CN108480340A - 化学釜罐清洗机器人 - Google Patents

Abstract

化学釜罐清洗机器人，包括伸缩杆液压系统、清洗液供应系统、冲洗水供应系统、清洗头、伸缩杆、底座、升降螺杆、移动电机、移动小齿轮、移动大齿轮、转动电机、转动小齿轮、转动大齿轮、喷淋头、刷轮、刷轮电机和液压伸缩元件，其特征在于：化学釜罐清洗机器人的升降螺杆从人孔中伸入釜罐内并垂直立于釜罐底部，升降螺杆上装有伸缩杆，伸缩杆的端头安装有清洗头，伸缩杆可以由移动电机带动在升降螺杆上下移动，也可以由转动电机带动与升降螺杆一起旋转；当冲洗水喷淋头工作时，控制系统控制伸缩杆液压系统的压力，使伸缩杆伸长至长度为L时，刚好刷轮的外圈丝毛长度有三分之一至三分之二的长度贴压在反应釜罐内壁上，此时冲洗水喷淋头喷射在反应釜罐内壁上的喷射压力与伸缩杆液压系统使伸缩杆伸长的压力达到平衡。

Description

化学釜罐清洗机器人

技术领域

本发明涉及化学釜罐清洗机器人，适用于各种化学釜罐的清洗，属于机械设备和清洁技术的技术领域。

背景技术

化学釜罐在使用一段时间后釜罐内壁就会粘上各种化学物质的残渣，当这些残渣累积到一定程度不及时清理就会影响釜罐的正常使用及产品的质量，目前各类化学釜罐的清洗多以人工清洗为主，由于釜罐体与外界唯一的联系通道就是一个尺寸不大的人孔，想要清洗到罐体内部的各个面不仅在空间上有所限制，而且罐体的清洗工作难度很大，费时费力，且由于化学釜罐内化学物质的毒害性，使化学釜罐放空化学物料后，需吹扫等待化学釜罐内空气达到入罐作业的条件，这需要十几小时甚至几十小时。化学釜罐清洗机器人则是根据釜罐清洗的特点进行了有针对性地开发、设计，它不但能保证清洗质量而且能极大地提高清洗效率，不仅将工作人员从繁重的体力劳动中解放出来，更为重要的是减小了入罐作业的安全危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种能自动旋转清洗化学釜罐内壁且能自动控制清洗伸缩杆长度和清洗喷水压力及刷轮刷壁压力的化学釜罐清洗机器人。

化学釜罐清洗机器人，包括伸缩杆液压系统、清洗液供应系统、冲洗水供应系统、清洗头、伸缩杆、底座、升降螺杆、移动电机、移动小齿轮、移动大齿轮、转动电机、转动小齿轮、转动大齿轮、喷淋头、刷轮、刷轮电机和液压伸缩元件，其特征在于：

1、化学釜罐清洗机器人的升降螺杆从人孔中伸入釜罐内并垂直立于釜罐底部，升降螺杆上装有伸缩杆，伸缩杆的端头安装有清洗头，伸缩杆可以由移动电机带动在升降螺杆上下移动，也可以由转动电机带动与升降螺杆一起旋转；化学反应釜、搅拌电机和搅拌轴是化学反应釜固有的安装部件，人孔是一圆形的孔位于反应釜上部的端面边缘处，化学釜罐清洗机器人就是通过人孔进入到釜内工作的；首先进入到釜内的是升降螺杆的前端，升降螺杆是一长杆状物体，在升降螺杆前端安装有一盘底座轴承，底座轴承的外圈安装在底座的轴承室里，在底座的上平面沿圆周方向均匀分布有螺纹孔，螺纹孔的圆周中心线与底座的轴承室中心线重合，下部轴承盖板中心有一通孔且孔径大于升降螺杆的外径，下部轴承盖板上沿圆周方向均匀分布有小孔且与底座的上平面沿圆周方向均匀分布的螺纹孔一一对应，下部轴承盖板中心的通孔中心与沿圆周方向均匀分布的小孔圆周中心同心，盖板螺栓通过这些一一对应的通孔和螺纹孔把底座与下部轴承盖板紧固在一起，下部轴承盖板紧压在底座轴承的外圈侧面，使底座轴承稳固在底座的轴承室里，从而使得升降螺杆与底座之间能相互同心旋转，底座的下平面与反应釜的底内平面贴合在一起，起着定位、支撑的作用。

2、升降螺杆的中段外圆表面上加工有螺纹及两条三角凹槽，螺母旋合在升降螺杆的中段外螺纹上，在螺母的下部外圆面上和中部外圆面上各安装有一盘移动轴承，在螺母的上部外圆面上安装了移动大齿轮，移动大齿轮与螺母为紧固联接能同步旋转，两盘移动轴承与移动大齿轮同心，两盘移动轴承的外圈安装在伸缩杆右端的轴承室内；伸缩杆右端下侧的下板外形为圆盘形，下板的中心处有一通孔，通孔的外径大于升降螺杆的外径，在下板的平面上圆周均匀分布有一些小孔，小孔的圆周中心组成的圆与下板的中心处的通孔同心，在下板的中心通孔圆周上对称地制作有两个三角凸筋，三角凸筋与三角凹槽尺寸相匹配；在伸缩杆右端有一个圆形通孔，通孔孔径大于升降螺杆的外径，且穿套于升降螺杆上，通孔外四周的下平面上有沿圆周均匀分布的内螺纹孔，这些内螺纹孔与下板的圆周上均匀分布的这些小孔一一对应，这些均匀分布的内螺纹孔的圆周中心与伸缩杆右端的轴承室中心同心，下板螺栓穿过下板上的小孔并与伸缩杆右端下平面上沿圆周均匀分布的内螺纹孔相旋合，把下板与伸缩杆紧固在一起，三角凸筋则恰好嵌在三角凹槽里，下板紧压住下端的移动轴承的外圈；伸缩杆右端上侧的上板外形为圆盘形，上板的中心处有一通孔，通孔的外径大于升降螺杆的外径，在上板的圆周上均匀分布有一些小孔，小孔的圆周中心与上板的中心处的通孔同心；在伸缩杆右端圆形通孔的上平面上有沿圆周均匀分布的内螺纹孔与上板的圆周上均匀分布的这些小孔一一对应，这些均匀分布的内螺纹孔的圆周中心组成的圆与伸缩杆右端的轴承室中心同心，上板螺栓穿过上板上的小孔并与伸缩杆右端上平面上沿圆周均匀分布的内螺纹孔相旋合，把上板与伸缩杆紧固在一起，上板紧压住上端的移动轴承的外圈；伸缩杆可绕着螺母的中心旋转，但伸缩杆只能与升降螺杆同步旋转，在伸缩杆的最右侧安装有移动电机支架，在移动电机支架上安装有移动电机，在移动电机的输出轴上安装有移动小齿轮，移动小齿轮与移动大齿轮相啮合，当移动电机通电转动时可带动移动小齿轮同方向旋转，移动小齿轮带动移动大齿轮反方向旋转，移动大齿轮则带动螺母同方向旋转，从而使螺母在升降螺杆上正向旋转向上移动或反向旋转向下移动，并由此带动伸缩杆随螺母向上移动或向下移动，螺母在升降螺杆上旋转时，伸缩杆相对升降螺杆不旋转。

