CN115488119A - 一种圆柱形内壁的自动清洁刷及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动清洁设备技术领域，涉及一种圆柱形内壁的自动清洁刷及控制方法。四个驱动轮分别紧靠在圆柱形内壁上，四个被动轮分别紧靠在圆柱形内壁上，开启吸尘装置，上清扫器和下清扫器驱动钢丝刷毛清扫圆柱形内壁，灰渣被清扫下来落入集尘漏斗，由吸尘装置通过吸尘软管吸出；四台伺服电机同时开启，驱动清洁装置向上平移，上限位开关触碰到内壁上产生电信号，清洁装置转而向下平移；触碰滚轮在圆柱形开口处离开内壁，伺服电机停止。本发明能连续性自动化清扫圆柱形内壁，封闭空间、自动吸尘，劳动强度降低，安全性提高，工作条件改善，生产效率提高，避免污染环境，提高还原罐的传热效率，使烟筒保持通畅，缩短生产时间，节省燃料。

Description

一种圆柱形内壁的自动清洁刷及控制方法

技术领域

本发明涉及自动清洁设备技术领域，具体涉及一种圆柱形内壁的自动清洁刷及控制方法。

背景技术

对于工业设备的圆柱形内壁，在使用过程中经常粘附污垢、灰渣，影响正常使用，需要定期清理。

比如金属镁还原炉用的还原罐就是最典型的例子。目前使用的旋转还原罐金属镁还原炉包括底座、转动辊和还原罐1；所述还原罐1包括一段圆管和一个半球形的封头，封头和圆管的一端密封连接，还原罐1另一端开口，封头的外侧设置有吊环，可以方便使用吊钩11起吊；还原罐1开口一端外围设置有冷却水套12；还原罐1开口处使用端盖密封联接；还原罐1内放置大量直径为20至30毫米的白云石球；所述底座上通过轴承并排支撑若干由传动机构驱动的转动辊,所述相邻的两个转动辊上支撑一个还原罐1；两个转动辊等速同向旋转，驱动还原罐1朝相反的方向旋转；对还原罐1的外壁进行加热，使里面升温到不低于1200摄氏度，并且抽真空，物料发生还原反应，其中的镁元素还原为单质，以镁蒸汽的形式析出，有一部分物质变成气体挥发出去，还剩余一部分固体物质变成松散、颗粒度很小的灰渣留在还原罐1内。

还原反应结束后，拆去端盖，使用吊钩11挂住封头外侧的吊环，把还原罐1悬挂起来，还原罐1的开口朝下，使里面的灰渣倒出来，清扫干净，以备下一次使用。

然而，往往有一层灰渣紧紧地附着在还原罐1内壁上不容易清除，还原罐1内壁清扫工作比较困难。还原罐1的直径在300至500毫米左右，长度在5至10米左右，直径小，长度大，工人在里面不能直立起来；还原罐开口不能封闭，清扫产生扬尘弥漫在周围空气中，造成空气污染。目前的操作方法是，把还原罐1放平，工人钻进去，使用刮铲刮掉灰渣，或者使用装有钢丝刷轮的磨光机打磨掉灰渣，使用扫帚清扫出来，人在里面只能蜷缩起身体工作，容易劳累，劳动强度大，工作效率低，还原罐1内空气不流通，容易缺氧，干燥的灰渣浮尘弥漫在狭小的空间内，容易被人吸入体内，影响身体健康；如果还原罐1内壁不清扫干净，粘附的灰渣则会严重降低热传导效率，下一次生产时会延长生产时间、过多消耗燃料，造成工时和燃料浪费、生产效率降低。然而很少有人研究自动化清洁还原罐内壁灰渣的设备。

再比如，工厂经常使用的圆柱形烟筒，安装在炉膛一侧或者正上方，烟筒下端与炉膛内的燃烧空间相连通，烟筒上端耸立在高空，燃料燃烧产生的高温气体密度较小，沿着烟筒向上流动，促使周围空气从进气口流入炉膛补充里面产生的空间，同时带入了氧气，促进燃烧过程持续进行，燃烧过程放出热量供生产使用。然而，高温气体中往往会夹带一些未完全燃烧的成分，遇到烟筒内壁后温度降低，停止燃烧，未完全燃烧的成分粘附在烟筒内壁上成为污垢、灰渣，时间长了会越积越厚，减小了气流流通面积，减小了气流量，周围空气从进气口流入炉膛补充的空气相应减少，带入的氧气量减少，燃烧过程放缓，放出的热量不能满足生产需要，影响了生产过程，降低了生产效率。往往要安排工人定期清扫烟筒内壁，使烟筒保持通畅，工人坐在吊篮内，悬挂在烟筒中，从上往下清扫，大颗粒灰渣直接落下，小颗粒粉尘弥漫在空气中，会污染空气，少量被工人吸入体内，或者粘染到工人皮肤上，影响工人身体健康；烟尘中往往含有有害物质，比如苯并芘，使烟筒清扫工人患皮肤癌或者呼吸道癌的机率比非清扫工人高几十倍。工人高空工作，其坠落风险较大。

