CN114345854A - 一种用于管道清理的直径可调式前盘组件及管道清理机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于管道清理的直径可调式前盘组件及管道清理机，包括前盘、主轴、轴向滑套、清洁叶片和连杆传动机构；所述清洁叶片环绕安装在前盘的周向边缘位置，在前盘的端面中心处垂直设置有主轴，前盘可在主轴的带动下转动，轴向滑套套装在主轴上，且可沿主轴轴向方向进行位置调节，轴向滑套通过连杆传动机构与清洁叶片连接，通过轴向滑套在主轴上的位置调节，用于实现清洁叶片整体向外张开或向内收缩。本装置结构设计合理，操作方便，能够适用不同管径管道的清理作业。

Description

一种用于管道清理的直径可调式前盘组件及管道清理机

技术领域

本发明属于管道清理技术领域，具体涉及一种用于管道清理的直径可调式前盘组件及管道清理机。

背景技术

在现有技术中，城市管道以及各种企业生产过程中的各种传送液气等管道，因为各种介质与管道之间的物理化学作用，常常会产生油垢、水垢和沉积物等，从而导致管道的管径缩小，导致影响到介质的正常传输，现有技术中可以采用添加化学剂等措施和机械清理，而机械清理中常常采用管道清理机器人，管道清理机器人能够沿管道内部行走，而且能够在工作人员的操作下，实现管道的自动清理，现有的管道机器人，结构设计复杂，而且由于设计不够合理导致操作繁琐。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种用于管道清理的直径可调式前盘组件及管道清理机，本装置结构设计合理，操作方便，能够适用不同管径管道的清理作业。

本发明的目的之一通过以下技术方案实现：一种用于管道清理的直径可调式前盘组件，包括前盘、主轴、轴向滑套、清洁叶片和连杆传动机构；所述清洁叶片环绕安装在前盘的周向边缘位置，在前盘的端面中心处垂直设置有主轴，前盘可在主轴的带动下转动，轴向滑套套装在主轴上，且可沿主轴轴向方向进行位置调节，轴向滑套通过连杆传动机构与清洁叶片连接，通过轴向滑套在主轴上的位置调节，用于实现清洁叶片整体向外张开或向内收缩。

作为优选方案，所述前盘由中心处向外沿其径向方向形成若干滑道，所述连杆传动机构可沿所述滑道长度方向移动，以推动清洁叶片实现其整体外缘直径的变化。

作为优选方案，所述清洁叶片包括置片台和弧形片，弧形片的外圆面向外设置，弧形片一端固定在置片台上，置片台包括一体设置的固定板和两铰接片，两铰接片由固定板向同侧伸出。

作为优选方案，所述连杆传动机构包括：锥形连杆，设置数量与所述清洁叶片数量一致，所述锥形连杆围绕设置在轴向滑套周向，锥形连杆的第一端与轴向滑套铰接；直形连杆，设置数量与所述清洁叶片数量一致，其与所述滑道一一对应设置，所述直形连杆的一端与锥形连杆的第二端铰接，另一端与所述置片台的一端铰接；连接板，其一端转动式安装在前盘的边缘处，另一端与所述置片台的另一端铰接。

作为优选方案，所述直形连杆包括两个长臂杆和两个短臂杆，两个长臂杆与前盘的端面平行设置，且分别位于前盘两侧，所述两个短臂杆分别位于两个长臂杆的两端，以围成矩形结构，直线连杆外侧的短臂杆向两端延伸形成有与清洁叶片铰接的轴头，直形连杆内侧的一端通过铰链轴与锥形连杆连接。

作为优选方案，在所述弧形片的外弧面上形成有横向排污槽，所述横向排污槽由清污侧至排污侧的槽深依次逐渐增大。

作为优选方案，所述轴向滑套设置有插孔，所述主轴上设置有条形槽口，所述条形槽口内形成有若干调节孔，所述调节孔沿所述主轴的轴向方向布置，用于当轴向滑套调整至工作位置时，锁紧插杆能够依次穿过插孔和与其对应的调节孔，从而实现对轴向滑套的锁紧固定。

