CN109675875A - 高压水清洗机器人装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高压水清洗机器人装置，包括多级驱动机构和喷射机构，其中首级驱动机构包括第一驱动电机和第一旋转机械臂，第一驱动电机通过一旋转关节驱动第一旋转机械臂旋转，第一旋转机械臂内部开设有线路通道，线路通道内设置有用于连接喷射机构的高压软管，旋转关节包括固定外环和设置在固定外环内部的转动内芯，转动内芯包括两端的驱动轴连接部、机械臂连接部和中部的绕线中心轴，固定外环侧壁对应绕线空间开设有线路入口，机械臂连接部上开设有连通绕线空间和线路通道的线路通孔，高压软管绕过绕线中心轴后从线路通孔穿过。该高压水清洗机器人装置具有结构新颖、软管不易磨损、使用寿命长、维修成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器清洗装置，具体的说，涉及了一种高压水清洗机器人装置。
背景技术
凝汽器、换热器、空气冷却器等在运行过程中会产生污垢，长期运行还会造成换热管通流管径变小甚至堵塞，不仅会降低设备运行效率，严重时还会造成管网的污染和老化，进而造成设备被迫停运和经济损失。此外，设备停运后，如不及时清洗，污垢干枯后也会增加清洗难度及维护检修费用。因此，提供在线、离线清洗十分重要。
目前，上述工业换热器经常采用的是停机拆卸清洗方式、人工清洗或者利用化学品清洗。由于冷却管数量多、劳动强度大、工作环境恶劣，离线人工清洗难以满足大规模生产以及安全生产的要求，而且需要频繁启停换热器，也会增加能源的损耗。
公开号为1664486的发明专利公开了一种电厂凝汽器高压水射流在线清洗机器人技术，该技术采用的是旋转机械臂结构，其靠多级旋转机械臂来回转动，使高压喷头与各个换热管对齐。用于输送高压水的高压软管是设置在旋转机械臂外部的，其被旋转机械臂带动着来回弯折，容易发生磨损，缩短使用寿命，增加维修成本；另外，其依靠安装在凝汽器外部的绞盘输送高压软管，工作时需要保证高压软管在绞盘输送时与旋转机械臂动作的协调性，操作不便；此外，该装置需要通过高压喷头的伸缩进入换热管孔内进行清洗，高压喷头伸缩的动力来源于高压喷头向后喷水的反作用力，这就需要较大的水压，但水压越大，准确对位的难度也就越大，还要另外增加收水功能以便能够准确对位。
申请号为201720399695.4的实用新型专利公开了一种胶球清洗机器人装置，其将旋转机械臂内部的通道设置为高压水通道，这种结构不仅对旋转部的密封性要求较高，而且高压水与旋转机械臂直接接触，容易发生腐蚀。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种结构新颖、软管不易磨损、使用寿命长、维修成本低的高压水清洗机器人装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高压水清洗机器人装置，包括多级驱动机构和喷射机构，其中首级驱动机构包括第一驱动电机和第一旋转机械臂，所述第一驱动电机通过一旋转关节驱动所述第一旋转机械臂旋转，所述第一旋转机械臂带动所述喷射机构运动，所述第一旋转机械臂内部开设有线路通道，所述线路通道内设置有用于连接所述喷射机构的高压软管，所述旋转关节包括固定外环和设置在所述固定外环内部的转动内芯，所述转动内芯包括两端的驱动轴连接部、机械臂连接部和中部的绕线中心轴，所述驱动轴连接部连接所述第一驱动电机的驱动轴，所述绕线中心轴与所述固定外环之间形成绕线空间，所述固定外环侧壁对应所述绕线空间开设有线路入口，所述机械臂连接部连接所述第一旋转机械臂，所述机械臂连接部上开设有连通所述绕线空间和线路通道的线路通孔，所述高压软管绕过所述绕线中心轴后从所述线路通孔穿过。
