CN114633849A - 适应各种工作面的多自由度水下空化清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水下清洗领域，提供了一种适应各种工作面的多自由度水下空化清洗装置。本清洗装置包括支架、摇臂、清洗盘、推杆组、滑轨、稳流舱及高压软管。本清洗装置的清洗盘具备多自由度的运动能力，能够适应不同曲率及凹凸不平的作业面，并具备一定的越障能力；采用摇臂压簧实现清洗盘与作业面的实时贴合，保证清洗喷头与作业面的最佳作业距离，提高了清洗效果及效率；采用推杆方式实现了清洗盘在作业方向的垂直方向往复运动，提高了清洗范围及清洗宽度，并可对船舶吃水线以上的作业面进行清洗，能够很好地满足船舶清洗需求；稳流舱设计通过对输入的高压水进行削波及稳压，保证了清洗盘的最佳作业压力及装置安全。
Description
技术领域
本发明涉及水下清洗领域，具体而言，涉及一种适应各种工作面的多自由度水下空化清洗装置。
背景技术
船舶在长期航行或停泊过程中，吃水线以下部分的船体表面会附着藤壶、贝类、藻类和锈斑等，严重影响了船舶的航行速度和使用寿命，也增加燃油消耗。目前国内外对于水下船体的清洗有以下几种方法：人力刮铲、机械清刷、高压射流清洗、潜水员人工清洗及机器人清洗等，传统的清洗方法均存在清洗效率低、清洗效果不佳、清洗宽度窄、劳动强度高、对船体有不同程度的损伤等缺陷。
目前国内外正在致力于发展新型的水下清洗装置，但已有的水下清洗装置主要存在以下几方面的问题：
(1)现有的水下清洗装置通常采用固定式清洗盘，缺乏多自由度的运动能力，其对工作面的适应性较差，越障能力较弱，严重制约了水下清洗装置的应用领域。
(2)现有的水下清洗装置无法保证清洗盘与作业面的最佳作业距离及实时贴合，严重影响了清洗效果及效率，且经常存在漏洗或重复洗的现象。
(3)现有的水下清洗装置大多采用固定式的单个或并排多个清洗盘设置，其清洗范围小且不可调，对船舶吃水线以上范围的作业面清洗无能为力。
(4)现有的水下清洗装置没有用简单装置对输入的高压水进行削波及稳压，无法保证清洗盘的最佳作业压力，且会对清洗装置造成安全隐患。
发明内容
(1)技术问题
为了解决现有水下清洗装置的上述不足，本发明提出了一种适应各种工作面的多自由度水下空化清洗装置，本发明清洗装置具有多自由度的运动能力和较强的越障能力，能够保持清洗盘与作业面的最佳作业距离及实时贴合，具有较大的清洗宽度且清洗范围可调，本清洗装置对船舶吃水线以上的作业面同样具备清洗能力。
(2)技术方案
根据本发明的一些实施例，本发明水下空化清洗装置是以支架1为基本结构体，搭载第一摇臂21、第二摇臂22、第三摇臂23、第一清洗盘31、第二清洗盘32、第三清洗盘33、推杆组4、第一滑轨51、第二滑轨52、稳流舱6及高压软管7，实现3个旋转自由度(自由度A、B、C)的运动，保证了清洗装置适应不同曲率及凹凸不平表面的能力，并具备一定的越障能力；本清洗装置采用摇臂压簧实现清洗盘与作业面的实时贴合，保证清洗喷头与作业面的最佳作业距离，提高作业效果及效率；本清洗装置采用推杆的方式实现清洗盘在作业方向的垂直方向往复运动(自由度D)，增加了清洗范围及清洗宽度，并可对船舶吃水线以上一定范围内的作业面进行清洗；本清洗装置的稳流舱设计实现了对输入的高压水进行削波及稳压，从而保证了清洗盘的最佳作业压力及装置安全。
在上述整体设计的基础上，根据本发明的一些实施例，本发明水下空化清洗装置中的第一摇臂21、第二摇臂22和第三摇臂23结构完全相同，第一摇臂21通过转轴2-1及轴套2-14与第一摇臂座11-1铰接，第一摇臂21以转轴2-1的中心线为旋转轴旋转，第一摇臂21通过滑块座安装座2-3与第一滑块座12-1共轴连接，滑块座安装座2-3以第一滑块座12-1的中心线为旋转轴旋转；第二摇臂22通过转轴2-1及轴套2-14与第二摇臂座11-2铰接，第二摇臂22以转轴2-1的中心线为旋转轴旋转，第二摇臂22通过滑块座安装座2-3与第二滑块座12-2共轴连接，滑块座安装座2-3以第二滑块座12-2的中心线为旋转轴旋转；第三摇臂23通过转轴2-1及轴套2-14与第三摇臂座11-3铰接，第三摇臂23以转轴2-1的中心线为旋转轴旋转，第三摇臂23通过滑块座安装座2-3与第三滑块座12-3共轴连接，滑块座安装座2-3以第三滑块座12-3的中心线为旋转轴旋转。
本发明水下空化清洗装置中的第一清洗盘31、第二清洗盘32和第三清洗盘33结构完全相同，第一清洗盘31通过两个同轴对称设置的清洗盘转轴2-9铰接，第一清洗盘31以清洗盘转轴2-9的中心线为旋转轴旋转；第二清洗盘32通过两个同轴对称设置的清洗盘转轴2-9铰接，第二清洗盘32以清洗盘转轴2-9的中心线为旋转轴旋转；第三清洗盘33通过两个同轴对称设置的清洗盘转轴2-9铰接，第三清洗盘33以清洗盘转轴2-9的中心线为旋转轴旋转。
