push rod, so that the end part of the rotating element has a tendency of rotating in a direction away from the moving unit. When the device is applied to the interior of a pipeline, the auxiliary wheel can be always attached to the upper wall of the pipeline at the position where a large defect such as a recess or a bulge occurs on the pipe wall, so that the upper wall of the pipeline supports the movement unit through the auxiliary unit, and the movement unit cannot turn over under the condition of gravity center deviation.)

管道内自爬行装置

技术领域

本公开涉及管道检修技术领域，特别涉及一种管道内自爬行装置。

背景技术

远距离输送管道(例如，输送油气的管道、埋入地底的下水道管道等)普遍很长，且需要定期检修，由于管道内可能有残余的输送样，通常不将人员送入管道内进行检测。因此，需要管道内自爬行装置携带管道检测设备或其他设备进入管道内，管道内自爬行装置拖动管道检测设备在管道中行走，从而对管道进行检测。

目前通常使用的管道内自爬行装置主要由提供动力的主动段和携带检测设备的从动段组成，主动段的底部安装有一对主动轮，从动段的底部安装有一对从动轮，主动轮和从动轮支撑管道内自爬行装置，使该装置保持平衡。当该装置进入管道后，主动段拖动从动段在管道内前进，从动段上携带的管道检测设备对管道进行检测。

现有的管道内自爬行装置的外部尺寸均小于待检测管道的内径，当管道内自爬行装置进入管道后，在管壁具有较大缺陷的位置会产生重心偏移的问题，例如，当该装置行走到管壁内具有较大凹坑的位置时，一部分车轮陷入凹坑内，使该装置的重心偏移，另一部分车轮脱离管道内壁，使车轮无法相对管壁转动，也就无法从凹坑中脱离，滞留在管道内；当该装置行走到管壁内具有较大凸起的位置时，一部分车轮的位置高于其他车轮，使该装置的重心偏移，在管道内侧翻，无法继续行走，滞留在管道内。

