CN117139300A - 一种天然气管道清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道机器人技术领域，具体涉及一种天然气管道清洁机器人，其包括机器人主体以及设置在所述机器人主体上的清洁装置、处理箱以及传感模块，所述传感模块用于对管内环境进行监测；所述清洁装置包括：安装环，倾斜固定在所述机器人主体前端，且安装环上端倾斜靠近所述机器人前端；刮板，于安装环周侧间隔设置有多个，用于对管道内壁进行杂质的刮扫，以及将杂质刮扫至管道内壁上端后进行抛落；驱动组件，用于驱使多个刮板沿安装环周向进行同步移动；斜导板，倾斜固定在机器人主体上，用于对抛落的杂质进行收集，以及将收集的杂质导入处理箱。本发明的清洁机器人具有对管道内壁进行高效清洁以及杂质快速收集的效果。

Description

一种天然气管道清洁机器人

技术领域

本发明属于管道机器人技术的领域，更具体地，涉及一种天然气管道清洁机器人。

背景技术

天然气管道在长期使用后，管道内部会积蓄污垢或杂质。这些污垢或杂质来源较为广泛，如天然气中含有的微小沉淀物、水蒸气和其他杂质；又如管道内部的腐蚀产物、沉积物等沉淀杂质。这些杂质在管道内部会逐渐沉积并形成污垢，影响管道的安全运行和天然气的质量，因此需要定期清洗和维护管道。

相关技术中，常采用机械清洁的方式进行管道内壁的清洗工作，如通过带有刷子或刮板或喷水头的管道机器人来清除管道内的污垢和沉积物。而在使用过程中，采用刷子、刮板进行杂质清扫、外排时，较重的污垢和杂质随着清扫机器人的移动而在管道内不断累积、聚集，在此情况下，逐步积累的污垢和杂质使得清洁难度不断加大，管道内壁的清洁能耗和成本也逐渐拔高；而采用水流冲洗时，较重或粘附性较强的杂质难以从管道内壁上发生脱离，而且受冲洗的杂质还容易在管道内发生聚集，存在聚集后的杂质难以清理的情况，亟需改进。

发明内容

为了改善清扫过程中，因杂质易聚集而难以清扫的问题，本发明提供一种天然气管道清洁机器人。

本发明提供的一种天然气管道清洁机器人,采用如下的技术方案：

一种天然气管道清洁机器人，包括机器人主体以及设置在所述机器人主体上的清洁装置、处理箱以及传感模块，所述传感模块用于对管内环境进行监测；所述清洁装置包括：安装环，倾斜固定在所述机器人主体前端，且所述安装环上端倾斜靠近所述机器人前端；刮板，于所述安装环周侧间隔设置有多个，用于对管道内壁进行杂质的刮扫，以及将杂质刮扫至管道内壁上端后进行抛落；驱动组件，用于驱使多个所述刮板沿所述安装环周向进行同步移动；斜导板，倾斜固定在所述机器人主体上，用于对抛落的杂质进行收集，以及将收集的杂质导入所述处理箱。

作为进一步优选的，所述安装环表面沿外周轮廓开设有安装槽，所述安装槽内沿其开设方向滑动安装有多个滑座，多个所述刮板与多个滑座一一连接。

作为进一步优选的，多个所述滑座之间连接有弹性的遮条，所述遮条随滑座移动且始终封闭安装槽的开口。

作为进一步优选的，所述滑座内部开设有条形孔，所述条形孔内沿靠近或远离安装环外边缘的方向滑动安装有安装柱，且安装柱朝向安装环外周壁的一端与条形孔内壁之间连接有弹簧；所述安装柱一端与刮板固定连接，另一端供驱动组件推动。

作为进一步优选的，所述安装环上开设有连通所述安装槽的环槽；多个所述安装柱的另一端均伸入所述环槽内腔，所述驱动组件包括滑动安装于所述环槽内的多个滑块以及设置在所述安装环上用于驱动多个所述滑块同步移动的驱动结构，多个所述滑块与多个所述安装柱一一对应，所述滑块朝向所述安装柱的一侧面为倾斜面，所述倾斜面用于按压所述安装柱，使所述安装柱向所述安装环的圆弧轮廓边缘移动。

作为进一步优选的，所述处理箱包括积杂仓，所述积杂仓一侧开设有衔接所述斜导板上表面的开口，所述积杂仓内设置有上下分隔所述积杂仓内腔的过滤网板。

作为进一步优选的，所述处理箱包括储水仓，所述处理箱包括储水仓，所述储水仓内置有输送泵，所述安装环面向所述刮板的表面间隔嵌设有多个喷液头；所述安装环内置连通多个所述喷液头的输送管道，所述输送管道与所述输送泵的出液端之间通过输送软管连接。

