CN112609811B - 一种深管推进高通量城市管道清淤机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深管推进高通量城市管道清淤机器人，包括底盘，底盘的顶面上设置有罐体，罐体的顶部连接有气动泵体，气动泵体与端盖之间设置有磁铁，气动泵体的两侧分别设置有负压接口和正压接口，负压接口通过第一负压管和第二负压管连接负压罐，正压接口通过第一正压管分别连接第二正压管和第三正压管，第二正压管连接蓄能罐，蓄能罐连通出液管，第三正压管连接正压罐，正压罐的底部连接有气压混合罐。本发明不仅可以有效解决管道清理时高通量和深推进的问题，而且可以通过蓄能机构实现在每次冲击的过程中，负压与正压能相互交替工作，消除一部分的能量，避免形成冲击波，减小对管道的破坏性影响，使用操作灵活方便，清淤效果好。

Description

一种深管推进高通量城市管道清淤机器人

技术领域

本发明涉及一种深管推进高通量城市管道清淤机器人。

背景技术

目前的城市管道一般采用400mm或600mm的暗管，这些安装在清淤时需要放入机器人进行清淤，对于更大管径的暗管一般采用人工清淤。清淤机器人一般采用在底盘上安装清淤泵，通过清淤泵对暗管内部进行清淤处理，由于清淤泵的通透性较差，经常容易造成堵塞，而且对于较长的管道，机器人一般单次只能前进150m左右，机器人尾部拖拉的排泥管较重，里面灌满泥浆，因此会造成机器人底盘无法拖动，影响推进的深度，因而现有技术中会针对上述不足在管道上部每间隔150m开设天窗，到达相应的天窗位置后，将机器人取出进行清理，影响工作效率，人工成本高，同时管道内部会有泥浆、树枝、塑料袋等杂质，会使清淤泵的叶轮被缠绕住，导致清淤泵无法正常工作，需要将机器人退出来清理，大大延长了气管道清淤的时间。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种深管推进高通量城市管道清淤机器人的技术方案，不仅可以有效解决管道清理时高通量和深推进的问题，而且可以通过蓄能机构实现在每次冲击的过程中，负压与正压能相互交替工作，消除一部分的能量，避免形成冲击波，减小对管道的破坏性影响，使用操作灵活方便，清淤效果好。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种深管推进高通量城市管道清淤机器人，包括底盘，其特征在于：底盘通过伸缩臂连接有铰刀头，底盘的顶面上设置有罐体，罐体的一侧通过进液管连接铰刀头，罐体的另一侧连接有出液管，罐体的顶部连接有气动泵体，气动泵体的顶端设置有端盖，气动泵体与端盖之间形成腔体，腔体内移动连接有T形块，T形块通过定位杆连接有浮球，浮球位于罐体内，定位杆的顶端设置有定位块，T形块上设置有凹槽，定位块位于凹槽内，T形块的中心处设置有限位孔，限位孔竖直贯穿T形块，定位杆与限位孔间隙配合，定位块的直径大于限位孔的内径，气动泵体与端盖之间设置有磁铁，气动泵体的两侧分别设置有负压接口和正压接口，负压接口通过第一负压管和第二负压管连接负压罐，正压接口通过第一正压管分别连接第二正压管和第三正压管，第二正压管连接蓄能罐上的第一通气孔，蓄能罐的底部通过套管连接衔接管，衔接管连通出液管，负压罐内设置有第一阀门，第一阀门的底部设置有第一连杆，第一连杆的底端连接至蓄能罐的内部，第一连杆的底部连接柱形活塞，柱形活塞的底部连接有T形活塞，T形活塞上设置有通孔，套管内安装有带贯通孔的弹性片，弹性片通过橡胶球抵住T形活塞的底部，蓄能罐的侧面上设置有第二通气孔，第三正压管连接正压罐，正压罐的底部连接有气压混合罐，气压混合罐的右侧通过第一导气管连接第一阀门，气压混合罐的左侧连接有盖板，盖板内设置有通气腔，盖板通过第二导气管连接第二通气孔，第二通气孔位于柱形活塞和T形活塞之间，盖板上设置有气动杆和第三单向阀，气动杆带动第三单向阀打开或关闭，正压罐内设置有第二阀门，第二阀门的底部连接有第二连杆，第二连杆竖直贯穿气压混合罐，且第二连杆的底端连接摆动杆，摆动杆连接第一连杆。

