CN117225838A - 一种超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，属于管道机器人技术领域。所述超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，包括框架部件、第一驱动管、第二驱动管、第一支架部件和第二支架部件，所述框架部件包括支撑管和相对安装在支撑管上的第一行走架和第二行走架，所述第一行走架上安装有第一行走驱动组件，所述第二行走架上安装有第二行走驱动组件，所述第一驱动管与所述第二驱动管均套设在支撑管上，且第一驱动管与第二驱动管之间固定安装有连接板，所述第一驱动管与第二驱动管相背的一端均安装有驱动齿环。本发明具有在供热管道内部往复行走清理管道的优点。

Description

一种超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人

技术领域

本发明涉及管道机器人技术领域，具体涉及一种超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人。

背景技术

在超长直径供热管道铺设完毕之后，需要对管道内壁进行清理，目前常规的清洗方式是利用高压水枪对管道内壁进行冲洗以及在管道整体铺设完成之后注水进行冲洗。在利用高压水枪冲洗时，需要工人进入管道内手持高压水枪作业，该作业方式较为费时费力，自动化程度低，而且冲洗效果难以保障。而且由于管壁为圆环状，在对管壁冲洗完成后，由于管道内部的水流不能被完全清出管道，使得被冲刷掉的杂质易随水流沉积在管道下方，且杂质中的水分被蒸发后，杂质会凝固在供热管道内壁。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种能够在供热管道内部往复行走清理管道的超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，包括：

框架部件，其包括支撑管和呈相对分布的安装在所述支撑管上的第一行走架和第二行走架，所述第一行走架上安装有第一行走驱动组件，所述第二行走架上安装有第二行走驱动组件；

第一驱动管和第二驱动管，所述第一驱动管与所述第二驱动管均套设在支撑管上，且第一驱动管和第二驱动管位于所述第一行走架与第二行走架之间，且第一驱动管与第二驱动管之间固定安装有连接板，所述第一驱动管与第二驱动管相背的一端均固定安装有驱动齿环，且两个驱动齿环分别与第一行走驱动组件和第二行走驱动组件连接；

第一支架部件和第二支架部件，所述第一支架部件安装在第一驱动管上，所述第二支架部件安装在第二驱动管上，所述第一支架部件与所述第二支架部件均包括侧支撑盘、呈中心对称地安装在所述侧支撑盘上的侧支撑臂及安装在侧支撑臂外侧面远离所述支撑管一端的清扫板，且清扫板与侧支撑臂之间的夹角为锐角，所述侧支撑臂连接所述支撑盘一端的两侧面均连接所述支撑盘一端的两侧面均安装有侧扭簧，所述侧扭簧远离侧支撑臂的一端连接有侧滑块，所述侧支撑盘上设有供侧滑块位移的侧滑槽。

进一步地，所述第一支架部件与所述第二支架部件之间设置有第三支架部件，所述第三支架部件包括安装在支撑管上的中支撑盘及呈中心对称地安装在所述中支撑盘上的中支撑臂，所述中支撑盘上设有与连接板形状相匹配的通孔，所述中支撑臂连接所述中支撑盘的端部的两侧均安装有中扭簧，所述中扭簧远离中支撑臂的一端连接有中滑块，所述中支撑盘上设有供中滑块位移的中滑槽。

进一步地，所述第一支架部件的侧支撑臂的内侧面安装有第一篷布，所述第二支架部件的侧支撑臂的内侧面安装有第二篷布，所述中支撑臂上对称安装有与第一篷布和第二篷布相对的第三篷布，所述第一篷布与所述第三篷布之间及所述第二篷布与第三篷布之间均安装有第四篷布，且第四篷布沿第三篷布的外圆周边缘设置，所述侧支撑臂与所述中支撑臂远离支撑管的端部均安装有环形刷。

进一步地，所述第一篷布上设有第一直吸口，所述第二篷布上设有第二直吸口，所述支撑管的表面分别开设有第一次吸口和第二次吸口，且所述第一次吸口位于所述中支撑盘与所述第一支架部件上的侧支撑盘之间，所述第二次吸口位于所述中支撑盘与所述第二支架部件上的侧支撑盘之间。

进一步地，其中一组所述中支撑臂的内侧端安装有封口驱动组件，所述封口驱动组件包括安装在中支撑臂内侧端的驱动轮、与驱动轮啮合的第一加速齿轮、与第一加速齿轮啮合的第二加速齿轮与第二加速齿轮安装在同一转杆上的传动齿轮及贯穿设置在所述中支撑盘上的位移齿条，所述位移齿条的两端分别与所述第一驱动管和第二驱动管连接，且所述位移齿条与所述传动齿轮啮合。

进一步地，所述第一行走驱动组件包括安装在第一行走架上的驱动电机、安装在驱动电机转轴上的第一驱动齿轮、与第一驱动齿轮啮合的第二驱动齿轮、与第二驱动齿轮位于同一转杆上的第一驱动锥齿轮、与第一驱动锥齿轮啮合的第二驱动锥齿轮、与第二驱动锥齿轮位于同一转杆上的第一驱动带轮和第三驱动齿轮、与第三驱动齿轮啮合的第四驱动齿轮及与第四驱动齿轮位于同一转杆上的第二驱动带轮。

