CN111451226A - 储罐罐壁清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是储罐罐壁清洗机器人，它包括清洗装置、驱动装置、吸附装置、收放装置、定位装置，清洗装置包括尼龙防静电毛刷、清洗气动马达、清洗剂储存箱、喷头，尼龙防静电毛刷设置于支架下，支架通过铰链连接梁及弹簧连接底盘，清洗气动马达设置于支架上，清洗气动马达连接尼龙防静电毛刷，清洗剂储存箱设置于底盘上，清洗剂储存箱箱顶设置输液管，清洗剂储存箱侧面设置喷头，喷头从底盘上方伸出，其喷嘴向下；底盘下面设置吸附装置。本发明先将清洗剂喷洒在下一周期轨道上，待运动至喷洒后的轨道时再使用毛刷刷洗，循环往复，一边喷洒，一边刷洗，效率高，能保证工作人员的安全，轻便简单，节约资源，清洗费用低。

Description

储罐罐壁清洗机器人

技术领域

本发明涉及的是一种应用于储罐清洗领域中的储罐罐壁清洗设备，具体涉及储罐罐壁清洗机器人。

背景技术

目前的油罐清洗技术来说，主要分为人工清洗、化学清洗、喷射清洗三种，具体如下：

人工清洗通常是工作人员亲自进入油罐内，对油罐底部和侧壁存在的污泥等沉积物进行清洗。蒸汽蒸罐法是进行人工清洗的常用方法，“蒸罐”结束以后需要进行通风、气检、测爆检验等一系列的操作，待罐内安全后方可进入，工作人员在罐内采用专业工具对罐壁和罐底进行污物的清除，最后对油罐进行烘干操作。这种方法清洗较为干净，但对工作人员的人身安全有一定的威胁，同时也需要消耗大量的人力物力和时间。

化学清洗就是借助化学试剂来清除罐内的油污。化学试剂和油罐内部的淤泥等发生化学反应后会生成可溶性的液体，并被排到油罐外部，化学试剂不仅能够溶解油污，同时还可以将油罐中沉积的烃类物质吸收，最后得到稳定的溶液。与传统的人工清洗相比，这种方式可以节省大量的人力资源，同时产生的残渣也较少，尤其是针对内部结构比较复杂的油罐来说较为方便。但化学试剂处理不当会造成严重的事故。

第三种是当前较为先进的油罐清洗技术，是借助原油清洗系统(COWS)来完成。COWS清洗之前需要将清洗装置与油罐进行连接接着向罐内喷射清洗介质，将油罐内部的污物冲走，借助抽取系统将污泥抽出对可回收部分进行回收，最后工作人员进入罐内进行清理并烘干。这种方式可以实现较高的原油回收率，同时可以大大减少人工劳动强度，增加了安全性，但整套设备所占用的空间较大，需要较多的资金投入，并且对于工作人员的技术要求较高。

发明内容

本发明的目的是提供储罐罐壁清洗机器人，这种储罐罐壁清洗机器人用来解决现有技术中油罐清洗消耗人力物力或资金投入高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种储罐罐壁清洗机器人包括清洗装置、驱动装置、吸附装置、收放装置、定位装置，驱动装置包括驱动气动马达、控制装置、转向轮、底盘，转向轮设置于底盘的前端，底盘后部设置两个主动轮，驱动气动马达通过差速器连接两个主动轮，控制装置通过液压杆连接转向轮；清洗装置包括尼龙防静电毛刷、清洗气动马达、清洗剂储存箱、喷头，尼龙防静电毛刷设置于支架下，支架通过铰链连接梁及弹簧连接底盘，清洗气动马达设置于支架上，清洗气动马达连接尼龙防静电毛刷，清洗剂储存箱设置于底盘上，清洗剂储存箱箱顶设置输液管，清洗剂储存箱侧面设置喷头，喷头从底盘上方伸出，其喷嘴向下；底盘下面设置吸附装置，吸附装置包括稀土永磁铁，稀土永磁铁通过收放装置与底盘连接；驱动气动马达和清洗气动马达由输气软管相连接；储罐罐壁清洗机器人沿着螺旋轨迹沿罐壁顶部下行，喷头对下一螺旋轨迹路线喷洒清洗剂，使清洗剂与污垢混合反应一段时间，清洗机器人运动到所述下一螺旋轨迹路线时，再对喷洒过清洗剂的位置用尼龙防静电毛刷刷掉污泥，此时喷头又对下一螺旋轨迹路线喷洒清洗剂，依此循环往复，直到清除掉罐壁底部污泥。

