CN105604146B - 一种管道清障装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管道清障装置，包括钻头和小型伺服电机，其特点是在钻头和小型伺服电机输出轴之间连接有既能够带动所述钻头转动，又能够使钻头具有一定拐弯能力的软轴；同时在电机输出轴上沿径向设置有传动轴芯，传动轴芯两端通过齿轮啮合轮子，主动的轮子套在传动轴上，从动的轮子顶在管道内壁上，与管道靠摩擦前进，传动轴芯长度可通过弹簧调节。所以这种装置可以在一定曲度的管道内工作；传动轴芯在轴线方向上长度可变化，可以在不同内径的管道内工作；利用轮子摩擦管壁产生自驱力，在弯曲的管道内依然可以将堵塞物积成的硬结破坏掉，对管道清理是跨越式的发展。

Description

一种管道清障装置

技术领域

本发明属于管道清理机械领域，特别是涉及一种管道清障装置。

背景技术

管道在日常生活中随处可见，不仅是工业运输需要管道，居民也要依靠管道来输送燃气、自来水、排污等。其中用于排污的管道最容易堵塞，因为污水中夹杂了很多不能溶解的固体，在污水传输速度较低或者固态废物达到一定密度时，排污管道往往会发生堵塞现象。

在排污管出现堵塞问题时，人们会购买市场上现有的管道疏通药剂或装置，管道疏通药剂会对管道及环境造成影响，更多时候人们借助于管道疏通装置对堵塞管道进行清障。市场上现有的管道疏通装置一般会连接操纵管，通过操纵管将刷子或刮板伸进管道内部，搅动操纵管带动刷子或刮板进行旋转动作，将堵塞物体清理。然而这种简单的装置无法清理顽固性障碍物，当堵塞物在管道内沉积很久后，累积附着其它粘性固体后，障碍物变得难以清理，单纯依靠简单的操纵管式的清理装置已经不能实现清楚障碍物的目标，人们在遇到这种情况时通常无奈花费较高费用更换管道。

对于直径较大的管道，工作人员在清理堵塞物时还会采用高压水冲洗的方法，这种方法适用于管壁较厚的管道，缺点是需要准备专业的水压设施，当管道内的障碍物较多时还会造成管道的进一步堵塞。

利用钻头解决障碍物是一个很好的想法，但是在非直线管道内，很难保证钻头不会伤到管道，另外依靠操纵管推拉装置只能在较近距离范围内可行。

发明内容

所以本发明的目的是提供一种管道清障装置。该装置主要用于清除管道中的顽固性障碍物，利用钻头将堵塞物钻穿，可以前进到管道深处，并且在弯曲管道内工作时，钻头依然可以沿管道前行，将堵塞物积成的硬结破坏掉，并且不会对管壁造成损坏。

本发明采取的技术方案是：一种管道清障装置，包括钻头和小型伺服电机，其特征在于：在所述钻头和小型伺服电机输出轴之间连接有既能够带动所述钻头转动，又能够使钻头具有一定拐弯能力的软轴；在靠近所述钻头的位置沿所述钻头径向向外连接有转向杆，所述转向杆的支撑跨度大于钻头的最大外径；在所述小型伺服电机输出轴上固定套有主动轮子，另有传动轴芯和从动轮子，所述传动轴芯两端都带有齿轮，一端的齿轮与所述主动轮子啮合，另一端的齿轮与所述从动轮子啮合，所述传动轴芯沿所述小型伺服电机输出轴的径向向外延伸，所述传动轴芯上带有一段弹簧，将所述从动轮子以一定的压力顶到待清障的管道内壁上。

进一步讲，所述装置还包括电路板和蓄电池，与所述小型伺服电机电连接；所述电路板中包括处理器、继电器、信号接收器，所述信号接收器配合外部遥控设备进行信号传输，当外部遥控设备发出启动信号后，所述信号接收器传递电信号给所述处理器，所述处理器通过闭合电路通道，控制所述继电器闭合蓄电池和小型伺服电机之间的电路，使小型伺服电机启动工作。

进一步讲，所述转向杆有三根，沿所述钻头径向呈星形均布。

进一步讲，所述传动轴芯至少有两根，沿所述主动轮子按180°对称分布，每一根所述传动轴芯上各连接一从动轮子。

进一步讲，所述主动轮子和从动轮子上都具有沿轮子轴向开口的轮齿，所述传动轴芯两端的齿轮各与对应轮子上的轮齿垂直啮合。

进一步讲，所述传动轴芯两端的齿轮，轴向上各自被所述主动轮子及从动轮子内、外侧设置的隔挡所限定，使齿轮始终啮合在所述主动轮子及从动轮子的轮齿中。

更为具体地，在所述主动轮子内圈设置环状凸起，作为所述传动轴芯一端齿轮的内侧隔挡，在所述小型伺服电机外围的保护壳内侧设置隔板，作为所述传动轴芯一端齿轮的外侧隔挡；

所述从动轮子通过轴连接在一轮子固定壳上，在所述轮子固定壳内圈设置有环状凸起，作为所述传动轴芯另一端齿轮的内侧隔挡，在所述轮子固定壳外围的保护壳内侧设置有隔板，作为所述传动轴芯另一端齿轮的外侧隔挡。

