CN114888008B - 一种炭黑输送管道疏通机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种炭黑输送管道疏通机器人及其工作方法，包括上撑靴、下撑靴、敲击机构以及气泵站；上、下撑靴气囊的撑紧或收缩对应地实现上、下撑靴撑紧管壁或脱离管壁，由迈步气缸活塞杆的伸出或者收回实现上、下撑靴的同步移动，上撑靴气囊、迈步气缸和下撑靴气囊的交替动作实现撑靴迈步式行走；敲击机构由气马达通过联轴器使曲柄摇杆机构的曲柄旋转，带动固定于曲柄摇杆机构摇杆上的敲击锤摆动，使敲击锤对管壁进行敲击；气泵站对上撑靴气囊、下撑靴气囊、迈步气缸、气马达提供高压气体。本发明能够很好的适应炭黑生产及其他化工企业恶劣的工作环境，提高炭黑输送管疏通的效率以及工作安全性和可靠性。

Description

一种炭黑输送管道疏通机器人及其工作方法

技术领域

本发明涉及化工设备领域，尤其涉及一种炭黑输送管道疏通机器人及其工作方法。

背景技术

目前，炭黑生产加工过程中，炭黑输送管道常会出现炭黑颗粒或灰尘的挂壁现象，如果不定期清理疏通，会影响正常的炭黑生产。通常情况下是采用人工敲打管道来进行清理疏通，清理比较缓慢，且效果不佳，极大地耗费了人力物力，造成炭黑生产的不稳定。因此，需要利用一种小型的设备对部分炭黑输送管道进行疏通处理，不仅要保证很好的清理疏通效果，又不影响炭黑正常生产的连续运行。

基于上述情况，迫切需要一种适应炭黑生产恶劣运行环境、能够自动移动循环工作在炭黑输送管道上疏通机器人，同时能够适应恶劣环境下安装误差和机械结构的变形进行调节，进而大大缩短疏通时间、减轻工人劳动强度、提高炭黑输送管道疏通效率、增强工作安全可靠性以保证工人生命安全。

发明内容

本本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供了一种适应恶劣运行环境、炭黑输送管道疏通效率高、工作安全可靠性高的炭黑输送管道疏通机器人及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种炭黑输送管道疏通机器人，其特征在于：包括上撑靴、下撑靴、敲击机构及气泵站，所述上、下撑靴均为与管道外径相仿环形体；所述上撑靴设有上撑靴气囊，所述下撑靴设有下撑靴气囊，所述上撑靴的外环与下撑靴的外环之间设有迈步气缸；所述下撑靴设有纵向的导轨，导轨周向分布于下撑靴外壁，所述上撑靴上具有配合导轨的导向轮，所述导向轮安装于上撑靴外壁，两个导向轮共同夹紧一根导轨；所述敲击机构包括气马达、联轴器、曲柄摇杆机构、敲击锤，所述气马达安装于上撑靴外壁，所述敲击锤安装于曲柄摇杆机构的摇杆上，所述气马达与曲柄摇杆机构通过联轴器连接；所述气泵站包括电机、气泵、储气罐、迈步换向阀、撑靴换向阀、压力表、迈步气缸无杆腔管路、迈步气缸有杆腔管路、气马达管路及撑靴气囊管路，迈步气缸无杆腔与迈步换向阀通过管道和管路接头连接后形成迈步气缸无杆腔管路，迈步气缸有杆腔与迈步换向阀通过管道和管路接头连接后形成迈步气缸有杆腔管路，上撑靴气囊、下撑靴气囊与撑靴换向阀通过管道和管路接头连接形成撑靴气囊管路，气马达与储气罐通过管道和管路接头连接形成气马达管路，迈步气缸无杆腔管路与迈步油缸无杆腔管路均布置于迈步油缸与保护外壳之间，撑靴气囊管路与气马达管路均布置于撑靴与保护外壳之间，所述电机、气泵、储气罐安装于上撑靴外壁。