进一步，进液管上靠近罐体的一端设置有第一单向阀，当负压连通罐体时，第一单向阀打开，管道内的淤泥经进液管输入罐体内，当罐体内的液体达到设定高度位置后，负压切换为正压，此时第一单向阀关闭。

进一步，出液管上靠近罐体的一端设置有第二单向阀，当负压连通罐体时，第二单向阀关闭，使淤泥储存在罐体内，当罐体内的液体达到设定高度位置后，负压切换为正压，此时第二单向阀打开，便于将罐体内的淤泥经出液管排出。

进一步，负压接口位于正压接口的上方，当罐体内的液位较低时，浮球与T形块脱离，随着液位的上升，浮球上浮直至触碰T形块，并带动T形块继续向上移动，直至T形块将负压接口封闭，正压接口打开，便于罐体内液体的排出，此时浮球随着液体下降，浮球与T形块脱离，T形块由于磁铁的磁力作用仍位于上部，负压接口处于关闭状态，当定位杆的顶端挂住T形块后，T形块随着浮球一起下降，直至负压接口完全打开，正压接口封闭，此时罐体可以继续吸入淤泥，操作灵活方便。

进一步，第一负压管、第二负压管、第一正压管、第二正压管和第三正压管均连接外部供气设备，通过外部供气设备便于对负压管和正压管进行压力控制，不仅便于对负压管和正压管进行气压切换，而且可以控制负压管和正压管中的压力，保证蓄能机构工作稳定可靠，延长清淤机器人的使用寿命。

进一步，蓄能罐的顶部设置有支架，第一连杆通过第一弹簧连接支架，支架可以对第一连杆进行限位导向的作用，第一弹簧可以降低瞬间冲击力对第一连杆的影响，延长各个部件的使用寿命。

进一步，第二连杆与气压混合罐的底部之间设置有第二弹簧，第二弹簧可以降低瞬间冲击力对第二连杆和摆动杆的影响。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、本发明在对管道内的淤泥搅拌后，通过负压将管道中的淤泥吸入罐体内，当罐体内的液位达到设定高度位置后，负压与正压进行切换，使罐体内的淤泥排出，没有旋转部件，解决了高通量的问题。

2、本发明中的铰刀头通过液压推动实现伸缩臂带动铰刀头可以向前伸出2～4m，通过负压将管道内3～4m范围内的淤泥吸入罐体内，且进液管采用柔性管，可以随着铰刀头伸缩移动，罐体内的淤泥排空或排出一半后，机器人可以继续向前推进，解决深推进的问题。

3、气动泵在每次充气的过程中，管道内会有液体，对于长距离管道来说会产生水锤现象，气体打入速度快，在管道内会产生冲击波，容易造成管道爆裂，通过蓄能机构可以实现在每次冲击的过程中，负压与正压能相互交替工作，消除一部分的能量，避免其形成冲击波，减小对管道的破坏性影响。

4、当机器人工作结束后，需要将机器人退出来，管道内有较多的水，直接将负压与正压的管道通过外部供气设备进行切换即可将水排干，机器人的前进和后退简单方便。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种深管推进高通量城市管道清淤机器人的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图2中E处的局部放大图；