本发明水下空化清洗装置中的推杆组4通过密封壳体4-1与搭载装置或清洗机器人固定连接，通过推杆4-2与推杆安装座1-3固定连接。
本发明水下空化清洗装置中的第一滑轨51和第二滑轨52结构完全相同，第一滑轨51通过轴承座5-2与第一滑轨座13-1固定连接，并通过左法兰5-1和右法兰5-6与搭载装置或清洗机器人固定连接；第二滑轨52通过轴承座5-2与第二滑轨座13-2固定连接，并通过左法兰5-1和右法兰5-6与搭载装置或清洗机器人固定连接。
本发明水下空化清洗装置中的稳流舱6通过稳流舱安装座6-2与上法兰1-2固定连接，三个清洗盘接头6-3分别通过高压软管7与第一清洗盘31、第二清洗盘32及第三清洗盘33的清洗盘高压口相连接，泵接头6-4通过高压管与搭载装置或清洗机器人的高压泵相连接。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明水下空化清洗装置中的支架1完成装置主体结构搭载、承重和提供正浮力功能，其包括：立柱1-1、第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2、第三摇臂座11-3、第一滑块座12-1、第二滑块座12-2、第三滑块座12-3、第一滑轨座13-1、第二滑轨座13-2、上法兰1-2、推杆安装座1-3及下法兰1-4。
在本发明的一些实施例中，立柱1-1为空心四方管，第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的结构相同，均为圆管；第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的一端安装于立柱1-1上，另一端设置有铰链孔；第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的中心线位于同一水平面上，第一摇臂座11-1与第二摇臂座11-2的中心线同轴且安装于立柱1-1两侧，第一摇臂座11-1与第三摇臂座11-3的中心线垂直，第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的铰链孔中心线位于同一水平面上且与其对应的摇臂座中心线垂直。
第一滑块座12-1、第二滑块座12-2及第三滑块座12-3的结构相同，均为圆管；第一滑块座12-1、第二滑块座12-2及第三滑块座12-3的一端安装于立柱1-1上且分别位于第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的正上方，第一滑块座12-1、第二滑块座12-2及第三滑块座12-3的另一端设置有台阶轴并与滑块座安装座2-3同轴连接；第一滑块座12-1、第二滑块座12-2及第三滑块座12-3的中心线分别与第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的中心线平行且位于同一水平面上，第一滑块座12-1与第三滑块座12-3的中心线垂直。
第一滑轨座13-1与第二滑轨座13-2结构相同，均为圆管；第一滑轨座13-1及第二滑轨座13-2的一端安装于立柱1-1上且位于第三摇臂座11-3安装面的另一侧，第一滑轨座13-1及第二滑轨座13-2的另一端设置有台阶轴并与轴承座5-2固定连接；第一滑轨座13-1及第二滑轨座13-2的中心线与第三摇臂座11-3的中心线平行。
上法兰1-2及下法兰1-4分别安装于立柱1-1的上、下两端。
推杆安装座1-3安装于第一滑轨座13-1与第二滑轨座13-2之间。
优选地，本发明水下空化清洗装置中的支架1为全封闭体，为水下空化清洗装置提供额外的正浮力。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明水下空化清洗装置中的第一摇臂21、第二摇臂22及第三摇臂23结构完全相同，完成装置3个旋转自由度功能及提供清洗盘与工作面实时贴合功能。以第二摇臂22为例，其包括：转轴2-1、横梁2-2、滑块座安装座2-3、滑块2-4、轴2-5、导向块2-6、压簧2-7、清洗盘安装座2-8、清洗盘转轴2-9、下卡箍2-10、上卡箍2-11、限位块2-12、过渡套2-13、轴套2-14。
在本发明的一些实施例中，横梁2-2为圆管，一端设置有铰链孔，铰链孔的旋转自由度为A，铰链孔内安装有转轴2-1及轴套2-14，横梁2-2另一端设置有台阶轴并与过渡套2-13的一端共轴连接，过渡套2-13以横梁2-2的中心线为旋转轴旋转，过渡套2-13的旋转自由度为B。
过渡套2-13的另一端与清洗盘安装座2-8固定连接，限位块2-12安装于过渡套2-13的外圆上，限制过渡套2-13的最大旋转角度。
