CN113828594A - 一种大型煤气管道阀门在线清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道清洗技术领域，具体是一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，所述支腿固定在地面上用于支撑机械臂保持平衡，同时穿进煤气管道内的开孔控制整个机械臂在煤气管道内升降运动；所述大臂实现机械臂大范围的俯仰运动同时可以伸出或缩回中臂和小臂；所述中臂可绕大臂在360°内旋转用以调整小臂的指向位置；所述小臂上可安装多个高压水喷头对管道阀门进行全方位清洗。本发明大型煤气管道阀门在线清洗装置采用串联机械臂机构，机械臂的质量小，运动灵活，在不使用时可以折叠安放，以节省空间，由于体积小也便于使用时的安装，解决了现有的技术设备清理污垢时需要停止管道运输影响生产效率、自动化程度不高、工作繁琐等问题。

Description

一种大型煤气管道阀门在线清洗装置

技术领域

本发明涉及管道清洗技术领域，具体是一种大型煤气管道阀门在线清洗装置。

背景技术

大中型煤气管道使用一段时间后，由于输送的气体中带有杂质，产生的污垢易堵塞管道阀门及对管道造成腐蚀，容易造成该部分管道设施老化严重，从而可能产生煤气泄漏等隐患，此时需要清除管道内的污垢，或者对管道进行更换。

但是对多个钢铁公司进行调研发现，有些钢厂在停产时，工人会进到大型管道内用高压水对污垢进行清理，在管道内的工人们缺少安全技术措施，影响人生安全的同时降低生产效率。因此，本领域技术人员提供了一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，包括支腿、大臂、中臂、小臂、煤气管道以及管道阀门；

所述支腿固定在地面上用于支撑机械臂保持平衡，同时穿进煤气管道内的开孔控制整个机械臂在煤气管道内升降运动；

所述大臂实现机械臂大范围的俯仰运动同时可以伸出或缩回中臂和小臂；

所述中臂可绕大臂在360°内旋转用以调整小臂的指向位置；

所述小臂上可安装多个高压水喷头对管道阀门进行全方位清洗。

作为本发明更进一步的方案：所述支腿包括固定基座、固定外套、固定套管、固定销、支腿升降缸，所述支腿升降缸包括支腿升降缸缸体和支腿升降缸活塞杆，所述支腿升降缸缸体与固定基座通过法兰固定连接，所述支腿升降缸活塞杆的伸出与缩回用于控制大臂的高度，所述固定销焊接在固定套管上并且穿过固定外套的开槽，所述固定外套、固定套管、固定销组成固定套筒结构，用于防止机械臂沿水平转动。

作为本发明更进一步的方案：所述大臂包括大臂支腿铰接座、大臂变幅缸、大臂导向套、大臂伸缩缸、大臂移动梁，所述大臂支腿铰接座通过螺栓与支腿升降缸活塞杆固定连接，两个大臂变幅缸和大臂伸缩缸均为双耳环式液压缸，所述大臂支腿铰接座的下部前后凸出轴部分别与两个大臂变幅缸缸体耳环连接，且大臂支腿铰接座与大臂导向套铰接，所述大臂导向套中部焊接第一铰接支座，第一铰接支座与两个大臂变幅缸活塞杆耳环连接，通过控制两个大臂变幅缸的伸缩控制大臂的俯仰运动；

所述大臂导向套上部凸出结构与大臂伸缩缸缸体耳环连接，同时大臂导向套右侧面开有矩形深槽，所述大臂移动梁能够穿进矩形深槽，且大臂移动梁与大臂伸缩缸活塞杆耳环连接，通过控制大臂伸缩缸的伸缩运动可以带动大臂移动梁在大臂导向套内部滑动，所述大臂移动梁的右侧开圆槽与旋转铰接座的轴部配合，同时大臂移动梁右上表面开有四个螺栓孔，与马达支座通过螺栓固定连接。

