CN110340083B - 一种管道清理机构 - Google Patents

Abstract

一种管道清理机构，包括壳体、支撑组件、行走组件、螺旋卡死组件、排污管及除污漏斗，所述壳体与支撑组件一端相连，支撑组件另一端与螺旋卡死组件一端相连，螺旋卡死组件另一端与行走组件相连，所述壳体沿轴向一端通过螺纹与除污漏斗相连，除污漏斗与污垢接触部分为锯齿状，沿壳体的中心孔通过连接筋固定安装有排污管，且排污管与支撑壳体轴线重合，排污管末端通过管线连接有污泥泵。本发明管道清理机构以滚动式的行走方式，有效的增加了行走过程中的连贯性，同时也减轻了行走装置所输出的力矩。通过卡死装置控制螺旋角，可以根据不同的管道环境调整螺旋角，使其增大力矩减小速度或增大速度减小力矩，大大的增大工作效率。

Description

一种管道清理机构

技术领域

本发明属于管道清理机器人技术领域，具体涉及一种管道清理机构。

背景技术

管道运输是使用管道作为运输工具的液体和气体材料的长距离运输。管道运输系统已经广泛应用于石油运输，石油天然气运输，冶金，化工，矿石运输等各个领域。石油产品的管道运输比水运费高，但仍比铁路运输便宜。液压管通过管道将流体状态的输送物体输送到相应的位置。煤和各种矿石被压缩成粉末，与液体混合并通过泵输送到管道中。这种运输方式可以提高运输效率并降低运输成本。因此，在运输煤和各种矿石时，液体的运输也相对广泛。管道运输给我们的工业化生产带来了许多便利的同时，也面临着许多问题，其中最为显著的就是管道内壁难清理的问题。粉末形成的流态物在管道运输过程中易产生沉淀物，由于泵或者其他动力源在提供动力的同时，动力会由于管道对流体的摩擦力而减弱。再加上管道有转弯处，这些原因都会导致流态物发生沉淀。在运送石油等类似物时，管道也会随着日积月累产生油泥。这些沉淀物和油泥会很大程度上降低管道运送效率，给管道运输带来不便。甚至会堵塞管道，使其无法正常工作。目前在管道清洗过程中,清洗设备绝大部分是采用无动力缆绳拖拉行走方式来进行清洗,无法根据管道的内部情况进行清洗参数的动态调整,管径的适应能力较差。为了解决这个问题,着眼于管道行走清洗机器人的研究开发,而在国内这方面研究尚少。为了较好地解决管道的清洗难题,开发和研制管道清洗机器势在必行。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提出一种管道清理机构，包括壳体、支撑组件、行走组件、螺旋卡死组件、排污管及除污漏斗，所述壳体与支撑组件一端相连，支撑组件另一端与螺旋卡死组件一端相连，螺旋卡死组件另一端与行走组件相连，所述壳体沿轴向一端通过螺纹与除污漏斗相连，除污漏斗与污垢接触部分为锯齿状，沿壳体的中心孔通过连接筋固定安装有排污管，且排污管与支撑壳体轴线重合，排污管末端通过管线连接有污泥泵。

所述壳体包括支撑壳体和保护壳体，在支撑壳体非相邻的外侧壁均通过螺栓固定安装有保护壳体、调速电机和电池组，所述保护壳体的长度与支撑壳体的长度相等，所述调速电机和电池组位于保护壳体内腔。

所述支撑组件包括电动伸缩杆和电动伸缩杆连接板，所述电动伸缩杆的缸体末端与电动伸缩杆连接板相连，电动伸缩杆连接板与支撑壳体通过螺栓固定安装，且支撑组件位于相邻设置的保护壳体之间。