进一步讲，在所述转向杆的头部嵌有滚动的转向珠。

进一步讲，所述从动轮子的边缘采用弹性橡胶。

这种管道清障装置的工作原理是：小型伺服电机的输出轴顶端连接软轴，软轴末端连接钻头，软轴上同时套设转向杆，转向杆的头部嵌有转向珠，当整个装置在一定曲度的管道内部前行时，转向珠会先碰触到管道内壁并滚动，使得钻头不会抵在管道内壁上伤害到管道；软轴相对不会太细，这样钻头不能够做很大幅度的弯折动作，基本沿着小型伺服电机输出轴的轴线转动，但是遇到一定曲度的管道时，钻头能够在转向杆的支撑作用下歪斜一定角度，并且不会影响小型伺服电机和钻头之间的动力传输。

同时小型伺服电机输出轴的根部设有主动轮子，主动轮子上带有轮齿，传动轴芯的动力输入端带有齿轮，与小型伺服电机的输出轴上的轮齿相配合，小型伺服电机的输出轴转动时，带动传动轴芯绕自身轴线转动；传动轴芯除了动力输入端外，动力输出端也带有轮齿，与另一个悬空的从动轮子啮合，悬空的从动轮子顶在管道壁上，当传动轴芯绕轴线转动时，带动悬空的从动轮子转动摩擦管壁。另外，传动轴芯上局部安装有弹簧，当管道内径变小时，从动轮子会压迫传动轴芯缩短，但不会影响传动机构的正常运转；小型伺服电机的输出轴上的轮齿内侧和外侧都设有保护，使得传动轴芯不会向内侧或外侧窜动，同样悬空的从动轮子上的轮齿内侧、外侧也都设有保护，保证传动轴芯与输出轴上的主动轮子以及与悬空的从动轮子都始终保持啮合。传动轴芯带动轮子组成传动轴机构，洗刷管道。

小型伺服电机的尾端设有电路板和蓄电池，壳体将小型伺服电机、电路板、蓄电池全部包裹，起到保护作用。电路板中包括处理器、继电器、信号接收器，外部遥控设备中包含信号发射器，信号接收器和信号发射器通过一定频率的电磁波进行信号传输，外部遥控设备发出启动信号后，电路板中的信号接收器传递电信号给处理器，处理器通过闭合特定电路通道，控制继电器闭合蓄电池和小型伺服电机之间的电路，小型伺服电机开始工作，带动钻头转动，同时带动转向杆转动，带动悬空的从动轮子转动摩擦管壁，驱动装置旋转向前移动。

本发明体现出来的几方面有益效果是：

（1）钻头可以呈一定角度倾斜工作，可以在一定曲度的管道内工作；

（2）传动轴芯在轴线方向上的长度可变化，可以在不同内径的管道内工作；

（3）巧妙的利用齿轮传动机构摩擦管壁，利用摩擦力驱动前行，高效可靠。

所以，这种管道清障装置，利用一个小型伺服电机，通过软轴驱动钻头转动，通过齿轮传动轴机构驱动悬空的从动轮子摩擦管道壁前行，在弯曲的管道内，依然可以将堵塞物积成的硬结破坏掉，并且不会对管壁造成损坏，将会推动管道设施的跨越式发展，提高与管道相关的企业的经济效益，对于社会整体科技发展都会起到推动作用，具有非常重要的意义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本发明一种管道清障装置的背面角度外观示意图。

图2是本发明一种管道清障装置的正面角度外观示意图。

图3是本发明一种管道清障装置的小型伺服电机和传动轴芯装配示意图。

图4是本发明一种管道清障装置的传动轴套和从动轮子装配示意图。

图5是本发明一种管道清障装置的整体结构拆解示意图。

图6是本发明一种管道清障装置的钻头和软轴装配拆解示意图。

图7是本发明一种管道清障装置的传动轴套和轮子固定壳装配拆解示意图。

图8是本发明一种管道清障装置的壳体和轮子固定壳装配结构示意图。

图9是本发明一种管道清障装置的内部小型伺服电机结构示意图。

图10是本发明一种管道清障装置的壳体结构示意图。

图中涉及的标号：1-钻头、2-转向杆、3-转向珠、4-软轴、5-销钉、6-壳体盖、7-壳体、8-小型伺服电机、9-传动轴芯、10-传动轴套、11-从动轮子、12-弹簧、13-轮子固定壳、14-固定壳盖、15-电路板、16-蓄电池、17-螺钉、18-螺母、19-主动轮子、20-条形凸起。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明一种管道清障装置作进一步的详细描述。