还有其它使用圆柱形空间的工况，内壁产生污垢、灰渣，也需要定期清理，不再一一列举。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种圆柱形内壁的自动清洁刷的控制方法，本发明能连续性自动化清扫圆柱形内壁，封闭空间、自动吸尘，劳动强度降低，工人不必蜷缩身体工作，不必在空气不流通、缺氧、灰尘弥漫的环境工作，不必高空悬挂作业，没有坠落风险，工作条件改善，生产效率提高，避免污染环境，提高还原罐的传热效率，使烟筒保持通畅，缩短生产时间，节省燃料，提高生产效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种圆柱形内壁的自动清洁刷，包括清洁装置；所述清洁装置包括清洁组件和爬行组件；所述清洁组件包括上清扫器和上定子；所述上定子有外圆柱面和内圆柱面，上定子的外圆柱面和内圆柱面的轴心线重合，上定子的外圆柱面上设有12个上下通透、绕外圆柱面轴心线均布的定子槽，相邻两个定子槽之间的部分是绕线柱，电导线在所述绕线柱上缠绕成上绕组；所述爬行组件包括中空轴组件，所述中空轴组件包括中空轴；所述上定子的内圆柱面和中空轴的外圆柱面固定联接；

所述上清扫器包括清扫筒、磁铁和多个钢丝刷毛；所述清扫筒有外圆柱面和内圆柱面，多个所述磁铁固定联接在清扫筒内圆柱面上，多个钢丝刷毛固定联接在清扫筒外圆柱面上，上清扫器的轴心线和上定子的轴心线重合，上清扫器和中空轴通过转动副相联，上清扫器围绕在上定子外围，上清扫器和上定子组成了上电机，上清扫器绕上定子转动，上清扫器驱动钢丝刷毛清扫还原罐的内圆柱面。

本发明还包括下清扫器和下定子，所述下定子设置下绕组，下定子有内圆柱面，下定子的内圆柱面和中空轴的外圆柱面固定联接；下清扫器包括清扫筒、磁铁和多个钢丝刷毛；下清扫器和中空轴通过转动副相联，下清扫器和下定子组成下电机，下电机和上电机的结构完全相同，安装方向相反，下电机未提及的结构不再重复描述，下清扫器绕下定子转动，下清扫器驱动钢丝刷毛清扫还原罐的内圆柱面，下清扫器的旋转方向和上清扫器的旋转方向相反，即从中空轴的第一端向第二端观察时，上清扫器和下清扫器一个顺时针方向旋转时则另一个逆时针方向旋转。

所述上电机和下电机的工作原理请参阅授权公告号为CN201296514Y的专利文献中提到的永磁电机，所述的上定子和下定子分别相当于该文献中的定子，清扫筒和磁铁的组合相当于该文献中的转子。

所述爬行组件还包括四套驱动轮组件、上拨动组件和上气缸；所述中空轴组件还包括上直线轴承和上耳环；所述上直线轴承固定设置在中空轴的第一端，所述上直线轴承内孔的轴心线和中空轴外圆柱面的轴心线重合；四套上耳环分别固定设置在所述中空轴的第一端，上耳环上分别设置上耳环孔；一套所述驱动轮组件包括驱动轮摆架、驱动轮、伺服电机、驱动同步轮、改向同步轮和同步带；所述驱动轮摆架的中部设有驱动摆孔，所述驱动摆孔与上耳环孔以铰链相联；所述驱动轮和驱动轮摆架的远离中空轴轴心线的一端通过转动副相联；驱动轮摆架的靠近中空轴轴心线的一端设置驱动滑槽；所述伺服电机的外壳与驱动轮摆架固定联接；所述伺服电机的输出轴和驱动同步轮固定联接；所述改向同步轮和驱动轮固定联接；所述同步带张紧地绕在驱动同步轮和改向同步轮上，所述驱动同步轮和改向同步轮分别与同步带啮合；四套驱动轮组件绕中空轴轴心线均布圆周阵列；所述上拨动组件包括相互固定联接的一个上滑杆和四个上拨杆；所述上滑杆的轴心线和上拨杆的轴心线是空间异面关系并且相垂直；四个上拨杆绕上滑杆的轴心线均布圆周阵列；四个所述上拨杆分别和四个所述驱动滑槽滑动配合；所述中空轴内孔的中央设置有气缸安装板，所述上气缸的一端和上滑杆联接，所述上气缸的另一端和气缸安装板联接；上气缸驱动上拨动组件平移，上拨杆通过驱动滑槽拨动驱动轮摆架摆动，使驱动轮紧靠在还原罐的内壁上。

所述爬行组件还包括四套被动轮组件、下拨动组件、下气缸；所述中空轴组件还包括下直线轴承和四套下耳环；所述下直线轴承固定设置在中空轴的第二端，所述下直线轴承内孔的轴心线和中空轴外圆柱面的轴心线重合；四套下耳环分别固定设置在所述中空轴的第二端，下耳环上分别设置下耳环孔；一套所述被动轮组件包括被动轮摆架和被动轮；所述被动轮摆架的中部设有被动摆孔，所述被动摆孔与下耳环孔以铰链相联；所述被动轮和被动轮摆架的远离中空轴轴心线的一端通过转动副相联；被动轮摆架的靠近中空轴轴心线的一端设置被动滑槽；四套被动轮组件绕中空轴轴心线均布圆周阵列；所述下拨动组件包括相互固定联接的一个下滑杆和四个下拨杆；所述下拨杆的轴心线和下滑杆的轴心线是空间异面关系并且相垂直；四个下拨杆绕下滑杆的轴心线圆周均布阵列；四个所述下滑杆分别和四个所述被动滑槽滑动配合；所述下气缸的一端和下滑杆联接，所述下气缸的另一端和气缸安装板联接；下气缸驱动下拨动组件平移，下拨杆通过被动滑槽拨动被动轮摆架摆动，使被动轮紧靠在还原罐的内壁上。

