一種管內定位輪結構及其應用的製作方法

2023-09-16 11:48:45 2

本發明涉及一種管內定位輪結構。

背景技術：

目前，絕大多數管內定位結構均為四輪同步定位或者四輪獨立定位的方式，這兩種定位方式均具有其局限性。

四輪同步定位方式，解決了管內設備的對中問題，但是日常使用過程中的管道，特別是長距離管道，均存在不同程度的彎曲變形，而這種彎曲變形會導致管道內部腔體形狀的變形。在變形之後的管體中，很難保證四輪同步定位方式的定位輪系統能夠與管壁做到完全接觸。往往是短徑位置的定位輪發生接觸，而長徑位置的定位輪脫離接觸，造成定位不可靠，對中性失效。

四輪獨立定位的方式，能夠保證四輪對於管壁的同時接觸，但是由於四個定位路相互獨立，有不同的彈性體進行支撐，不同的彈性結構也有不同的性質，因此無法做到對中性要求，對於管內機械設備的支撐根本上來說無法使用。

技術實現要素：

本發明的目的是解決機械設備在管內的對中性缺陷，尤其是對於普通圓形管道，以及發生形變後的管道（內腔變為橢圓形）進行適應；此外，本發明的另一目的是定位輪結構與設備本身相互獨立，結構不侵入設備，便於更換。

本發明的具體技術方案是：

一種管內定位輪結構，採用對向輪同步定位的構造。

進一步的，所述的是對向雙輪同步定位的構造。

進一步的，相鄰的定位組之間不具有同步定位的構造。

進一步的，所述管內定位輪結構是固定安裝在管內機械本體外側，包括圈梁型彈簧力集合架、同步定位輪組、張緊彈簧；

所述同步定位輪組，由連杆機構一端與管內機械本體固定，另一端與圈梁型彈簧力集合架相連接；

所述圈梁型彈簧力集合架的運動，會導致連杆機構的運動，從而形成定位輪的徑向移動；

在圈梁型彈簧力集合架與本體之間設有4個張緊彈簧。其作用就是在圈梁型彈簧力集合架移動時，給予它適當的恢復力，從而也間接提供給定位輪以對於管壁的支撐力。

本發明管內定位輪結構作為管內機器人的同步定位結構的應用。

本發明能夠應對管道彎曲變形的外組式管內定位輪結構，是一種能夠幫助管內機械，在管道因為發生彎曲而產生管內腔體形狀發生變化後，繼續能夠依靠管壁支撐自身結構向管內中央進行定位，由此保證靠近管內中央的機械結構能夠不與管體發生碰擦事故。

此外該結構是一種外組式結構，因此其安裝空間是介於管體內腔與管內機械之間，即其結構必須為管內機械的結構讓出位置。同時由於管內腔體直徑會發生一定的變化，應對不同的管徑必須更換不同的定位輪結構。因此其必須做到在不侵入管內機械本體的情況下，對於定位輪結構進行便捷的更換。

該裝置能對管道彎曲變形或管徑變化有較強的自適應性能，解決了機器運行過程中容易卡死的問題。確保整個機器人受力均衡，運行平穩。

附圖說明

圖1 對向雙輪同步定位組結構示意圖。

圖2 外組式管內定位輪結構正視圖。

具體實施方式

一種管內定位輪結構，採用對向雙輪同步定位的構造。相鄰的定位組之間不具有同步定位的構造。所述管內定位輪結構是固定安裝在管內機械本體外側，包括圈梁型彈簧力集合架、同步定位輪組、張緊彈簧；所述同步定位輪組，由連杆機構一端與管內機械本體固定，另一端與圈梁型彈簧力集合架相連接；所述圈梁型彈簧力集合架的運動，會導致連杆機構的運動，從而形成定位輪的徑向移動；在圈梁型彈簧力集合架與本體之間設有4個張緊彈簧。其作用就是在圈梁型彈簧力集合架移動時，給予它適當的恢復力，從而也間接提供給定位輪以對於管壁的支撐力。

1.對向雙輪同步定位組

如圖1所示，對向雙輪同步定位組，是指在對向結構上，形成同步定位組。即：在定位結構上，對向的定位輪結構具有同步性，而相鄰的定位組與之不具有同步性質，可以進行相對獨立的定位功能。

這項設計主要是考慮到，在長直的圓柱形管道中，極有可能出現由於外力導致的管道形變，影響管道內腔的圓度。這種形變是一種具有規律的形變，形變結果往往導致管道斷面是一個具有長軸和短軸的橢圓形。在受到外力擠壓後，在受力方向形成短軸，在垂直於受力方向形成長軸。一般的四輪（甚至多輪）同步定位機構很難完成準確的定位。在完成短軸定位的同時，長軸方向定位輪浮空，無法準確對中定位。

而對向雙輪同步定位組的作用就是在滿足短軸定位的同時，也能夠滿足長軸定位。由於受到外力後形成的橢圓形是一個中心對稱的圖形，不僅僅在短軸、長軸位置能夠發揮這樣的功能，在其他位置也能夠準確的進行對中定位。這項結構改變解決了既能夠保證同步對中性，又能夠保證對於變形後的管道進行完全定位的自適應性。

2.外側固定安裝模式及圈梁型彈簧力集合架

外側固定安裝模式，所包括的主要部件有圈梁型彈簧力集合架、同步定位輪組、張緊彈簧、管內機械本體等，如圖2所示。

其機構運動方式是在同步定位輪組兩輪之間的距離由於管道定位過程發生壓縮，該位置移動作用到圈梁型彈簧力集合架，導致彈簧力集合架沿管內機械本體上移動，從而壓迫張緊彈簧組提供彈簧張緊力。

由於圈梁型彈簧力集合架的作用，可以將多個張緊彈簧（主要保證張緊力的均布，使得彈簧力集合架的運動不會由於張緊力偏載而導致卡死）布置在管內機械本體的外圍，彈簧力集合架將彈簧所給予的張緊力進行集合，形成張緊力合力。

這個結構設計，很好的使得定位輪結構避開了管內機械本體，使得原本狹小的管內環境能夠被管內機械最大限度的應用。一定程度上也保證了管內機械本體內部結構的連貫性。