CN117568896A - 一种适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道内壁施镀领域，具体为一种适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置。该装置分为前车体、旋转刷镀装置和后车体，旋转刷镀装置的四通管的前通和后通分别通过不锈钢管与前车体和后车体连接，前车体上的镀液储存箱依次通过软管、竹节管与四通管的左通或右通端部的不锈钢管相连通；前车体包括动力轮、软管、镀液储存箱、前车体支撑轮、前车体固定座、前车体支撑轮固定装置、动力轮固定装置、旋转电机固定装置、旋转电机、竹节管、弹簧柱销固定装置、弹簧柱销。本发明解决了现有装置在长管道内难以精准定位施镀和自动施镀，以及以往施镀装置需要管外镀液输送装置和施镀效果不佳的情况。
Description
技术领域
本发明涉及管道内壁施镀领域，具体为一种适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置。
背景技术
管道在我们生活中比较常见，用于输送气体、液体或带固体颗粒流体的装置，同时管道还能够用做某些部件的保护和支撑装置，利用管道进行各种流体的输送时，有些气体、液体或带固体颗粒的流体对管道内壁有一定的腐蚀和磨损，为了减少对管道内壁的损伤，通常需要对管道内壁进行涂层处理，以达到保护和强化内壁的效果。
目前磁控溅射法、电沉积法和电刷镀法等方法是管道内壁施镀常用的方法，这些施镀方法虽然是目前施镀的主流技术手段，但在实际的使用过程中仍然存在各自的缺点。
磁控溅射法是入射粒子和靶的碰撞过程，是物理气相沉积的一种，具有易于控制、镀膜面积大、沉积速率较快、对环境污染较小和附着力强等优点。缺点是设备复杂、需要在真空情况下进行施镀、对环境要求较高、成本高，实现比较困难。
电沉积法是指金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中在外加电场的作用下通过正负离子的迁移而在电极上发生氧化还原反应从而形成镀层的过程。电沉积法设备较为简单，在室温下操作即可，且成本低，效率高，适用性强等优点在世界上得到广泛运用。但是，在管道内部运用电沉积法施镀时仍然存在多种缺陷，如：电沉积法需要将整个待镀管道浸入镀液，虽然这种方法能够完成对管道内壁的施镀，但是同样该方法也会对管道外表面完成施镀，如果待镀管道内外材质不同或者对内外管壁表面镀膜要求不同，那么电沉积法明显不适用于只对管道内壁施镀的情况。
而电刷镀法是应用电化学沉积的原理，通过阳极提供电解液，待镀件作为阴极，阳极在阴极上往复移动，利用电化学方法将金属离子还原为金属，在导电零件需要制备镀层的表面上，快速沉积金属镀层的表面技术。电刷镀法相对于与电沉积法原理类似，但电刷镀不需要镀槽，不需要大量镀液，对施镀环境要求较低，而且刷镀沉积时间短、效率高、成本低、工艺简单无需包扎绝缘、只需要与工件形成局部镀槽、施镀装置简单、镀层厚度可控。电刷镀通常以人工操作为主，操作者进行电刷镀过程具有随意性，在需要处理不易接触、环境比较差、空间限制时的工件，人工操作工作效率低，很难保证镀层质量，人工施镀不容易在管道内壁均匀施镀。虽然目前出现对应的的圆柱形管道内壁刷镀装置，可以对待镀管道内壁进行施镀。但这些装置需要连接管道外的动力源装置和镀液输送装置，只能做往复运动，设备操作复杂不能够集成化、一体化、模块化，设备未能在管道内部精准定位和自动施镀。在遇到一些待镀距离较长的管道时，不仅定位待镀位置与待镀设备位置困难，而且装置复杂、成本高且不易实现。另外，目前的刷镀装置施镀时，圆柱镀刷相对于管道内壁摩擦力较大，镀液不能够及时与镀件贴合形成局部镀槽，严重影响了施镀质量和效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，解决了现有装置在长管道内难以精准定位施镀和自动施镀，以及以往施镀装置需要管外镀液输送装置和施镀效果不佳的情况。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，该装置分为前车体、旋转刷镀装置和后车体，旋转刷镀装置的四通管的前通和后通分别通过不锈钢管与前车体和后车体连接，前车体上的镀液储存箱依次通过软管、竹节管与四通管的左通或右通端部的不锈钢管相连通；
前车体包括动力轮、软管、镀液储存箱、前车体支撑轮、前车体固定座、前车体支撑轮固定装置、动力轮固定装置、旋转电机固定装置、旋转电机、竹节管、弹簧柱销固定装置、弹簧柱销，具体结构如下：
