CN110201951B - 一种管道内壁处理装置以及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道内壁处理装置及处理方法，所述处理装置包括刀头、连接部件、动力部件、限位部件；其中所述刀头包括金属或石英制成的锯齿部，所述锯齿部形成封闭的圆环；所述连接部件在其第一延伸方向上一端连接所述刀头，另一端连接所述动力部件，所述动力部件带动所述连接部件围绕连接部件第一延伸方向上的中心轴自转；所述限位部件环绕所述连接部件设置，所述环绕方向形成的平面垂直于所述连接部件第一延伸方向。

Description

一种管道内壁处理装置以及处理方法

技术领域

本发明涉及清洁技术领域，具体涉及一种用于处理管形设备内部的装置以及相应的处理方法。

背景技术

在液晶基板玻璃生产过程中，混合料被加入窑炉内进行高温熔化，在此，混合料中含有大量的硼、铝、硅等原材料，在燃气发生燃烧及高温的条件下，窑炉内会产生大量废气以及经挥发的原材料，其需要由除尘系统抽出，以保证窑炉的安全及炉压的稳定。除尘系统中有一段很长的调节烟气温度的管型设备：多管冷却器(如图1所示)，多管冷却器将烟气从主管道分为多根细管道传送，增大到散热面积，达到较好的降温效果，最后再汇聚到一根粗管道，送进除尘室净化后排出。多管冷却器内径较小，长期使用过程中，高温烟气降温过程中形成大量坚硬结晶物粘附在多管冷却器内壁，管壁增厚，内径变得更小。一方面严重影响高温烟气降温效果，在多管冷却器内形成大量污染水和结晶物，也影响后续的烟气净化效果，且不符合环保的要求；另一方面，需要增大除尘风机频率才能保持炉压的稳定，不符合节能降耗的要求。

现有技术中，没有一种可以用于清理多管冷却器内坚硬结晶物的工具，清理过程只能依靠人站在多管冷却器顶部利用锤子敲，清理效果不好，且对多管冷却器损伤很大，费时费力且不安全。因此，设计一种用于清理管型设备内部的自动化装置具有积极意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于处理管型设备内部的装置，该装置能省时省力，安全、快速地将长管道型设备内部坚硬结晶物清理干净。

为了实现上述目的，本发明在第一方面提供了下述方案：

一种管道内壁处理装置，所述处理装置包括刀头、连接部件、动力部件、限位部件；其中所述刀头包括锯齿部；其中所述连接部件在其第一延伸方向上一端连接所述刀头，另一端连接所述动力部件，所述动力部件带动所述连接部件围绕连接部件第一延伸方向上的中心轴自转；所述限位部件环绕所述连接部件设置，所述环绕方向形成的平面垂直于所述连接部件第一延伸方向。

根据本发明的一个实施方案，所述刀头的锯齿部为金属或石英制成，并形成封闭的圆环。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述限位部件包括：中心环，所述中心环环绕连接部件并与连接部件固定连接；容纳杆，所述容纳杆为中空筒状结构，容纳杆与中心环圆周外侧固定，容纳杆轴向垂直于中心环外侧圆周，容纳杆至少为三个，沿中心环外侧圆周均匀分布；弹簧，所述弹簧位于连接杆空腔中；圆弧形挡板；插入销，所述插入销轴向垂直于圆弧形挡板的内侧圆周，插入销的一端与圆弧形挡板的弧形内侧固定，所述插入销可插入所述容纳杆空腔中与弹簧形成挤压。

限位部件保证该装置工作时刀头处于管道设备的正中心且在管道一周方向上受力基本均匀，不至于遗漏清理部位，也不至于刀头个别部位受力过大而损坏。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述刀头为圆环形刀头，其为适应于管形设备内径的可变直径刀头。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述刀头为圆柱形，沿圆柱形刀头轴线方向，圆柱形刀头一端与连接部件固定，另一端为圆环形锯齿部。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述刀头为圆台形，圆台形刀头较小的端面与连接部件固定，较大的端面为圆环形锯齿部。

上述刀头为高碳钢制成的、带有封闭圆环形锯齿部的刀头，封闭圆环形锯齿部可以防止刀头在工作时，由于内部结晶物坚硬，不易清理时被挤压而出现内缩的现象，提高工作效率。

优选地，所述刀头为内径大小不同的一套刀头，可以根据具体工作状况、需要清理的管道内径来选择不同的刀头。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述连接部件为伸缩杆。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述伸缩杆包括多个相互嵌套的连接杆。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述处理装置还包括定位部件，所述定位部件在连接部件第一延伸方向上调整刀头、连接部件和/或动力部件的位置。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述定位部件包括：底座；导柱，所述导柱垂直于底座并且一端固定在底座上；升降平台，所述升降平台沿导柱在竖直方向上滑动，所述刀头、连接部件和/或动力部件固定在升降平台上；丝杠，所述丝杠带动升降平台相对于底座作升降运动。