进一步地，所述第一行走驱动组件还包括分别转动安装在第一行走架两端的第一轮轴和第二轮轴，所述第一轮轴的两端均安装有第一行走轮，所述第一轮轴上安装有第三驱动带轮，所述第三驱动带轮通过皮带与第一驱动带轮传动连接，所述第二轮轴的两端均安装有第二行走轮，所述第二轮轴上安装有第四驱动带轮，所述第四驱动带轮通过皮带与第二驱动带轮传动连接。

进一步地，所述第二行走驱动组件包括转动安装在第二行走架上的第一传动齿轮、与第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮、与第二传动齿轮位于同一转杆上的第一传动锥齿轮、与第一传动锥齿轮啮合的第二传动锥齿轮、与第二传动锥齿轮位于同一转杆上的第一传动带轮和第三传动齿轮、与第三传动齿轮啮合的第四传动齿轮及与第四传动齿轮位于同一转杆上的第二传动带轮。

进一步地，所述第二行走驱动组件还包括分别转动安装在第二行走架两端的第三轮轴和第四轮轴，所述第三轮轴的两端均安装有第三行走轮，所述第三轮轴上安装有第三传动带轮，所述第三传动带轮通过皮带与第一传动带轮传动连接，所述第四轮轴的两端均安装有第四行走轮，所述第四轮轴上安装有第四传动带轮，所述第四传动带轮通过皮带与第二传动带轮传动连接。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过将第一行走架与第二行走架分置于支撑管两端，以形成清理机器人的整体框架，通过在第一行走架上安装第一行走驱动组件，在第二行走架上安装第二行走驱动组件，且在第一行走架与第二行走架之间安装通过连接板相连的第一驱动管与第二驱动管，利用驱动电机驱动第一行走驱动组件的同时，第一行走驱动组件通过第一驱动管和第二驱动管上驱动齿环使得第二行走驱动组件同步被驱动，以实现第一行走架与第二行走架能够在供热管道内部同向行走的功能，进而，利用清扫板对供热管道内壁进行清扫作业。

2、本发明通过在第一驱动管上和第二驱动管上安装侧支撑盘，并且在侧支撑盘上安装可前后摆动的侧支撑臂，在侧支撑臂的外侧端安装倾斜设置的清扫板，利用供热管道壁挤压侧支撑臂发生摆动，使得清扫板在供热管道内部可与其内壁相贴合，结合第一行走驱动组件使得第一驱动管与第二驱动管旋转，以带动清扫板沿供热管道内壁做圆周运动，进而实现清扫板对供热管道内壁的清扫功能。

3、本发明通过在支撑管上通过限位槽安装中支撑盘，实现支撑管带动中支撑盘在供热管道内部同步位移的效果，结合中支撑盘上设有可摆动的中支撑臂，且中支撑臂通过封口驱动组件中的齿轮与位移齿条相啮合，而位移齿条固定安装在第一驱动管与第二驱动管之间，利用供热管道对中支撑臂的限位作用，进而实现中支撑盘跟随支撑管在供热管道内部位移，同步带动清扫板在供热管道内部边位移边清理管壁的效果。

4、本发明通过在支撑管上设置第一次吸口和第二次吸口，并且将支撑管设置为一端敞口一端封闭，其敞口端能够通过连接抽吸设备上的抽吸软管，使支撑管内部形成两组抽吸通道，能够将清扫供热管道内壁形成的杂质抽离供热管道内，进一步提高清扫供热管道内壁的效果。

5、本发明通过在第一支架部件的侧支撑臂上安装第一篷布，在第二支架部件的侧支撑臂上安装第二篷布，在中支撑臂上安装与第一篷布与第二篷布相对的第三篷布，能够将第一次吸口与第二次吸口进行分隔，使得第一次吸口的抽吸区域与第二次吸口的抽吸区域相分离。

6、本发明通过在第一篷布上设置第一直吸口，在第二篷布上设置第二直吸口，使得抽吸设备产生的负压能够传递到第一篷布与第二篷布的表面，实现对第一篷布或第二篷布表面所承接杂质的抽吸清除效果。