所述爬行组件还包括上限位开关，所述中空轴组件的第一端还设置有上限位开关板，上限位开关固定安装在上限位开关板上；当上限位开关触碰到还原罐封头内壁上时产生电信号。

所述爬行组件还包括下限位开关，所述中空轴组件的第二端还设置有下安装板，下限位开关固定安装在下安装板上；下限位开关的摆臂上设有触碰滚轮，触碰滚轮沿着还原罐内壁滚动，当朝向开口方向移动，触碰滚轮离开还原罐内壁时，下限位开关的摆臂摆动，下限位开关产生电信号。

本发明还包括吸尘装置；所述吸尘装置包括吸尘器主体、吸尘软管和集尘漏斗；所述吸尘软管的一端和吸尘器主体联通，所述吸尘软管的另一端和集尘漏斗的下口联通，所述集尘漏斗是由有弹性的工业橡胶或工程塑料等柔性材料制造，所述集尘漏斗的上口与还原罐的内圆柱面密封配合；所述集尘漏斗的上口固定联接有环形骨架，集尘漏斗还包括联接杆，联接杆的一端联接在环形骨架上，联接杆的另一端联接在下安装板上。环形骨架和联接杆都是由刚性的钢材制造，能使集尘漏斗的上口保持是圆形，并保持与还原罐的内圆柱面密封配合。

所述吸尘装置还包括管线气通管，所述中空轴组件还包括导管固定夹，所述管线气通管的第一端通过导管固定夹固定在下安装板上，管线气通管通过集尘漏斗穿入吸尘软管，密封透过吸尘软管的壁伸到外面，电导线、气源管线通过管线气通管通到集尘漏斗以上部分，其中的电导线包括电源线和控制电线，外界的空气也能通过管线气通管通到集尘漏斗以上的封闭空间。

本发明还包括单片机控制器，所述上绕组、下绕组、伺服电机、上限位开关、上气缸、下气缸、下限位开关分别与单片机控制器电联接。

本发明的工作过程是这样的。

1.还原反应结束后，拆去端盖，使用吊钩挂住封头外侧的吊环，把还原罐悬挂起来，还原罐的开口朝下，使里面的大部分灰渣倾倒出来，只留下粘附在还原罐内壁上的一小部分。

2.把清洁装置装入还原罐开口处，上限位开关朝上、下限位开关朝下；触碰滚轮进入到还原罐的开口以上，触碰滚轮抵触在还原罐内壁上；集尘漏斗的上口和还原罐的开口密封配合，集尘漏斗和还原罐一起围成一个与外界隔离的空间。

3.使上气缸收缩，驱动上拨动组件平移，上拨杆通过四个驱动滑槽分别拨动四个驱动轮摆架同时摆动，使四个驱动轮各自朝远离中空轴轴心线的方向摆动，四个驱动轮分别紧靠在还原罐的内壁上。

4.使下气缸收缩，驱动下拨动组件平移，下拨杆通过四个被动滑槽分别拨动四个被动轮摆架同时摆动，使四个被动轮各自朝远离中空轴轴心线的方向摆动，四个被动轮分别紧靠在还原罐的内壁上。

5.开启吸尘装置。

6.同时开启上电机和下电机，使两者朝相反的两个方向旋转，则上清扫器和下清扫器各自驱动钢丝刷毛清扫还原罐的内壁，粘附在还原罐内壁的灰渣被清扫下来，落入集尘漏斗，由吸尘装置通过吸尘软管吸出；弥漫在隔离空间中的灰渣也由吸尘装置通过吸尘软管吸出；灰渣通过吸尘装置的过滤和分离功能，把灰尘分离出来，把干净的空气又排到周围空气中；外界空气通过管线气通管流入到隔离空间，使该空间的气压与外界保持平衡。还原罐的开口朝下，清扫下的灰渣正好朝下落入集尘漏斗，有利于灰渣收集。

7.四台伺服电机同时开启，靠摩擦力以同样的速度驱动清洁装置向上平移，平移、清扫和吸尘三个动作同时进行，每平移到一个新的位置，相对应位置的灰渣被上清扫器和下清扫器清扫下来，然后下落被吸尘装置吸收，并且有外界空气通过管线气通管流入到该隔离空间，使该隔离空间的气压与外界大气压保持平衡，使得工作过程可以持续进行。上电机和下电机的工作参数相同，旋转方向相反，使两者的驱动力矩方向相反、大小相当，清洁装置所受到的顺时针和逆时针两个方向的反作用力矩大小相当，合力矩较小，这样驱动轮组件和被动轮组件所受到的沿着还原罐内壁周向的力矩较小，防止清洁装置在向上移动时过度旋转，防止吸尘软管和管线气通管过度缠绕。集尘漏斗的上口和还原罐的内壁保持密封配合，防止有灰渣从集尘漏斗的上口和还原罐的内壁之间的缝隙落下，防止含有灰尘的空气从该缝隙溢出，防止污染周围环境。

8.清洁装置拖动着集尘漏斗向上移动到还原罐内顶端，上限位开关触碰到还原罐封头内壁上，产生电信号传送给单片机控制器，单片机控制器发送指令使四台伺服电机同时反向旋转，清洁装置转而向下平移；上电机和下电机并不停止工作，把清扫过第一遍的还原罐内壁再清扫第二遍，两遍清扫更干净，不浪费空回程的时间和消耗的电能。

9.清洁装置拖动着集尘漏斗向下移动到还原罐内下端，触碰滚轮在还原罐开口处离开内壁时，下限位开关的摆臂摆动，产生电信号，单片机控制器发送指令，使四台伺服电机同时停止并保持不动，清洁装置静止在还原罐内下端。