优选导柱为两根或多根，更优选为三根。

优选地，所述升降平台可以通过两种方式达到升降的目的：(1)通过手摇机构带动丝杠上升、下降达到升降的目的；(2)通过液压控制系统带动升降平台上升或下降。两种方式可以分别单独使用或混合使用。另下降时电机及升降平台重力带动刀头下降。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述处理装置还包括控制部件，所述控制部件控制动力部件的运转速度。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述处理装置还包括感温器，所述感温器测定刀头的温度并将所测定的温度数据发送给控制部件，所述控制部件根据接收到的温度数据调节所述动力部件的运转速度。

控制部件根据感温器测定的温度选择合适的转速，防止转速过快导致刀头烧坏或者转速过慢导致工作效率低。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述感温器位于所述刀头内部或与刀头相接触。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述连接部件为中空结构且具有冷却液注入口。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述连接部件还具有冷却液流出口。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述处理装置还包括控制部件和感温器，所述感温器测定刀头的温度并将所测定的温度数据发送给控制部件，所述控制部件根据接收到的温度数据调节所述动力部件的运转速度和连接部件内冷却液的流量。

控制部件根据感温器测定的温度选择合适的转速和冷却液流量，防止刀头温度过高而烧坏。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述连接部件为在两端都可以半环形对接的连接杆。优选地，连接杆与刀头之间的连接方式采用半环形对接，用螺栓加以固定，有效避免了采用对丝连接，加力后不易拆装的问题。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述动力部件是力矩电机，能为该装置提供较大的转动动力，该电机通过变频器控制转速，根据工作具体状况选择合适的转速，防止转速过快导致刀头烧坏或者转速过慢导致工作效率低。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述升降平台在水平方向实现位置调整的部件选自液压动力装置和/或手摇丝杠结构的至少一种。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述冷却液为冷却水。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，连接部件和限位部件都由金属制成，优选由不锈钢制成。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述刀头可以由高碳钢制成的、圆环形锯齿状刀头其通过旋转运动发挥机械式的除垢作用。

本文中的“丝杠”符合机械制造领域的一般定义，其主要功能是将旋转运动转换成直线运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。

在本发明的技术方案中，冷却水的流量需与刀头的转速相配合。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，半环形对接部的长度远小于连接部件。在一个实例中，连接部件的长度例如为50cm，半环形对接部的长度例如为1.5cm。

根据本发明的一个实施方案，所述处理装置中，所述处理装置还包括不锈钢桶带盖且盖上带有和管型设备外径一样大小的孔，主要收集清理的结晶物和冷却废水。清理管形设备时，可以将管形设备沿孔置入不锈钢桶中，刀头清理下的污垢直接落入桶中。

本发明在第二方面提供了一种利用上述管道内壁处理装置对管道内壁进行处理的方法，其中：

根据管道内径选择适合尺寸的刀头和限位部件；

根据管道长度选择需取用的连接部件的个数，使得装配好之后所述连接

部件的总长度大于所述管道长度，把所述连接部件沿第一延伸方向最终

安装在所述动力部件上；

通过定位部件调整所述动力部件在第一延伸方向上的位置，使得可以将

所述连接部件伸入所述管道内部；

启动所述动力部件，在第一延伸方向上调节所述定位部件以使被所述动

力部件带动而处于旋转中的刀头发生进给运动，并通入冷却液；

在对管道处理完成后，恢复所述动力部件在第一延伸方向上的位置。

在一个具体的实施方式中，所述定位部件在第一延伸方向上的进给速度为0.1至0.3米/分钟。

在一个更具体的实施方式中，所述冷却水的流量为3至6升/分钟。

本发明的技术效果

通过采用本发明的技术方案，通过设计一种用于清理管型设备内部的自动化装置，实现了将多管冷却器内部的坚硬结晶物清理干净，同时清理过程安全、高效。多管冷却器内部结晶物清理干净后，在保证窑炉所需工艺的条件下有效降低了除尘风机和轴流风机的使用频率，降低了能耗，提高了多管冷却器的冷却效率，减少了多管冷却器内部结晶物和污染水的产生，为除尘系统提供合适温度的烟气，提升了烟气的排放质量。