基于上述，所述线路通孔位于以所述绕线中心轴为圆心的圆上，所述线路通孔的长度占整个圆周长的1/3-1/2。
基于上述，所述喷射机构包括壳体、设置在所述壳体后端的直线驱动器、设置在所述壳体内部的传动架和设置在所述壳体前端的喷嘴，所述喷嘴的后端设置有连接所述高压软管的软管接头，所述传动架的两端分别连接所述直线驱动器的驱动端和所述喷嘴。
基于上述，所述喷嘴前端套设有对接导向罩，所述对接导向罩伸出所述喷嘴前端设置。
基于上述，它还包括定位板，所述第一驱动电机安装在所述定位板上，所述定位板的两端设置有人孔盖固定螺栓，所述第一驱动电机底部设置有人孔盖密封圈。
基于上述，多级所述驱动机构首尾顺次连接，每级驱动机构均包括一驱动电机和一旋转机械臂，所述喷射机构安装在末级驱动机构旋转机械臂端部，每个驱动电机与旋转机械臂之间的连接、驱动方式均和第一驱动电机与所述第二旋转机械臂之间的连接、驱动方式相同。
基于上述，每个所述驱动电机的电源线均与所述高压软管并排设置。
基于上述，每个所述旋转机械臂的形状均为L形。
基于上述，每个所述驱动电机均为伺服电机。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明与传统的换热器在线清洗装置不同，所述高压软管安装在机械臂内部，所述喷射机构设置在机械臂驱动末端，通过所述旋转关节的设置，使所述第一旋转机械臂在来回转动过程中，所述高压软管能够缠绕在所述绕线中心轴上或者从所述绕线中心轴上松开，不仅提高了所述高压软管动作的顺畅性，不需要高压软管来回反复运动，避免摩擦、往复折，延长了机器人使用寿命，其具有结构新颖、软管不易磨损、使用寿命长、维修成本低的优点。
进一步地，将所述线路通孔的长度设置为其所在圆周长的1/3-1/2，使其相对于所述高压软管起到一个行程长孔的作用，减少了所述高压软管在缠绕过程中的运动幅度，进一步避免了磨损。
进一步地，通过所述直线驱动器的设置，可对所述喷嘴的伸缩进行机械式驱动和定位，与传统清洗装置依靠高压水的反作用力驱动高压软管在换热管内壁伸缩相比，可减轻高压软管的摩擦，稳定所述喷嘴伸缩的方向，实现准确对位。
进一步地，所述对接导向罩的设置，方便与换热管管口对接，对接完成后形成密闭空间，无需像传统设备一样将所述喷嘴伸入管口内，就能进行冲洗，从而避免因所述喷嘴与换热管磕碰而导致换热管的损坏。
进一步地， 所述定位板的设置，方便所述第一驱动电机固定，离线清洗或者检修时，所述定位板可直接通过两端的人孔盖固定螺栓固定在换热器人孔上，在线清洗时，所述定位板固定到人孔盖的卡槽内，两端的人孔盖固定螺栓在换热器人孔处，人孔盖与第一驱动电机之间通过所述人孔盖密封圈实现密封。
进一步地，所述第二旋转机械臂与所述第一旋转机械臂配合，所述第一旋转机械臂带动所述第二旋转机械臂做圆周运动，所述第二旋转机械臂带动所述喷射机构做圆周运动，两者共同调整所述喷射机构的位置，方便所述喷射机构与各个位置的换热器管对位。
附图说明
图1是本发明中高压水清洗机器人装置的工作示意图。
图2是本发明中高压水清洗机器人装置的安装图。
图3是本发明中旋转关节的侧面剖视图。
图4是本发明中旋转关节的俯视剖视图。
图5是本发明中喷射机构的结构示意图。
图中：1. 定位板；2. 第一驱动电机；3. 第一旋转机械臂；4. 第二驱动电机；5.第二旋转机械臂；6. 喷射机构；7. 旋转关节；8. 电源线；9. 高压软管；10. 换热器；11.换热管；12.人孔盖；31. 线路通道；61. 壳体；62. 直线驱动器；63. 传动架；64. 喷嘴；65.对接导向罩；66. 密封圈；67. 软管接头；71. 固定外环；72. 驱动轴连接部；73. 绕线中心轴；74. 机械臂连接部；75. 绕线空间；76. 线路入口；77. 线路通孔。