10.上电机和下电机停止运行。

11.吸尘装置停止运行。

12.上气缸和下气缸伸展，驱动轮和被动轮分别离开还原罐的内壁，人工取下清洁装置。一个工作循环结束。

本发明的有益效果是：

1.代替人工，连续性自动化清扫圆柱形内壁，封闭空间、自动吸尘，劳动强度降低，工人不必蜷缩身体工作，不必在空气不流通、缺氧、灰尘弥漫的环境工作，不必高空悬挂作业，没有坠落风险，提高安全性，工作条件改善，生产效率提高，避免污染环境。

2.提高还原罐的传热效率，使烟筒保持通畅，缩短生产时间，节省燃料，提高生产效率。

3.本发明还能用于清扫其它内壁比较规则平整的内圆柱面设备，使用范围较广泛，值得大力推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例1安装在还原罐内的正视图；

图2是清洁装置的三维结构局部剖视示意图；

图3是上清扫器的三维结构示意图；

图4是上定子的三维结构示意图；

图5是爬行组件的正向局部剖视示意图；

图6是图5中沿A-A线的剖视图；

图7是图5中沿B-B线的剖视图；

图8是中空轴组件的三维结构局部剖视示意图；

图9是驱动轮组件的三维结构示意图；

图10是上拨动组件的三维结构示意图；

图11是被动轮组件的三维结构示意图；

图12是下拨动组件的三维结构示意图；

图13是吸尘装置的三维结构局部剖视示意图；

图14是图13中C处的局部放大示意图；

图15是本发明实施例1控制系统的控制关系示意图；

图16是本发明实施例2控制方法的工艺流程示意图；

图17是本发明实施例2安装在烟筒内的正视图。

图中：

1-还原罐；11-吊钩；12-冷却水套；13-还原罐倒角；

2-清洁装置；21-清洁组件；211-上清扫器；2111-清扫筒；2112-磁铁；2113-钢丝刷毛；212-下清扫器；213-上定子；2131-绕线柱；2132-定子内孔；214-下定子；22-爬行组件；221-驱动轮组件；2211-驱动轮摆架；22111-驱动摆孔；22112-驱动滑槽；2212-驱动轮；2213-伺服电机；2214-驱动同步轮；2215-改向同步轮；2216-同步带；222-上拨动组件；2221-上拨杆；2222-上滑杆；223-上气缸；224-被动轮组件；2241-被动轮摆架；22411-被动摆孔；22412-被动滑槽；2242-被动轮；225-下拨动组件；2251-下拨杆；2252-下滑杆；226-下气缸；227-中空轴组件；2271-中空轴；2272-上直线轴承；2273-上耳环孔；2274-上限位开关板；2275-气缸安装板；2276-下直线轴承；2277-下耳环孔；2278-下安装板；2279-导管固定夹；228-上限位开关；229-下限位开关；2291-触碰滚轮；

3-吸尘装置；31-吸尘器主体；32-吸尘软管；33-集尘漏斗；331-环形骨架；332-联接杆；34-管线气通管。

4-烟筒；41-临时封盖。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，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。

实施例1，一种圆柱形内壁的自动清洁刷，如图1-图15所示，包括清洁装置2；所述清洁装置2包括清洁组件21和爬行组件22；所述清洁组件21包括上清扫器211和上定子213；所述上定子213有外圆柱面和内圆柱面，上定子213的外圆柱面和内圆柱面的轴心线重合，上定子213的外圆柱面上设有12个上下通透、绕外圆柱面轴心线均布的定子槽，相邻两个定子槽之间的部分是绕线柱2131，电导线在所述绕线柱2131上缠绕成上绕组；所述爬行组件22包括中空轴组件227，所述中空轴组件227包括中空轴2271；所述上定子213的内圆柱面和中空轴2271的外圆柱面固定联接；

如图2和图3所示，所述上清扫器211包括清扫筒2111、磁铁2112和多个钢丝刷毛2113；所述清扫筒2111有外圆柱面和内圆柱面，多个所述磁铁2112固定联接在清扫筒2111内圆柱面上，多个钢丝刷毛2113固定联接在清扫筒2111外圆柱面上，上清扫器211的轴心线和上定子213的轴心线重合，上清扫器211和中空轴2271通过转动副相联，上清扫器211围绕在上定子213外围，上清扫器211和上定子213组成了上电机，上清扫器211绕上定子213转动，上清扫器211驱动钢丝刷毛2113清扫还原罐1的内圆柱面。

如图2所示，本实施例还包括下清扫器212和下定子214，所述下定子214设置下绕组，下定子214有内圆柱面，下定子214的内圆柱面和中空轴2271的外圆柱面固定联接；下清扫器212包括清扫筒、磁铁和多个钢丝刷毛；下清扫器212和中空轴2271通过转动副相联，下清扫器212和下定子214组成下电机，下电机和上电机的结构完全相同，安装方向相反，下电机未提及结构不再重复描述，下清扫器212绕下定子214转动，下清扫器212驱动钢丝刷毛清扫还原罐1的内圆柱面，下清扫器212的旋转方向和上清扫器211的旋转方向相反，即从中空轴2271的第一端向第二端观察，上清扫器211和下清扫器212一个顺时针方向旋转则另一个逆时针方向旋转。

所述上电机和下电机的工作原理请参阅授权公告号为CN201296514Y的专利文献中提到的永磁电机，所述的上定子213和下定子214分别相当于该文献中的定子，清扫筒和磁铁的组合相当于该文献中的转子。