发明内容

本公开实施例提供了一种管道内自爬行装置，能够解决目前通常使用的管道内自爬行装置在管道内容易重心偏移而导致侧翻的问题。该技术方案如下：

提供了一种管道内自爬行装置，其特征在于，该管道内自爬行装置包括：

运动单元和多个辅助单元，该运动单元包括主动单元和从动单元；

该主动单元和该从动单元连接，该主动单元用于拖动该从动单元在管道内移动；

该主动单元和该从动单元的顶端分别安装有至少一个辅助单元；

每个该辅助单元包括：转动件、辅助轮、推杆、套筒和弹性件；

该转动件的第一端可转动地连接在该运动单元的顶壁上，该辅助轮可转动地连接在该转动件的第二端；

该套筒的底端可转动地连接在该运动单元的顶壁上；

该推杆的第一端连接该转动件，该推杆的第二端穿过该套筒的顶壁上的通孔伸入该套筒的内腔中；

该弹性件套装在该推杆上，该弹性件的两端分别与该推杆件的第二端以及该套筒的顶壁连接。

在一种可能的设计中，该推杆的第二端上设有限位环，该弹性件的一端连接在该限位环上。

在一种可能的设计中，每个该辅助单元还包括：连接块；

该连接块的底部连接在该运动单元的顶壁上；

该连接块上设有第一通孔，该转动件的第一端上设有与该第一通孔适配的第二通孔，该第一通孔和该第二通孔通过第一转轴连接。

在一种可能的设计中，该主动单元包括：第一壳体、电源模块、控制模块、电机和第一轮组；

该电机、该电源模块和该控制模块均位于该第一壳体的内腔中，该第一轮组连接于该第一壳体的底部；

该电源模块和该控制模块、该电机分别电性耦接，该控制模块用于控制该电机转动，该电机用于带动该第一轮组转动。

在一种可能的设计中，该主动单元还包括：防撞头；

该防撞头可拆卸地连接在该第一壳体的第一端面；

该防撞头由半球形段和圆柱段组成，该圆柱段的第一端面与该第一壳体的第一端面连接，该圆柱段的第二端面与该半球形段连接。

在一种可能的设计中，该主动单元还包括：第一安装盘；

该第一安装盘的截面为矩形，可拆卸地连接在该第一壳体的第二端面，用于连接该从动单元。

在一种可能的设计中，该电源模块包括：电池；

该主动单元还包括：充电接口和电量显示屏；

该电池分别与该充电接口和该电量显示屏电性耦接；

该电池连接在该第一壳体的底板上；

该充电接口和该电量显示屏连接在该第一壳体的外壁上。

在一种可能的设计中，该控制模块包括：信号接收器和控制器；

该信号接收器和该控制器连接在该第一壳体的底板上；

该信号接收器通过电缆与远程控制设备连接，用于接收该远程控制设备发射的控制信号，解析该控制信号，将解析信号发送给该控制器；

该控制器用于基于该解析信号，控制该电机的运转。

在一种可能的设计中，该从动单元包括：第二壳体和第二轮组；

该第二轮组连接在该第二壳体的底部，该第二轮组用于带动该第二壳体移动；

该管道内自爬行装置还包括：万向节；

该万向节的两端分别连接该主动单元和该从动单元。

在一种可能的设计中，该万向节包括：十字轴、第一万向节叉和第二万向节叉；

该十字轴包括相互垂直的第一轴和第二轴，该第一万向节叉的两端可转动的连接在该第一轴的两端，该第二万向节叉的两端可转动的连接在该第二轴的两端。

通过在运动单元的顶壁上分别设置转动件和套筒，转动件的端部设置可转动的辅助轮，套筒的端部通过推杆和弹性件连接在转动件上，使得推杆的端部可伸缩地连接在套筒内。弹性件在套筒内保持拉伸的状态，产生的弹力通过推杆间接传递给转动件，使转动件的端部有向远离运动单元的方向旋转的趋势。在将该装置应用于管道内部时，在管壁上出现诸如凹陷或凸起等较大缺陷的位置，该辅助轮能够始终贴合管道的上壁，从而使管道的上壁通过辅助单元支撑运动单元，进而使运动单元在重心偏移的情况下也不会翻车。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种管道内自爬行装置的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种辅助单元的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种管道内自爬行装置的内部结构示意图。

附图中的各个标号说明如下：

1-运动单元；

11-主动单元；

111-第一壳体；

1111-球座；

112-电源模块；

1121-电池；

113-控制模块；

1131-信号接收器，1132-控制器；

114-电机；

1141-减速箱；

11411-第一齿轮，11412-第二齿轮；

115-第一轮组；

1151-第一轴承，1152-第二转轴，1153-主动轮；

116-防撞头；

1161-半球形段，1162-圆柱段；

117-第一安装盘；

118-充电接口；

119-电量显示屏；

12-从动单元；

121-第二壳体；

122-第二轮组；

1221-第二轴承，1222-第三转轴，1223-从动轮；

123-第二安装盘；

2-辅助单元；

21-转动件；

22-辅助轮；

23-推杆；

24-套筒；

241-连杆，242-圆球；

25-弹性件；

26-限位环；

27-连接块；

28-第一转轴；

3-万向节。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是本公开实施例提供的一种管道内自爬行装置的结构示意图，请参见图1，该管道内自爬行装置包括：运动单元1和多个辅助单元2，该运动单元1包括主动单元11和从动单元12；该主动单元11和该从动单元12连接，该主动单元11用于拖动该从动单元12在管道内移动；该主动单元11和从动单元12的顶端分别安装有至少一个辅助单元2；每个该辅助单元2包括：转动件21、辅助轮22、推杆23、套筒24和弹性件25；该转动件21的第一端可转动地连接在该运动单元1的顶壁上，该辅助轮22可转动地连接在该转动件21的第二端；该套筒24的底端可转动地连接在该运动单元1的顶壁上；该推杆23的第一端连接该转动件21，该推杆23的第二端穿过该套筒24的顶壁上的通孔伸入该套筒24的内腔中；该弹性件25套装在该推杆23上，该弹性件25的两端分别与该推杆23件的第二端以及该套筒24的顶壁连接。

下面对本公开实施例提供的管道内自爬行装置的工作原理进行详述：

在将该管道内自爬行装置放入管道之前，通过旋转该转动件21，使得该转动件21的第二端靠近该运动单元1，降低该转动件21的第二端在该运动单元1上的高度，具体地，该转动件21将该推杆23压入该套筒24内，直至该推杆23的第二端到达该套筒24的内腔的底部，弹性件25被拉伸，该转动件21第二端上连接的该辅助轮22在该运动单元1上的高度达到最小值。

将该管道内自爬行装置置于管道中，被拉伸的该弹性件25收缩，带动该推杆23从该套筒24内伸出，该推杆23推动该转动件21和该辅助轮22向上旋转至该辅助轮22与管道的上壁相抵，进而该转动件21停止旋转，此状态下的弹性件25停止收缩，但仍旧保持被拉长的状态。