3、伸缩杆是一个在长度方向可伸缩的杆状物，伸缩杆由三节可相互移动的杆件组成，伸缩杆的右端通过移动轴承和螺母安装在升降螺杆上，并以升降螺杆的中心线为回转中心旋转，当螺母旋转并沿着升降螺杆长度方向移动时可带动伸缩杆一起同方向移动；在伸缩杆上配有液压伸缩元件，液压伸缩元件的左端与伸缩杆的最左端杆件固定相连，液压伸缩元件的右端与伸缩杆的最右端杆件固定相连，液压管把液压伸缩元件与伸缩杆液压系统联通，伸缩杆液压系统工作时会使液压伸缩元件的长度发生变化，从而使得伸缩杆的各节杆件伸出或者缩回以达到改变伸缩杆的长度的目的，伸缩杆液压系统将根据化学反应釜罐内径的大小自动调整伸缩杆长度至合适位置；在伸缩杆的左端安装有清洗头，清洗头由护罩、喷淋头、刷轮和刷轮电机组成，刷轮与刷轮电机固定联接，刷轮电机通电后可带动刷轮高速旋转，从而使刷轮在反应釜罐内壁上旋转清洗内壁污垢，刷轮的中心轴线与反应釜罐的中心轴线平行，护罩位于刷轮与刷轮电机之间，在护罩的刷轮两边各安装有一排喷淋头，一边的喷淋头通过清洗液管与清洗液供应系统连通，另一边的喷淋头通过清洗水管与冲洗水供应系统连通，清洗液喷淋头在清洗头前进的前方一侧。

4、升降螺杆的后端伸出在化学反应釜的外面，升降螺杆上的轴颈上固定安装有转动大齿轮，转动大齿轮能带动升降螺杆同步转动，转动大齿轮与转动小齿轮相啮合，转动小齿轮固定安装在转动电机的输出轴上，当转动电机通电旋转时可带动转动小齿轮同向旋转，转动电机固定安装在转动电机座上，转动电机座在工作时卡放在化学反应釜上顶面；在转动大齿轮的下方有固定套，固定套上有一通孔可套在升降螺杆的外圆表面上，升降螺杆相对固定套可转动，固定套的右端固定在转动电机座上。

5、控制系统与伸缩杆液压系统、清洗液供应系统、冲洗水供应系统、移动电机、转动电机和刷轮电机相连，控制系统起着收集各系统和电机的状态信息，协调安排各系统工作的作用；当冲洗水喷淋头工作时，控制系统控制伸缩杆液压系统的压力，使伸缩杆伸长至长度为L时，刚好刷轮的外圈丝毛长度有三分之一至三分之二的长度贴压在反应釜罐内壁上，此时冲洗水喷淋头喷射在反应釜罐内壁上的喷射压力与伸缩杆液压系统使伸缩杆伸长的压力达到平衡。