本发明的目的之二在于，公开一种管道清理机，包括上述的用于管道清理的直径可调式前盘组件、驱动电机和移动座，所述移动座包括可移动的安装箱体，驱动电机安装在安装箱体内，驱动电机的输出轴与所述主轴固定连接。

作为优选方案，所述安装箱体为正多棱柱结构，在安装箱体的其中一侧面上安装有移动轮组，所述移动轮组通过伸缩机构与所述安装箱体连接。

作为优选方案，所述安装箱体上未设置移动轮组的其余侧面上设置有辅助轮机构，所述辅助轮机构包括固定座、第一开合板、第二开合板、拉簧和辅助轮，所述固定座安装在安装箱体的外壁侧面上，第一开合板和第二开合板的其中一端均与所述安装座铰接，另一端安装有辅助轮，拉簧两端分别连接第一开合板和第二开合板，用于通过拉簧的收缩拉紧来调整两个开合板的张开角度。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

1、本发明，前盘组件的直径可调以适应不同型号的管道，具体通过旋转叶片可进行伸展收缩来适用于不同型号的管道。轴向滑块通过沿主轴的轴线方向进行移动，进而使锥形连杆带动直形连杆沿槽滑动，直形连杆牵引着连接杆随之发生转动而使清洁叶片结构完成伸展收缩，改变前盘组件的直径大小，从而以适用于不同型号的管道。

2、本发明，为了管道清理机更稳定的工作，以及防止管道清理机在管道前进过程中打滑，在其圆周方向分布有辅助轮机构，通过拉簧的收缩拉紧来调整辅助轮的开合，使得辅助轮能够紧贴管道的内壁，提供足够的支撑力，以增大管道清理机器人与管道内壁之间的摩擦力，保证其正常行进。

3、本发明通过改进，机器正常工作时，沿着管道贴壁前行，前端的清理叶片旋转工作，清理管道内壁上的污垢。清理叶片上设计有横向清污槽，横向清污槽采用前浅后深的形式，能够使污垢有方向性地落到清理机的后方，防止反复清理，以此大大提高清理机工作的效率。

附图说明

图1为前盘组件的结构图1；

图2为前盘组件的结构图2；

图3为清洁叶片与连杆传动机构的连接图；

图4为清洁叶片的结构图；

图5为轴向滑套与锁紧插杆的插接示意图；

图6为轴向滑套的锁紧示意图；

图7为管道清理机的结构图；

图8为驱动机构的结构图；

图9为辅助轮机构的结构示意图；

图10为拉簧与挂轴的连接示意图；

图11为驱动轮组的安装示意图；

图中标记：1、前盘，11、滑道，12、安装片，13、中心通孔，2、主轴，3、轴向滑套，31、插孔，32、锁紧插杆，4、清洁叶片，41、置片台，42、弧形片，421、横向排污槽，422、纵向连通槽，5、锥形连杆，6、直形连杆，7、连接板，8、驱动电机，9、移动座，91、安装箱体，92、移动轮组，921、驱动轮，922、轮座，93、伸缩机构，931、伸缩杆，932、伸缩套，94、固定座，95、第一开合板，951、侧板一，952、侧板二、953、挂轴，96、第二开合板，97、拉簧，98、辅助轮，99、止挡板。

具体实施方式

以下通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。

需要说明的是：除非另做定义，本文所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语不表述数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，但并不排除其他具有相同功能的元件或者物件。

如图1-3所示，本实施例公开一种用于管道清理的直径可调式前盘组件，包括前盘1、主轴2、轴向滑套3、清洁叶片4和连杆传动机构；在前盘1的中心处垂直设置有主轴2，在前盘1的中心处形成有用于安装主轴2的中心通孔13。前盘1上由中心通孔13向外沿径向方向形成有若干滑道11。滑道11为条形孔，且两端封闭，在前盘1的外缘形成有多个安装片12，安装片12偏向前盘1周向的同一旋向侧，在安装片12上形成有用于安装连接板7的圆孔，连接板7一端转动式安装在前盘1端面两侧的安装片12，另一端与清洁叶片4的一端铰接，清洁叶片4环绕安装在前盘1的周向边缘位置，清洁叶片4均由连接处向前盘1的旋向的反方向安装，清洁叶片4包括置片台41和弧形片42，置片台41包括一固定板和两铰接板，铰接板由固定板向同侧伸出，置片台41的一端与连接板7铰接，另一端与直线连杆6铰接，前盘1上圆孔处的铰接轴两端均安装有连接板7。轴向滑套3通过连杆传动机构与清洁叶片4连接，轴向滑套3套装在主轴2上并可沿主轴2滑动调节，用于通过连杆传动机构推动清洁叶片4绕铰接轴处转动，以实现清洁叶片4的外缘直径的适应性调整。

