一种自取能管道内壁清洗机器人的制作方法

本发明涉及管道清洗领域，具体涉及一种自取能管道内壁清洗机器人。

背景技术：

自来水运输过程中，若水质较硬，在运输管道的内壁会形成一层白色垢状物，经过长时间累积，管道内的白色垢状物会使管径变小，减小水流流速，而其中的酸碱物质会逐渐腐蚀管道；严重时，会导致管道爆裂。为了减小水垢对运输管道的侵蚀，提高供水管道使用寿命，保证水流的运输效率与安全，需要定期对运输管道内壁进行清理。

现有的管道清洗机器人，在工作时，先在管道内部将管道分段密封，然后先向密封段管道内壁旋转喷射高压的水/清洗液，再通过叶片搅动在密封段管道内产生旋流，通过喷射、浸泡、旋流冲击将粘附在管道内壁上的污垢清除。

此类机器人有如下缺点：

1、结构复杂，成本高，自重太大。机器人两端支出的行走杆在工作时若受到水流较大的冲击力，底部会发生变形导致与管道内壁的接触力减小，机器人容易失控，两端的伸缩杆在往复运动时则会受力不匀而卡死；机器人的动力来自于自带的电源，增加了机器人自重，降低了机器人的清洗效率；

2、清洗污垢仅依靠水流的冲击力，对顽固污垢难以彻底清除。

3、现有机构大多适用于直径较大的管道，缺少对小管道清洗设备的研发。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种自取能管道内壁清洗机器人，该机器人解决了现今内壁清洗机器人结构复杂，成本高，工作效率低，清洗不彻底等问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种自取能管道内壁清洗机器人，该机器人包括：两个清洗盘、支撑脚、内轴、驱动盘、冠齿轮、齿轮副、轴套、两个磁铁、两个推杆和凸轮；所述两个清洗盘分别设置在所述支撑套的两端；所述内轴安装在所述支撑套的内部；位于支撑套外端，两个清洗盘内，圆周均布多个支撑脚，通过轴套与内轴相配合，所述内轴与支撑脚配合的面均为锥面，且所述内轴两端锥面锥度相同且设置金属材料；在所述轴套上设置一个驱动盘和与所述驱动盘同轴固定的冠齿轮，与所述冠齿轮配合运动的是一个齿轮副，齿轮副的轴与设置在内轴内的凸轮固联；所述凸轮两端设有与之相互配合运动的推杆，所述每个推杆的末端固定一个磁铁；当机器人工作时，在清洗液的推动下，所述清洗盘和驱动盘高速旋转，驱动盘周向的冠齿轮通过齿轮副带动凸轮运转，与凸轮相接触的推杆沿轴向往复运动；推杆末端的磁铁带动内轴往复运动，此时两端支撑脚便会沿径向间歇运动，一端与被清洗管道内壁相接触时，另一端将与被清洗管道内壁相分离，控制机器人的运动速度，清洗盘完成管道内的清洗。

本发明的有益效果是：

1、本发明清洗盘可根据管道内径更换调整清洗刀具的均布直径，尤其适合小口径管道的清洗。机器人结构小巧，内部传递运动的机构为简单可靠的齿轮机构以及凸轮机构在管道内运行时，减少了机器人由于自身体积、自重等原因出现故障的现象，可靠性强。

2、本发明具有自取能功能，减少了复杂的输电线路结构设计，去除了额外负重。机器人清洗的动力由作用在楔形扇叶上的清洗液推力提供。

3、本发明将化学清洗与机械清洗相结合，管道内壁的清洗液对污渍具有腐蚀能力而又不伤害管道；机器人的清洗工具为金属刀具，底部通过弹簧与清洗盘弹性连接，增加了道具的灵活性；两副清洗盘上的楔角相反布置，当机器人工作时，清洗盘转向相反，刀具的轨迹为交叉螺旋线，污渍受反向交变力，更易去除。

