CN111167790B - 一种收展式水射流超声振动清洗装置 - Google Patents

一种收展式水射流超声振动清洗装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种收展式水射流超声振动清洗装置，属于清洗设备领域，特别是涉及一种收展式水射流超声振动清洗装置。解决了现有的清洗设备难以进入狭窄的贮箱口并在贮箱内部展开对贮箱内壁面进行清洗的问题。它包括驱动机构、收展机构和超声阵列板，所述不锈钢丝杆上端穿过固定上座后与驱动机构输出端相连，所述驱动机构驱动不锈钢丝杆旋转，所述不锈钢丝杆上螺接伸缩丝母，所述伸缩丝母与滑动上座固连，所述滑动上座下方依次设置固定下座和滑动下座，所述固定下座和滑动下座均与不锈钢丝杆相连，所述固定上座与固定下座之间固定连接有四个固定环连杆，所述滑动下座与滑动上座之间固定连接有四个运动环连杆。它主要用于小口径贮箱内壁的清洗。

Description

一种收展式水射流超声振动清洗装置
技术领域
本发明属于清洗设备领域，特别是涉及一种收展式水射流超声振动清洗装置。
背景技术
目前，对于小口径运载火箭燃料贮箱内表面的清理设备还处于一个空白阶段。尚没有成熟的清洗装置能够进入狭窄的火箭贮箱内部进行高效率的清洗。如图17所示，贮箱为圆筒形结构，贮箱口直径d为400mm，贮箱内壁直径D为2250～3350mm，高度H为13000mm，可以看出贮箱口尺寸狭窄，常规的清洗设备难以进入狭窄的贮箱口对贮箱内壁面进行清洗。现有针对瓶、风电塔筒、油罐、管道等内壁清洗的设备较多，但清洗机构较为简单，多以毛刷的旋转和往复直线运动为主，这种方法只有毛刷与内表面贴合较好时，才能清理干净。也有可以收拢及展开的清洗机构，但其机理是依靠离心力的作用。使用时，驱动电机的转速控制就显得尤为重要。显然上述的清洗设备不能满足口径小的贮箱的清洗要求。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种收展式水射流超声振动清洗装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种收展式水射流超声振动清洗装置，它包括驱动机构、收展机构和超声阵列板，所述收展机构包括第一活动弯杆、主支撑杆、副支撑杆、第二活动弯杆、滑动下座、固定上座、滑动上座、固定下座、固定环连杆、运动环连杆和不锈钢丝杆，所述不锈钢丝杆上端穿过固定上座后与驱动机构输出端相连，所述驱动机构驱动不锈钢丝杆旋转，所述不锈钢丝杆上螺接伸缩丝母，所述伸缩丝母与滑动上座固连，所述滑动上座下方依次设置固定下座和滑动下座，所述固定下座和滑动下座均与不锈钢丝杆相连，所述固定上座与固定下座之间固定连接有四个固定环连杆，所述滑动下座与滑动上座之间固定连接有四个运动环连杆，所述固定上座上设有输水通道，所述主支撑杆内部设有内腔，所述第一活动弯杆、主支撑杆、副支撑杆、第二活动弯杆和超声阵列板的数量均为四个，所述主支撑杆的一端均与输水通道通过胶管相连，另一端均分别与对应的超声阵列板的上端铰接，所述副支撑杆一端均与固定下座铰接，另一端均分别与对应的超声阵列板的下端铰接，所述第二活动弯杆一端均与滑动上座铰接，另一端均分别与对应的主支撑杆铰接，所述第一活动弯杆一端均与滑动下座铰接，另一端均分别与对应的副支撑杆铰接。
更进一步的，所述清洗装置还包括在线监控系统，所述在线监控系统包括主监控水下摄像云台摄像机和副监控水下摄像头，所述主监控水下摄像云台摄像机固定安装在驱动机构外侧，所述副监控水下摄像头数量为四个，四个副监控水下摄像头分别安装在四个主支撑杆上。
更进一步的，所述驱动机构包括行星减速器、梅花联轴器和伺服电机，所述伺服电机与行星减速器固连，所述梅花联轴器的一端与行星减速器输出端过盈连接，另一端通过平键与不锈钢丝杆相连。