过渡套2-13上安装有两个对称且共轴的清洗盘转轴2-9，清洗盘转轴2-9的中心线与横梁2-2的中心线垂直，清洗盘以清洗盘转轴2-9的中心线为旋转轴旋转，清洗盘的旋转自由度为C。
下卡箍2-10及上卡箍2-11固定于横梁2-2中部的外圆上，上卡箍2-11上部安装有轴2-5，轴2-5的台阶上安装有压簧2-7，压簧2-7上部安装有滑块2-4，滑块2-4中部设置有供轴2-5滑动的导向孔，滑块2-4两侧安装有两个导向块2-6，导向块2-6安装于滑块座安装座2-3的滑槽内并可滑动。
根据本发明的一些实施例，所述铰链孔的旋转自由度A、过渡套2-13的旋转自由度B、清洗盘的旋转自由度C可以完全相同、部分相同或完全不同。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明水下空化清洗装置中的第一清洗盘31、第二清洗盘32和第三清洗盘33结构完全相同。首先，完成输入高压水的空化及射流，通过空化产生的超微气泡作用于清洗靶面上并溃灭产生汽蚀现象从而实现无损清洗；其次，空化喷头通过射流的反作用力从而高速自旋实现高效清洗；再其次，在空化罩内由于存在高速流区，从而形成一定的负压，并产生吸附力，使清洗盘紧贴作业面；最后，采用密封万向轮与作业面贴合，保证清洗盘与作业面的低阻运动及灵活转向并保持清洗喷头与作业面的最佳作业距离。以第一清洗盘31为例，其包括：高压旋转接头3-1、空化罩3-2、空化喷头3-3及密封万向轮3-4。
在本发明的一些实施例中，高压旋转接头3-1为输入高压水的连接通道并可旋转，空化罩3-2为锥形罩，固定于高压旋转接头3-1上，空化喷头3-3固定连接于高压旋转接头3-1的旋转轴上，并在射流反作用力下随高压旋转接头3-1的旋转轴高速旋转，密封万向轮3-4固定连接在空化罩3-2上，实时与作业面贴合并减少行进阻力及提高转向灵活度。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明水下空化清洗装置中的推杆组4完成清洗装置侧向直线位移和提供正浮力功能，其包括：密封壳体4-1及推杆4-2；其中，密封壳体4-1实现推杆4-2的电器保护、提供正浮力及防腐，推杆4-2采用螺旋传动方式实现推杆的伸缩。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明水下空化清洗装置中的第一滑轨51和第二滑轨52结构完全相同，提供清洗装置的低阻侧向滑动导轨，完成对清洗装置的承重功能。以第一滑轨51为例，其包括：左法兰5-1、轴承座5-2、直线轴承5-3、端盖5-4、滑轨5-5、右法兰5-6。
在本发明的一些实施例中，滑轨5-5为圆管，两端设置有台阶轴，分别与左法兰5-1及右法兰5-6共轴连接，滑轨5-5的外圆上设置有轴承座5-2，直线轴承5-3安装于轴承座5-2的轴承孔内，端盖5-4安装于轴承座5-2的端面上，滑轨5-5与轴承座5-2及端盖5-4之间用密封圈动密封，轴承座5-2与端盖5-4之间用密封圈静密封，滑轨5-5与轴承座5-2及端盖5-4之间可灵活滑动，其滑动自由度为D。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明水下空化清洗装置中的稳流舱6提供装置高压水通道接口及体积足够大的稳流舱，对输入的高压水进行削波及稳压，实现了清洗盘的最佳作业压力及装置安全，其包括：壳体6-1、稳流舱安装座6-2、清洗盘接头6-3和泵接头6-4。
在本发明的一些实施例中，壳体6-1为一端封闭的回转体，其上部设置有泵接头6-4安装孔，其圆周上按90゜间距等角度设置有三个清洗盘接头6-3安装孔，其底部安装有稳流舱安装座6-2；壳体6-1与稳流舱安装座6-2之间形成较大体积的封闭体，对输入的高压水进行削波及稳压，以实现清洗盘的最佳作业压力及装置安全。
此外，本发明还涉及了上述水下空化清洗装置在船舶及水下设施清洗作业中的用途。
(3)有益效果
本发明水下空化清洗装置的优点主要体现在以下几个方面：
1、本清洗装置具备3个旋转自由度的运动能力，其对工作面的适应性及越障能力较强，适应多种应用领域。
2、本清洗装置采用压簧结构设计，保证了清洗盘与作业面的最佳作业距离及实时贴合，清洗效果好且清洗效率高，有效避免了漏洗或重复洗的现象。
3、本清洗装置具备1个滑动自由度的运动能力，采用推杆的方式实现了清洗盘在作业面的垂直方向往复运动，提高了清洗范围及清洗宽度，并可对船舶吃水线以上一定范围内的作业面实现清洗，能够很好地满足船舶清洗需求。
