专利名称：在管道中取灰尘样品的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在管道中来回移动时抽取其中的灰尘和其他积聚在管道中的污垢的样品用的装置，以便测试样品的种类和性质。这种装置能在很窄小的管道中移动，例如，其直径可以小到150mm。
这种人不能进入其内部的窄小的管道必须用一台能在管道内移动的小型清理装置来清理其内部，这种清理装置由一台装备有清除灰尘和积聚或粘附在管道的内表面上的污染物的装置的移动小车组成。但是，可以说，这种小型的灰尘清理装置还正在研制之中。此外，主要的注意力一直是放在有效地从管道中排出灰尘和污染物；但，在此之前，对于积聚和粘附在所要清理的管道中的污染物的种类、性质和状态的测试，却没有给以足够的重视。
但是，近来，积聚和粘附在管道中的灰尘和污染物的种类、性质和积聚的状态，其变化的范围日益宽广。在有些情况下，发现粘附和积聚了十分特殊的异物。因此，要有效地清理管道内部，很重要的一点是要事先定性和定量地确定所积聚的异物的种类、特性和状态。但是，到目前为止，还没有研制出用于测试在窄小的管道内的污染物的性质的装置。
本申请的申请人在No.4-220683的日本专利申请和No.5,311,641美国专利申请中提出了一种用于搜索管道内部的装置，但，这种装置没有灰尘取样的功能。
因此，本发明的目的是消除现有技术中的这一缺点，其目的之一是提供一种在管道内取灰尘样品的装置，以便在清理管道之前，确定积聚在管道内的污染物的种类、性质和积聚与粘附的状态。
为达到上述目的，本发明的在管道内取灰尘样品的装置主要包括一台能在管道内前后移动的移动小车；一台用于观察管道内部景象的电视摄像机，一个设置在移动小车头部的取样用的挖斗装置，以及用于遥控上述移动小车、上述电视摄像机和取样用的挖斗装置的遥控部分。上述构成是本发明的装置的第一特点。
除了上述第一特点之外，本发明的装置还有其第二特点，即，在移动小车上还设置了用于向处在移动小车前方的灰尘积聚物喷射压缩空气的压缩空气喷咀，该压缩空气喷咀由上述遥控部分控制。
除了上述第一和第二特点之外，本发明的装置的第三特点是，该装置的挖斗装置包括一根支承在一对向前凸出在移动小车前部的支承构件之间的轴；一对支承在上述轴上，能够绕这根轴转动的旋转臂；一个用于使上述一对旋转臂在一准备位置与一挖掘位置之间转动的气缸；一个用于减小上述气缸使上述旋转臂转动的转动速度的液压缓冲器；以及一个安装在上述旋转臂之间能够拆卸的取样挖斗。
按照本发明的第一特点，上述装置的操作者可借助于操作遥控部分，通过安装在上述移动小车上的电视摄像机观测管道内的情况，并使该移动小车在该管道内移动。当小车移动到需要取灰尘的样品的地点时，操作者可以通过操作遥控部分操纵挖斗装置来取积聚灰尘的样品。取样结束之后，移动小车便回到管道的入口处，所取得的积聚灰尘的样品就可以取出来分析。
按照上述第三特点，本发明的装置具有一台放入管道之后能够自由地移动的移动小车；一台安装在上述小车上用于观察管道内部情况的电视摄像机；安装在上述移动小车的前部用于取积聚的灰尘样品的挖斗装置；以及用于遥控上述移动小车、电视摄像机和挖斗装置的遥控部分。
因此，上述装置的操作者能够借助于遥控部分，通过安装在移动小车上的电视摄像机，使该移动小车在人不能进入的窄小的管道内部移动，以观察管道内部的情况，然后，操作者还能遥控上述挖斗装置，以便在管道中必须取样的地点取出积聚的灰尘的样品。取样之后，上述移动小车便回到管道的入口处，所取得的积聚灰尘的样品就可以取出来分析。
按照本发明的上述第二特点，本装置的操作者除了使该装置按照上述第一特征工作之外，还能借助于电视摄像机观察移动小车在管道中移动的同时，在需要的时候，用安装在移动小车上的压缩空气喷咀喷射压缩空气，吹出灰尘积聚物。更进一步，操作者不但能观察排出的状态，还能用挖斗装置取出剩余积聚物的样品，而不被吹出来。取出来的积聚物的样品就拿去分析。此外，完成取样之后，可以利用上述压缩空气喷咀吹出管道内的积聚物，对管道进行清理。
按照上述第二特点，本发明的装置在其移动小车上具有压缩空气喷咀，并且能够通过其遥控部分，遥控该喷咀，向在管道内的移动小车前方的积聚物喷射压缩空气。