通过在运动单元1的顶壁上分别设置转动件21和套筒24，转动件21的端部设置可转动的辅助轮22，套筒24的端部通过推杆23和弹性件25连接在转动件21上，使得推杆23的端部可伸缩地连接在套筒24内。弹性件25在套筒24内保持拉伸的状态，产生的弹力通过推杆23间接传递给转动件21，使转动件21的端部有向远离运动单元1的方向旋转的趋势。在将该装置应用于管道内部时，在管壁上出现诸如凹陷或凸起等较大缺陷的位置，该辅助轮22能够始终贴合管道的上壁，从而使管道的上壁通过辅助单元2支撑运动单元1，进而使运动单元1在重心偏移的情况下也不会翻车。

图2是本公开实施例提供的一种辅助单元的结构示意图，请参见图2，在一种可能的设计中，该套筒24的底端设有连杆241，运动单元1的顶端设有球座1111，该连杆241的末端具有与该球座1111适配的圆球242。该球座1111通过连杆241末端的圆球242连接在该套筒24底端。

其中，该球座1111为正方体，该球座1111的上壁上有半圆球型的开口，该开口略小于该圆球242的最大外径，该圆球242在球座1111内可以任意转动，通过该连杆241与该套筒24底端连接，使得该套筒24可以在该主动单元11上转动。

在一种可能的设计中，该推杆23的第二端上设有限位环26，该弹性件25的一端连接在该限位环26上。

其中，该限位环26为圆环状的薄板，中间有与该推杆23适配的圆孔，该推杆23的第二端通过该限位环26与该弹性件25间接相连，该弹性件25为圆柱体，该弹性件25的轴向上有与该推杆23的第二端对应的通孔，通过该通孔套装在该推杆23的第二端上，该弹性件25具有较好的弹力，例如，可以为弹簧，弹簧被拉伸后具有沿回缩方向的弹力。

该弹性件25的另一端与该套筒24的顶壁连接，该套筒24的顶壁为圆环，该圆环的外壁与该套筒24的内壁连接，该圆环可以使该推杆23穿过进入套筒24内，该弹性件25的弹力作用在该套筒24的顶壁上，当将该推杆23压入该套筒24内时，该弹性件25被拉伸，该弹性件25回缩的弹力会施加在限位环26和套筒24顶壁上，使该转动件21和该辅助轮22具有向上转动的趋势；将该推杆23伸出套筒24，当该推杆23的底端到达该套筒24的顶部时，套筒24顶壁将限位环26卡止，使得该推杆23不脱离该套筒24。

在一种可能的设计中，每个该辅助单元2还包括：连接块27；该连接块27的底部连接在该运动单元1的顶壁上；该连接块27上设有第一通孔，该转动件21的第一端上设有与该第一通孔适配的第二通孔，该第一通孔和该第二通孔通过第一转轴28连接。

其中，该连接块27可以为长方体或正方体，中间有轴向沿水平方向的通孔，该连接块27的通孔与该转动件21的第一端上的通孔的直径相同。该连接块27固定连接在该运动单元1的顶壁上，该套筒24位于该连接块27和该运动单元1之间，该第一通孔的一侧与该第二通孔的一侧相接，该第一转轴28穿过该第一通孔与该第二通孔，使得该转动件21能够绕该第一转轴28转动，进而可以调节该转动件21的第二端在该运动单元1上的高度。该装置在管道内行走时，由于该连接块27在前，该套筒24与该转动件21的连接位置在后，使该转动件21的倾斜方向与前行方向相反，进而该转动件21不容易被卡住。

图3是本公开实施例提供的一种管道内自爬行装置的内部结构示意图，请参见图3，在一种可能的设计中，该主动单元11包括：第一壳体111、电源模块112、控制模块113、电机114和第一轮组115；该电机114、该电源模块112和该控制模块113均位于该第一壳体111的内腔中，该第一轮组115连接于该第一壳体111的底部；该电源模块112和该控制模块113、该电机114分别电性耦接，该电源模块112用于带动该电机114转动，该电机114用于带动该第一轮组115转动，该第一轮组115用于带动该第一壳体111移动。