更进一步的，所述固定上座的上表面固定连接有第一限位法兰。
更进一步的，所述固定下座的上表面固定连接有第二限位法兰。
更进一步的，所述不锈钢丝杆与固定上座之间安装有第一圆锥滚子轴承，所述不锈钢丝杆与固定上座之间采用O形密封圈密封，所述不锈钢丝杆上端与第一径向锁紧螺母螺纹连接，所述第一径向锁紧螺母与第一圆锥滚子轴承之间设有第一隔套。
更进一步的，所述不锈钢丝杆与固定下座之间安装有第二圆锥滚子轴承，所述不锈钢丝杆下端与第二径向锁紧螺母螺纹连接，所述第二径向锁紧螺母与第二圆锥滚子轴承之间设有第二隔套。
更进一步的，所述超声阵列板包括水射流板和超声振子阵列，所述水射流板上设置有多个喷头，所述输水通道内的水经过胶管和主支撑杆的内腔后，从水射流板上的喷头处喷出，所述超声振子阵列包括多个超声阵子，多个超声振子布置在水射流板两侧。更进一步的，所述固定下座与运动环连杆之间安装有导向套。
更进一步的，所述驱动机构外部设置有电机罩，所述电机罩与固定上座固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了现有的清洗设备难以进入狭窄的贮箱口并在贮箱内部展开对贮箱内壁面进行清洗的问题。本发明用于口径小的贮箱内表面的清理，如火箭贮箱内表面的清洗，具有结构紧凑、操作灵活、刚度高、清洗效果好、防松、防锈等优点。通过设置的收展机构使装置处于收拢之后，能够从狭窄的贮箱口进入到贮箱内部，到达内部之后再通过收展机构使装置处于展开状态，对贮箱内表面进行清洗，适应入口口径较小的工况。将超声振动与高压水射流结合，能够有效去除贮箱内表面的残留物，并且能够承受较大横向载荷而不受到影响。
附图说明
图1为本发明所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置展开状态主视结构示意图；
图2为本发明所述的图1的Q向视图；
图3为本发明所述的图2的A-A剖视图；
图4为本发明所述的图3的E处局部放大图；
图5为本发明所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置收拢状态主视结构示意图；
图6为本发明所述的图1的C-C剖视图；
图7为本发明所述的图1的B-B剖视图；
图8为本发明所述的图1的F-F剖视图；
图9为本发明所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置立体结构剖视图；
图10为本发明所述的图3的K-K剖视图；
图11为本发明所述的图3的D处局部放大图；
图12为本发明所述的图3的H处局部放大图；
图13为本发明所述的图12的I处局部放大图；
图14为本发明所述的图1的M处局部放大图；
图15为本发明所述的图1的N处局部放大图；
图16为本发明所述的图2的P处局部放大图；
图17为本发明所述的背景技术中提及的贮箱主视图。
1-电机罩，2-第一活动弯杆，3-主支撑杆，4-副支撑杆，5-超声阵列板，6-第二活动弯杆，9-副监控水下摄像头，10-滑动下座，11-固定上座，12-滑动上座，13-固定下座，14-固定环连杆，15-运动环连杆，22-第一限位法兰，23-第一隔套，24-不锈钢丝杆，25-第二限位法兰，26-主监控水下摄像云台摄像机，28-导向套，29-行星减速器，30-梅花联轴器，31-伺服电机，32-第一圆锥滚子轴承，33-伸缩丝母，34-第一径向锁紧螺母，35-平键，50-第二圆锥滚子轴承，51-第二径向锁紧螺母，52-第二隔套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