附图说明

图1是本发明的工作状态示意图；

图2是本发明的图1的A部放大图；

图3是本发明整体结构示意图；

图4是本发明的第一驱动管结构示意图；

图5是本发明的图4的B部放大图；

图6是本发明的图4的C部放大图；

图7是本发明的图4的D部放大图；

图8是本发明的侧支撑盘的结构示意图；

图9是本发明的图8的E部放大图；

图10是本发明的第一篷布的结构示意图；

图11是本发明的侧扭簧的结构示意图；

图12是本发明的中支撑臂的结构示意图；

图13是本发明的图12的F部放大图；

图14是本发明的图12的G部放大图；

图15是本发明的图12的H部放大图；

图16是本发明的中扭簧的结构示意图；

图17是本发明的位移齿条的结构示意图；

图18是本发明的图17的I部放大图；

图19是本发明的图17的J部放大图。

图示：1、框架部件；1.1、第一行走架；1.2、第二行走架；2、第一行走驱动组件；2.1、驱动电机；2.2、第一驱动齿轮；2.3、第二驱动齿轮；2.4、第一驱动锥齿轮；2.5、第二驱动锥齿轮；2.6、第一驱动带轮；2.7、第三驱动齿轮；2.8、第四驱动齿轮；2.9、第二驱动带轮；2.10、第一轮轴；2.11、第二轮轴；2.12、第一行走轮；2.13、第三驱动带轮；2.14、第二行走轮；2.15、第四驱动带轮；3、第二行走驱动组件；3.1、第一传动齿轮；3.2、第二传动齿轮；3.3、第一传动锥齿轮；3.4、第二传动锥齿轮；3.5、第一传动带轮；3.6、第三传动齿轮；3.7、第四传动齿轮；3.8、第二传动带轮；3.9、第三轮轴；3.10、第四轮轴；3.11、第三行走轮；3.12、第三传动带轮；3.13、第四行走轮；3.14、第四传动带轮；4、第一驱动管；5、第二驱动管；6、连接板；7、驱动齿环；8、第一支架部件；9、第二支架部件；10、侧支撑盘；11、侧支撑臂；12、清扫板；13、侧扭簧；13.1、侧滑块；13.2、侧滑槽；14、第三支架部件；14.1、中支撑盘；14.2、中支撑臂；14.3、中扭簧；14.4、中滑块；14.5、中滑槽；15、第一篷布；15.1、第一直吸口；16、第二篷布；16.1、第二直吸口；17、第三篷布；18、第四篷布；19、环形刷；20、第一次吸口；21、第二次吸口；22、封口驱动组件；22.1、驱动轮；22.2、第一加速齿轮；22.3、第二加速齿轮；22.4、传动齿轮；23、位移齿条；24、支撑管。

具体实施方式

下面将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。

请参阅图1至图19所示，本发明提供一种超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，包括框架部件1、第一驱动管4、第二驱动管5、第一支架部件8和第二支架部件9。

如图1和图3所示，框架部件1包括支撑管24和呈相对分布的安装在支撑管24上的第一行走架1.1和第二行走架1.2，支撑管24靠近第一行走架1.1的一端为敞口状，该敞口的一端用于连接抽吸设备的抽吸软管，支撑管24靠近第二行走架1.2的一端密封，第一行走架1.1与第二行走架1.2分别固定安装在支撑管24的两端，第一行走架1.1上安装有第一行走驱动组件2，第二行走架1.2上安装有第二行走驱动组件3，第一行走驱动组件2与第二行走驱动组件3位于供热管道内部时，支撑在供热管道的内壁上，第一行走驱动组件2与第二行走驱动组件3之间通过传动配合用于驱动第一行走架1.1和第二行走架1.2沿供热管道内壁同向行走，且在此过程中，第一行走架1.1与第二行走架1.2共同带动支撑管24在供热管道内部位移，支撑管24能够拖动抽吸软管在供热管道内部位移。此时，实现对供热管道内壁边清扫边抽吸的功能。

如图1、图2、图4、图6至图8所示，第一驱动管4与第二驱动管5均套设在支撑管24上，且第一驱动管4和第二驱动管5位于第一行走架1.1与第二行走架1.2之间，且第一驱动管4与第二驱动管5之间固定安装有连接板6，第一驱动管4与第二驱动管5的内径与支撑管24的外径一致，且第一驱动管4与第二驱动管5均可转动的安装在支撑管24上，第一驱动管4与第二驱动管5相背的一端均固定安装有驱动齿环7，且两个驱动齿环7分别与第一行走驱动组件2和第二行走驱动组件3连接，第一行走驱动组件2通过带动其中一个驱动齿环7转动能够带动第一驱动管4转动，第一驱动管4通过连接板6带动第二驱动管5同步转动，第二驱动管5通过另一个驱动齿环7带动第二行走驱动组件3运转。

如图1、图3和图10所示，第一支架部件8安装在第一驱动管4上，第二支架部件9安装在第二驱动管5上，第一支架部件8与第二支架部件9均包括侧支撑盘10、呈中心对称地安装在侧支撑盘10上的侧支撑臂11及安装在侧支撑臂11外侧面远离支撑管24一端的清扫板12，两个侧支撑盘10分别固定安装在第一驱动管4和第二驱动管5上，使得第一驱动管4与第二驱动管5转动时能够带动两个侧支撑盘10转动，侧支撑盘10带动侧支撑臂11转动，侧支撑臂11带动清扫板12转动。

清扫板12与侧支撑臂11之间的夹角为锐角，清扫板12在向前进入供热管道时，由于侧支撑臂11呈竖直状态，清扫板12呈前端向下的倾斜状态，且此状态下清扫板12的前端位于供热管道内腔的圆周范围内，使得清扫板12在进入供热管道时，清扫板12对清理机器人进入供热管道内部具有导向作用。

如图11、图14和图19所示，侧支撑臂11连接侧支撑盘10一端的两侧面均安装有侧扭簧13，利用侧扭簧13被压缩复位的功能，实现侧支撑臂11转动后自行复位的效果，且当侧支撑臂11在无外力作用下，两组侧扭簧13使得侧支撑臂11保持与侧支撑盘10处于同一竖直面上。侧扭簧13远离侧支撑臂11的一端连接有侧滑块13.1，侧支撑盘10上设有供侧滑块13.1位移的侧滑槽13.2，侧滑槽13.2为对应的侧扭簧13端部提供位移空间。当侧支撑臂11转动时，与侧支撑臂11连接的其中一个侧扭簧13被压缩，而另一个侧扭簧13被侧支撑臂11带动进行转动，转动的侧扭簧13外侧端的侧滑块13.1沿对应的侧滑槽13.2滑动。

