CN202398586U - 卧式罐体内表面桁架式可视自动清洗装置 - Google Patents

Abstract

一种卧式罐体内表面桁架式可视自动清洗装置，解决了现有清洗装置存在的结构庞大、清洗不均匀、清洗效率低等问题。它采用带有上、下正反旋向垂直布置的两段式传动螺杆分别与正、反旋螺母相啮合，正、反旋螺母利用连接杆与组装在导向组件的上、下直线导轨上的直线滑块固联，通过传动螺杆使正、反旋螺母驱动伸展桁架的伸缩，实现伸展桁架端头的三维旋转喷头进行同步往复运动，形成球形射流面，对罐体内表面达到百分百覆盖自动清洗。其设计合理、结构紧凑、占用空间小，操作方便。整个清洗过程可由组装在上连接组件的旋转盘底部的伸入罐体内的工业摄像头将视频信息传输到控制中心，实现对清洗过程的可视化实时监控，清洗均匀、效果好、效率高。

Description

卧式罐体内表面桁架式可视自动清洗装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于卧式罐体内表面污垢及残留物的自动清洗装置，特别是一种主要用于清洗人孔小、容积大的卧式罐体内表面的桁架式可视自动清洗装置。属于工业清洗专用设备。 

背景技术

目前，在石油、化工等行业中，经常会用到不同形状和容积的罐体来储存或装载运输原油、化工原料等物质，当去除罐体内残留物或更换罐体内部所装载的物质时，需对罐体内表面进行清洗。在早期，多采用蒸煮与人工冲刷相结合的清洗方法，存在着对环境污染严重、损害工人健康、工作效率低、能耗大、成本高等问题。进入上世纪80年代，利用高压水进行工业清洗的先进技术逐渐引入中国。现有利用高压水射流技术仅限于对铁路罐车内表面清洗，如专利公开号为CN1200962A 的“铁路罐车内壁高效低污染清洗方法及其设备”，提出两种结构的清洗机，摆动机构式和弧形杆式。可以看出，两种结构的清洗喷头在向罐体内部伸进时所移动的轨迹是由下至上的弧线形，这样会导致罐内清洗不均匀，局部会因为喷头距离太远而无法达到有效清洗距离，从而达不到清洗效果。如专利公开号为CN1265360A报道了一种“罐车高压射流清洗机”，采用可折叠的弧形管式结构，但仍然存在结构庞大，起升高度需达8米以上等问题。如专利公开号为CN1919478A报道了一种“铁路罐车清洗机器人”，包括清洗喷枪和机械手臂，上述报道采用多个液压缸、伺服阀等精密的液压元件来驱动单孔喷枪的三维运动，其清洗效率偏低，控制成本高且操作繁琐复杂。同时，单孔高压喷枪具有较大的后坐力，设备运行不平稳。如专利公开号CN1284460A公开一种“罐车高压射流清洗装置”，其采用叉杆组结构将旋转喷头送入罐内，但缺点在于，叉杆组一端为固定，另一端可移动，此种结构产生的喷头运动轨迹仍然是一个弧线轨迹，导致罐体内清洗不均匀，甚至漏洗。因此类清洗装置都在罐体内部作业，故无法对清洗装置作业状况进行实时监控。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种卧式罐体内表面桁架式可视自动清洗装置，它解决了现有清洗装置存在的结构庞大、清洗不均匀、清洗效率低等问题，其设计合理、结构紧凑、占用空间小，操作方便，对整个清洗过程进行实时监控，清洗均匀、效果好、效率高，适用范围广。 

本实用新型所采用的技术方案是：该卧式罐体内表面桁架式可视自动清洗装置包括组装在罐体人孔法兰上的上连接组件、底座和组装在上连接组件、底座之间的传动组件以及带有三维旋转喷头的伸展桁架，其技术要点是：所述上连接组件的旋转盘与罐体人孔法兰连接，所述传动组件的带有上、下正反旋向垂直布置的两段式传动螺杆分别与正、反旋螺母相啮合，正、反旋螺母利用连接杆与组装在导向组件的上、下直线导轨上的直线滑块固联，由内、外驱动杆和内外支杆铰接而成的伸展桁架的一端分别通过上、下端连接耳和连接双支耳铰接于上、下滑块，伸展桁架的另一端利用短销轴铰接三维旋转喷头，传动螺杆转动驱动相啮合的螺母沿传动螺杆的轴向向位移，带动上、下直线滑块分别沿上、下直线导轨上、下移动，驱动伸展桁架伸缩，三维旋转喷头跟随同步往复移动，上连接组件的旋转盘底部组装有伸入罐体内的工业摄像头。 

