CN107377547A - 一种椭圆形管道内壁清洗机器人 - Google Patents

Abstract

一种椭圆形管道内壁清洗机器人，其特征在于，包括前板、后板、前导向板、后导向板、前隔板、中隔板、后隔板、滑动支架、毛刷头和主轴，主轴两端安装在前板和后板上，前板、后板内侧各设置一个导向板，导向板设有导向槽，在两个导向板之间的空间内自前向后依次设置前隔板、中隔板和后隔板，且所有隔板中的长条孔形成一个通道；所述滑动支架穿过隔板中的通道后形成两端位于导向槽中并设置有前后导向罩和电机。该装置中，清洗点毛刷头的运动轨迹与椭圆形管道的内壁轮廓一致，达到了即不损坏管道内壁，又可以清洁的目的。

Description

一种椭圆形管道内壁清洗机器人

技术领域

该发明涉及一种清洗机器人，用于椭圆形特种管道内壁的清洗。

背景技术

在化工、液体输送等技术领域中，椭圆形管道属于一种特殊的管道，相对于圆形管道具有节省空间的特点，一般用在一些比较特殊的场合。

针对圆形管道，目前已经有单位开发了管道清洗机器人，用于管道内壁的清洗，但是针对椭圆形管道的清洗装置目前还没有出现。

本发明就是基于此问题提出的。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种椭圆形管道内壁清洗机器人，是一种专用机械设备，用于椭圆形管道内壁的清洗，解决狭小空间内异形管道的清洗作业问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种椭圆形管道内壁清洗机器人，其特征在于，包括前板、后板、前导向板、后导向板、前隔板、中隔板、后隔板、滑动支架、毛刷头和主轴，其中，所述主轴两端可转动地安装在前板和后板上，所述前板和后板皆为圆盘状的零件；在前板的内侧紧固一个前导向板，其中前导向板为椭圆形零件，并在前导向板设有导向槽，后板与前板结构相同，且在后板上固定有一个后导向板，所述后导向板与前导向板结构相同，且两个导向板相对设置，并保证两导向槽彼此相对设置；在两个导向板之间的空间内自前向后依次设置前隔板、中隔板和后隔板，其中，所述中隔板为带有轴孔的圆形零件，所述轴孔通过平键或者花键配合固定在主轴上，在中隔板的一面上均匀的分布有至少三个自轴孔向外设置的直线导向槽；在每一个直线导向槽中设有一个同宽度的长条孔，所述长条孔为通孔且沿直线导向槽方向布置；若干中隔板彼此叠加，且两侧的前隔板和后隔板对中隔板进行封堵；并且前隔板和后隔板上设有与主轴上的轴肩进行配合凸台；且所有隔板中的长条孔形成一个通道；所述滑动支架包括横杆和纵杆，其中，所述纵杆为多支，均匀的固定在横杆上，在横杆的两端为耐磨滑块，所述滑块位于前后导向板的导向槽中，形成滑动配合；所述纵杆位于直线导向槽中，形成滑动配合；在纵杆的端部设有螺纹，并旋合有一个毛刷头；在前板和后板的左、右和下方分别设有三个支撑机构，所述支撑机构包括杆件和轮子，轮子安装在杆件的一端，所述杆件另一端安装在前板或后板的空腔中，并在所述空腔和杆件之间设有对杆件向外顶出的弹簧；在前板的外侧紧固一个半椭球形前导向罩，所述前导向罩最大轮廓与待清洗管道轮廓相同；在后板的外侧紧固一个半椭球形后导向罩，所述后导向罩最大轮廓与待清洗管道轮廓相同；在后导向罩内设有电机和控制电路，所述电机联轴器与主轴直接连接，所述控制电路用于控制电机的启停；在后板上引出一个牵引绳，同时将电机电缆捆绑在牵引绳上。

进一步地，还包括喷水系统，所述喷水系统包括柔性水管、刚性水管和喷雾头，其中刚性水管固定在后导向罩上和前导向罩上，并在刚性水管的末端安装喷雾头，通过外接的水泵供压进行喷水。