图4为图1中B处的局部放大图；

图5为图1中C处的局部放大图；

图6为图1中D处的局部放大图。

图中：1-底盘；2-伸缩臂；3-铰刀头；4-罐体；5-进液管；6-第一单向阀；7-出液管；8-第二单向阀；9-第一负压管；10-第一正压管；11-第二负压管；12-第二正压管；13-第三正压管；14-气动泵体；15-负压接口；16-正压接口；17-浮球；18-腔体；19-定位杆；20-T形块；21-端盖；22-磁铁；23-凹槽；24-定位块；25-正压罐；26-负压罐；27-气压混合罐；28-第一阀门；29-第一导气管；30-第一连杆；31-第二阀门；32-第二连杆；33-蓄能罐；34-衔接管；35-套管；36-柱形活塞；37-T形活塞；38-橡胶球；39-通孔；40-第一通气孔；41-第二通气孔；42-第二导气管；43-第一弹簧；44-弹性片；45-摆动杆；47-第二弹簧；48-气动杆；49-第三单向阀；50-盖板；51-限位孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明书的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1所示，为本发明一种深管推进高通量城市管道清淤机器人，包括底盘1，底盘1通过伸缩臂2连接有铰刀头3，铰刀头3通过液压推动实现伸缩臂2带动铰刀头3可以向前伸出2～4m，通过负压将管道内3～4m范围内的淤泥吸入罐体4内。底盘1的顶面上设置有罐体4，罐体4的一侧通过进液管5连接铰刀头3，进液管5采用柔性管，可以随着铰刀头3伸缩移动，罐体4内的淤泥排空或排出一半后，机器人可以继续向前推进，解决深推进的问题。进液管5上靠近罐体4的一端设置有第一单向阀6，当负压连通罐体4时，第一单向阀6打开，管道内的淤泥经进液管5输入罐体4内，当罐体4内的液体达到设定高度位置后，负压切换为正压，此时第一单向阀6关闭。罐体4的另一侧连接有出液管7。出液管7上靠近罐体4的一端设置有第二单向阀8，当负压连通罐体4时，第二单向阀8关闭，使淤泥储存在罐体4内，当罐体4内的液体达到设定高度位置后，负压切换为正压，此时第二单向阀8打开，便于将罐体4内的淤泥经出液管7排出。对管道内的淤泥搅拌后，通过负压将管道中的淤泥吸入罐体4内，当罐体4内的液位达到设定高度位置后，负压与正压进行切换，使罐体4内的淤泥排出，没有旋转部件，解决了高通量的问题。

如图2至3所示，罐体4的顶部连接有气动泵体14，气动泵体14的顶端设置有端盖21，气动泵体14与端盖21之间形成腔体18，腔体18内移动连接有T形块20，T形块20通过定位杆19连接有浮球17，浮球17位于罐体4内，定位杆19的顶端设置有定位块24，T形块20上设置有凹槽23，定位块24位于凹槽23内，T形块20的中心处设置有限位孔51，限位孔51竖直贯穿T形块20，定位杆19与限位孔51间隙配合，定位块24的直径大于限位孔51的内径，气动泵体14与端盖21之间设置有磁铁22。气动泵在每次充气的过程中，管道内会有液体，对于长距离管道来说会产生水锤现象，气体打入速度快，在管道内会产生冲击波，容易造成管道爆裂，通过蓄能机构可以实现在每次冲击的过程中，负压与正压能相互交替工作，消除一部分的能量，避免其形成冲击波，减小对管道的破坏性影响。

如图4至图5所示，气动泵体14的两侧分别设置有负压接口15和正压接口16，负压接口15位于正压接口16的上方，当罐体4内的液位较低时，浮球17与T形块20脱离，随着液位的上升，浮球17上浮直至触碰T形块20，并带动T形块20继续向上移动，直至T形块20将负压接口15封闭，正压接口16打开，便于罐体4内液体的排出，此时浮球17随着液体下降，浮球17与T形块20脱离，T形块20由于磁铁22的磁力作用仍位于上部，负压接口15处于关闭状态，当定位杆19的顶端挂住T形块20后，T形块20随着浮球17一起下降，直至负压接口15完全打开，正压接口16封闭，此时罐体4可以继续吸入淤泥，操作灵活方便。