6、在准备清洗化学反应釜的内壁前，先将化学反应釜上的人孔盖打开，把升降螺杆的前端从人孔中伸进化学反应釜罐内，然后再把伸缩杆从从人孔伸进罐内，为了使伸缩杆的最小长度小于人孔的直径尺寸，此时伸缩杆各节杆件全部是处于回缩状态，在伸缩杆进入化学反应釜内后，将底座和转动电机座平放在化学反应釜的底部平面上，使升降螺杆处于垂直状态；在清洗机器人被固定好后控制系统首先将移动电机通电旋转，移动电机带动移动小齿轮同向旋转，移动小齿轮再带动与之啮合的移动大齿轮反向旋转，移动大齿轮又带动螺母同向旋转，旋转的螺母沿着升降螺杆向下移动并带动伸缩杆一起运动到化学反应釜的罐底停住，或旋转的螺母沿着升降螺杆向上移动并带动伸缩杆一起运动到化学反应釜的罐顶停住；此时控制系统向伸缩杆液压系统发出工作指令液压油经液压管进入液压伸缩元件内驱动液压伸缩元件伸长，同时液压伸缩元件驱动伸缩杆向外伸长，当清洗头触碰到化学反应釜的内壁时清洗头受到阻挡不再向前运动，伸缩杆液压系统的内部压力随之升高，当伸缩杆液压系统的内部压力达到设定值P1时伸缩杆液压系统发出指令液压伸缩元件停止工作，清洗头就会保持对化学反应釜内壁一定的压力，随后控制系统向刷轮电机、清洗液供应系统和冲洗水供应系统发出工作指令，清洗液通过清洗液管和喷淋头喷到要清洗的壁面，刷轮电机带动刷轮高速旋转洗刷涂有清洗液的壁面，冲洗水通过清洗水管和喷淋头喷到要冲洗的壁面上，此时控制系统自动控制伸缩杆液压系统控制伸缩杆伸长的压力与清洗水喷淋头喷射到化学反应釜的内壁的喷水压力达到平衡，在刷轮洗刷化学反应釜内壁的同时控制系统向转动电机发出工作指令，转动电机通电旋转并带动转动小齿轮同步旋转，转动小齿轮则驱动与之啮合的转动大齿轮反向旋转，转动大齿轮同步带动升降螺杆旋转，由于下板上的两个三角凸筋是嵌在升降螺杆上的两个三角凹槽里，故升降螺杆旋转时会带动下板一同旋转，由于下板是被下板螺栓固定在伸缩杆上，所以伸缩杆就产生了以升降螺杆中心线为中心的旋转运动；因为升降螺杆的位置不处在化学反应釜内圆的中心处，所以伸缩杆在旋转的过程中的长度是不断变化的，这个变化是由控制系统自动控制伸缩杆液压系统控制伸缩杆伸长的压力与清洗水喷淋头喷射到化学反应釜内壁的喷水压力达到平衡实现的，当伸缩杆旋转的方向需要伸缩杆变长才能使刷轮接触到化学反应釜内壁并保持压力恒定时，伸缩杆液压系统会因水压和液压平衡需求，驱动液压伸缩元件变长并带动伸缩杆变长，当伸缩杆旋转的方向需要伸缩杆缩短才能使刷轮到达需要清洗的化学反应釜内壁并保持压力恒定时，伸缩杆液压系统会因水压和液压平衡需求，驱动液压伸缩元件缩短并带动伸缩杆缩短，在这一过程中刷轮对化学反应釜内壁的压力和清洗水喷淋头喷射到化学反应釜内壁的喷水压力始终保持不变；当升降螺杆带动伸缩杆向一个方向旋转并使伸缩杆碰到搅拌轴时，搅拌轴就会阻挡伸缩杆继续旋转，此时转动电机的电流就会升高，控制系统在监测到转动电机的电流升高到一定值时就会切断转动电机的电路并自动切换转动电机的控制电路，然后再对转动电机通电使转动电机反转并驱动伸缩杆反转，伸缩杆反转后会一直旋转下去直至它从相反的方向再次触碰到搅拌轴，这样刷轮就把它所处水平位置的这一圈的化学反应釜内壁清洗完成，此时控制系统向刷轮电机、清洗液供应系统和冲洗水供应系统发出停止工作指令；随后控制系统向移动电机发出工作指令使其旋转，移动电机带动移动小齿轮同步旋转，移动小齿轮驱动与之啮合的移动大齿轮反向旋转，移动大齿轮带动与之固定联接的螺母同向旋转，旋转的螺母则会沿着升降螺杆杆身向上或向下移动，螺母同时会带动伸缩杆一起向上或向下移动，螺母向上或向下移动的距离接近与刷轮一次能清洗的宽度时，在螺母移动了设定的距离后控制系统向移动电机发出停止工作指令使移动电机停止转动；随后控制系统向刷轮电机、清洗液供应系统和冲洗水供应系统发出工作指令并重复前述的清洗过程直至将化学反应釜的整个内壁清洗完成。

7、清洗工作完成后，控制系统对伸缩杆液压系统发出指令使液压伸缩元件变短收缩，液压伸缩元件则驱动伸缩杆收缩至最短，此时控制系统再向伸缩杆液压系统发出停止工作指令，在整个系统全部停机、断电后再将化学釜罐清洗机器人从化学反应釜上移除，从而完成整个清洗过程。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、目前市场上还没有发现有与本发明类似的产品；

2、本发明能自动控制清洗伸缩杆长度和清洗喷水压力及刷轮刷壁压力，有较高的智能化水平；

3、本发明设备结构紧凑，适应性强，可自动适应各种反应介质与不同罐径大小的反应釜。

附图说明

图1是本发明实施例的剖面结构示意图；

图2是图1所示实施例中A放大示意图；

图3是图1所示实施例中B放大示意图；

图4是图1所示实施例中C放大示意图；

图5是图1所示实施例中清洗头（序号7）俯视图；

图6是图5所示实施例中D-D剖面示意图；

图7是图3所示实施例中E-E剖面示意图；

图8是图7所示实施例中人孔（序号38）示意图；

图9是图1所示实施例中传感器、电器控制系统示意图；

图10是图1所示实施例中F-F剖面示意图。

图1-10中：1、伸缩杆液压系统， 2、清洗液供应系统， 3、冲洗水供应系统， 4、化学反应釜， 5、搅拌电机， 6、搅拌轴， 7、清洗头， 8、清洗水管， 9、清洗液管， 10、伸缩杆，11、底座， 12、底座轴承， 13、盖板螺栓， 14、下部轴承盖板， 15、升降螺杆， 16、下板， 17、下板螺栓， 18、移动电机支架， 19、移动电机， 20、上板螺栓， 21、移动小齿轮， 22、移动大齿轮， 23、移动轴承， 24、上板， 25、螺母， 26、转动电机座， 27、转动电机， 28、固定套，29、转动小齿轮， 30、转动大齿轮， 31、轴颈， 32、液压管， 33、护罩， 34、喷淋头， 35、刷轮， 36、刷轮电机， 37、三角凸筋， 38、三角凹槽， 39、人孔， 40、控制系统， 41、液压伸缩元件。

