CN112752622A - 自适应清洁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于清洁管道的内表面的清洁装置。清洁装置(100)包括柔性轴(15)上的两个套筒(20，30)以及在所述套筒之间延伸的链条。前端套筒(20)未附接到所述轴(15)并且被所述轴(15)上的弹簧(40)偏置。可以通过改变所述清洁装置的转速来使所述清洁装置适应于不同管道大小。高转速使所述弹簧压缩并且使所述链条进一步移动远离所述轴，以实现用所述清洁装置对较大直径管道进行清洁。

Description

自适应清洁装置
技术领域
本发明涉及一种用于从管道的内部对管道进行清洁的装置。
背景技术
为了对管道的内部进行清洁，例如已经使用的污水管道，已经开发了许多种类的工具。目前，根据现有技术的工具由两个端部套筒以及连接所述端部套筒的钢链条组成，在所述钢链条的链节上焊接有尖锐边缘的硬金属或碳化物部件。相应的工具是通过将套筒紧固到柔性轴上并且使所述柔性轴旋转来使用的，其中连接套筒的链条抵靠管道的内表面伸展，并且碳化物部件从管道的内表面上分离污垢、锈和其它不期望的材料。工具是基于要清洁的管道的大小来选择或调整的。工具以几百到几千RPM的转速旋转，这尤其取决于管道的直径和所期望的清洁效率。
根据现有技术的清洁链条的一个实例是美国专利9,649,671中提出的解决方案，其中硬金属部件焊接到链条。
与现有技术的清洁装置相关联的问题是用于大直径管道(例如，150mm/6"管道)的清洁装置难以或不可能通过小直径管道(例如，70mm/3"管道)推入到大直径管道中。不同管道直径需要不同清洁装置。清洁装置中的链条的长度取决于管道的直径，并且较大直径管道需要比较小直径管道更长的链条以确保链条与管道的内壁之间的完全接触。在较大直径管道之前的较小直径管道中，链条的额外长度在清洁装置的后端附近累积，并且增大清洁工具的直径，通常增大到比较小管道更大的直径。
发明内容
本发明的目的是一种用于对管道进行清洁的清洁装置。通过所述装置，可以对具有不同直径的管道进行清洁。
根据本公开的清洁装置是基于使用非旋转的前端套筒，所述前端套筒可以沿着所述清洁装置的前端上的柔性轴移动。清洁装置还具有固定地附接柔性轴的后端套筒，以及附接到所述套筒并且在所述套筒之间延伸的两个或更多个链条。柔性轴的前端具有用于防止套筒旋转的非圆形横截面。另外，清洁装置包括围绕所述柔性轴的弹簧，所述弹簧在后端套筒与前端套筒之间。清洁装置的旋转在垂直于柔性轴的方向上在链条上施加力，由此延伸工具的直径。同时，前端套筒由于作用在链条上并将链条推离柔性轴的力而朝向后端套筒拉动。前端套筒和后端套筒之间的弹簧使前端套筒的移动压缩并抵抗所述前端套筒的移动。当柔性轴停止旋转时，将链条推离柔性轴的力消失，并且弹簧延伸回到其全长，由此将前端套筒推离后端套筒，并且链条在柔性轴旁边稳定下来。当清洁工具未旋转时，这种结构确保所述清洁工具的最小直径。所述结构还使得能够通过改变清洁装置的转速来使所述清洁装置的直径适应于不同直径。各种钢、硬金属或碳化物刀片或切割器可以附接到链条的链节，以增强清洁装置的清洁功能。
附图说明
现在参照附图结合优选实施例更详细地描述本发明，在附图中：
图1展示了根据实施例的清洁装置；
图2展示了根据实施例的柔性轴；
图3展示了图1的清洁装置的使用；
图4展示了根据实施例的清洁装置的链条的一部分；
图5展示了根据实施例的链节上的切割器；
图6展示了根据实施例的链节上的切割器；
图7展示了根据实施例的链节上的切割器；
图8展示了根据实施例的链节上的切割器；