进一步地，所述滑块采用耐磨金属，为圆柱状，通过螺钉紧固在横杆端部。

进一步地，所述滑块采用耐磨金属，为圆柱状，在滑块中镶嵌有一个钢球，所述钢球作用在导向槽的底部。

进一步地，所述滑块采用耐磨金属，为圆柱状，所述滑块通过一个销钉安装在横杆的两端，且滑块可以绕着销钉进行转动。

进一步地，所述滑块的柱形面上套置有多个环状的轴瓦。

进一步地，所述毛刷头为椭圆形的尼龙毛刷或者钢丝刷。

进一步地，所述导向槽进行淬火处理。

进一步地，所述直线导向槽为断面为矩形的长直槽。

本发明的有益效果是：

该装置中，清洗点毛刷头的运动轨迹与椭圆形管道的内壁轮廓一致，达到了即不损坏管道内壁，又可以清洁的目的。

结构巧妙，尤其是对管道内壁具有防腐涂层的特种管道具有很好的保护作用。

使用电机拖动作业，能够满足半自动化的清洗作业。

尤其适用于人工难以进入的小直径管道的清洗作业中。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明工作状态示意图；

图3为工作原理图；

图4为本发明的工作状态示意图；

图5为中隔板的立体图；

图6为前隔板的剖视图；

图7为中隔板的剖视图；

图8为后隔板的剖视图；

图9为前(后)导向板的立体图；

图10为图9的主视图；

图11为主轴的立体图，

图12为前板的立体图；

图13为滑动支架的立体图；

图14为毛刷头的立体图；

图中：1前板，11杆件，12弹簧，13轮子，2后板，3前导向板，31导向槽，4后导向板，5前隔板，51凸台，6中隔板，61轴孔，62直线导向槽，63长条孔，7后隔板，51’凸台，8滑动支架，81横杆，811滑块，812钢球，82纵杆，821螺纹，9毛刷头，10主轴，111轴承，112通孔，前导向罩，后导向罩，电机，104牵引绳，201柔性水管，202刚性水管，203喷雾头，0待清洗管道；

A为导向槽的轮廓示意图；

B为毛刷头的扫掠路径示意图。

具体实施方式

实施例一，如图1至图14所示，

针对异形椭圆形管道的清洗，目前采用高压水流快速冲洗的方式进行，其缺点比较明显，尤其是需要消耗大量的工业用水，且清洗的力度不够，有残留。

针对现有缺陷，本发明的保护主体如下：

开发的是一种椭圆形管道内壁清洗机器人，针对椭圆形管道的特殊形状开发。

基于上述的描述，该装置有以下几部分组成。

清洗作业主体，包括前板1、后板2、前导向板3、后导向板4、前隔板5、中隔板6、后隔板7、滑动支架8、毛刷头9和主轴10，其中，主轴10两端分别通过一个轴承111及轴承盖安装在前板1和后板2上，其中的前板和后板为圆形钢板，是一个圆盘状的零部件。

在前板和后板中分别设有三个支撑机构，以前板1为例对其结构进行详细的描述，参考图12和图1，具体的在前板1的左、右和下方为分别设有一个空腔，在空腔中安装一根杆件11，杆件一端延伸至外侧，并在空腔中安装有对杆件进行向外顶出的弹簧12，在杆件的外端安装一个轮子13，该轮子的转动方向为沿着机器人行走的方向。

三个支撑机构在三个方向上形成支撑和导向，平衡自身的重量，使得该机器人可以在管道内行走自如。

同理，在后板上也设有三个支撑机构，该机器人共形成六个支撑机构。

在前板1的内壁上通过紧固螺钉紧固一个前导向板3，其中前导向板3为椭圆形，并在前导向板3上铣削形成一个椭圆形的凹槽，为导向槽31，参考图9，并对凹槽进行淬火处理，提高其耐磨性能。