具体实施方式

在图1—10所示的实施例中，化学釜罐清洗机器人，包括伸缩杆液压系统1、清洗液供应系统2、冲洗水供应系统3、清洗头7、伸缩杆10、底座11、升降螺杆15、移动电机19、移动小齿轮21、移动大齿轮22、转动电机27、转动小齿轮29、转动大齿轮30、喷淋头34、刷轮35、刷轮电机36和液压伸缩元件41，其特征在于：化学釜罐清洗机器人的升降螺杆15从人孔39中伸入釜罐内并垂直立于釜罐底部，升降螺杆15上装有伸缩杆10，伸缩杆10的端头安装有清洗头7，伸缩杆10可以由移动电机19带动在升降螺杆15上下移动，也可以由转动电机27带动与升降螺杆15一起旋转；化学反应釜4、搅拌电机5和搅拌轴6是化学反应釜4固有的安装部件，人孔39是一圆形的孔位于反应釜上部的端面边缘处，化学釜罐清洗机器人就是通过人孔39进入到釜内工作的；首先进入到釜内的是升降螺杆15的前端，升降螺杆15是一长杆状物体，在升降螺杆15前端安装有一盘底座轴承12，底座轴承12的外圈安装在底座11的轴承室里，在底座11的上平面沿圆周方向均匀分布有螺纹孔，螺纹孔的圆周中心线与底座11的轴承室中心线重合，下部轴承盖板14中心有一通孔且孔径大于升降螺杆15的外径，下部轴承盖板14上沿圆周方向均匀分布有小孔且与底座11的上平面沿圆周方向均匀分布的螺纹孔一一对应，下部轴承盖板14中心的通孔中心与沿圆周方向均匀分布的小孔圆周中心同心，盖板螺栓13通过这些一一对应的通孔和螺纹孔把底座11与下部轴承盖板14紧固在一起，下部轴承盖板14紧压在底座轴承12的外圈侧面，使底座轴承12稳固在底座11的轴承室里，从而使得升降螺杆15与底座11之间能相互同心旋转，底座11的下平面与反应釜的底内平面贴合在一起，起着定位、支撑的作用。

升降螺杆15的中段外圆表面上加工有螺纹及两条三角凹槽38，螺母25旋合在升降螺杆15的中段外螺纹上，在螺母25的下部外圆面上和中部外圆面上各安装有一盘移动轴承23，在螺母25的上部外圆面上安装了移动大齿轮22，移动大齿轮22与螺母25为紧固联接能同步旋转，两盘移动轴承23与移动大齿轮22同心，两盘移动轴承23的外圈安装在伸缩杆10右端的轴承室内；伸缩杆10右端下侧的下板16外形为圆盘形，下板16的中心处有一通孔，通孔的外径大于升降螺杆15的外径，在下板16的平面上圆周均匀分布有一些小孔，小孔的圆周中心组成的圆与下板16的中心处的通孔同心，在下板16的中心通孔圆周上对称地制作有两个三角凸筋37，三角凸筋37与三角凹槽38尺寸相匹配；在伸缩杆10右端有一个圆形通孔，通孔孔径大于升降螺杆15的外径，且穿套于升降螺杆15上，通孔外四周的下平面上有沿圆周均匀分布的内螺纹孔，这些内螺纹孔与下板16的圆周上均匀分布的这些小孔一一对应，这些均匀分布的内螺纹孔的圆周中心与伸缩杆10右端的轴承室中心同心，下板螺栓17穿过下板16上的小孔并与伸缩杆10右端下平面上沿圆周均匀分布的内螺纹孔相旋合，把下板16与伸缩杆10紧固在一起，三角凸筋37则恰好嵌在三角凹槽38里，下板16紧压住下端的移动轴承23的外圈；伸缩杆10右端上侧的上板24外形为圆盘形，上板24的中心处有一通孔，通孔的外径大于升降螺杆15的外径，在上板24的圆周上均匀分布有一些小孔，小孔的圆周中心与上板24的中心处的通孔同心；在伸缩杆10右端圆形通孔的上平面上有沿圆周均匀分布的内螺纹孔与上板24的圆周上均匀分布的这些小孔一一对应，这些均匀分布的内螺纹孔的圆周中心组成的圆与伸缩杆10右端的轴承室中心同心，上板螺栓20穿过上板24上的小孔并与伸缩杆10右端上平面上沿圆周均匀分布的内螺纹孔相旋合，把上板24与伸缩杆10紧固在一起，上板24紧压住上端的移动轴承23的外圈；伸缩杆10可绕着螺母25的中心旋转，但伸缩杆10只能与升降螺杆15同步旋转，在伸缩杆10的最右侧安装有移动电机支架18，在移动电机支架18上安装有移动电机19，在移动电机19的输出轴上安装有移动小齿轮21，移动小齿轮21与移动大齿轮22相啮合，当移动电机19通电转动时可带动移动小齿轮21同方向旋转，移动小齿轮21带动移动大齿轮22反方向旋转，移动大齿轮22则带动螺母25同方向旋转，从而使螺母25在升降螺杆15上正向旋转向上移动或反向旋转向下移动，并由此带动伸缩杆10随螺母25向上移动或向下移动，螺母25在升降螺杆15上旋转时，伸缩杆10相对升降螺杆15不旋转。

伸缩杆10是一个在长度方向可伸缩的杆状物，伸缩杆10由三节可相互移动的杆件组成，伸缩杆10的右端通过移动轴承23和螺母25安装在升降螺杆15上，并以升降螺杆15的中心线为回转中心旋转，当螺母25旋转并沿着升降螺杆15长度方向移动时可带动伸缩杆10一起同方向移动；在伸缩杆10上配有液压伸缩元件41，液压伸缩元件41的左端与伸缩杆10的最左端杆件固定相连，液压伸缩元件41的右端与伸缩杆10的最右端杆件固定相连，液压管32把液压伸缩元件41与伸缩杆液压系统1联通，伸缩杆液压系统1工作时会使液压伸缩元件41的长度发生变化，从而使得伸缩杆10的各节杆件伸出或者缩回以达到改变伸缩杆10的长度的目的，伸缩杆液压系统1将根据化学反应釜4罐内径的大小自动调整伸缩杆10长度至合适位置；在伸缩杆10的左端安装有清洗头7，清洗头7由护罩33、喷淋头34、刷轮35和刷轮电机36组成，刷轮35与刷轮电机36固定联接，刷轮电机36通电后可带动刷轮35高速旋转，从而使刷轮35在反应釜4罐内壁上旋转清洗内壁污垢，刷轮35的中心轴线与反应釜4罐的中心轴线平行，护罩33位于刷轮35与刷轮电机36之间，在护罩33的刷轮35两边各安装有一排喷淋头34，一边的喷淋头34通过清洗液管9与清洗液供应系统2连通，另一边的喷淋头34通过清洗水管8与冲洗水供应系统3连通，清洗液喷淋头34在清洗头7前进的前方一侧。

