CN109719093A - 一种地下管道自动清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下管道自动清洗装置，由动力设备、高压水装置、微型伺服电机驱动的轮式移动小车和后处理装置组成，包括：动力系统、水射流系统、虹吸系统、密封系统、控制系统、收放线机构和污水处理系统；本发明通过控制系统控制小车按照预设的轨迹在管道行进，在行进的过程中通过高压水装置将高压水输送到水射流系统，所述高压水射流系统将管道底泥激起形成流化状态，然后通过虹吸系统将流态污泥输送到管道外的后续处理装置进行处理，直至管道内的含泥污泥得到全部清除；本发明结构简单紧凑，制造成本低，实现地下管道的清洗，大大提高地下管道的清洗效率与自动化水平。

Description

一种地下管道自动清洗装置

技术领域

本发明涉及管道清洗领域，具体涉及一种地下管道自动清洗装置。

背景技术

下水管道清洗是采用化学方法或者物理方法对下水管道内表面污垢进行清除，达到清洗目的，保证下水管道内表面恢复原来表明材质的过程；下水管道在原材料钢管、钢板、不锈钢等在轧制时会形成轧皮；管道在制造、储运及安装过程中会形成铁锈、焊渣和为防腐涂覆在管道上的泥质防锈剂，尘土、砂子、水泥、保温材料等杂质，上述的轧皮、铁锈、焊渣、防锈剂和泥沙等各种杂质严重影响管道的正常使用，因此对下水管道进行清洗，使管道内恢复材质本身表面，清洗后，在干净的金属表面形成一层致密的化学钝化膜，钝化膜可以有效的防止污垢的再次产生。

城市排水管道在长期运行当中由于水质的物理化学特性及微生物的作用，常常使管道内壁产生腐蚀和结垢的现象发生，从而导致管道流量降低，排水能力迅速下降，还常常使水质变坏发臭，所以，有效清除管道内的污垢是非常必要的，它不但能够提高水的流量，而且还能够降低电耗，改善管道环境，提高卫生条件，确保水质的质量。

发明内容

根据以上背景内容，本发明提出了一种地下管道自动清洗装置，解决了目前各城市地下管道清洗技术落后，清洗周期长、效率低、改造费用大、通用性差和成本高的问题；本发明清洗流程简单、无需改造管道体结构，具有很强的通用性。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种地下管道自动清洗装置主体由动力设备、高压水装置、微型伺服电机驱动的轮式移动小车和后处理装置组成，所述清洗机、微型伺服电机驱动的轮式移动小车和后处理装置通过管道连接；根据功能区分，所述地下管道清洗装置包括：动力系统、水射流系统、虹吸系统、密封系统、控制系统和收放线机构；所述动力系统、水射流系统、虹吸系统和收放线机构与控制系统连接，所述密封系统安装于移动小车的车盖与车体之间、信号线引出线以及轮轴与车体的接触点。

所述动力系统包括：驱动电机2、驱动轮5、减速器3、差速器4转向电机6、转向齿轮9和转向轮10；所述驱动电机2的输出轴与减速器2连接，所述减速器2与差速器3连接，所述驱动轮5分别安装于驱动轴的两端，所述差速器3通过驱动轴与驱动轮5连接，所述转向电机6的输出轴与转向齿轮9连接，所述转向齿轮9与转向轴连接，所述转向齿轮9与转向轴连接，所述转向轮10分别安装于转向轴的两端。

所述水射流系统包括：动力设备、高压水装置、高压软管和喷嘴1，所述动力设备与高压水装置连接，所述喷嘴1安装于高压软管上，所述喷嘴1分别对称分布于车体前后的两侧。

所述虹吸系统包括：虹吸口7、虹吸管和泥浆泵，所述虹吸口7与虹吸管连接并对称分布于车身两侧，所述虹吸管与泥浆泵连接。

所述密封系统包括两个静密封点和三个动密封点，其中车盖与车体间的密封以及信号线引出线的密封点为静密封，轮轴与车体的接触点为旋转动密封，分别为前轮转向轴一处和后轮驱动轴两处；所述信号线的引出线的密封采用标准防水电缆接头，所述车盖与车体之间的密封为接触式密封，采用螺栓连接的整体垫片；所述轮轴与车体的接触点的旋转动密封采用内装式滑环组合密封，即将密封件安装于转轴的沟槽内。