负压接口15通过第一负压管9和第二负压管11连接负压罐26，正压接口16通过第一正压管10分别连接第二正压管12和第三正压管13，第一负压管9、第二负压管11、第一正压管10、第二正压管12和第三正压管13均连接外部供气设备，通过外部供气设备便于对负压管和正压管进行压力控制，不仅便于对负压管和正压管进行气压切换，而且可以控制负压管和正压管中的压力，保证蓄能机构工作稳定可靠，延长清淤机器人的使用寿命。

第二正压管12连接蓄能罐33上的第一通气孔40，蓄能罐33的底部通过套管35连接衔接管34，衔接管34连通出液管7，负压罐26内设置有第一阀门28，第一阀门28的底部设置有第一连杆30，第一连杆30的底端连接至蓄能罐33的内部，第一连杆30的底部连接柱形活塞36，柱形活塞36的底部连接有T形活塞37，T形活塞37上设置有通孔39，套管35内安装有带贯通孔39的弹性片44，弹性片44通过橡胶球38抵住T形活塞37的底部，蓄能罐33的侧面上设置有第二通气孔41。蓄能罐33的顶部设置有支架，第一连杆30通过第一弹簧43连接支架，支架可以对第一连杆30进行限位导向的作用，第一弹簧43可以降低瞬间冲击力对第一连杆30的影响，延长各个部件的使用寿命。

如图6所示，第三正压管13连接正压罐25，正压罐25的底部连接有气压混合罐27，气压混合罐27的右侧通过第一导气管29连接第一阀门28，气压混合罐27的左侧连接有盖板50，盖板50内设置有通气腔，盖板50通过第二导气管42连接第二通气孔41，第二通气孔41位于柱形活塞36和T形活塞37之间，盖板50上设置有气动杆48和第三单向阀49，气动杆48带动第三单向阀49打开或关闭，正压罐25内设置有第二阀门31，第二阀门31的底部连接有第二连杆32，第二连杆32竖直贯穿气压混合罐27，且第二连杆32的底端连接摆动杆45，摆动杆45连接第一连杆30。第二连杆32与气压混合罐27的底部之间设置有第二弹簧47，第二弹簧47可以降低瞬间冲击力对第二连杆32和摆动杆45的影响。

本发明的工作原理如下：

1、首先通过外部供气设备使负压输入罐体4内，启动铰刀头3，对管道内的淤泥进行搅拌，进液管5上的第一单向阀6打开，使管道内的淤泥吸入到罐体4内，随着罐体4内液位的上升带动浮球17上升，直至浮球17触碰T形块20，再随着罐体4内液位的上升，带动T形块20向上移动，通过T形块20将负压接口15关闭，同时正压接口16打开；

2、然后通过正压接口16向罐体4内输入正压，此时进液管5上的第一单向阀6关闭，出液管7上的第二单向阀8打开，使罐体4内的淤泥排出，浮球17随着罐体4内液位的下降而向下移动，使其与T形块20脱离，T形块20在磁铁22的作用下位于腔体18的上部，且对负压接口15进行封闭，浮球17继续向下移动，通过定位杆19和定位块24带动T形块20向下移动，直至将正压接口16关闭，此时负压接口15打开，第一单向阀6打开，第二单向阀8关闭；

3、由于第二单向阀8关闭的瞬间，出液管7内的压力会瞬间增加，产生冲击波，此时橡胶球38在冲击波的作用下向上移动，并推动T形活塞37和柱形活塞36向上移动，由于第二正压管12连接第一正压管10，其内部具有正压力，压力泄掉一点后马上将柱形活塞36和T形活塞37顶回去，由于压力波时间很短，可以实现柱形活塞36和T性活塞的短距离往复运动，当第一连杆30向上移动时，将第一阀门28顶开，使负压罐内的负压气体经第一导气管29进入气压混合罐27内，此时摆动杆45不运动；而套管35内的气体经T形活塞37上的通孔39由蓄能罐33上的第二通气孔41进入第二导气管42，第二导气管42将气体输入盖板50，并经气动杆48将第三单向阀49打开，使气体进入气压混合罐27内，随着T形活塞37和柱形活塞36继续上移，带动摆动杆45转动，摆动杆45经第一连杆30将正压罐25内的第二阀门31打开，正压罐25内的正压气体进入气压混合罐27内，使橡胶球38处的压力释放掉，第二阀门31处的压力顶回来，通过第二导气管42反馈至蓄能罐33内，通过T形活塞37将橡胶球38向下顶回去，橡胶球38处的压力释放掉一部分，此时管道内仍存在一定的压力，循环上述步骤，将冲击波消除；

