CN115055460B - 复合叶片式管道清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了复合叶片式管道清洗装置。本技术方案中，在清洗时，操作电磁铁通电，滑块受到吸引向电磁铁运动，带动叶片张开，此时弹簧被压缩；操作使电磁铁断电时，弹簧恢复到压缩前的状态，推动滑块反向运动，而带动叶片合拢。通过改变电磁铁通断电的频率，可以调节叶片开合的频率，通过叶片的周期性开合在管道中产生连续的压力脉动。由于导流面被配置成与所述旋转喷头组件的喷出方向呈倾斜设置，这样叶片与待清洗管壁之间形成了锥形结构，从而使得流体在由旋转喷头组件喷出的高压流体途径叶片的导流面远离流体加压组件的部分时会发生绕流空化，在叶片和管壁之间产生大量空化气泡，提高了对待清洗管壁的清洗效果。
Description
技术领域
本申请涉及管道清洗的技术领域，尤其涉及复合叶片式管道清洗装置。
背景技术
在工业生产和市政给排水过程中，用于输送介质的管道非常常见。在管道使用过程中，由于运输介质中存在有杂质和沉积性的物质，使得管道内壁产生大量的结垢、堵塞和淤积问题。这些问题的存在，使得管道过流断面减小甚至发生堵塞，严重影响管道的正常使用甚至产生安全事故。因此，发展安全高效的管道清洗技术迫在眉睫。此外，由于大多数管道位于地下，清洗和检修都极为不便，故发展一种便捷的管道清洗技术就显得尤为重要。
目前现有的管道清洗方法主要有物理法、化学法以及混合法。其中，物理法是通过能量交换将管道内壁的附着物进行破碎去除，化学法则是根据附着物的化学性质，配置相应的化学溶剂将其溶解去除。本文所提出的管道清洗装置，就是结合了几种物理方法以达到更好的清洗效果。
客观来说，现有的清洗手段均有不足之处，化学法受到化学溶剂性质的影响，其应用受到限制，例如在自来水供水管道的清洗中，有毒有害以及腐蚀性较强的化学溶剂就无法使用。而物理方法则会受到设备条件的限制，例如使用高压水射流清洗时，会受到泵压和流量的限制，另外清洗所用的泵质量较大，这也给清洗带来了不便。
对于上述问题，进行了许多研究。其中，关于叶片式管道清洗装置的研究已经被证明是有效的。公布号为CN10978940A的发明专利提出了一种叠片式空化射流型管路清洗器及其清洗方法，其实质上就是一种叶片式管道清洗装置，该装置被证明是有效的。除此之外，公布号为CN111058800A的发明专利提出了一种叶片收放式井下清洗除垢器，其也是利用了流体流经叶片末端时产生空化，该发明可有效清洗油井内的污垢。
虽然目前叶片式管道清洗装置的研究已经被证明是有效的，但这一装置仍然存在不足之处，其清洗能力受到管道内部流体速度的影响，当流体速度较低时，叶片末端发生空化的强度较低，无法产生有效的清洗。因此，发明一种便捷的管道清洗装置就显得尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本申请提供复合叶片式管道清洗装置，能够提高清洗的效果。
本申请提供一种复合叶片式管道清洗装置，包括：
一流体加压组件，用以对清洗管壁所用的流体进行加压；
一旋转喷头组件，用以连通流体加压组件并将经过加压的流体喷出；
一叶片运动组件，具有叶片，所述叶片具有导流面，所述导流面被配置成与所述旋转喷头组件的喷出方向呈倾斜设置；所述叶片运动组件还包括连接杆，可活动地套设在所述连接杆上的滑块，固设在所述连接杆上的电磁铁，二端各作用于所述电磁铁、滑块的弹簧，以及叶片支撑杆；所述叶片支撑杆的一端转动地连接滑块，所述叶片支撑杆的另一端可转动地连接叶片远离旋转喷头组件的喷出部位的端部，所述叶片靠近所述喷出部位的端部可转动地连接在所述连接杆上；
以及，一运动支撑组件，用以为流体加压组件、旋转喷头组件和叶片运动组件提供支撑。
可选地，所述导流面开设有导流槽。
可选地，所述导流面上设有柔性蒙皮。
可选地，所述导流面整体呈锥面。
可选地，所述旋转喷头组件连通所述流体加压组件的中心管、连通所述中心管的出水管，和连通所述出水管的喷头，所述喷头可转动地设置在出水管上。
可选地，所述喷嘴的喷射方向与所述中心管轴线成倾斜。
可选地，还包括与流体加压组件连通的振荡喷嘴。
可选地，所述运动支撑组件包括中心支架、固接所述中心支架的连接支架和固接所述柔性支架的轮子。
可选地，所述连接支架整体具有柔性。