如图1、图2所示，一种管道清障装置，比较具体地讲，主要包括钻头1、转向杆2、软轴4、小型伺服电机8、传动轴芯9、主动轮子19、从动轮子11等部件。其中，如图6所示，钻头1头部带有钻刀，尾部带有小轴；至少有两根成180°对称分布的转向杆2（图中是三根）通过同一轴套固定为一体（转向杆2可以与轴套一体成型），且较佳的是三根转向杆2沿轴套周向均布；带有转向杆2的轴套套在钻头1尾部的小轴上，通过销钉固连；转向杆2安装在钻头1尾部，转向珠3嵌装在转向杆2头部的球碗中，转向珠3在球碗中可以滚动。转向杆2沿小轴的径向外伸，转向杆2的支撑跨度较大，大于钻头的最大外径，将钻头1支撑保护在内，所以当整个装置在一定曲度的管道内前行时，转向珠3会率先碰触到管道内壁并发生滚动，使得钻头1不会抵在管道内壁上伤害到管道。

钻头1和小型伺服电机8通过软轴4连接。钻头1尾部的小轴是一空心轴，转向杆2上的轴套套在小轴的外部，软轴4则插进小轴的里部，三者可共同通过销钉5连接。或者，转向杆2通过轴套连接在软轴4上，软轴4直接连接在钻头1小轴上也可以。软轴4的直径相对于钻头1和小型伺服电机8输出轴端之间的距离不会太细，这样钻头1不能够做很大幅度的拐弯动作，基本沿着小型伺服电机8输出轴的轴线转动，但是遇到一定曲度的管道时，钻头1能够在转向杆2的支撑作用下歪斜一定角度，并且不会影响小型伺服电机8和钻头1之间的动力传输。

同理，软轴4的尾端通过另一销钉5连接在小型伺服电机8的输出轴顶端。

如图9所示，小型伺服电机8的输出轴上固定套设一主动轮子19，在主动轮子19的端面上设置有沿轮子轴向开口的轮齿；小型伺服电机8的后端连接电路板15和蓄电池16，电路板15中包括处理器、继电器、信号接收器等组成电路，一方面用于接收外部遥控设备的指令，另一方面用于启停小型伺服电机8。进一步讲，如图5、图10所示，壳体7通过螺钉17固定在小型伺服电机8、电路板15、蓄电池16的外围，将小型伺服电机8、电路板15、蓄电池16全部包裹，起到保护作用。

如图3、图4、图7所示，传动轴芯9的两端都带有齿轮，一端的齿轮与主动轮子19垂直啮合；另一端的齿轮与从动轮子11垂直啮合。从动轮子11也具有与主动轮子19一样沿轮子轴向开口的轮齿，传动轴芯9另一端的齿轮与轮子11上轮齿啮合。这样的传动轴芯9共有几根，至少是180°对称分布的两根（图中是三根），分别连接一个从动轮子11，组成几组沿电机径向向外延伸的传动轴机构，较佳的是三组均布于电机输出轴的周向。所以当电机转动时，传动轴芯9一面在电机输出轴的带动下绕自身轴线旋转，另一面又带动从动轮子11滚动，从动轮子11滚动摩擦管道。

进一步地，传动轴芯9的一段为弹簧12，这样传动轴芯9的长短可以变换，以适应不同内径的管道，当管道内径变小时，从动轮子11会压迫压缩弹簧，但不会影响传动轴芯9的正常运转。还进一步地，传动轴芯9的一部分可以伸入传动轴套10内，传动轴套10保护传动轴芯9，使其只可以沿传动轴套10轴向移动。还进一步地，如图4、图9所示，在小型伺服电机8输出轴上的主动轮子19的轮齿内侧，设有环状凸起，用作隔挡，限制传动轴芯9向内侧滑动。

进一步地，在主动轮子19端部设置壳体盖6，壳体盖6从装置前端装入，与壳体7通过小螺钉配合组成完整的保护壳，一方面将主动轮子19以及传动轴芯9、弹簧12保护在里面，起到限定自由度和保护作用；另一方面在保护壳里面也设置隔板，限制传动轴芯9向外侧滑动。

进一步地，如图7、8所示，在从动轮子11这一端，设置有轮子固定壳13和固定壳盖14，轮子固定壳13圆心处凸出中心轴，中心轴穿过从动轮子11中心的孔，使得从动轮子11可以绕轮子固定壳13上的中心轴转动，中心轴的最外侧安装螺母18，将从动轮子11限定在中心轴上。固定壳盖14套在传动轴套10上，通过小螺钉和轮子固定壳13组成完整保护壳，将传动轴套10和从动轮子11之间的传动机构保护住，固定壳盖14顶端设有伸出轴，伸出轴伸入壳体7内部，使得从动轮子11不会绕传动轴套10转动。还进一步地，在轮子固定壳13的内圈也设置有环状凸起作为隔挡，在固定壳盖14内侧也设置有隔板，固定壳盖14和轮子固定壳13组成的保护壳具有内外侧隔挡，将传动轴芯9下端的齿轮的轴向两侧限制，防止齿轮脱离从动轮子11。