参见图1说明本实施方式，一种收展式水射流超声振动清洗装置，它包括驱动机构、收展机构和超声阵列板5，所述收展机构包括第一活动弯杆2、主支撑杆3、副支撑杆4、第二活动弯杆6、滑动下座10、固定上座11、滑动上座12、固定下座13、固定环连杆14、运动环连杆15和不锈钢丝杆24，所述不锈钢丝杆24上端穿过固定上座11后与驱动机构输出端相连，所述驱动机构驱动不锈钢丝杆24旋转，所述不锈钢丝杆24上螺接伸缩丝母33，所述伸缩丝母33与滑动上座12固连，所述滑动上座12下方依次设置固定下座13和滑动下座10，所述固定下座13和滑动下座10均与不锈钢丝杆24相连，所述固定上座11与固定下座13之间固定连接有四个固定环连杆14，所述滑动下座10与滑动上座12之间固定连接有四个运动环连杆15，所述固定上座11上设有输水通道，所述主支撑杆3内部设有内腔，所述第一活动弯杆2、主支撑杆3、副支撑杆4、第二活动弯杆6和超声阵列板5的数量均为四个，所述主支撑杆3的一端均与输水通道通过胶管相连，另一端均分别与对应的超声阵列板5的上端铰接，所述副支撑杆4一端均与固定下座13铰接，另一端均分别与对应的超声阵列板5的下端铰接，所述第二活动弯杆6一端均与滑动上座12铰接，另一端均分别与对应的主支撑杆3铰接，所述第一活动弯杆2一端均与滑动下座10铰接，另一端均分别与对应的副支撑杆4铰接。
本实施例收展机构是靠相互平行的固定上座11、固定下座13与滑动下座10、滑动上座12相对运动配合完成的，当驱动机构驱动不锈钢丝杆24正向旋转时，由于伸缩丝母33与不锈钢丝杆24螺纹连接，使得伸缩丝母33沿不锈钢丝杆24做直线运动，随着不锈钢丝杆24的旋转，滑动上座12向着固定上座11位置相反方向移动，滑动下座10向着固定下座13位置相反方向移动，通过主支撑杆3、副支撑杆4、第一活动弯杆2和第二活动弯杆6的配合，实现超声阵列板5向内收缩，完成清洗装置的收拢动作。收拢后，可以将装置从贮箱口送入贮箱内部；进入贮箱内部后驱动机构驱动不锈钢丝杆24反向旋转，滑动上座12向着固定上座11位置移动，滑动下座10向着固定下座13位置移动，通过主支撑杆3、副支撑杆4、第一活动弯杆2和第二活动弯杆6的配合，实现超声阵列板5向外展开，完成清洗装置的展开动作。水通过固定上座11上设置的输水通道，通过胶管和主支撑杆3内部的内腔后，被输送至声阵列板5中的水射流板喷头处，水从喷头处喷出，超声振动与高压水射流结合，对贮箱内壁进行清洗。
本实施例所述固定上座11的上表面固定连接有第一限位法兰22，所述固定下座13的上表面固定连接有第二限位法兰25，所述驱动机构包括行星减速器29、梅花联轴器30和伺服电机31，所述伺服电机31与行星减速器29固连，所述梅花联轴器30的一端与行星减速器29输出端过盈连接，另一端通过平键35与不锈钢丝杆24相连，行星减速器29安装在第一限位法兰22上，第一限位法兰22用于限制行星减速器29和梅花联轴器30之间的距离。所述驱动机构外部设置有电机罩1，所述电机罩1与固定上座11固定连接。所述超声阵列板5包括水射流板和超声振子阵列，所述水射流板上设置有多个喷头，所述输水通道内的水经过胶管和主支撑杆3的内腔后，从水射流板上的喷头处喷出，所述超声振子阵列包括多个超声阵子，多个超声振子布置在水射流板两侧。所述清洗装置还包括在线监控系统，所述在线监控系统包括主监控水下摄像云台摄像机26和副监控水下摄像头9，所述主监控水下摄像云台摄像机26固定安装在驱动机构外侧，也可安装在电机罩1外部，所述副监控水下摄像头9数量为四个，四个副监控水下摄像头9分别安装在四个主支撑杆3上，为避免收展机构与贮箱内壁干涉，设置了在线监控系统，采用一个主监控+四个副监控的方式。通过主监控水下摄像云台摄像机26实现对清洗装置的整体情况进行监控，通过四个副监控水下摄像头9对高压水射流喷淋部位、超声振子板阵列等关键部位进行监控。