4、当第二阀门31带动第二连杆32向下移动一端距离后，再带动第一连杆30向下顶，使第一阀门28关闭，最后第二阀门31也随之关闭，第二正压管12内一直正压存在，正常情况下管道内的压力小于第二正压管12中的压力，只有当出液管7产生瞬间压力时，其压力才大于第二正压管12内的压力。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种深管推进高通量城市管道清淤机器人，包括底盘，其特征在于：所述底盘通过伸缩臂连接有铰刀头，所述底盘的顶面上设置有罐体，所述罐体的一侧通过进液管连接所述铰刀头，所述罐体的另一侧连接有出液管，所述罐体的顶部连接有气动泵体，所述气动泵体的顶端设置有端盖，所述气动泵体与所述端盖之间形成腔体，所述腔体内移动连接有T形块，所述T形块通过定位杆连接有浮球，所述浮球位于所述罐体内，所述定位杆的顶端设置有定位块，所述T形块上设置有凹槽，所述定位块位于所述凹槽内，所述T形块的中心处设置有限位孔，所述限位孔竖直贯穿所述T形块，所述定位杆与所述限位孔间隙配合，所述定位块的直径大于所述限位孔的内径，所述气动泵体与所述端盖之间设置有磁铁，所述气动泵体的两侧分别设置有负压接口和正压接口，所述负压接口通过第一负压管和第二负压管连接负压罐，所述正压接口通过第一正压管分别连接第二正压管和第三正压管，所述第二正压管连接蓄能罐上的第一通气孔，所述蓄能罐的底部通过套管连接衔接管，所述衔接管连通所述出液管，所述负压罐内设置有第一阀门，所述第一阀门的底部设置有第一连杆，所述第一连杆的底端连接至所述蓄能罐的内部，所述第一连杆的底部连接柱形活塞，所述柱形活塞的底部连接有T形活塞，所述T形活塞上设置有通孔，所述套管内安装有带贯通孔的弹性片，所述弹性片通过橡胶球抵住所述T形活塞的底部，所述蓄能罐的侧面上设置有第二通气孔，所述第三正压管连接正压罐，所述正压罐的底部连接有气压混合罐，所述气压混合罐的右侧通过第一导气管连接所述第一阀门，所述气压混合罐的左侧连接有盖板，所述盖板内设置有通气腔，所述盖板通过第二导气管连接所述第二通气孔，所述第二通气孔位于所述柱形活塞和所述T形活塞之间，所述盖板上设置有气动杆和第三单向阀，所述气动杆带动所述第三单向阀打开或关闭，所述正压罐内设置有第二阀门，所述第二阀门的底部连接有第二连杆，所述第二连杆竖直贯穿所述气压混合罐，且所述第二连杆的底端连接摆动杆，所述摆动杆连接所述第一连杆；所述第一负压管、所述第二负压管、所述第一正压管、所述第二正压管和所述第三正压管均连接外部供气设备；所述蓄能罐的顶部设置有支架，所述第一连杆通过第一弹簧连接所述支架。

2.根据权利要求1所述的一种深管推进高通量城市管道清淤机器人，其特征在于：所述进液管上靠近所述罐体的一端设置有第一单向阀。

3.根据权利要求1所述的一种深管推进高通量城市管道清淤机器人，其特征在于：所述出液管上靠近所述罐体的一端设置有第二单向阀。

4.根据权利要求1所述的一种深管推进高通量城市管道清淤机器人，其特征在于：所述负压接口位于所述正压接口的上方。

5.根据权利要求1所述的一种深管推进高通量城市管道清淤机器人，其特征在于：所述第二连杆与所述气压混合罐的底部之间设置有第二弹簧。

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