所述上连接组件的旋转盘利用电机座固定有驱动传动螺杆转动的伺服电机，旋转盘通过滚珠和连接法兰与罐体人孔法兰连接，并以定位螺杆销对旋转盘进行周向定位。 

所述导向组件的上、下直线导轨平行固定于底座及旋转盘之间，组装在上、下直线导轨上的利用连接杆分别与正、反旋螺母固联的上、下直线滑块内衬直线轴承。 

本实用新型具有的优点及积极效果是：由于本实用新型的传动组件采用带有上、下正反旋向垂直布置的两段式传动螺杆分别与正、反旋螺母相啮合，正、反旋螺母利用连接杆与组装在导向组件的上、下直线导轨上的直线滑块固联，通过传动螺杆可将电机旋转运动转换为导向组件的直线往复运动，正、反旋螺母驱动伸展桁架的伸缩，实现连接在桁架端头的三维旋转喷头进行同步往复运动，高压三维旋转喷头可形成球形射流面，对罐体内表面达到百分百覆盖自动清洗，所以其设计合理、结构紧凑、占用空间小，操作方便。整个清洗过程可由组装在上连接组件的旋转盘底部的伸入罐体内的工业摄像头将视频信息传输到控制中心，实现对清洗过程的可视化实时监控，清洗均匀、效果好、效率高。它解决了现有清洗装置存在的结构庞大、清洗不均匀、清洗效率低等问题。因上连接组件的旋转盘与罐体人孔法兰连接，可进行旋转，故在清洗完罐体一侧后转换方向使用，同时伸展桁架可根据罐体长短而增加铰接的内、外驱动杆和内外支杆的数量，以适应各种卧式罐体内表面清洗的需要，因此适用范围广。尤其是对人孔法兰开在罐体偏心位置时，更为有效。 

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。 

图1是本实用新型的一种结构示意图； 

图2是图1的Ⅰ部放大结构示意图；

图3是图1的Ⅱ部放大结构示意图；

图4是图1的Ⅲ部放大结构示意图；

图5是图1 沿A－A线的放大剖视图；

图6是图1 沿B－B线的放大剖视图。

图中序号说明：1伺服电机、2上连接组件、3传动螺杆、4正旋螺母、5伸展桁架、6高压软管、7三维旋转喷头、8反旋螺母、9直线滑块、10左支撑杆、11下直线导轨、12底座、13工业摄像头、14旋转盘、15定位螺杆销、16连接法兰、17电机座、18罐体人孔法兰、19保护套、20直线轴承、21上端连接耳、22螺母套、23丝杠保护套法兰、24连接双支耳、25下端连接耳、26上直线导轨、27右支撑杆、28连接杆、29销轴、30连接单支耳、31长销轴、32短销轴、33胶管夹、34外驱动杆、35内驱动杆、36外支杆、37内支杆。 

具体实施方式

根据图1～6详细说明本实用新型的具体结构。该卧式罐体内表面桁架式可视自动清洗装置包括组装在罐体人孔法兰18上的上连接组件2、底座12和组装在上连接组件2和底座12之间的传动组件、以及带有三维旋转喷头7的伸展桁架5等部件。其中上连接组件2由旋转盘14、连接法兰16、定位螺杆销15等件组成。连接法兰16与罐体人孔18通过螺栓连接固定。旋转盘14上利用电机座17固定有驱动传动螺杆3转动的伺服电机1。为了便于旋转盘14在清洗完罐一侧后转换方向，进行旋转时操作方便，旋转盘14通过滚珠和连接法兰16与罐体人孔法兰18连接。并以定位螺杆销15对旋转盘14进行周向定位。 

组装在上连接组件2和底座12之间的传动组件由固定在旋转盘14上的伺服电机1及通过联轴器连接的传动螺杆3，正、反旋螺母4、8，螺母套22、丝杠保护套19及法兰23等件组成。带有上、下正反旋向垂直布置的两段式传动螺杆3分别与正、反旋螺母4、8相啮合，正、反旋螺母4、8利用连接杆28分别与组装在导向组件的上、下直线导轨26、11上的直线滑块9固联。伺服电机1驱动传动螺杆3转动，可带动正、反旋螺母4、8相对或相向运动。在传动螺杆3上套装有可伸缩的丝杠保护套19，并通过丝杠保护套法兰23与螺母套22螺栓连接。 

导向组件由左、右支撑杆10、27，上、下直线导轨26、11，直线滑块9等组成。左、右支撑杆10、27，上、下直线导轨26、11由螺栓固定于平行固定于底座12及旋转盘14之间。组装在上、下直线导轨26、11上的利用连接杆28分别与正、反旋螺母4、8固联的直线滑块9内衬直线轴承20。正、反旋螺母4、8相对或相向运动可带动直线滑块9的相应运动。 