如图5、图6、图8至图10所示，所述爬行组件22还包括四套驱动轮组件221、上拨动组件222和上气缸223；所述中空轴组件227还包括中空轴2271、上直线轴承2272和上耳环；所述上直线轴承2272固定设置在中空轴2271的第一端，所述上直线轴承2272内孔的轴心线和中空轴2271外圆柱面的轴心线重合；四套上耳环分别固定设置在所述中空轴2271的第一端，上耳环上分别设置上耳环孔2273；一套所述驱动轮组件221包括驱动轮摆架2211、驱动轮2212、伺服电机2213、驱动同步轮2214、改向同步轮2215和同步带2216；所述驱动轮摆架2211的中部设有驱动摆孔22111，所述驱动摆孔22111与上耳环孔2273以铰链相联；所述驱动轮2212和驱动轮摆架2211的远离中空轴2271轴心线的一端通过转动副相联；驱动轮摆架2211的靠近中空轴2271轴心线的一端设置驱动滑槽22112；所述伺服电机2213的外壳与驱动轮摆架2211固定联接；所述伺服电机的输出轴和驱动同步轮2214固定联接；所述改向同步轮2215和驱动轮2212固定联接；所述同步带2216张紧地绕在驱动同步轮2214和改向同步轮2215上，所述驱动同步轮2214和改向同步轮2215分别与同步带2216啮合；四套驱动轮组件221绕中空轴2271轴心线均布圆周阵列；所述上拨动组件222包括相互固定联接的一个上滑杆2222和四个上拨杆2221；所述上滑杆2222的轴心线和上拨杆2221的轴心线是空间异面关系并且相垂直；四个上拨杆2221绕上滑杆2222的轴心线均布圆周阵列；四个所述上拨杆2221分别和四个所述驱动滑槽22112滑动配合；所述中空轴2271内孔的中央设置有气缸安装板2275，所述上气缸223的一端和上滑杆2222联接，所述上气缸223的另一端和气缸安装板2275联接；上气缸223收缩，驱动上拨动组件222平移，上拨杆2221通过驱动滑槽22112同步拨动驱动轮摆架2211摆动，使驱动轮2212同步紧靠在还原罐1的圆柱形内壁上，能使中空轴2271外圆柱面轴心线和还原罐1内圆柱面轴心线重合，能使上清扫器211和下清扫器212的旋转轴心线分别与还原罐1内圆柱面轴心线重合，使钢丝刷毛2113在还原罐1圆柱形内壁各处均匀施力，防止偏载现象发生。使用伺服电机代替普通电机，能更好地使四个驱动轮2212保持同步，避免有的电机驱动、有的电机打滑的现象发生。

如图5、图7至图10所示，所述爬行组件22还包括四套被动轮组件224、下拨动组件225、下气缸226；所述中空轴组件227还包括下直线轴承2276和四套下耳环；所述下直线轴承2276固定设置在中空轴2271的第二端，所述下直线轴承2276内孔的轴心线和中空轴2271外圆柱面的轴心线重合；四套下耳环分别固定设置在所述中空轴2271的第二端，下耳环上分别设置下耳环孔2277；一套所述被动轮组件224包括被动轮摆架2241和被动轮2242；所述被动轮摆架2241的中部设有被动摆孔22411，所述被动摆孔22411与下耳环孔2277以铰链相联；所述被动轮2242和被动轮摆架2241的远离中空轴2271轴心线的一端通过转动副相联；被动轮摆架2241的靠近中空轴2271轴心线的一端设置被动滑槽22412；四套被动轮组件224绕中空轴2271轴心线均布圆周阵列；所述下拨动组件225包括相互固定联接的一个下滑杆2252和四个下拨杆2251；所述下拨杆2251的轴心线和下滑杆2252的轴心线是空间异面关系并且相垂直；四个下拨杆2251绕下滑杆2252的轴心线圆周均布阵列；四个所述下滑杆2252分别和四个所述被动滑槽22412滑动配合；所述下气缸226的一端和下滑杆2252联接，所述下气缸226的另一端和气缸安装板2275联接；下气缸226收缩，驱动下拨动组件225平移，下拨杆2251通过四个被动滑槽22412拨动四个被动轮摆架2241同步摆动，使四个被动轮2242同步紧靠在还原罐1的圆柱形内壁上，同样能使钢丝刷毛在还原罐1圆柱形内壁各处均匀施力，防止偏载现象发生，道理与前者相同，不再重复描述。

如图5所示，所述爬行组件22还包括上限位开关228，所述中空轴组件227的第一端还设置有上限位开关板2274，上限位开关228固定安装在上限位开关板2274上；当上限位开关228触碰到还原罐1封头内壁上时产生电信号。

所述爬行组件22还包括下限位开关229，所述中空轴组件227的第二端还设置有下安装板2278，下限位开关229固定安装在下安装板2278上；下限位开关229的摆臂上设有触碰滚轮2291，下限位开关229设有弹性元件，能驱动其摆臂摆动，在弹性元件的弹性力作用下，触碰滚轮2291靠紧还原罐1内壁，并沿着还原罐1内壁滚动，当朝向开口方向移动，触碰滚轮2291离开还原罐1内壁时，下限位开关229的摆臂摆动，下限位开关229产生电信号。