升降螺杆15的后端伸出在化学反应釜4的外面，升降螺杆15上的轴颈31上固定安装有转动大齿轮30，转动大齿轮30能带动升降螺杆15同步转动，转动大齿轮30与转动小齿轮29相啮合，转动小齿轮29固定安装在转动电机27的输出轴上，当转动电机27通电旋转时可带动转动小齿轮29同向旋转，转动电机27固定安装在转动电机座26上，转动电机座26在工作时卡放在化学反应釜4上顶面；在转动大齿轮30的下方有固定套28，固定套28上有一通孔可套在升降螺杆15的外圆表面上，升降螺杆15相对固定套28可转动，固定套28的右端固定在转动电机座26上。

控制系统40与伸缩杆液压系统1、清洗液供应系统2、冲洗水供应系统3、移动电机19、转动电机27和刷轮电机36相连，控制系统40起着收集各系统和电机的状态信息，协调安排各系统工作的作用；当冲洗水喷淋头34工作时，控制系统控制伸缩杆液压系统1的压力，使伸缩杆10伸长至长度为L时，刚好刷轮35的外圈丝毛长度有三分之一至三分之二的长度贴压在反应釜4罐内壁上，此时冲洗水喷淋头34喷射在反应釜4罐内壁上的喷射压力与伸缩杆液压系统1使伸缩杆10伸长的压力达到平衡。

在准备清洗化学反应釜4的内壁前，先将化学反应釜4上的人孔39盖打开，把升降螺杆15的前端从人孔39中伸进化学反应釜4罐内，然后再把伸缩杆10从从人孔39伸进罐内，为了使伸缩杆10的最小长度小于人孔39的直径尺寸，此时伸缩杆10各节杆件全部是处于回缩状态，在伸缩杆10进入化学反应釜4内后，将底座11和转动电机座26平放在化学反应釜4的底部平面上，使升降螺杆15处于垂直状态；在清洗机器人被固定好后控制系统40首先将移动电机19通电旋转，移动电机19带动移动小齿轮21同向旋转，移动小齿轮21再带动与之啮合的移动大齿轮22反向旋转，移动大齿轮22又带动螺母25同向旋转，旋转的螺母25沿着升降螺杆15向下移动并带动伸缩杆10一起运动到化学反应釜4的罐底停住，或旋转的螺母25沿着升降螺杆15向上移动并带动伸缩杆10一起运动到化学反应釜4的罐顶停住；此时控制系统40向伸缩杆液压系统1发出工作指令液压油经液压管32进入液压伸缩元件41内驱动液压伸缩元件41伸长，同时液压伸缩元件41驱动伸缩杆10向外伸长，当清洗头7触碰到化学反应釜4的内壁时清洗头7受到阻挡不再向前运动，伸缩杆液压系统1的内部压力随之升高，当伸缩杆液压系统1的内部压力达到设定值P1时伸缩杆液压系统1发出指令液压伸缩元件41停止工作，清洗头7就会保持对化学反应釜4内壁一定的压力，随后控制系统40向刷轮电机36、清洗液供应系统2和冲洗水供应系统3发出工作指令，清洗液通过清洗液管9和喷淋头34喷到要清洗的壁面，刷轮电机36带动刷轮35高速旋转洗刷涂有清洗液的壁面，冲洗水通过清洗水管8和喷淋头34喷到要冲洗的壁面上，此时控制系统自动控制伸缩杆液压系统1控制伸缩杆10伸长的压力与清洗水喷淋头34喷射到化学反应釜4的内壁的喷水压力达到平衡，在刷轮35洗刷化学反应釜4内壁的同时控制系统40向转动电机27发出工作指令，转动电机27通电旋转并带动转动小齿轮29同步旋转，转动小齿轮29则驱动与之啮合的转动大齿轮30反向旋转，转动大齿轮30同步带动升降螺杆15旋转，由于下板16上的两个三角凸筋37是嵌在升降螺杆15上的两个三角凹槽38里，故升降螺杆15旋转时会带动下板16一同旋转，由于下板16是被下板螺栓17固定在伸缩杆10上，所以伸缩杆10就产生了以升降螺杆15中心线为中心的旋转运动；因为升降螺杆15的位置不处在化学反应釜4内圆的中心处，所以伸缩杆10在旋转的过程中的长度是不断变化的，这个变化是由控制系统自动控制伸缩杆液压系统1控制伸缩杆10伸长的压力与清洗水喷淋头34喷射到化学反应釜4内壁的喷水压力达到平衡实现的，当伸缩杆10旋转的方向需要伸缩杆10变长才能使刷轮35接触到化学反应釜4内壁并保持压力恒定时，伸缩杆液压系统1会因水压和液压平衡需求，驱动液压伸缩元件41变长并带动伸缩杆10变长，当伸缩杆10旋转的方向需要伸缩杆10缩短才能使刷轮35到达需要清洗的化学反应釜4内壁并保持压力恒定时，伸缩杆液压系统1会因水压和液压平衡需求，驱动液压伸缩元件41缩短并带动伸缩杆10缩短，在这一过程中刷轮35对化学反应釜4内壁的压力和清洗水喷淋头34喷射到化学反应釜4内壁的喷水压力始终保持不变；当升降螺杆15带动伸缩杆10向一个方向旋转并使伸缩杆10碰到搅拌轴6时，搅拌轴6就会阻挡伸缩杆10继续旋转，此时转动电机27的电流就会升高，控制系统40在监测到转动电机27的电流升高到一定值时就会切断转动电机27的电路并自动切换转动电机27的控制电路，然后再对转动电机27通电使转动电机27反转并驱动伸缩杆10反转，伸缩杆10反转后会一直旋转下去直至它从相反的方向再次触碰到搅拌轴6，这样刷轮35就把它所处水平位置的这一圈的化学反应釜4内壁清洗完成，此时控制系统40向刷轮电机36、清洗液供应系统2和冲洗水供应系统3发出停止工作指令；随后控制系统40向移动电机19发出工作指令使其旋转，移动电机19带动移动小齿轮21同步旋转，移动小齿轮21驱动与之啮合的移动大齿轮22反向旋转，移动大齿轮22带动与之固定联接的螺母25同向旋转，旋转的螺母25则会沿着升降螺杆15杆身向上或向下移动，螺母25同时会带动伸缩杆10一起向上或向下移动，螺母25向上或向下移动的距离接近与刷轮35一次能清洗的宽度时，在螺母25移动了设定的距离后控制系统40向移动电机19发出停止工作指令使移动电机19停止转动；随后控制系统40向刷轮电机36、清洗液供应系统2和冲洗水供应系统3发出工作指令并重复前述的清洗过程直至将化学反应釜4的整个内壁清洗完成。