上述方案中底盘的上面扣置外壳，外壳外表面涂抹一层防静电涂料层，外壳与底盘形成车体，喷嘴从外壳侧面伸出，输气管、输液管分别从外壳顶部伸出，排气管也从外壳顶部伸出。

上述方案中支架的前端固定挡板，挡板立于支架前端，挡板的前面通过铰链连接梁及弹簧连接底盘，挡板的两端为弧形的，挡板由轻质铝合金制作而成，挡板的下边沿呈铲片状，挡板表面部涂抹一层防静电涂料层，挡板一方面阻挡清洗时污泥飞溅，另一方面通过其底部铲片，可进一步铲掉清洗机器人运动路线上的污泥，为之后永磁铁的吸附提供条件。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明较传统的人工清洗有节约时间，效率高，能保证工作人员的安全。较COWS机械清洗它有装置轻便简单，节约资源，价格更低的优点，在罐内做螺旋式运动，其运动方式简单，同时螺旋式的运动能给予清洗足够的反应时间再刷洗掉，清洗的效果更加明显。

2.本发明采用气动马达和较小的电信号传输保证了在储罐内的安全性也提供了动力和好的操控性。其中特殊的运动方式使得所需要马达所输出的功率更低，同时加入了类似汽车上的差速器，使得清洗机器人在转向运动时更加平稳，维护或组装更简单，体积较小各部分的零部件较少。。

3.本发明探测清洗机器人在储罐内的运动时使用强磁探测仪，可大致检测到清洗机器人的位置。

4、为了解决现有技术中所提到的“对工作人员的人身安全有一定的威胁、对人员的技术要求较高、化学试剂处理不当会造成严重的事故、设备所占用的空间较大，需要较多的资金投入”等问题，本发明提供一种节能快速型装置，本发明结构简单，设计巧妙，易于拆卸和安装，同时具有监控和实时调控的功能，能够有效应对突发情况的发生。

附图说明

图1是本发明的立体图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的仰视图。

图中：1尼龙防静电毛刷，2喷嘴，3清洗气动马达，4支架，5挡板，6弹簧，7铰链连接梁，8主动轮，9稀土永磁铁，10差速器，11驱动气动马达，12清洗剂储存箱，13喷头，14收放装置，15底盘，16转向轮，17外壳，18输液管，19输气管，20排气管，21液压杆，22控制装置，23输气软管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

结合图1-图3所示，这种储罐罐壁清洗机器人包括清洗装置、驱动装置、吸附装置、收放装置、定位装置。

驱动装置包括驱动气动马达11、控制装置22、转向轮16、底盘15，转向轮16设置于底盘15的前端，底盘15后部设置两个主动轮8，驱动气动马达11通过差速器10连接两个主动轮8，控制装置22通过液压杆21连接转向轮16，两个主动轮8为清洗机器人提供前进的动力，为底盘15提供支撑，与控制装置22，驱动气动马达11配合使用，转向轮16可根据外部输送的信号小幅度的改变方向，为底盘15提供支撑，液压杆21通过伸缩偏转控制转向轮16的偏转，控制装置22接收信号控制液压杆21的伸缩；底盘15的上面扣置外壳17，外壳17外表面涂抹一层防静电涂料层，外壳17与底盘15形成车体，喷嘴2从外壳17侧面伸出，输气管19、输液管18分别从外壳17顶部伸出，排气管20也从外壳17顶部伸出，外壳17隔绝外部环境，为内部装置提供保护，驱动气动马达11、控制装置22、差速器10、清洗剂储存箱12均设置于外壳17内；输液管18从外部输入清洗液到清洗剂储存箱12；输气管19从外部输送气体到两个气动马达；排气管20从两个气动马达中排出气体；输气软管23是有一定弹性的输送气体软管。

差速器10内部包括差速锁，与驱动气动马达11、主动轮8相连，实现在转弯时，两主动轮8转速不同，主动轮8与罐壁不会发生滑动。差速器10同时连接着驱动气动马达11、清洗气动马达3，在外界可以通过控制传入气压的大小来控制清洗机器人移动速度的大小。差速器10设置在差速器箱体内，在差速器箱体内部清洗气动马达3和驱动气动马达11通过输气软管23连接 ， 在输气软管23上分别接有输气管19和排气管20。