作为本发明更进一步的方案：所述中臂包括旋转马达、旋转铰接座、中臂变幅缸以及马达支座，两个所述中臂变幅缸均为双耳环式液压缸，所述旋转铰接座与小臂导轨梁铰接，其前后凸出轴部分别与两个中臂变幅缸缸体耳环连接，所述旋转铰接座左半部为齿轮轴结构，齿轮轴轴部穿进大臂移动梁右侧圆槽，齿轮轴齿部同旋转马达齿轮啮合传动，通过旋转马达的齿轮传动，控制旋转铰接座绕大臂移动梁在360°内旋转。

作为本发明更进一步的方案：所述小臂包括小臂导轨梁、小臂伸缩电机、摄像头以及滑板，所述滑板的前侧安装有高压水喷头，所述摄像头的底座固定在滑板表面，通过摄像头观察和监测煤气管道内的污垢信息。

作为本发明更进一步的方案：所述小臂导轨梁的中部焊接第二铰接支座，第二铰接支座与中臂变幅缸活塞杆耳环连接，通过控制中臂变幅缸伸缩运动使小臂导轨梁绕旋转铰接座在90°内旋转，所述小臂导轨梁的侧面开孔固定安装小臂伸缩电机，所述小臂伸缩电机的齿轮与滑板上的齿条啮合传动，使得滑板可沿小臂导轨梁上的滑槽伸缩滑动，在滑板上可固定安装多个喷头，同时喷头倾斜45°角避免高压水直射煤气管道内壁，通过小臂伸缩电机齿轮传动控制滑板的伸缩运动，从而调整喷头与阀板上污垢的距离，使清洗更加彻底；

为实现自动化控制，可在机械臂全部液压缸上安装位移传感器、马达上安装角度传感器，监测液压缸伸出长度和马达转动角度，使机械臂在煤气管道5内可以灵活地运作和定位阀板上污垢的准确位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明大型煤气管道阀门在线清洗装置采用串联机械臂机构，机械臂的质量小，运动灵活，在不使用时可以折叠安放，以节省空间，由于体积小也便于使用时的安装。

2、本发明大型煤气管道阀门在线清洗装置的机械臂利用液压缸实现大臂、小臂的旋转以及大臂移动梁的伸缩，利用电机与齿轮结构实现沿中臂与小臂垂直的平面上旋转，从而可以达到对于管道内壁和阀板上污垢的全方位无死角清洗，同时，在液压缸和液压马达安装传感器，监测转动角度易实现自动化。

3、本发明大型煤气管道阀门在线清洗装置的机械臂上设有传感器系统，使机械臂在管道内可以灵活地运作和定位污垢的准确位置，同时通过摄像头观察工作时管道阀板上的污垢清洗情况。

4、本发明大型煤气管道阀门在线清洗装置在工作中无需停止煤气运输，可在线采用高压水射流冲洗方法除垢，水射流不会产生新污染，在清理时也不会产生火花而引起煤气爆炸。

5、本发明大型煤气管道阀门在线清洗装置的机械臂除了管道清洗也可应用于其它工作形式，如将水射流喷头换成涂料喷枪以在管道内进行喷涂工作及其它类似工作形式。

附图说明

图1为一种大型煤气管道阀门在线清洗装置的结构示意图；

图2为一种大型煤气管道阀门在线清洗装置中支腿的结构示意图；

图3为一种大型煤气管道阀门在线清洗装置中大臂的结构示意图；

图4为一种大型煤气管道阀门在线清洗装置中中臂和小臂的结构示意图。

图中：1、支腿；11、固定基座；12、固定外套；13、固定套管；14、固定销；15、支腿升降缸；151、支腿升降缸活塞杆；2、大臂；21、大臂支腿铰接座；22、大臂变幅缸；23、大臂导向套；231、第一铰接支座；24、大臂伸缩缸；25、大臂移动梁；3、中臂；31、旋转马达；32、旋转铰接座；33、中臂变幅缸；311、马达支座；4、小臂；41、小臂导轨梁；411、第二铰接支座；42、小臂伸缩电机；43、摄像头；44、滑板；5、煤气管道；6、阀门。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1，本发明实施例中，一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，其特征在于，包括支腿1、大臂2、中臂3、小臂4、煤气管道5以及管道阀门6；