4、本清洗装置采用稳流舱对输入的高压水进行削波及稳压，实现了清洗盘的最佳稳定作业压力及装置安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面对实施例描述中需要使用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明中记载的一些实施例，而不是全部实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的清洗装置的整体外形结构图；
图2为根据本发明实施例的清洗装置的整体外形侧视图；
图3为根据本发明实施例的清洗装置的支架外形结构图；
图4为根据本发明实施例的清洗装置的第二摇臂外形结构图；
图5为根据本发明实施例的清洗装置的图2的A-A剖视图；
图6为根据本发明实施例的清洗装置的图2的B-B剖视图；
图7为根据本发明实施例的清洗装置的图2的C-C剖视图；
图8为根据本发明实施例的清洗装置的图2的D-D剖视图；
图9为根据本发明实施例的清洗装置的第一清洗盘局部剖视图；
图10为根据本发明实施例的清洗装置的推杆组局部剖视图；
图11为根据本发明实施例的清洗装置的第一滑轨局部剖视图；
图12为根据本发明实施例的清洗装置的稳流舱剖视图。
附图标记：1：支架、21：第一摇臂、22：第二摇臂、23：第三摇臂、31：第一清洗盘、32：第二清洗盘、33：第三清洗盘、4：推杆组、51：第一滑轨、52：第二滑轨、6：稳流舱、7：高压软管、1-1：立柱、11-1：第一摇臂座、11-2：第二摇臂座、11-3：第三摇臂座、12-1：第一滑块座、12-2：第二滑块座、12-3：第三滑块座、13-1：第一滑轨座、13-2：第二滑轨座、1-2：上法兰、1-3：推杆安装座、1-4：下法兰、2-1：转轴、2-2：横梁、2-3：滑块座安装座、2-4：滑块、2-5：轴、2-6：导向块、2-7：压簧、2-8：清洗盘安装座、2-9：清洗盘转轴、2-10：下卡箍、2-11：上卡箍、2-12：限位块、2-13：过渡套、2-14：轴套、3-1：高压旋转接头、3-2：空化罩、3-3：空化喷头、3-4：密封万向轮、4-1：密封壳体、4-2：推杆、5-1：左法兰、5-2：轴承座、5-3：直线轴承、5-4：端盖、5-5：滑轨、5-6：右法兰、6-1：壳体、6-2：稳流舱安装座、6-3：清洗盘接头、6-4：泵接头。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
同时，应理解，本发明的保护范围并不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1：本发明为一种适应各种工作面的多自由度水下空化清洗装置(以下简称为“清洗装置”)，下面结合附图1-12对本发明实施例进行详细阐述，对本发明具体实施方式作进一步说明。
参照图1、图2，本发明水下空化清洗装置是以支架1为基本结构体，搭载第一摇臂21、第二摇臂22、第三摇臂23、第一清洗盘31、第二清洗盘32、第三清洗盘33、推杆组4、第一滑轨51、第二滑轨52、稳流舱6及高压软管7，实现3个旋转自由度(自由度A、B、C)的运动，保证了清洗装置适应不同曲率及凹凸不平表面的能力，并具备一定的越障能力；本清洗装置采用摇臂压簧实现清洗盘与作业面的实时贴合，保证清洗喷头与作业面的最佳作业距离，提高作业效果及效率；本清洗装置采用推杆的方式实现清洗盘在作业方向的垂直方向往复运动(自由度D)，增加了清洗范围及清洗宽度，并可对船舶吃水线以上一定范围内的作业面进行清洗；本清洗装置的稳流舱设计实现了对输入的高压水进行削波及稳压，从而保证了清洗盘的最佳作业压力及装置安全。
参照图1、图2、图4、图5、图8，本发明水下空化清洗装置中的第一摇臂21、第二摇臂22和第三摇臂23结构完全相同，第一摇臂21通过转轴2-1及轴套2-14与第一摇臂座11-1铰接，第一摇臂21以转轴2-1的中心线为旋转轴旋转，第一摇臂21通过滑块座安装座2-3与第一滑块座12-1共轴连接，滑块座安装座2-3以第一滑块座12-1的中心线为旋转轴旋转；第二摇臂22通过转轴2-1及轴套2-14与第二摇臂座11-2铰接，第二摇臂22以转轴2-1的中心线为旋转轴旋转，第二摇臂22通过滑块座安装座2-3与第二滑块座12-2共轴连接，滑块座安装座2-3以第二滑块座12-2的中心线为旋转轴旋转；第三摇臂23通过转轴2-1及轴套2-14与第三摇臂座11-3铰接，第三摇臂23以转轴2-1的中心线为旋转轴旋转，第三摇臂23通过滑块座安装座2-3与第三滑块座12-3共轴连接，滑块座安装座2-3以第三滑块座12-3的中心线为旋转轴旋转。
