管道内壁清洁机器人的制作方法

本实用新型属于管道清洗领域，尤其涉及一种管道内壁清洁机器人。

背景技术：

在材料或化工产业中中，反应介质输送管道内壁清洁度是决定产品纯度的重要一环，所以常常需要利用清洗剂进行专业的清洁。目前，人工清洗是最常见的清洁方法，在日常工作中普遍使用。然而，对于一些如垂直安装、长度过长、内径过大或过小的管道，人工清洁往往存在清洁度低、效率不高、污染成分及清洗剂成分复杂甚至有有毒、易燃等，因而存在较大安全风险，以及高昂的人工成本等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种管道内壁清洁机器人，欲通过本清洁机器人清洗管道的内壁。

本实用新型的技术方案如下：一种管道内壁清洁机器人，其特征在于：包括下安装板(1)和滚刷(11)，其中下安装板(1)上安装有一个电机(2)和一组导向轴(3)，该电机的输出轴上端与丝杆(4)下端同轴连接；所述导向轴(3)下端与下安装板(1)固定，该导向轴与丝杆(4)平行，且丝杆(4)上螺纹连接有一个螺母(5)；

所述螺母(5)上沿周向设有至少3个径向伸缩组件，该径向伸缩组件包括大直线电机(6)和连杆(10)，其中大直线电机(6)的上、下侧对称设有一个小直线电机(7)，这三个直线电机均安装于所述螺母(5)上，且三个直线电机外侧设有一个瓦状的橡胶块(8)；所述大直线电机(6)的活塞杆与橡胶块(8)中心处固定，每个小直线电机(7)的活塞杆与径向移动块(9)固定，该径向移动块的两侧分别通过一组所述连杆(10)与所述橡胶块(8)的对应侧铰接；当大、小直线电机(6、7)同步动作时，带动橡胶块(8)做径向移动，从而使橡胶块(8)外壁与管道内壁接触；当所述大、小直线电机(6、7)异步动作时，可以改变橡胶块(8)的弯曲半径，以使橡胶块(8)的整个外圆面与管道内壁形成面接触；

所述滚刷(11)同轴设在丝杆(4)上方，该滚刷固套在滚刷电机(12)的输出轴上；所述滚刷(11)上、下侧对称设有一个密封固定装置，该密封固定装置包括固定盘(13)和密封圈(18)，其中固定盘(13)靠近所述滚刷(11)，固定盘(13)边缘沿周向均布有一组进液孔(13a)和出液孔(13b)，而进液孔(13a)和出液孔(13b)交替设置；所述固定盘(13)与转动内齿圈(14)贴合，该转动内齿圈远离滚刷(11)，转动内齿圈(14)边缘沿周向均布有一组过液孔(14a)；所述转动内齿圈(14)与齿轮(15)常啮合，该齿轮固套在转动电机(16)的输出轴上，且转动电机(16)安装在所述固定盘(13)上，当转动内齿圈(14)转动时，可带动过液孔(14a)以二选一的方式与所述进液孔(13a)或出液孔(13b)连通，或者过液孔(14a)均不与进液孔(13a)和出液孔(13b)连通；

所述固定盘(13)上沿周向固定有至少3个径向直线电机(51)，这些径向直线电机外面设有一个圆环形的橡胶变形件(17)，该橡胶变形件的横截面为“n”字形，并由中间的环形部(17a)和两侧的波浪形部(17b)构成；所述径向直线电机(51)的活塞杆与环形部(17a)内壁固定，且该环形部的外壁同轴固套有一个所述密封圈(18)；所述固定盘(13)的外边缘与对应侧的一个波浪形部(17b)内边缘固定，所述内齿圈(14)的侧面与这个波浪形部(17b)侧面接触，且该内齿圈的外边缘与环形部(17a)的内壁转动配合；当所有的所述径向直线电机(51)同步动作时，可改变密封圈(18)直径，以便使密封固定装置与管道内壁紧贴，并实现密封；

所述丝杆(4)上端与下面一个密封固定装置的固定盘(13)转动配合，且所述导向轴(3)上端与该固定盘固定；所述滚刷电机(12)安装在上面一个密封固定装置的固定盘(13)上，该滚刷电机的输出轴下端与下面一个所述密封固定装置的固定盘(13)连接在一起，并可以相对转动。