如图6、图8、图10、图12和图17所示，第一支架部件8与第二支架部件9之间设置有第三支架部件14，第三支架部件14包括安装在支撑管24上的中支撑盘14.1及呈中心对称地安装在中支撑盘14.1上的中支撑臂14.2，中支撑盘14.1的内径与支撑管24的外径一致，支撑管24与中支撑盘14.1的接触面内凹形成限位槽，中支撑盘14.1的内圆周面向内凸起形成与限位槽的形状相匹配的限位环，利用限位槽对限位环的限位，使得支撑管24在供热管道内部位移时带动中支撑盘14.1同步位移，中支撑盘14.1带动中支撑臂14.2同步位移，中支撑盘14.1上设有与连接板6形状相匹配的通孔，连接板6能够相对中支撑盘14.1滑动，使得第一驱动管4与第二驱动管5可相对中支撑盘14.1沿支撑管24的轴线位移。同时，通过在支撑管24上设置限位槽安装中支撑盘14.1，实现支撑管24带动中支撑盘14.1在供热管道内部同步位移的功能，结合中支撑盘14.1上的中支撑臂14.2通过封口驱动组件中的传动齿轮22.4与位移齿条23相啮合，而位移齿条23固定安装在第一驱动管4与第二驱动管5之间，利用供热管道对中支撑臂14.2的限位作用，进而实现中支撑盘14.1跟随支撑管24在供热管道内部位移，同步带动清扫板12在供热管道内部边位移边清理管壁的效果。

如图12、图15、图16和图18所示，中支撑臂14.2连接中支撑盘14.1的端部的两侧均安装有中扭簧14.3，利用中扭簧14.3被压缩复位的功能，实现中支撑臂14.2转动后自行复位的效果，且当中支撑臂14.2在无外力作用下，两组中扭簧14.3使得中支撑臂14.2保持与中支撑盘14.1处于同一竖直面上。中扭簧14.3远离中支撑臂14.2的一端连接有中滑块14.4，中支撑盘14.1上设有供中滑块14.4位移的中滑槽14.5，中滑槽14.5为对应的中扭簧14.3端部提供位移空间。当中支撑臂14.2转动时，与中支撑臂14.2连接的其中一个中扭簧14.3被压缩，而另一个中扭簧14.3中支撑臂14.2带动发生转动，转动的中扭簧14.3外侧端的中滑块14.4沿对应的中滑槽14.5滑动。

如图3和图10所示，第一支架部件8的侧支撑臂11的内侧面安装有第一篷布15，第二支架部件9的侧支撑臂11的内侧面安装有第二篷布16，中支撑臂14.2上对称安装有与第一篷布15和第二篷布16相对的第三篷布17，第一篷布15与第三篷布17之间及第二篷布16与第三篷布17之间均安装有第四篷布18，且第四篷布18沿第三篷布17的外圆周边缘设置，第一篷布15、第三篷布17和第四篷布18围合形成第一腔体，第二篷布16、第三篷布17和第四篷布18围合形成第二腔体，侧支撑臂11与中支撑臂14.2远离支撑管24的端部均安装有环形刷19。

如图2、图3和图10所示，第一篷布15上设有第一直吸口15.1，第二篷布16上设有第二直吸口16.1，支撑管24的表面分别开设有第一次吸口20和第二次吸口21，且第一次吸口20位于中支撑盘14.1与第一支架部件8上的侧支撑盘10之间，第二次吸口21位于中支撑盘14.1与第二支架部件9上的侧支撑盘10之间，抽吸软管、支撑管24、第一直吸口15.1与第一次吸口20形成第一抽吸通道，抽吸设备工作时使得第一篷布15所处的区域形成负压环境，以实现对落在第一篷布15上的杂质的抽吸效果，抽吸软管、支撑管24、第一直吸口15.1与第二次吸口21形成第二抽吸通道，抽吸设备工作时使得第二篷布16所处的区域能够形成负压环境，以实现对落在第二篷布16上的杂质的抽吸效果。

如图8、图9、图12和图13所示，其中一组中支撑臂14.2的内侧端安装有封口驱动组件22，封口驱动组件22包括安装在中支撑臂14.2内侧端的驱动轮22.1、与驱动轮22.1啮合的第一加速齿轮22.2、与第一加速齿轮22.2啮合的第二加速齿轮22.3、与第二加速齿轮22.3安装在同一转杆上的传动齿轮22.4及贯穿设置在中支撑盘14.1上的位移齿条23，位移齿条23的两端分别与第一驱动管4和第二驱动管5连接，且位移齿条23与传动齿轮22.4啮合，第一加速齿轮22.2的齿数与分齿圆直径均小于驱动轮22.1所设对应值，第二加速齿轮22.3的齿数与分齿圆直径均小于第一加速齿轮22.2所设对应值，传动齿轮22.4的齿数与分齿圆直径均大于第二加速齿轮22.3所设对应值，驱动轮22.1跟随中支撑臂14.2同步转动，驱动轮22.1带动第一加速齿轮22.2转动，第一加速齿轮22.2转速大于驱动轮22.1，第一加速齿轮22.2带动第二加速齿轮22.3转动，第二加速齿轮22.3转速大于第一加速齿轮22.2，第二加速齿轮22.3通过转杆带动传动齿轮22.4同步转动。静止状态下的传动齿轮22.4表面的齿块对位移齿条23起到一定限位作用，转动状态下的传动齿轮22.4表面的齿块驱动位移齿条23沿支撑管24的轴向位移。