所述螺旋卡死组件包括旋转圆盘、旋转方盘、第一轴承、磁铁定位销、固定支架，所述旋转圆盘一端与电动伸缩杆的活塞杆末端的圆形安装板相连，旋转圆盘的另一端通过其上的盲孔与第一轴承外圈过盈配合，所述固定支架一端的圆台外壁套设有旋转方盘，固定支架圆台伸出旋转方盘部分与第一轴承内圈过盈配合，所述旋转圆盘与旋转方盘沿周向均匀设置有通孔和螺纹孔，且旋转圆盘与旋转方盘同轴设置的通孔内安装有磁铁定位销，在所述固定支架的外圆面沿周向缠绕螺线圈形成电磁铁，与旋转圆盘和旋转方盘孔内的磁铁定位销形成相吸或者相斥，所述固定支架的另一端中心处设置有连接轴，连接轴通过键连接有从动齿轮，驱动电机输出轴通过键连接有与从动齿轮啮合的主动齿轮。

所述行走组件包括行走轮支架、连接轴，所述行走轮支架和连接轴固定安装于固定支架另一端，且连接轴位于固定支架的中心处，且连接轴通过键连接有从动齿轮，两个行走轮支架以连接轴为对称中心设置，其中一个行走轮支架上通过螺栓固定安装有驱动电机，驱动电机输出轴末端通过键连接有与从动齿轮啮合的主动齿轮， 所述行走轮支架之间安装有轮轴，且轮轴与行走轮支架接触面之间安装有第二轴承，轮轴通过软轴与调速电机的输出轴相连，轮轴外圆面套设有行走轮。

本发明的有益效果为：

1、本发明管道清理机构以滚动式的行走方式，有效的增加了行走过程中的连贯性，同时也减轻了行走装置所输出的力矩。采用螺旋滚动，并且通过卡死装置控制螺旋角，可以根据不同的管道环境调整螺旋角，使其增大力矩减小速度或增大速度减小力矩。这样不但保持了机构工作的力矩要求，而且可以大大的增大工作效率。

2、本发明采用软轴进行扭矩传递，通过螺旋的行走方式，可以有效的减轻支撑机构对于行走轮的压力，从而增加行走轮的使用寿命，也可以为支撑机构减轻负载，从而使本发明机构可以上升。

3、本发明设计螺旋卡死机构，可以根据不同阻力调节螺旋角，提高工作效率，有效防止因阻力过大烧毁电机。

4、本发明整体采用类球形外形设计，大大地提高机构在管道中可通过性。

5、本发明采用电动伸缩杆作为支撑机构，可以实现针对不同孔径管道进行清理。

6、本发明采用排污机构，能及时将管道内的垃圾排除，减少故障率。

附图说明

图1为本发明管道清理机构第一视角三维示意图；

图2为本发明管道清理机构第二视角三维示意图；

图3为本发明管道清理机构第一视角的仰视图；

图4为本发明管道清理机构第一视角的左视图；

图5为本发明管道清理机构的螺旋卡死机构俯视图；

图6为本发明管道清理机构的螺旋卡死机构B-B向剖视图；

1-壳体，101-支撑壳体，102-保护壳体，103-调速电机，104-电池组，105-软轴，2-支撑组件，201-电动伸缩杆，202-电动伸缩杆连接板，3-螺旋卡死组件，301-旋转圆盘，302-旋转方盘，303-第一轴承，304-磁铁定位销，305-固定支架，306-沉头螺栓，307-驱动电机，308-主动齿轮，309-从动齿轮，4-行走组件，401-行走轮支架，402-轮轴，403-行走轮，5-除污漏斗，6-排污管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1至图6所示，一种管道清理机构，包括壳体1、支撑组件2、行走组件4、螺旋卡死组件3、排污管6及除污漏斗5，所述壳体1与支撑组件2一端相连，支撑组件2另一端与螺旋卡死组件3一端相连，螺旋卡死组件3另一端与行走组件4相连，所述壳体1沿轴向一端通过螺纹与除污漏斗5相连，螺纹旋向与机构行走方向相反，使得除污漏斗5在排污过程中不会出现松动的现象，同时通过螺纹连接也便于日后的检修与维护，除污漏斗5与污垢接触部分为锯齿状，可以在机构螺旋行走过程中更好的除污，沿壳体1的中心孔通过连接筋固定安装有排污管6，且排污管6与支撑壳体101轴线重合，排污管6末端通过管线连接有排污泵。

