CN104907302B - 换热器除垢机器人投送装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供换热器除垢机器人投送装置，包括机械臂机构、绞车机构、排线机机构、送丝机机构四个部分。电机驱动绞车通过混合电缆实现蠕动式换热器除垢机器人的投放过程。底盘周围的四个机械臂带动换热器除垢机器人投送装置在换热器管束上行走并且提供稳定的支撑。排线机通过电机正反转带动丝杠来回转动，从而带动排线机的拨叉在导轨上来回移动，完成排线工作，将混合电缆均匀有序地排布在投送装置的微型绞车滚筒上。在混合缆的放出过程中，送丝机挤压并推动电缆送出，同时保证电缆收放过程的稳定性。本发明能辅助管内清洗机器人高效的完成对换热器换热管的清洗工作。

Description

换热器除垢机器人投送装置

技术领域

本发明涉及的是一种换热器管内清洗装置，具体地说是换热器管内清洗机器人的辅助装置。

背景技术

换热器是工业领域广泛应用的冷却和换热设备，换热器的工作状态对于整个系统的冷却和作业具有至关重要的作用，然而换热器中水垢的产生会严重影响换热器的换热效果，极大程度地降低系统的工作效率。目前换热器主要的清洗方式有离线清洗和在线清洗两大类，其中离线清洗严重影响生产效率且耗费巨大，而以物理清洗和化学清洗剂为代表的在线清洗方式不仅清洗成本高，而且还会大大降低换热器的使用寿命。因此解决换热器水垢清洗问题具有重要的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供辅助管内清洗机器人高效完成对换热器换热管清洗工作的换热器除垢机器人投送装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明换热器除垢机器人投送装置，其特征是：包括绞车机构、排线机构、送丝机构、底盘；

绞车机构包括安装在底盘上的第一电机、滚筒以及刹车盘，第一电机连接滚筒，滚筒连接刹车盘；

排线机构包括第二电机、第一丝杠、拨叉、第一支座、导向轴，第二电机和第一支座安装在底盘上，第二电机连接第一丝杠，第一丝杠和导向轴均安装在第一支座上，拨叉同时安装在第一丝杠和导向轴上，拨叉里设置与丝杠配合的内螺纹，滚筒和拨叉并列布置；

送丝机构包括第三电机、第一轴、驱动轮、第二支座、进丝口、送丝托嘴、压紧轮、胀紧套筒、第二轴、推顶螺母、推顶连杆、硬弹簧，第三电机、第二支座、进丝口、送丝托嘴、推顶连杆均安装在底盘上，第一轴连接第三电机的输出端，驱动轮通过键安装在第一轴上，第一轴通过轴承安装在第二支座上，压紧轮通过胀紧套筒安装在第二轴上，第二轴通过推顶螺母与推顶连杆相连，硬弹簧通过推顶螺母安装在推顶连杆上，驱动轮和压紧轮上下布置，由进丝口穿出的电缆经驱动轮和压紧轮之间，在驱动轮的带动下送入送丝托嘴。

本发明还可以包括：

1、还包括机械臂机构，所述的机械臂机构包括第四电机、第五电机、第六电机、转动关节、第二丝杠、第一移动关节、支撑板、伸缩支架、第三丝杠、第二移动关节，第四电机安装在底盘上方，转动关节设置在底盘下方，转动关节上设置有凸起，凸起穿过底盘与第四电机相连，转动关节上安装相互连接的第五电机和第二丝杠，第二丝杠穿过第一移动关节并与第一移动关节内部的螺纹孔相配合，第一移动关节通过支撑板与伸缩支架相连，第六电机安装在伸缩支架上，第六电机与第三丝杠相连，第三丝杠与穿过第二移动关节并与第二移动关节内部的螺纹孔相配合。