如图1、图13和图14所示，本实施例还包括吸尘装置3；所述吸尘装置3包括吸尘器主体31、吸尘软管32和集尘漏斗33；所述吸尘软管32的一端和吸尘器主体31联通，所述吸尘软管32的另一端和集尘漏斗33的下口联通，所述集尘漏斗33是由有弹性的柔性材料制造，例如使用工业橡胶，所述集尘漏斗33的上口与还原罐的内圆柱面密封配合；所述集尘漏斗33的上口固定联接有环形骨架331，集尘漏斗33还包括联接杆332，联接杆332的一端联接在环形骨架331上，联接杆332的另一端联接在下安装板2278上。环形骨架331和联接杆332都是由刚性的钢材制造，能使集尘漏斗33的上口保持是圆形，并保持与还原罐的内圆柱面密封配合。

如图13和图14所示，所述吸尘装置3还包括管线气通管34，所述中空轴组件227还包括导管固定夹2279，所述管线气通管34的第一端通过导管固定夹2279固定在下安装板2278上，管线气通管34通过集尘漏斗33穿入吸尘软管32，密封透过吸尘软管32的壁伸到外面，电导线、气源管线通过管线气通管34通到集尘漏斗33以上部分，其中的电导线包括电源线和控制电线，外界的空气也能通过管线气通管34通到集尘漏斗33以上部分。

如图15所示，本实施例还包括单片机控制器，所述上绕组、下绕组、伺服电机2213、上限位开关228、上气缸223、下气缸226、下限位开关229分别与单片机控制器电联接。

本实施例的工作过程是这样的。

1.还原反应结束后，拆去端盖，供助于起重机械使用吊钩11挂住封头外侧的吊环，把还原罐1悬挂起来，还原罐1的开口朝下，使里面的大部分灰渣倾倒出来，只留下粘附在还原罐1内壁上的一小部分。

2.把清洁装置2装入还原罐1开口处，上限位开关228朝上、下限位开关229朝下；触碰滚轮2291进入到还原罐1的开口以上，触碰滚轮2291抵触在还原罐1内壁上；集尘漏斗33的上口和还原罐1的开口密封配合，集尘漏斗33和还原罐1一起围成一个与外界隔离的空间。为了方便集尘漏斗33的上口和还原罐1的开口快速顺利进入配合，往往要在还原罐1的开口处设置还原罐倒角13。

3.使上气缸223收缩，驱动上拨动组件222平移，上拨杆2221通过四个驱动滑槽22112分别拨动四个驱动轮摆架2211同时摆动，使四个驱动轮2212各自朝远离中空轴2271轴心线的方向摆动，四个驱动轮2212分别紧靠在还原罐1的内壁上。

4.使下气缸226收缩，驱动下拨动组件225平移，下拨杆2251通过四个被动滑槽22412分别拨动四个被动轮摆架2241同时摆动，使四个被动轮2242各自朝远离中空轴2271轴心线的方向摆动，四个被动轮2242分别紧靠在还原罐1的内壁上。

5.开启吸尘装置3。

6.同时开启上电机和下电机，使两者朝相反的两个方向旋转，则上清扫器211和下清扫器212各自驱动钢丝刷毛2113清扫还原罐1的内壁，粘附在还原罐1内壁的灰渣被清扫下来，落入集尘漏斗33，由吸尘装置3通过吸尘软管32吸出；弥漫在隔离空间中的灰渣也由吸尘装置3通过吸尘软管32吸出；灰渣通过吸尘装置3的过滤和分离功能，把灰尘分离出来，把干净的空气又排到周围空气中；外界空气通过管线气通管34流入到隔离空间，使该空间的气压与外界保持平衡。还原罐1的开口朝下，清扫下的灰渣朝下正好落入集尘漏斗33，有利于灰渣收集。

7.四台伺服电机2213同时开启，靠摩擦力以同样的速度驱动清洁装置2向上平移，平移、清扫和吸尘三个动作同时进行，每平移到一个新的位置，相对应位置的灰渣被上清扫器211和下清扫器212清扫下来，然后下落被吸尘装置3吸收，并且有外界空气通过管线气通管34流入到该隔离空间，使该隔离空间的气压与外界大气压保持平衡，使得工作过程可以持续进行。上电机和下电机的工作参数相同，旋转方向相反，使两者的驱动力矩方向相反、大小相当，清洁装置2所受到的顺时针和逆时针两个方向的反作用力矩大小相当，合力矩较小，这样驱动轮组件221和被动轮组件224所受到的沿着还原罐1内壁周向的力矩较小，防止清洁装置2在向上移动时过度旋转，防止吸尘软管32和管线气通管34过度缠绕。集尘漏斗33的上口和还原罐1的内壁保持密封配合，防止有灰渣从集尘漏斗33的上口和还原罐1的内壁之间的缝隙落下，防止含有灰尘的空气从该缝隙溢出，防止污染周围环境。

8.清洁装置2拖动着集尘漏斗33向上移动到还原罐1内顶端，上限位开关228触碰到还原罐1封头内壁上，产生电信号传送给单片机控制器，单片机控制器发送指令使四台伺服电机2213同时反向旋转，清洁装置2转而向下平移；上电机和下电机并不停止工作，把清扫过第一遍的还原罐1内壁再清扫第二遍，两遍清扫使清扫更干净，不浪费空回程的时间和消耗的电能。

9.清洁装置2拖动着集尘漏斗33向下移动到还原罐1内下端，触碰滚轮2291在还原罐1开口处离开内壁时，下限位开关229的摆臂摆动，产生电信号，单片机控制器发送指令，使四台伺服电机2213同时停止并保持不动，清洁装置2静止在还原罐1内下端，但是也不会掉下来。