所述壳体1包括支撑壳体101和保护壳体102，所述支撑壳体101为中空的正六面体结构，在支撑壳体101非相邻的三个外侧壁均通过螺栓固定安装有保护壳体102、调速电机103和电池组104，保护壳体102、调速电机103和电池组104均与支撑壳体101通过螺栓相连，所述保护壳体102的长度与支撑壳体101的长度相等，且三个保护壳体102的圆弧面位于同一圆心的圆上，所述调速电机103和电池组104位于保护壳体102内腔，调速电机103输出端与软轴105一端相连，所述调速电机103与电池组104相连。

所述支撑组件2包括电动伸缩杆201和电动伸缩杆连接板202，所述电动伸缩杆201的缸体末端与电动伸缩杆连接板202相连，电动伸缩杆连接板202与支撑壳体101通过螺栓固定安装，电动伸缩杆201活塞杆末端设置有圆形安装板，圆形安装板沿周向均布四个螺栓孔，且支撑组件2位于相邻设置的保护壳体102之间，所述电动伸缩杆201与电池组104相连。

所述螺旋卡死组件3包括旋转圆盘301、旋转方盘302、第一轴承303、磁铁定位销304、固定支架305、驱动电机307，所述旋转圆盘301一端通过沉头螺栓306与电动伸缩杆201的活塞杆末端的圆形安装板相连，旋转圆盘301的另一端通过其上的盲孔与第一轴承303外圈过盈配合，所述固定支架305一端的圆台外壁套设有旋转方盘302，旋转方盘302的外表面与固定支架305的外表面平齐，旋转方盘302与固定支架305通过沉头螺栓306固定安装，固定支架305圆台伸出旋转方盘302部分与第一轴承303内圈过盈配合，所述旋转圆盘301与旋转方盘302沿周向均匀设置有通孔和螺纹孔，相邻两个螺纹孔之间设置有四个通孔，螺纹孔个数为四个，且旋转圆盘301与旋转方盘302同轴设置的通孔内安装有磁铁定位销304，在所述固定支架305的外圆面沿周向缠绕螺线圈形成电磁铁，螺线圈与电池组104之间通过导线与双刀双掷开关相连，与旋转圆盘301和旋转方盘302孔内的磁铁定位销304形成相吸或者相斥，当螺线圈与磁铁定位销304相吸时，电磁铁完全在旋转方盘302孔内，不阻碍行走轮机构的旋转，此时为旋转状态；当螺线圈与磁铁定位销304相斥时，磁铁定位销304一半在旋转圆盘301内，另一半在旋转方盘302内，此时磁铁定位销304起到固定销的作用，阻止行走轮403旋转，起到固定作用，所述固定支架305的另一端中心处设置有连接轴，连接轴通过键连接有从动齿轮309，所述驱动电机307输出轴通过键连接有与从动齿轮309啮合的主动齿轮308。

所述行走组件4包括行走轮支架401，所述行走轮支架401固定安装于固定支架305远离圆台一端，且行走轮支架401相对于连接轴对称设置，其中一个行走轮支架401上通过螺栓固定安装有驱动电机307，所述行走轮支架401之间安装有轮轴402，且轮轴402与行走轮支架401接触面之间安装有第二轴承，轮轴402通过软轴105与调速电机103的输出轴相连，轮轴402外圆面套设有行走轮403。

本发明管道清理机构的一次使用说明为：

第一步，将本发明管道清理机构放置于管道内，通过遥控器上的电动伸缩杆201启动按钮，启动电动伸缩杆201，电动伸缩杆201的活塞杆不断伸长使行走组件4上的三个行走轮与管道内壁紧密贴合产生足够大的摩擦力；