附图说明

图1是生产中多管冷却器的结构示意图。

图2是根据本发明一个实施方式中处理装置组成结构示意图。

图3是根据本发明一个实施方式中处理装置部分结构示意图。

图4是根据本发明一个实施方式中限位部件结构示意图。

图5是根据本发明一个实施方式中连接部件结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明而不起限制作用。

在一个实施方式中，本发明提供了一种用于处理管形设备内部的装置，如图2所示，该装置包括定位部件1、动力部件(电机)2、控制部件3、连接部件4、限位部件5、刀头6。

详见图2，该定位部件1包括底座1-1和升降平台1-2，升降平台1-2可沿双导柱1-3滑动。升降平台1-2可以通过两种方式达到升降的目的：(1)通过手摇机构1-4带动丝杠1-5上升、下降；(2)通过液压控制系统1-6带动升降平台1-2上升或下降。两种方式可以分别单独使用或者混合使用。

在一个实施方式中，电机2为力矩电机，能为该装置工作提供较大的转动动力，电机2由控制部件3控制转速，根据具体工作状况选择合适的转速，防止转速过快导致刀头烧坏或转速过慢导致工作效率过低。液压控制系统1-6和控制器3均固定在定位部件的底座1-1上。

另外的防止刀头烧坏的措施是去除污垢时使用冷却水。电机2下方连接部件4为空心结构，且带有一快接插头1-7，可以方便地接上外部冷却水。

刀头6容纳感温器(图中未示出)，该感温器测定刀头的温度并将所测定的温度数据发送给控制部件，所述控制部件根据接收到的温度数据调节所述电机的转速以及冷却水的流速。

刀头6，如图3所示，为高碳钢制成的封闭圆环形锯齿状刀头，所述刀头上方连接部件装有限位部件5(参见图4)，该限位部件5与连接部件(连接杆)4同轴。所述限位部件包括：中心环5-1，所述中心环5-1环绕连接部件4并与连接部件4固定连接；容纳杆5-2，所述容纳杆5-2为中空筒状结构，容纳杆5-2与中心环5-1圆周外侧固定，容纳杆5-2轴向垂直于中心环5-1外侧圆周，容纳杆5-2为三个，沿中心环5-1外侧圆周均匀分布；弹簧(图中未示出)，所述弹簧位于连接杆空腔中；圆弧形挡板5-3；插入销5-4，所述插入销5-4轴向垂直于圆弧形挡板5-3的内侧圆周，插入销5-4的一端与圆弧形挡板5-3的弧形内侧固定，所述插入销5-4可插入所述容纳杆5-2空腔中与弹簧形成挤压，使得三个弧形挡板5-3向外有相同的张力，保证装置工作时刀头处于管型设备的中心。

电机2与连接杆4，连接杆4与刀头6之间的连接方式采用半环形对接，用螺栓加以固定，如图5所示。

处理装置开始工作时，首先将该装置固定在多管冷却器顶板上，将刀头对准多管冷却器的单根管件，外部冷却水接到快插接头1-7上，接上电源，启动电机，通过控制部件3控制电机2转速带动刀头旋转，通过液压控制系统控制进给速度，利用电机2及升降平台1-2重力带动刀头向下，开始清理多管冷却器内部结晶物，当电机2及升降平台1-2重力不足以提供向下动力时可以配合手动摇把增大向下的动力。当刀头向下清理不到结晶物时，可以通过液压系统或手动摇把将升降平台1-2升起，在电机2和刀头之间增加连接杆，连接方式见图5。根据具体工作状况、需要清理的管件来选择内径大小不同的刀头。将不锈钢桶放在多管冷却器下方来收集清理出的结晶物和冷却废水，以免污染环境。

按照“具体实施方式”描述的结构组装出一套处理装置，在此，具体的安装参数为：本实施例的装置适用于单个管件半径为2.5cm的多管冷却器(3×4阵列)，单个管件长度为150cm；处理装置使用400w的力矩电机，该电机使用一台艾米克AMK3800系列变频器，连接杆由三个连接单元(各自长50cm)拼接而成，刀头和限位部件的半径适应于管件半径。竖直方向的定位使用手摇丝杠。

进行清理时，刀头转速为200rpm，内部通入冷却水，流量为3升/分钟，使用一个容积为50升的不锈钢制的水桶盛装从连接杆下部流出的水和污垢。

使用效果：自动运行设备，耗费1.5小时清理共12根管件，清理出的污垢干重共计544克。

按照“具体实施方式”描述的结构组装出一套处理装置，在此，具体的安装参数为：本实施例的装置适用于单个管件半径为5.5cm的多管冷却器(4×5阵列)，单个管件长度为180cm；处理装置使用520w的力矩电机，该电机使用一台艾米克AMK3800系列变频器，连接杆由三个连接单元(各自长60cm)拼接而成，刀头和限位部件的半径适应于管件半径。竖直方向的定位使用手摇丝杠。

