一种具有可调节螺纹轮的管道清淤车的制作方法

本实用新型涉及一种管道清淤设备，具体涉及一种具有可调节螺纹轮的管道清淤车。

背景技术：

管道清淤是市政管网面临的一大难题，通常采用高压清洗车冲刷，或采用人工牵引、推拉等方法把管道内淤泥清理到管道外。这些方式只适合淤积程度较轻，距离较短的管网的清淤工程，对于长距离，堵塞严重的管道，则会显著增加施工难度及劳动强度。

例如，公开号为cn109440915a的中国发明专利申请文献公开了一种下水管道清淤机器人，整车防护等级达到ip68。下水管道清淤机器人包括粉碎装置、车身主体结构、顶轮装置、电控集成系统、驱动装置、摆臂旋转装置、观察镜及操控箱。机器人最前端设有粉碎装置等辅助工具，根据现场的作业环境配置所需的工具系统，工具系统采用电力作为动力源，提高操作可靠性。

公开号为cn106351326a的中国发明专利申请文献公开了一种管道清淤设备，包括：履带轮、推板、蓄电池、电灯、摄像头，所述管道清淤设备的轮子采用履带轮，轮子可收缩小于管径，展开略大于管径，并有一定的弹性，清淤设备前方的推板为半圆形，由橡胶材质制成，清淤设备动力由蓄电池提供，推板上沿安装电灯和摄像头各一个，全机做好防水措施。

为了提高清淤效率，减少作业风险，采用小型机器人代替人工下井作业，然而，管道内部环境复杂，被普遍采用的轮式及履带式清淤机器人往往存在避障能力弱，牵引力不足的问题，对淤积严重的管道也无法发挥全部作用。

技术实现要素：

本实用新型提供一种具有可调节双螺纹轮的管道清淤车。正常行走和清淤时，螺旋轮转动使螺纹与地面之间产生向前的推力，而淤积物在螺纹转动的过程中被搅动破碎，同时输送至螺旋轮尾部的吸泥口处。

一种具有可调节双螺纹轮的管道清淤车，包括：

对称设置的一对螺纹轮，每个螺纹轮包括位于前段的第一螺纹轮、位于中段的第二螺纹轮和位于尾段的第三螺纹轮，三段螺纹轮同轴连接，所述第一螺纹轮的螺纹线为锥形螺纹线；

支撑架，所述支撑架包括四对支撑板、至少两根第一连杆和一根伸缩杆，其中两对支撑板设于第一段螺纹轮和第二段螺纹轮之间、另外两对支撑板设于第二螺纹轮和第三螺纹轮之间，每对支撑板中两块支撑板对称设置、顶部相互铰接连接、底部分别穿过对应螺纹轮的转轴，所述第一连杆分别连接位于相同侧的所有支撑板，所述伸缩杆设于同一水平面内的两根横杆之间且两端分别与对应的连杆连接；

吸泥罩，位于第三螺纹沿行进方向的后方，通过第二连杆连接于所述支撑架的靠近吸泥罩一侧的一对支撑板上，吸泥罩的吸泥口正对两个第三螺纹之间、出泥口连接吸泥管；

以及安装于所述支撑架上驱动一对螺纹轮在运行中相向转动的螺纹轮驱动电机。

本实用新型的螺纹轮在作为行进机构时牵引力强，适用于各种复杂管道内环境，特别地本实用新型的螺纹轮作为行进机构的同时，作为污泥破碎机构和污泥传送机构，前端的锥形螺纹轮，可以对淤积物进行很好的破碎，中间段主要用于前进，同时对淤泥进行搅动，使淤泥变得松散，同时也起到一定的输送作用，尾段螺纹段也有同样的作用，但主要用途是向吸泥罩口输送污泥。后两段螺纹轮在行经过程中相向转动，将污泥向后传送，更好的进入吸泥口。