2、所述的机械臂机构包括四组，沿底盘的圆周方向均匀布置。

3、伸缩支架上设置浮力材料。

4、伸缩支架上设置超声波传感器。

本发明的优势在于：换热器除垢方式一般是将各种洗涤液加入到冷凝液当中，这样虽然能够起到一定的除垢效果，但是这种方法会腐蚀换热器的管壁，并且除垢不够彻底，会减少换热器的使用寿命。另一种换热器除垢方式是将换热器管拆卸下来清洗，这种方法虽然能够除垢彻底，但是拆卸下来清洗会降低换热器的工作效率，损失经济效益。本发明能够在不拆下换热器管的情况下，彻底清除换热器管道水垢。同时这种机器人能够在恶劣的条件下工作，大型的工业换热器管道，周围温度一般很高，人类不能靠近，或者是在水下作业时，这种机器人能够通过远程遥控来完成除垢工作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的绞车机构和送丝机构示意图；

图3为本发明的送丝机构侧视图；

图4为本发明的送丝机构主视图；

图5为机械臂机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～5，本发明包括机械臂机构、绞车机构、排线机机构、送丝机机构四个部分。电机驱动绞车通过混合电缆实现蠕动式换热器除垢机器人的投放过程。底盘周围的四个机械臂带动换热器除垢机器人投送装置在换热器管束上行走并且提供稳定的支撑。排线机通过电机正反转带动丝杠来回转动，从而带动排线机的拨叉在导轨上来回移动，完成排线工作，将混合电缆均匀有序地排布在投送装置的微型绞车滚筒上。在混合缆的放出过程中，送丝机挤压并推动电缆送出，同时保证电缆收放过程的稳定性。

直流伺服电机1通过支座6固定在底盘49上，通过联轴器2与滚筒3连接，滚筒3通过联轴器5与刹车盘4连接，滚筒3通过支座7固定在底盘49上，刹车盘4通过支座8固定在底盘上，以上这些共同组成绞车机构，通过混合电缆向外输送拉力；直流伺服电机12通过套筒13与丝杠11相连接，拨叉10通过丝杠11和导向轴14固定在支座9上，导向轴14与支座9之间通过轴承15连接，以上这些组成排线机构，通过直流伺服电机12正反转带动丝杠11来回转动，从而带动排线机的拨叉10在导向轴14上来回移动，完成排线工作，将混合电缆均匀有序地排布在投送装置的微型绞车滚筒3上；直流伺服电机16通过支座17固定在支架18上，支架18固定在底盘上，直流伺服电机16通过联轴器19与轴20相连接，驱动轮21通过键22与轴20相连接，轴20通过轴承23固定在支座24上，支座24固定在支架18上，进丝口25和送丝托嘴26焊接在支架18上，压紧轮27通过胀紧套筒28与轴29相连接，轴29通过推顶螺母30与推顶连杆31相连接，硬弹簧32通过推顶螺母30固定在推顶连杆31上，以上这些共同组成送丝机构，在混合缆的放出过程中，送丝机挤压并推动电缆送出，同时保证电缆收放过程的稳定性；直流伺服电机33通过柔性连接轴34与转动关节35相连接，使机械臂能够以底盘垂直方向为轴转动，直流伺服电机36通过轴套37与丝杠38连接，丝杠38与移动关节39连接，使机械臂能够沿底盘延伸方向伸缩，移动关节39通过支撑板40与伸缩支架42相连接，直流伺服电机43通过轴套44与丝杠45连接，丝杠45与移动关节46连接，使机械臂尖端能够沿垂直底盘方向伸缩，以上这些构成机械臂机构。整体结构外面用一个半圆形外壳罩住。

工作原理：电机33通过柔性连接轴34带动转动关节35转动，实现了机械臂以底盘垂直方向为轴转动，电机36通过轴套37带动丝杠38转动，安装在丝杠38上的移动关节39可向前后伸缩，电机43通过轴套44带动丝杠45转动，安装在丝杠45上的移动关节46可向前后伸缩。当投送装置行走到目标位置时，电机1通过联轴器2带动滚筒3转动，滚筒3缠绕或放开由钢丝绳和电缆组成的混合电缆，来实现管道除垢机器人的投放。电机12通过套筒13带动丝杠11转动，丝杠11带动拨叉10沿着导向轴14往复运动，将混合电缆均匀的排布在滚筒3上。电机16通过联轴器19带动驱动轮21转动，推顶螺母30施加给压紧轮27一个预紧力，通过驱动轮21和压紧轮27将混合电缆挤压并推送出去，保证电缆收放过程的稳定性。管道除垢机器人完成工作后，绞车电机1反转，将机器人拖拽出换热器管道，进行下一个作业。

