CN114952631A - 一种圆管外壁高压水除锈装置 - Google Patents

一种圆管外壁高压水除锈装置 Download PDF

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CN114952631A CN202210471825.6A CN202210471825A CN114952631A CN 114952631 A CN114952631 A CN 114952631A CN 202210471825 A CN202210471825 A CN 202210471825A CN 114952631 A CN114952631 A CN 114952631A
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施卫东
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Abstract

本发明涉及高压水除锈设备技术领域，具体为一种圆管外壁高压水除锈装置，该高压水除锈装置包括中部安装环、导向承载装置、轨道驱动装置和控制器。本发明设计的高压水除锈装置能够通过中部安装环、导向承载装置和轨道驱动装置的组合附着在管道的外壁上，然后自动的沿着管道轴向向前移动，并且能够通过中部安装环带动高压流体喷枪沿着管道径向旋转从而实现对管道外壁的全方位清理。本发明不仅能够对直管段进行除锈作业，同时还能够通过导向承载装置中半环齿圈和安装套之间独特的连接方式实现对弯度较小的弯管段的除锈作业。因此本发明能够有效的取代现有的人工除锈作业，节省了劳动力并且提升了劳动效率，具有很高的实用价值。

Description

一种圆管外壁高压水除锈装置
技术领域
本发明涉及高压水除锈设备技术领域，具体为一种圆管外壁高压水除锈装置。
背景技术
在运输气体、液体或者安装线缆时经常需要在暴露于空气中的半空中架设相应的管道，而以金属制成的管道长期暴露在空气中后容易因为防锈层脱落而生锈，因此需要定期清理锈迹然后重新涂覆防锈层，以避免管道进一步的破损。
现有的除锈方式除了传统的打磨除锈外还出现了采用高压水冲刷的除锈方式，但是现有的专用于除锈的设备不便于移动，在除锈过程中需要将管道拆除放置于设备内部进行除锈，这就导致如果想要保留在管道安装位置处进行除锈作业，只能由人工手动打磨或者手持高压流体喷枪进行除锈作业，这对工人的体力消耗巨大，从而使工人在作业过程中需要经常休息恢复体力导致作业效率不高。
由于该类金属管道大多为圆形管道，因此如果发明一种能够针对此类不便于拆卸的金属圆管进行快速自动除锈的新型除锈设备就能够有效的解决此类问题，为此本申请提供了一种圆管外壁高压水除锈装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆管外壁高压水除锈装置，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：一种圆管外壁高压水除锈装置，该高压水除锈装置包括：
中部安装环，所述中部安装环通过一对套设在管道外部的弧形架铰接固定形成，且每个弧形架上均安装有一个与外部供流管连接且用于向管道外壁喷洒高压水进行除锈作业的高压流体喷枪，所述弧形架固定安装有第二夹紧推杆，且第二夹紧推杆的输出端固定安装有用于夹紧管道的第二夹紧块，每个所述弧形架上对称固定安装有至少一对用于刷洗管道外壁的刮刷装置，且每个弧形架上均安装有分别向前和向后的前置推杆和后置推杆；
导向承载装置，所述导向承载装置在位于中部安装环的前后两侧分别设置有一个，且导向承载装置包括由一对半环齿圈套设在管道外部固定组成的轨道齿圈，两个所述半环齿圈上分别一体成型有铰接座，且每个铰接座与一个安装套铰接安装，两个所述安装套共同拼装成为套设在管道外壁上的承载架，且安装套的末端和半环齿圈的末端之间通过辅助固定弹簧连接，所述安装套上固定安装有第一夹紧推杆，且第一夹紧推杆的末端驱动有用于夹紧管道的第一夹紧块，所述安装套上固定安装有用于贴附在管道外壁滑动的滚动贴附装置；
轨道驱动装置，所述轨道驱动装置包括套设在轨道齿圈上的移动座，且移动座上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端驱动有与轨道齿圈啮合并带动移动座沿着轨道齿圈旋转的驱动齿轮，套设在位于所述中部安装环前方的轨道齿圈上的轨道驱动装置与前置推杆的末端固定，套设在位于所述中部安装环后方的轨道齿圈上的轨道驱动装置与后置推杆的末端固定；