作为进一步优选的，所述安装环的外周面包裹有清理毛面，所述清理毛面用于贴合管道内壁。

作为进一步优选的，所述传感模块包括固定在所述斜导板下端面的检测探头和固定在所述机器人主体上的控制器。

作为进一步优选的，所述安装环内侧设置有保护所述检测探头的防护板。

综上所述，本发明至少包括以下有益技术效果：

1.呈环形排布设置的多个刮板既能同步对管道内壁进行清洁处理，又能将承接的污垢和杂质进行刮动抬升，使得污垢和杂质被推动至管道的上端时，污垢和杂质能够在重力作用下沿刮板表面、斜导板表面而最终滑落入处理箱的积杂仓中，实现污垢和杂质的自动高效收集。

2.在清洁的过程中，由于安装柱的一侧受弹簧支撑，另一侧受内齿圈上的滑块按压，使得连接于安装柱上的刮板的外表面抵贴管道内壁，使得刮板在被施加较适宜的刮除力的前提下进行管道内壁的污垢刮除，既保障了刮除效果，又使管道内涂层不易刮伤。

3.设置的驱动组件驱使多个刮板同步移动，而后多个刮板同步对管道内壁进行清洁处理，使得清洁机器人对管道内壁的清洁效率大幅提高。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例中驱动组件的安装结构结构示意图；

图3是展示安装环、内齿圈、滑块、滑座以及刮板的连接结构示意图；

图4是展示驱动组件的另一实施方式的示意图；

图5是展示安装柱、滑座以及刮板的连接结构示意图；

图6是展示圆柱、滑座以及刮板的连接结构示意图；

图7是处理箱的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1、机器人主体；2、清洁装置；21、斜导板；22、安装环；221、环槽；222、安装槽；223、喷液头；224、清理毛面；23、伺服电机；24、齿轮；25、内齿圈；26、滑块；27、滑座；271、条形孔；272、安装柱；273、弹簧；274、圆柱；275、拨块；28、电动滑台；3、处理箱；31、储水仓；32、积杂仓；33、输送软管；34、过滤网板；35、输送泵；4、传感模块；41、检测探头；42、控制器；5、刮板；6、遮条；7、防护板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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；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。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发明中的具体含义。

以下结合附图1-7对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种天然气管道清洁机器人。

参照图1，如图1所示，本申请的一种天然气管道清洁机器人包括机器人主体1、清洁装置2、处理箱3以及传感模块4，机器人主体1主要包括机器人底盘、控制系统、动力系统、机体外壳组成，清洁装置2和处理箱3均连接于机体外壳上。清洁装置2用于管道内的污垢和杂质的清洗，并将清洗后的污垢和杂质扫入处理箱3中。控制系统、动力系统均为现有技术，在此不过多赘述。

如图1和图2所示，清洁装置2包括倾斜固定在机体外壳上的斜导板21以及倾斜固定在斜导板21远离机体外壳一端的安装环22，斜导板21的上端靠近机体外壳。安装环22的外端面沿安装环22的周向间隔设置有多个刮板5，安装环22的外周面包裹有清理毛面224。

在本实施例中，多个刮板5由橡胶材质制成，刮板5朝向安装环22的一侧面贴合安装环22的表面，多个刮板5的外表面以及清理毛面224的外面层均与管道内壁滑动贴合。安装环22上还设置有用于驱使多个刮板5沿安装环22周向同步移动的驱动组件。在驱动组件的驱动下，刮板5对管道内壁的污垢和杂质进行快速刮除处理。

在本实施例中，清理毛面224通过魔术贴固定于安装环22表面。在其他实施例中，清理毛面224滑动套设与安装环22表面，且清理毛面224一端延伸至刮板5处，并且清理毛面224与刮板5相连接。

具体的，参照图2和图3，在本实施例中，安装环22的外端面与管道的高度方向之间的夹角选取在0-90度之间，优选的，在本实施例中夹角角度选取为30度。而驱动组件包括固定在安装环22上的伺服电机23、固设在伺服电机23端部的齿轮24以及安装在安装环22的从动件。从动件在本实施例中选取为由柔性塑料制成的内齿圈25，内齿圈25的内齿面与齿轮24的齿面相啮合；在其他实施例中，从动件可以为齿链或传送带等传动结构，只需该从动件能够带动刮板5沿安装环22周向进行定向移动即可。

进一步的，参照图3，安装环22上沿其周向开设有环槽221，且环槽221内沿安装环22周向间隔滑动安装有多个滑块26，多个滑块26的一端均与内齿圈25固定，多个滑块26的滑动方向与安装环22的外周轮廓的延伸方向相一致。当伺服电机23驱使齿轮24转动时，齿轮24驱使内齿圈25转动，以使内齿圈25沿安装环22的弧形周向轮廓进行转动。