本方案中，如图5和6，轴向滑套3设置有插孔31，主轴2上设置有条形槽口21，条形槽口21内形成有若干沿主轴2的轴向布置的调节孔22，用于当轴向滑套3调整至工作位置时，锁紧插杆32能够依次穿过插孔31和与其对应的调节孔22，从而实现对轴向滑套3的锁紧固定。当轴向滑套3向靠近前盘1一侧运动时，清洁叶片4张开，当轴向滑套3向远离前盘1一侧运动时，清洁叶片4收缩。

本方案中，连杆传动机构包括锥形连杆5，锥形连杆5围绕设置在轴向滑套3周向，形成伞状骨架结构，其设置数量与清洁叶片4数量一致，锥形连杆5的第一端与轴向滑套3铰接，第二端与直形连杆6的一端铰接；直形连杆6的另一端与清洁叶片4铰接，直形连杆6的设置数量与清洁叶片4数量一致；直形连杆6包括两个长臂杆和两个短臂杆，两个长臂杆与前盘1的端面平行设置，且分别位于前盘1两侧，两个短臂杆分别位于两个长臂杆的两端，以围成矩形结构。靠近清洁叶片4一端的短臂杆两端向外延伸形成有轴头，轴头用于和清洁叶片4的置片台41一端转动式连接。由于短臂杆的两端均与清洁叶片4的置片台41连接，前盘1的两端面均有连接片7与同一清洁叶片4连接，清洁叶片4的沿横向方向的两侧支撑稳定，利于和管道内壁均匀贴合，能够保证管道内壁的清洁效果。

本实施例，为了达到更佳的清洁效果，清洁叶片4可以采用如下结构：参照图4，清洁叶片4包括置片台41和弧形板42，其中弧形板42的一端固定在置片台41上，弧形片42的外圆面向外设置，置片台41包括一体设置的固定板和两铰接片，两铰接片由固定板向同侧伸出。在弧形板42的外圆面上形成有横向排污槽421，横向排污槽421的设置方向与清洁叶片4的旋转方向并非垂直，而是形成有一定的偏斜角度，横向排污槽421由清污侧向排污侧，向与旋向相反的方向逐渐偏斜，以利于排污，横向排污槽421采用前浅后深的形式，由清污侧至排污侧的槽深依次逐渐增大,也即横向排污槽421清污侧一端的高度为h1，排污侧一端的高度为h2，由于h1<h2, 能够使污垢有方向性地落到清理机的后方，防止反复清理，以此大大提高清理机工作的效率。沿清洁叶片4的旋转方向还设置有纵向连通槽422，纵向连通槽422与单个清洁叶片4上的所有横向排污槽421连通，纵向连通槽422可实现多个横向排污槽421之间的连通，即便与污垢接触的是部分的横向排污槽421，也可通过所有横向排污槽421同时向后侧排污，大大加强了排污导流效果，进一步地利于污垢向清洁叶片4的排污侧输送。而且纵向连通槽422将横向排污槽421分为两部分，同时减小清洁过程中的阻力，一定程度上降低电机的负荷，利于污垢的刮落。