投送装置在换热器管板上即管道外爬行运动，接收到由计算机发出的数据指令后，装置自动选取其中一个合适的目标机械臂先行运动，同时另外三个机械臂作为支点保持固定不动状态。运动的那只机械臂电机33通过柔性连接轴34带动转动关节35转动，实现了机械臂以底盘垂直方向为轴转动，电机36通过轴套37带动丝杠38转动，安装在丝杠38上的移动关节39可向前后伸缩，移动到目标位置后，电机43通过轴套44带动丝杠45转动，安装在丝杠45上的移动关节46向前伸展，机械臂末端伸入到定位管道中后，通过机械臂末端的圆台斜面挤压固定在管道处，该条机械臂转换角色为支点，同时另外一个机械臂释放支点角色，变换为新的运动机械臂，而另外三个则作为新的支撑点。四个机械臂交替进行，始终保持在三个为支点、一个运动的工作状态。到达指定位置后，四个机械臂末端均通过机械臂末端圆台挤压固定在各个管道口处，此时实现了四足机器人的完全定位，整个过程是缓慢和稳定的。

投送装置上安装一个放置管道机器人的微型绞车，微型绞车通过一个组合电缆给管道机器人提供电源和信号线。蠕动式机器人头部安装有除垢装置，由整体系统驱动进入管道运动并除垢。换热器除垢机器人投送装置机械臂末端安装有四个超声波传感器27，用来探测障碍物，反馈除垢机器人的位置，进而实现机器人的定位，防止碰触换热器的管壁。退出管道时，由驱动电机1经过联轴器2带动投送装置内部的绞车滚筒3通过组合电缆提供拉力，依次经过排线机、送丝机将换热器除垢机器人拖拽出来，最终安置在管路外机构上的专用安置部位，再随投送装置运动至下一个目标管道进行连续作业。

排线机辅助微型绞车将混合电缆均匀有序地排布在投送装置的微型绞车滚筒3上，电机12正反转通过套筒13带动丝杠11往复转动，从而带动排线机拨叉10在导向轴14上往复移动，完成排线工作。

当电缆送出时，管道除垢机器人给自身提供动力在管内爬行。此时，送丝机中电机16做动力源，由压紧轮27固定电缆，配合驱动轮21将电缆挤压着送出，此过程主要为慢速进行，速率大小以蠕动式机器人的行进速度为基准；除垢完毕，机构回收时，撤去送丝装置中的动力源，通过硬弹簧32解除压紧轮27的压力，由微型绞车带动电缆回收。此时送丝机起到的作用仅为辅助定位并保持系统的稳定。

整个换热器除垢机器人系统的控制和电源都集成在投送装置的内置电控箱48内，实现对整个换热器除垢机器人系统的控制和供电。

根据工作要求和使用场合的不同，换热器的管道排布方式也各不相同。管群在管板上的排列方式分为三角形排列、正方型排列、辐向排列等等，而管束的形状则有密集型管束、带状管束和组合式管束这三种形式。

所述的直流伺服电机1通过支座6固定在底盘20上，通过联轴器2与滚筒3连接，滚筒3通过联轴器5与刹车盘4连接，滚筒3通过支座7固定在底盘上，刹车盘4通过支座8固定在底盘上；所述的直流伺服电机12通过套筒13与丝杠11相连接，拨叉10通过丝杠11和导向轴14固定在支座9上，导向轴14与支座9之间通过轴承15连接；所述的直流伺服电机16通过支座17固定在支架18上，支架18固定在底盘上；所述的直流伺服电机16通过联轴器19与轴20相连接，驱动轮21通过键22与轴20相连接，轴20通过轴承23固定在支座24上，支座24固定在支架18上，所述的进丝口25和送丝托嘴26焊接在支架18上，压紧轮27通过胀紧套筒28与轴29相连接，轴29通过推顶螺母30与推顶连杆31相连接，硬弹簧32通过推顶螺母30固定在推顶连杆31上；所述的直流伺服电机33通过柔性连接轴34与转动关节35相连接；所述的直流伺服电机36通过轴套37与丝杠38连接，丝杠38与移动关节39连接，移动关节39通过支撑板40与伸缩支架42相连接；所述的直流伺服电机43通过轴套44与丝杠45连接，丝杠45与移动关节46连接。