清洗装置包括尼龙防静电毛刷1、清洗气动马达3、清洗剂储存箱12、喷头13，尼龙防静电毛刷1设置于支架4下，通过旋转洗刷掉被处理过的罐壁污泥，采用尼龙防静电刷子，可将刷头与管壁摩擦所产生的静电大小控制在安全范围之内；支架4通过铰链连接梁7及弹簧6连接底盘15，清洗气动马达3设置于支架4上，铰链连接梁7可在一定的角度内转动，与弹簧6配合，为挡板5与底盘15提供弹性连接，使得清洗机器人可适应储罐中不同厚度的污泥环境；清洗气动马达3连接尼龙防静电毛刷1，与毛刷配合使用，为毛刷旋转提供动力。清洗剂储存箱12设置于底盘15上，清洗剂储存箱12箱顶设置输液管18，清洗剂储存箱12侧面设置喷头13，喷头13从底盘15上方伸出，其喷嘴2向下，清洗剂储存箱12储存清洗液，与喷头13和输液管18配合使用，喷头13将清洗液喷洒到清洗机器人的下一运动轨道，为之后毛刷刷洗掉污泥提供前提条件；支架4用于固定尼龙防静电毛刷1，支撑清洗气动马达，自身可折叠，可快速拆卸为进入储罐提供便利条件。

在实际储罐中，油污在储罐壁上的分布从上到下逐渐增加，而接近罐顶部分几乎没有油污，因此采用这种螺旋状运动方式。喷洒清洗液比毛刷刷洗提前一个周期，即在运动过程中，能提前将清洗剂喷洒在下一周期轨道上，待运动至此轨道时使用毛刷刷洗，循环往复，一边喷洒，一边刷洗。

支架4的前端固定挡板5，挡板5立于支架4前端，挡板5的前面通过铰链连接梁7及弹簧6连接底盘15，挡板5的两端为弧形的，挡板5由轻质铝合金制作而成，挡板5的下边沿呈铲片状，挡板5表面部涂抹一层防静电涂料层，挡板5一方面阻挡清洗时污泥飞溅，另一方面通过其底部铲片，可进一步铲掉清洗机器人运动路线上的污泥，为之后永磁铁的吸附提供条件。

底盘15下面设置吸附装置，吸附装置包括稀土永磁铁9，稀土永磁铁9通过收放装置14与底盘15连接；输气管19分别连接驱动气动马达11和清洗气动马达3。收放装置14将稀土永磁铁9调整在有效工作范围内，为清洗机器人提供足够的磁力，使清洗机器人可以贴壁运动。在工作结束时，收放装置将稀土永磁铁9收回使其脱离工作有效范围，方便将整个清洗机器人回收。选用稀土永磁铁9，在罐内起吸附作用，使用过程不会因电流过大产生电火花，使清洗过程中较为安全。在清洗机器人的启动和回收过程中，收放装置14会使磁铁和储罐内壁分离开使其更方便回收。

本发明采用气动马达，其优势在于在运动过程中不会产生危险的火花，在易燃易爆的原油储罐中控制操作较为方便。只需在外调整气压便可控制转速，进而能控制该装置的运动速度。提升了清洗机器人工作时的安全性。从罐顶贴壁出发自上而下呈螺旋状的运动方式，进而从底端人孔回收。

工作时，从外界管道输入气体通过长管道从输气管19进入驱动气动马达11，驱动气动马达11与差速器10相连接为主动轮8提供动力，其中差速器10作用是防止清洗机器人转向时主动轮8出现打滑现象使运行不稳。从外界输入清洗液经输液管18输送入清洗剂储存罐12中再由喷头13喷出，清洗装置螺旋状下降，其清洗剂喷头会对清洗机器人将要运动到的下一轨迹进行喷洒清洗剂（原油）使其与污垢混合反应一段时间，清洗机器人会运动到之前喷洒位置进行用刷子刷掉被处理过的污泥，循环往复。刷子材质用防静电刷子，有效的减少了刷子在与管壁摩擦时产生的静电。如图3，收放装置14在清洗机器人底盘15下方，作用是在启动或回收时将稀土永磁铁9调整在有效工作范围内，为清洗机器人提供足够的磁力，使清洗机器人可以贴壁运动。在工作结束时，收放装置14将稀土永磁铁9收回使其脱离工作有效范围，方便将整个清洗机器人回收。本发明起结构固定作用的有支架4，挡板5，铰链连接梁7，弹簧6，底盘15，外壳17（外壳未全画出）。其中支架4固定着两个尼龙防静电刷子，挡板5与支4架之间固定。挡板5下半部通过铰链连接梁7与底盘15固定，上半部通过弹簧6与底盘15固定，从而可实现轻微的转动。驱动装置，清洗装置与吸附装置与底盘15相连。最后由外壳17包裹住底盘15。其中控制装置22和稀土永磁铁14及收放装置14中传输的电信号通过电线与输气管19和输液管18的软管捆绑在一起通向外界。