参照图7，本实施例还提供一种管道清理机，其包括以上的前盘组件、驱动电机8和移动座9，移动座9包括正六棱柱的安装箱体91，安装箱体91的各个侧面和端面上均形成有通孔，以利于内部各部件的散热，安装箱体91的中心轴线与前盘1的中心轴线平行或重合，驱动电机8固定在安装箱体91内，驱动电机8的输出轴与主轴2固定连接，用于为前盘1的转动提供驱动力，在安装箱体91底部侧面上安装有移动轮组92，移动轮组92包括至少两个驱动轮921，驱动轮921通过轮座922和伸缩机构93与安装箱体91连接，通过伸缩机构93的上下移动配合卡槽来调节安装箱体91的高度，使清理车的主轴2处于管道的中心，参照图11，伸缩机构93包括伸缩杆931和伸缩套932，其中伸缩套932与安装箱体91的外壁固定连接，伸缩杆931与驱动轮921的轮座922固定连接，伸缩杆931插装在伸缩套932内，且可以调节两者的总体长度以实现清理车位置的调节，伸缩杆931上设置有弹簧卡片，伸缩套932下沿被弹簧卡片所支撑，弹簧卡片沿伸缩杆931的长度可以间隔设置有多个，各个弹簧卡片的位置是根据市场上常见的不同的直径管道尺寸所设置，其类似伞架打开后的固定弹片原理，驱动轮921是通过轮毂电机进行驱动的。当然，根据需要伸缩机构93也可以采用电动杆伸缩机构。

使用时，首先将管道清理机放入待清理的管道内，通过伸缩机构93的上下移动配合卡槽来调节清理机整体的高度，使清理车的主轴2处于管道的中心。其次，调整前盘组件的直径以适应不同型号的管道。前盘组件的清洁叶片4可进行伸展收缩来适用于不同型号的管道。再次，管道清理机通电后，驱动电机8带动主轴2转动从而驱动清洁叶片4转动。然后，通过管道清理机前端的摄像头来实时观察、掌握管道内的情况，以作出相应的应对措施。其中，摄像头的位置设置在前盘1中心处，并安装在主轴端部，最后，机器正常工作，沿着管道贴壁前行，前端的清理叶片4旋转工作，清理管道内壁上的污垢。清理完毕后，对管道清理机进行清洗与保养。

本方案，为了管道清理机更稳定的工作，以及防止管道清理机在管道前进过程中打滑，在安装箱体91的其他侧面方向分布有若干个辅助轮机构，参照图9和10，辅助轮机构包括一固定座94、一开合板组件、一拉簧97和两辅助轮98，固定座94固定在安装箱体91的侧面上，开合板组件包括第一开合板95和第二开合板96，第一开合板95和第二开合板96的一端均与固定座94铰接，另一端均转动式安装有辅助轮98，拉簧97两端连接第一开合板95和第二开合板96，用于通过拉簧97的收缩拉紧来调整两个开合板的开合角度。本方案，通过拉簧97的收缩拉紧来调整辅助轮98的开合，以改变图中角度α的大小和h3的大小，使得辅助轮98能够紧贴管道的内壁，提供足够的支撑力，增大管道清理机器人与管道内壁之间的摩擦力，保证其正常行进。本装置，在第一开合板95和第二开合板96上均设置有止挡板99，止挡板99与安装箱体91的通孔位置相对应，止挡板99的宽度大于通孔的宽度，以限定两个辅助轮98的最大张开角度，第一开合板95包括侧板一951和侧板二952，侧板一951和侧板二952平行，且在两侧板之间设置有挂轴953，挂轴中段形成有环形槽，用于挂装拉簧97的端部，第二开合板96与第一开合板95结构相同。

为了使得该装置具有更好的效果，进一步优化本方案，移动底座内还设置有电池模组和控制模块，当清洁车运行时，电池模组用于为驱动电机等组件提供驱动电力，控制模块可以接收信号以实现对清理车的遥控控制。其次前盘组件手动调节仅适用于圆筒管道，对于两段圆筒管道中间有一定锥度变径的情况下，变径处将难以清理，为了避免此情况，可以设置如下结构：在主轴远离前盘一端形成有固定台，在轴向滑套的两端分别设置有电动推杆和复位簧，其中复位簧套装在主轴上，并夹装于前盘和轴向滑套之间，电动推杆的一端安装在固定台上，另一端与压力传感器一端面连接，压力传感器另一端面与轴向滑套接触，压力传感器为环形结构套装在主轴上，电动推杆设置两个并对称设置在主轴两侧，电动推杆通过压力传感器推动轴向滑套向前盘侧移动，复位弹簧被压缩，当压力传感器测定值发生激变时，说明清洁叶片与管道内壁抵靠接触，此时，电动推杆反向收缩一定量后开始清理作业，以避免电机启动时负荷过大，通过前盘组件的直径自动适应调整，可以完成对变径处的清洁，从而根据管径实际情况，实现管道污垢的正常化清理运行。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于管道清理的直径可调式前盘组件，其特征在于：包括前盘、主轴、轴向滑套、清洁叶片和连杆传动机构；所述清洁叶片环绕安装在前盘的周向边缘位置，在前盘的端面中心处垂直设置有主轴，前盘可在主轴的带动下转动，轴向滑套套装在主轴上，且可沿主轴轴向方向进行位置调节，轴向滑套通过连杆传动机构与清洁叶片连接，通过轴向滑套在主轴上的位置调节，用于实现清洁叶片整体向外张开或向内收缩。