进行清理时，刀头转速为180rpm，内部通入冷却水，流量为4.5升/分钟，使用一个容积为60升的不锈钢制的水桶盛装从连接杆下部流出的水和污垢。

使用效果：自动运行设备，耗费3.5小时清理共20根管件，清理出的污垢干重共计884克。

以上结合附图详细描述了本发明方法的优选实施方式，但是，本发明方法并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明方法的技术构思范围内，可以对本发明方法的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明方法的保护范围。

Claims (15)

1.一种管道内壁处理装置，其特征在于，所述处理装置包括刀头、连接部件、动力部件、限位部件；

其中所述刀头包括锯齿部；

所述连接部件在其第一延伸方向上一端连接所述刀头，另一端连接所述动力部件，所述动力部件带动所述连接部件围绕连接部件第一延伸方向上的中心轴自转；

所述限位部件环绕所述连接部件设置，所述环绕方向形成的平面垂直于所述连接部件第一延伸方向；

其中，所述刀头的锯齿部为金属或石英制成，并形成封闭的圆环；

而且其中，所述限位部件包括：

中心环，所述中心环环绕连接部件并与连接部件固定连接；

容纳杆，所述容纳杆为中空筒状结构，容纳杆与中心环圆周外侧固定，容纳杆轴向垂直于中心环外侧圆周，容纳杆至少为三个，沿中心环外侧圆周均匀分布；

弹簧，所述弹簧位于连接杆空腔中；

圆弧形挡板；

插入销，所述插入销轴向垂直于圆弧形挡板的内侧圆周，插入销的一端与圆弧形挡板的弧形内侧固定，所述插入销可插入所述容纳杆空腔中与弹簧形成挤压。

2.根据权利要求1所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述刀头为圆柱形，沿圆柱形刀头轴线方向，圆柱形刀头一端与连接部件固定，另一端为圆环形锯齿部。

3.根据权利要求1所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述刀头为圆台形，圆台形刀头较小的端面与连接部件固定，较大的端面圆周为锯齿部。

4.根据权利要求1所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述连接部件为伸缩杆。

5.根据权利要求4所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述伸缩杆包括多个相互嵌套的连接杆。

6.根据权利要求1所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括定位部件，所述定位部件在连接部件第一延伸方向上调整刀头、连接部件和/或动力部件的位置。

7.根据权利要求6所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述定位部件包括：

底座；

导柱，所述导柱垂直于底座并且一端固定在底座上；

升降平台，所述升降平台沿导柱在竖直方向上滑动，所述刀头、连接部件和/或动力部件固定在升降平台上；

丝杠，所述丝杠带动升降平台相对于底座作升降运动。

8.根据权利要求1所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括控制部件，所述控制部件控制动力部件的运转速度。

9.根据权利要求7所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括感温器，所述感温器测定刀头的温度并将所测定的温度数据发送给控制部件，所述控制部件根据接收到的温度数据调节所述动力部件的运转速度。

10.根据权利要求9所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述感温器位于所述刀头内部或与刀头相接触。

11.根据权利要求1所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述连接部件为中空结构且具有冷却液注入口。

12.根据权利要求10所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述连接部件还具有冷却液流出口。

13.根据权利要求11所述的管道内壁处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括控制部件和感温器，所述感温器测定刀头的温度并将所测定的温度数据发送给控制部件，所述控制部件根据接收到的温度数据调节所述动力部件的运转速度和连接部件内冷却液的流量。

14.一种利用根据权利要求1至13任一项所述的管道内壁处理装置对管道内壁进行处理的方法，其特征在于：

根据管道内径选择适合尺寸的刀头和限位部件；

根据管道长度选择需取用的连接部件的个数，使得装配好之后所述连接部件的总长度大于所述管道长度，把所述连接部件沿第一延伸方向最终安装在所述动力部件上；

通过定位部件调整所述动力部件在第一延伸方向上的位置，使得可以将所述连接部件伸入所述管道内部；

启动所述动力部件，在第一延伸方向上调节所述定位部件以使被所述动力部件带动而处于旋转中的刀头发生进给运动，并通入冷却液；

在对管道处理完成后，恢复所述动力部件在第一延伸方向上的位置；且所述定位部件在第一延伸方向上的进给速度为0.1至0.3米/分钟。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述冷却液的流量为3至6升/分钟。

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