[发明专利]一种管道机器人内封堵系统

说明书

本发明公开的一种管道机器人内封堵系统，涉及油气管道泄露封堵领域。该管道机器人内封堵系统由机器人单元、连接单元和封堵单元三部分组成。其中机器人单元采取电机驱动、螺旋行走、弹簧支撑的结构方式，弹簧压缩和伸长可调节机器人对不同管径的适应性，同时在驱动部分增加舵机，通过舵机对驱动轮偏转角度的调节可以控制内封堵机器人的行走速度；连接单元采用十字万向连接器，增加整体结构的灵活性以及它对弯管的通过性能；封堵单元采用双气囊式封堵方案，实现了封堵作业的快速性与便捷性。

技术领域

本发明主要涉及油气管道封堵技术领域，具体是一种管道机器人内封堵系统。

背景技术

目前，管道作为一种重要的物料输送设施，在工业中得到了广泛应用，管道运输作为综合运输体系的重要组成方式，在国民经济中发挥着重要的地位，特别是在石油、天然气等工业领域中，存在着各种类型的管道。但是随着管道服役年限的延长，由于外界工程作业的破坏、管内介质的腐蚀、以及自然因素的干扰，管道总会出现裂纹、漏洞等一些损坏迹象，从而导致管道内部介质外泄。一旦发生介质泄漏就极易引起火灾、爆炸等事故，从而造成环境污染，生态破坏，人民的生命、经济财产受损等一系列严重后果。为了降低管道运输过程中潜在的安全隐患，减少经济损失，对管道进行定期的巡检以及对泄漏管道进行应急处理处置很有必要性。

国内外对管道机器人的研究众多，按照其运动方式，可分为：轮式管道机器人、履带式管道机器人、蠕动式管道机器人、螺旋式管道机器人。轮式管道机器人在直管中具有效率高、运动平稳等优点，但其遇到弯管或者不规则管道时会发生运动干涉问题，严重限制了轮式管道机器人的应用；履带式管道机器人支撑面积大、牵引力大、越野性能好，能适应复杂的管道，但结构复杂，在直径较小的管道内，灵活性差；蠕动式管道机器人移动方式机构巧妙，但结构复杂，驱动机构多，控制单元复杂。

螺旋式管道机器人通过旋转驱动模块的转动实现轴向运动，结构紧凑，控制简单，弯道的通过性能良好。但现有技术应用中的螺旋式管道机器人，结构复杂，传动机构繁琐，效率不高，对管道半径发生变化的情况适应性也较差，且大多数管道机器人主要应用于直线管道或曲率半径较大的弯道。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供一种螺旋式驱动管道机器人内封堵系统，可顺利通过弯头、变径管道或内部坑洼不平的管道。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种管道机器人内封堵系统，由机器人单元、连接单元和封堵单元三部分构成。

机器人单元主要包括前驱动机构、电机部分、后支撑机构。

前驱动机构主要由驱动架、舵机护罩、舵机、驱动轮、轮架、弹簧一组成。驱动架为整个驱动机构的支撑结构，也是整个驱动机构的转动输出，它带动着舵机、舵机护罩、轮架做圆周转动；舵机护罩主要是对舵机起保护作用，防止舵机与驱动架直接接触的磨损破坏；舵机与轮架相连，可以控制轮架的偏转，从而控制驱动轮的偏转角度，驱动轮的偏转角度直接影响着机器人的行走速度与驱动力大小，是整个装置的重要变量参数；弹簧的主要作用是增强管道内封堵机器人在不同管道中的环境适应能力。

电机部分主要由连接前板、连接后板、连接管、电机组成。连接前板和连接后板通过连接管的螺丝紧固，对电机起到支撑保护的作用。

后支撑机构由弹性臂、弹簧二、支撑架、套筒、套筒盖、轮架、支撑轮组成，其中支撑架起主体支撑作用，套筒通过焊接的方式连接在支撑架上，弹簧放置于套筒内，弹性臂压在弹簧上，由套筒盖扣住，这样限制了弹性臂的旋转运动，弹性臂只能竖直运动，从而使支撑轮只能垂直地接触管道内壁，起到支撑的作用。

连接部分采用万向节的连接方式，将机器人单元与封堵单元柔性连接起来，使其可以顺利通过管道转弯部位。

封堵单元包括后支撑机构、封堵机构。后支撑机构与机器人单元的后支撑机构完全一样，封堵机构采用双气囊的封堵方式，增加了封堵面积。