10.上电机和下电机停止运行。

11.吸尘装置3停止运行。

12.上气缸223和下气缸226伸展，驱动轮2212和被动轮2242分别离开还原罐1的内壁，人工取下清洁装置2。一个工作循环结束。

实施例2，一种圆柱形内壁的自动清洁刷的控制方法，如图16所示，包括如下步骤：

S1.上气缸223收缩；

S2.下气缸226收缩；

S3.开启吸尘装置3；

S4.开启上电机和下电机；

S5.开始伺服电机2213；

S6.上限位开关228触碰到还原罐1封头内壁下限位开关229；

S7.四台伺服电机2213同时反向旋转；

S8.触碰滚轮2291离开还原罐1内壁，下限位开关229产生电信号；

S9.四台伺服电机2213同时停止；

S10.上电机和下电机停止；

S11.吸尘装置3停止运行；

S12.上气缸223和下气缸226伸展。

实施例3，一种圆柱形内壁的自动清洁刷，如图17所示，其结构与实施例1完全相同，使用在烟筒4的圆柱形空间内，用来清扫圆柱形内壁，在烟筒的最上端放置一个临时封盖41，用于封闭上端，防止灰尘和有害气体外溢；清洁装置2爬行工作到最上端时，上限位开关228触碰到临时封盖41并产生电信号；清扫完成后再把临时封盖41取走，保持烟筒上下畅通；所清扫的烟筒一般是内壁比较规则平整的内圆柱面钢制烟筒。

其它未提及的结构、功能和有益效果同实施例1。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种圆柱形内壁的自动清洁刷，包括清洁装置（2）；其特征在于：所述清洁装置（2）包括清洁组件（21）和爬行组件（22）；所述清洁组件（21）包括上清扫器（211）和上定子（213）；所述上定子（213）有外圆柱面和内圆柱面，上定子（213）的外圆柱面和内圆柱面的轴心线重合，上定子（213）的外圆柱面上设有12个上下通透、绕外圆柱面轴心线均布的定子槽，相邻两个定子槽之间的部分是绕线柱（2131），电导线在所述绕线柱（2131）上缠绕成上绕组；所述爬行组件（22）包括中空轴组件（227），所述中空轴组件（227）包括中空轴（2271）；所述上定子（213）的内圆柱面和中空轴（2271）的外圆柱面固定联接；

所述上清扫器（211）包括清扫筒（2111）、磁铁（2112）和多个钢丝刷毛（2113）；所述清扫筒（2111）有外圆柱面和内圆柱面，多个所述磁铁（2112）固定联接在清扫筒（2111）内圆柱面上，多个钢丝刷毛（2113）固定联接在清扫筒（2111）外圆柱面上，上清扫器（211）的轴心线和上定子（213）的轴心线重合，上清扫器（211）和中空轴（2271）通过转动副相联，上清扫器（211）围绕在上定子（213）外围，上清扫器（211）和上定子（213）组成上电机，上清扫器（211）绕上定子（213）转动，上清扫器（211）驱动钢丝刷毛（2113）清扫内圆柱面。

2.如权利要求1所述的一种圆柱形内壁的自动清洁刷，其特征在于：还包括下清扫器（212）和下定子（214），所述下定子（214）设置下绕组，下定子（214）有内圆柱面，下定子（214）的内圆柱面和中空轴（2271）的外圆柱面固定联接；下清扫器（212）包括清扫筒、磁铁和多个钢丝刷毛；下清扫器（212）和中空轴（2271）通过转动副相联，下清扫器（212）和下定子（214）组成下电机，下电机和上电机的结构相同，安装方向相反，下清扫器（212）绕下定子（214）转动，下清扫器（212）驱动钢丝刷毛清扫内圆柱面，下清扫器（212）的旋转方向和上清扫器（211）的旋转方向相反。

3.如权利要求2所述的一种圆柱形内壁的自动清洁刷，其特征在于：所述爬行组件（22）还包括四套驱动轮组件（221）、上拨动组件（222）和上气缸（223）；所述中空轴组件（227）还包括上直线轴承（2272）和上耳环；所述上直线轴承（2272）固定设置在中空轴（2271）的第一端，所述上直线轴承（2272）内孔的轴心线和中空轴（2271）外圆柱面的轴心线重合；四套上耳环分别固定设置在所述中空轴（2271）的第一端，上耳环上分别设置上耳环孔（2273）；一套所述驱动轮组件（221）包括驱动轮摆架（2211）、驱动轮（2212）、伺服电机（2213）、驱动同步轮（2214）、改向同步轮（2215）和同步带（2216）；所述驱动轮摆架（2211）的中部设有驱动摆孔（22111），所述驱动摆孔（22111）与上耳环孔（2273）以铰链相联；所述驱动轮（2212）和驱动轮摆架（2211）的远离中空轴（2271）轴心线的一端通过转动副相联；驱动轮摆架（2211）的靠近中空轴（2271）轴心线的一端设置驱动滑槽（22112）；所述伺服电机的外壳与驱动轮摆架（2211）固定联接；所述伺服电机的输出轴和驱动同步轮（2214）固定联接；所述改向同步轮（2215）和驱动轮（2212）固定联接；所述同步带（2216）张紧地绕在驱动同步轮（2214）和改向同步轮（2215）上，所述驱动同步轮（2214）和改向同步轮（2215）分别与同步带（2216）啮合；四套驱动轮组件（221）绕中空轴（2271）轴心线均布圆周阵列；所述上拨动组件（222）包括相互固定联接的一个上滑杆（2222）和四个上拨杆（2221）；所述上滑杆（2222）的轴心线和上拨杆（2221）的轴心线是空间异面关系并且相垂直；四个上拨杆（2221）绕上滑杆（2222）的轴心线均布圆周阵列；四个所述上拨杆（2221）分别和四个所述驱动滑槽（22112）滑动配合；所述中空轴（2271）内孔的中央设置有气缸安装板（2275），所述上气缸（223）的一端和上滑杆（2222）联接，所述上气缸（223）的另一端和气缸安装板（2275）联接；上气缸（223）驱动上拨动组件（222）平移，上拨杆（2221）通过驱动滑槽（22112）拨动驱动轮摆架（2211）摆动，使驱动轮（2212）紧靠在圆柱形内壁上。

