CN110935701B - 一种爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人、管道粉尘处理或煤矿技术领域，具体涉及一种爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，包括吸尘杆组件和行走部件，吸尘杆组件以能够来回摆动的方式设置在行走部件上，行走部件用于在管道内行驶，吸尘杆组件的摆动轴线与行走部件的行驶方向平行，吸尘杆组件的摆动轴线与管道轴线的相对位置合适，该合适相对位置使得吸尘杆组件在摆动过程中吸尘杆组件靠近管道内壁的一端与管道内壁的距离不小于1.5mm且不大于3.5mm,在清扫过程中因摩擦造成的可燃性粉尘爆炸危险更小，并且，是采用负压吸附的方式，不会对造成管道内粉尘扬起，不会造成粉尘爆炸；此外，由于吸尘风量较小，可以提供更大的负压，提高了清灰效。

Description

一种爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人

技术领域

本发明涉及机器人、管道粉尘处理或煤矿技术领域，具体涉及一种爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人。

背景技术

在抛光打磨作业场所，生产过程中产生的粉尘处理过程大多采用集中抽取到防爆除尘器中进行处理。其中产生的铝粉、镁粉、铝镁粉尘、木材粉尘等具有爆炸性危险。当此类在除尘过程中沉积到抽尘管道厚度超过1mm时可能会发生管道爆炸。最近发生的江苏昆山“8•2”特别重大爆炸事故调查报告显示，事故发生的直接原因是事故车间除尘系统较长时间未按规定清理，铝粉尘集聚。除尘系统风机开启后，打磨过程产生的高温颗粒在集尘桶上方形成粉尘云，引发除尘系统及车间的系列爆炸，导致全车间所有工位操作人员直接受到爆炸冲击，造成群死群伤。

目前管道清灰方式有以下几种：

（1）将压缩空气经过胶管伸入除尘管道中对管道内粉尘进行清理，该方法可清理的空间有限，不能对长距离抽尘管道进行清理，并且在爆炸性粉尘抽尘管道中使用压缩空气正压吹扫的方法会引起粉尘扬尘，形成粉尘云，有爆炸隐患，爆炸性环境通用要求《GB3836》、可燃性粉尘环境用电气设备《GB12476》等相关标准明确禁止；

（2）采用将压缩空气集中在喷吹管内，并将喷吹管预埋到抽尘管道中的清灰方式，可以延长清灰距离，但是清灰效率较低，同时也不适用于爆炸性粉尘环境；

（3）采用前后两个可伸缩支撑盘前后拉伸实现清灰装置运动，并使用轴向毛刷刮灰，同时在装置中心抽尘的清灰方式，由于毛刷与管道内壁进行摩擦，可能会引起火花，同时会造成扬尘，存在安全隐患，同样适用于爆炸性粉尘环境。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前管道的可燃性积尘清理容易造成粉尘爆炸的问题，提供一种爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，包括吸尘杆组件和行走部件，所述吸尘杆组件以能够来回摆动的方式设置在所述行走部件上，所述行走部件用于在管道内行驶，所述吸尘杆组件的摆动轴线与所述行走部件的行驶方向平行，所述吸尘杆组件的摆动轴线与所述管道轴线的相对位置合适，该合适相对位置使得所述吸尘杆组件在摆动过程中所述吸尘杆组件靠近管道内壁的一端与所述管道内壁的距离不小于1.5mm且不大于3.5mm。

作为优选，所述行走部件包括本体架和至少三个滚动部件，至少三个所述滚动部件中的三个所述滚动部件呈三角形状态布置，所述三个滚动部件均以能够伸缩的方式设置在所述本体架上。