附图说明

图1本发明一种自取能管道内壁清洗机器人的立体图。

图2本发明一种自取能管道内壁清洗机器人剖视图。

图3本发明一种自取能管道内壁清洗机器人支撑套立体图。

图4本发明一种自取能管道内壁清洗机器人内轴立体图。

图5本发明一种自取能管道内壁清洗机器人凸轮立体图。

图6本发明一种自取能管道内壁清洗机器人推杆立体图。

图中：1、清洗盘，2、清洗刀具，3、支撑脚，4、内轴，5、支撑套，6、驱动盘，7、冠齿轮，8、小齿轮，9、大齿轮，10、轴套，11、内端盖，12、外端盖，13、磁铁，14、推杆，15、凸轮和16、内轴套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示一种自取能管道内壁清洗机器人，该机器人包括：清洗盘1、清洗刀具2、支撑脚3、内轴4、支撑套5、驱动盘6、冠齿轮7、小齿轮8、大齿轮9、轴套10、内端盖11、外端盖12、磁铁13、推杆14、凸轮15和内轴套16。所述两个支撑套5通过内轴套16设置在轴套10的两端，两个清洗盘1分别通过各自的内端盖11和外端盖12设置在两个支撑套5的两端；清洗刀具2通过弹簧嵌入清洗盘1中；所述内轴4安装在所述轴套10的内部；位于轴套10两端，两个清洗盘1之间，圆周均布多个支撑脚3，所述支撑脚3与支撑套5内槽配合，底部与内轴4锥面配合，且所述内轴4两端锥面锥度相同；在所述轴套10上设置一个驱动盘6和与所述驱动盘6同轴固定的冠齿轮7，与所述冠齿轮7配合运动的是一个齿轮副，由小齿轮8和大齿轮9组成，齿轮副的轴与设置在内轴内的凸轮15固联；所述凸轮15为偏心圆柱结构，两端设有与之相互配合运动的推杆14，所述每个推杆14的末端固定一个磁铁13。

现以内径为80mm的自来水管道作为清洗对象，机器人总长度约为170mm。

先将管道内充满化学清洗液，并将自来水管道浸泡一段时间，随后将清洗机器人置入管道。管道两端设置有高压水泵，并设置循环管道将两端相连，将机器人从一端置入管道后，开启此端的水泵，此时高压水泵将清洗液转换为高压流体，根据城市自来水常用流速，将清洗液流速缓慢增至1.2m/s；高压清洗液作用在中部驱动盘6及两端清洗盘1的楔形扇叶上，扇叶楔角约为19.5度，推力沿楔形扇叶切向的分力推动驱动盘6以及两副清洗盘1高速转动，清洗盘1的楔形扇叶相反，清洗刀具2的轨迹为交叉螺旋线，清洗刀具2通过弹簧嵌入清洗盘1中，当在管道内遇到较大的阻力时，清洗刀具2压缩弹簧，产生较小的径向位移，使机器人不会发生卡死在管道内的情况；冠齿轮7通过M3螺钉固定在机器人中部的驱动盘6上，当驱动盘6旋转，冠齿轮7带动一对相互啮合的大齿轮9和小齿轮8旋转，大齿轮的齿数为36，小齿轮的齿数为12，可根据环境更换改变传动比；大齿轮9齿轮轴的一端与凸轮15通过金属销连接，另一端与大齿轮9通过轴肩与键连接，当大齿轮9旋转时，带动凸轮15同步旋转；凸轮15近休止与远休止两端对称布置两根推杆14，推杆14末端与凸轮15相切，当凸轮15旋转时，两推杆14做往复运动，推杆行程约为2mm；内轴4两端为锥面，端面为磁性材料，内轴4上端为直槽口，齿轮轴可沿内轴4轴向滑动；推杆14末端端面通过M3螺钉固定有强磁铁13，当推杆14往复运动，推杆14通过磁力会带动内轴4同样做往复运动；内轴4两端各均布三个支撑脚3，三个支撑脚的底部为锥形，与内轴4的锥面相合，当内轴4往复运动时，支撑脚3轴向受到支撑套5的限制，无法运动，只能沿着支撑套5径向往复运动，与管道内壁间歇接触，两端支撑脚配合，控制机器人移动速度。机器人在管道内部做清洗工作时，若移动速度过快，会导致机器人在管道内滑行失控，难以满足清洗要求，而机器人对速度的控制则体现在机器人两段支撑脚3的作用间隔时间上，当左端支撑脚3与管壁相接触时，右端支撑脚与管壁分离，左边的推杆位于凸轮15的远休止处，右边的推杆位于凸轮15的近休止处，机器人处于静止状态；当左端支撑脚3落下，右端支撑脚上升时，左边的推杆位于凸轮15的回程，右边的推杆位于凸轮15的推程，机器人处于移动状态；当左端支撑脚3与管壁分离，右端支撑脚与管壁相接触时，左边的推杆位于凸轮15的近休止处，右边的推杆位于凸轮15的远休止处，机器人处于静止状态，当左端支撑脚3上升，右端支撑脚落下时，左边的推杆位于凸轮15的推程，右边的推杆位于凸轮15的回程，机器人处于移动状态。机器人移动的持续时间为两端支撑脚3工作的间隔时间，而机器人的停止时间则为两端支撑脚3分别与管道内壁相接触的时间。