参照图1、图2、图6、图9，本发明水下空化清洗装置中的第一清洗盘31、第二清洗盘32和第三清洗盘33结构完全相同，第一清洗盘31通过两个同轴对称设置的清洗盘转轴2-9铰接，第一清洗盘31以清洗盘转轴2-9的中心线为旋转轴旋转；第二清洗盘32通过两个同轴对称设置的清洗盘转轴2-9铰接，第二清洗盘32以清洗盘转轴2-9的中心线为旋转轴旋转；第三清洗盘33通过两个同轴对称设置的清洗盘转轴2-9铰接，第三清洗盘33以清洗盘转轴2-9的中心线为旋转轴旋转。
参照图1、图2、图10，本发明水下空化清洗装置中的推杆组4通过密封壳体4-1与搭载装置或清洗机器人固定连接，通过推杆4-2与推杆安装座1-3固定连接。
参照图1、图2、图11，本发明水下空化清洗装置中的第一滑轨51和第二滑轨52结构完全相同，第一滑轨51通过轴承座5-2与第一滑轨座13-1固定连接，并通过左法兰5-1和右法兰5-6与搭载装置或清洗机器人固定连接；第二滑轨52通过轴承座5-2与第二滑轨座13-2固定连接，并通过左法兰5-1和右法兰5-6与搭载装置或清洗机器人固定连接。
参照图1、图2、图12，本发明水下空化清洗装置中的稳流舱6通过稳流舱安装座6-2与上法兰1-2固定连接，三个清洗盘接头6-3分别通过高压软管7与第一清洗盘31、第二清洗盘32及第三清洗盘33的清洗盘高压口相连接，泵接头6-4通过高压管与搭载装置或清洗机器人的高压泵相连接。
参照图3，本发明水下空化清洗装置中的支架1完成装置主体结构搭载、承重和提供正浮力功能，其包括：立柱1-1、第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2、第三摇臂座11-3、第一滑块座12-1、第二滑块座12-2、第三滑块座12-3、第一滑轨座13-1、第二滑轨座13-2、上法兰1-2、推杆安装座1-3及下法兰1-4。其中，立柱1-1为空心四方管，第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的结构相同，均为圆管；第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的一端安装于立柱1-1上，另一端设置有铰链孔；第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的中心线位于同一水平面上，第一摇臂座11-1与第二摇臂座11-2的中心线同轴且安装于立柱1-1两侧，第一摇臂座11-1与第三摇臂座11-3的中心线垂直，第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的铰链孔中心线位于同一水平面上且与其对应的摇臂座中心线垂直。
参照图3，本发明清洗装置的支架的第一滑块座12-1、第二滑块座12-2及第三滑块座12-3的结构相同，均为圆管；第一滑块座12-1、第二滑块座12-2及第三滑块座12-3的一端安装(焊接)于立柱1-1上且分别位于第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的正上方，第一滑块座12-1、第二滑块座12-2及第三滑块座12-3的另一端设置有台阶轴并与滑块座安装座2-3同轴连接；第一滑块座12-1、第二滑块座12-2及第三滑块座12-3的中心线分别与第一摇臂座11-1、第二摇臂座11-2及第三摇臂座11-3的中心线平行且位于同一水平面上，第一滑块座12-1与第三滑块座12-3的中心线垂直。
参照图3，本发明清洗装置的支架的第一滑轨座13-1与第二滑轨座13-2结构相同，均为圆管；第一滑轨座13-1及第二滑轨座13-2的一端安装(焊接)于立柱1-1上且位于第三摇臂座11-3安装面的另一侧，第一滑轨座13-1及第二滑轨座13-2的另一端设置有台阶轴并与轴承座5-2固定连接；第一滑轨座13-1及第二滑轨座13-2的中心线与第三摇臂座11-3的中心线平行。
参照图3，本发明清洗装置的支架的上法兰1-2及下法兰1-4分别安装(焊接)于立柱1-1的上、下两端，上法兰1-2为方形板，其上设置有稳流舱安装座6-2的连接孔，下法兰1-4为方形板，其上设置有气密检测孔。
参照图3，本发明清洗装置的支架的推杆安装座1-3安装(焊接)于第一滑轨座13-1与第二滑轨座13-2之间，推杆安装座1-3为方形板，其上设置有推杆4-2的连接孔；支架1为全封闭体，采用不锈钢材质，为清洗装置提供额外的正浮力及防腐。
参照图4，本发明水下空化清洗装置中的第一摇臂21、第二摇臂22及第三摇臂23结构完全相同，完成装置3个旋转自由度(自由度A、B、C)功能及提供清洗盘与工作面实时贴合功能。以第二摇臂22为例，其包括：转轴2-1、横梁2-2、滑块座安装座2-3、滑块2-4、轴2-5、导向块2-6、压簧2-7、清洗盘安装座2-8、清洗盘转轴2-9、下卡箍2-10、上卡箍2-11、限位块2-12、过渡套2-13、轴套2-14。