伸缩杆的伸缩可调节两个螺纹轮之间的间距，更好清理管内淤泥，同时可适应不同管径的清淤，或者通过调节螺纹轮间距扩大清扫面积。

优选地，所述第一螺纹轮的锥度外张角度范围为5°～10°，螺旋螺距1～10cm，螺纹最大直径小于等于第二螺纹轮直径。第二螺旋轮和第三螺旋轮均为普通螺旋轮，螺纹直径与转轴直径比1.1～2直径。

进一步优选地，为更好的发挥第三段螺纹的输送作用，第三螺纹轮的直径小于第二螺纹轮且与壁面保持一定距离(距离由第三螺纹轮的直径决定)，向吸泥罩口输送淤积物。

优选地，每对支撑板在顶端通过连接片连接，连接片与对应的支撑板之间均铰接连接；四个连接片之间通过贯通所有连接片中心的第三连杆连接，第三连杆与对应连接片之间固定连接。

进一步优选地，所述四对支撑板由第三螺纹轮至第一螺纹轮方向依次为第一对支撑板、第二对支撑板、第三对支撑板和第四对支撑板；第一对支撑板的连接片和第二对支撑板的连接片之间以及第三对支撑板的连接片和第四对支撑板的连接片之间各设置一对相互平行且分别位于第三连杆两侧的销轴，销轴两端与对应的连接片固定连接，对应的支撑板通过销轴与连接片铰接连接。

优选地，四对支撑板的外轮廓一致，均为不规则形状，其中一条长边为直边、相对的另一条长边为弧边、顶端带有一段向弧边侧渐缩的尖角、底端带有一段也向弧边侧渐收的连接部，安装时，直边侧朝内、弧边侧朝外，呈a字形对称。

每个支撑板顶部的夹角部上设置通孔，每个连接片两端对应位置处设置通孔，销轴两端分别贯穿对应的支撑板和连接片上的通孔，销轴与支撑片之间固定连接、与支撑板之间铰接连接。第一对支撑板与第二对支撑板之间的联系方式以及第三对支撑板与第四对支撑板之间的连接方式相同。第三连杆两端分别贯穿对应的连接片中心并固定连接，销轴对称位于第三连杆两侧并与第三连杆平行。

支撑板底部的连接部上均开设通孔，用于穿过对应的螺纹轮转轴，所有的支撑板均可绕对应的螺纹轮转轴转动。

优选地，所述吸泥罩由吸泥口一端向出泥口一端渐缩，吸泥罩底部为与管壁贴合的弧形；吸泥口连接污泥管，污泥管连接污泥泵。

吸泥罩外形为方形或拱形渐缩罩，其高度和宽度或半径根据使用的管道尺寸制作，但其宽度不小于合并状态时螺旋行进机构的最大宽度。通常优选直径为100mm～800mm，高度为直径的1/8～1/4的拱形。此形状可以较好的贴合圆形管道的内壁，若为方形管道，则优选进口为截面为矩形的吸泥罩。吸泥罩后端出口与污泥管法兰连接。

优选地，靠近所述吸泥罩一侧的一对支撑板上开设水平向延伸的弧形槽孔；还设置一个与两个弧形槽孔滑动配合的连杆扣件，所述连杆扣件包括横杆和设于横杆两端的滑环，所述滑环与对应的弧形槽孔滑动配合连接；所述第二连杆的一端穿套于该连接扣件的横杆上并可绕横杆转动。连杆扣件的滑环与宽度调节机构的槽孔配合，滑环可以在槽孔内运动但不会脱离槽孔。弧形槽孔用于连杆扣件的滑环沿槽孔滑动，弧形槽孔位置以支撑板顶部的通孔为中心，以槽孔中心为半径运动。

伸缩杆伸长时，螺纹轮间距增大，支撑架高度下降，连杆扣件的滑环沿槽孔滑动以适应变化后的高度，此时，在第二连杆作用下推动吸泥罩向后适应性移动，反之则拉动吸泥罩向前适应性移动。高度固定后，吸泥罩由其自身底部支撑于污泥管内，被支撑架拖动向前运行。