作为优选，所述滚动部件为滚轮组成的轮系滚动体或履带组成的履带滚动体。

作为优选，所述吸尘杆组件来回摆动的角度的幅度值不小于60°且不小大于270°。

作为优选，所述三个滚动部件中的两个为履带滚动体，另一个为四个滚轮组成的轮系滚动体。

作为优选，所述轮系滚动体通过十字伸缩部件设置在所述本体架上，所述十字伸缩部件包括第一杆和第二杆，所述第一杆的中部和所述第二杆的中部铰接，所述第一杆的一端与所述轮系滚动体铰接，所述第一杆的另一端以能够滑动的方式设置在所述本体架上，所述第二杆的一端铰接在所述本体架上，所述第二杆的另一端铰接在所述轮系滚动体上。

作为优选，所述履带滚动体通过y字伸缩部件设置在所述本体架，所述y字伸缩部件包括第三杆和第四杆，所述第三杆的中部与所述第四杆的一端铰接，所述第四杆的另一端与所述本体架铰接，所述第三杆的一端以能够滑动的方式设置在所述本体架上，所述第三杆的另一端与所述履带滚动体铰接。

作为优选，伸缩第三杆的一端与口字型架铰接，一个所述履带滚动体的口字型架与另一个所述履带滚动体的口字型架固定连接。

作为优选，所述吸尘杆组件包括固定管和吸尘管，所述吸尘管包括相互固定连接的第一管段和第二管段，所述第一管段和所述第二管段配合成倒L形布置，所述固定管内间隔设置有两个隔板，所述第一管段穿过两个所述隔板从而套设在所述固定管内，两个所述隔板之间的腔室形成连通腔，所述固定管上的与所述连通腔对应的侧壁上设置有第二孔道，所述第一管段上的与所述连通腔对应的侧壁上设置有第一孔道。

作为优选，所述第一管段与所述隔板之间设设置有密封部件。

作为优选，所述吸尘杆组件还包括机箱和摆动缸，摆动缸包为摆动气缸或摆动液压缸，所述摆动缸设置在所述机箱中，所述摆动缸的传动轴伸出所述机箱且伸入所述固定管内，所述第一管段的远离所述第二管段的一端封堵且沿轴线延伸与所述传动轴连接，所述固定管与所述机箱固定连接，所述机箱固定设置在所述行走部件上，采用摆动缸，能够在粉尘管道中行驶，避免粉尘爆炸。

作为优选，所述吸尘管的自由端套设有活动管，所述活动管与所述吸尘管之间设置有弹性件，所述活动管的自由端设置有滚轮。

作为优选，所述活动管套设在所述吸尘管外，所述活动管内设置有台阶部，所述吸尘管外设置有凸部，所述弹性件为弹簧，所述弹簧一端与所述台阶部连接，所述弹簧的另一端与所述凸部连接。

作为优选，所述活动管一端设置有吸尘部，所述吸尘部开口呈条状。

作为优选，所述吸尘部包括直段和缩段，所述直段在所述活动管轴线方向的截面尺寸各处相同，所述缩段连接所述直段和所述活动管，所述缩段在所述活动管轴线方向的截面尺寸逐渐变小；

作为优选，所述滚轮设置在所述直段上，所述滚轮的滚动轴线与所述开口的长度方向平行。

作为优选，所述滚轮露出所述开口的尺寸为L。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本申请的有益效果是：采用吸尘杆组件采用负压吸尘且不与管壁接触的方式对管道积压粉尘进行清扫，不会与管壁发生摩擦，从而在清扫过程中因摩擦造成的可燃性粉尘爆炸危险更小，机器人驱动动力可以采用气动动力，由此整个设备可以采用本案设计，消除了机器人本身的爆炸隐患，并且，是采用负压吸附的方式，不会对造成管道内粉尘扬起，不会造成粉尘爆炸；此外，由于吸尘风量较小，可以提供更大的负压，提高了清灰效率。