参照图4，本发明水下空化清洗装置中横梁2-2为圆管，一端设置有铰链孔，铰链孔的旋转自由度为A，铰链孔内安装有转轴2-1及轴套2-14，横梁2-2另一端设置有台阶轴并与过渡套2-13的一端共轴连接，过渡套2-13以横梁2-2的中心线为旋转轴旋转，过渡套2-13的旋转自由度为B。过渡套2-13的另一端与清洗盘安装座2-8固定连接，限位块2-12安装于过渡套2-13的外圆上，限制过渡套2-13的最大旋转角度。过渡套2-13上安装有两个对称且共轴的清洗盘转轴2-9，清洗盘转轴2-9的中心线与横梁2-2的中心线垂直，清洗盘以清洗盘转轴2-9的中心线为旋转轴旋转，清洗盘的旋转自由度为C。下卡箍2-10及上卡箍2-11固定于横梁2-2中部的外圆上，上卡箍2-11上部安装有轴2-5，轴2-5的台阶上安装有压簧2-7，压簧2-7为清洗盘提供一定的下压力，保证清洗盘与作业面实时贴合，压簧2-7上部安装有滑块2-4，滑块2-4中部设置有供轴2-5滑动的导向孔，滑块2-4两侧安装有两个导向块2-6，导向块2-6安装于滑块座安装座2-3的滑槽内并可滑动。
参照图9，本发明水下空化清洗装置中的第一清洗盘31、第二清洗盘32和第三清洗盘33结构完全相同。首先，完成输入高压水的空化及射流，通过空化产生的超微气泡作用于清洗靶面上并溃灭产生汽蚀现象从而实现无损清洗；其次，空化喷头通过射流的反作用力从而高速自旋实现高效清洗；再其次，在空化罩内由于存在高速流区，从而形成一定的负压，并产生吸附力，使清洗盘紧贴作业面；最后，采用密封万向轮与作业面贴合，保证清洗盘与作业面的低阻运动及灵活转向并保持清洗喷头与作业面的最佳作业距离。以第一清洗盘31为例，其包括：高压旋转接头3-1、空化罩3-2、空化喷头3-3及密封万向轮3-4。高压旋转接头3-1为输入高压水的连接通道并可旋转，空化罩3-2为锥形罩，固定于高压旋转接头3-1上，空化喷头3-3固定连接于高压旋转接头3-1的旋转轴上，并在射流反作用力下随高压旋转接头3-1的旋转轴高速旋转，密封万向轮3-4固定连接在空化罩3-2上，实时与作业面贴合并减少行进阻力及提高转向灵活度。
参照图10，本发明水下空化清洗装置中的推杆组4完成清洗装置侧向直线位移(自由度D)和提供正浮力功能，其包括：密封壳体4-1及推杆4-2；其中，密封壳体4-1实现推杆4-2的电器保护、提供正浮力及防腐，推杆4-2采用螺旋传动方式实现推杆的伸缩。
参照图11，本发明水下空化清洗装置中的第一滑轨51和第二滑轨52结构完全相同，提供清洗装置的低阻侧向滑动导轨，完成对清洗装置的承重功能。以第一滑轨51为例，其包括：左法兰5-1、轴承座5-2、直线轴承5-3、端盖5-4、滑轨5-5、右法兰5-6。其中，滑轨5-5为圆管，两端设置有台阶轴，分别与左法兰5-1及右法兰5-6共轴连接，滑轨5-5的外圆上设置有轴承座5-2，直线轴承5-3安装于轴承座5-2的轴承孔内，端盖5-4安装于轴承座5-2的端面上，滑轨5-5与轴承座5-2及端盖5-4之间用密封圈动密封，轴承座5-2与端盖5-4之间用密封圈静密封，滑轨5-5与轴承座5-2及端盖5-4之间可灵活滑动，其滑动自由度为D。
参照图12，本发明水下空化清洗装置中的稳流舱6提供装置高压水通道接口及体积足够大的稳流舱，对输入的高压水进行削波及稳压，实现了清洗盘的最佳作业压力及装置安全，其包括：壳体6-1、稳流舱安装座6-2、清洗盘接头6-3和泵接头6-4。其中，壳体6-1为一端封闭的回转体，其上部设置有泵接头6-4安装孔，其圆周上按90゜间距等角度设置有三个清洗盘接头6-3安装孔，其底部安装(焊接)有稳流舱安装座6-2；壳体6-1与稳流舱安装座6-2之间形成较大体积的封闭体，对输入的高压水进行削波及稳压，以实现清洗盘的最佳作业压力及装置安全。
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，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获得等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，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)
1.一种适应各种工作面的多自由度水下空化清洗装置，其特征在于，所述清洗装置包括：支架(1)、第一摇臂(21)、第二摇臂(22)、第三摇臂(23)、第一清洗盘(31)、第二清洗盘(32)、第三清洗盘(33)、推杆组(4)、第一滑轨(51)、第二滑轨(52)、稳流舱(6)及高压软管(7)；