后板2与前板1结构相同，且在后板上固定有一个后导向板4，其中后导向板4与前导向板结构相同，且两个导向板相对设置，并保证两个板上的导向槽31彼此相对设置。

在两个导向板之间的空间内设置有若干隔板，根据隔板的样式不同，分为前隔板5、中隔板6和后隔板7，其中中隔板为标准隔板，数量较多，标准隔板如图5所示，中隔板6为圆形零件，中间有轴孔61，轴孔中设有键槽，通过平键或者花键配合固定在主轴10上，在中隔板6的一面上均匀的分布有六个直线导向槽62，该直线导向槽62为断面为矩形的长直槽，其自轴孔向外布置，六个直线导向槽呈发散状。

在每一个直线导向槽62中设有一个同宽度的长条孔63，该长条孔为通孔，沿直线导向槽方向布置。

前隔板5与中隔板6的区别在于在前隔板的另一侧设置一个凸台51，用于和主轴上的轴肩进行配合。

后隔板7与中隔板的区别在于在后隔板的另一侧设置一个凸台51’，且没有设置导向槽，仅仅设置有长条孔。

上述的前隔板、后隔板和中隔板彼此组装后形成一体，且所有的长条孔形成一个通道。工作过程中，三类隔板随着主轴一并转动。

主轴10为一根通轴，在轴心处设置有一个通孔112，形成空心轴，该空心轴内可以穿设水管。

滑动支架8共六只，每一只滑动支架包括横杆81和纵杆82，其中，纵杆82为多支，通过螺钉均匀的固定在横杆81上，形成梳齿状，在横杆81的两端为耐磨滑块811，该滑块811采用耐磨金属，为圆柱状，通过螺钉紧固在横杆端部，该滑块作用于前后导向板的导向槽中，形成滑动配合。

进一步地，在滑块中镶嵌有一个钢球812，该钢球可以自由转动，作用在导向槽31的底部，形成滚动配合，参考图13。

作为一种可替代方案，上述的滑块与横杆之间是活动连接，即滑块通过一个销钉安装在横杆的两端，且滑块可以绕着销钉进行转动，减小摩擦阻力。

作为一种可替代方案，在上述的滑块的柱形面上套置有多个环状的轴瓦，提高耐磨性。

上述的纵杆82位于直线导向槽62中，形成滑动配合。在纵杆82的端部设有螺纹821，并旋合有一个毛刷头9，该毛刷头为椭圆形，毛刷根据待清理的管道材质的不同可以为尼龙毛刷或者钢丝刷。

前导向罩，为半个椭球形的壳体，通过紧固螺钉紧固在前板1的外侧，形成一个封闭的壳体。

后导向罩，为半个椭球形的壳体，通过紧固螺钉紧固在后板2的外侧。

电机和控制电路，电机固定在后板的外侧，并通过联轴器与主轴10直接连接，形成一体。通过电机驱动主轴转动，控制电路用于控制电机的启停，属于现有技术，不再赘述，安装在后导向罩内。

在后板上引出一个牵引绳104，同时将供电电缆捆绑在牵引绳上，进行拖动作业。

还包括一套喷水系统，如图2，包括柔性水管201、刚性水管202和喷雾头203，其中刚性水管固定在后导向罩上和前导向罩上，并在刚性水管的末端安装喷雾头，该喷雾头对管道的内壁进行喷水，其中后导向罩上的喷雾头用于预喷淋，前导向罩上的喷雾头用于对清洁后的管道进行冲洗，柔性水管与牵引绳104一体，然后将刚性水管与柔性水管进行连接，通过外接的水泵向该后导向罩外侧喷水，用于预喷淋，实现清洗和清洁的目的。

使用方法如下，将整个装置放置在待清洗管道0内，支撑机构根据管道内的空间自动调整，然后启动电机，在前后导向罩及前后板的控制下，保持在瓶状态，其中，主轴转动，带动隔板及滑动支架转动，同时滑动支架在两侧导向槽的作用下，有一个沿内外方向的进出动作，实现毛刷头的复合运动，其中，毛刷头的运动轨迹是由：径向运动、轴向运动和圆周运动三个运动复合形成的，在外力的牵引下，整个装置沿着管道进行移动，形成清洗、清洁效果。在清洗的过程中可以保证毛刷头作用于管道内壁上的力度是均匀一致的。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种椭圆形管道内壁清洗机器人的工作方法，其特征在于，该机器人包括前板(1)、后板(2)、前导向板(3)、后导向板(4)、前隔板(5)、中隔板(6)、后隔板(7)、滑动支架(8)、毛刷头(9)和主轴(10)，其中，