作为更进一步的优选方案，所述气泵站包括电机、气泵、储气罐，电机与气泵机械连接，气泵与储气罐通过管道连接，储气罐上设有压力表、迈步换向阀、撑靴换向阀，通过迈步换向阀对迈步气缸活塞杆的伸出或收回进行控制，通过撑靴换向阀对撑靴气囊的撑紧或收缩进行控制。

作为更进一步的优选方案，所述上撑靴的外环设有迈步气缸上端法兰，所述下撑靴的外环上设有迈步气缸下端法兰，迈步气缸的两端分别连接于迈步气缸上端法兰与迈步气缸下端法兰。

作为更进一步的优选方案，一个下撑靴上安装至少两根导轨。

作为更进一步的优选方案，一个上撑靴上安装至少两个曲柄摇杆机构。

作为更进一步的优选方案，所述曲柄摇杆机构安装于上撑靴外壁，敲击锤固定于摇杆上，通过曲柄的旋转带动摇杆上的敲击锤随摇杆摆动。

作为更进一步的优选方案，所述曲柄摇杆机构对称布置于上撑靴外壁。

作为更进一步的优选方案，所述上撑靴设有防止工作面暴露在外的保护外壳。

一种炭黑输送管道疏通机器人的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：控制下撑靴气囊，使下撑靴气囊涨紧，实现下撑靴气囊撑紧管壁，为上撑靴的向上移动提供足够大的支撑力，此时，迈步气缸的活塞杆均处于上极限位置；

步骤二：以下撑靴为支点，控制迈步气缸，使迈步气缸的活塞杆伸出至下极限位置，实现上撑靴相对于下撑靴的向上运动；

步骤三：控制上撑靴气囊，使上撑靴气囊撑紧；控制气马达动作，气马达通过联轴器带动曲柄摇杆机构的曲柄旋转，使固定在摇杆上的敲击锤随摇杆摆动，实现敲击锤对管壁进行敲击；