优选的，所述控制系统采用PLC可编程控制器对清洗小车的运动进行自动控制，所述控制系统包括：控制面板电路、PLC控制器、直流电机控制信号转换电路、驱动电路、前轮转向电机接口和后轮驱动电机接口，所述控制面板电路与PLC控制器连接，所述PLC控制器与直流电机控制信号转换电路连接，所述直流电机控制信号转换电路与驱动电路连接，所述驱动电路分别连接于前轮转向电机接口和后轮驱动电机接口。

所述收放线机构包括：收放线驱动电机、收放线支架和卷线筒，所述收放线驱动电机的输出轴与所述卷线筒连接，所述卷线筒与收放线支架连接。

所述收放线驱动电机与所述控制系统电连接。

所述后处理装置包括：过滤器、分离器、收集管道、卧螺离心机和蝶片离心机；所述过滤器的入口与虹吸系统的流态污泥排出管连接，所述分离器的入口与所述过滤器的排出口连接，所述分离器的排出口分别与收集管道和卧螺离心机连接，所述卧螺离心机的出口分别为固体排出口和液体排出口，所述固体排出口排出脱水污泥，所述液体排出口连接蝶片离心机的入口，所述蝶片离心机出口分别排出渣，水和泥，排泥出口连接收集管道。

有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明的清洗装置，能够节省了清洗时间；采用自动控制技术，无需操作人员进入地下管道内工作，可以实现安全清洗；结构简单紧凑，与进口设备相比制造成本低，具有很高的经济性和很强的实用性。

附图说明

图1为本发明一种地下管道自动清洗装置结构方框图；

图2为本发明一种地下管道自动清洗装置清洗小车结构示意图；

图3为本发明一种地下管道自动清洗装置中喷嘴布置图；

图4为本发明一种地下管道自动清洗装置中虹吸口安装示意图；

图5为本发明一种地下管道自动清洗装置中车体垫片密封示意图；

图6为本发明一种地下管道自动清洗装置中整体垫片的示意图；

图7为本发明一种地下管道自动清洗装置中虹吸口示意图。

附图标记说明：1.喷嘴；2.驱动电机；3.减速器；4.差速器；5.驱动轮；6.转向电机；7.虹吸口；8.底盘；9.转向齿轮；10.转向轮。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

本发明所述的一种地下管道自动清洗装置主体由动力设备、高压水装置、微型伺服电机驱动的轮式移动小车和后处理装置组成，所述动力设备、高压水装置、微型伺服电机驱动的轮式移动小车和后处理装置通过管道连接；参照图1，所述地下管道清洗装置包括：动力系统、水射流系统、虹吸系统、密封系统、控制系统和收放线机构；所述动力系统、水射流系统、虹吸系统和收放线机构与控制系统连接，所述密封系统安装于移动小车的车盖与车体之间、信号线引出线以及轮轴与车体的接触点。

参照图2，所述动力系统包括：驱动电机2、驱动轮5、减速器3、差速器4转向电机6、转向齿轮9和转向轮10；根据图2，所述驱动电机2的输出轴与减速器2连接，所述减速器2与差速器3连接，所述驱动轮5分别安装于驱动轴的两端，所述差速器3通过驱动轴与驱动轮5连接，所述转向电机6的输出轴与转向齿轮9连接，所述转向齿轮9与转向轴连接，所述转向齿轮9与转向轴连接，所述转向轮10分别安装于转向轴的两端。

进一步的，为保证清洗小车能顺利通过管道人孔，并尽量减少密封点的设置，车体内置部件尽量集中对称放置。

所述水射流系统包括：动力设备、高压水装置、高压软管和喷嘴1，所述动力设备与高压水装置连接，所述喷嘴1安装于高压软管上，为达到较好的射流清洗效果，并抵消射流产生的反作用力，所述喷嘴1分别对称分布于车体前后的两侧，具体安装结构参照图3；所述喷嘴1采用此种布置方式的另一重要目的就是可以及时清除掉车体下方的底泥，防止车轮在附着污泥的管道底发生打滑现象，在一定程度上提高了小车的运动稳定性和控制精度。

所述虹吸系统包括：虹吸口7、虹吸管和泥浆泵，所述虹吸口7与虹吸管连接并对称分布于车身两侧，所述虹吸管与泥浆泵连接，所述虹吸口安装示意图参见图4。

进一步的，所述虹吸系统的功能是将被水射流激起成流化状态的污泥泥抽吸至管道外并输送到后续处理装置，为防止泥泥堵塞并达到良好的虹吸效果，所述虹吸口7设计为如图7所示的方漏斗形。