支腿1固定在地面上用于支撑机械臂保持平衡，同时穿进煤气管道5内的开孔控制整个机械臂在煤气管道5内升降运动；

大臂2实现机械臂大范围的俯仰运动同时可以伸出或缩回中臂3和小臂4；

中臂3可绕大臂2在360°内旋转用以调整小臂4的指向位置；

小臂4上可安装多个高压水喷头对管道阀门6进行全方位清洗。

实施例2

请参阅图2，一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，不同于实施例1的是：支腿1包括固定基座11、固定外套12、固定套管13、固定销14、支腿升降缸15，支腿升降缸15包括支腿升降缸缸体和支腿升降缸活塞杆151，支腿升降缸缸体与固定基座11通过法兰固定连接，支腿升降缸活塞杆151的伸出与缩回用于控制大臂2的高度，固定销14焊接在固定套管13上并且穿过固定外套12的开槽，固定外套12、固定套管13、固定销14组成固定套筒结构，用于防止机械臂沿水平转动。

实施例3

请参阅图3，一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，不同于实施例1、2的是：大臂2包括大臂支腿铰接座21、大臂变幅缸22、大臂导向套23、大臂伸缩缸24、大臂移动梁25，大臂支腿铰接座21与支腿升降缸活塞杆151通过螺栓固定连接，两个大臂变幅缸22和大臂伸缩缸24均为双耳环式液压缸，大臂支腿铰接座21的下部前后凸出轴部分别与两个大臂变幅缸22缸体耳环连接，且大臂支腿铰接座21与大臂导向套23铰接，大臂导向套23中部焊接第一铰接支座231，第一铰接支座231与两个大臂变幅缸22活塞杆耳环连接，通过控制两个大臂变幅缸22的伸缩控制大臂2的俯仰运动；

大臂导向套23上部凸出结构与大臂伸缩缸24缸体耳环连接，同时大臂导向套23右侧面开有矩形深槽，大臂移动梁25能够穿进矩形深槽，且大臂移动梁25与大臂伸缩缸24活塞杆耳环连接，通过控制大臂伸缩缸24的伸缩运动可以带动大臂移动梁25在大臂导向套23内部滑动，大臂移动梁25的右侧开圆槽与旋转铰接座32的轴部配合，同时大臂移动梁25右上表面开有四个螺栓孔，与马达支座311通过螺栓固定连接。

实施例4

请参阅图4，一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，不同于实施例1、2、3的是，中臂3包括旋转马达31、旋转铰接座32、中臂变幅缸33以及马达支座311，两个中臂变幅缸33均为双耳环式液压缸，旋转铰接座32与小臂导轨梁41铰接，其前后凸出轴部分别与两个中臂变幅缸33缸体耳环连接，旋转铰接座32左半部为齿轮轴结构，齿轮轴轴部穿进大臂移动梁25右侧圆槽，齿轮轴齿部同旋转马达31齿轮啮合传动，通过旋转马达31的齿轮传动，控制旋转铰接座32绕大臂移动梁25在360°内旋转。

实施例5

请参阅图4，一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，不同于实施例1-4的是，小臂4包括小臂导轨梁41、小臂伸缩电机42、摄像头43以及滑板44，滑板44的前侧安装有高压水喷头，摄像头43的底座固定在滑板44表面，通过摄像头43观察和监测煤气管道5内的污垢信息；