以上提供的复合叶片式管道清洗装置，在清洗时，操作电磁铁通电，滑块受到吸引向电磁铁运动，带动叶片张开，此时弹簧被压缩；操作使电磁铁断电时，弹簧恢复到压缩前的状态，推动滑块反向运动，而带动叶片合拢。通过改变电磁铁通断电的频率，可以调节叶片开合的频率，通过叶片的周期性开合在管道中产生连续的压力脉动。由于导流面被配置成与所述旋转喷头组件的喷出方向呈倾斜设置，这样叶片与待清洗管壁之间形成了锥形结构，从而使得流体在由旋转喷头组件喷出的高压流体途径叶片的导流面远离流体加压组件的部分时会发生绕流空化，在叶片和管壁之间产生大量空化气泡，提高了对待清洗管壁的清洗效果。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例提供的复合叶片式管道清洗装置的整体结构图。
图2本申请实施例提供的叶片运动组件的结构图。
图3本申请实施例提供的旋转喷头组件的结构图。
图4本申请实施例提供的运动支撑组件的结构图。
图5本申请实施例提供的流体加压组件的剖面图。
图6本申请实施例提供的振荡喷嘴的剖面图。
其中，图中元件标识如下：
1-叶片运动组件；1-1-固定支架；1-2-滑块；1-3-弹簧；1-4电磁铁；1-5-上支架；1-6-叶片；1-6a-导流槽；1-7-连接杆；1-8-柔性蒙皮；1-9-叶片支撑杆；2-旋转喷头组件；2-1-中心管；2-2-出水管；2-3-喷嘴；2-1A,2-1B-台阶轴；3-运动支撑组件；3-1-中心支架；3-2-连接支架；3-3-轮子；4-流体加压组件；4-1-流体收集器；4-2-加压泵；5-振荡喷嘴；5-1-出口台阶轴；5-2-振荡腔；5-3-入水管；5-4-出口；6-前端盖。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参考图1，本申请实施例提供的复合叶片式管道清洗装置，主要由叶片运动组件1、旋转喷头组件2、运动支撑组件3、流体加压组件4、振荡喷嘴5和前端盖6构成。其中，流体加压组件4，用以对清洗管壁所用的流体进行加压。旋转喷头组件2，用以连通流体加压组件4并将经过加压的流体喷出。运动支撑组件3，用以为叶片运动组件1、旋转喷头组件2、流体加压组件4、振荡喷嘴5提供支撑。振荡喷嘴5，用以对从待清洗管道管壁所清洗脱落的污垢进行振荡，振荡喷嘴5连通流体加压组件4。前端盖6，用以盖合在振荡喷嘴5的外围。
请参考图2，构成叶片运动组件1最核心的零部件为叶片1-6。叶片1-6具有导流面(图中未示出)，导流面可理解为叶片的外表面的一部分或者全部，由于叶片的外表面是接触流体的而对流体具有引导等作用，故而被称谓为“导流面”。导流面被配置成与旋转喷头组件2的喷出方向(即旋转喷头组件2的喷出部位即为后文的喷头2-3)呈倾斜设置，这样可以使导流面与待清洗管道内壁形成锥形，即沿着旋转喷头组件2的喷出方向，导流面与待清洗管道内壁之间的间距越来越小。
导流面可以为锥面，这里的锥形可以是被撑开状态的雨伞的形状等。导流面开设有导流槽1-6a，以使得流体能够进入叶片的内侧区域(即远离待清洗管道内壁的一侧，靠近待清洗管道内壁的一侧为外侧区域)。
导流面上设有柔性蒙皮1-8，确保在叶片开合过程中流体完全通过叶片1-6边缘流过。
构成叶片运动组件的其它零部件包括一个穿心式的圆柱形中空的固定支架1-1，其两端设有台阶柱，该台阶柱用以安装振荡喷嘴5。固定支架1-1同轴连接有连接杆1-7。连接杆1-7可活动地套设有滑块1-2，固设在所述连接杆1-7上的电磁铁1-4。连接杆1-7的一端部(即靠近旋转喷头组件的喷头2-3的端部)可转动连接叶片1-6。
此处，可转动地连接方式可以是销轴连接或者铰接等常规方式。
滑块1-2可转动地连接有叶片支撑杆1-9，叶片支撑杆1-9远离滑块1-2的一端固接上支架1-5，支架1-5可为圆形并开有凹槽。
在电磁铁1-4和滑块1-2之间安装有弹簧1-3，且弹簧1-3的两端分别与滑块1-2和电磁铁1-4连接。当电磁铁1-4通电时，滑块1-2受到吸引向电磁铁1-4运动，带动叶片1-6张开，此时弹簧1-3被压缩；当电磁铁1-4断电时，弹簧1-3恢复到压缩前的状态，推动滑块1-2反向运动，并带动叶片1-6合拢。通过改变电磁铁通断电的频率，可以调节叶片开合的频率。