图9展示了根据实施例的前端套筒。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的实施例的清洁装置100。清洁装置包括后端套筒30和前端套筒20。两个链条例如通过熔接附接到套筒20、30。在图1的实施例中，两个链条中的每个链条具有九个完整链节25和附接到套筒20、30的两个部分链节。后端套筒30和前端套筒20两者在中间均具有开口，所述开口延伸穿过套筒，由此在两个套筒中限定通孔。后端套筒30具有一个或多个螺纹孔，所述一个或多个螺纹孔从后端套筒30的外表面延伸到后端套筒中间的开口中。通过后端套筒30的端部之间的通孔，后端套筒30可以附接到柔性轴15，所述柔性轴被引导穿过所述通孔。后端套筒通过一个或多个螺钉(32)附接到柔性轴，例如通过摩擦螺钉，所述一个或多个螺钉从螺纹孔抵靠柔性轴拧紧。轴的柔性允许其被推动穿过要清洁的管道的拐角和弯曲部，但是尽管如此，其对于推动而言仍然是刚性的，这使得能够在管道中甚至长距离地推动清洁装置。轴线优选地位于清洁装置的驱动马达与后端套筒30之间的部分中的保护性壳体50内。柔性轴15能够在保护性壳体15内旋转，但是所述壳体使得用户能够用手引导柔性轴并且由此在管道内操纵清洁装置。驱动马达可以是例如钻机、电动马达、气动马达、液压马达或为此目的制造的包括柔性轴线和使所述柔性轴线旋转的马达的动力传输装置。轴连接器可以用于将动力传输装置的柔性轴线连接到清洁装置100的柔性轴。
在前端套筒20的中间限定的通孔具有非圆形横截面。图9展示了限定具有正方形横截面的通孔22的前端套筒20的实例。还可以使用其它角形状，如三角形、六角形、矩形、八角形等。也可以使用扁平或椭圆形。甚至可以使用具有凹陷或突起的圆形横截面。柔性轴15被引导穿过前端套筒20的所述非圆形通孔22，使得非圆形端部部分10自由地穿过通孔22。与后端套筒30不同，前端套筒未附接到柔性轴15，而是被允许在柔性轴15的端部部分10内自由移动。
图2展示了具有非圆形横截面的端部部分10的柔性轴15的实施例。在图2的实施例中，端部部分10具有正方形横截面。还可以使用其它角形状，如三角形、六角形、矩形、八角形等。也可以使用扁平或椭圆形。甚至可以使用具有凹陷或突起的圆形横截面。优选地，柔性轴15的端部部分10的横截面的形状与在前端套筒20的中间限定的通孔22的横截面的形状基本上相同。柔性轴15的端部部分10的横截面的大小小于在前端套筒20的中间限定的通孔22的横截面的大小，以允许端部部分10穿过前端套筒20的通孔22插入。在此上下文中，术语基本上相同的形状意味着前端套筒20可以在柔性轴的端部部分10的纵向上移动，但是当端部部分10穿过前端套筒20的通孔22时，前端套筒20不能绕端部部分10的纵轴完全旋转。
现在返回参照图1，其中清洁装置100包括围绕柔性轴15并且至少部分地围绕柔性轴15的非圆形端部部分10的弹簧40。弹簧40定位于柔性轴15上的后端套筒30与前端套筒20之间。弹簧40优选地是螺旋形盘簧，所述螺旋形盘簧的长度基本上等于附接到后端套筒和前端套筒的链条的长度，所述链条长度限定了套筒之间的最大距离。弹簧的未压缩长度可以是例如后端套筒与前端套筒之间的最大距离的50％到150％，更优选地80％到120％，并且最优选地90％到100％。弹簧40可以压缩成例如其未压缩长度的至少40％，更优选地至少60％或最优选地至少80％。在实施例中，可以使用多于一个弹簧。在多个弹簧的情况下，弹簧的总未压缩长度可以是例如后端套筒与前端套筒之间的最大距离的50％到150％，更优选地80％到120％，并且最优选地90％到100％。每个弹簧可以具有类似或不同的弹簧常数。使用例如具有三个不同弹簧常数的三个弹簧使得能够几乎逐步地调整清洁装置，所述清洁装置在某些情况下是有用的。
