用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机

摘要

本分案申请公开了一种用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机，属于管道处理设备技术领域。包括位于壳体内的形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧中部通过固定架固定于壳体内，形状记忆合金弹簧两端分别连接通透的活塞，活塞通过连接轴连接密封垫，两个所述的密封垫与壳体内壁形成密封的腔室，所述形状记忆合金弹簧一侧的密封垫连接输出轴，输出轴通过轴连接块连接皮带，所述密封的腔室的两端分别设有进水口和出水口。效果是：通过记忆合金的记忆功能为机器人提供源源不断的动力，利用形状记忆合金，将热能转化为机械能，适应力强，成本低、无污染，工作效率高。

权利要求

1.一种用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机，其特征在于，包括位于壳体(1.1)内的形状记忆合金弹簧(1.2)，所述形状记忆合金弹簧(1.2)中部通过固定架(1.3)固定于壳体(1.1)内，形状记忆合金弹簧(1.2)两端分别连接通透的活塞(1.4)，活塞(1.4)通过连接轴(1.5)连接密封垫(1.6)，两个所述的密封垫(1.6)与壳体(1.1)内壁形成密封的腔室，所述形状记忆合金弹簧(1.2)一侧的密封垫(1.6)连接输出轴(1.7)，输出轴(1.7)通过轴连接块(8)连接皮带(7)，所述密封的腔室的两端分别设有进水口(1.8)和出水口(1.9)；所述输出轴(1.7)穿过轴承座b(6.2)连接至轴连接块(8)；

所述活塞(1.4)厚度大于进水口(1.8)和出水口(1.9)的宽度，所述进水口(1.8)包括位于密封的腔室一侧的热水进水口和冷水进水口，所述出水口(1.9)包括位于密封的腔室另一侧热水出水口和冷水出水口，所述热水进水口与冷水出水口相对设置，冷水进水口与热水出水口相对设置；

所述热水进水口与冷水出水口在活塞(1.4)移动方向上的间距a小于活塞(1.4)的宽度，冷水出水口与热水进水口的横向间距b小于活塞(1.4)的宽度，所述间距a等于间距b。

说明书

用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机

[0001] 本申请为申请号2017101765983、申请日2017年3月23日、发明名称“基于形状记忆合金驱动的管道机器人”的分案申请

技术领域

[0002] 本发明涉及一种管道机器人，属于管道处理设备技术领域。

背景技术

[0003] 目前，国内外的管道运输业不仅规模庞大而且发展迅速，全世界仅油气运输管道就200多万公里，城市供水供热以及排水管道更是无法统计。所以，对于管道运输的安全管理是研究的重点，管道堵塞是影响运输安全的一个重要问题。检测管道堵塞的方式比较多样化，但大体可分为管道内部检测堵塞和经管道外部传感器检测两大类。相比于管道外部传感器检测堵塞，利用机器人进行内部直接清理，更加的准确高效，名称为《基于形状记忆合金驱动的蠕动微型车》，公开号为CN 1421302A的发明专利，通过形状记忆合金驱动的微型车，该车是蠕动前进的并且是靠磁性形状记忆合金提供驱动力，驱动力小。

发明内容

[0004] 为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种轻便灵活、成本低廉、驱动力强、管道清理效果好的用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机。

[0005] 本发明的技术方案是：一种用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机，包括底盘，底盘表面固定有形状记忆合金热机，形状记忆合金热机连接皮带一端，皮带缠绕于皮带轮外周面上，皮带另一端连接回位弹簧，回位弹簧连接位于底盘表面上的固定轴，轮轴通过单向轴承连接皮带轮，车轮连接轮轴。

[0006] 所述形状记忆合金热机包括，位于壳体内的形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧中部通过固定架固定于壳体内，形状记忆合金弹簧两端分别连接通透的活塞，活塞通过连接轴连接密封垫，两个所述的密封垫与壳体内壁形成密封的腔室，所述形状记忆合金弹簧一侧的密封垫连接输出轴，输出轴通过轴连接块连接皮带，所述密封的腔室的两端分别设有进水口和出水口。

[0007] 所述输出轴穿过轴承座b连接至轴连接块。

[0008] 所述活塞厚度大于进水口和出水口的宽度，所述进水口包括位于密封的腔室一侧的热水进水口和冷水进水口，所述出水口包括位于密封的腔室另一侧热水出水口和冷水出水口，所述热水进水口与冷水出水口相对设置，冷水进水口与热水出水口相对设置。