如图4所示，在其他实施例中，驱动组件为安装在固定在安装环22上的呈椭圆轨道式的环形电动导轨28，环形电动导轨28包括多个沿安装环22的弧形轮廓运动的电动滑台281，通过电驱动的电动滑台281推动滑块26进行定向移动。

进一步的，参照图2、图3和图5，为便于驱动组件驱使刮板5运动，安装环22上开设有连通环槽221的安装槽222，安装槽222包括T型槽段以及连接槽段，连接槽段连通T型槽段、环槽221，且连接槽于安装环22远离机体外壳的一端面设置为开口，安装槽222的T型槽段内滑动安装有多个T型滑块(图中未示出)，多个T型滑块的滑动轮廓方向与滑块26的滑动轮廓方向相一致，多个T型滑块上固定连接有滑座27，且滑座27位于安装槽222的连接槽段内，多个滑座27与多个刮板5一一对应。

参照图3和图5，为避免管道内的杂质进入安装槽222中，多个滑座27之间连接有弹性的遮条6，遮条6随滑座27移动且始终覆盖并封闭安装槽222的开口。滑座27内部开设有条形孔271，且滑座27的条形孔271内沿靠近或远离安装环22外边缘的方向滑动安装有安装柱272，安装柱272的一端伸入环槽221内腔，且伸入的一端位于两滑块26之间，安装柱272的另一端与刮板5固定连接，安装柱272朝向安装环22外周壁的一端与条形孔271内壁之间连接有弹簧273。

对应的，如图3所示，滑块26靠近安装柱272的一侧面倾斜设置，当滑块26滑移靠近安装柱272时，滑块26的倾斜面能按压安装柱272的周面，从而使得受按压的安装柱272在条形孔271的内壁导向下滑移靠近安装环22圆弧外周壁，以使得刮板5的外表面进一步贴合管道内壁，使得刮板5对管道内壁杂质的刮除效果更佳。

进一步的，参照图6，在另一实施例中，滑座27内开设有圆孔，圆孔穿设有圆柱274，圆柱274的一端伸入环槽221内腔，且伸入的一端于两滑块26之间固定有拨块275；圆柱274的另一端与刮板5固定连接，圆柱274的中部通过扭簧与圆孔内壁旋钮连接。

需要说明的是，刮板5外边缘处固定有柔性刮条；当扭簧处于未受外力作用时，圆柱274上连接的刮板5倾斜远离安装环22的圆弧外周面(即刮板5在安装环22表面的延伸方向与安装环22的该处外轮廓延伸方向不处于垂直状态)，使得刮板5上的刮条未伸出外表面安装环22，且此时的拨块275与滑块26相向的一面不平齐。

当移动的滑块26抵贴并推动拨块275后，滑块26在推动拨块275的过程中，拨块275将受滑块26的倾斜面的推动而发生旋转，从而使得旋转的拨块275通过圆柱274带动刮板5，使得刮板5逐渐转动，在刮板5逐步调节至与安装环22轮廓垂直的过程中，刮板5上的刮条将移动并凸出安装环22表面，使得凸出的刮条抵贴于管道内壁上；而后在滑块26推动拨块275的过程中，实现刮板5对管道内壁的强力刮扫，保障清洁的彻底性。

进一步的，参照图1、图2和图7，在本实施例中，处理箱3呈高低设置有储水仓31以及积杂仓32，储水仓31用于承载清洗液，储水仓31内置有输送泵35，安装环22面向刮板5的一侧面间隔嵌设有多个喷液头223，且安装环22内置连通多个喷液头223的输送管道，输送管道与输送泵35的出液端之间通过输送软管33可拆连接。以通过储水仓31为清洁机器人提供湿洗功能。而积杂仓32一侧开设有衔接斜导板21上端面的开口，其内设置有分隔积杂仓32内腔的过滤网板34，以便进行固态杂质和液态杂质的实时分离。

进一步的，参照图1和图2，为便于清洁机器人对清洗过程进行精准控制，传感模块4包括固定在斜导板21下端面的检测探头41和固定在机体外壳的控制器42，控制器42与检测探头41、伺服电机23以及输送泵35电信号连接。为避免检测探头41的成像镜头受污染，安装环22内侧可拆设置有保护检测探头41以及伺服电机23的防护板7，防护板7由高透光的透明钢化玻璃制成，且其表面设置有透明防粘涂层。