控制器，所述控制器固定安装在弧形架上，且控制器分别与第一夹紧推杆、第二夹紧推杆、驱动电机、前置推杆和后置推杆电性连接。
优选的，所述刮刷装置包括与弧形架通过螺钉固定安装的连接片，且连接片的中心设置有滑动安装有穿过弧形架的中心杆，所述中心杆的上端连接顶部板，且中心杆的下端连接底部板，所述顶部板和底部板之间通过对称设置的一对导向杆固定，且顶部板和连接片之间通过第一复位弹簧连接，所述底部板上固定安装有与控制器电性连接的旋转电机，且旋转电机的末端驱动有同于对管道的外壁进行刮刷的旋转刷。
优选的，所述滚动贴附装置包括与安装套滑动安装的滑动棱柱，且滑动棱柱通过第二复位弹簧与安装套固定安装，所述滑动棱柱的下端固定安装有底部连接架，且底部连接架的中部铰接安装有转动板，所述底部连接架的前后两端与转动板的前后两端分别通过第三复位弹簧固定连接，且转动板的前后两端分别安装有与管道外壁贴合的滚轮。
优选的，所述控制器为S-型PLC控制器，且弧形架上安装有与控制器电性连接且用于手动操作控制器功能的线控装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明设计的高压水清洗装置能够通过中部安装环、导向承载装置和轨道驱动装置的组合附着在管道的外壁上，然后自动的沿着管道轴向向前移动，并且能够通过中部安装环带动高压流体喷枪沿着管道径向旋转从而实现对管道外壁的全方位清理。
2、本发明不仅能够对直管段进行除锈作业，同时还能够通过导向承载装置中半环齿圈和安装套之间独特的连接方式实现对弯度较小的弯管段的除锈作业，因此本发明能够有效的取代现有的人工除锈作业，节省了劳动力并且提升了劳动效率，具有很高的实用价值。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中弧形架和导向承载装置的安装示意图；
图3为本发明中弧形架的结构示意图；
图4为本发明中导向承载装置的结构示意图；
图5为本发明中刮刷装置的结构示意图；
图6为本发明中滚动贴合装置的结构示意图。
图中：1、弧形架；2、刮刷装置；201、顶部板；202、导向杆；203、第一复位弹簧；204、连接片；205、中心杆；206、旋转电机；207、底部板；208、旋转刷；3、滚动贴附装置；301、滑动棱柱；302、第二复位弹簧；303、底部连接架；304、第三复位弹簧；305、滚轮；306、转动板；4、导向承载装置；401、辅助固定弹簧；402、半环齿圈；403、安装套；404、铰接座；405、第一夹紧块；406、第一夹紧推杆；5、轨道驱动装置；501、驱动电机；502、驱动齿轮；503、移动座；6、高压流体喷枪；7、第二夹紧推杆；8、第二夹紧块；9、前置推杆；10、后置推杆；11、线控装置；12、管道；13、控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种圆管外壁高压水除锈装置，该高压水除锈装置包括：
中部安装环，请参阅图1至图3，中部安装环通过一对套设在管道12外部的弧形架1铰接固定形成，且每个弧形架1上均安装有一个与外部供流管连接并用于向管道12外壁喷洒高压水进行除锈作业的高压流体喷枪6，弧形架1固定安装有第二夹紧推杆7，且第二夹紧推杆7的输出端固定安装有用于夹紧管道12的第二夹紧块8，每个弧形架1上对称固定安装有至少一对用于刷洗管道12外壁的刮刷装置2，且每个弧形架1上均安装有分别向前和向后的前置推杆9和后置推杆10。
导向承载装置4，请参阅图1和图2，导向承载装置4在位于中部安装环1的前后两侧分别设置有一个，且导向承载装置4包括由一对半环齿圈402套设在管道12外部固定组成的轨道齿圈，两个半环齿圈402上分别一体成型有铰接座404，且每个铰接座404与一个安装套403铰接安装，两个安装套403共同拼装成为套设在管道12外壁上的承载架，且安装套403的末端和半环齿圈402的末端之间通过辅助固定弹簧401连接，安装套403上固定安装有第一夹紧推杆406，且第一夹紧推杆406的末端驱动有用于夹紧管道12的第一夹紧块405，安装套403上固定安装有用于贴附在管道12外壁滑动的滚动贴附装置3。