2.如权利要求1所述的一种用于管道清理的直径可调式前盘组件，其特征在于：所述前盘由中心处向外沿其径向方向形成若干滑道，所述连杆传动机构可沿所述滑道长度方向移动，以推动清洁叶片实现其整体外缘直径的变化。

3.如权利要求2所述的一种用于管道清理的直径可调式前盘组件，其特征在于：所述清洁叶片包括置片台和弧形片，弧形片的外圆面向外设置，弧形片一端固定在置片台上，置片台包括一体设置的固定板和两铰接片，两铰接片由固定板向同侧伸出。

4.如权利要求3所述的一种用于管道清理的直径可调式前盘组件，其特征在于：所述连杆传动机构包括：

锥形连杆，设置数量与所述清洁叶片数量一致，所述锥形连杆围绕设置在轴向滑套周向，锥形连杆的第一端与轴向滑套铰接；

直形连杆，设置数量与所述清洁叶片数量一致，其与所述滑道一一对应设置，所述直形连杆的一端与锥形连杆的第二端铰接，另一端与所述置片台的一端铰接；

连接板，其一端转动式安装在前盘的边缘处，另一端与所述置片台的另一端铰接。

5.如权利要求4所述的一种用于管道清理的直径可调式前盘组件，其特征在于：所述直形连杆包括两个长臂杆和两个短臂杆，两个长臂杆与前盘的端面平行设置，且分别位于前盘两侧，所述两个短臂杆分别位于两个长臂杆的两端，以围成矩形结构，直线连杆外侧的短臂杆向两端延伸形成有与清洁叶片铰接的轴头，直形连杆内侧的一端通过铰链轴与锥形连杆连接。

6.如权利要求3所述的一种用于管道清理的直径可调式前盘组件，其特征在于：在所述弧形片的外弧面上形成有横向排污槽，所述横向排污槽由清污侧至排污侧的槽深依次逐渐增大。

7.如权利要求1所述的一种用于管道清理的直径可调式前盘组件，其特征在于：所述轴向滑套设置有插孔，所述主轴上设置有条形槽口，所述条形槽口内形成有若干调节孔，所述调节孔沿所述主轴的轴向方向布置，用于当轴向滑套调整至工作位置时，锁紧插杆能够依次穿过插孔和与其对应的调节孔，从而实现对轴向滑套的锁紧固定。

8.一种管道清理机，其特征在于：包括权利要求1-7任一所述的用于管道清理的直径可调式前盘组件、驱动电机和移动座，所述移动座包括可移动的安装箱体，驱动电机安装在安装箱体内，驱动电机的输出轴与所述主轴固定连接。

9.如权利要求8所述的一种管道清理机，其特征在于：所述安装箱体为正多棱柱结构，在安装箱体的其中一侧面上安装有移动轮组，所述移动轮组通过伸缩机构与所述安装箱体连接。

10.如权利要求9所述的一种管道清理机，其特征在于：所述安装箱体上未设置移动轮组的其余侧面上设置有辅助轮机构，所述辅助轮机构包括固定座、第一开合板、第二开合板、拉簧和辅助轮，所述固定座安装在安装箱体的外壁侧面上，第一开合板和第二开合板的其中一端均与所述安装座铰接，另一端安装有辅助轮，拉簧两端分别连接第一开合板和第二开合板，用于通过拉簧的收缩拉紧来调整两个开合板的张开角度。

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