优选地，所述吸泥罩的底部为与管道内壁贴合的弧面；所述第二连杆的另一端与吸泥罩的顶面固定连接。

进一步优选地，所述吸泥罩的顶部设置两个固定块，一根转轴的两端与对应固定块之间转动连接，转轴的轴线垂直于螺纹轮的中心轴设置，转轴的其中一端通过联轴器连接转轴驱动电机，所述第二连杆穿套在该转轴上并固定连接。第二连杆与水平面形成的锐角夹角范围在15°～45°可调。

吸泥罩顶部装有固定块和转轴驱动电机，转轴穿过固定块与驱动电机的轴连接。固定块顶部为可以打开式设计，用于转轴和吸泥罩调整机构的拆卸。转轴驱动电机用于微调吸泥罩吸泥口角度，使吸泥口与竖直平面平行，或者与竖直平面形成一定角度，使吸泥口高度发生改变。

优选地，每个螺纹轮的第一螺纹轮与第二螺纹轮之间以及第二螺纹轮与第三螺纹轮之间通过联轴器连接；所述螺纹轮驱动电机设置为4个，分别安装于支撑板上靠近对应联轴器位置处，螺纹轮驱动电机与对应的联轴器齿轮传动。

第一对支撑板的下端连接第三段螺纹的中心轴，第二对支撑板和第三段支撑板的下端分别连接第二段螺纹两端的中心轴，第四对支撑板的下端连接第一段螺纹轮的中心轴。第一对支撑板与第二对支撑板之间以及第三对支撑板与第四对支撑板之间预留间隙，用于安装螺纹轮驱动电机，联轴器均位于相邻的支撑板之间。

优选地，所述伸缩杆为电动推杆。进一步优选地，电动推杆安装于两第一连杆的中点处。

通过电动推杆的伸缩调节支撑板的张开与收缩，从而调节螺纹轮之间的间距，每对支撑板中两对称支撑板之间夹角最大可调范围为90°。两支撑板之间的直边闭合是为0°

为方便支持板之间夹角的调整，优选地，所有支撑板的形状为不规则板，其中一条长边为直边、与之相对的另一条长边为弧边，每对支撑板弧边侧朝外安装，直边侧朝内，便于对称后完全合拢。

优选地，所述第一对支撑板上和第四对支撑板上分别安装摄像头。便于工作人员观察清淤车行进中管道内的各种状况。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)宽度可调节的螺旋行走机构，利用电动伸缩杆，调节两个平行螺旋轮之间的距离，适应不同管径的清淤，扩大清扫面积。

