一种变管径非金属管道清洗装置的制作方法

本发明属于机械自动化技术及管道清洁领域，尤其是涉及一种能够用于变管径非金属管道清洗装置。

背景技术

在一般生活、工业、石油天然气等领域中，管道作为一种有效的物料输送手段而得到广泛的应用。管道运输有运输效率高、制造方便、运输手段简便等优点，所以被广泛应用于工业、农业、生活中的各个领域。然而随着使用时间的不断延长，由于老化或腐蚀导致管道受损，管道内壁或外壁不断受到输送介质、外部力的冲击等各种因素的影响，很可能会出现管道的泄露、裂纹、输送介质泄露或截留面积减小等问题。所以就需要对管道的情况进行定期的排查、维护、清理和维修。然而有些管道通常输送的介质大多是对人体有害的化工液体且由于管道的空间狭小，使得工作人员无法直接人工对管道进行维修、清理及检测。

为提高管道的寿命、定期的对管道进行清理及维护，管道清洗机器装置为满足该需要而产生。目前国内外管道清洗机器人的研究成果已经很多，可是在特殊管道(如变径管道、带有u型管的管道)进行清理及检修才刚起步，但是由于该类管道在各个领域的广泛应用，因此研发该类机器装置极具吸引力。管道清洗能够去除管道内壁的灰尘及滋生的细菌等，改善管内卫生环境，减少污染因素。管道清洗机器人是一类集多类传感器及操作装置于一身的机器装置。管道清洗机器人作业时通过操作员远距离的遥控来控制完成管道一系列的清理、维护等工作，是一种新型的自动化在水下管道中的自动化作业装置。

例如申请公布号为cn106140746a的国内发明专利申请，公开了一种“包括装置主体部、驱动模块部、链节架部、压力驱动部及清洗模块部的管道清洗机器人”，该装置通过对管道的内周面强力的施压，从而具有强力去除被粘贴管道内周面异物，并且对装置的轻量化使其获得充分的牵引力，达到强力去除粘贴异物的效果；例如授权公布号为cn206550091u的国内实用新型专利申请，公开了一种“包括行走装置、升降装置、清扫装置及旋转装置的管道清洗机器人”，该装置通过履带行走机构及升降装置抬升清扫装置实现对原本难以触及的管道顶壁的清洗以及通过旋转装置旋转清扫装置实现对管道内死角的有效清洗；例如申请公布号为ep2752252a1的国外发明专利申请，公开了一种“包括折叠式第一及第二转接车、多个车轮及清洁机构的管道清洗机器人”，该装置在初始阶段可以被折叠起来,易于进入窄口管,并根据不同直径的管道,灵活地增减尺寸。该行走机构紧贴管道内壁,防止由于在清洗过程中产生的冲击和振动发生翻转。现有管道清洗装置对于变管径管道内部的清洗不够灵活，无法更有效地应对特殊管道的清洗。且对复杂管内环境适应性很低，不具备防水功能，易在有污水的管道内发生内部故障。运行过程易造成二次污染，易留卫生死角，难以彻底清洗。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的就是提供一种能够用于非金属变管径内壁清洗的管道清洗防水机器装置。

一种变管径非金属管道清洗装置，包括清洗机构、行走机构、越障碍功能装置、蓄电装置、远端控制系统；所述清洗机构包括双输出潜水泵电机、清扫刷和海绵；清扫刷和海绵分别与双输出潜水泵电机传动轴两端连接；三个行走机构呈120度对称均布在双输出潜水泵电机的外机的中部；越障碍功能装置安装在双输出潜水泵电机的上方位置；蓄电装置对称均布在双输出潜水泵电机的外机的外侧；清洗机构、行走机构、越障碍功能装置、蓄电装置均与远端控制系统电性连接。