接收到由计算机发出的数据指令后，装置自动选取其中一个合适的目标机械臂先行运动，同时另外三个机械臂作为支点保持固定不动状态。运动的那只机械臂电机33通过柔性连接轴34带动转动关节35转动，实现了机械臂以底盘垂直方向为轴转动，电机36通过轴套37带动丝杠38转动，安装在丝杠38上的移动关节39可向前后伸缩，移动到目标位置后，电机43通过轴套44带动丝杠45转动，安装在丝杠45上的移动关节46向前伸展，机械臂末端伸入到定位管道中后，通过机械臂末端的圆台斜面挤压固定在管道处，该条机械臂转换角色为支点，同时另外一个机械臂释放支点角色，变换为新的运动机械臂，而另外三个则作为新的支撑点。四个机械臂交替进行，始终保持在三个为支点、一个运动的工作状态。到达指定位置后，四个机械臂末端均通过机械臂末端圆台挤压固定在各个管道口处，此时实现了四足机器人的完全定位。

当在水下工作时，浮力材料41可以实现整体机构的重力补偿，使换热器除垢机器人投送装置悬浮于水中。

当清洁机器人退出管道时，由投送装置内部的绞车提供拉力将进入管道的部分拉出来。

换热器除垢机器人投送装置机械臂安装有超声波传感器47，用来探测障碍物，反馈除垢机器人的位置，进而实现机器人的定位，防止碰触换热器的管壁。

Claims (6)

1.换热器除垢机器人投送装置，其特征是：包括绞车机构、排线机构、送丝机构、底盘；

绞车机构包括安装在底盘上的第一电机、滚筒以及刹车盘，第一电机连接滚筒，滚筒连接刹车盘；

排线机构包括第二电机、第一丝杠、拨叉、第一支座、导向轴，第二电机和第一支座安装在底盘上，第二电机连接第一丝杠，第一丝杠和导向轴均安装在第一支座上，拨叉同时安装在第一丝杠和导向轴上，拨叉里设置与丝杠配合的内螺纹，滚筒和拨叉并列布置；

送丝机构包括第三电机、第一轴、驱动轮、第二支座、进丝口、送丝托嘴、压紧轮、胀紧套筒、第二轴、推顶螺母、推顶连杆、硬弹簧，第三电机、第二支座、进丝口、送丝托嘴、推顶连杆均安装在底盘上，第一轴连接第三电机的输出端，驱动轮通过键安装在第一轴上，第一轴通过轴承安装在第二支座上，压紧轮通过胀紧套筒安装在第二轴上，第二轴通过推顶螺母与推顶连杆相连，硬弹簧通过推顶螺母安装在推顶连杆上，驱动轮和压紧轮上下布置，由进丝口穿出的电缆经驱动轮和压紧轮之间，在驱动轮的带动下送入送丝托嘴。

2.根据权利要求1所述的换热器除垢机器人投送装置，其特征是：还包括机械臂机构，所述的机械臂机构包括第四电机、第五电机、第六电机、转动关节、第二丝杠、第一移动关节、支撑板、伸缩支架、第三丝杠、第二移动关节，第四电机安装在底盘上方，转动关节设置在底盘下方，转动关节上设置有凸起，凸起穿过底盘与第四电机相连，转动关节上安装相互连接的第五电机和第二丝杠，第二丝杠穿过第一移动关节并与第一移动关节内部的螺纹孔相配合，第一移动关节通过支撑板与伸缩支架相连，第六电机安装在伸缩支架上，第六电机与第三丝杠相连，第三丝杠与穿过第二移动关节并与第二移动关节内部的螺纹孔相配合。

3.根据权利要求2所述的换热器除垢机器人投送装置，其特征是：所述的机械臂机构包括四组，沿底盘的圆周方向均匀布置。

4.根据权利要求1-3任一所述的换热器除垢机器人投送装置，其特征是：伸缩支架上设置浮力材料。

5.根据权利要求1-3任一所述的换热器除垢机器人投送装置，其特征是：伸缩支架上设置超声波传感器。

6.根据权利要求4所述的换热器除垢机器人投送装置，其特征是：伸缩支架上设置超声波传感器。