CN209577643U - 一种管道水射流清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
一种管道水射流清洗机器人，包括用于支撑整个设备的支撑机构、用于提供前行驱动力的驱动机构和用于对管道内壁进行旋转高压水射流清洗的清洗机构，所述支撑机构与驱动机构通过连杆连接，所述驱动机构与清洗机构通过旋转接头连接；所述清洗机构包括旋转接头、喷头和喷嘴，所述旋转接头一端与盖板连接，所述旋转接头可旋转的另一端与喷头连接，所述喷头上设置喷嘴。本实用新型提供了一种清洗效果较好、适应于管径变化场合的管道水射流清洗机器人。
Description
技术领域
本实用新型属于管道清洗机器人领域，具体涉及一种管道可变径水射流清洗机器人。
背景技术
管道在长期使用的过程中由于原油、水、天然气等流体原料会不可避免地产生结垢、腐蚀、裂纹、穿孔这些问题。这些在石油运载管道中的污垢等不仅会增加流体运输过程中的摩擦力，使有效传输管径减少，同时还会侵蚀管路，甚至在严重时会导致管道逐渐裂开，致使流体泄漏。然而管道所处的环境往往不易直接到达或不允许人们直接进入，清洗难度很大，但是管道机器人能够代替人力完成工作。
管道机器人基本上是一个包括机械，电气和仪器在内的一体化系统，在人类或者电脑的控制下，它可以自动沿着小管道的内部或外部移动，并且携带多种类型的传感器和设备，进行一系列的管道内部操作。管道机器人凭借其移动快，灵敏度高，适应性强并且制造成本低的优势已经变成了全球研究的重要方向。目前，大多数管道清洗机器人主要通过安装的清洁刷对管道内部进行打扫，但是这种清洁方式对一些腐蚀物等污垢并不能清洗完全。比如申请号CN 104259158A的实用新型专利所设计的管道清洗机器人通过毛刷进行清洗并不能达到很好清洗效果；而申请号CN 106140746A的实用新型专利设计的管道机器人为履带驱动，结构复杂且不能适应管径的变化。
现有存在的管道机器人中，并没有水射流技术与管道机器人技术结合的在先专利技术。
发明内容
为了克服已有管道清洗机器人的清洗效果较差、不能适应管径的变化的不足，本实用新型提供了一种清洗效果较好、适应于管径变化场合的管道水射流清洗机器人。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种管道水射流清洗机器人，包括用于支撑整个设备的支撑机构、用于提供前行驱动力的驱动机构和用于对管道内壁进行旋转高压水射流清洗的清洗机构，所述支撑机构与驱动机构通过连杆连接，所述驱动机构与清洗机构通过旋转接头连接；
所述清洗机构包括旋转接头、喷头和喷嘴，所述旋转接头一端与盖板连接，所述旋转接头可旋转的另一端与喷头连接，所述喷头上设置喷嘴。
本方案的清洗机构通过喷嘴喷射而出的高压水流对管壁进行清洗。
进一步，所述支撑机构包括行走支撑架、第一步进电机、第一步进电机支撑架、盖板、长丝杠、滑杆、第一丝杠螺母、支撑轮轮架、支撑轮轮架支撑杆、支撑轮、滑杆滑套、第二丝杠螺母、驱动轮支撑架和滑杆弹簧，所述第一步进电机固定在右侧盖板上；所述右侧盖板右侧面上开有一个圆形通孔和三个沿周向均匀分布的螺纹孔；所述滑杆两端各开有一段螺纹，通过螺旋配合与所述右侧压盖固定；丝杠左端与步进电机输出轴相连接，长丝杠的左右两端分别有两段旋向相同的螺纹；所述第一丝杠螺母和第二丝杠螺母上开有螺纹孔和周向均匀分布的三个光孔，所述第一丝杠螺母和第二丝杠螺母通过螺旋配合依次旋合在长丝杠上，三个光孔分别与三根滑杆配合并套设在滑杆上；在第一丝杠螺母右侧的光杆上套设有两个滑杆滑套，其中右侧滑杆滑套固定在滑杆上，左侧滑杆滑套可以沿滑杆进行移动；在两个所述滑杆滑套之间安装有滑杆弹簧；所述支撑轮轮架一端与所述第一丝杠螺母铰接，另一端通过轮轴安装有支撑轮；所述支撑轮轮架支撑杆一端与所述支撑轮轮架铰接，另一端与套设在光杆上左侧的滑杆滑套铰接，为所述支撑轮轮架提供支撑；所述驱动轮支撑架一端与所述第二丝杠螺母铰接，所述驱动轮支撑架另一端与驱动轮轮架铰接。