因此，除了由于第一特点所能做的工作和达到的效果之外，本装置的操作者还能够借助于电视摄像机，在使移动小车在管道内移动的同时，在需要的时候，使压缩空气从安装在移动小车上的喷咀中喷射出压缩空气来，以便吹出积聚物。此外，操作者不但能观察吹出积聚物的情况，还能用挖斗装置取出剩余的积聚物的样品而不被吹掉。取出来的积聚物的样品可用于分析。除此之外，还可以在完成取样之后利用压缩空气喷咀吹出管道内的积聚物以清理管道。
本发明的装置除了能按照上述第二特点工作之外，按照本发明的上述第三特点，操作者把具有安装在移动小车的一对旋转臂上的取样挖斗的移动小车放入管道内，借助于遥控上述气缸，使移带着处在准备位置的取样挖斗的移动小车在管道内移动，并通过电视摄像机观察管道的内部。然后，在需要取样的地方，操作者遥控上述气缸，使取样挖斗从准备位置移动到挖掘位置，完成了在管道中取出积聚物的样品的准备。于是，就能用挖掘方式取出积聚物的样品。上述气缸与液压缓冲器互相结合，使得该液压缓冲器能缓减旋转臂在开始旋转，或在旋转的过程中，或者在上述气缸使它停止的时候所产生的振动。因此，就能防止在挖掘时使被挖掘的物质溅出挖斗。
按照上述第三特点，本发明的装置中的挖斗装置由下列部件组成一根支承在凸出在移动小车前部的前方的一对支承构件之间的轴；一对由上述轴支承，并且能绕着这根轴转动的旋转臂；一个用于使上述一对旋转臂在准备位置和挖掘位置之间转动的气缸；一个使上述由气缸驱动旋转的旋转臂的转动速度减缓的液压缓冲器；以及一个安装在上述一对旋转臂之间，能够拆卸的取样挖斗。
因此，除了以上所陈述的构造所造成的效果之外，本装置的操作者能够很容易地把取样挖斗从准备位置转移到挖掘位置，并且在挖掘之后，能很容易地使取样挖斗回到原来的准备位置，因为上述气缸、旋转臂和取样挖斗是在功能上结合在一起的。这样不但能使易于取样，而且在不进行取样时也能很容易地使移动小车运动。更进一步，它还能很容易地避免其他组成构件的可能发生的故障。气缸与液压缓冲器相结合，使得该液压缓冲器能够在气缸使旋转臂开始转动时，或在转动的过程中，或者在停止时，适当地减缓可能发生的冲击。这样，就能防止挖掘上来的物质从挖斗中溅出去。
下面，参照附图详细描述本发明的实施例。附图中
图1表示一按照本发明的在管道中取灰尘样品的装置的优选实施例的整体结构；图2是用框图表示安装移动部分上的移动部分控制装置，和与移动部分的控制装置遥控连接的遥控部分；图3表示上述移动部分的局部侧剖视图；图4表示上述移动部分的局部平面剖视图；图5表示上述移动部分的正视图；图6表示上述移动部分的挖斗装置的立体图；图7表示两种取样挖斗的立体图(A)一种具有扁平的挖板，(B)另一种具有稍稍弯曲的挖板。
图1中，标号1代表一根管道，2代表设在管道1上的设备进入孔，3代表通过设备进入孔2进入的移动部分，4代表遥控部分，12代表一台产生压缩空气的压缩机部分。
上述移动部分3是通过上述设备进入孔2进入管道1内的，可以再取出来。移动部分3包括一台带有电视摄像机(将在以后描述)的移动小车15；挖斗装置60；压缩空气喷咀50和一盏照明灯18。上述移动小车15能在管道1内前后自由移动。标号16代表连接移动小车15的轮子的动力传递皮带。
上面提到的遥控部分4包含一台电视接收机6，用于显示电视摄像机5所摄取的景象；一台录像机(VTR)7，一个遥控开关8，一台收发机9，一个放大器10，和和一台电源设备11。该电源设备11一般是由100V交流电源线供电的，它还有一个内藏电池，以便在100V交流电源断电时保持供电5个小时。
上述移动部分3通过一条信号线13与遥控部分4连接，而通过一条空气管道14与压缩机部分12连接。
标号17表示由上述移动小车15和安装在上面的携带的构成部分在管道1内移动时的方向。