请参考图3，旋转喷头组件2包括一个圆柱形的两端设有台阶的中空的中心管2-1，在中心管2-1的周向对称布置有若干个弯曲的出水管2-2，在出水管2-2的末端连接有喷头2-3，喷头2-3轴线与空心管2-1轴线之间存在夹角，这一设计使得流体从喷头2-3喷出时会推动整个旋转喷头组件2反向旋转以覆盖更大的面积。旋转喷头组件2通过中心管2-1两端的台阶轴2-1A，2-1B与叶片运动组件1和运动支撑组件3连接为一个整体。
请参考图4，运动支撑组件3包括一个圆筒状的中心支架3-1，在中心支架3-1的外表面沿周向连接有三个均匀分布的连接支架3-2。连接支架3-2整体呈柔性，在连接支架3-2末端安装有轮子3-3，通过连接支架3-2和轮子3-3的共同作用将该装置固定在管壁上并可实现沿管壁的运动。此外，运动支撑组件3通过中心支架3-1与旋转喷头组件2和流体加压组件4连接为一个整体。
请参考图5，流体加压组件4包括一个漏斗状的流体收集器4-1和安装在流体收集器4-1内部的加压泵4-2，流体收集器4-1可以更大范围地收集流体并将收集到的流体输入加压泵4-2，经由加压泵4-2加压后输入到旋转喷头组件2和振荡喷嘴5。
请参考图6，振荡喷嘴5安装在叶片运动组件1中的固定支架1-1末端，其包含了入水管5-3，振荡腔5-2，出口5-4和出口台阶轴5-1。流体在进入流体加压组件4后，一部分通过旋转喷头组件2喷出沿叶片1-6外侧运动，另一部分由入水管5-3进入喷嘴并在振荡腔5-2中发生振荡空化并由出口5-4喷出，喷出的这部分流体将叶片1-6末端发生空化清洗下来的污垢吹走，使得其沿着管道流动以避免二次沉积。
该复合叶片式管道清洗装置工作时，流体由流体加压组件4进入并经由旋转喷头组件2上的周向振荡喷嘴2-3喷出，周向振荡喷嘴2-3喷出的含有大量空化气泡的流体沿着叶片运动组件1的叶片1-6的外侧运动，在运动过程中由于叶片1-6与管壁之间形成了锥形结构，使得流体在运动过程中，截面积减小，压力和速度增大，空化气泡被压缩。当流体运动到叶片1-6末端时，压力和速度减小，此时空泡溃灭释放能量，实现清洗。而当管壁未清洗干净时，叶片1-6与管壁之间存在较大的摩擦阻力，此时清洗装置由于受到摩擦阻力的作用，无法沿管壁运动。当管壁清洗干净时，叶片1-6与管壁之间摩擦阻力减小，清洗装置可以沿管壁运动，此时流体加压组件4停止工作，振荡喷嘴5和旋转喷头组件2停止喷水，叶片1-6全部张开并贴合管道内壁，管道内的流体推动装置向前运动直到叶片1-6末端接触到未清洗的管壁。此时操作流体加压组件4启动，振荡喷嘴5和旋转喷头组件2喷水，该喷水方向可促进整装置固定在管道内。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种复合叶片式管道清洗装置，其特征在于，包括：
一流体加压组件，用以对清洗管壁所用的流体进行加压；
一旋转喷头组件，用以连通流体加压组件并将经过加压的流体喷出，所述旋转喷头组件连通所述流体加压组件的中心管、连通所述中心管的出水管，和连通所述出水管的喷头，所述喷头可转动地设置在出水管上，所述喷头的喷射方向与所述中心管轴线成倾斜；
一叶片运动组件，具有叶片，所述叶片具有导流面，所述导流面整体呈锥面，所述导流面被配置成与所述旋转喷头组件的喷出方向呈倾斜设置；所述叶片运动组件还包括连接杆，可活动地套设在所述连接杆上的滑块，固设在所述连接杆上的电磁铁，二端各作用于所述电磁铁、滑块的弹簧，以及叶片支撑杆；所述叶片支撑杆的一端转动地连接滑块，所述叶片支撑杆的另一端可转动地连接叶片远离旋转喷头组件的喷出部位的端部，所述叶片靠近所述喷出部位的端部可转动地连接在所述连接杆上；
一运动支撑组件，用以为流体加压组件、旋转喷头组件和叶片运动组件提供支撑；以及
一振荡喷嘴，与流体加压组件相连通；
其中，流体加压组件包括一个漏斗状的流体收集器和安装在流体收集器内部的加压泵，经由加压泵加压后的流体输入到旋转喷头组件和振荡喷嘴。
2.根据权利要求1所述复合叶片式管道清洗装置，其特征在于，所述导流面开设有导流槽。
3.根据权利要求1所述复合叶片式管道清洗装置，其特征在于，所述导流面上设有柔性蒙皮。
4.根据权利要求1所述复合叶片式管道清洗装置，其特征在于，所述运动支撑组件包括中心支架、固接所述中心支架的连接支架和固接所述连接支架的轮子。
5.根据权利要求4所述复合叶片式管道清洗装置，其特征在于，所述连接支架整体具有柔性。
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