4.如权利要求3所述的一种圆柱形内壁的自动清洁刷，其特征在于：所述爬行组件（22）还包括四套被动轮组件（224）、下拨动组件（225）、下气缸（226）；所述中空轴组件（227）还包括下直线轴承（2276）和四套下耳环；所述下直线轴承（2276）固定设置在中空轴（2271）的第二端，所述下直线轴承（2276）内孔的轴心线和中空轴（2271）外圆柱面的轴心线重合；四套下耳环分别固定设置在所述中空轴（2271）的第二端，下耳环上分别设置下耳环孔（2277）；一套所述被动轮组件（224）包括被动轮摆架（2241）和被动轮（2242）；所述被动轮摆架（2241）的中部设有被动摆孔（22411），所述被动摆孔（22411）与下耳环孔（2277）以铰链相联；所述被动轮（2242）和被动轮摆架（2241）的远离中空轴（2271）轴心线的一端通过转动副相联；被动轮摆架（2241）的靠近中空轴（2271）轴心线的一端设置被动滑槽（22412）；四套被动轮组件（224）绕中空轴（2271）轴心线均布圆周阵列；所述下拨动组件（225）包括相互固定联接的一个下滑杆（2252）和四个下拨杆（2251）；所述下拨杆（2251）的轴心线和下滑杆（2252）的轴心线是空间异面关系并且相垂直；四个下拨杆（2251）绕下滑杆（2252）的轴心线圆周均布阵列；四个所述下滑杆（2252）分别和四个所述被动滑槽（22412）滑动配合；所述下气缸（226）的一端和下滑杆（2252）联接，所述下气缸（226）的另一端和气缸安装板（2275）联接；下气缸（226）驱动下拨动组件（225）平移，下拨杆（2251）通过被动滑槽（22412）拨动被动轮摆架（2241）摆动，使被动轮（2242）紧靠在还原罐（1）的内壁上。

5.如权利要求4所述的一种圆柱形内壁的自动清洁刷，其特征在于：所述爬行组件（22）还包括上限位开关（228），所述中空轴组件（227）的第一端还设置有上限位开关板（2274），上限位开关（228）固定安装在上限位开关板（2274）上；当上限位开关（228）触碰到还原罐（1）封头内壁上时产生电信号。

6.如权利要求5所述的一种圆柱形内壁的自动清洁刷，其特征在于：所述爬行组件（22）还包括下限位开关（229），所述中空轴组件（227）的第二端还设置有下安装板（2278），下限位开关（229）固定安装在下安装板（2278）上；下限位开关（229）的摆臂上设有触碰滚轮（2291），触碰滚轮（2291）沿着还原罐（1）内壁滚动，当触碰滚轮（2291）离开还原罐（1）内壁时，下限位开关（229）的摆臂摆动，下限位开关（229）产生电信号。

7.如权利要求6所述的一种圆柱形内壁的自动清洁刷，其特征在于：还包括吸尘装置（3）；所述吸尘装置（3）包括吸尘器主体（31）、吸尘软管（32）和集尘漏斗（33）；所述吸尘软管（32）的一端和吸尘器主体（31）联通，所述吸尘软管（32）的另一端和集尘漏斗（33）的下口联通，所述集尘漏斗（33）是由有弹性的柔性材料制造，所述集尘漏斗（33）的上口与还原罐的内圆柱面密封配合；所述集尘漏斗（33）的上口固定联接有环形骨架（331），集尘漏斗（33）还包括联接杆（332），联接杆（332）的一端联接在环形骨架（331）上，联接杆（332）的另一端联接在下安装板（2278）上。

8.如权利要求7所述的一种圆柱形内壁的自动清洁刷，其特征在于：所述吸尘装置（3）还包括管线气通管（34），所述中空轴组件（227）还包括导管固定夹（2279），所述管线气通管（34）的第一端通过导管固定夹（2279）固定在下安装板（2278）上，管线气通管（34）通过集尘漏斗（33）穿入吸尘软管（32），密封透过吸尘软管（32）的壁。

9.如权利要求8所述的一种圆柱形内壁的自动清洁刷，其特征在于：还包括单片机控制器，所述上绕组、下绕组、伺服电机（2213）、上限位开关（228）、上气缸（223）、下气缸（226）、下限位开关（229）分别与单片机控制器电联接。

10.一种如权利要求9所述的金属镁还原炉旋转还原罐的自动清洁刷的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.上气缸（223）收缩；

S2.下气缸（226）收缩；

S3.开启吸尘装置（3）；

S4.开启上电机和下电机；

S5.开始伺服电机（2213）；

S6.上限位开关（228）触碰到还原罐（1）封头内壁产生电信号；

S7.四台伺服电机（2213）同时反向旋转；

S8.触碰滚轮（2291）离开还原罐（1）内壁，下限位开关229产生电信号；

S9.四台伺服电机（2213）同时停止；

S10.上电机和下电机停止；

S11.吸尘装置（3）停止运行；

S12.上气缸（223）和下气缸（226）伸展。

Images