附图说明

图1为本申请管道清扫部件的结构示意图；

图2为图1的A向示意图；

图3为图1的B向示意图；

图4为本申请十字伸缩部件的结构示意图；

图5为本申请管道清扫部件的结构示意图，相比于图1是从图1的下方观测的；

图6为图5中C的局部放大图；

图7为本申请管道清扫部件的剖开后的轴测示意图；

图8为图7中D的局部放大图；

图9为本申请吸尘杆组件的结构示意图；

图10为本申请吸尘杆组件的剖面示意图；

图11为本申请吸尘杆组件的第一管段和活动管的配合示意图；

图12为图10中的A的局部放大图；

图13为本申请吸尘部的轴测示意图；

图14为本申请吸尘部的平面示意图；

图中标记：100-行走部件，110-本体架，120-滚动部件，121-轮系滚动体，122-履带滚动体，123-固定板，124-条形孔，125-第一轴，126-n形架，127-第一滑轨， 200-吸尘杆组件，210-吸尘管，211-第一管段，2111-第一孔道，212-第二管段，2121-凸部，220-固定管，221-连通腔，222-隔板，223-第二孔道，230-活动管，231-吸尘部，2311-直段，2312-缩段，2313-直管段，232-滚轮，233-台阶部，234-限位件，240-弹性件，251-机箱，252-摆动缸，2521-传动轴，300-y字伸缩部件，400-十字伸缩部件，510-手轮，410-第一杆，420-第二杆，310-第三杆，320-第四杆，330-口字型架，340-第二滑轨， 350-连接板，360-驱动轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1～图3，一种爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，包括吸尘杆组件200和行走部件100，吸尘杆组件200以能够来回摆动的方式设置在行走部件100上，行走部件100用于在管道内行驶，吸尘杆组件200的摆动轴线与行走部件100的行驶方向平行，吸尘杆组件200的摆动轴线与管道轴线的相对位置合适，该合适相对位置使得吸尘杆组件200在摆动过程中吸尘杆组件200靠近管道内壁的一端与管道内壁的距离不小于1.5mm且不大于3.5mm，采用吸尘管210采用负压吸尘且不与管壁接触的方式对管道积压粉尘进行清扫，吸尘管210不会与管壁发送摩擦，从而在清扫过程中因摩擦造成的可燃性粉尘爆炸危险更小，并且，是采用负压吸附的方式，不会对造成管道内粉尘扬起，不会造成粉尘爆炸；此外，由于，吸尘风量较小，可以提供更大的负压，在吸尘动力不变的情况下，可以提供更大的吸尘负压，提高了清灰效率，吸尘杆组件200来回摆动的角度不小于60°且不小大于270°，来回摆动的角度幅度值是指吸尘管210可以摆动两端点之间的角度值。

行走部件100包括本体架110和至少三个滚动部件120，至少三个滚动部件120中的三个滚动部件120呈三角形状态布置，三个滚动部件120均以能够伸缩的方式设置在本体架110上，以便伸缩可以适应不同管径的管道，同时也可以调整摆动件与管道轴线的位置。

具体的，滚动部件120为滚轮232组成的轮系或履带组成的轮系。

参见图1和图2，三个滚动部件120中的两个为履带，是履带滚动体122，另一个为四个滚轮232组成的轮系，是轮系滚动体121，如图1，四个轮系滚动体121固定在固定板123的四个角的部位，呈四边形布置，固定板123的通过十字伸缩部件400设置在本体架110上，固定板123的两侧各设置一个十字伸缩部件400，如图3，十字伸缩部件400包括第一杆410和第二杆420，第一杆410的中部和第二杆420的中部铰接，第一杆410的一端与轮系滚动体121铰接，第一杆410的另一端以能够滑动的方式设置在本体架110上，第二杆420的一端铰接在本体架110上，第二杆420的另一端铰接在轮系滚动体121上。

第二杆420与固定板123的连接设置，参见图3和图4，固定板123两侧均设置有条形孔124，一根第一轴125与两个第二杆420的一端固定连接，两个第二杆420分别布置在固定板123的两侧，与固定板123两侧的内侧面相邻，第一轴125的两端与第二杆420固定连接后有露出，该露出的第一轴125部位与条形孔124配合，能够在条形孔124中滑动和滚动，由于第一轴125的两端分别有一个第二杆420，并且两个第二杆420分别与固定板123的内侧面相邻，从而第一轴125不会沿第一轴125的轴线偏移太大而脱离条形孔124，当然，第一轴125与第二杆420是可拆卸的固定连接。