其中，该第一壳体111可以具有长方体外形，包括下壳体和盖体，内部形成空腔，下壳体的底部设有开口，该第一轮组115包括：两个第一轴承1151、第二转轴1152和两个主动轮1153，该两个第一轴承1151的外圈连接在该第一壳体111底部开口的边缘上，该第二转轴1152通过该两个第一轴承1151的内圈可转动地连接在该第一壳体111上，两个主动轮1153连接在该第二转轴1152的两端。

该电机114位于该第一壳体111的内部，电源模块112为电机114和控制模块113提供电力，电机114通过该第二转轴1152带动主动轮1153旋转。具体地，该第二转轴1152与电机114之间有减速箱1141，该减速箱1141由第一齿轮11411和第二齿轮11412组成，该第一齿轮11411与电机114的输出端联接，该第二齿轮11412套装在该第二转轴1152上，该第一齿轮11411与该第二齿轮11412相啮合，该第二齿轮11412的公称直径大于该第一齿轮11411的公称直径(其中，公称直径又称平均外径，是指容器、管道及其附件的标准化直径系列)，使该第二转轴1152的转速低于该电机114输出端的转速，进而使主动轮1153的转速适合于在管道内行走，并且拖拉从动单元12和管道检测设备在管道内行走。

在一种可能的设计中，该主动单元11还包括：防撞头16；该防撞头16可拆卸地连接在该第一壳体111的第一端面；该防撞头16由半球形段1161和圆柱段1162组成，该圆柱段1162的第一端面与该第一壳体111的第一端面连接，该圆柱段1162的第二端面与该半球形段1161连接。

其中，该防撞头16可以是由减震材质(例如，橡胶-纤维复合材料)制作而成，该半球形段1161分为平面和弧形面，该半球形段1161的平面与该圆柱段1162的一端固定连接，该圆柱段1162的另一端与该第一壳体111连接。该管道内自爬行装置在管道内行走时，该防撞头16处在该装置的最前端，当该主动单元11与管道内障碍物(例如，堵塞在管道内的垃圾或较大的凸起等)碰撞时，碰撞产生的冲击力会通过半球形段1161分散开，并通过圆柱段1162持续吸收冲击力，达到减震效果，从而避免了主动单元11与障碍物之间的碰撞对该主动单元11造成的损坏。

在一种可能的设计中，该主动单元11还包括：第一安装盘117；该第一安装盘117的截面为矩形，可拆卸地连接在该第一壳体111的第二端面，用于连接该从动单元12。

其中，该第一安装盘117可以是长方体，该第一壳体111的截面为和该第一安装盘117的截面为相同的矩形，该第一安装盘117通过均匀分布的连接点连接在该第一壳体111上，例如，该第一壳体111的第二端面的四个角上有四个螺孔，而该第一安装盘117的四个角的相应位置上有四个通孔，通过螺杆将第一安装盘117的四个角固定在该第一壳体111的四个角上，从动单元12对该主动单元11的拉力均匀地作用在第一壳体111上，不易对第一壳体111的第二端面造成损坏，例如，当该从动单元12在凹坑中，该主动单元11牵拉该从动单元12产生的拉力通过第一安装盘117上均匀分布的连接点均匀作用在第一壳体111上，不易对第一壳体111的第二端面造成损坏。

在一种可能的设计中，该电源模块112包括：电池1121；该主动单元11还包括：充电接口118和电量显示屏119；该电池1121分别与该充电接口118和该电量显示屏119电性耦接；该电池1121连接在该第一壳体111的底板上；该充电接口118和该电量显示屏119连接在该第一壳体111的外壁上。

其中，该电池1121可以是二次充电电池，通过该第一壳体111外壁上的该电量显示屏119显示该电池1121的电量，通过该第一壳体111外壁上的该充电接口118为该电池1121充电。该电池1121与该装置的其他用电设备电性耦接，为用电设备提供电力，例如，该电池1121与该电机114电性耦接，用于为电机114提供电力，使得该装置能够在管道内行走。

基于该电量，可以判断是否需要为电池1121充电，为电池1121充电的临界电量值可以根据需要设定，例如，可以是20％。在将该装置放入管道前，如果该电量显示屏119显示的电量低于20％，需要通过设置在第一壳体111外壁的该充电接口118对电池1121进行充电，待该电量显示屏119显示的电量充足时才能放入管道内使用，保证管道内自爬行装置在管道内电量充足，避免因电池1121电量不足造成该装置滞留在管道内。