本公开的清洁装置通过利用马达使柔性轴15旋转来使用。柔性轴的旋转还使套筒20、30绕柔性轴旋转并且链条围绕柔性轴旋转，因为链条附接到套筒20、30并且后端套筒30附接到柔性轴15，并且由于柔性轴的端部部分10以及前端套筒20的通孔22的形状和大小，前端套筒相对于柔性轴不可旋转。由于链节25的质量以及由柔性轴的旋转引起的其角速度，清洁装置的旋转使链条的中心链节25移动远离柔性轴。由于这些链条从其端部附接到套筒，清洁装置的旋转使前端套筒20朝向后端套筒30移动并且同时使弹簧40压缩，以允许链条的中心链节25在由旋转移动引起的力的方向上进一步移动。当转速进一步增加时，作用在链节25上的力变得更强并且使中心链节25进一步移动远离柔性轴，这再次迫使前端套筒20移动得更靠近后端套筒30，并且甚至更多地使弹簧40压缩。这样，通过改变转速，用户可以调整清洁装置的直径以与正在用清洁装置进行清洁的管道的内径相匹配。当柔性轴停止旋转时，链条也将停止旋转，并且由此失去将其推离柔性轴的力。前端套筒20通过弹簧40作用在套筒20、30上的力而移动远离后端套筒30。弹簧40延伸到其全长并且拉动紧挨着柔性轴的链条，这使得容易将清洁装置从管道中移除。
图3展示了由必须清洁的三个后续管道组成的管线。清洁装置被插入到作为最小管道的第一管道70中，例如70mm管道或3英寸管道。第一管道70形成90度弯曲并连接到第二管道72，所述第二管道可以是例如100mm管道或4英寸管道。在直区段之后，第二管道连接到第三管道74，所述第三管道可以是例如150mm管道或6英寸管道。清洗装置100被尺寸设定成能够清洁作为150mm管道的第三管道74。然而，当清洁装置100未旋转时，链条在紧挨着柔性轴的套筒之间延伸，因此清洁装置可以被容易地引入到最小管道70中。由于链条不必扩展远离柔性轴以撞击管道70的内壁，所以最小管道可以利用低转速进行清洁。当对最小管道70进行清洁时，通过将转速增加到中速，可以在第二管道72中使用同一工具而无需修改。较高转速使链条进一步扩展远离柔性轴，以撞击管道72的内壁，如图3所示。一旦对第二管道72进行清洁，通过将转速增加到高速，可以在第三管道74中使用同一工具而无需修改。较高转速使链条进一步扩展远离柔性轴，以撞击管道74的内壁。一旦已经对整个管线进行清洁，清洁装置的旋转就可以停止，这使紧挨着柔性轴的链条移动，并且清洁装置可以容易地通过最小管道70被拉出，其中链条变得缠结并且卡住例如90度弯曲部中的装置。
在根据图1中呈现的实施例的清洁装置100中，在后端套筒30与前端套筒20之间可以使用两个或更多个链条。优选地，存在三个链条。具体地，在旨在用于清洁直径较小的管道的清洁装置中，可能有利的是使用两个链条。具体地，在旨在用于清洁直径较大的管道的清洁装置中，可能有利的是使用四个链条。每个链条具有若干链节25，优选地至少五个链节并且至多二十个链节。在旨在用于异常大的管道的清洁装置中，每个链条中可以存在多于二十个链节。例如，旨在用于直径为70mm到150mm的管道的清洁装置可以使用例如八个到十二个链节，例如九个或十个链节。在这种情况下，后端套筒30附接到柔性轴15，并且前端套筒20可以沿着柔性轴15的端部部分10自由地移动，但是不能绕端部部分或相对于后端套筒旋转。套筒20、30之间的弹簧40在其未压缩状态下的长度足以使后端套筒与前端套筒分离如此远，以至于当清洁装置未旋转时，链条驻留在弹簧40和柔性轴15旁边。当清洁装置以全速或以完全使弹簧40压缩的速度旋转时，链条的最中心的链节离柔性轴约75mm到90mm距离，这样使得链条能够有效地刮擦150mm管道的内表面。在较大直径的管道中可以使用具有更多链节的链条，并且在较小直径的管道中可以使用具有较少链节的链条。而且，比整个链节更小的部分(例如，半链节)可以在如附接到套筒的链条的端部处使用。