清洗工作完成后，控制系统40对伸缩杆液压系统1发出指令使液压伸缩元件41变短收缩，液压伸缩元件41则驱动伸缩杆10收缩至最短，此时控制系统40再向伸缩杆液压系统1发出停止工作指令，在整个系统全部停机、断电后再将化学釜罐清洗机器人从化学反应釜4上移除，从而完成整个清洗过程。

Claims (7)

1.化学釜罐清洗机器人，包括伸缩杆液压系统（1）、清洗液供应系统（2）、冲洗水供应系统（3）、清洗头（7）、伸缩杆（10）、底座（11）、升降螺杆（15）、移动电机（19）、移动小齿轮（21）、移动大齿轮（22）、转动电机（27）、转动小齿轮（29）、转动大齿轮（30）、喷淋头（34）、刷轮（35）、刷轮电机（36）和液压伸缩元件（41），其特征在于：化学釜罐清洗机器人的升降螺杆（15）从人孔（39）中伸入釜罐内并垂直立于釜罐底部，升降螺杆（15）上装有伸缩杆（10），伸缩杆（10）的端头安装有清洗头（7），伸缩杆（10）可以由移动电机（19）带动在升降螺杆（15）上下移动，也可以由转动电机（27）带动与升降螺杆（15）一起旋转；伸缩杆（10）是一个在长度方向可伸缩的杆状物，伸缩杆（10）由三节可相互移动的杆件组成，伸缩杆（10）的右端通过移动轴承（23）和螺母（25）安装在升降螺杆（15）上，并以升降螺杆（15）的中心线为回转中心旋转，当螺母（25）旋转并沿着升降螺杆（15）长度方向移动时可带动伸缩杆（10）一起同方向移动；在伸缩杆（10）上配有液压伸缩元件（41），液压伸缩元件（41）的左端与伸缩杆（10）的最左端杆件固定相连，液压伸缩元件（41）的右端与伸缩杆（10）的最右端杆件固定相连，液压管（32）把液压伸缩元件（41）与伸缩杆液压系统（1）联通，伸缩杆液压系统（1）工作时会使液压伸缩元件（41）的长度发生变化，从而使得伸缩杆（10）的各节杆件伸出或者缩回以达到改变伸缩杆（10）的长度的目的，伸缩杆液压系统（1）将根据化学反应釜（4）罐内径的大小自动调整伸缩杆（10）长度至合适位置；在伸缩杆（10）的左端安装有清洗头（7），清洗头（7）由护罩（33）、喷淋头（34）、刷轮（35）和刷轮电机（36）组成，刷轮（35）与刷轮电机（36）固定联接，刷轮电机（36）通电后可带动刷轮（35）高速旋转，从而使刷轮（35）在反应釜（4）罐内壁上旋转清洗内壁污垢，刷轮（35）的中心轴线与反应釜（4）罐的中心轴线平行，护罩（33）位于刷轮（35）与刷轮电机（36）之间，在护罩（33）的刷轮（35）两边各安装有一排喷淋头（34），一边的喷淋头（34）通过清洗液管（9）与清洗液供应系统（2）连通，另一边的喷淋头（34）通过清洗水管（8）与冲洗水供应系统（3）连通，清洗液喷淋头（34）在清洗头（7）前进的前方一侧。

2.化学反应釜（4）、搅拌电机（5）和搅拌轴（6）是化学反应釜（4）固有的安装部件，人孔（39）是一圆形的孔位于反应釜上部的端面边缘处，化学釜罐清洗机器人就是通过人孔（39）进入到釜内工作的；首先进入到釜内的是升降螺杆（15）的前端，升降螺杆（15）是一长杆状物体，在升降螺杆（15）前端安装有一盘底座轴承（12），底座轴承（12）的外圈安装在底座（11）的轴承室里，在底座（11）的上平面沿圆周方向均匀分布有螺纹孔，螺纹孔的圆周中心线与底座（11）的轴承室中心线重合，下部轴承盖板（14）中心有一通孔且孔径大于升降螺杆（15）的外径，下部轴承盖板（14）上沿圆周方向均匀分布有小孔且与底座（11）的上平面沿圆周方向均匀分布的螺纹孔一一对应，下部轴承盖板（14）中心的通孔中心与沿圆周方向均匀分布的小孔圆周中心同心，盖板螺栓（13）通过这些一一对应的通孔和螺纹孔把底座（11）与下部轴承盖板（14）紧固在一起，下部轴承盖板（14）紧压在底座轴承（12）的外圈侧面，使底座轴承（12）稳固在底座（11）的轴承室里，从而使得升降螺杆（15）与底座（11）之间能相互同心旋转，底座（11）的下平面与反应釜的底内平面贴合在一起，起着定位、支撑的作用。