再进一步，所述驱动机构包括驱动轮、驱动轮轮架、蜗轮、蜗杆、第二步进电机，所述蜗杆通过联轴器与第二步进电机输出轴相连接，所述蜗杆通过传动将动力传输给蜗轮，所述蜗轮与主动带轮之间通过键连接，所述主动带轮通过V带与从动带轮传动连接，所述主动带轮和从动带轮位于所述驱动轮轮架上，所述从动带轮与所述驱动轮同轴设置。
本实用新型的技术构思为：高压水射流技术的原理是利用活高压泵把输入的水的压力加到到几百个甚至上千个大气压以上，然后利用喷射装置中直径很小的孔把水变成速度非常大的射流。像这样产生的“水射流”拥有着超强的冲击能量，速度超过一马赫数，能够进行不同类型的作业。和传统的机械或人工及化学清洗法比较，高压水射流清洗用平常的自来水作为冲洗介质，并且在清洗中并不需要任何其他物质，成本很低。高压水射流技术以超音速运动，通过水射流巨大的能量去除管道中的堵塞物和腐蚀物等，清洗品质比毛刷好。此外，由于高压水射流充分利用冲击剪切力，所以它相比较于人工清洗，简单的机械清洗或者传统的化学清洗速度会快上好几倍。相比较于化学清洗，水射流清洗不会产生环境污染，比较环保。
本实用新型的有益效果主要表现在：清洗效果较好、适应于管径变化场合。
附图说明
图1为本实用新型的一种管道水射流清洗机器人的整体结构示意图；
图2为支撑结构示意图；
图3为驱动机构结构示意图；
图4为清洗机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1，一种管道水射流清洗机器人，包括支撑机构1、驱动机构2和清洗机构3。所述驱动机构2和清洗机构3之间由旋转接头连接，所述驱动机构2和支撑机构1通过驱动轮支撑架连接起来。
如图2所示，所述支撑机构1包括第一步进电机11、螺栓12、盖板13、联轴器14、滑杆15、第一丝杠螺母16、支撑轮轮架17、丝杠 18、支撑轮19、第二丝杠螺母110。第一步进电机用四个螺栓通过自带的孔与盖板固定连接；所述的盖板13上开有一个圆形的通孔和三个周向均匀分布的螺纹孔，而滑杆15的一端开有一段螺纹，通过螺旋配合与盖板固定。所述长丝杠18的左右两端分别有两段旋向相同的螺纹，长丝杠18通过凸缘联轴器与步进电机的输出轴相连接。所述第一丝杠螺母16和第二丝杠螺母110上各开有一个螺纹孔和周向均匀分布的三个光孔，所述第一丝杠螺母15和第二丝杠螺母16通过螺旋配合依次旋合在长丝杠18上，三个光孔分别与三根滑杆14配合，套设在滑杆14上；在第一丝杠螺母16右侧的滑杆15上套设有两个滑杆滑套，其中右侧滑杆滑套固定在滑杆上，左侧滑杆滑套可以沿滑杆进行移动；在两个所述滑杆滑套之间安装有滑杆弹簧；所述支撑轮轮架17一端与所述第一丝杠螺母16铰接，另一端通过轮轴安装有支撑轮19；所述支撑轮轮架支撑杆一端与所述支撑轮轮架17铰接，另一端与套设在滑杆15上左侧的滑杆滑套铰接，为所述支撑轮轮架17提供支撑；所述驱动轮支撑架一端与所述第二丝杠螺母110铰接，另一端与驱动轮轮架铰接；所述滑杆弹簧通过被压缩给支撑轮19提供对管道内壁的贴紧压力。
当工作时，第一步进电机11打开运行，带动长丝杠18正转或反转，通过螺旋传动带动所述长丝杠上的第一丝杠螺母和第二丝杠螺母向左移动或向右移动，从而通过支撑轮轮架支撑杆和驱动轮轮架支撑杆带动支撑轮和驱动轮的伸开或收缩，从而适应不同管径的管道。
如图3所示，所述的驱动机构2包括驱动轮21、驱动轮轮架22、V 带23、蜗轮24、蜗杆25、第二步进电机和皮带轮。蜗杆通过联轴器与第二步进电机连接，所述蜗轮与主动带轮通过轴连接，主动带轮和从动带轮之间通过V带23连接，主动带轮和从动带轮均位于驱动轮支架上，从动带轮与驱动轮同轴设置；所述驱动轮支架安装在支撑机构上。