(2)前端设有锥形螺旋轮，对淤积物起到破坏作用。

(3)采用螺旋结构的清淤机构，牵引力强，适用于各种复杂管道内环境。

(4)吸泥口采用拱形截面或矩形截面，底部与管壁贴合性好，吸泥更加彻底。

(5)升降机构的结构使吸泥口高度的调整与螺旋轮张合不产生冲突。

附图说明

图1和图2是本实用新型不同角度的立体图。

图3是本实用新型主视图。

图4是本实用新型左视图。

图5是本实用新型俯视图。

图6是本实用新型吸泥罩结构图。

图7第一对支撑板的支撑板结构示意图。

图8是第二～第四对支撑板的支撑板结构示意图

图9是支撑板连接片的结构示意图。

图10是第一螺旋轮的结构示意图。

图11是第二螺旋轮的结构示意图。

图中所示附图标记如下：

1-吸泥罩2-吸泥罩调节机构3-支撑架

4-螺旋进行机构

11-转轴12-固定块13-转轴驱动电机

21-第二连杆22-连杆扣件

31-第三连杆32-第一连杆33-伸缩杆

34-支撑板连接片35-第一对支撑板36-第二对支撑板

37-第三对支撑板38-第四对支撑板39-销轴

341-销轴固定孔342-连杆穿过孔

351-第一圆孔352-第二圆孔353-第三圆孔

354-弧形槽孔

361-第四圆孔362-第五圆孔363-第六圆孔

41-第一螺纹轮42-第二螺纹轮43-第三螺纹轮

44-螺纹轮驱动电机

具体实施方式

如图1～11所示，一种小型管道清淤车，包括吸泥罩1、吸泥罩调节机构2、支撑架3和螺旋行进机构4。

吸泥罩1底部为与管道壁贴合的弧形，吸泥口一端向排泥口一端渐缩，排泥口通过法兰连接污泥管，污泥管连接地面吸泥泵，吸泥罩与管壁贴合状态下吸泥口所在面垂直于管道壁面。

吸泥罩调节机构2包括两根相互平行的第二连杆21和与支撑架连接的连杆扣件22，连杆扣件22包括横杆和位于横杆两端的滑环，第二连杆的一端与吸泥罩顶面固定连接、另一端穿套在连杆扣件的横杆上并可绕横杆转动。

第二连杆一端可直接固定在吸泥罩顶面，为方便对吸泥口角度的调节，吸泥罩顶部设置两个固定块12，转轴11的两端分别安装于对应的固定块上，安装杆的轴线平行于吸泥口所在平面。第二连杆连接吸泥罩的一端穿在转轴上并与转轴之间固定连接。

螺旋行进机构4包括一对平行布置的螺纹轮，每个螺纹轮包括位于前端的第一螺纹轮41、位于中段的第二螺纹轮42和位于尾段的第三螺纹轮43，三段螺纹轮同轴设置，本实施方式中第一螺纹轮与第二螺纹轮之间以及第二螺纹轮与第三螺纹轮之间分别通过联轴器连接，联轴器上设置齿轮，第一螺旋轮的螺纹线为锥形螺纹线，锥度外张角度范围为5°～10°，螺旋螺距1～10cm，螺纹最大直径小于等于第二螺旋轮直径；第二螺旋轮和第三螺旋轮均为普通螺旋轮，螺纹直径与螺纹轮转轴直径比1.1～2。第三螺纹轮直径也可设置为小于第二螺纹轮，与壁面之间保持一定间隙。吸泥罩的吸泥口正对两个第三螺纹轮之间。

支撑架3包括四对支撑板、两根第一连杆32、一根第三连杆31和一根伸缩杆33，每对支持板包括两块呈a字形对称设置的支撑板，其中两对设置于第三螺纹轮与第二螺纹轮之间、另外两对设置在第二螺纹轮和第一螺纹轮之间，由第三螺纹轮向第一螺纹轮方向依次为第一对支撑板35、第二对支撑板36、第三对支撑板37和第四对支撑板38，四对支撑板的外轮廓一致，均为不规则形状，其中一条长边为直边、相对的另一条长边为弧边、顶端带有一段向弧边侧渐缩的尖角、底端带有一段也向弧边侧渐收的连接部，安装时，直边侧朝内、弧边侧朝外，呈a字形对称。

组成第一对支撑板35的支撑板结构如图所示，顶部夹角处设置第一圆孔351、中下部的板面上设置第二圆孔352、底部的连接部上设置第三圆孔353，第一圆孔下方设置以第一圆孔为圆心、弧形槽孔中心与第一圆孔之间间距为半径的弧形槽孔354；第二、三和四对支撑板的结构一致，以第二对支撑板36的支撑板结构为例进行说明，其结构如图8所示，顶部尖角处设置第四圆孔361、中下部板面上设置第五圆孔362、底部连接部上设置第六圆孔363。

每对支撑板之间在顶部尖角处通过支撑板连接片34连接，支撑板连接片采用方片，两顶角处分别设置销轴固定孔341、中心靠下处设置连杆穿过孔342。

支撑板连接片与对应的支撑板之间铰接连接，四对支撑板的连接片之间通过第三连杆31连接，第三连杆的一端依次贯穿第二对支撑板的连接片和第一对支撑板的连接片的连杆穿过孔并固定连接、另一端依次穿过第三对支撑板的连接片和第四对支撑板的连接片的连杆穿过孔并固定连接。第一对支撑板的连接片和第二对支撑板的连接片之间设置一对销轴9，销轴分别位于第三连杆的两侧并平行于第三连杆，销轴两端与对应的连接片之间均为固定连接，对应的支撑板尖角处的圆孔穿过该销轴并可绕销轴转动。第三对支撑板的连接片与第四对支撑板的连接片中之间连接方式相同。支撑板连接片与销轴之间为固定连接，支撑板与销轴之间为转动连接，即支撑板可绕销轴转动。