轨道驱动装置5，请参阅图1至图2，轨道驱动装置5包括套设在轨道齿圈上的移动座503，且移动座503上固定安装有驱动电机501，驱动电机501的输出端驱动有与轨道齿圈啮合并带动移动座503沿着轨道齿圈旋转的驱动齿轮502，套设在位于中部安装环前方的轨道齿圈上的轨道驱动装置5与前置推杆9的末端固定，套设在位于中部安装环后方的轨道齿圈上的轨道驱动装置5与后置推杆10的末端固定。
控制器13，请参阅图1至图3，控制器13固定安装在弧形架1上，且控制器13分别与第一夹紧推杆406、第二夹紧推杆7、驱动电机501、前置推杆9和后置推杆10电性连接，控制器13为S7-200型PLC控制器，且弧形架1上安装有与控制器13电性连接且用于手动操作控制器13功能的线控装置11，所述第一夹紧推杆406、第二夹紧推杆7、前置推杆9和后置推杆10均为电动推杆，所述线控装置11上设置有用于控制设备整体电源开关以及各电性部件独立运动的相应按钮开关，并且线控装置11的另一端也可以直接连接外部电源从而向控制器13及设备内的其他电性部件进行供电。
具体的，请参阅图2和图5，其中，刮刷装置2包括与弧形架1通过螺钉固定安装的连接片204，且连接片204的中心设置有滑动安装有穿过弧形架1的中心杆205，中心杆205的上端连接顶部板201，且中心杆205的下端连接底部板207，顶部板201和底部板207之间通过对称设置的一对导向杆202固定，且顶部板201和连接片204之间通过第一复位弹簧203连接，底部板207上固定安装有与控制器13电性连接的旋转电机206，且旋转电机206的末端驱动有同于对管道12的外壁进行刮刷的旋转刷208，当本发明设计的高压水除锈装置进入对管道12的除锈作业位置后，旋转刷208会在第一复位弹簧203的挤压下自动的贴合在管道12的外壁上，从而方便后续刮刷清洁作业。
具体的，请参阅图2和图6，其中，滚动贴附装置3包括与安装套403滑动安装的滑动棱柱301，且滑动棱柱301通过第二复位弹簧302与安装套403固定安装，滑动棱柱301的下端固定安装有底部连接架303，且底部连接架303的中部铰接安装有转动板306，底部连接架303的前后两端与转动板306的前后两端分别通过第三复位弹簧304固定连接，且转动板306的前后两端分别安装有与管道12外壁贴合的滚轮305，当本发明设计的高压水除锈装置进入对管道12的除锈作业位置后，滚轮305将会在第二复位弹簧302和第三复位弹簧304的共同推动下紧紧地贴合在管道12的外壁上，从而有效的帮助管道12进入承载架中心轴位置处。
本发明的工作原理：该装置整体上是由上下两个部分组合形成在，具体来说上下两部分每一部分均由弧形架1、轨道驱动装置5、半环齿圈402和安装套403提前组装形成，在工作时将上下两个部分通过相应位置的螺钮临时的固定在管道12的外壁上，从而使上下两个弧形架1形成中部安装环、上下两对半环齿圈402拼装成为轨道齿圈、上下两对安装套403拼装成为承载架，而前后两对轨道驱动装置5由于已经安装在对应的半环齿圈402上，因此能够简单的就完成设备的整体拼装。
为了更好的解释本设备的工作原理，现在对相应的设备进行必要的命名，首先将位于中部安装环前方的轨道驱动装置5、轨道齿圈和承载架分别命名为驱动装置A、轨道齿圈B和承载架C，将位于中部安装环后方的轨道驱动装置5、轨道齿圈和承载架分别命名为驱动装置D、轨道齿圈E和承载架F。当该设备完成在管道12上的拼装后，承载架C和承载架F上的第一夹紧推杆406将推动相应的第一夹紧块405对管道12进行夹紧，此时如果管道12处于直管段位置处，则轨道齿圈B与承载架C之间以及轨道齿圈E与承载架F之间将分别在铰接座404和辅助固定弹簧401的共用作用下处于同心状态，随后即可通过线控装置11向控制器13下达清洗作业指令，此时驱动装置A将在相应驱动电机501的作用下沿着轨道齿圈B运动，同时驱动装置D将在相应驱动电机501的作用下沿着轨道齿圈E运动，并且驱动装置A和驱动装置D的运动方向和运动速度是相同的，从而能够带动中部安装环以轨道齿圈B和轨道齿圈E为轨道来绕着管道12的外壁进行旋转，在旋转的过程中，高压流体喷枪6将高压水喷向管道12外壁进行除锈作业，同时刮刷装置2也将对管道12的外壁进行辅助刮刷除锈，为了避免用于向高压流体喷枪6输送高压水的管道在管道上缠绕，因此中部转动环是进行周期性的交替正反转的，并且在中部转动环在转动的过程中，前置推杆9和后置推杆10将会共同推动中部转动环缓慢的向前方移动，从而实现对管道12外壁的逐步清洗作业。