所述不锈钢丝杆24与固定上座11及固定下座13连接处设有中心台肩孔，所述不锈钢丝杆24与固定上座11之间安装有第一圆锥滚子轴承32，所述不锈钢丝杆24与固定上座11之间采用O形密封圈密封，所述不锈钢丝杆24上端与第一径向锁紧螺母34螺纹连接，所述第一径向锁紧螺母34与第一圆锥滚子轴承32之间设有第一隔套23，第一圆锥滚子轴承32通过第一隔套23以及固定上座11中心台肩孔的台肩端面进行轴向限位，所述不锈钢丝杆24与固定下座13之间安装有第二圆锥滚子轴承50，所述不锈钢丝杆24下端与第二径向锁紧螺母51螺纹连接，所述第二径向锁紧螺母51与第二圆锥滚子轴承50之间设有第二隔套52，第二圆锥滚子轴承50通过第二隔套52以及固定下座13中心台肩孔的台肩端面进行轴向限位。由于运动环连杆15的上下移动，优选在所述固定下座13与运动环连杆15之间安装导向套28。每个固定环连杆14两端分别设有外螺纹，每个固定环连杆14两端分别通过双螺母与固定下座13及固定上座11固定连接，使得固定环连杆14不发生直线运动，每个运动环连杆15两端分别设有外螺纹，每个运动环连杆15两端分别通过双螺母与滑动上座12及滑动下座10固定连接。
在工作时，收展机构首先处于收拢状态，并由小口径贮箱上口进入贮箱内部并移动到某一具体位置开始准备清洗。清洗开始前，位于主监控水下摄像云台摄像机26下方的伺服电机31将轴向旋转运动沿行星减速器29、梅花联轴器30、不锈钢丝杆24依次传递，最终带动不锈钢丝杆24旋转，不锈钢丝杆24的旋转带动与伸缩丝母33固连的滑动上座12沿不锈钢丝杆24发生直线运动。在此过程中，固定上座11和固定下座13由固定环连杆14及双螺母连接，不发生沿不锈钢丝杆24的直线运动，滑动下座10和滑动上座12由运动环连杆15及双螺母连接，在伸缩丝母33的带动下，沿不锈钢丝杆24直线运动。随后，与滑动上座12和滑动下座10相连的第一活动弯杆2和第二活动弯杆6带动与固定上座11和固定下座13相连的主支撑管3和副支撑管4展开。最终，四个高压水射流板在小口径贮箱内部展开，位于高压水射流板上的超声振子及高压喷头对贮箱内表面进行清洗。当清洗工作完成后，伺服电机31反向转动，收展机构收拢并移出贮箱。
以火箭贮箱为例，由于火箭贮箱入口口径较小，清洗装置的收展机构能够收拢起来，以便进入火箭贮箱中。进入火箭贮箱之后，收展机构便展开与贮箱内表面的安全距离大于150mm，以伺服电机31为动力，结合超声振动和高压水射流的清洗方式，水射流板上的喷头在旋转过程中便将残留物去除，并配备有专门的收集残留物的装置。收展机构的展开比为1:7，完全展开后直径达2.9米。
以上对本发明所提供的一种收展式水射流超声振动清洗装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种收展式水射流超声振动清洗装置，其特征在于：它包括驱动机构、收展机构和超声阵列板(5)，所述收展机构包括第一活动弯杆(2)、主支撑杆(3)、副支撑杆(4)、第二活动弯杆(6)、滑动下座(10)、固定上座(11)、滑动上座(12)、固定下座(13)、固定环连杆(14)、运动环连杆(15)和不锈钢丝杆(24)，所述不锈钢丝杆(24)上端穿过固定上座(11)后与驱动机构输出端相连，所述驱动机构驱动不锈钢丝杆(24)旋转，所述不锈钢丝杆(24)上螺接伸缩丝母(33)，所述伸缩丝母(33)与滑动上座(12)固连，所述滑动上座(12)下方依次设置固定下座(13)和滑动下座(10)，所述固定下座(13)和滑动下座(10)均与不锈钢丝杆(24)相连，所述固定上座(11)与固定下座(13)之间固定连接有四个固定环连杆(14)，所述滑动下座(10)与滑动上座(12)之间固定连接有四个运动环连杆(15)，所述固定上座(11)上