第一对支撑板底部的第三圆孔353穿在两个第三段螺纹轮与联轴器连接一端的中心轴上；第二对支撑板和第三对支撑板底部的第六圆孔363穿在第二段螺纹轮两端的中心轴上；第四对螺纹轮底部的圆孔穿在第一段螺纹轮连接联轴器一端的中心轴上。联轴器位于相邻的支撑板之前。第一对支撑板与第二对支持板之间以及第三对支撑板与第四对支撑板之间各设置两个螺纹轮驱动电机44，螺纹轮驱动电机靠近对应的联轴器设置，固定于对应支撑板上，螺纹轮驱动电机与对应的联轴器通过齿轮传动，驱动对应的螺纹轮转动。

其中一根第一连杆32一端依次贯穿第二对和第一对支撑板其中一侧的支撑板且贯穿处固定连接、另一端依次贯穿第三对和第四对支撑板对应侧的支撑板且贯穿处固定连接；另一个第一连杆一端依次贯穿第二对和第一对支撑板其中一侧的支撑板且贯穿处固定连接、另一端依次贯穿第三对和第四对支撑板对应侧的支撑板且贯穿处固定连接。两个第一连杆位于统一水平面内，两个第二连杆之间由伸缩杆33连接，伸缩杆两端分别与对应第一连杆的中点处连接。

伸缩杆可采用液压杆或电动推杆，例如本实施方式中可选用单向电动推杆cla-100mm(https://www.51pla.com/html/sellinfo/253/25305927.htm)，推杆底端对接固定，以实现朝外两侧伸长。电动推杆内部内置限位开关，可实现伸缩后自动锁定。

第一对支撑板上的弧形槽孔用于安装连杆扣件22，连接扣件两端的滑环与对应的弧形槽孔滑动配合且不会滑脱，滑环在支持板的背面可由螺母限制连接部滑出弧形槽孔，第二连杆连接扣件的一端穿在扣件的横杆上且可绕横杆转动。电动推杆伸缩调节螺纹轮之间的间距，对应的支撑架的高度发生变化，连杆扣件沿弧形槽孔滑动以适应变化后的宽度，第二连杆与连杆扣件铰接以适应变化后的高度，通过第二连杆推动吸泥罩以调节吸泥罩的位置。

工作方式如下：

机器人工作和监控依靠地面人员的操作来实现。在前后支撑片上各安装一个摄像头，观察管道内淤泥沉积情况，对于首次清淤，对称的支撑板处于合并状态，螺纹轮间距达到最小距离，使底部中心处的淤泥得到充分清除。随后第二遍清淤时，将螺纹轮间距增加2个螺片直径，接下来每次清淤继续增加螺纹间距，清淤运行过程中，一对螺纹轮相向转动。

根据待清淤管道的尺寸选择适当的吸泥罩。以管径为600mm的污水管为例，采用拱形吸泥罩，圆弧半径250mm。吸泥罩排泥口用法兰与污泥管道连接。调整清淤车的电动推杆的长度，使对称的环片张开角度为0°(即内侧直边合拢)。将清淤车放入管道中，调整吸泥罩上的转轴驱动电机，使吸泥罩底部与管壁紧贴。开启螺纹轮驱动电机，带动螺旋轮转动，前进并搅动淤积物，同时开启地面的吸泥泵，吸泥口的沉积物一边在螺旋轮向后输送，一边被吸泥罩吸走。若前方有大块淤泥，第一螺旋轮的尖端首先接触到淤泥，在推力和螺旋转动的作用下，沉积物很容被破碎，再经过第二和第三螺旋轮的搅动下和输送下顺利吸出。经过第一遍的清淤后，运行电动推杆使其长度增加，支撑板之间的张角增加，第二螺旋轮和第三螺旋轮与管壁接触的位置发生变化，因此可以对管道内壁更多清淤进行清淤。

以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。