3.升降螺杆（15）的中段外圆表面上加工有螺纹及两条三角凹槽（38），螺母（25）旋合在升降螺杆（15）的中段外螺纹上，在螺母（25）的下部外圆面上和中部外圆面上各安装有一盘移动轴承（23），在螺母（25）的上部外圆面上安装了移动大齿轮（22），移动大齿轮（22）与螺母（25）为紧固联接能同步旋转，两盘移动轴承（23）与移动大齿轮（22）同心，两盘移动轴承（23）的外圈安装在伸缩杆（10）右端的轴承室内；伸缩杆（10）右端下侧的下板（16）外形为圆盘形，下板（16）的中心处有一通孔，通孔的外径大于升降螺杆（15）的外径，在下板（16）的平面上圆周均匀分布有一些小孔，小孔的圆周中心组成的圆与下板（16）的中心处的通孔同心，在下板（16）的中心通孔圆周上对称地制作有两个三角凸筋（37），三角凸筋（37）与三角凹槽（38）尺寸相匹配；在伸缩杆（10）右端有一个圆形通孔，通孔孔径大于升降螺杆（15）的外径，且穿套于升降螺杆（15）上，通孔外四周的下平面上有沿圆周均匀分布的内螺纹孔，这些内螺纹孔与下板（16）的圆周上均匀分布的这些小孔一一对应，这些均匀分布的内螺纹孔的圆周中心与伸缩杆（10）右端的轴承室中心同心，下板螺栓（17）穿过下板（16）上的小孔并与伸缩杆（10）右端下平面上沿圆周均匀分布的内螺纹孔相旋合，把下板（16）与伸缩杆（10）紧固在一起，三角凸筋（37）则恰好嵌在三角凹槽（38）里，下板（16）紧压住下端的移动轴承（23）的外圈；伸缩杆（10）右端上侧的上板（24）外形为圆盘形，上板（24）的中心处有一通孔，通孔的外径大于升降螺杆（15）的外径，在上板（24）的圆周上均匀分布有一些小孔，小孔的圆周中心与上板（24）的中心处的通孔同心；在伸缩杆（10）右端圆形通孔的上平面上有沿圆周均匀分布的内螺纹孔与上板（24）的圆周上均匀分布的这些小孔一一对应，这些均匀分布的内螺纹孔的圆周中心组成的圆与伸缩杆（10）右端的轴承室中心同心，上板螺栓（20）穿过上板（24）上的小孔并与伸缩杆（10）右端上平面上沿圆周均匀分布的内螺纹孔相旋合，把上板（24）与伸缩杆（10）紧固在一起，上板（24）紧压住上端的移动轴承（23）的外圈；伸缩杆（10）可绕着螺母（25）的中心旋转，但伸缩杆（10）只能与升降螺杆（15）同步旋转，在伸缩杆（10）的最右侧安装有移动电机支架（18），在移动电机支架（18）上安装有移动电机（19），在移动电机（19）的输出轴上安装有移动小齿轮（21），移动小齿轮（21）与移动大齿轮（22）相啮合，当移动电机（19）通电转动时可带动移动小齿轮（21）同方向旋转，移动小齿轮（21）带动移动大齿轮（22）反方向旋转，移动大齿轮（22）则带动螺母（25）同方向旋转，从而使螺母（25）在升降螺杆（15）上正向旋转向上移动或反向旋转向下移动，并由此带动伸缩杆（10）随螺母（25）向上移动或向下移动，螺母（25）在升降螺杆（15）上旋转时，伸缩杆（10）相对升降螺杆（15）不旋转。

4.升降螺杆（15）的后端伸出在化学反应釜（4）的外面，升降螺杆（15）上的轴颈（31）上固定安装有转动大齿轮（30），转动大齿轮（30）能带动升降螺杆（15）同步转动，转动大齿轮（30）与转动小齿轮（29）相啮合，转动小齿轮（29）固定安装在转动电机（27）的输出轴上，当转动电机（27）通电旋转时可带动转动小齿轮（29）同向旋转，转动电机（27）固定安装在转动电机座（26）上，转动电机座（26）在工作时卡放在化学反应釜（4）上顶面；在转动大齿轮（30）的下方有固定套（28），固定套（2）8上有一通孔可套在升降螺杆（15）的外圆表面上，升降螺杆（15）相对固定套（28）可转动，固定套（28）的右端固定在转动电机座26上。

5.控制系统（40）与伸缩杆液压系统（1）、清洗液供应系统（2）、冲洗水供应系统（3）、移动电机（19）、转动电机（27）和刷轮电机（36）相连，控制系统（40）起着收集各系统和电机的状态信息，协调安排各系统工作的作用；当冲洗水喷淋头（34）工作时，控制系统控制伸缩杆液压系统（1）的压力，使伸缩杆（10）伸长至长度为L时，刚好刷轮（35）的外圈丝毛长度有三分之一至三分之二的长度贴压在反应釜（4）罐内壁上，此时冲洗水喷淋头（34）喷射在反应釜（4罐）内壁上的喷射压力与伸缩杆液压系统（1）使伸缩杆（10）伸长的压力达到平衡。