还进一步讲，从动轮子11的外周采用高弹性橡胶轮胎，使得从动轮子11与管道内壁之间的摩擦力足够大，当钻头1开始转动后，从动轮子11不会与管道内壁打滑。

还进一步讲，如图9、图10所示，壳体7上设有数个条形凸起20，螺钉17穿过壳体7上的孔，抵住条形凸起以固定小型伺服电机8。

电路板15中包括处理器、继电器、信号接收器，外部遥控设备中包含信号发射器，信号接收器和信号发射器通过一定频率的电磁波进行信号传输，外部遥控设备发出启动信号后，电路板15中的信号接收器传递电信号给处理器，处理器通过闭合特定电路通道，控制继电器闭合蓄电池16和小型伺服电机8之间的电路，小型伺服电机8开始工作，带动钻头1转动，带动转向杆2转动，同时带动从动轮子11转动，整个装置依靠与管壁的摩擦力旋转向前移动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管道清障装置，包括钻头（1）和小型伺服电机（8），其特征在于：在所述钻头（1）和小型伺服电机（8）输出轴之间连接有既能够带动所述钻头（1）转动，又能够使钻头（1）具有一定拐弯能力的软轴（4）；

在靠近所述钻头（1）的位置沿所述钻头径向向外连接有转向杆（2），所述转向杆（2）的支撑跨度大于钻头的最大外径；

在所述小型伺服电机（8）输出轴上固定套有主动轮子（19），另有传动轴芯（9）和从动轮子（11），所述传动轴芯（9）两端都带有齿轮，一端的齿轮与所述主动轮子（19）啮合，另一端的齿轮与所述从动轮子（11）啮合，所述传动轴芯（9）沿所述小型伺服电机（8）输出轴的径向向外延伸，所述传动轴芯（9）上带有一段弹簧（12），将所述从动轮子（11）以一定的压力顶到待清障的管道内壁上。

2.根据权利要求1所述的管道清障装置，其特征在于：所述装置还包括电路板（15）和蓄电池（16），与所述小型伺服电机（8）电连接；所述电路板（15）中包括处理器、继电器、信号接收器，所述信号接收器配合外部遥控设备进行信号传输，当外部遥控设备发出启动信号后，所述信号接收器传递电信号给所述处理器，所述处理器通过闭合电路通道，控制所述继电器闭合蓄电池（16）和小型伺服电机（8）之间的电路，使小型伺服电机（8）启动工作。

3.根据权利要求1所述的管道清障装置，其特征在于：所述转向杆（2）有三根，沿所述钻头（1）径向呈星形均布。

4.根据权利要求1所述的管道清障装置，其特征在于：所述传动轴芯（9）至少有两根，沿所述主动轮子（19）按180°对称分布，每一根所述传动轴芯（9）上各连接一从动轮子（11）。

5.根据权利要求1或4所述的管道清障装置，其特征在于：所述主动轮子（19）和从动轮子（11）上都具有沿轮子轴向开口的轮齿，所述传动轴芯（9）两端的齿轮各与对应轮子上的轮齿垂直啮合。

6.根据权利要求1或4所述的管道清障装置，其特征在于：所述传动轴芯（9）两端的齿轮，轴向上各自被所述主动轮子（19）及从动轮子（11）内、外侧设置的隔挡所限定，使齿轮始终啮合在所述主动轮子（19）及从动轮子（11）的轮齿中。

7.根据权利要求1或4所述的管道清障装置，其特征在于：在所述主动轮子（19）内圈设置环状凸起，作为所述传动轴芯（9）一端齿轮的内侧隔挡，在所述小型伺服电机（8）外围的保护壳内侧设置隔板，作为所述传动轴芯（9）一端齿轮的外侧隔挡；

所述从动轮子（11）通过轴连接在一轮子固定壳（13）上，在所述轮子固定壳（13）内圈设置有环状凸起，作为所述传动轴芯（9）另一端齿轮的内侧隔挡，在所述轮子固定壳（13）外围的保护壳内侧设置有隔板，作为所述传动轴芯（9）另一端齿轮的外侧隔挡。

8.根据权利要求1或3所述的管道清障装置，其特征在于：在所述转向杆（2）的头部嵌有滚动的转向珠（3）。

9.根据权利要求1或4所述的管道清障装置，其特征在于：所述从动轮子(11)的边缘采用弹性橡胶。