当中部转动环在前置推杆9和后置推杆10的共同推动下缓慢移动至最大向前的行程时，控制器将打开设备的整体迁移程序，迁移程序执行时，位于弧形架1上的第二夹紧推杆7将驱动第二夹紧块8对管道12进行夹紧，随后位于承载架C和承载架F上的两对第一夹紧推杆406将驱动相应的第一夹紧块405脱离夹紧状态，然后前置推杆9开始推动轨道齿圈B和承载架C向前运动至前置推杆9的最大行程处，同时后置推杆10则开始收缩并带动轨道齿圈E和承载架F向前运动至后置推杆10的最小行程处，随后相应的第一夹紧推杆406再次的将承载架C和承载架F与管道12进行固定，然后相应的第二夹紧推杆7则驱动第二夹紧块8脱离夹紧位置，从而使中部转动环能够再次的旋转，随后在控制器13的控制下，设备将再次执行清洗作业指令，通过这种方法即可让设备沿着管道12不断的向前方进行清洗，直至完成对管道外壁的全部清洗工作。
本发明设计的高压水除锈装置最大的特点在还能够对弯曲程度较小的弯管段也进行清洗，只是在对弯管段进行清洗时需要人工操作来实现对弯管段的弯曲方向进行标记，具体来说如图1所示，使得轨道齿圈和承载架的铰接轴能够与管道12弯管段所在圆面轴向位置平行，这样当轨道齿圈和承载架运动至弯管段时，轨道齿圈和承载架之间能够以铰接轴为旋转中心实现与弯管段的对应转动，其中承载架的转动能够确保承载架与圆管12相应管段位置处始终同心，也就是实现同步转动，而两个轨道齿圈的转动则会确保前后两个轨道齿圈之间始终保持平行状态，方便中部转动环依然能够正常的旋转，由于前后两个承载架的转动角度不同就势必会导致相应的轨道齿圈和承载架之间不再平行而是出现倾角，这种倾角的出现会压缩位于弯管段内侧的辅助固定弹簧401同时拉伸位于弯管段外侧的辅助固定弹簧401直至重新运动至直管段时，轨道齿圈和承载架之间才会在两侧的辅助固定弹簧401的作用下重新回归平行状态，为了调整铰接轴的方位，操作人员需要通过相应的按钮使控制器13进入调整模式，进入调整模式后，第二夹紧推杆7将中部转动环与管道12进行固定，同时承载架C和承载架F将脱离与管道12的夹紧状态，此时操作人员可以直接手动通过按钮控制驱动电机501的正反转，当驱动电机501再次旋转时，轨道齿圈B和轨道齿圈E将相对管道12进行正反旋转，从而能够带动位于半环齿圈402上的铰接轴进行方向调整直至调整至合适的位置，随后推出调整模式即可，当操作人员向控制器13下令推出调整模式时，承载架C和承载架F将重新夹紧在管道12上，而中部转动环则脱离与管道12的夹紧状态，从而能够再次的进入清洗作业模式进行后续的清洗作业工作。
综上所述，本发明能够通过中部安装环、导向承载装置和轨道驱动装置的组合附着在管道的外壁上，然后自动的沿着管道轴向向前移动，并且能够通过中部安装环带动高压流体喷枪沿着管道径向旋转从而实现对管道外壁的全方位清理。本发明不仅能够对直管段进行除锈作业，同时还能够通过导向承载装置中半环齿圈和安装套之间独特的连接方式实现对弯度较小的弯管段的除锈作业，因此本发明能够有效的取代现有的人工除锈作业，节省了劳动力并且提升了劳动效率，具有很高的实用价值。
另外，本发明也可以应用于表面较为光滑的非圆截面管道上，类如椭圆形管道、六边形管道、八边形管道或者边缘能够允许承载架沿着管道径向进行正常旋转的其他截面类型管道。本发明也可以根据高压流体喷枪6所喷射的流体类型及流体流速的不同来完成其他工作，类如流体替换为漆料可以用于对管道表面的喷漆作业、流体替换为其他清洗剂则能够应用于对管道表面的常规清洗作业、流体替换为气体则可以应用于对管道表面的吹气除尘作业，上述作业功能拓展及其可能出现的对本设备的型号改进是可以预见的，均属于本发明的总设计构思之内，也应当受到保护。本发明经过测试，当管道外径小于半环齿圈402内径的一半，同时两个轨道齿圈的间距小于管道外径的十倍长度时，能够适用于弯曲度在15°之内的各种弯管段，而当管道弯曲度更大时则需要综合考虑管道直径、管道弯曲度、弯管长度等因素才能确定是否能够使用该设备。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种圆管外壁高压水除锈装置，其特征在于，该高压水除锈装置包括：