如图7所示，第一行走驱动组件2包括安装在第一行走架1.1上的驱动电机2.1、安装在驱动电机2.1转轴上的第一驱动齿轮2.2、与第一驱动齿轮2.2啮合的第二驱动齿轮2.3、与第二驱动齿轮2.3位于同一转杆上的第一驱动锥齿轮2.4、与第一驱动锥齿轮2.4啮合的第二驱动锥齿轮2.5、与第二驱动锥齿轮2.5位于同一转杆上的第一驱动带轮2.6和第三驱动齿轮2.7、与第三驱动齿轮2.7啮合的第四驱动齿轮2.8及与第四驱动齿轮2.8位于同一转杆上的第二驱动带轮2.9，第一驱动齿轮2.2与第一驱动管4上的驱动齿环7相啮合，第四驱动齿轮2.8被第三驱动齿轮2.7驱动反向转动，第四驱动齿轮2.8通过转杆带动第二驱动带轮2.9同步反向转动。

第一行走驱动组件2还包括分别转动安装在第一行走架1.1两端的第一轮轴2.10和第二轮轴2.11，第一轮轴2.10的两端安装有第一行走轮2.12，第一轮轴2.10上安装有第三驱动带轮2.13，第三驱动带轮2.13通过皮带与第一驱动带轮2.6传动连接，第二轮轴2.11的两端安装有第二行走轮2.14，第一行走轮2.12与第二行走轮2.14两两一组，分别以两组设于第一行走架1.1的两端，使得第一行走架1.1能够稳定被支撑在供热管道内部并行走。当第一行走架1.1在供热管道内部时，第一行走轮2.12与第二行走轮2.14能够分别抵接在供热管道上，第二轮轴2.11上安装有第四驱动带轮2.15，第四驱动带轮2.15通过皮带与第二驱动带轮2.9传动连接，第四驱动带轮2.15被第二驱动带轮2.9通过皮带带动同向转动，使得第四驱动带轮2.15与第三驱动带轮2.13分别以相反的方向转动，使得第一行走轮2.12与第二行走轮2.14能够边转动边沿供热管道同向位移。

如图5所示，第二行走驱动组件3包括转动安装在第二行走架1.2上的第一传动齿轮3.1、与第一传动齿轮3.1啮合的第二传动齿轮3.2、与第二传动齿轮3.2位于同一转杆上的第一传动锥齿轮3.3、与第一传动锥齿轮3.3啮合的第二传动锥齿轮3.4、与第二传动锥齿轮3.4位于同一转杆上的第一传动带轮3.5和第三传动齿轮3.6、与第三传动齿轮3.6啮合的第四传动齿轮3.7，及与第四传动齿轮3.7位于同一转杆上的第二传动带轮3.8，第一传动齿轮3.1与第一驱动齿轮2.2尺寸一致，以确保二者转速一致，第一传动齿轮3.1与第二驱动管5上的驱动齿环7相啮合，第四传动齿轮3.7被第三传动齿轮3.6驱动反向转动，第四传动齿轮3.7通过转杆带动第二传动带轮3.8同步反向转动。

第二行走驱动组件3还包括分别转动安装在第二行走架1.2两端的第三轮轴3.9和第四轮轴3.10，第三轮轴3.9的两端安装有第三行走轮3.11，第三轮轴3.9上安装有第三传动带轮3.12，第三传动带轮3.12通过皮带与第一传动带轮3.5传动连接，第四轮轴3.10的两端安装有第四行走轮3.13，第三行走轮3.11与第四行走轮3.13两两一组，分别以两组设于第二行走架1.2的两端，使得第二行走架1.2能够稳定被支撑在供热管道内部并行走，第四轮轴3.10上安装有第四传动带轮3.14，第四传动带轮3.14通过皮带与第二传动带轮3.8传动连接，第四传动带轮3.14被第二传动带轮3.8通过皮带带动同向转动，使得第四传动带轮3.14与第三传动带轮3.12分别以相反的方向转动，使得第三行走轮3.11与第四行走轮3.13能够边转动边沿供热管道同向位移。

工作原理：在需要对供热管道进行清理时，首先将清理机器人的第二行走架1.2所在的一端放置进供热管道内，使第三行走轮3.11与第四行走轮3.13均支撑在供热管道的内壁上；

启动驱动电机2.1，驱动电机2.1运转带动第一驱动齿轮2.2转动，第一驱动齿轮2.2带动第二驱动齿轮2.3转动和驱动齿环7转动，第二驱动齿轮2.3通过转杆带动第一驱动锥齿轮2.4转动，第一驱动锥齿轮2.4通过转杆带动第一驱动带轮2.6和第三驱动齿轮2.7转动，第一驱动带轮2.6通过皮带带动第三驱动带轮2.13同步转动，第三驱动带轮2.13通过第一轮轴2.10带动第一行走轮2.12转动；

第三驱动齿轮2.7带动第四驱动齿轮2.8反向转动，第四驱动齿轮2.8通过转杆带动第二驱动带轮2.9转动，第二驱动带轮2.9通过皮带带动第四驱动带轮2.15转动，第四驱动带轮2.15通过第二轮轴2.11带动第二行走轮2.14反向转动；