步骤四：控制下撑靴气囊，使下撑靴气囊收缩，实现下撑靴气囊脱离化工管壁，为下撑靴相对于上撑靴的向上移动做准备；

步骤五：以上撑靴为支点，控制迈步气缸，使迈步气缸的活塞杆收回到上极限位置，实现下撑靴相对于上撑靴的向上运动，使上撑靴与下撑靴的相对位置同初始状态一致；

步骤六：再次控制下撑紧气囊，使下撑紧气囊撑紧，实现下撑靴气囊撑紧管壁，就可以进行下一个工作循环。

本发明的有益效果：

1.很好地适应炭黑生产及化工企业的恶劣运行环境。

2.提高炭黑生产管道疏通效率，又保证炭黑正常生产的连续运行。

3.大大减轻工人的劳动强度，增强了工作的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图之一；

图2为本发明的结构示意图之一；

图3为本发明轴测图

图4为本发明去保护外壳轴测图

图5为上撑靴轴测图

图6为曲柄摇杆机构结构图

图7为敲击锤未打击状态示意图；

图8为敲击锤敲击状态示意图；

图9为本发明初始状态示意图；

图10为下撑靴撑紧状态示意图；

图11为迈步气缸活塞伸出状态示意图；

图12为敲击锤敲击状态示意图；

图13为下撑靴收缩状态示意图；

图14为迈步气缸活塞收缩状态示意图；

图中：1－上撑靴；2－上撑靴气囊；3－管壁；4－气泵站；4－1－电机；4－2－储气罐；4－3－压力表；4－4－迈步换向阀；4－5－迈步气缸有杆腔管路；4－6－迈步气缸无杆腔管路；4－7－撑靴换向阀；4－8－撑靴气囊管路；4－9－气马达管路；4－10－气泵；5－敲击机构；5－1－气马达；5－2－联轴器；5－3－曲柄摇杆机构；5－4－摇杆，5－5－敲击锤；5－6－曲柄；5－7－连杆；6－下撑靴；7－下撑靴气囊；8－迈步气缸上撑靴法兰；9－迈步气缸下撑靴法兰；10－迈步气缸；11－导向轮；12－导轨；13－导轨法兰；14－保护外壳。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对发明作进一步的描述。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明的一种炭黑输送管道疏通机器人，结构上包括上撑靴1、下撑靴6、敲击机构5及气泵站4，上撑靴1设有上撑靴气囊2，下撑靴6设有下撑靴气囊7，由上撑靴气囊2的撑紧或收缩实现上撑靴气囊2撑紧管壁3或脱离管壁3，由下撑靴气囊7的撑紧或收缩实现下撑靴气囊7撑紧管壁3或脱离管壁3，由迈步气缸10活塞杆的伸出或收回，驱动撑靴移动；敲击机构5中由气马达5－1通过联轴器5－2带动曲柄5－6旋转，从而使固定在摇杆5－4上的敲击锤5－5随摇杆5－4摆动，对管壁3进行敲击；上撑靴1、下撑靴6、迈步气缸10和敲击机构5的交替动作组合实现炭黑输送管道疏通过程的自动循环。

如图5所示，上撑靴1及下撑靴6均为与管壁3外径相仿的环形体，上撑靴气囊2在撑紧管壁3时为下撑靴6的上下移动提供足够大的支撑力，起到支撑固定的作用，由上撑靴气囊2的撑紧或收缩实现上撑靴1撑紧管壁或脱离管壁。保护外壳14焊接于上撑靴1外壁，保护外壳14对内部机构进行保护，避免工作面暴露在外。上撑靴1设有迈步气缸上端法兰8，下撑靴6在每一个迈步气缸上端法兰8的对应位置处，均设置有一个迈步气缸下端法兰9，迈步气缸上端法兰8通过螺栓固定在上撑靴1外壁上，迈步气缸下端法兰9通过螺栓固定在下撑靴6的外壁上，迈步气缸上端法兰8与相应的迈步气缸下端法兰之间均设置有一个迈步气缸10，具体的，迈步气缸10上端与迈步气缸上端法兰8采用螺栓连接，迈步气缸10下端与迈步气缸下端法兰9采用螺栓连接，由迈步气缸10活塞杆的伸出或收回实现上撑靴1和下撑靴6向上移动(参照图9－14)；导轨法兰13用于连接导轨12与下撑靴6外壁，导向轮11通过螺栓固定在上撑靴1外壁面，导轨12两侧与导向轮11接触，上撑靴1或下撑靴6的运动使得导向轮11在导轨12两侧滚动，避免上撑靴1与下撑靴6发生相对转动。

敲击机构5包括气马达5－1、联轴器5－2、曲柄摇杆机构5－3、敲击锤5－5，敲击机构5对称布置于上撑靴1外壁上，气马达5－1和曲柄摇杆机构5－3(如图6所示)通过螺栓固定在上撑靴1外壁上，敲击锤5－5焊接在摇杆5－4上，气泵站4通过气马达管路4－9传递压缩气体使气马达5－1动作，气马达5－1通过联轴器5－2带动曲柄5－6旋转，使固定在摇杆5－4上的敲击锤5－5随摇杆5－4摆动，对管壁3进行敲击。

气泵站4包括电机4－1、气泵4－10、储气罐4－2、迈步换向阀4－4、撑靴换向阀4－7、压力表4－3、迈步气缸无杆腔管路4－6、迈步气缸有杆腔管路4－5、撑靴气囊管路4－8及气马达管路4－9；电机4－1与气泵4－10分别通过螺栓固定在上撑靴1外壁，储气罐4－2焊接在上撑靴1外壁。压力表4－3安装于储气罐4－2，压力表4－3用于显示储气罐4－2出口压力，迈步换向阀4－4用于控制迈步气缸10的伸出或缩回，撑靴换向阀4－7用于控制上撑靴气囊2及下撑靴气囊7的撑紧或收缩，迈步气缸10无杆腔与迈步换向阀4－4通过管道和管路接头连接后形成迈步气缸无杆腔管路4－6，迈步气缸10有杆腔与迈步换向阀4－4通过管道和管路接头连接后形成迈步气缸有杆腔管路4－5，上撑靴气囊2、下撑靴气囊7与撑靴换向阀4－7通过管道和管路接头连接形成撑靴气囊管路4－8，气马达5－1与储气罐4－2通过管道和管路接头连接形成气马达管路4－9，迈步气缸无杆腔管路4－6与迈步油缸无杆腔管路4－5均布置于迈步油缸10与保护外壳14之间，撑靴气囊管路4－8与气马达管路4－9均布置于撑靴与保护外壳14之间。