小臂导轨梁41的中部焊接第二铰接支座411，第二铰接支座411与两个中臂变幅缸33活塞杆耳环连接，通过控制中臂变幅缸33伸缩运动使小臂导轨梁41绕旋转铰接座32在90°内旋转，小臂导轨梁41的侧面开孔固定安装小臂伸缩电机42，小臂伸缩电机42的齿轮与滑板44上的齿条啮合传动，使得滑板44可沿小臂导轨梁41上的滑槽伸缩滑动，在滑板44上可固定安装多个喷头，同时喷头倾斜45°角避免高压水直射煤气管道5内壁，通过小臂伸缩电机42齿轮传动控制滑板44的伸缩运动，从而调整喷头与阀板上污垢的距离，使清洗更加彻底；

为实现自动化控制，可在机械臂全部液压缸上安装位移传感器、马达上安装角度传感器，监测液压缸伸出长度和马达转动角度，使机械臂在煤气管道5内可以灵活地运作和定位阀板上污垢的准确位置。

本发明的大型煤气管道阀门在线清洗装置使用高压水射流冲洗管道阀门上的污垢，试验证明100MPa水压可打碎混凝土砖块，在确定好喷头出口压力、不损坏基体的前提下，使用高压水射流冲洗不污染环境、不腐蚀设备，清洗后管道也不需再进行清洁处理。

下面结合上述实施例1-5于大型煤气管道阀门在线清洗装置的使用方法来具体说明：

阀门6处于开启状态，煤气管道5在输送气体时，待阀板上的污垢堆积，需要清洗煤气管道5内壁及阀板时，机械臂的工作状态如图1：整个机械臂从竖直放置状态开始运动，支腿升降缸活塞杆151率先伸出并调整大臂支腿铰接座21的高度，大臂2、中臂3、小臂4进入煤气管道5内，随后大臂变幅缸22活塞杆缩回，大臂导向套23绕大臂支腿铰接座21顺时针旋转，待大臂导向套23旋转到水平向右位置，大臂伸缩缸24活塞杆伸出，调整中臂3和小臂4在水平方向上的位置，然后中臂变幅缸33活塞杆伸出，小臂导轨梁41绕旋转铰接座32旋转，根据需要最大可从水平向左逆时针旋转到竖直向下（即图1位置），随后小臂伸缩电机42开启，控制滑板44在小臂导轨梁41上伸缩运动调整喷头与阀板上污垢的距离，喷头开启喷射高压水清洗煤气管道5内的阀板，整个过程可在摄像头43开启的情况下工作，根据摄像头43提供的管道阀门6污垢信息，通过旋转马达31控制中臂3旋转不断调整喷头清洗位置，同时，摄像头43监测清洗效果，大臂伸缩缸24活塞杆逐步伸长，沿着煤气管道5及阀板方向不断清洗直至完成。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，其特征在于，包括支腿（1）、大臂（2）、中臂（3）、小臂（4）、煤气管道（5）以及管道阀门（6）；

所述支腿（1）固定在地面上用于支撑机械臂保持平衡，同时穿进煤气管道（5）内的开孔控制整个机械臂在煤气管道（5）内升降运动；

所述大臂（2）实现机械臂大范围的俯仰运动同时可以伸出或缩回中臂（3）和小臂（4）；

所述中臂（3）可绕大臂（2）在360°内旋转用以调整小臂（4）的指向位置；

所述小臂（4）上可安装多个高压水喷头对管道阀门（6）进行全方位清洗。

2.根据权利要求1所述的一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，其特征在于，所述支腿（1）包括固定基座（11）、固定外套（12）、固定套管（13）、固定销（14）、支腿升降缸（15），所述支腿升降缸（15）包括支腿升降缸缸体和支腿升降缸活塞杆（151），所述支腿升降缸缸体与固定基座（11）通过法兰固定连接，所述支腿升降缸活塞杆（151）的伸出与缩回用于控制大臂（2）的高度，所述固定销（14）焊接在固定套管（13）上并且穿过固定外套（12）的开槽，所述固定外套（12）、固定套管（13）、固定销（14）组成固定套筒结构，用于防止机械臂沿水平转动。