所述密封系统包括两个静密封点和三个动密封点，其中车盖与车体间的密封以及信号线引出线的密封点为静密封，轮轴与车体的接触点为旋转动密封，分别为前轮转向轴一处和后轮驱动轴两处；所述信号线的引出线的密封采用标准防水电缆接头，所述车盖与车体之间的密封为接触式密封，采用螺栓连接的整体垫片，如图5和图6所示；所述轮轴与车体的接触点的旋转动密封采用内装式滑环组合密封，即将密封件安装于转轴的沟槽内。

进一步的，所述控制系统采用PLC可编程控制器对清洗小车的运动进行自动控制，所述控制系统包括：控制面板电路、PLC控制器、直流电机控制信号转换电路、驱动电路、前轮转向电机接口和后轮驱动电机接口，所述控制面板电路与PLC控制器连接，所述PLC控制器与直流电机控制信号转换电路连接，所述直流电机控制信号转换电路与驱动电路连接，所述驱动电路分别连接于前轮转向电机接口和后轮驱动电机接口。

由于待清洗管道内往往设有管线等附属结构，清洗小车要拖带高压软管、虹吸管及电缆线等在管道底工作，为防止管道内附属结构妨碍清洗小车行进，须配备一套可以配合小车行进的实时收放线机构，本实施例所述收放线机构包括：收放线驱动电机、收放线支架和卷线筒，所述收放线驱动电机的输出轴与所述卷线筒连接，所述卷线筒与收放线支架连接。

进一步的，所述收放线驱动电机与所述控制系统电连接。

所述后处理装置包括：过滤器、分离器、收集罐、卧螺离心机和蝶片离心机；所述过滤器的入口与虹吸系统的流态污泥排出管连接，所述分离器的入口与所述过滤器的排出口连接，所述分离器的排出口分别与收集罐和卧螺离心机连接，所述卧螺离心机的出口分别为固体排出口和液体排出口，所述固体排出口排出脱水污泥，所述液体排出口连接蝶片离心机的入口，所述蝶片离心机出口分别排出渣，水和泥，排泥出口连接收集罐；所述虹吸系统排出的流态污泥进入过滤器过滤出固态杂质和污水混合液，所述污水进入分离器进行泥水分离，分离出的污泥进入到收集罐，分离出的水进入卧螺离心机，所述卧螺离心机对分离出的污水进行进一步的分离，将污水中的污泥脱水排出，分离出的污水进入蝶片离心机再次进行泥水分离，分离出的水直接排入污水管网或作为回用水，分离出的污泥进入收集罐。

实施例二

本发明动力设备和高压水装置可由清洗机代替，根据本发明清洗的地下管道的特点，清洗压力和流量，选用喷射型清洗机，考虑高压水输送要求及耐泥、耐腐蚀、防静电等因素，选用纤维增强型树脂高压软管。

本发明通过控制系统控制小车按照预设的轨迹在管道底行进，在行进的过程中通过高压水装置将高压水输送到水射流系统的喷嘴，形成的淹没高压水射流将管道底底泥激起形成流化状态，然后通过虹吸口及虹吸软管将流态污泥输送到管道外的后续处理装置进行处理，直至管道底污泥得到全部清除，在清洗过程中，小车的运动是通过控制系统进行自动控制的；为了防止高压软管、虹吸软管及电缆与管道内附件缠绕，通过收放线机构对小车位姿进行实时调整；所述清洗小车从管道顶人孔进入到管道内后，首先将其缓缓下放到管道底泥泥具有流动性的泥层中进行抽吸，之后继续缓慢下放小车并同时开启水射流装置，射流冲击附着在管道底的泥泥，先将车体下方的底泥激起并抽吸至管道外，使小车最终能够落到平整的管道底，从而保证其起始运动的平稳性，在一定程度上提高控制精度，小车平稳落到管道底后通过电机驱动和自动控制，开始按照预设的行进轨迹对整个管道体进行清洗，直至达到清洗要求。