工作准备阶段由工作人员将尼龙防静电毛刷1部分和主体部分在罐内拼接好，通过法兰将输液管18和两个输气管19连接，将清洗机器人放在罐顶的侧壁上。由外界人员通过电信号控制收放装置14下放稀土永磁铁9将清洗机器人吸附在罐顶部侧壁上，外界人员可控制输入气压和电信号来微调方向和速度同时关闭差速锁（关闭差速锁可使两主动轮同方向的转动，打开差速锁使两主动轮之间可以相对运动）。使得清洗机器人沿罐壁螺旋自上而下移动同时喷头向下一运动周期的轨道喷洒清洗液（为给清洗液足够的反应时间，不直接进行喷洗，以提高清洗效率），待清洗机器人运动至下一周期的轨道时，可用旋转的毛刷刷洗掉与清洗液反应后的污泥。通过边喷洒边洗刷，循环往复，可将罐壁清洗干净。也可进行定点清洗，需打开差速锁，清洗机器人可通过转向轮改变方向运动到需要的位置。由于清洗机器人上带有强磁，可通过外界的强磁探测器来大致定位清洗机器人的位置。

Claims (3)

1.一种储罐罐壁清洗机器人，其特征在于：这种储罐罐壁清洗机器人包括清洗装置、驱动装置、吸附装置、收放装置（14）、定位装置，驱动装置包括驱动气动马达（11）、控制装置（22）、转向轮（16）、底盘（15），转向轮（16）设置于底盘（15）的前端，底盘（15）后部设置两个主动轮（8），驱动气动马达（11）通过差速器（10）连接两个主动轮（8），控制装置（22）通过液压杆（21）连接转向轮（16）；清洗装置包括尼龙防静电毛刷（1）、清洗气动马达（3）、清洗剂储存箱（12）、喷头（13），尼龙防静电毛刷（1）设置于支架（4）下，支架（4）通过铰链连接梁（7）及弹簧（6）连接底盘（15），清洗气动马达（3）设置于支架（4）上，清洗气动马达（3）连接尼龙防静电毛刷（1），清洗剂储存箱（12）设置于底盘（15）上，清洗剂储存箱（12）箱顶设置输液管（18），清洗剂储存箱（12）侧面设置喷头（13），喷头（13）从底盘（15）上方伸出，其喷嘴（2）向下；底盘（15）下面设置吸附装置，吸附装置包括稀土永磁铁（9），稀土永磁铁（9）通过收放装置（14）与底盘（15）连接；驱动气动马达（11）和清洗气动马达（3）由输气软管（23）相连接；储罐罐壁清洗机器人沿着螺旋轨迹沿罐壁顶部下行，喷头（13）对下一螺旋轨迹路线喷洒清洗剂，使清洗剂与污垢混合反应一段时间，清洗机器人运动到所述下一螺旋轨迹路线时，再对喷洒过清洗剂的位置用尼龙防静电毛刷（1）刷掉污泥，此时喷头（13）又对下一螺旋轨迹路线喷洒清洗剂，依此循环往复，直到清除掉罐壁底部污泥。

2.根据权利要求1所述的储罐罐壁清洗机器人，其特征在于：所述的底盘（15）的上面扣置外壳（17），外壳（17）外表面涂抹一层防静电涂料层，外壳（17）与底盘（15）形成车体，喷嘴（2）从外壳（17）侧面伸出，输气管（19）、输液管（18）分别从外壳（17）顶部伸出，排气管（20）也从外壳（17）顶部伸出。

3.根据权利要求2所述的储罐罐壁清洗机器人，其特征在于：所述的支架（4）的前端固定挡板（5），挡板（5）立于支架（4）前端，挡板（5）的前面通过铰链连接梁（7）及弹簧（6）连接底盘（15），挡板（5）的两端为弧形的，挡板（5）由轻质铝合金制作而成，挡板（5）的下边沿呈铲片状，挡板（5）表面部涂抹一层防静电涂料层，挡板（5）一方面阻挡清洗时污泥飞溅，另一方面铲掉罐壁上的污泥。

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