前车体的前车体固定座上部依次通过动力轮固定装置、旋转电机固定装置、旋转电机安装有间隔120度环绕分布的动力轮，每个动力轮外部与驱动动力轮转动的旋转电机相连接，旋转电机下端安装于旋转电机固定装置，旋转电机固定装置下端与前车体固定座侧面的动力轮固定装置通过柱销连接，使旋转电机固定装置及其上的旋转电机、动力轮通过柱销绕动力轮固定装置摆动，每个旋转电机固定装置的一侧安装有弹簧柱销，前车体固定座的上端安装与弹簧柱销一一对应的弹簧柱销固定装置，弹簧柱销为柱销的一端安装弹簧，弹簧柱销通过柱销与弹簧柱销固定装置连接，弹簧柱销通过弹簧与旋转电机固定装置连接，控制旋转电机固定装置的摆动角度，使整体施镀装置进入管道时动力轮紧紧贴合在管道内壁；前车体的前车体固定座下部侧面设有间隔120度环绕分布的前车体支撑轮固定装置，每个前车体支撑轮固定装置上通过柱销安装与管道内壁对应的前车体支撑轮，前车体通过前车体支撑轮支撑于管道内壁。
所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，前车体固定座的内部还装有前车体轴承，四通管前通的不锈钢管穿设于前车体轴承。
所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，由软管、竹节管、镀液储存箱、供液泵构成镀液供给装置，竹节管为可伸缩的竹节组成，竹节管的上端依次通过调速阀、控制阀管、过滤器与软管的一端连接，软管的另一端连接供液泵，供液泵浸泡在镀液储存箱中；竹节管的下端依次通过喷头接头、喷头与旋转刷镀装置上四通管的左通或右通端部的不锈钢管相连通，竹节与喷头之间使用竹节管喷头接头相连接。
所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，旋转刷镀装置包括四通管、不锈钢管、镀刷，具体结构如下：四通管的四通分别安装有间隔90度的不锈钢管，左右相对的两个不锈钢管分别连接镀刷，镀刷与不锈钢管外部的螺纹连接；上下两个相对的不锈钢管分别连接前车体和后车体，不锈钢管与前车体和后车体之间采用过盈配合。
所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，后车体包括旋转电机、后车体支撑轮固定装置、后车体固定座、后车体支撑轮、后车体轴承、联轴器，具体结构如下：后车体固定座的侧面安装有间隔120度呈环形设置的后车体支撑轮固定装置，每个后车体支撑轮固定装置上通过柱销安装与管道内壁对应的后车体支撑轮，后车体通过后车体支撑轮支撑于管道内壁，旋转电机置于后车体固定座内腔，与后车体连接的不锈钢管通过联轴器与旋转电机的动力输出端相连接。
所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，联轴器的上端安装有后车体轴承，后车体轴承的上端固定安装有轴承垫圈。
本发明的设计思想是：
本发明利用传统的电刷镀技术与新的施镀工艺相结合来制备长管道内沉积层，可以精准定位长管道内进行施镀。针对长管道施镀时外部动力源装置难以牵引刷体、对长管道施镀时不能精准定位，施镀时不能自动供液、长管道施镀装置复杂且不易维护的缺陷提出了解决办法，在一定程度上改进了长管道内难以施镀不能精准定位施镀位置以及施镀时不能自动供液造成的施镀效果不佳的情况。
在此基础上，管道施镀小车不仅可在管道内自由行走，还可以在管道内部旋转施镀，使待镀位置镀层更加均匀当待镀管道较长时还可多个装置组合施工，缩短施镀时间提高施镀效率。目前施镀装置为螺旋状，在旋转施镀过程中大大降低了与管道内壁的摩擦力。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明对长管道进行施镀，可以精准定位需要施镀的部位和施镀装置。
2、本发明施镀装置更加灵活、简易，摆脱了外部牵引系统和镀液输送的限制。
3、本发明施镀装置模块化，前车体、旋转刷镀装置和后车体可拆分，便于随时更换无法正常工作的施镀单元，极大的提高了工作效率，同时又降低了施镀装置的维护成本。
4、本发明施镀装置的旋转刷镀的方式，使镀液更加容易贴合表面，提高镀层质量。
5、本发明施镀装置可以根据管道内径不同做出适当调整，适用多种管道。
6、本发明旋转刷镀装置可以根据实际需求调整旋转速度。
7、本发明动力装置可以根据实际需求调整旋转电机的速度来调整行进速度。
8、本发明施镀装置可以根据涂层的不同需求来更换溶液达到要求。
9、本发明施镀装置可以根据管道距离不同来选择单台或者多台设备进行组合刷镀。