在上述技术方案中，大、小直线电机(6、7)同步动作时，带动橡胶块(8)做径向移动，从而调整半径，大、小直线电机(6、7)的输出轴同步伸长时，就能使橡胶块(8)外壁与管道内壁接触；由于不同口径的管道内壁弧度有差异，所以所述大、小直线电机(6、7)异步动作时，可以改变橡胶块(8)的弯曲半径，以使橡胶块(8)的整个外圆面与管道内壁形成面接触，具体原理为：小直线电机(7)的输出轴伸长量超过大直线电机(6)的输出轴时，径向移动块(9)向外移动，橡胶块(8)的弯曲半径变大；当小直线电机(7)的输出轴伸长量未超过大直线电机(6)的输出轴时，径向移动块(9)向内移动，橡胶块(8)的弯曲半径变小。采用上述结构设计，就能使所有的径向伸缩组件与管道内壁接触，从而将本实用新型以脱离的方式固定在管道内壁上。

同时，当所有的所述径向直线电机(51)同步动作时，可改变密封圈(18)直径，以便使密封固定装置与管道内壁紧贴，从而通过两个密封固定装置将本实用新型以脱离的方式固定在管道内壁上。使用时，两个密封固定装置与所有的径向伸缩组件交替工作，就能使本机器人沿着管道内壁上、下移动，具体工作原理为：所有的径向伸缩组件与管道内壁固定时，两个密封固定装置与管道内壁脱离，此时启动电机(2)带动螺母(5)上移，进而带动两个密封固定装置上移；两个密封固定装置上移一段距离后，与管道内壁固定，控制所有的径向伸缩组件与管道内壁脱离，再启动电机(2)带动螺母(5)上移，进而带动所有的径向伸缩组件上移，待所有的径向伸缩组件上移一段距离后，所有的径向伸缩组件与与管道内壁固定，再控制电机(2)带动螺母(5)及两个密封固定装置整体上移，如此往复，就能使本机器人沿着管道内壁向上移动，且向下移动的工作原理与向上移动相同。

并且，密封圈(18)外圆面与管道内壁接触时，能很好地实现密封；而固定盘(13)与转动内齿圈(14)贴合，转动内齿圈(14)在齿轮的带动下转动时，可使过液孔(14a)以二选一的方式与所述进液孔(13a)或出液孔(13b)连通，或者过液孔(14a)均不与进液孔(13a)和出液孔(13b)连通。当过液孔(14a)以二选一的方式与所述进液孔(13a)或出液孔(13b)连通时，可以输入/排出清洁液；当过液孔(14a)均不与进液孔(13a)和出液孔(13b)连通时，不能输入/排出清洁液。当向两个密封固定装置之间的腔室输入清洁液后，控制两个密封固定装置的转动内齿圈(14)转动，以使两个密封固定装置都不能输入/排出清洁液，这样就可以在两个密封固定装置之间形成一个密闭腔室，此时滚刷在滚刷电机带动下转动，从而清洗管道内壁。完成清洗后，使过液孔(14a)与出液孔(13b)连通，就能将清洗后的废清洁液排出。

需要特别说明的是，两个密封固定装置的转动内齿圈(14)上均设有过液孔(14a)，这样就能通过一个密封固定装置输入清洁液，另外一个密封固定装置排出使用过的输入清洁液；也可以让一个密封固定装置的过液孔(14a)都不与进液孔(13a)和出液孔(13b)连通，从而让另外一个密封固定装置的进液孔(13a)和出液孔(13b)来实现输入/排出清洁液，进而让清洁液的输入/排出路径多样化。在实际运用过程中，管道可能是竖直设置，可能是竖向倾斜设置，也可能是水平设置，因此本机器人可能在管道内上下竖直移动，也可能是上下倾斜移动，也可能是水平移动；由于管道的设置方式局限等原因，可能导致只能从管道的一侧输入/排出清洁液，也可能从管道的两侧都可以输入/排出清洁液，因此本机器人在两个密封固定装置的固定盘(13)上均设有进液孔(13a)和出液孔(13b)，这样就能很好地适应管道的安装情况，这一结构设计看似简单、多余，但却可保证能够实际运用。

采用以上技术方案，本实用新型通过径向伸缩组件和两个密封固定装置的有机配合能够沿着管道内壁移动，并向两个密封固定装置之间的腔室输入/排出清洁液，且两个密封固定装置之间的腔室输入清洁液时由滚刷刷管道内壁，清洁液与滚刷有机配合能够干净、高效地去除管道内壁上的污物，有效地克服现有技术无法清洁垂直安装、长度过长、内径过大或过小的管道内壁的缺陷，且本实用新型结构紧凑、整体外径尺寸小，外径变化范围大，适应范围大，易于制造，价格低廉。

作为本实用新型的优选设计，所述过液孔(14a)为扇形孔，其数目为6个，这些过液孔(14a)分布在同一圆周上；所述进液孔(13a)和出液孔(13b)分布在同一圆周上，且进液孔(13a)为圆孔，其数目为3个，所述出液孔(13b)为扇形孔，其数目为3个。