本发明通过控制系统控制小车按照预设的轨迹在管道行进，在行进的过程中通过高压水装置将高压水输送到水射流系统，所述高压水射流系统将管道底泥激起形成流化状态，然后通过虹吸系统将流态污泥输送到管道外的后续处理装置进行处理，直至管道内的污泥全部清除；本发明结构简单紧凑，制造成本低，实现地下管道的清洗，大大提高地下管道的清洗效率与自动化水平。

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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地下管道自动清洗装置，其特征在于，主体由动力设备、高压水装置、微型伺服电机驱动的轮式移动小车和后处理装置组成，所述动力设备、高压水装置、微型伺服电机驱动的轮式移动小车和后处理装置通过管道连接；根据功能区分，所述地下管道清洗装置包括：动力系统、水射流系统、虹吸系统、密封系统、控制系统和收放线机构；所述动力系统、水射流系统、虹吸系统和收放线机构与控制系统连接，所述密封系统安装于移动小车的车盖与车体之间、信号线引出线以及轮轴与车体的接触点。

2.根据权利要求1所述的一种地下管道自动清洗装置，其特征在于：所述动力系统包括：驱动电机（2）、驱动轮（5）、减速器（3）、差速器（4）转向电机（6）、转向齿轮（9）和转向轮（10）；所述驱动电机（2）的输出轴与减速器（2）连接，所述减速器（2）与差速器（3）连接，所述驱动轮（5）分别安装于驱动轴的两端，所述差速器（3）通过驱动轴与驱动轮（5）连接，所述转向电机（6）的输出轴与转向齿轮（9）连接，所述转向齿轮（9）与转向轴连接，所述转向齿轮（9）与转向轴连接，所述转向轮（10）分别安装于转向轴的两端。

3.根据权利要求1所述的一种地下管道自动清洗装置，其特征在于：所述水射流系统包括：动力设备、高压水装置、高压软管和喷嘴（1），所述动力设备与高压水装置连接，所述喷嘴（1）安装于高压软管上，所述喷嘴（1）本别对称分布于车体前后的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种地下管道自动清洗装置，其特征在于：所述虹吸系统包括：虹吸口（7）、虹吸管和泥浆泵，所述虹吸口（7）与虹吸管连接并对称分布于车身两侧，所述虹吸管与泥浆泵连接。

5.根据权利要求1所述的一种地下管道自动清洗装置，其特征在于：所述密封系统包括两个静密封点和三个动密封点，其中车盖与车体件的密封以及信号线引出线的密封点为静密封，轮轴与车体的接触点为旋转动密封，分别为前轮转向轴一处和后轮驱动轴两处；所述信号线的引出线的密封采用标准防水电缆接头，所述车盖与车体之间的密封为接触式密封，采用螺栓连接的整体垫片；所述轮轴与车体的接触点的旋转动密封采用内装式滑环组合密封，即将密封件安装于转轴的沟槽内。

6.根据权利要求1所述的一种地下管道自动清洗装置，其特征在于：所述控制系统采用PLC可编程控制器对清洗小车的运动进行自动控制，所述控制系统包括：控制面板电路、PLC控制器、直流电机控制信号转换电路、驱动电路、前轮转向电机接口和后轮驱动电机接口，所述控制面板电路与PLC控制器连接，所述PLC控制器与直流电机控制信号转换电路连接，所述直流电机控制信号转换电路与驱动电路连接，所述驱动电路分别连接于前轮转向电机接口和后轮驱动电机接口。

7.根据权利要求1所述的一种地下管道自动清洗装置，其特征在于：所述收放线机构包括：收放线驱动电机、收放线支架和卷线筒，所述收放线驱动电机的输出轴与所述卷线筒连接，所述卷线筒与收放线支架连接。

8.根据权利要求1所述的一种地下管道自动清洗装置，其特征在于：所述动力设备、高压水装置、驱动电机、转向电机和收放线驱动电机与所述控制系统电连接。

9.根据权利要求1所述的一种地下管道自动清洗装置，其特征在于：所述后处理装置包括：过滤器、分离器、收集管道、卧螺离心机和蝶片离心机；所述过滤器的入口与虹吸系统的流态污泥排出管连接，所述分离器的入口与所述过滤器的排出口连接，所述分离器的排出口分别与收集管道和卧螺离心机连接，所述卧螺离心机的出口分别为固体排出口和液体排出口，所述固体排出口排出脱水污泥，所述液体排出口连接蝶片离心机的入口，所述蝶片离心机出口分别排出渣，水和泥，排泥出口连接收集管道。