6.在准备清洗化学反应釜（4）的内壁前，先将化学反应釜（4）上的人孔（39）盖打开，把升降螺杆（15）的前端从人孔（39）中伸进化学反应釜（4）罐内，然后再把伸缩杆（10）从从人孔（39）伸进罐内，为了使伸缩杆（10）的最小长度小于人孔（39）的直径尺寸，此时伸缩杆（10）各节杆件全部是处于回缩状态，在伸缩杆（10）进入化学反应釜（4）内后，将底座（11）和转动电机座（26）平放在化学反应釜（4）的底部平面上，使升降螺杆（15）处于垂直状态；在清洗机器人被固定好后控制系统（40）首先将移动电机（19）通电旋转，移动电机（19）带动移动小齿轮（21）同向旋转，移动小齿轮（21）再带动与之啮合的移动大齿轮（22）反向旋转，移动大齿轮（22）又带动螺母（25）同向旋转，旋转的螺母（25）沿着升降螺杆（15）向下移动并带动伸缩杆（10）一起运动到化学反应釜（4）的罐底停住，或旋转的螺母（25）沿着升降螺杆（15）向上移动并带动伸缩杆（10）一起运动到化学反应釜（4）的罐顶停住；此时控制系统（40）向伸缩杆液压系统（1）发出工作指令液压油经液压管（32）进入液压伸缩元件（41）内驱动液压伸缩元件（41）伸长，同时液压伸缩元件（41）驱动伸缩杆（10）向外伸长，当清洗头（7）触碰到化学反应釜（4）的内壁时清洗头（7）受到阻挡不再向前运动，伸缩杆液压系统（1）的内部压力随之升高，当伸缩杆液压系统（1）的内部压力达到设定值P1时伸缩杆液压系统（1）发出指令液压伸缩元件（41）停止工作，清洗头（7）就会保持对化学反应釜（4）内壁一定的压力，随后控制系统（40）向刷轮电机（36）、清洗液供应系统（2）和冲洗水供应系统（3）发出工作指令，清洗液通过清洗液管（9）和喷淋头（34）喷到要清洗的壁面，刷轮电机（36）带动刷轮（35）高速旋转洗刷涂有清洗液的壁面，冲洗水通过清洗水管（8）和喷淋头（34）喷到要冲洗的壁面上，此时控制系统自动控制伸缩杆液压系统（1）控制伸缩杆（10）伸长的压力与清洗水喷淋头（34）喷射到化学反应釜（4）的内壁的喷水压力达到平衡，在刷轮（35）洗刷化学反应釜（4）内壁的同时控制系统（40）向转动电机（27）发出工作指令，转动电机（27）通电旋转并带动转动小齿轮（29）同步旋转，转动小齿轮（29）则驱动与之啮合的转动大齿轮（30）反向旋转，转动大齿轮（30）同步带动升降螺杆（15）旋转，由于下板（16）上的两个三角凸筋（37）是嵌在升降螺杆（15）上的两个三角凹槽（38）里，故升降螺杆（15）旋转时会带动下板（16）一同旋转，由于下板（16）是被下板螺栓（17）固定在伸缩杆（10）上，所以伸缩杆（10）就产生了以升降螺杆（15）中心线为中心的旋转运动；因为升降螺杆（15）的位置不处在化学反应釜（4）内圆的中心处，所以伸缩杆（10）在旋转的过程中的长度是不断变化的，这个变化是由控制系统自动控制伸缩杆液压系统（1）控制伸缩杆（10）伸长的压力与清洗水喷淋头（34）喷射到化学反应釜（4）内壁的喷水压力达到平衡实现的，当伸缩杆（10）旋转的方向需要伸缩杆（10）变长才能使刷轮（35）接触到化学反应釜（4）内壁并保持压力恒定时，伸缩杆液压系统（1）会因水压和液压平衡需求，驱动液压伸缩元件（41）变长并带动伸缩杆（10）变长，当伸缩杆（10）旋转的方向需要伸缩杆（10）缩短才能使刷轮（35）到达需要清洗的化学反应釜（4）内壁并保持压力恒定时，伸缩杆液压系统（1）会因水压和液压平衡需求，驱动液压伸缩元件（41）缩短并带动伸缩杆（10）缩短，在这一过程中刷轮（35）对化学反应釜（4）内壁的压力和清洗水喷淋头（34）喷射到化学反应釜（4）内壁的喷水压力始终保持不变；当升降螺杆（15）带动伸缩杆（10）向一个方向旋转并使伸缩杆（10）碰到搅拌轴（6）时，搅拌轴（6）就会阻挡伸缩杆（10）继续旋转，此时转动电机（27）的电流就会升高，控制系统（40）在监测到转动电机（27）的电流升高到一定值时就会切断转动电机（27）的电路并自动切换转动电机（27）的控制电路，然后再对转动电机（27）通电使转动电机（27）反转并驱动伸缩杆（10）反转，伸缩杆（10）反转后会一直旋转下去直至它从相反的方向再次触碰到搅拌轴（6），这样刷轮（35）就把它所处水平位置的这一圈的化学反应釜（4）内壁清洗完成，此时控制系统（40）向刷轮电机（36）、清洗液供应系统（2）和冲洗水供应系统（3）发出停止工作指令；随后控制系统（40）向移动电机（19）发出工作指令使其旋转，移动电机（19）带动移动小齿轮（21）同步旋转，移动小齿轮（21）驱动与之啮合的移动大齿轮（22）反向旋转，移动大齿轮（22）带动与之固定联接的螺母（25）同向旋转，旋转的螺母（25）则会沿着升降螺杆（15）杆身向上或向下移动，螺母（25）同时会带动伸缩杆（10）一起向上或向下移动，螺母（25）向上或向下移动的距离接近与刷轮（35）一次能清洗的宽度时，在螺母（25）移动了设定的距离后控制系统（40）向移动电机（19）发出停止工作指令使移动电机（19）停止转动 ；随后控制系统（40）向刷轮电机（36）、清洗液供应系统（2）和冲洗水供应系统（3）发出工作指令并重复前述的清洗过程直至将化学反应釜（4）的整个内壁清洗完成。

7.清洗工作完成后，控制系统40对伸缩杆液压系统1发出指令使液压伸缩元件41变短收缩，液压伸缩元件41则驱动伸缩杆10收缩至最短，此时控制系统40再向伸缩杆液压系统1发出停止工作指令，在整个系统全部停机、断电后再将化学釜罐清洗机器人从化学反应釜4上移除，从而完成整个清洗过程。