[0009] 所述热水进水口与冷水出水口在活塞移动方向上的间距a小于活塞的宽度，冷水出水口与热水进水口的横向间距b小于活塞的宽度，所述间距a等于间距b。

[0010] 所述形状记忆合金热机通过固定座固定于底盘上。

[0011] 所述轮轴连接可调心立式轴承座，所述轮轴通过法兰连接车轮。

[0012] 所述单向轴承为单向直线滚珠轴承。

[0013] 本发明的有益效果是：利用功能材料的优越性来实现对机械部分的驱动，打破了原有的束缚进行创新。通过记忆合金的记忆功能为机器人提供源源不断的动力，利用形状记忆合金，将热能转化为机械能，来驱动机器人伸缩前进；本发明的机器人对环境的适应力强，成本低、无污染，工作效率高，符合当今社会所提倡的“节能减排，低碳生活”的号召。

附图说明

[0014] 图1为本发明的轴测图；

[0015] 图2为本发明的侧视图；

[0016] 图3为本发明的局部放大图；

[0017] 图4为形状记忆合金热机外观图；

[0018] 图5为形状记忆合金热机内部结构图。

[0019] 图中附图标记如下：1、形状记忆合金热机，1.1、壳体，1.2、形状记忆合金弹簧，1.3、固定架，1.4、活塞，1.5、连接轴，1.6、密封垫，1.7、输出轴，1.8、进水口，1.9、出水口，2、底盘，3、固定座，4、回位弹簧，5、皮带轮，6.1、轴承座a，6.2、轴承座b，7、皮带，8、轴连接块，
9、法兰，10、固定轴，11、可调心立式轴承座，12、单向轴承，13、车轮，14、轮轴。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图1-5对本发明做进一步说明：

[0021] 一种用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机，包括底盘2，底盘2表面固定有形状记忆合金热机1，形状记忆合金热机1连接皮带7一端，皮带7缠绕于皮带轮5外周面上，皮带7另一端连接回位弹簧4，回位弹簧4连接位于底盘2表面上的固定轴10，轮轴14通过单向轴承12连接皮带轮5，车轮13连接轮轴14。

[0022] 所述形状记忆合金热机1包括，位于壳体1.1内的形状记忆合金弹簧1.2，所述形状记忆合金弹簧1.2中部通过固定架1.3固定于壳体1.1内，形状记忆合金弹簧1.2两端分别连接通透的活塞1.4，活塞1.4通过连接轴1.5连接密封垫1.6，两个所述的密封垫1.6与壳体1.1内壁形成密封的腔室，所述形状记忆合金弹簧1.2一侧的密封垫1.6连接输出轴1.7，输出轴1.7通过轴连接块8连接皮带7，所述密封的腔室的两端分别设有进水口1.8和出水口
1.9。

[0023] 所述输出轴1.7穿过轴承座b6.2连接至轴连接块8。

[0024] 所述活塞1.4厚度大于进水口1.8和出水口1.9的宽度，所述进水口1.8包括位于密封的腔室一侧的热水进水口和冷水进水口，所述出水口1.9包括位于密封的腔室另一侧热水出水口和冷水出水口，所述热水进水口与冷水出水口相对设置，冷水进水口与热水出水口相对设置。

[0025] 所述热水进水口与冷水出水口在活塞1.4移动方向上的间距a小于活塞1.4的宽度，冷水出水口与热水进水口的横向间距b小于活塞1.4的宽度，所述间距a等于间距b。

[0026] 所述形状记忆合金热机1通过固定座3固定于底盘2上。

[0027] 所述轮轴14连接可调心立式轴承座11，所述轮轴14通过法兰9连接车轮13。

[0028] 所述单向轴承12为单向直线滚珠轴承。

[0029] 通过四个形状记忆合金热机1分别为四个轮子提供驱动力，从而实现持续行进，形状记忆合金热机1的供驱过程为：初始状态，即记忆合金弹簧未加热时，活塞1.4的外周面封堵住冷水进水口和冷水出水口，热水进水口和热水出水口打开，向形状记忆合金热机通入热水，热水流经形状记忆合金弹簧1.2后经热水出水口流出，形状记忆合金弹簧1.2被加热后产生收缩形变，拉动弹簧两侧活塞1.4向中心移动，活塞输出轴，1.7通过皮带7带动皮带轮5转动，皮带轮5通过单向直线滚珠轴承带动车轮13转动，从而使机器人移动。活塞1.4移动后，其外周面将热水进水口以及热水出水口封堵，同时冷水进水口以及冷水出水口打开，向冷水进水口加注冷水，形状记忆合金弹簧1.2被冷却，形状恢复，恢复过程中，推动活塞1.4向两侧移动，同时，回位弹簧4拉动皮带7，皮带7带动皮带轮5反向转动，由于皮带轮5中心安装单向直线滚珠轴承，所以皮带轮5空转，不带动车轮13反向转动，车轮13在惯性作用下继续原有转动状态，待形状记忆合金弹簧1.2恢复原状后，再向热水进水口通热水，进行下一循环过程，如此反复，通过形状记忆合金弹簧1.2的形态改变，驱动机器人移动。

[0030] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。