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-4所示，一种高压水清洗机器人装置，包括第一驱动电机2、第一旋转机械臂3、第二驱动电机4、第二旋转机械臂5和喷射机构6；所述第一驱动电机2通过一旋转关节7驱动所述第一旋转机械臂3旋转，所述第二驱动电机4安装在所述第一旋转机械臂3的驱动端，所述第二驱动电机4驱动所述第二旋转机械臂5转动，所述喷射机构6安装在所述第二旋转机械臂5驱动端；第一驱动电机2和第一旋转机械臂3组成了一级驱动机构，第二驱动电机4和第二旋转机械臂5组成了二级驱动机构；所述第一旋转机械臂3和所述第二旋转机械臂5内部均开设有线路通道31，所述线路通道31内设置有用于连接所述喷射机构6的高压软管9，喷射机构6具体可以是高压喷头；所述第一驱动电机2与所述第一旋转机械臂3之间以及第二驱动电机4与第二旋转机械臂5之间分别连接一具有相同结构的旋转关节7，所述旋转关节7包括固定外环71和设置在所述固定外环71内部的转动内芯，所述转动内芯包括两端的驱动轴连接部72、机械臂连接部74和中部的绕线中心轴73，所述驱动轴连接部72连接所述第一驱动电机2的驱动轴，所述绕线中心轴73与所述固定外环71之间形成绕线空间75，所述固定外环71侧壁对应所述绕线空间75开设有线路入口76，所述机械臂连接部74连接所述第一旋转机械臂3或者所述第二旋转机械臂5，所述机械臂连接部74上开设有连通所述绕线空间75和线路通道31的线路通孔77，所述高压软管9绕过所述绕线中心轴73后从所述线路通孔77穿过。
工作原理：首先，将该高压水清洗机器人装置安装到换热器10端部。换热器10中的换热管11管口端呈圆形排布，第一驱动电机2正投影在圆心处；然后，启动第一驱动电机2，第一驱动电机2通过所述旋转关节7带动第一旋转机械臂3来回转动，使第二驱动电机4以第一驱动电机2为圆心转动，使喷射机构6转动至不同的角度，启动所述第二驱动电机4，第二驱动电机4通过所述旋转关节7带动第二旋转机械臂5来回转动，使喷射机构6以第二驱动电机4为圆心转动，以调整喷射机构6到圆心处的径向距离，从而实现喷射机构6与各个换热管11管口对齐，在第一旋转机械臂3和第二旋转机械臂5转动的同时，高压软管9可缠绕或者松开绕线中心轴73，提高了了动作的顺畅性，避免磨损、往复折，延长使用寿命；最后，高压软管9将高压水输送至喷射机构6处，对换热管11进行冲洗。
为了更好地避免磨损，所述线路通孔77位于以所述绕线中心轴73为圆心的圆上，所述线路通孔77的长度占整个圆周长的1/3-1/2；使用时，线路通孔77相对于所述高压软管9起到一个行程长孔的作用，减少了所述高压软管9在缠绕过程中的运动幅度，进一步避免了磨损。
为了使喷射机构6与换热管11管口精确对接，所述喷射机构6包括壳体61、设置在所述壳体61后端的直线驱动器62、设置在所述壳体61内部的传动架63和设置在所述壳体61前端的喷嘴64，所述喷嘴64的后端设置有连接所述高压软管9的软管接头67，所述传动架63的两端分别连接所述直线驱动器62的驱动端和所述喷嘴64；使用时，直线驱动器62通过传动架6带动喷嘴64伸缩，机械式的驱动方式与传统清洗装置依靠高压水的反作用力驱动伸缩相比，可减小水压，并稳定所述喷嘴64伸缩的方向，实现准确对位。
为了避免因喷嘴64与换热管11磕碰损坏换热器10，所述喷嘴64前端套设有对接导向罩65，所述对接导向罩65伸出所述喷嘴64前端设置；使用时，喷嘴64向前伸出，对接导向罩65密封在换热管11管口处，即可进行高压水冲洗，对接导向罩65能够避免喷嘴64与换热管11触碰的可能性，对接导向罩65具体可以使用橡胶圈或者其它柔性材料，均可保护换热器10不受损坏。
为了保证喷嘴64运动过程中的密封性，壳体61前端对应喷嘴64设置有密封圈66。