下面，参照图2描述本装置的控制机构。移动部分3上设有移动部分的控制装置20，该控制装置的核心部件19由控制板22、信号转换器23和电压调整器27组成。控制板22与一移动装置28、一电视摄像机装置35、一照明装置37和一挖掘装置60相连。上面提到的收发机9成为遥控部分4的枢纽部件，它用遥控的方式转换通过信号线13从移动部分控制装置20发来的信号；它通过设置在核心部分19内的控制板22和信号转换器23接收从电视摄像机装置35中的电视摄像机5输出的信号21，然后借助于遥控部分4中的电磁波24，将该信号输送到电视接收机6和录像机7中。在移动部分3前面的景象(包括堆积在里面和粘附在管道1上的异物)由电视摄像机5摄入，然后由电视接收机6显示出来，并记录在录像机7中。另一方面，该装置的操作者根据电视接收机6上显示的图像操作遥控开关8，以电磁波26的形式把操作信号25输送给收发机9。收发机9收到上述操作信号25之后，通过信号线13和装在移动部分控制装置20内部的信号转换器23输送到控制板22中去。而控制板22便用接收到的信号控制上面提到的各种装置28、35、36、37和60。
上述电压调整器27提供适合于各种装置28、35、36、37和60中的电气设备的电压。
上述移动装置28包含一台电动机40，向这台电动机供入的是，例如，DC12V的电压。
在上述电视摄像机装置35中包含电视摄像机5。
上述照明装置36包含照明灯18，向该照明灯所供的是，例如，DC6V的电压。
上述喷咀装置37包含压缩空气喷咀55，和让从压缩机部分12通过空气管道14供入的压缩空气流过或截止的电磁阀38。上述电磁阀38使用，例如，DC12V的电压。
上述挖斗装置60包含一个气缸61，和一个让从压缩机部分12通过空气管道14供入的压缩空气流过或截止的电磁阀62。上述电磁阀62使用，例如，DC12V的电压。
下面参照图3-图7进一步详细描述移动部分3的构成。
在移动部分3中的移动小车15的背面设有一电气插座29，用于与信号线13连接，还有一个空气插座42用于与空气管道14连接。
此外，在该移动小车15的两侧的后部有一对驱动轮32，在其前部有一对从动轮34，在其中部有一对导向辊33。在每一侧的各个轮子都用一根皮带把它们互相联在一起，以便把驱动轮32的驱动力通过导向辊33传递给从动轮34。驱动上述驱动轮32的机构包括上面提到的设置在移动小车15上的电动机40，安装在电动机40的轴上的等径伞齿轮41，另一个与等径伞齿轮41啮合的等径伞齿轮30a，在该伞齿轮30a的轴的另一端设有一根蜗杆30，一个与该蜗杆30啮合的蜗轮31，该蜗轮31的轴与上述驱动轮32的轴32a是同一根轴。在另一侧的驱动轮32上也设有同样的驱动机构，所以这两个驱动轮能够独立运转。这样，通过操作遥控开关8，不但能使移动小车15前进、后退和停止，还能使它向左右转弯。
上述电视摄像机5的位置在移动小车15前面中央部分的下方，以便观察管道1中前方的景象。
上述一对压缩空气喷咀50布置在电视摄像机5的两侧，并且安装成能向前并向下斜着喷射压缩空气。
上述照明灯18布置在移动小车15的前部中央部分的上方，并且能向前并向下斜着照射。
在本发明的这个实施例中，上述照明灯18和能让压缩空气喷射出来或停止喷射的压缩空气喷咀50都能借助于遥控开关8通过控制板22进行开—关操作，只是它们的照射和喷射的方向是固定的。但，这种方式可以改进，使上述遥控部分4也能控制照明灯18的照射方向和压缩空气喷咀50的喷射方向。
上述挖斗装置60安装在移动小车15的前部；在该移动小车15的前部设有一对向前伸出的支承构件63，在这两个构件之间支承着轴64，一对旋转臂65、66支承在轴64上，能绕这根轴转动。一个取样挖斗68安装在这一对旋转臂65和66之间，能够拆卸，从而构成上述的挖斗装置60。这对旋转臂65、66固定在一根能绕上述轴64转动的空心的圆筒构件的两端。于是这两根旋转臂便能作为一个整体绕着轴64转动。
这一对旋转臂65、66中的一根臂，即旋转臂65，与上述气缸61的活塞杆61a联结，而另一根旋转臂66则与上述液压缓冲器69的杆69a连接。上述气缸61的底端固定在移动小车15的框架上，而液压缓冲器69的底端则用枢轴支承在竖立在移动小车15的框架上的固定立柱70上。
上述气缸61的活塞杆61a一般由一设置在气缸61中的弹簧迫使它后退，所以，当不向气缸61供入压缩空气时，活塞杆61a总是保持在缩到最后的位置上。相反，当向气缸61供入压缩空气时，活塞杆61a便克服上述在气缸61内的弹簧的阻力，前进到最前方的位置。所以，旋转臂65、66能在上述缩到最后的位置与前进到最前方的位置之间，随着气缸61的活塞杆61a的运动而转动一个角度。