当工作时，第二步进电机输出功率使得蜗杆转动，蜗杆蜗轮传动将动力传至主动带轮，主动带轮通过V带传送至从动带轮让驱动轮开始转动。
如图4所示，所述清洗机构3包括旋转接头31，喷头32和喷嘴33。高压水射流执行机构主要将经高压泵加压后的水按照一定的射流流束和角度将高压水进行分流和加速喷到管道的表面，其主要组成部件是高压清洗喷头。喷头通过高压旋转密封接头与机器人本体连接，利用喷头本身产生的旋转力矩驱动喷头旋转，从而实现管道表面的清洗。高压水射流执行机构可根据不同管径调整清洗靶距。在本设计中，根据管道内表面清洗的特性，采用二维高压自动旋转喷头作为水射流清洗机构。高压自动旋转喷头由喷嘴、喷杆和旋转接头组成。其结构及连接形式也决定了喷嘴的偏心和射流角度，它们的调整可以调节喷头转速。高压自动旋转喷头因其旋转动力来自水射流本身，偏置喷嘴形成了足以使喷头转动的扭矩。
以上结合附图和实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
Claims (3)
1.一种管道水射流清洗机器人，其特征在于，所述机器人包括用于支撑整个设备的支撑机构、用于提供前行驱动力的驱动机构和用于对管道内壁进行旋转高压水射流清洗的清洗机构，所述支撑机构与驱动机构通过连杆连接，所述驱动机构与清洗机构通过旋转接头连接；所述清洗机构包括旋转接头、喷头和喷嘴，所述旋转接头一端与盖板连接，所述旋转接头可旋转的另一端与喷头连接，所述喷头上设置喷嘴。
2.如权利要求1所述的一种管道水射流清洗机器人，其特征在于：所述支撑机构包括行走支撑架、第一步进电机、第一步进电机支撑架、盖板、长丝杠、滑杆、第一丝杠螺母、支撑轮轮架、支撑轮轮架支撑杆、支撑轮、滑杆滑套、第二丝杠螺母、驱动轮支撑架和滑杆弹簧，所述第一步进电机固定在右侧盖板上；所述右侧盖板右侧面上开有一个圆形通孔和三个沿周向均匀分布的螺纹孔；所述滑杆两端各开有一段螺纹，通过螺旋配合与所述右侧压盖固定；丝杠左端与步进电机输出轴相连接，长丝杠的左右两端分别有两段旋向相同的螺纹；所述第一丝杠螺母和第二丝杠螺母上开有螺纹孔和周向均匀分布的三个光孔，所述第一丝杠螺母和第二丝杠螺母通过螺旋配合依次旋合在长丝杠上，三个光孔分别与三根滑杆配合并套设在滑杆上；在第一丝杠螺母右侧的光杆上套设有两个滑杆滑套，其中右侧滑杆滑套固定在滑杆上，左侧滑杆滑套可以沿滑杆进行移动；在两个所述滑杆滑套之间安装有滑杆弹簧；所述支撑轮轮架一端与所述第一丝杠螺母铰接，另一端通过轮轴安装有支撑轮；所述支撑轮轮架支撑杆一端与所述支撑轮轮架铰接，另一端与套设在光杆上左侧的滑杆滑套铰接，为所述支撑轮轮架提供支撑；所述驱动轮支撑架一端与所述第二丝杠螺母铰接，所述驱动轮支撑架另一端与驱动轮轮架铰接。
3.如权利要求1或2所述的一种管道水射流清洗机器人，其特征在于：所述驱动机构包括驱动轮、驱动轮轮架、蜗轮、蜗杆和第二步进电机，所述蜗杆通过联轴器与第二步进电机输出轴相连接，所述蜗杆通过传动将动力传输给蜗轮，所述蜗轮与主动带轮之间通过键连接，所述主动带轮通过V带与从动带轮传动连接，所述主动带轮和从动带轮位于所述驱动轮轮架上，所述从动带轮与所述驱动轮同轴设置。
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| CN111036631A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 南通新森亚环保有限公司 | 一种自喷淋智能管道检测清污机器人 |
| CN112427344A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-02 | 张炜琛 | 一种环保污水泵清理装置 |
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