在此过程中，驱动齿环7带动第一驱动管4转动，第一驱动管4通过连接板6带动第二驱动管5同步转动，第二驱动管5通过驱动齿环7带动第一传动齿轮3.1转动，第一传动齿轮3.1被驱动与第一驱动齿轮2.2隔空同步同向转动，第一传动齿轮3.1带动第二传动齿轮3.2转动，第二传动齿轮3.2通过转杆带动第一传动锥齿轮3.3转动，第一传动锥齿轮3.3带动第二传动锥齿轮3.4转动，第二传动锥齿轮3.4通过转杆带动第三传动齿轮3.6和第一传动带轮3.5转动，第一传动带轮3.5通过皮带带动第三传动带轮3.12转动，第三传动带轮3.12通过第三轮轴3.9带动第三行走轮3.11同步转动；

第三传动齿轮3.6带动第四传动齿轮3.7反向转动，第四传动齿轮3.7通过转杆带动第二传动带轮3.8转动，第二传动带轮3.8通过皮带带动第四传动带轮3.14转动，第四传动带轮3.14通过第四轮轴3.10带动第四行走轮3.13反向转动，由于第三行走轮3.11与第四行走轮3.13相对抵接在供热管道内壁，使得转向相反的第三行走轮3.11与第四行走轮3.13沿供热管道前进路径一致，一同向供热管道内部持续位移；

在此过程中，随着清理机器人进入供热管道内部，第二支架部件9上的清扫板12开始与供热管道壁相抵接，由于中支撑盘14.1跟随支撑管24被第二行走架1.2带动持续向供热管道内部位移，使得位移齿条23被中支撑盘14.1上的传动齿轮22.4带动一同位移，位移齿条23通过第一驱动管4和第二驱动管5带动侧支撑盘10同步位移，由于侧支撑臂11的外侧端位于供热管道的圆周范围外，使得侧支撑臂11在进入供热管道的过程中，被推动向远离供热管道的方向摆动。当第二支架部件9的侧支撑臂11完全进入供热管道内部时，其外侧端的清扫板12顶部保持与供热管道的内壁相抵接，且此状态下的清扫板12顶部与供热管道的轴线相平行，此时，侧支撑臂11端部的环形刷19被夹持在侧支撑臂11与供热管道内壁之间，并跟随侧支撑臂11沿供热管道内壁位移，对供热管道内壁上的轻质杂质进行擦除；

在此过程中，随着第二支架部件9的侧支撑臂11向中支撑臂14.2倾斜，使得二者之间的第四篷布18处于松弛状态，为中支撑臂14.2向第一支架部件8的侧支撑臂11倾斜提供位移空间；

随着清理机器人逐步向供热管道内部位移，中支撑臂14.2开始与供热管道的管道口相抵接，中支撑臂14.2的外侧端也位于供热管道的腔体圆周范围外，使得中支撑臂14.2进入供热管道的行程中也向远离供热管道的方向摆动；

中支撑臂14.2摆动过程中，其中一组中支撑臂14.2带动其内侧端的驱动轮22.1同步转动，驱动轮22.1带动第一加速齿轮22.2转动，第一加速齿轮22.2带动第二加速齿轮22.3转动，第二加速齿轮22.3通过转杆带动传动齿轮22.4转动，传动齿轮22.4转动驱动位移齿条23向供热管道方向位移，位移齿条23带动第一驱动管4与第二驱动管5在支撑管24上同步位移；

在此过程中，第二驱动管5带动第二支架部件9整体向远离第三支架部件14的方向位移，第一驱动管4带动第一支架部件8向靠近第三支架部件14的方向位移，使得第一篷布15被带动向第三篷布17靠近，当中支撑臂14.2在完全进入供热管道内部时，中支撑臂14.2停止转动，且中支撑臂14.2外侧端的环形刷19被夹持在其与供热管道之间，此时第一驱动管4完全移动并覆盖到第一次吸口20处，对第一次吸口20形成封堵，且第一篷布15与对应侧的第三篷布17相贴合，实现对第一直吸口15.1的封堵效果；

随着清理机器人持续向供热管道内部位移，第一驱动管4带动第一支架部件8的侧支撑盘10进入供热管道内部，第一支架部件8的侧支撑臂11亦被供热管道的通道口所挤压向外侧摆动，安装在其外侧面的清扫板12跟随侧支撑臂11摆动呈向内聚拢状；

当第一支架部件8完全进入供热管道内部后，第一行走架1.1在支撑管24的带动下亦进入供热管道内部，且第一行走轮2.12与第二行走轮2.14开始相对抵接在供热管道内壁，转向相反的第一行走轮2.12与第二行走轮2.14沿供热管道前进路径一致，与第三行走轮3.11和第四行走轮3.13一同支撑支撑管24在供热管道内部位移；

在此过程中，同步转动的第一驱动管4与第二驱动管5通过侧支撑盘10分别带动第一支架部件8和第二支架部件9转动，使得侧支撑盘10带动侧支撑臂11转动，侧支撑臂11带动环形刷19、清扫板12、第一篷布15和第二篷布16同步转动，实现第二支架部件9上的清扫板12沿管道内壁转动并对管道内壁的杂质进行刮除清理的效果。