一种炭黑输送管道疏通机器人，其工作原理如下：

一.控制下撑靴气囊7，使下撑靴气囊7涨紧，实现下撑靴6撑紧管壁3，为上撑靴1的向上移动提供足够大的支撑力，此时，迈步气缸10的活塞杆均处于上极限位置，如图10所示；

二.以下撑靴6为支点，控制迈步气缸10，使迈步气缸10的活塞杆伸出至下极限位置，实现上撑靴1相对于下撑靴6的向上运动，如图11所示；

三.控制上撑靴气囊2，使上撑靴气囊2撑紧，控制气马达5－1动作，气马达5－1通过联轴器5－2带动曲柄5－6旋转，使固定在摇杆5－4上的敲击锤5－5随摇杆5－4摆动，对管壁3进行敲击，如图12所示；

四.控制下撑靴气囊7，使下撑靴气囊7收缩，实现下撑靴6脱离管壁3，为下撑靴6相对于上撑靴1的向上移动做准备，如图13所示；

五.以上撑靴1为支点，控制迈步气缸10，使迈步气缸10的活塞杆收回到上极限位置，实现下撑靴6相对于上撑靴1的向上运动，使上撑靴1与下撑靴6的相对位置同初始状态一致，如图14所示；

六.控制下撑紧气囊7，使下撑紧气囊7撑紧，实现下撑靴气囊7撑紧管壁3，如图9所示，就可以进行下一个工作循环。

优选的，迈步气缸10、导轨12、导向轮11、敲击机构5的布置数量可以根据撑靴的大小和重量灵活选择。

以上所述，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 (9)

1.一种炭黑输送管道疏通机器人，其特征在于：包括上撑靴（1）、下撑靴（6）、敲击机构（5）和气泵站（4），所述上撑靴（1）和下撑靴（6）均为与管道外径相仿的环形体；所述上撑靴设有上撑靴气囊（2），所述下撑靴设有下撑靴气囊（7），所述上撑靴（1）的外环与下撑靴（6）的外环之间设有迈步气缸（10）；所述下撑靴（6）设有纵向的导轨（12），导轨（12）周向分布于下撑靴（6）外壁，所述上撑靴（1）上具有配合导轨（12）的导向轮（11），所述导向轮（11）安装于上撑靴（1）外壁，两个导向轮（11）共同夹紧一根导轨（12）；所述敲击机构（5）包括气马达（5-1）、联轴器（5-2）、曲柄摇杆机构（5-3）、敲击锤（5-5），所述气马达（5-1）安装于上撑靴（1）外壁，所述敲击锤（5-5）固定于曲柄摇杆机构（5-3）的摇杆（5-4）上，所述气马达（5-1）与曲柄摇杆机构（5-3）通过联轴器（5-2）连接；所述气泵站（4）包括电机（4-1）、气泵（4-10）、储气罐（4-2）、迈步换向阀（4-4）、撑靴换向阀（4-7)、压力表（4-3）、迈步气缸无杆腔管路（4-6）、迈步气缸有杆腔管路（4-5）、气马达管路（4-9）及撑靴气囊管路（4-8），迈步气缸（10）无杆腔与迈步换向阀（4-4）通过管道和管路接头连接后形成迈步气缸无杆腔管路（4-6），迈步气缸（10）有杆腔与迈步换向阀（4-4）通过管道和管路接头连接后形成迈步气缸有杆腔管路（4-5），所述迈步气缸无杆腔管路（4-6）与迈步气缸有杆腔管路（4-5）均布置于迈步气缸（10）与保护外壳（14）之间，上撑靴气囊（2）、下撑靴气囊（7）与撑靴换向阀（4-7）通过管道和管路接头连接形成撑靴气囊管路（4-8），气马达（5-1）与储气罐（4-2）通过管道和管路接头连接形成气马达管路（4-9），所述撑靴气囊管路（4-8）与气马达管路（4-9）均布置于撑靴与保护外壳(14)之间，所述电机（4-1）、气泵（4-10）、储气罐（4-2）安装于上撑靴（1）外壁。