上述液压缓冲器69是当突然向气缸61通入，停止通入或释放压缩空气时，用于减缓活塞杆61a的的急剧的运动的。因此，由于将液压缓冲器69与旋转臂66连接在一起，该旋转臂65、66由气缸所造成的突然的转动便减缓了，而变成平稳的转动。于是，安装在这一对旋转臂65、66上的取样挖斗68也平稳地转动。
当气缸61的活塞杆61a保持在其缩到最后的位置上时，上述旋转臂65、66定位在接近垂直的位置，因而使取样挖斗保持在其最低位置上。这个挖斗的最低位置就是挖掘积聚在管道1中的灰尘的挖掘位置。
在上述挖掘位置上时，液压缸69在活塞杆69a保持在它最向前的位置，防止旋转臂65、66进一步转动。另一方面，在挖掘位置上时，气缸61的活塞杆61a保持在缩到最后的位置，也防止旋转臂65、66在此时进一步转动。即，在取样挖斗68的挖掘位置上，气缸不能再后退。
当使移动小车15带着处在挖掘位置上的取样挖斗68前进时，挖斗68便挖掘积聚在管道1内的异物作为样品。
随着压缩空气的进入气缸61，活塞杆61a克服弹簧的阻力，从缩到最后的位置向前推进，推动旋转臂65，使旋转臂65、66从图3和图6所示的垂直位置向顺时针方向转动。于是，固定在旋转臂65、66上的取样挖斗68便转动，离开挖掘位置，当活塞杆61a进一步前进最前方的位置时，挖斗最后到达准备位置。该准备位置离开最低的挖掘位置的角度不超过90度。这个准备位置相当于气缸61的活塞杆61a的缩到最后的位置，因此，就能防止取样挖斗68进一步转动。上述准备位置应该选择在取样挖斗68不与管道1的底部接触，而挖掘出来的灰尘的样品又不容易倒出来的位置上。同时，该准备位置要经过试验来确定，以便不妨碍电视摄像机5的视野。
下面，描述取样挖斗68的构成，以及取样挖斗68与旋转臂65、66之间的结构关系。用来挖掘管道1中的积聚物的取样挖斗68安装在旋转臂65、66上，能够拆卸。图7(A)中所示的取样挖斗68适用于具有平坦底部的管道，安装在挖斗主体部分68b上的挖掘板68a的底边做成直线形。图7(B)中所示的取样挖斗68适用于圆筒形管道，而挖掘板68a的底边做成弧形，以便与管道的弧形配合。取样挖斗68的挖斗主体部分68b在侧壁呈三角形，而连接在挖掘板68a后面的倾斜面从前方向上敞开。从管道上挖掘下来的积聚物(如果有的话)经过上述挖掘板68a进入挖斗主体部分68b。在上述挖斗主体部分68b的两外侧壁上设置了键68c，用以与设在旋转臂65、66上的键槽65c、66c互相配合。旋转臂65、66上的键槽65c、66c做得比键68c长，所以与键槽65c、66c结合的取样挖斗68就能沿着管道1的可能产生的不平坦的底部作垂直运动。这样，取样挖斗68在前进时便能始终与管道1的底面保持接触。
此外，取样挖斗68的挖斗主体部分68a用透明的塑性树脂做成，其目的是，即使取样挖斗68处在挖掘位置上时，也能使电视摄像机5通过这种透明的挖斗主体部分68b摄取前方的景象。更进一步，上述可能是用塑料制成的挖掘板68a是能够更换的，因为这块挖掘板68a不仅要受到磨损和剪力，而且还必须随着管道1的形状，要取样的积聚物的特点和积聚物的状态而做成不同的形状。挖掘板68a与管道底面的接触角可以用调整挖斗主体部分68b的安装角来调整。
请参阅图3和图4，很容易理解，供入气缸61内的压缩空气是与供入压缩空气喷咀50中的压缩空气一样的。空气管道14通过空气接管42通入移动小车15内。这条通向移动小车15的空气管道14分成两条支管，一条支管14a通向气缸61，另一条支承管14b通向压缩空气喷咀50。上述支承管14a和14b分别在气缸一侧和喷咀一侧有电磁阀62和38。这两个阀62和38的开关由控制板22上的遥控开关8来控制。
下面描述这种装置的工作过程。带有安装在一对旋转臂65、66上的取样挖斗68的移动小车15通过设备进入孔2进入管道1内。操纵遥控开关8，打开照明灯18和电视摄像机5，再通过操作遥控开关8开动电动机40，于是移动小车15便开动了。此时，使压缩空气流入气缸61内，使活塞杆61a前进到最前方的位置，于是取样挖斗68便处在上方的准备位置上。压缩空气是通过操作遥控开关8打开电磁阀61后而流入的。