图4展示了根据实施例的清洁装置的链条的一部分。有可能使用链条，而没有任何种类的切割器附接到链条。当清洁装置用于由软材料(如塑料，如PVC、聚乙烯或HDPE管道)制成的管道中时，缺乏切割器是优选的。优选地，最接近套筒的链节也没有刀具，因为这些链节由于很少接触管壁而不具有任何清洁功能。
图5展示了根据实施例的链节25上的切割器26。此实施例的切割器26具有星形横截面，并且由硬化钢或硬金属(如硬质合金)制成。切割器26可以具有限定星形形状的五个到十个尖锐边缘的脊。优选地，两个脊之间的切割器的形状基本上与链条的链节25的直区段的形状相匹配。切割器26从两个脊之间熔接或焊接到清洁装置100的最外侧上的链节25的直区段。
图6展示了根据实施例的链节25上的切割器27。此实施例的切割器27具有U形横截面，其中在所述切割器的外侧上具有多个尖锐边缘的脊。切割器27由硬化钢或硬金属(如硬质合金)制成。切割器27可以在U形的外边缘上具有五个到十个尖锐边缘的脊。优选地，U形的内边缘的形状基本上与链条的链节25的直区段的形状相匹配。切割器27是从U形的内边缘熔接或焊接到清洁装置100的最外侧上的链节25的直区段。
图7展示了根据实施例的链节25上的切割器28。此实施例的切割器28具有矩形横截面和平行四边形或梯形的侧轮廓。切割器28由硬化钢或硬金属(如硬质合金)制成。切割器28可以具有平行的上表面和底表面、在上表面与底表面之间延伸的平行的侧表面以及与上表面和底表面形成60度到89度和91度到120度的角度的端面。切割器28从底表面熔接或焊接到清洁装置100的最外侧上的链节25的直区段。
图8展示了根据实施例的链节25上的切割器29。此实施例的切割器29具有矩形横截面以及来自各侧的矩形的侧轮廓。切割器29由硬化钢或硬金属(如硬质合金)制成。切割器29可以具有平行的上表面和底表面、在上表面与底表面之间延伸的平行的侧表面以及在上表面、底表面和侧表面之间延伸的平行的端面。切割器29从底表面熔接或焊接到清洁装置100的最外侧上的链节25的直区段。
在实施例中，链条的链节25被扭转，使得每个链节的交叉拐角处于彼此相同的平面中，但是处于与相邻拐角不同的平面中。相邻拐角的平面差是一股链条的厚度或更大的大小，其中放置在平面中的连续链节将被放置在同一位置。在这种情况下，切割器26、27、28或29附接到链条的那些交叉拐角，所述交叉拐角处于平面的最外侧，其中切割器尽可能多地从链条突出并且从平面突出，并且切割器对处于同一侧上的每个链节中并且彼此平行，当链条被放置到平面中时，例如抵靠平面表面。所述切割器可以是根据图5到8所示的实施例的切割器。
本公开的实施例是一种用于清洁管道的内表面的清洁装置，所述装置包括柔性轴，所述柔性轴穿过后端套筒30和前端套筒20，所述后端套筒附接到所述柔性轴，所述清洁装置进一步包括由链节20构成的链条，每个链条在所述后端套筒30与所述前端套筒20之间延伸并且附接到所述后端套筒30和所述前端套筒20。所述清洁装置进一步包括围绕柔性轴15的弹簧40，所述弹簧定位于所述后端套筒30与所述前端套筒20之间，并且所述前端套筒20限定了具有非圆形横截面的通孔22，并且所述柔性轴15具有穿过所述前端套筒20的所述通孔22的非圆形横截面的端部部分10，其中所述前端套筒20可沿着所述柔性轴的端部部分10移动。