3.根据权利要求2所述的一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，其特征在于，所述大臂（2）包括大臂支腿铰接座（21）、大臂变幅缸（22）、大臂导向套（23）、第一铰接支座（231）、大臂伸缩缸（24）、大臂移动梁（25），所述大臂支腿铰接座（21）与支腿升降缸活塞杆（151）通过螺栓固定连接，两个大臂变幅缸（22）和大臂伸缩缸（24）均为双耳环式液压缸，所述大臂支腿铰接座（21）的下部前后凸出轴部分别与两个大臂变幅缸（22）缸体耳环连接，且大臂支腿铰接座（21）与大臂导向套（23）铰接，所述大臂导向套（23）中部焊接第一铰接支座（231），第一铰接支座（231）与两个大臂变幅缸（22）活塞杆耳环连接，通过控制两个大臂变幅缸（22）的伸缩控制大臂（2）的俯仰运动；

所述大臂导向套（23）上部凸出结构与大臂伸缩缸（24）缸体耳环连接，同时大臂导向套（23）右侧面开有矩形深槽，所述大臂移动梁（25）能够穿进矩形深槽，且大臂移动梁（25）与大臂伸缩缸（24）活塞杆耳环连接，通过控制大臂伸缩缸（24）的伸缩运动可以带动大臂移动梁（25）在大臂导向套（23）内部滑动，所述大臂移动梁（25）的右侧开圆槽与旋转铰接座（32）的轴部配合，同时大臂移动梁（25）右上表面开有四个螺栓孔，与马达支座（311）通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，其特征在于，所述中臂（3）包括旋转马达（31）、旋转铰接座（32）、中臂变幅缸（33）以及马达支座（311），两个所述中臂变幅缸（33）均为双耳环式液压缸，所述旋转铰接座（32）与小臂导轨梁（41）铰接，其前后凸出轴部分别与两个中臂变幅缸（33）缸体耳环连接，所述旋转铰接座（32）左半部为齿轮轴结构，齿轮轴轴部穿进大臂移动梁（25）右侧圆槽，齿轮轴齿部同旋转马达（31）齿轮啮合传动，通过旋转马达（31）的齿轮传动，控制旋转铰接座（32）绕大臂移动梁（25）在360°内旋转。

5.根据权利要求4所述的一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，其特征在于，所述小臂（4）包括小臂导轨梁（41）、第二铰接支座（411）、小臂伸缩电机（42）、摄像头（43）以及滑板（44），所述滑板（44）的前侧安装有高压水喷头，所述摄像头（43）的底座固定在滑板（44）表面，通过摄像头（43）观察和监测煤气管道（5）内的污垢信息。

6.根据权利要求5所述的一种大型煤气管道阀门在线清洗装置，其特征在于，所述小臂导轨梁（41）的中部焊接第二铰接支座（411），第二铰接支座（411）与两个中臂变幅缸（33）活塞杆耳环连接，通过控制中臂变幅缸（33）伸缩运动使小臂导轨梁（41）绕旋转铰接座（32）在90°内旋转，所述小臂导轨梁（41）的侧面开孔固定安装小臂伸缩电机（42），所述小臂伸缩电机（42）的齿轮与滑板（44）上的齿条啮合传动，使得滑板（44）可沿小臂导轨梁（41）上的滑槽伸缩滑动，在滑板（44）上可固定安装多个喷头，同时喷头倾斜45°角避免高压水直射煤气管道（5）内壁，通过小臂伸缩电机（42）齿轮传动控制滑板（44）的伸缩运动，从而调整喷头与阀板上污垢的距离，使清洗更加彻底；

为实现自动化控制，可在机械臂全部液压缸上安装位移传感器、马达上安装角度传感器，监测液压缸伸出长度和马达转动角度，使机械臂在煤气管道5内可以灵活地运作和定位阀板上污垢的准确位置。

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