所述清洗机构还包括联轴器、升降臂和清扫驱动轴，所述双输出潜水泵电机一侧传动轴上安装有升降臂，升降臂通过联轴器、铰接轴及换向齿轮连接，所述升降臂与清扫驱动轴通过铰接轴、锥齿轮及滑块螺纹配合固定连接，驱动轴与清扫刷的轴通过万向节、齿轮相连，即升降臂在可以升降的同时，也具有与电机传动轴的旋转功能。

所述双输出潜水泵电机另一侧传动轴上安装有海绵，海绵通过联轴器与双输出潜水泵电机连接。清洗机构的前端装清洁刷，尾部装海绵，可以实现多层次清洁。管道清洗装置前端的清扫刷在进行旋转的同时在头部喷射清洁剂，对管道内部进行第一轮清洗；清洁装置尾部的海绵直径大于管道直径，通过电机尾部的传动轴带动海绵清洗装置的转动，可以对管道内壁进行擦除作业，对管道内壁进行二次清洁。

所述升降臂连接受控动力机构，通过远端监控装置控制升降，清洗可更为灵活、彻底。通过升降装置抬升清扫装置实现对原本难以触及的管道顶壁的清洗；且所述升降臂也可手动升降，并且能更换不同大小的清洁刷清洗不同管径的管道。

所述清扫刷也可更换不同大小的清洁刷来清扫不同管径的管道，清扫刷旋转方向与清洗装置前进方向垂直呈90度角，实现清洗功能一体化。

所述清洁机构还包括小型水泵，通过控制水泵开关，完成喷水冲洗功能。

所述的双输出潜水泵电机为密闭充水湿式三相鼠笼异步电动机。潜水电机轴上部装有迷宫式防尘器和两个返向装配的骨架油封，潜水电机采用水润滑轴承，下部装有橡胶调压膜、调压弹簧，组成调压室，调节由于温度引起的压力变化。

所述行走机构包括弹簧、滑头、支撑杆、驱动轮、导杆、支撑头及行走驱动马达，支撑头内装有行走驱动马达,行走驱动马达输出轴上紧配有锥齿轮；滑杆一端固定在支撑头上，另一端固定连接有滑头，滑头上安装有弹簧；所述支撑头与导杆铰接，支撑杆的一端与滑头铰接，另一端与导杆铰接，且在导杆铰接轴上固定有驱动轮且紧配有锥齿轮；支撑头和导杆内还装有传动轴，传动轴上两端和中间都紧配有锥齿轮，两端的锥齿轮和导杆铰接轴上的锥齿轮相配合，中间的锥齿轮和行走驱动马达输出轴上的锥齿轮相配合。

行走驱动马达输出的动力通过支撑头上的轴和锥齿轮传递到导杆上的轴和锥齿轮，再通过导杆另一端与支撑杆的铰接轴上的锥齿轮将动力传给驱动轮，由于在铰接轴上紧配锥齿轮，使得在保证传动的情况下，机构各部件相对位置可发生变化以适应管径变化，保证清洗装置稳定运行。当清洗装置在变管径管道运行时，弹簧的弹性力使导杆的张角变化从而支撑驱动轮紧贴管壁行走。同时将弹簧的另一端固定在清洁电机上，有利于支撑杆和弹簧对导杆张开的角度有一定限制,并且所述行走装置有三个呈120度对称均布在潜水电机外机的中部，因而可以相互制约活动范围，进而进一步提高了清洗装置的稳定性，马达输出的动力通过支撑头和导杆上的传动轴和锥齿轮传递给驱动轮，保证清洗装置的运行。

所述的行走驱动马达的输出轴用外罩罩住，且可密封其输出端，外罩与行走驱动马达之间设有两层防水圈，第一防水圈和第二防水圈相接触的一侧设有容纳槽，所述容纳槽与第一防水圈形成防水空间，防水空间中设有防水油，第一防水圈和第二防水圈之间设有防水油，且防水圈为硅胶圈。当小型的防水驱动马达在有污水的管道运行时，由于输出轴被外罩完全罩住密封，外界的水难以通过电机输出轴的装配间隙进入电机内部，从而实现第一层防水。而由电机输出轴和外罩之间的间隙进来的水，由于有第二防水圈、防水油及第一防水圈层层阻隔，将难以进入外罩内部，从而更好地实现第二层防水。通过外罩密封作用及采用了第一防水圈、第二防水圈和防水油，实现了行走驱动马达的防水性能。