第一杆410和本体架110的连接设置，参见图图1和图7，本体架110上设置有第一滑轨127，两根第一杆410的一端分别与一个n形架126的两侧铰接，n形架126与滑轨配合从而n形架126能够在滑轨上滑动，n形架126上设置有摆动缸252以驱动n形架126在滑轨上滑动，滑轨方式的驱动在现有技术中较多，此处不再赘述。

参见图1、图2和图3，履带滚动体122通过y字伸缩部件300设置在本体架110上，两个y字伸缩部件300构成一组，履带滚动体122两端各设置有一组y字伸缩部件300，参见图5-图7，y字伸缩部件300包括第三杆310和第四杆320，第三杆310的中部与第四杆320的一端铰接，第四杆320的另一端与本体架110铰接，第三杆310的一端以能够滑动的方式设置在本体架110上，第三杆310的另一端与履带滚动体122铰接。

第三杆310与本体架110的滑动设置，参见图5-图7，如图6，本体架110上设置第二滑轨340，一组y字伸缩部件300中的两个第三杆310的一端分别与口字形架的两侧铰接，口字型架330与第二滑轨340配合，两个口字型架330均与一个连接板350连接，如图5和图6，一个履带滚动体122的一组y字伸缩部件300与另一个履带滚动体122的一组y字伸缩部件300固定连接，一个履带滚动体122采用两组y字伸缩部件300驱动伸缩，一个履带滚动体122的两组y字伸缩部件300分别与另一个履带滚动体122的两组y字伸缩部件300通过连接板350连接，从而能够实现两个履带滚动体122的同步伸缩。

具体的，驱动同步伸缩的动力装置包括以能够绕自身轴线枢转的驱动轴360，驱动轴360与连接板350螺纹配合，从而旋转驱动轴360，连接板350会沿驱动轴360轴线运动，从而带动口字型架330在第二滑轨340上滑动，实现两个履带滚动体122的同步伸缩。

一个履带滚动体122的第三杆310的一端与另一个履带滚动体122的第三杆310的一端固定连接，该第三杆310的一端是第三杆310的与伸缩本体架110滑动连接的那端。如图9-14，一种吸尘杆组件，包括机箱251、摆动缸252、固定管220、吸尘管210、活动管230和设置在活动管230自由端的滚轮232，机箱251固定在行走部件100的本体架110上。

如图10，吸尘管210包括相互固定连接的第一管段和第二管段，第一管段和第二管段配合成倒L形布置，固定管220内间隔设置有两个隔板222，第一管段穿过两个隔板222从而套设在固定管220内，两个隔板222之间的腔室形成连通腔221，固定管220上的与连通腔221对应的侧壁上设置有第二孔道223，第二孔道223用于与抽尘软管连接，第一管段上的与连通腔221对应的侧壁上设置有第一孔道2111；摆动缸252设置在机箱251中，摆动缸252的传动轴2521伸出机箱251且伸入固定管220内，第一管段211的远离第二管段212的一端封堵且沿轴线延伸并与传动轴2521连接，固定管220与机箱251固定连接，由此，摆动缸252启动从而驱动传动轴2521转动，使得第一管段211相对固定管220转动，也就是吸尘管210相对固定管220转动，摆动缸252驱动传动轴2521的运动是来回摆动，从而吸尘管210相对固定管220进行是摆动运动。