当移动小车15移动时，电视摄像机5将所摄取到的在移动小车15前方的景象传送到电视接收机6和录像机7中。该装置的操作者可以通过观看电视接收机6来观察管道1中灰尘积聚的情形。操作者一面观看电视接收机6，一面使移动小车15停止或继续行进，当移动小车15到达预定的地点或操作者认为需要取样的地点时，便将取样挖斗68从准备位置转动到挖掘位置。取样挖斗68是在电磁阀62处在关闭状态，压缩空气还没有供入气缸61的时候，借助于弹簧的弹力，将活塞杆61a向后推压而转动到挖掘位置的。当然，以上的全部操作都是通过遥控开关8实现的。
在取样挖斗68从准备位置转动到挖掘位置之后，随着移动小车15的继续前进，挖斗68与管道1的底部接触，把管道1中的积聚物挖掘上来。
此外，如果有需要，也可以在挖斗降低到挖掘位置之前，打开处于通向压缩空气喷咀50的空气管道14b的通道中的电磁阀38，使一对压缩空气喷咀50向积聚物喷射压缩空气。从喷咀50喷射出压缩空气使得管道1中积聚的异物改变了状态，被部分或者全部吹走，只留下粘附在管道1上的污染物。管道1中的情况变化的过程和积聚物吹走以后的状态都显示在电视摄像机6中和记录在录像机7中。这样，就能看清楚粘附着的或留下的污染物的种类、性质和状态。没有被吹走而留在管道1中的污染物可以继续用取样挖斗68取出其样品。
在用取样挖斗68完成了取样工作之后，使移动小车15回到设备进入孔2，同时，将取样挖斗68转回准备位置，然后，把挖斗68取出，以便分析所取的样品。
此外，本发明还能借助于一对压缩空气喷咀50，在把取样挖斗68卸下来的状态下，在使移动小车15在管道内移动的过程中，吹走管道中的积聚物，只用来清理管道。当然，很明显，本发明还可以在完成管道的清理之后，用于确认清理的效果。
由以上的说明可知，本发明的用于在管道中取出灰尘的样品的装置能在人不能进入内部的非常窄小的管道中使用，收集为了了解积聚在管道中的物质的种类，积聚和粘附的状态等所必需的样品。本发明的装置可用于各种不同的管道，特别是在各工业领域中使用的窄小的管道。
权利要求
1.一种在管道中取灰尘样品的装置，它包括一台能在管道(1)内前后移动的移动小车(15)；一台用于观察管道(1)内部景象的电视摄像机(5)，上述电视摄像机(5)安装在上述移动小车(15)上；在上述管道(1)内取积聚物样品用的挖斗装置(60)，该挖斗装置安装在上述移动小车(15)的前部；以及一台用于遥控上述移动小车(15)、上述电视摄像机(5)和上述挖斗装置(60)的遥控部分(4)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述移动小车(15)上还设置了至少一个用于向处在上述管道(1)中的移动小车(15)前方的积聚物喷射压缩空气的压缩空气喷咀(50)。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，上述挖斗装置(60)主要包括一根支承在一对向前凸出在移动小车(15)前部的支承构件(63)之间的轴(64)；一对能够绕上述轴(64)转动的旋转臂(65、66)；一个用于使上述一对旋转臂(65、66)在一准备位置与一挖掘位置之间转动的气缸(61)；一个用于减缓上述气缸(61)使上述旋转臂(65、66)转动的转动速度的液压缓冲器(69)；以及一个安装在上述一对旋转臂(65、66)之间，能够拆卸的取样挖斗(68)。
全文摘要
一种在管道内取灰尘样品的装置,以便在人不能进入内部的窄小管道内,在清理管道内部之前,了解管道内积聚物的种类,以及积聚和粘附的状态等。该装置包括:能在管道内前后移动的移动小车;安装在上述移动小车上用于观察管道内部景象的电视摄像机;安装在移动小车前部在管道内取积聚物样品用的挖斗装置;以及用于遥控移动小车、电视摄像机和挖斗装置的遥控部分。
文档编号B08B9/049GK1173920SQ96191905
公开日1998年2月18日 申请日期1996年3月15日 优先权日1995年12月15日
发明者松浦健二 申请人:亚高工业株式会社