2.根据权利要求1所述的一种炭黑输送管道疏通机器人，其特征在于：所述上撑靴（1）的外环设有迈步气缸上端法兰（8），所述下撑靴（6）的外环设有迈步气缸下端法兰（9），迈步气缸（10）的两端分别连接于迈步气缸上端法兰（8）与迈步气缸下端法兰（9）。

3.根据权利要求1所述的一种炭黑输送管道疏通机器人，其特征在于：所述气泵站（4）包括电机（4-1）、气泵（4-10）、储气罐（4-2），电机（4-1）与气泵（4-10）机械连接，气泵（4-10）与储气罐（4-2）通过管道连接，储气罐（4-2）上设有压力表（4-3）、迈步换向阀（4-4）、撑靴换向阀（4-7），迈步换向阀（4-4）、撑靴换向阀（4 -7）分别与储气罐（4-2）通过管路连接，迈步换向阀（4-4）对迈步气缸（10）活塞杆的伸出或收回进行控制，撑靴换向阀（4-7）对上撑靴气囊（2）及下撑靴气囊（7）的撑紧或收缩进行控制。

4.根据权利要求1所述的一种炭黑输送管道疏通机器人，其特征在于：一个下撑靴（6）上安装至少两根导轨（12）。

5.根据权利要求1所述的一种炭黑输送管道疏通机器人，其特征在于：一个上撑靴（1）安装至少两个曲柄摇杆机构（5-3）。

6.根据权利要求1所述的一种炭黑输送管道疏通机器人，其特征在于：所述曲柄摇杆机构（5-3）安装于上撑靴（1）外壁，敲击锤（5-5）安装于摇杆（5-4）上，通过曲柄（5-6）的旋转带动摇杆（5-4）上的敲击锤（5-5）随摇杆（5-4）摆动。

7.根据权利要求1所述的一种炭黑输送管道疏通机器人，其特征在于：所述曲柄摇杆机构（5-3）对称布置于上撑靴（1）外壁。

8.根据权利要求1所述的一种炭黑输送管道疏通机器人，其特征在于：所述上撑靴（1）设有防止工作面暴露在外的保护外壳（14）。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种炭黑输送管道疏通机器人的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：控制下撑靴气囊（7），使下撑靴气囊（7）涨紧，实现下撑靴气囊（7）撑紧管壁，为上撑靴（1）的向上移动提供足够大的支撑力，此时，迈步气缸（10）的活塞杆均处于上极限位置；

步骤二：以下撑靴（6）为支点，控制迈步气缸（10），使迈步气缸（10）的活塞杆伸出至下极限位置，实现上撑靴（1）相对于下撑靴（6）的向上运动；

步骤三：控制上撑靴气囊（2），使上撑靴气囊（2）撑紧；控制气马达（5-1）动作，气马达（5-1）通过联轴器（5-2）带动曲柄（5-6）旋转，使固定在摇杆（5-4）上的敲击锤（5-5）随摇杆（5-4）摆动，对管壁进行敲击；

步骤四：控制下撑靴气囊（7），使下撑靴气囊（7）收缩，实现下撑靴气囊（7）脱离管壁，为下撑靴（6）相对于上撑靴（1）的向上移动做准备；

步骤五：以上撑靴（1）为支点，控制迈步气缸（10），使迈步气缸（10）的活塞杆收回到上极限位置，实现下撑靴（6）相对于上撑靴（1）的向上运动，使上撑靴（1）与下撑靴（6）的相对位置同初始状态一致；

步骤六：控制下撑靴气囊（7），使下撑靴气囊（7）撑紧，实现下撑靴气囊（7）撑紧管壁，进而可以开始进行下一个工作循环。

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