参见图10中的箭头，该箭头表示吸尘时的气流流向，第二孔道223与吸尘软管连接后，吸尘软管产生负压，从而吸尘管210的自由端部抽吸气流进入第二管段212，然后在进入第一管段211，通过设置在第一管段211上的第一孔道2111进入连通腔221，然后通过第二孔道223进入吸尘软管，由于固定管220固定在机箱251上，由此当吸尘管210摆动时吸尘管210软管不会跟随摆动，相比于抽尘软管跟随摆动的方案，本方案摆动缸252驱动阻力更小，更加节能，并且，抽尘软管不会跟随摆动那么抽尘软管可以固定从而不会与其他零部件出现干扰。

当然，第一管段211与传动轴2521之间是固定连接的，当然也可以是有限移动范围的活动连接，该有限移动范围为沿传动轴2521轴线方向运动的范围，但是该范围不会导致连通腔221漏气的情况，优选采用固定连接。第一管段211与隔板222之间设设置有密封部件以提高连通腔221的密封性能，密封部件可以是密封圈，也可以其他现有技术中的动密封结构。

管道摆动吸尘是吸尘杆组件200绕管道圆周方向来回摆动，最优的方案就是吸尘杆组件200的摆动轴线与管道的轴线重合，并且吸尘杆组件200与管道内壁的距离在预设范围内才能够达到吸尘效果，如果距离过远会使得抽吸力大幅下降从而造成吸尘效果差。由于管道内可能存在杂物，也可能存在管道制造或使用造成的内径变化从而影响圆形度，这些都会造成吸尘杆组件200在摆动过程中吸尘杆组件200的吸尘管210与管道内壁的距离发生变化，从而超过预设范围造成吸尘效果差，使得管道内清洁不完全。

基于上述问题，可以采用以下方案，具体的，吸尘管210的自由端套设有活动管230，活动管230与吸尘管210之间设置有弹性件240，活动管230的自由端固定设置有滚轮232，由此，通过弹性件240的作用一直压持滚轮232使得滚轮232一直接触管道内壁，由于滚轮232伸出活动管230的距离是不会变化的，因此活动管230与管道内壁的距离不会发生变化，无论管道内是否有杂物或挂到圆柱度变化，活动管230与管道内壁的距离不会发生变化，由此能够保证吸尘杆组件200的抽吸效果在稳定范围内，从而使得管道的吸尘清洁工作保持温度，难以出现清洁不完全的情况。

具体的，参见图11，活动管230套设在吸尘管210外，从而避免影响抽尘管的内径，使得抽吸流畅，活动管230内设置有台阶部233，吸尘管210外设置有凸部2121，弹性件240为弹簧，弹簧一端与台阶部233连接，弹簧的另一端与凸部2121连接，使得第一管段211压持弹簧从而使得滚轮232紧贴管道内壁，此外，为了进一步形成弹簧的压持效果，在活动管230上设置有限位件234以限制凸部2121移动，凸部2121的一侧为与弹簧连接，凸部2121的另一侧与限位件234挨着，限位件234可以是销钉或螺钉，弹簧的自由长度大于限位件234与台阶部233的距离从而配合后弹簧处于压缩状态。

参见图10和图13，活动管230一端设置有吸尘部231，吸尘部231开口呈条状，开口长度方向与管道轴线平行，由此，能够更快速的清扫管道内的粉尘，具体的，清扫组件依靠某个行走部件100在管道内行走，行走部件100在管道内沿轴线移动的同时吸尘杆组件200的吸尘管210摆动，吸尘管210相对于管道是Z字形移动，如果开口长度太短而行走部件100行走较快，吸尘管210运动会出现空白未清扫区域从而造成清扫不完全，由此，开口采用条状开口，在截面面积相同的情况下，条状开口使得行走部件100的行走速度可以更快，从而清扫效率更高。

如图12和图13，吸尘部231包括直段2311、缩段2312和直管段2313，直段2311在活动管230轴线方向的截面尺寸各处相同，缩段2312连接直段2311和直管段2313，直管段2313与活动管230套接密封配合，缩段2312在活动管230轴线方向的截面尺寸逐渐变小，滚轮232设置在直段2311上，滚轮232的滚动轴线与开口的长度方向平行，参见图6，滚轮232露出开口的尺寸为L，风量大于或等于2.5m³/min。

凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，其特征在于，包括吸尘杆组件（200）和行走部件（100），所述吸尘杆组件（200）以能够来回摆动的方式设置在所述行走部件（100）上，所述行走部件（100）用于在管道内行驶，所述吸尘杆组件（200）的摆动轴线与所述行走部件（100）的行驶方向平行，所述吸尘杆组件（200）的摆动轴线与所述管道轴线的相对位置合适，该合适相对位置使得所述吸尘杆组件（200）在摆动过程中所述吸尘杆组件（200）靠近管道内壁的一端与所述管道内壁的距离，不小于1.5mm且不大于3.5mm；

所述吸尘杆组件（200）包括吸尘管（210）和活动管（230），所述吸尘管（210）的一端套设有活动管（230），所述活动管（230）与所述吸尘管（210）之间设置有弹性件（240），所述活动管（230）的自由端设置有滚轮（232）；

所述行走部件（100）包括本体架（110）和至少三个滚动部件（120），所述三个滚动部件（120）中的两个为履带滚动体（122）；

所述履带滚动体（122）通过y字伸缩部件（300）设置在所述本体架（110），所述y字伸缩部件（300）包括第三杆（310）和第四杆（320），所述第三杆（310）的中部与所述第四杆（320）的一端铰接，所述第四杆（320）的另一端与所述本体架（110）铰接，所述第三杆（310）的一端以能够滑动的方式设置在所述本体架（110）上，所述第三杆（310）的另一端与所述履带滚动体（122）铰接；伸缩第三杆（310）的一端与口字型架（330）铰接，一个所述履带滚动体（122）的口字型架（330）与另一个所述履带滚动体（122）的口字型架（330）固定连接。

2.根据权利要求1所述的爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，其特征在于，至少三个所述滚动部件（120）中的三个所述滚动部件（120）呈三角形状态布置，所述三个滚动部件（120）均以能够伸缩的方式设置在所述本体架（110）上。

3.根据权利要求1所述的爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，其特征在于，所述滚动部件（120）为滚轮（232）组成的轮系滚动体（121）或履带组成的履带滚动体（122）。

4.根据权利要求1所述的爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，其特征在于，所述吸尘杆组件（200）来回摆动的角度的幅度值不小于60°且不大于270°。

5.根据权利要求3所述的爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，其特征在于，所述三个滚动部件（120）中的两个为履带滚动体（122），另一个为四个滚轮（232）组成的轮系滚动体（121）。

6.根据权利要求5所述的爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，其特征在于，所述轮系滚动体（121）通过十字伸缩部件（400）设置在所述本体架（110）上，所述十字伸缩部件（400）包括第一杆（410）和第二杆（420），所述第一杆（410）的中部和所述第二杆（420）的中部铰接，所述第一杆（410）的一端与所述轮系滚动体（121）铰接，所述第一杆（410）的另一端以能够滑动的方式设置在所述本体架（110）上，所述第二杆（420）的一端铰接在所述本体架（110）上，所述第二杆（420）的另一端铰接在所述轮系滚动体（121）上。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的爆炸性粉尘抽尘管道清灰机器人，其特征在于，所述吸尘杆组件（200）包括固定管（220）和吸尘管（210），所述吸尘管（210）包括相互固定连接的第一管段（211）和第二管段（212），所述第一管段（211）和所述第二管段（212）配合成倒L形布置，

所述固定管（220）内间隔设置有两个隔板（222），所述第一管段（211）穿过两个所述隔板（222）从而套设在所述固定管（220）内，两个所述隔板（222）之间的腔室形成连通腔（221），所述固定管（220）上的与所述连通腔（221）对应的侧壁上设置有第二孔道（223），所述第一管段（211）上的与所述连通腔（221）对应的侧壁上设置有第一孔道（2111）。

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