其中，第一摇臂(21)、第二摇臂(22)和第三摇臂(23)结构完全相同，第一摇臂(21)通过转轴(2-1)及轴套(2-14)与第一摇臂座(11-1)铰接，第一摇臂(21)以转轴(2-1)的中心线为旋转轴旋转，第一摇臂(21)通过滑块座安装座(2-3)与第一滑块座(12-1)共轴连接，滑块座安装座(2-3)以第一滑块座(12-1)的中心线为旋转轴旋转；第二摇臂(22)通过转轴(2-1)及轴套(2-14)与第二摇臂座(11-2)铰接，第二摇臂(22)以转轴(2-1)的中心线为旋转轴旋转，第二摇臂(22)通过滑块座安装座(2-3)与第二滑块座(12-2)共轴连接，滑块座安装座(2-3)以第二滑块座(12-2)的中心线为旋转轴旋转；第三摇臂(23)通过转轴(2-1)及轴套(2-14)与第三摇臂座(11-3)铰接，第三摇臂(23)以转轴(2-1)的中心线为旋转轴旋转，第三摇臂(23)通过滑块座安装座(2-3)与第三滑块座(12-3)共轴连接，滑块座安装座(2-3)以第三滑块座(12-3)的中心线为旋转轴旋转；
其中，第一清洗盘(31)、第二清洗盘(32)和第三清洗盘(33)结构完全相同，第一清洗盘(31)通过两个同轴对称设置的清洗盘转轴(2-9)铰接，第一清洗盘(31)以清洗盘转轴(2-9)的中心线为旋转轴旋转；第二清洗盘(32)通过两个同轴对称设置的清洗盘转轴(2-9)铰接，第二清洗盘(32)以清洗盘转轴(2-9)的中心线为旋转轴旋转；第三清洗盘(33)通过两个同轴对称设置的清洗盘转轴(2-9)铰接，第三清洗盘(33)以清洗盘转轴(2-9)的中心线为旋转轴旋转；
推杆组(4)通过密封壳体(4-1)与搭载装置或清洗机器人固定连接，通过推杆(4-2)与推杆安装座(1-3)固定连接；
其中，第一滑轨(51)和第二滑轨(52)结构完全相同，第一滑轨(51)通过轴承座(5-2)与第一滑轨座(13-1)固定连接，并通过左法兰(5-1)和右法兰(5-6)与搭载装置或清洗机器人固定连接；第二滑轨(52)通过轴承座(5-2)与第二滑轨座(13-2)固定连接，并通过左法兰(5-1)和右法兰(5-6)与搭载装置或清洗机器人固定连接；
其中，稳流舱(6)通过稳流舱安装座(6-2)与上法兰(1-2)固定连接，三个清洗盘接头(6-3)分别通过高压软管(7)与第一清洗盘(31)、第二清洗盘(32)及第三清洗盘(33)的清洗盘高压口相连接，泵接头(6-4)通过高压管与搭载装置或清洗机器人的高压泵相连接。
2.根据权利要求1所述的水下空化清洗装置，其特征在于，所述支架(1)包括：立柱(1-1)、第一摇臂座(11-1)、第二摇臂座(11-2)、第三摇臂座(11-3)、第一滑块座(12-1)、第二滑块座(12-2)、第三滑块座(12-3)、第一滑轨座(13-1)、第二滑轨座(13-2)、上法兰(1-2)、推杆安装座(1-3)及下法兰(1-4)；
其中，立柱(1-1)为空心四方管，第一摇臂座(11-1)、第二摇臂座(11-2)及第三摇臂座(11-3)的结构相同，均为圆管；第一摇臂座(11-1)、第二摇臂座(11-2)及第三摇臂座(11-3)的一端安装于立柱(1-1)上，另一端设置有铰链孔；第一摇臂座(11-1)、第二摇臂座(11-2)及第三摇臂座(11-3)的中心线位于同一水平面上，第一摇臂座(11-1)与第二摇臂座(11-2)的中心线同轴且安装于立柱(1-1)两侧，第一摇臂座(11-1)与第三摇臂座(11-3)的中心线垂直，第一摇臂座(11-1)、第二摇臂座(11-2)及第三摇臂座(11-3)的铰链孔中心线位于同一水平面上且与其对应的摇臂座中心线垂直；
其中，第一滑块座(12-1)、第二滑块座(12-2)及第三滑块座(12-3)的结构相同，均为圆管；第一滑块座(12-1)、第二滑块座(12-2)及第三滑块座(12-3)的一端安装于立柱(1-1)上且分别位于第一摇臂座(11-1)、第二摇臂座(11-2)及第三摇臂座(11-3)的正上方，第一滑块座(12-1)、第二滑块座(12-2)及第三滑块座(12-3)的另一端设置有台阶轴并与滑块座安装座(2-3)同轴连接；第一滑块座(12-1)、第二滑块座(12-2)及第三滑块座(12-3)的中心线分别与第一摇臂座(11-1)、第二摇臂座(11-2)及第三摇臂座(11-3)的中心线平行且位于同一水平面上，第一滑块座(12-1)与第三滑块座(12-3)的中心线垂直；
其中，第一滑轨座(13-1)与第二滑轨座(13-2)结构相同，均为圆管；第一滑轨座(13-1)及第二滑轨座(13-2)的一端安装于立柱(1-1)上且位于第三摇臂座(11-3)安装面的另一侧，第一滑轨座(13-1)及第二滑轨座(13-2)的另一端设置有台阶轴并与轴承座(5-2)固定连接；第一滑轨座(13-1)及第二滑轨座(13-2)的中心线与第三摇臂座(11-3)的中心线平行；
其中，上法兰(1-2)及下法兰(1-4)分别安装于立柱(1-1)的上、下两端；