10、本发明施镀装置可以根据管径的大小来调整动力轮的大小，以保证其与管道紧密贴合。
11、本发明施镀装置可以根据管径的大小来调整旋转刷镀装置的大小、直径、数量来保证刷镀效果。
12、本发明施镀装置简单无需镀槽，节省大量镀液。
附图说明
图1为本发明所述的一种适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置整体示意图。
图2为图1中前车体整体结构示意图。
图3为图2中前车体俯视结构示意图。
图4为图1中镀液供给装置整体结构示意图。
图5为图1中旋转刷镀装置部分结构示意图。
图6为图1中后车体整体结构示意图。
图7为图1中后车体与旋转刷镀装置连接部分结构示意图。
图8为图1中施镀装置在管道内部使用时的状态示意图。
附图标记如下：
1.前车体；101.动力轮；102.软管；103.镀液储存箱；104.前车体支撑轮；105.前车体固定座；106.前车体支撑轮固定装置；107.动力轮固定装置；108.旋转电机固定装置；109.旋转电机；110.供液泵；111.竹节管；112.前车体轴承；113.弹簧柱销固定装置；114.弹簧柱销；1111.过滤器；1112.控制阀管；1113.调速阀；1114.竹节；1115.喷头接头；1116.喷头；
2.旋转刷镀装置；201.四通管；202.不锈钢管；203.镀刷；
3.后车体；301.旋转电机；302.后车体支撑轮固定装置；303.后车体固定座；304.后车体支撑轮；305.轴承垫圈；306.后车体轴承；307.联轴器；
4.管道。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出一种适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，可将整套装置分为前车体1、旋转刷镀装置2和后车体3，旋转刷镀装置2的四通管201的前通和后通分别通过不锈钢管与前车体1和后车体3连接，前车体1上的镀液储存箱103依次通过软管102、竹节管111与四通管201的左通或右通端部的不锈钢管相连通。
如图2-图4所示，前车体1主要包括动力轮101、软管102、镀液储存箱103、前车体支撑轮104、前车体固定座105、前车体支撑轮固定装置106、动力轮固定装置107、旋转电机固定装置108、旋转电机109、供液泵110、竹节管111、前车体轴承112、弹簧柱销固定装置113、弹簧柱销114，具体结构如下：
前车体1的前车体固定座105上部依次通过动力轮固定装置107、旋转电机固定装置108、旋转电机109安装有间隔120度环绕分布的动力轮101，每个动力轮101外部与驱动动力轮101转动的旋转电机109相连接，旋转电机109下端安装于旋转电机固定装置108，旋转电机固定装置108下端与前车体固定座105侧面的动力轮固定装置107通过柱销连接，使旋转电机固定装置108及其上的旋转电机109、动力轮101通过柱销绕动力轮固定装置107摆动，每个旋转电机固定装置108的一侧安装有弹簧柱销114，前车体固定座105的上端安装与弹簧柱销114一一对应的弹簧柱销固定装置113，弹簧柱销114为柱销的一端安装弹簧，弹簧柱销114通过柱销与弹簧柱销固定装置113连接，弹簧柱销114通过弹簧与旋转电机固定装置108连接，控制旋转电机固定装置108的摆动角度，用于整体施镀装置进入管道4时动力轮101能够紧紧贴合在管道4内壁，通过弹簧调节也可以适用于不同内径的管道。前车体1的前车体固定座105下部侧面设有间隔120度环绕分布的前车体支撑轮固定装置106，每个前车体支撑轮固定装置106上通过柱销安装与管道4内壁对应的前车体支撑轮104，前车体1通过前车体支撑轮104支撑于管道4内壁。前车体固定座105的内部还装有前车体轴承112，四通管201前通的不锈钢管穿设于前车体轴承112，能够降低整个装置在旋转时的摩擦力。
如图3-图4所示，由软管102、竹节管111、镀液储存箱103、供液泵110构成镀液供给装置，竹节管111为可伸缩的竹节1114组成，竹节管111的上端依次通过调速阀1113、控制阀管1112、过滤器1111与软管102的一端连接，软管102的另一端连接供液泵110，供液泵110浸泡在镀液储存箱103中，用于施镀时镀液的供给，供液泵110抽取镀液通过软管102和竹节管111输送，竹节管111可以根据需要随便更换管道的位置。过滤器1111用来过滤镀液防止堵塞管道维持镀液纯净，控制阀管1112用于连接过滤器1111和调速阀1113，调速阀1113可以对镀液的流速进行控制。调速阀1113与若干个竹节1114相连接，竹节1114可以任意伸缩长度，竹节管111可以根据需求缩短或加长，而且还可以改变镀液流速的方向。竹节管111的下端依次通过喷头接头1115、喷头1116与旋转刷镀装置2上四通管201的左通或右通端部的不锈钢管相连通，竹节1114与喷头1116之间使用竹节管喷头接头1115相连接，喷头1116也可以根据需求更换喷头形状。在供液泵110的作用下，镀液储存箱103内的镀液通过软管102到达竹节管111流向管道4内壁。