第一驱动管4与第二驱动管5通过位移齿条23和连接板6亦同步带动第三支架部件14转动，使得中支撑盘14.1带动中支撑臂14.2同步转动，中支撑臂14.2能够带动第三篷布17同步转动，以实现第一篷布15、第二篷布16、第三篷布17和第四篷布18能够同步转动；

并且由于此状态下的侧支撑臂11和中支撑臂14.2被挤压围合成伞状，使得安装在其上的第一篷布15、第二篷布16和第三篷布17均形成伞状，第二篷布16位于第二支架部件9的清扫板12的正下方，使得供热管道上方被刮除的杂质下落在第二篷布16的外表面上，下方被刮除的杂质下落到供热管道腔体内。

当需要对刮除的杂质清出管道时，启动外部抽吸设备，由于第一直吸口15.1与第一次吸口20被封堵，即第一抽吸通道处于闭合状态，而第二抽吸通道尚处开启状态，使得抽吸设备通过抽吸软管开始抽吸第二抽吸通道内的气体，以此方式使得第二直吸口16.1周围形成负压，从而实现对第二篷布16上下落的杂质的抽吸清理效果，且随着清扫板12的转动，供热管道下方的部分杂质被转动的清扫板12向上搂起，当杂质被带到一定高度，被第二抽吸通道吸入。

当清理机器人从供热管道内部位移出时，处于被限位状态的第二支架部件9、第三支架部件14和第一支架部件8逐个从供热管道内部移出，第一行走架1.1留置在供热管道内，使得清理机器人支撑在供热管道口，此时暂停驱动电机2.1；

此状态下的侧支撑臂11在侧扭簧13的作用下摆动恢复至与侧支撑盘10处于同一竖直面的状态，第一篷布15、第二篷布16与清扫板12跟随恢复至初始状态；

且在此过程中，中支撑臂14.2在中扭簧14.3的作用下摆动恢复至与中支撑盘14.1处于同一竖直面的状态，中支撑臂14.2内侧端的驱动轮22.1被带动反向转动，驱动轮22.1通过第一加速齿轮22.2带动第二加速齿轮22.3，第二加速齿轮22.3通过转杆带动传动齿轮22.4，传动齿轮22.4带动位移齿条23反向位移，位移齿条23带动第一驱动管4与第二驱动管5在支撑管24上反向位移，以此方式使得第一驱动管4从第一次吸口20上移走并恢复至初始位置。

当需要再次对供热管道进行清理时，再次启动驱动电机2.1，驱动电机2.1带动第一驱动齿轮2.2反向转动，使得第一行走轮2.12、第二行走轮2.14、第三行走轮3.11和第四行走轮3.13反向转动，位于供热管道内部的第一行走轮2.12与第二行走轮2.14同步反向转动一同沿供热管道内部同向位移，第一行走架1.1带动支撑管24向供热管道内部位移，支撑管24通过中支撑盘14.1带动第一支架部件8、第三支架部件14和第二支架部件9依次回到供热管道内部，从而反向在供热管道内部行走对其内壁进行清理。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，其特征在于，包括：

框架部件（1），其包括支撑管（24）和呈相对分布的安装在所述支撑管（24）上的第一行走架（1.1）和第二行走架（1.2），所述第一行走架（1.1）上安装有第一行走驱动组件（2），所述第二行走架（1.2）上安装有第二行走驱动组件（3）；

第一驱动管（4）和第二驱动管（5），所述第一驱动管（4）与所述第二驱动管（5）均套设在支撑管（24）上，且第一驱动管（4）和第二驱动管（5）位于所述第一行走架（1.1）与第二行走架（1.2）之间，且第一驱动管（4）与第二驱动管（5）之间固定安装有连接板（6），所述第一驱动管（4）与第二驱动管（5）相背的一端均固定安装有驱动齿环（7），且两个驱动齿环（7）分别与第一行走驱动组件（2）和第二行走驱动组件（3）连接；

第一支架部件（8）和第二支架部件（9），所述第一支架部件（8）安装在第一驱动管（4）上，所述第二支架部件（9）安装在第二驱动管（5）上，所述第一支架部件（8）与所述第二支架部件（9）均包括侧支撑盘（10）、呈中心对称地安装在所述侧支撑盘（10）上的侧支撑臂（11）及安装在侧支撑臂（11）外侧面远离所述支撑管（24）一端的清扫板（12），且清扫板（12）与侧支撑臂（11）之间的夹角为锐角，所述侧支撑臂（11）连接所述侧支撑盘（10）一端的两侧面均连接所述侧支撑盘（10）一端的两侧面均安装有侧扭簧（13），所述侧扭簧（13）远离侧支撑臂（11）的一端连接有侧滑块（13.1），所述侧支撑盘（10）上设有供侧滑块（13.1）位移的侧滑槽（13.2）。

2.根据权利要求1所述的超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，其特征在于，所述第一支架部件（8）与所述第二支架部件（9）之间设置有第三支架部件（14），所述第三支架部件（14）包括安装在支撑管（24）上的中支撑盘（14.1）及呈中心对称地安装在所述中支撑盘（14.1）上的中支撑臂（14.2），所述中支撑盘（14.1）上设有与连接板（6）形状相匹配的通孔，所述中支撑臂（14.2）连接所述中支撑盘（14.1）的端部的两侧均安装有中扭簧（14.3），所述中扭簧（14.3）远离中支撑臂（14.2）的一端连接有中滑块（14.4），所述中支撑盘（14.1）上设有供中滑块（14.4）位移的中滑槽（14.5）。