为了便于安装，该高压水清洗机器人装置还包括定位板1，所述第一驱动电机2安装在所述定位板1上，所述定位板1的两端设置有人孔盖固定螺栓，所述第一驱动电机2底部设置有人孔盖密封圈；在离线清洗或者检修时，所述定位板1可直接通过两端的人孔盖固定螺栓固定在换热器人孔上，在线清洗时，所述定位板1固定到人孔盖12的卡槽内，两端的人孔盖固定螺栓在换热器人孔处，人孔盖12与第一驱动电机2之间通过所述人孔盖密封圈实现密封。
所述第二驱动电机4的电源线8与所述高压软管9并排设置，以相同的方式穿过线路通孔77内。
所述第一旋转机械臂3的形状和所述第二旋转机械臂5的形状均为L形。
为了对喷射机构6精确定位，所述第一驱动电机2和所述第二驱动电机4均为伺服电机。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种高压水清洗机器人装置，包括多级驱动机构和喷射机构，其中首级驱动机构包括第一驱动电机和第一旋转机械臂，所述第一驱动电机通过一旋转关节驱动所述第一旋转机械臂旋转，所述第一旋转机械臂带动所述喷射机构运动，所述第一旋转机械臂内部开设有线路通道，所述线路通道内设置有用于连接所述喷射机构的高压软管，其特征在于：所述旋转关节包括固定外环和设置在所述固定外环内部的转动内芯，所述转动内芯包括两端的驱动轴连接部、机械臂连接部和中部的绕线中心轴，所述驱动轴连接部连接所述第一驱动电机的驱动轴，所述绕线中心轴与所述固定外环之间形成绕线空间，所述固定外环侧壁对应所述绕线空间开设有线路入口，所述机械臂连接部连接所述第一旋转机械臂，所述机械臂连接部上开设有连通所述绕线空间和线路通道的线路通孔，所述高压软管绕过所述绕线中心轴后从所述线路通孔穿过。
2.根据权利要求1所述的高压水清洗机器人装置，其特征在于：所述线路通孔位于以所述绕线中心轴为圆心的圆上，所述线路通孔的长度占整个圆周长的1/3-1/2。
3.根据权利要求1或2所述的高压水清洗机器人装置，其特征在于：所述喷射机构包括壳体、设置在所述壳体后端的直线驱动器、设置在所述壳体内部的传动架和设置在所述壳体前端的喷嘴，所述喷嘴的后端设置有连接所述高压软管的软管接头，所述传动架的两端分别连接所述直线驱动器的驱动端和所述喷嘴。
4.根据权利要求3所述的高压水清洗机器人装置，其特征在于：所述喷嘴前端套设有对接导向罩，所述对接导向罩伸出所述喷嘴前端设置。
5.根据权利要求1、2或4任一项所述的高压水清洗机器人装置，其特征在于： 它还包括定位板，所述第一驱动电机安装在所述定位板上，所述定位板的两端设置有人孔盖固定螺栓，所述第一驱动电机底部设置有人孔盖密封圈。
6.根据权利要求1或2所述的高压水清洗机器人装置，其特征在于：多级所述驱动机构首尾顺次连接，每级驱动机构均包括一驱动电机和一旋转机械臂，所述喷射机构安装在末级驱动机构旋转机械臂端部，每个驱动电机与旋转机械臂之间的连接、驱动方式均和第一驱动电机与所述第二旋转机械臂之间的连接、驱动方式相同。
7.根据权利要求3所述的高压水清洗机器人装置，其特征在于：多级所述驱动机构首尾顺次连接，每级驱动机构均包括一驱动电机和一旋转机械臂，所述喷射机构安装在末级驱动机构旋转机械臂端部，每个驱动电机与旋转机械臂之间的连接、驱动方式均和第一驱动电机与所述第二旋转机械臂之间的连接、驱动方式相同。
8.根据权利要求6所述的高压水清洗机器人装置，其特征在于：每个所述驱动电机的电源线均与所述高压软管并排设置。
9.根据权利要求6所述的高压水清洗机器人装置，其特征在于：每个所述旋转机械臂的形状均为L形。
10.根据权利要求6所述的高压水清洗机器人装置，其特征在于：每个所述驱动电机均为伺服电机。
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