如图5所示，旋转刷镀装置2包括四通管201、不锈钢管202、镀刷203，具体结构如下：四通管201的四通分别安装有间隔90度的不锈钢管202，左右相对的两个不锈钢管202分别连接镀刷203，镀刷203与不锈钢管202外部的螺纹连接，镀刷203采用较宽的截面，在整个施镀装置工作时，能够使刷镀的面积足够大。另外，上下两个相对的不锈钢管202分别连接前车体1和后车体3，不锈钢管202与前车体1和后车体3之间采用过盈配合予以固定。
如图6-图7所示，后车体3包括旋转电机301、后车体支撑轮固定装置302、后车体固定座303、后车体支撑轮304、轴承垫圈305、后车体轴承306、联轴器307，具体结构如下：
后车体固定座303的侧面安装有间隔120度呈环形设置的后车体支撑轮固定装置302，每个后车体支撑轮固定装置302上通过柱销安装与管道4内壁对应的后车体支撑轮304，后车体3通过后车体支撑轮304支撑于管道4内壁，后车体支撑轮304用来在管道4中行走进行辅助支撑滚动防止后车体3与管道4摩擦。旋转电机301置于后车体固定座303内腔，旋转电机301通过联轴器307传输动力，联轴器307与后车体轴承306和轴承垫圈305连接支撑联轴器307转动，减少摩擦力使之转动更加顺畅，后车体固定座303内腔设有与旋转电机301和后车体轴承306尺寸相适应的宽度以及深度，用于保证整个装置在使用时的稳定性。
与后车体3连接的不锈钢管202通过联轴器307与旋转电机301的动力输出端相连接，用于带动整个旋转刷镀装置在工作时进行转动，联轴器307的上端安装有后车体轴承306，用于降低摩擦力支撑联轴器转动，后车体轴承306的上端固定安装有轴承垫圈305，用于固定后车体轴承306，旋转刷镀装置为模块化设计任意零件损坏皆可快速更换，缩短维护时间，还可以根据磨损程度快速更换脱脂棉和刷镀布。
如图1-图8所示，本发明适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀方法，包括如下步骤：
（1）当使用整套施镀装置时，首先将前车体中动力轮101和前车体支撑轮104进行固定安装，动力轮101一侧安装带动车轮转动的旋转电机109，同样步骤依次安装三个动力轮101。然后依次连接竹节管111、软管102、供液泵110、镀液储存箱103，前车体1搭建完毕。
（2）与前车体1依次连接不锈钢管202、四通管201、镀刷203，最后把镀刷203与管道4内壁贴合的表面系上脱脂棉和刷镀布，调整旋转刷镀装置2与管道4间距，旋转刷镀装置2搭建完毕。
（3）将后车体3的后车体固定座303内腔安装旋转电机301，后车体固定座303上的后车体支撑轮固定装置302连接后车体支撑轮304，然后依次连接不锈钢管202、轴承垫圈305、后车体轴承306、联轴器307、旋转电机301，并将竹节管111上的喷头1116连接四通管201的左通或右通，使前车体1、后车体3与旋转刷镀装置2连接一起，再连接电源，到此整个装置搭建完毕。
如图5所示，旋转刷镀装置2包括四通管201、不锈钢管202、镀刷203，具体结构如下：四通管201的四通分别安装有间隔90度的不锈钢管202，左右相对的两个不锈钢管202分别连接镀刷203，镀刷203与不锈钢管202外部的螺纹连接，镀刷203采用较宽的截面，在整个施镀装置工作时，能够使刷镀的面积足够大。另外，上下两个相对的不锈钢管202分别连接前车体1和后车体3，不锈钢管202与前车体1和后车体3之间采用过盈配合予以固定。
如图6-图7所示，后车体3包括旋转电机301、后车体支撑轮固定装置302、后车体固定座303、后车体支撑轮304、轴承垫圈305、后车体轴承306、联轴器307，具体结构如下：
（4）施镀装置到达管道4内腔待镀的区域后，将带有纳米颗粒的镀液加入镀液储存箱103中，开启供液泵110，通过调速阀1113来调节镀液流量的大小，待镀液完全充满整个竹节管111至镀液喷头1116处，然后驱动旋转电机301，进而带动镀刷203进行旋转运动，镀液通过左右相对的不锈钢管202进入镀刷203，最后打开电源，在电场的作用下，阴极附近溶液中的金属离子放电，通过电结晶而沉积到金属管件4内待修复表面，与此同时纳米颗粒也被包裹进入了镀层中，从而达到增强修复层性能的目的。