越障碍功能装置包括摄像头、红外线传感器、探射灯、监视器或手机端。所述红外线传感器为反射式红外线传感器，应用于清洗装置的避障功能。其红外线发光管和接收管并列安排与一面，平时接收管无红外线照射，当发光管发射的红外线遇到反射物时，接收管能收到反射回来的红外线，提示清洗装置避开障碍物继续行走或停止运动；在探射灯的照明下，摄像头和反射式红外线传感器装置，通过无线信号方式，将管道中的信息传输到监视器或手机端，全程监控管道内的清洗状况，并且将无线信号传输到远端控制系统，远端控制系统控制行走机构的运动方向、运动速度和运动路径；升降臂的上升或下降，以及升降距离。

所述蓄电装置为锂电池，对称均布在双输出潜水泵电机外机的两侧；且蓄电装置以内部有线电缆控制方式给双输出潜水泵电机、行走驱动马达、越障碍功能装置提供电源；同时通过远端控制系统调节蓄电装置内部模块，继而可以通过自动调节内部蓄电装置的滑动变阻器间接控制清洗装置行进方向及速度、照明灯强度，清洁刷的旋转速度。

本发明的有益效果为：

本发明所述的变管径非金属管道清洗装置，可用于变管径管道清洗，同时具备防水功能，具备清扫、冲洗、擦干一体化功能。由于引进行走机构、越障碍功能装置及远端控制系统等结构，使得该机器装置清洗更为彻底、智能化，而且装置稳定性极佳。

附图说明

图1是变管径非金属管道清洗防水机器装置的整体结构示意图。

图2是行走机构装置的结构示意图。

图3是清洗机构安装的结构示意图。

图4是清扫刷的结构示意图。

图5是海绵的结构示意图。

图6是双输出潜水泵电机的结构示意图。

附图标记说明：弹簧(1)、滑头(2)、支撑杆(3)、驱动轮(4)、导杆(5)、支撑头(6)、行走驱动马达(7)、越障碍功能装置(8)、双输出潜水泵电机(9)、联轴器(10)、升降臂(11)、清扫驱动轴(12)、清扫刷(13)、海绵(14)。

具体实施方式

本发明的目的就是提供一种能够用于非金属变管径内壁清洗的管道清洗防水机器装置，该机器人可用于变管径管道清洗，同时具备防水功能，具备清扫、冲洗、擦干一体化功能。由于引进监控照明模块、越障碍功能装置及远端控制系统等结构，使得该机器装置清洗更为彻底、智能化，而且装置稳定性极佳。

下面结合说明书附图及具体实施例对本发明做进一步说明：

一种变管径非金属管道清洗装置，其结构如图1所示，包括清洗机构、行走机构、越障碍功能装置、蓄电装置、远端控制系统；

所述清洗机构包括双输出潜水泵电机9、清扫刷13和海绵14；清扫刷13和海绵14分别与双输出潜水泵电机9传动轴两端连接；三个行走机构呈120度对称均布在双输出潜水泵电机9的外机的中部；越障碍功能装置安装在双输出潜水泵电机9的上方位置；蓄电装置对称均布在双输出潜水泵电机9的外机的两侧；清洗机构、行走机构、越障碍功能装置、蓄电装置均与远端控制系统电性连接。