在使用过程中，清洁机器人沿管道长度方向进行前进，检测探头41对管内环境进行实时成像和检测。当检测到管道内存在杂质和污垢时，控制器42控制伺服电机23运行，并控制输送泵35向喷液头223间歇或持续供液。而后伺服电机23驱使齿轮24转动；而后齿轮24驱使内齿圈25转动，以使内齿圈25在环槽221的限位下沿安装环22的周向轮廓进行移动。

在该过程中，内齿圈25上的滑块26按压并推动安装柱272，使得安装柱272在条形孔271的导向下滑移靠近安装环22外周壁，从而使得受推动的刮板5的外表面抵贴管道内壁。而受推动的安装柱272还带动刮板5沿安装环22的周向进行转动，从而使得刮板5在移动的过程中挂落管道内壁的污垢和杂质。

在清洁机器人的持续前进以及刮板5的持续移动下，喷液头223向管道内壁间歇喷出清洗液，刮板5将管道内壁的污垢和杂质推送至管道的内壁上端，而后污垢和杂质沿刮板5表面滑落入斜导板21上并最终滑落入处理箱3的积杂仓32中，实现管道内壁的清洁，清洗能耗和清洗成本较低，也利于节能减排。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，包括机器人主体(1)以及设置在所述机器人主体(1)上的清洁装置(2)、处理箱(3)以及传感模块(4)，所述传感模块(4)用于对管内环境进行监测；所述清洁装置(2)包括：

安装环(22)，倾斜固定在所述机器人主体(1)前端，所述安装环(22)上端倾斜靠近所述机器人主体(1)前端；

刮板(5)，于所述安装环(22)远离的所述机器人主体(1)的一端呈环状间隔设置有多个，其用于对管道内壁进行杂质的刮扫，并将杂质刮扫至管道内壁上端后进行抛落；

驱动组件，用于驱使多个所述刮板(5)沿所述安装环(22)的周向进行同步移动；

斜导板(21)，倾斜固定在所述机器人主体(1)上，用于对抛落的杂质进行收集，以及将收集的杂质导入所述处理箱(3)。

2.根据权利要求1所述的一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，所述安装环(22)远离所述机器人主体(1)的一端面开设有安装槽(222)，所述安装槽(222)内沿所述安装环(22)的圆弧轮廓方向滑动安装有多个滑座(27)，多个所述刮板(5)与多个所述滑座(27)一一连接。

3.根据权利要求2所述的一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，多个所述滑座(27)之间连接有弹性的遮条(6)，所述遮条(6)随所述滑座(27)移动，且始终覆盖并封闭所述安装槽(222)的开口。

4.根据权利要求3所述的一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，所述滑座(27)内部开设有条形孔(271)，所述条形孔(271)内沿靠近或远离所述安装环(22)圆弧轮廓边缘的方向滑动安装有安装柱(272)，且所述安装柱(272)朝向所述安装环(22)圆弧轮廓边缘的一端与所述条形孔(271)内壁之间连接有弹簧(273)；所述安装柱(272)一端与所述刮板(5)固定连接，另一端伸入所述安装槽(222)，供所述驱动组件推动。

5.根据权利要求4所述的一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，所述安装环(22)上开设有连通所述安装槽(222)的环槽(221)；所述驱动组件包括滑动安装于所述环槽(221)内的多个滑块(26)以及设置在所述安装环(22)上用于驱动多个滑块(26)同步移动的驱动结构，多个所述滑块(26)与多个所述安装柱(272)一一对应，且所述滑块(26)朝向对应的所述安装柱(272)的一侧面为倾斜面，所述倾斜面用于按压所述安装柱(272)，使所述安装柱(272)向所述安装环(22)的圆弧轮廓边缘移动。

6.根据权利要求1所述的一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，所述处理箱(3)包括积杂仓(32)，所述积杂仓(32)一侧开设有衔接所述斜导板(21)上表面的开口，所述积杂仓(32)内设置有上下分隔所述积杂仓(32)内腔的过滤网板(34)。

7.根据权利要求1所述的一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，所述处理箱(3)包括储水仓(31)，所述储水仓(31)内置有输送泵(35)，所述安装环(22)面向所述刮板(5)的表面间隔嵌设有多个喷液头(223)；所述安装环(22)内置连通多个所述喷液头(223)的输送管道，所述输送管道与所述输送泵(35)的出液端之间通过输送软管(33)连接。

8.根据权利要求1所述的一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，所述安装环(22)的外周面包裹有清理毛面(224)，所述清理毛面(224)用于贴合管道内壁。

9.根据权利要求1所述的一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，所述传感模块(4)包括固定在所述斜导板(21)下端面的检测探头(41)和固定在所述机器人主体(1)上的控制器(42)。

10.根据权利要求9所述的一种天然气管道清洁机器人，其特征在于，所述安装环(22)内侧设置有保护所述检测探头(41)的防护板(7)。