（5）施镀过程中可以驱动动力轮101到达任意位置，可以通过调整镀液流量、镀刷203的旋转速度、电源的电压来调整镀层的效果，也可以通过改变镀液来达到不同的沉积镀层。当施镀过程结束时，应用去离子水对整套施镀装置进行清洗，烘干。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其文字描述较为具体，旨在增加对本发明的具体细节的理解，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在未改动本发明的整体结构构思的前提下，还可以进行适当优化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，其特征在于，该装置分为前车体、旋转刷镀装置和后车体，旋转刷镀装置的四通管的前通和后通分别通过不锈钢管与前车体和后车体连接，前车体上的镀液储存箱依次通过软管、竹节管与四通管的左通或右通端部的不锈钢管相连通；
前车体包括动力轮、软管、镀液储存箱、前车体支撑轮、前车体固定座、前车体支撑轮固定装置、动力轮固定装置、旋转电机固定装置、旋转电机、竹节管、弹簧柱销固定装置、弹簧柱销，具体结构如下：
前车体的前车体固定座上部依次通过动力轮固定装置、旋转电机固定装置、旋转电机安装有间隔120度环绕分布的动力轮，每个动力轮外部与驱动动力轮转动的旋转电机相连接，旋转电机下端安装于旋转电机固定装置，旋转电机固定装置下端与前车体固定座侧面的动力轮固定装置通过柱销连接，使旋转电机固定装置及其上的旋转电机、动力轮通过柱销绕动力轮固定装置摆动，每个旋转电机固定装置的一侧安装有弹簧柱销，前车体固定座的上端安装与弹簧柱销一一对应的弹簧柱销固定装置，弹簧柱销为柱销的一端安装弹簧，弹簧柱销通过柱销与弹簧柱销固定装置连接，弹簧柱销通过弹簧与旋转电机固定装置连接，控制旋转电机固定装置的摆动角度，使整体施镀装置进入管道时动力轮紧紧贴合在管道内壁；前车体的前车体固定座下部侧面设有间隔120度环绕分布的前车体支撑轮固定装置，每个前车体支撑轮固定装置上通过柱销安装与管道内壁对应的前车体支撑轮，前车体通过前车体支撑轮支撑于管道内壁。
2.按照权利要求1所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，其特征在于，前车体固定座的内部还装有前车体轴承，四通管前通的不锈钢管穿设于前车体轴承。
3.按照权利要求1所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，其特征在于，由软管、竹节管、镀液储存箱、供液泵构成镀液供给装置，竹节管为可伸缩的竹节组成，竹节管的上端依次通过调速阀、控制阀管、过滤器与软管的一端连接，软管的另一端连接供液泵，供液泵浸泡在镀液储存箱中；竹节管的下端依次通过喷头接头、喷头与旋转刷镀装置上四通管的左通或右通端部的不锈钢管相连通，竹节与喷头之间使用竹节管喷头接头相连接。
4.按照权利要求1所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，其特征在于，旋转刷镀装置包括四通管、不锈钢管、镀刷，具体结构如下：四通管的四通分别安装有间隔90度的不锈钢管，左右相对的两个不锈钢管分别连接镀刷，镀刷与不锈钢管外部的螺纹连接；上下两个相对的不锈钢管分别连接前车体和后车体，不锈钢管与前车体和后车体之间采用过盈配合。
5.按照权利要求1所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，其特征在于，后车体包括旋转电机、后车体支撑轮固定装置、后车体固定座、后车体支撑轮、后车体轴承、联轴器，具体结构如下：后车体固定座的侧面安装有间隔120度呈环形设置的后车体支撑轮固定装置，每个后车体支撑轮固定装置上通过柱销安装与管道内壁对应的后车体支撑轮，后车体通过后车体支撑轮支撑于管道内壁，旋转电机置于后车体固定座内腔，与后车体连接的不锈钢管通过联轴器与旋转电机的动力输出端相连接。
6.按照权利要求1所述的适用于制备长距离管道内壁涂层的施镀装置，其特征在于，联轴器的上端安装有后车体轴承，后车体轴承的上端固定安装有轴承垫圈。
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