3.根据权利要求2所述的超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，其特征在于，所述第一支架部件（8）的侧支撑臂（11）的内侧面安装有第一篷布（15），所述第二支架部件（9）的侧支撑臂（11）的内侧面安装有第二篷布（16），所述中支撑臂（14.2）上对称安装有与第一篷布（15）和第二篷布（16）相对的第三篷布（17），所述第一篷布（15）与所述第三篷布（17）之间及所述第二篷布（16）与第三篷布（17）之间均安装有第四篷布（18），且第四篷布（18）沿第三篷布（17）的外圆周边缘设置，所述侧支撑臂（11）与所述中支撑臂（14.2）远离支撑管（24）的端部均安装有环形刷（19）。

4.根据权利要求3所述的超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，其特征在于，所述第一篷布（15）上设有第一直吸口（15.1），所述第二篷布（16）上设有第二直吸口（16.1），所述支撑管（24）的表面分别开设有第一次吸口（20）和第二次吸口（21），且所述第一次吸口（20）位于所述中支撑盘（14.1）与所述第一支架部件（8）上的侧支撑盘（10）之间，所述第二次吸口（21）位于所述中支撑盘（14.1）与所述第二支架部件（9）上的侧支撑盘（10）之间。

5.根据权利要求4所述的超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，其特征在于，其中一组所述中支撑臂（14.2）的内侧端安装有封口驱动组件（22），所述封口驱动组件（22）包括安装在中支撑臂（14.2）内侧端的驱动轮（22.1）、与驱动轮（22.1）啮合的第一加速齿轮（22.2）、与第一加速齿轮（22.2）啮合的第二加速齿轮（22.3）与第二加速齿轮（22.3）安装在同一转杆上的传动齿轮（22.4）及贯穿设置在所述中支撑盘（14.1）上的位移齿条（23），所述位移齿条（23）的两端分别与所述第一驱动管（4）和第二驱动管（5）连接，且所述位移齿条（23）与所述传动齿轮（22.4）啮合。

6.根据权利要求1所述的超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，其特征在于，所述第一行走驱动组件（2）包括安装在第一行走架（1.1）上的驱动电机（2.1）、安装在驱动电机（2.1）转轴上的第一驱动齿轮（2.2）、与第一驱动齿轮（2.2）啮合的第二驱动齿轮（2.3）、与第二驱动齿轮（2.3）位于同一转杆上的第一驱动锥齿轮（2.4）、与第一驱动锥齿轮（2.4）啮合的第二驱动锥齿轮（2.5）、与第二驱动锥齿轮（2.5）位于同一转杆上的第一驱动带轮（2.6）和第三驱动齿轮（2.7）、与第三驱动齿轮（2.7）啮合的第四驱动齿轮（2.8）及与第四驱动齿轮（2.8）位于同一转杆上的第二驱动带轮（2.9）。

7.根据权利要求6所述的超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，其特征在于，所述第一行走驱动组件（2）还包括分别转动安装在第一行走架（1.1）两端的第一轮轴（2.10）和第二轮轴（2.11），所述第一轮轴（2.10）的两端均安装有第一行走轮（2.12），所述第一轮轴（2.10）上安装有第三驱动带轮（2.13），所述第三驱动带轮（2.13）通过皮带与第一驱动带轮（2.6）传动连接，所述第二轮轴（2.11）的两端均安装有第二行走轮（2.14），所述第二轮轴（2.11）上安装有第四驱动带轮（2.15），所述第四驱动带轮（2.15）通过皮带与第二驱动带轮（2.9）传动连接。

8.根据权利要求7所述的超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，其特征在于，所述第二行走驱动组件（3）包括转动安装在第二行走架（1.2）上的第一传动齿轮（3.1）、与第一传动齿轮（3.1）啮合的第二传动齿轮（3.2）、与第二传动齿轮（3.2）位于同一转杆上的第一传动锥齿轮（3.3）、与第一传动锥齿轮（3.3）啮合的第二传动锥齿轮（3.4）、与第二传动锥齿轮（3.4）位于同一转杆上的第一传动带轮（3.5）和第三传动齿轮（3.6）、与第三传动齿轮（3.6）啮合的第四传动齿轮（3.7）及与第四传动齿轮（3.7）位于同一转杆上的第二传动带轮（3.8）。

9.根据权利要求8所述的超长大直径供热管道清扫作业自行式机器人，其特征在于，所述第二行走驱动组件（3）还包括分别转动安装在第二行走架（1.2）两端的第三轮轴（3.9）和第四轮轴（3.10），所述第三轮轴（3.9）的两端均安装有第三行走轮（3.11），所述第三轮轴（3.9）上安装有第三传动带轮（3.12），所述第三传动带轮（3.12）通过皮带与第一传动带轮（3.5）传动连接，所述第四轮轴（3.10）的两端均安装有第四行走轮（3.13），所述第四轮轴（3.10）上安装有第四传动带轮（3.14），所述第四传动带轮（3.14）通过皮带与第二传动带轮（3.8）传动连接。