中部安装环，所述中部安装环通过一对套设在管道(12)外部的弧形架(1)铰接固定形成，且每个弧形架(1)上均安装有一个与外部供流管连接并用于向管道(12)外壁喷洒高压水进行除锈作业的高压流体喷枪(6)，所述弧形架(1)上固定安装有第二夹紧推杆(7)，且第二夹紧推杆(7)的输出端固定安装有用于夹紧管道(12)的第二夹紧块(8)，每个所述弧形架(1)上对称固定安装有至少一对用于刷洗管道(12)外壁的刮刷装置(2)，且每个弧形架(1)上均安装有分别向前和向后的前置推杆(9)和后置推杆(10)；
导向承载装置(4)，所述导向承载装置(4)在位于中部安装环的前后两侧分别设置有一个，且导向承载装置(4)包括由一对半环齿圈(402)套设在管道(12)外部固定组成的轨道齿圈，两个所述半环齿圈(402)上分别一体成型有铰接座(404)，且每个铰接座(404)与一个安装套(403)铰接安装，两个所述安装套(403)共同拼装成为套设在管道(12)外壁上的承载架，且安装套(403)的末端和半环齿圈(402)的末端之间通过辅助固定弹簧(401)连接，所述安装套(403)上固定安装有第一夹紧推杆(406)，且第一夹紧推杆(406)的末端驱动有用于夹紧管道(12)的第一夹紧块(405)，所述安装套(403)上固定安装有用于贴附在管道(12)外壁滑动的滚动贴附装置(3)；
轨道驱动装置(5)，所述轨道驱动装置(5)包括套设在轨道齿圈上的移动座(503)，且移动座(503)上固定安装有驱动电机(501)，所述驱动电机(501)的输出端驱动有与轨道齿圈啮合并带动移动座(503)沿着轨道齿圈旋转的驱动齿轮(502)，套设在位于所述中部安装环前方的轨道齿圈上的轨道驱动装置(5)与前置推杆(9)的末端固定，套设在位于所述中部安装环后方的轨道齿圈上的轨道驱动装置(5)与后置推杆(10)的末端固定；
控制器(13)，所述控制器(13)固定安装在弧形架(1)上，且控制器(13)分别与第一夹紧推杆(406)、第二夹紧推杆(7)、驱动电机(501)、前置推杆(9)和后置推杆(10)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种圆管外壁高压水除锈装置，其特征在于：所述刮刷装置(2)包括与弧形架(1)通过螺钉固定安装的连接片(204)，且连接片(204)的中心设置有滑动安装有穿过弧形架(1)的中心杆(205)，所述中心杆(205)的上端连接顶部板(201)，且中心杆(205)的下端连接底部板(207)，所述顶部板(201)和底部板(207)之间通过对称设置的一对导向杆(202)固定，且顶部板(201)和连接片(204)之间通过第一复位弹簧(203)连接，所述底部板(207)上固定安装有与控制器(13)电性连接的旋转电机(206)，且旋转电机(206)的末端驱动有同于对管道(12)的外壁进行刮刷的旋转刷(208)。
3.根据权利要求1所述的一种圆管外壁高压水除锈装置，其特征在于：所述滚动贴附装置(3)包括与安装套(403)滑动安装的滑动棱柱(301)，且滑动棱柱(301)通过第二复位弹簧(302)与安装套(403)固定安装，所述滑动棱柱(301)的下端固定安装有底部连接架(303)，且底部连接架(303)的中部铰接安装有转动板(306)，所述底部连接架(303)的前后两端与转动板(306)的前后两端分别通过第三复位弹簧(304)固定连接，且转动板(306)的前后两端分别安装有与管道(12)外壁贴合的滚轮(305)。
4.根据权利要求1所述的一种圆管外壁高压水除锈装置，其特征在于：所述控制器(13)为S7-200型PLC控制器，且弧形架(1)上安装有与控制器(13)电性连接并用于手动操作控制器(13)功能的线控装置(11)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2621013A (en) * 2022-07-11 2024-01-31 Univ Chongqing Jiaotong Erosion device capable of continuously supplying abrasive

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GB2621013A (en) * 2022-07-11 2024-01-31 Univ Chongqing Jiaotong Erosion device capable of continuously supplying abrasive

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