伸展桁架5由内、外驱动杆35、34和内、外支杆37、36通过销轴29、长销轴31和短销轴32铰接而成的桁架结构。伸展桁架5的一端分别通过上、下端连接耳21、25和连接双支耳24铰接于上、下直线滑块9。伸展桁架5的另一端利用外支杆37端连接单支耳30的短销轴32铰接三维旋转喷头7。高压胶管6用胶管夹33固定在伸展桁架5上。同时伸展桁架5可根据罐体长短而增加铰接的内、外驱动杆35、34和内、外支杆37、36的数量，以适应各种长度的卧式罐体内表面清洗的需要。传动螺杆3转动驱动相啮合的正、反旋螺母4、8沿传动螺杆3的轴向位移，带动上、下直线滑块9沿上、下直线导轨26、11上、下移动，驱动伸展桁架5伸缩，三维旋转喷头7跟随同步往复移动。高压三维旋转喷头7可形成球形射流面，对罐体内表面达到百分百覆盖自动清洗。上连接组件2的旋转盘14底部组装有伸入罐体内的具有防爆、较强的水雾穿透性、宽视角的工业摄像头13，用于影像观察清洗效果及伸展桁架5伸缩和三维旋转喷头7的运动状态，实现可视化清洗。 

在清洗作业前，伸展桁架5在收缩状态时，通过罐体人孔伸入罐体，由上连接组件2与罐体人孔法兰18螺栓连接固定。上连接组件2与底座12通过左支撑杆10和右支撑杆27及下直线导轨11与上直线导轨26支撑连接。传动螺杆3通过螺栓连接，垂直布置于上连接组件2与底座12之间。正旋螺母4与反旋螺母8安装在传动螺杆3指定的相对位置上。螺母套22螺栓连接在正、反旋螺母4、8外部。两个螺母套22通过两根连接杆28与四个内衬直线轴承20的直线滑块9固连。在上、下直线滑块9上分别焊接有上端连接耳21和下端连接耳25，通过销轴连接双支耳24铰接于伸展桁架5。同时传动螺杆3上套装有可伸缩的丝杠保护套19，并通过丝杠保护套法兰23与螺母套22螺栓连接。伺服电机1通过联轴器与传动螺杆3连接。 

清洗作业时，由高压水射流原理，计算出最为合理的清洗速度，即确定三维旋转喷头7的合理进给速度。经过换算，建立三维旋转喷头7进给与伺服电机1转动的关系，通过控制伺服电机1即可实现对三维旋转喷头7运动的控制。控制系统给出指令，清洗开始。根据设定的转速，伺服电机1定速旋转，驱动传动螺杆3旋转，带动正旋螺母4向下运动，反旋螺母8向上运动，带动直线滑块9相对运动，同时驱动伸缩桁架5逐渐伸展。直线滑块9带动伸展桁架5的外驱动杆34和内驱动杆35同时运动。嵌装于内支杆37端头连接单支耳30与短销轴32连接，三维旋转喷头7跟随同步往复移动，可形成球形射流面，对罐体内表面达到百分百覆盖自动清洗。 

整个清洗过程由铰接在短销轴32上的工业摄像头13进行远程实时监控。单侧清洗过程结束后，伺服电机1反向旋转，正、反旋螺母4、8及直线滑块9反向运动，同样方式驱动伸缩桁架5收缩，直线滑块9到达预订位置停止。旋转拔出定位螺杆销15，将上述清洗装置旋转180度，再穿入上述螺杆销，完成转向重复清洗过程。 

由于不同罐体开人孔的位置不同，不一定位于罐体中间，所以伸缩桁架伸展为单侧伸展后再进行旋转清洗另一侧，若人孔开在罐体中间位置，该清洗方案可做双侧同时伸展清洗。 

Claims (3)

1.一种卧式罐体内表面桁架式可视自动清洗装置，包括组装在罐体人孔法兰上的上连接组件、底座和组装在上连接组件、底座之间的传动组件以及带有三维旋转喷头的伸展桁架，其特征在于：所述上连接组件的旋转盘与罐体人孔法兰连接，所述传动组件的带有上、下正反旋向垂直布置的两段式传动螺杆分别与正、反旋螺母相啮合，正、反旋螺母利用连接杆与组装在导向组件的上、下直线导轨上的直线滑块固联，由内、外驱动杆和内外支杆铰接而成的伸展桁架的一端分别通过上、下端连接耳和连接双支耳铰接于上、下直线滑块，伸展桁架的另一端利用短销轴铰接三维旋转喷头，传动螺杆转动驱动相啮合的螺母沿传动螺杆的轴向向位移，带动上、下直线滑块沿上、下直线导轨上、下移动，驱动伸展桁架伸缩，三维旋转喷头跟随同步往复移动，上连接组件的旋转盘底部组装有伸入罐体内的工业摄像头。

2.根据权利要求1所述的卧式罐体内表面桁架式可视自动清洗装置，其特征在于：所述上连接组件的旋转盘利用电机座固定有驱动传动螺杆转动的伺服电机，旋转盘通过滚珠和连接法兰与罐体人孔法兰连接，并以定位螺杆销对旋转盘进行周向定位。

3.根据权利要求1所述的卧式罐体内表面桁架式可视自动清洗装置，其特征在于：所述导向组件的上、下直线导轨平行固定于底座及旋转盘之间，组装在上、下直线导轨上的利用连接杆分别与正、反旋螺母固联的上、下直线滑块内衬直线轴承。

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