采用以上结构设计，能够更加可靠地使过液孔(14a)以二选一的方式与所述进液孔(13a)或出液孔(13b)连通，这样就可以输入/排出清洁液，从而便于输入/排出清洁液，进而进一步优化产品性能，并且这种结构设计简洁，便于制造。

在本案中，所述径向伸缩组件的数目为四个，这些径向伸缩组件沿周向均匀布置。采用上述结构设计，就能很有效、可靠地将本机器人固定在管道内壁上。

为了便于导致导向效果，特将所述导向轴(3)数目设计为至少三根，这些导向轴(3)沿所述螺母(5)周向布置。

为了便于制造，所述环形部(17a)和波浪形部(17b)为一体结构，并与所述密封圈(18)整体注塑成型。

作为优选，所述径向直线电机(51)数目为三个，这些径向直线电机沿周向均匀布置，这样就能让密封圈(18)变径时仍然呈圆环形，以便很紧密地与管道内壁接触，进而保证密封效果。当然，在具体实施时，根据管道的口径等情况具体调整径向直线电机(51)的具体数目，并不一定局限于本实施例所述的具体数值。

有益效果：本实用新型通过径向伸缩组件和两个密封固定装置的有机配合能够沿着管道内壁移动，并向两个密封固定装置之间的腔室输入/排出清洁液，且两个密封固定装置之间的腔室输入清洁液时由滚刷刷管道内壁，清洁液与滚刷有机配合能够干净、高效地去除管道内壁上的污物，有效地克服现有技术无法清洁垂直安装、长度过长、内径过大或过小的管道内壁的缺陷，且本实用新型结构紧凑、整体外径尺寸小，外径变化范围大，适应范围大，易于制造，价格低廉。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中单个径向伸缩组件的示意图。

图3为图1中密封固定装置及滚刷的示意图。

图4为3的剖视图。

图5为图4中转动内齿圈的示意图。

图6为图4中固定盘的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1--6所示，一种管道内壁清洁机器人，主要由下安装板1、电机2、导向轴3、丝杆4、螺母5、径向伸缩组件、滚刷11、滚刷电机12和密封固定装置等构成。其中，下安装板1上安装有一个电机2和一组导向轴3，该电机2的输出轴上端与丝杆4下端同轴连接。在本案中，导向轴3的数目为至少三根，这些导向轴3沿螺母5周向布置。导向轴3下端与下安装板1固定，该导向轴3与丝杆4平行，且丝杆4上螺纹连接有一个螺母5。

螺母5上沿周向设有至少3个径向伸缩组件，在本案中，径向伸缩组件的数目为四个，这些径向伸缩组件沿周向均匀布置。径向伸缩组件由大直线电机6、小直线电机7、橡胶块8、径向移动块9和连杆10构成。其中，大直线电机6的上、下侧对称设有一个小直线电机7，大直线电机6和两个小直线电机7均安装于螺母5上，且这三个直线电机的外侧设有一个瓦状的橡胶块8。大直线电机6的活塞杆与橡胶块8中心处固定，每个小直线电机7的活塞杆与径向移动块9固定。径向移动块9的两侧分别通过一组连杆10与橡胶块8的对应侧铰接，在本案中，径向移动块9的一侧通过8根连杆10与橡胶块8的一侧铰接，径向移动块9的另一侧也通过8根连杆10与橡胶块8的另一侧铰接，且连杆10通过销轴50与径向移动块9和橡胶块8铰接，所有销轴平行。

当大直线电机6、小直线电机7同步动作时，带动橡胶块8做径向移动，从而使橡胶块8外壁与管道内壁接触。当大直线电机6、小直线电机7异步动作时，可以改变橡胶块8的弯曲半径，以使橡胶块8的整个外圆面与管道内壁形成面接触，增大接触面积，可以保证有效地固定。

如图1--6所示，滚刷11同轴设在丝杆4的上方，该滚刷11固套在滚刷电机12的输出轴上。滚刷11上侧和下侧对称设有一个密封固定装置，该密封固定装置由固定盘13、转动内齿圈14、齿轮15、转动电机16、橡胶变形件17、密封圈18和径向直线电机51构成。其中，固定盘13靠近滚刷11，固定盘13边缘沿周向均布有一组进液孔13a和出液孔13b，而进液孔13a和出液孔13b交替设置。进液孔13a和出液孔13b分布在同一圆周上，且进液孔13a为圆孔，其数目为3个，所述出液孔13b为扇形孔，其数目为3个。这些进液孔13a和出液孔13b分布在同一圆周上，且所在圆周的圆心与固定盘13的圆心重合。