在一种可能的设计中，该控制模块113包括：信号接收器1131和控制器1132；该信号接收器1131和该控制器1132连接在该第一壳体111的底板上；该信号接收器1131通过电缆与远程控制设备连接，用于接收该远程控制设备发射的控制信号，解析该控制信号，将解析信号发送给该控制器1132；该控制器1132用于基于该解析信号，控制该电机114的运转。

其中，该信号接收器1131接收远程设备发出的控制信号，将该控制信号解析后发送给控制器1132，通过该控制器1132发送信号给该电机114，可以控制管道内自爬行装置在管道内的行走状态，例如，前进，后退，停止等。

进一步地，在一种可能的设计中，该信号接收器1131与管道检测设备电性耦接。

其中，该信号接收器1131可以通过将解析信号发送给管道检测设备，来控制管道检测设备的检测方法，并将管道检测设备测得的检测结果发回给远程控制设备。

在一种可能的设计中，该从动单元12包括：第二壳体121、第二轮组122；该管道内自爬行装置还包括：万向节3；该万向节3的两端分别连接该主动单元11和该从动单元12；该第二轮组122连接在该第二壳体121的底部，该第二轮组122用于带动该第二壳体121移动。

其中，该第二壳体121可以为长方体，包括下壳体和盖体，内部形成空腔，下壳体的底部设有开口，该第二轮组122包括：两个第二轴承1221、第三转轴1222和两个从动轮1223，该两个第二轴承1221的外圈连接在该第二壳体121底部开口的边缘上，该第三转轴1222通过该两个第二轴承1221的内圈可转动地连接在该第二壳体121上，两个从动轮1223连接在该第三转轴1222的两端。

该第二壳体121的重量通过该第二轮组122分散在管壁上，该第二轮组122支撑该第二壳体121在管道内行走，通过该辅助单元2的辅助轮22和该第二轮组122的两个从动轮1223，使得该从动单元12在管道内有3个支撑点，进而在管道内不易翻车，该万向节3通过第一安装盘117与第二安装盘123分别与主动单元11和从动单元12连接，通过该万向节3可以使主动单元11和从动单元12适应管道的弯曲和起伏。

在一种可能的设计中，该万向节3包括：十字轴、第一万向节叉和第二万向节叉；该十字轴包括相互垂直的第一轴和第二轴，该第一万向节叉的两端可转动的连接在该第一轴的两端，该第二万向节叉的两端可转动的连接在该第二轴的两端。

其中，该万向节3通过与第一安装盘117和第二安装盘123连接，将主动单元11和从动单元12连接起来，当管道内自爬行装置在弯曲的管道中行走时，例如，当装置行走至管道向左弯曲的位置时，该万向节3中与该第一安装盘117连接的第一轴可以向左转动，从而使该主动单元11相对于该从动单元12向左转动以适应管道走向；当装置行走至管道底部出具有凸起的位置时，该万向节3中与该第一安装盘117连接的第一轴可以向上转动，从而使该主动单元11相对于该从动单元12向上转动，以适应凸起。因此，该管道内自爬行装置能够通过该万向节3适应管道内部走向的变化，使得管道内自爬行装置不至于卡在管道的弯曲处，或在凹凸缺陷处翻车，提高了管道内自爬行装置的稳定性。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

通过在运动单元1的顶壁上分别设置转动件21和套筒24，转动件21的端部设置可转动的辅助轮22，套筒24的端部通过推杆23和弹性件25连接在转动件21上，使得推杆23的端部可伸缩地连接在套筒24内。弹性件25在套筒24内保持拉伸的状态，产生的弹力通过推杆23间接传递给转动件21，使转动件21的端部有向远离运动单元1的方向旋转的趋势。在将该装置应用于管道内部时，在管壁上出现诸如凹陷或凸起等较大缺陷的位置，该辅助轮22能够始终贴合管道的上壁，从而使管道的上壁通过辅助单元2支撑运动单元1，进而使运动单元1在重心偏移的情况下也不会翻车。

进一步地，通过在第一壳体111的第一端面上连接防撞头16，保护该主动单元11，避免该主动单元11被管道内的障碍物碰撞造成损坏；通过在第一壳体111的第二端面上连接第一安装盘117，将拉力均匀作用在第一壳体111上，避免了第一壳体111的变形；通过第一壳体111外壁上的电量显示屏119，可以获知该装置的剩余电量，以便根据需要对该装置充电；通过信号接收器1131和控制器1132，可以使远程操作人员获知管道内的状况，并控制该装置的行走。

上述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。