所述主轴(10)两端可转动地安装在前板(1)和后板(2)上，所述前板和后板皆为圆盘状的零件；

在前板(1)的内侧紧固一个前导向板(3)，其中前导向板(3)为椭圆形零件，并在前导向板(3)上设有导向槽(31)，

后板(2)与前板(1)结构相同，且在后板上固定有一个后导向板(4)，所述后导向板(4)与前导向板结构相同，且两个导向板相对设置，并保证两导向槽(31)彼此相对设置；

在两个导向板之间的空间内自前向后依次设置前隔板(5)、中隔板(6)和后隔板(7)，其中，所述中隔板(6)为带有轴孔(61)的圆形零件，所述轴孔通过平键或者花键配合固定在主轴(10)上，在中隔板(6)的一面上均匀的分布有至少三个自轴孔向外设置的直线导向槽(62)；在每一个直线导向槽(62)中设有一个同宽度的长条孔(63)，所述长条孔(63)为通孔且沿直线导向槽方向布置；

若干中隔板彼此叠加，且两侧的前隔板(5)和后隔板(7)对中隔板进行封堵；并且前隔板和后隔板上设有与主轴上的轴肩进行配合凸台(51、51’)；且同一轴向上的长条孔形成一个通道；

所述滑动支架(8)包括横杆(81)和纵杆(82)，其中，所述纵杆(82)为多支，均匀的固定在横杆(81)上，在横杆(81)的两端为耐磨滑块(811)，所述滑块(811)位于前后导向板的导向槽中，形成滑动配合；

所述纵杆(82)位于直线导向槽(62)中，形成滑动配合；在纵杆(82)的端部设有螺纹(821)，并旋合有一个毛刷头(9)；

在前板和后板的左、右和下方分别设有三个支撑机构，所述支撑机构包括杆件(11)和轮子(13)，轮子(13)安装在杆件的一端，所述杆件另一端安装在前板或后板的空腔中，并在所述空腔和杆件之间设有对杆件向外顶出的弹簧(12)；

在前板(1)的外侧紧固一个半椭球形前导向罩(101)，所述前导向罩(101)最大轮廓与待清洗管道轮廓相同；

在后板(2)的外侧紧固一个半椭球形后导向罩(102)，所述后导向罩(102)最大轮廓与待清洗管道轮廓相同；

在后导向罩(102)内设有电机(103)和控制电路，所述电机(103)联轴器与主轴(10)直接连接，所述控制电路用于控制电机的启停；

在后板上引出一个牵引绳(104)，同时将电机电缆捆绑在牵引绳上；

将整个装置放置在待清洗管道内，支撑机构根据管道内的空间自动调整，然后启动电机，在前后导向罩及前后板的控制下，保持在瓶状态，其中，主轴转动，带动隔板及滑动支架转动，同时滑动支架在两侧导向槽的作用下，有一个沿内外方向的进出动作，实现毛刷头的复合运动，其中，毛刷头的运动轨迹是由：径向运动、轴向运动和圆周运动三个运动复合形成的，在外力的牵引下，整个装置沿着管道进行移动；

所述椭圆形管道内壁清洗机器人，还包括喷水系统，所述喷水系统包括柔性水管(201)、刚性水管(202)和喷雾头(203)，其中刚性水管固定在后导向罩上和前导向罩上，并在刚性水管的末端安装喷雾头。

2.根据权利要求1所述的一种椭圆形管道内壁清洗机器人，其特征在于，

所述滑块(811)采用耐磨金属，为圆柱状，在滑块中镶嵌有一个钢球(812)，所述钢球作用在导向槽(31)的底部。

3.根据权利要求1所述的一种椭圆形管道内壁清洗机器人，其特征在于，

所述滑块的柱形面上套置有多个环状的轴瓦。