其中，推杆安装座(1-3)安装于第一滑轨座(13-1)与第二滑轨座(13-2)之间。
3.根据权利要求2所述的水下空化清洗装置，其特征在于，所述支架(1)为全封闭体，为所述水下空化清洗装置提供额外的正浮力。
4.根据权利要求1所述的水下空化清洗装置，其特征在于，所述第一摇臂(21)、第二摇臂(22)及第三摇臂(23)结构完全相同；
所述第二摇臂(22)包括：转轴(2-1)、横梁(2-2)、滑块座安装座(2-3)、滑块(2-4)、轴(2-5)、导向块(2-6)、压簧(2-7)、清洗盘安装座(2-8)、清洗盘转轴(2-9)、下卡箍(2-10)、上卡箍(2-11)、限位块(2-12)、过渡套(2-13)、轴套(2-14)；
其中，横梁(2-2)为圆管，一端设置有铰链孔，铰链孔的旋转自由度为A，铰链孔内安装有转轴(2-1)及轴套(2-14)，横梁(2-2)另一端设置有台阶轴并与过渡套(2-13)的一端共轴连接，过渡套(2-13)以横梁(2-2)的中心线为旋转轴旋转，过渡套(2-13)的旋转自由度为B；
其中，过渡套(2-13)的另一端与清洗盘安装座(2-8)固定连接，限位块(2-12)安装于过渡套(2-13)的外圆上，限制过渡套(2-13)的最大旋转角度；
其中，过渡套(2-13)上安装有两个对称且共轴的清洗盘转轴(2-9)，清洗盘转轴(2-9)的中心线与横梁(2-2)的中心线垂直，清洗盘以清洗盘转轴(2-9)的中心线为旋转轴旋转，清洗盘的旋转自由度为C；
下卡箍(2-10)及上卡箍(2-11)固定于横梁(2-2)中部的外圆上，上卡箍(2-11)上部安装有轴(2-5)，轴(2-5)的台阶上安装有压簧(2-7)，压簧(2-7)上部安装有滑块(2-4)，滑块(2-4)中部设置有供轴(2-5)滑动的导向孔，滑块(2-4)两侧安装有两个导向块(2-6)，导向块(2-6)安装于滑块座安装座(2-3)的滑槽内并可滑动。
5.根据权利要求4所述的水下空化清洗装置，其特征在于，所述铰链孔的旋转自由度A、过渡套(2-13)的旋转自由度B、清洗盘的旋转自由度C可以相同或不同。
6.根据权利要求1所述的水下空化清洗装置，其特征在于，所述第一清洗盘(31)、第二清洗盘(32)和第三清洗盘(33)结构完全相同；
所述第一清洗盘(31)包括：高压旋转接头(3-1)、空化罩(3-2)、空化喷头(3-3)及密封万向轮(3-4)；
其中，高压旋转接头(3-1)为输入高压水的连接通道并可旋转，空化罩(3-2)为锥形罩，固定于高压旋转接头(3-1)上，空化喷头(3-3)固定连接于高压旋转接头(3-1)的旋转轴上，并随高压旋转接头(3-1)的旋转轴高速旋转，密封万向轮(3-4)固定连接在空化罩(3-2)上，实时与作业面贴合并减少行进阻力及提高转向灵活度。
7.根据权利要求1所述的水下空化清洗装置，其特征在于，所述推杆组(4)包括：密封壳体(4-1)及推杆(4-2)；其中，密封壳体(4-1)实现推杆(4-2)的电器保护及防腐，推杆(4-2)采用螺旋传动方式实现推杆的伸缩。
8.根据权利要求1所述的水下空化清洗装置，其特征在于，所述第一滑轨(51)和第二滑轨(52)结构完全相同；所述第一滑轨(51)包括：左法兰(5-1)、轴承座(5-2)、直线轴承(5-3)、端盖(5-4)、滑轨(5-5)、右法兰(5-6)；
其中，滑轨(5-5)为圆管，两端设置有台阶轴，分别与左法兰(5-1)及右法兰(5-6)共轴连接，滑轨(5-5)的外圆上设置有轴承座(5-2)，直线轴承(5-3)安装于轴承座(5-2)的轴承孔内，端盖(5-4)安装于轴承座(5-2)的端面上，滑轨(5-5)与轴承座(5-2)及端盖(5-4)之间用密封圈动密封，轴承座(5-2)与端盖(5-4)之间用密封圈静密封，滑轨(5-5)与轴承座(5-2)及端盖(5-4)之间可灵活滑动。
9.根据权利要求1所述的水下空化清洗装置，其特征在于，所述稳流舱(6)包括：壳体(6-1)、稳流舱安装座(6-2)、清洗盘接头(6-3)和泵接头(6-4)；
其中，壳体(6-1)为一端封闭的回转体，其上部设置有泵接头(6-4)安装孔，其圆周上按90゜间距等角度设置有三个清洗盘接头(6-3)安装孔，其底部安装有稳流舱安装座(6-2)；壳体(6-1)与稳流舱安装座(6-2)之间形成较大体积的封闭体，对输入的高压水进行削波及稳压，以实现清洗盘的最佳作业压力及装置安全。
10.根据权利要求1-9任一项所述的水下空化清洗装置在船舶及水下设施清洗作业中的用途。
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| GR01 | Patent grant | ||
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