如图2所示，为行走机构装置的结构示意图。包括弹簧1、滑头2、支撑杆3、驱动轮4、导杆5、支撑头6及行走驱动马达7，支撑头6内装有行走驱动马达7，行走驱动马达7输出轴上紧配有锥齿轮；滑杆一端固定在支撑头6上，另一端固定连接有滑头2，滑头2上安装有弹簧1；所述支撑头6与导杆5铰接，支撑杆3的一端与滑头2铰接，另一端与导杆5在导杆上铰接，且在导杆铰接轴上固定有驱动轮4且紧配有锥齿轮；支撑头6和导杆5内还装有传动轴，传动轴上两端和中间都紧配有锥齿轮，两端的锥齿轮和导杆铰接轴上的锥齿轮相配合，中间的锥齿轮和马达输出轴上的锥齿轮相配合。所述行走装置有三个呈120度对称均布在潜水电机外机的中部，可以相互制约活动范围，进而进一步提高了清洗机器人的稳定性。

如图3所示，为清洗装置安装结构示意图。所述清洗装置包括双输出潜水泵电机9、联轴器10、升降臂11、清扫驱动轴12、清扫刷13、海绵14及小型水泵。所述双输出潜水泵电机9一侧传动轴上安装有升降臂11，升降臂11通过联轴器10、铰接轴及换向齿轮连接，所述升降臂11与清扫驱动轴12通过铰接轴、锥齿轮及滑块螺纹配合固定连接，驱动轴12与清扫刷13的轴通过万向节、齿轮相连。

如图5所示，为海绵装置的结构示意图。所述海绵14通过联轴器10连接在双输出潜水泵电机9的另一端传动轴上。

所述清洁机构还包括小型水泵，通过控制水泵开关，完成喷水冲洗功能。清洗机器装置前端装清洁刷，尾部装海绵，可以实现多层次清洁。

所述升降臂11可连接受控动力机构，可通过远端监控装置控制升降，也可手动升降；

如图4所示，为清扫刷的结构示意图。所述清扫刷13也可更换不同大小的清洁刷来清扫不同管径的管道。

双输出潜水泵电机9、行走驱动马达7及内部连接电缆均采用性能的设备，如图6所示，为双输出潜水泵电机的结构示意图。其中所述的双输出潜水泵电机9为密闭充水湿式三相鼠笼异步电动机。双输出潜水泵电机9轴上部装有迷宫式防尘器和两个返向装配的骨架油封，潜水电机采用水润滑轴承，下部装有橡胶调压膜、调压弹簧，组成调压室。电机绕组采用聚乙烯绝缘，尼龙户套耐水电磁线，电缆联结方式按电缆接头工艺。电机密闭，采用精密止口螺栓，电缆出口加胶垫进行密封；所述的行走驱动马达7的输出轴用外罩罩住，且可密封其输出端；外罩与行走驱动马达7之间设有两层防水圈，第一防水圈和第二防水圈相接触的一侧设有容纳槽，所述容纳槽与第一防水圈形成防水空间，防水空间中设有防水油，第一防水圈和第二防水圈之间设有防水油，且防水圈为硅胶圈。

所述越障碍功能装置8包括摄像头、红外线传感器、探射灯、监视器或手机端。所述红外线传感器为反射式红外线传感器，应用于清洗装置的避障功能。其红外线发光管和接收管并列安排与一面，平时接收管无红外线照射，当发光管发射的红外线遇到反射物时，接收管能收到反射回来的红外线，提示清洗装置避开障碍物继续行走或停止运动；在探射灯的照明下，摄像头和反射式红外线传感器装置，通过无线信号方式，将管道中的信息传输到监视器或手机端，全程监控管道内的清洗状况，并且将无线信号传输到远端控制系统，远端控制系统控制行走机构的运动方向、运动速度和运动路径；升降臂的上升或下降，以及升降距离。

所述蓄电装置为锂电池，对称均布在双输出潜水泵电机外机的两侧；且蓄电装置以内部有线电缆控制方式给双输出潜水泵电机9、行走驱动马达7、越障碍功能装置8提供电源；同时通过远端控制系统调节蓄电装置内部模块，继而可以通过自动调节内部蓄电装置的滑动变阻器间接控制清洗装置行进方向及速度、照明灯强度，清洁刷的旋转速度。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。