在本公开的实施例中，前端套筒20的通孔22被大小或形状或大小和形状两者设定成允许前端套筒20沿着柔性轴15的端部部分10移动并且防止前端套筒20在柔性轴15的端部部分10上旋转。
在本公开的实施例中，所述后端套筒30被布置成通过一个或多个摩擦螺钉32附接到所述柔性轴15。
在本公开的实施例中，所述清洁装置包括由链节25构成的两个或三个链条，所述链条通过以下方式通过熔接附接到所述套筒：将每个链条的端部处的链节25附接到所述后端套筒30并且将所述链条的相对端部处的另一个链节25附接到所述前端套筒20。
在本公开的实施例中，所述链条的所述链节25中的一个或多个链节包括通过熔接或焊接附接到所述链节的切割器26，27，28，29。切割器优选地是硬质合金切割器。
对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的发展，本发明的基本构思可以以各种方式实现。本发明及其实施例因此不仅限于上文所呈现的实例，而是在权利要求书的范围内的许多变化是可能的。

Claims (6)

1.一种用于清洁管道的内表面的清洁装置(100)，所述清洁装置包括柔性轴(15)，所述柔性轴穿过后端套筒(30)和前端套筒(20)，所述后端套筒附接到所述柔性轴(15)，所述清洁装置进一步包括由链节(25)构成的链条，每个链条在所述后端套筒(30)与所述前端套筒(20)之间延伸并且附接到所述后端套筒(30)和所述前端套筒(20)，其特征在于，
所述清洁装置进一步包括围绕所述柔性轴(15)的弹簧(40)，所述弹簧定位于所述后端套筒(30)与所述前端套筒(20)之间，并且在于
所述前端套筒(20)限定了具有非圆形横截面的通孔(22)，并且
所述柔性轴(15)具有穿过所述前端套筒(20)的所述通孔(22)的具有非圆形横截面的端部部分(10)，其中
所述前端套筒(20)能够沿着所述柔性轴(15)的所述端部部分(10)移动。
2.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述前端套筒(20)的所述通孔(22)被大小设定成允许所述前端套筒(20)沿着所述柔性轴(15)的所述端部部分(10)移动并且防止所述前端套筒(20)在所述柔性轴(15)的所述端部部分(10)上旋转。
3.根据权利要求1或2所述的清洁装置，其特征在于，所述后端套筒(30)被布置成通过一个或多个摩擦螺钉(32)附接到所述柔性轴(15)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的清洁装置，其特征在于，所述清洁装置包括由链节(25)构成的两个或三个链条，所述链条通过以下方式通过熔接附接到所述套筒：将每个链条的端部处的链节(25)附接到所述后端套筒(30)并且将所述链条的相对端部处的另一个链节(25)附接到所述前端套筒(20)。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的清洁装置，其特征在于，所述链条的所述链节(25)中的一个或多个链节包括通过熔接或焊接附接到所述链节的切割器(26，27，28，29)。
6.根据权利要求5所述的清洁装置，其特征在于，所述切割器是通过焊接附接到所述链节的硬质合金切割器(26，27，28，29)。
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