第二步，通过遥控器按下螺线圈通电按钮，螺线圈通电产生磁力吸引磁铁定位销304，使磁铁定位销304完全进入旋转方盘302的通孔后，触发位于旋转方盘302内壁上的限位开关，限位开关反馈信号给遥控器，通过遥控器按下驱动电机307启动按钮，驱动电机307调节螺旋角，若未知管道垃圾类型，通过驱动电机307旋转先调整螺旋角为20°，以使作用在行走轮403上的力矩增大；若已知管道内垃圾类型，可根据具体情况调整，改变电流方向，螺线圈产生与磁铁定位销304相反的磁力，使磁铁定位销304移动至旋转圆盘301内，并触发旋转圆盘301通孔内的限位开关，限位开关反馈信号给遥控器；

第三步，通过遥控器同时按下调速启动按钮和污泥泵启动按钮，启动调速电机103，启动污泥泵，此时管道清理机构沿管道内壁螺旋进入，除污漏斗5开始清除管道垃圾并通过排污管6排出管道，至管道垃圾清理完毕，关闭调速电机103、关闭污泥泵。

当在清理的过程中需要调整螺旋角度时，则先停止调速电机103和污泥泵，重复步骤2进行调节。

Claims (3)

1.一种管道清理机构，其特征在于，包括壳体、支撑组件、行走组件、螺旋卡死组件、排污管及除污漏斗，所述壳体包括支撑壳体和保护壳体，在支撑壳体非相邻的外侧壁均通过螺栓固定安装有保护壳体、调速电机和电池组，所述保护壳体的长度与支撑壳体的长度相等，所述调速电机和电池组位于保护壳体内腔；所述壳体与支撑组件一端相连，支撑组件另一端与螺旋卡死组件一端相连，螺旋卡死组件另一端与行走组件相连，所述壳体沿轴向一端通过螺纹与除污漏斗相连，除污漏斗与污垢接触部分为锯齿状，沿壳体的中心孔通过连接筋固定安装有排污管，且排污管与支撑壳体轴线重合，排污管末端通过管线连接有污泥泵；

所述螺旋卡死组件包括旋转圆盘、旋转方盘、第一轴承、磁铁定位销、固定支架，所述旋转圆盘一端与电动伸缩杆的活塞杆末端的圆形安装板相连，旋转圆盘的另一端通过其上的盲孔与第一轴承外圈过盈配合，所述固定支架一端的圆台外壁套设有旋转方盘，固定支架圆台伸出旋转方盘部分与第一轴承内圈过盈配合，所述旋转圆盘与旋转方盘沿周向均匀设置有通孔和螺纹孔，且旋转圆盘与旋转方盘同轴设置的通孔内安装有磁铁定位销，在所述固定支架的外圆面沿周向缠绕螺线圈形成电磁铁，与旋转圆盘和旋转方盘孔内的磁铁定位销形成相吸或者相斥，所述固定支架的另一端中心处设置有连接轴，连接轴通过键连接有从动齿轮，驱动电机输出轴通过键连接有与从动齿轮啮合的主动齿轮。

2.根据权利要求1所述的一种管道清理机构，其特征在于：所述支撑组件包括电动伸缩杆和电动伸缩杆连接板，所述电动伸缩杆的缸体末端与电动伸缩杆连接板相连，电动伸缩杆连接板与支撑壳体通过螺栓固定安装，且支撑组件位于相邻设置的保护壳体之间。

3.根据权利要求1所述的一种管道清理机构，其特征在于：所述行走组件包括行走轮支架、连接轴，所述行走轮支架和连接轴固定安装于固定支架另一端，且连接轴位于固定支架的中心处，且连接轴通过键连接有从动齿轮，两个行走轮支架以连接轴为对称中心设置，其中一个行走轮支架上通过螺栓固定安装有驱动电机，驱动电机输出轴末端通过键连接有与从动齿轮啮合的主动齿轮， 所述行走轮支架之间安装有轮轴，且轮轴与行走轮支架接触面之间安装有第二轴承，轮轴通过软轴与调速电机的输出轴相连，轮轴外圆面套设有行走轮。

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