设有输水通道，所述主支撑杆(3)内部设有内腔，所述第一活动弯杆(2)、主支撑杆(3)、副支撑杆(4)、第二活动弯杆(6)和超声阵列板(5)的数量均为四个，所述主支撑杆(3)的一端均与输水通道通过胶管相连，另一端均分别与对应的超声阵列板(5)的上端铰接，所述副支撑杆(4)一端均与固定下座(13)铰接，另一端均分别与对应的超声阵列板(5)的下端铰接，所述第二活动弯杆(6)一端均与滑动上座(12)铰接，另一端均分别与对应的主支撑杆(3)铰接，所述第一活动弯杆(2)一端均与滑动下座(10)铰接，另一端均分别与对应的副支撑杆(4)铰接，所述超声阵列板(5)包括水射流板和超声振子阵列，所述水射流板上设置有多个喷头，所述输水通道内的水经过胶管和主支撑杆(3)的内腔后，从水射流板上的喷头处喷出，所述超声振子阵列包括多个超声阵子，多个超声振子布置在水射流板两侧。
2.根据权利要求1所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置，其特征在于：所述清洗装置还包括在线监控系统，所述在线监控系统包括主监控水下摄像云台摄像机(26)和副监控水下摄像头(9)，所述主监控水下摄像云台摄像机(26)固定安装在驱动机构外侧，所述副监控水下摄像头(9)数量为四个，四个副监控水下摄像头(9)分别安装在四个主支撑杆(3)上。
3.根据权利要求1所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置，其特征在于：所述驱动机构包括行星减速器(29)、梅花联轴器(30)和伺服电机(31)，所述伺服电机(31)与行星减速器(29)固连，所述梅花联轴器(30)的一端与行星减速器(29)输出端过盈连接，另一端通过平键(35)与不锈钢丝杆(24)相连。
4.根据权利要求1所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置，其特征在于：所述固定上座(11)的上表面固定连接有第一限位法兰(22)。
5.根据权利要求1所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置，其特征在于：所述固定下座(13)的上表面固定连接有第二限位法兰(25)。
6.根据权利要求1所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置，其特征在于：所述不锈钢丝杆(24)与固定上座(11)之间安装有第一圆锥滚子轴承(32)，所述不锈钢丝杆(24)与固定上座(11)之间采用O形密封圈密封，所述不锈钢丝杆(24)上端与第一径向锁紧螺母(34)螺纹连接，所述第一径向锁紧螺母(34)与第一圆锥滚子轴承(32)之间设有第一隔套(23)。
7.根据权利要求1所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置，其特征在于：所述不锈钢丝杆(24)与固定下座(13)之间安装有第二圆锥滚子轴承(50)，所述不锈钢丝杆(24)下端与第二径向锁紧螺母(51)螺纹连接，所述第二径向锁紧螺母(51)与第二圆锥滚子轴承(50)之间设有第二隔套(52)。
8.根据权利要求1所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置，其特征在于：所述固定下座(13)与运动环连杆(15)之间安装有导向套(28)。
9.根据权利要求1所述的一种收展式水射流超声振动清洗装置，其特征在于：所述驱动机构外部设置有电机罩(1)，所述电机罩(1)与固定上座(11)固定连接。
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