所述固定盘13与转动内齿圈14贴合，该转动内齿圈远离滚刷11，转动内齿圈14边缘沿周向均布有一组过液孔14a。过液孔14a为扇形孔，其数目为6个，这些过液孔14a分布在同一圆周上，且出液孔14b的大小与过液孔13a一致。转动内齿圈14与齿轮15常啮合，该齿轮15固套在转动电机16的输出轴上，且转动电机16安装在所述固定盘13上。当转动内齿圈14转动时，可带动过液孔14a以二选一的方式与所述进液孔13a或出液孔13b连通，或者过液孔14a均不与进液孔13a和出液孔13b连通。

如图1、2、3及4所示，固定盘13上沿周向固定有至少3个径向直线电机51，在本案中，径向直线电机51数目为三个，这些径向直线电机51沿周向均匀布置。这些径向直线电机51外面设有一个圆环形的橡胶变形件17，该橡胶变形件的横截面为“n”字形，并由中间的环形部17a和两侧的波浪形部17b构成。径向直线电机51的活塞杆与环形部17a内壁固定，且该环形部17a的外壁同轴固套有一个密封圈18。在本案中，环形部17a和波浪形部17b为一体结构，并与密封圈18整体注塑成型。

固定盘13的外边缘与对应侧的一个波浪形部17b内边缘固定，内齿圈14的侧面与这个波浪形部17b侧面接触，且该内齿圈的外边缘与环形部17a的内壁转动配合。当所有的径向直线电机51同步动作时，可改变密封圈18直径，以便使密封固定装置与管道内壁紧贴，并实现密封。

丝杆4上端与下面一个密封固定装置的固定盘13转动配合，且导向轴3上端与该固定盘固定。滚刷电机12安装在上面一个密封固定装置的固定盘13上，该滚刷电机的输出轴下端与下面一个密封固定装置的固定盘13连接在一起，并可以相对转动。

在上述技术方案中，大、小直线电机同步动作时，带动橡胶块8做径向移动，从而调整半径，大、小直线电机的输出轴同步伸长时，就能使橡胶块8外壁与管道内壁接触；由于不同口径的管道内壁弧度有差异，所以所述大、小直线电机异步动作时，可以改变橡胶块8的弯曲半径，以使橡胶块8的整个外圆面与管道内壁形成面接触，具体原理为：小直线电机7的输出轴伸长量超过大直线电机6的输出轴时，径向移动块9向外移动，橡胶块8的弯曲半径变大；当小直线电机7的输出轴伸长量未超过大直线电机6的输出轴时，径向移动块9向内移动，橡胶块8的弯曲半径变小。采用上述结构设计，就能使所有的径向伸缩组件与管道内壁接触，从而将本实用新型以脱离的方式固定在管道内壁上。

同时，当所有的所述径向直线电机51同步动作时，可改变密封圈18直径，以便使密封固定装置与管道内壁紧贴，从而通过两个密封固定装置将本实用新型以脱离的方式固定在管道内壁上。使用时，两个密封固定装置与所有的径向伸缩组件交替工作，就能使本机器人沿着管道内壁上、下移动，具体工作原理为：所有的径向伸缩组件与管道内壁固定时，两个密封固定装置与管道内壁脱离，此时启动电机2带动螺母5上移，进而带动两个密封固定装置上移；两个密封固定装置上移一段距离后，与管道内壁固定，控制所有的径向伸缩组件与管道内壁脱离，再启动电机2带动螺母5上移，进而带动所有的径向伸缩组件上移，待所有的径向伸缩组件上移一段距离后，所有的径向伸缩组件与与管道内壁固定，再控制电机2带动螺母5及两个密封固定装置整体上移，如此往复，就能使本机器人沿着管道内壁向上移动，且向下移动的工作原理与向上移动相同。

并且，密封圈18外圆面与管道内壁接触时，能很好地实现密封；而固定盘13与转动内齿圈14贴合，转动内齿圈14在齿轮的带动下转动时，可使过液孔14a以二选一的方式与所述进液孔13a或出液孔13b连通，或者过液孔14a均不与进液孔13a和出液孔13b连通。当过液孔14a以二选一的方式与所述进液孔13a或出液孔13b连通时，可以输入/排出清洁液；当过液孔14a均不与进液孔13a和出液孔13b连通时，不能输入/排出清洁液。当向两个密封固定装置之间的腔室输入清洁液后，控制两个密封固定装置的转动内齿圈14转动，以使两个密封固定装置都不能输入/排出清洁液，这样就可以在两个密封固定装置之间形成一个密闭腔室，此时滚刷在滚刷电机带动下转动，从而清洗管道内壁。完成清洗后，使过液孔14a与出液孔13b连通，就能将清洗后的废清洁液排出。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。