一种烟道清灰装置及清灰系统的制作方法

1.本发明涉及烟道清灰技术领域，尤其涉及一种烟道清灰装置及清灰系统。


背景技术：

2.风烟道广泛应用于钢铁制造、环境除尘等行业，其作用是引导烟气(例如废气、热气等)按照指定的路线流动。因烟气中含有大量粉尘，往往会造成粉尘大量聚积在烟道的较低部位，一方面会减少烟道截面积，影响烟气流通，另一方面会增大烟道的重量，增加烟道本身及烟道支架的载荷，导致烟道弯曲下沉甚至支架失效。
3.现有技术中，应用较为普遍的风烟道清灰方法有两种，一种是在风烟道上设置人孔及卸灰孔，人工定期进入烟道清理，该方法需对整体工艺设备停机，经济成本较大，且操作人员的安全得不到保障。另一种是在烟道的底部敷设带有排气孔的压缩空气管道，利用压缩空气将底部的积灰吹起，再利用烟气本身的流动将粉尘带走。该种方法的缺点就是压缩空气为连续用气，消耗较大，清灰效果欠佳，且在部分对烟气成分有要求的工况，压缩空气的注入对烟气成分会有较大影响，不宜采用。
4.鉴于此，有必要提出一种烟道清灰装置及清灰系统以解决或至少缓解上述缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种烟道清灰装置及清灰系统，以解决现有技术中存在的经济成本大、操作人员安全难以保障、清灰效果差、影响正常生产的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种烟道清灰装置，包括设置于烟道本体的内壁上的导向轨组件，转动轴组件以及设置于所述烟道本体上游段的绞车组件；其中，
7.所述导向轨组件包括一对相对设置地且沿所述烟道本体的延伸方向延伸的导向轨；
8.所述转动轴组件包括转动轴，所述转动轴横向地设置在两个所述导向轨之间，且所述转动轴的两端可转动地设置于所述导向轨上，所述转动轴还连接有多个间隔地设置的清扫臂，每个所述清扫臂的末端连接有清扫锤组件，以对所述烟道本体的内壁进行清扫；所述导向轨距离所述烟道本体内底面的距离与所述转动轴的轴线距离所述清扫锤组件的距离相配合；
9.所述绞车组件包括绞车本体以及缠绕于所述绞车本体外壁上的钢丝绳，所述钢丝绳的自由端与所述转动轴连接。
10.优选地，所述转动轴上还套设有两个安装套，两个所述安装套分别位于所述烟道本体的轴线的两侧，且两个所述安装套之间形成有预设宽度的预留段，所述预留段套设有轴承套，所述轴承套内安装有供与所述转动轴相对转动的轴承，所述钢丝绳的自由端连接于所述轴承套上；每个所述安装套的外壁沿周向间隔设置有多个支撑架排，每个所述支撑架排包括多根沿所述安装套轴向线性排布的所述清扫臂；其中，每个所述支撑架排的清扫臂的自由端固定有与所述烟道本体内壁相匹配的弧形板，所述弧形板上安装有多个呈阵列
设置的清扫锤组件。
11.优选地，所述清扫锤组件包括清扫锤本体，以及由柔性材料制备的柔性刷头；其中，所述清扫锤本体与所述弧形板固定连接，所述柔性刷头安装于所述清扫锤本体的底部。
12.优选地，所述清扫锤本体呈足型，且所述清扫锤本体的弯曲方向与所述转动轴旋转的切线方向一致。
13.优选地，每个所述支撑架排中的相邻两根所述清扫臂之间还连接有迎风板，以增大所述转动轴组件的受风面积。
14.优选地，所述烟道本体的内壁上还设置有用于感应所述转动轴组件位置的起点传感器以及终点传感器。
15.优选地，所述导向轨包括间隔设置的上导向轨与下导向轨，所述上导向轨的轨面与下导向轨的轨面之间具有预设开口距离，所述转动轴的两端还分别安装有呈柱状的滚动块，每个所述滚动块的圆周表面上凹陷有与所述导向轨的轨面形状相配合的凹槽，所述凹槽的内壁分别与所述上导轨的轨面以及所述下导轨的轨面相抵持，以使所述滚动块在所述导向轨上可转动地连接。
16.优选地，所述柔性刷头与所述清扫臂之间为可拆卸连接。
17.优选地，所述支撑架排的个数为五个，五个所述支撑架排沿所述安装套的外壁均匀地排布。
18.本发明还提供一种烟道清灰系统，包括烟道本体，还包括如上述的烟道清灰装置。
19.与现有技术相比，本发明所提供的具有如下的有益效果：
20.本发明所提供的一种烟道清灰装置及清灰系统，包括设置于烟道本体的内壁上的导向轨组件，转动轴组件以及设置于所述烟道本体上游段的绞车组件；通过导向轨组件将转动轴组件限定在沿导向轨延伸的方向转动，带动清扫臂转动，进而带动清扫锤组件对烟道本体的内壁进行刮扫，从而扬起烟道本体内壁上的积灰，再利用烟气本身的流动将积灰带走，从而达到清扫目的。此外，通过在清扫臂上设置弧形板，在弧形板上设置呈阵列排布的多个清扫锤组件，能够增大清扫面积，提高清扫效果，并且，清扫锤组件设计成足型结构，能够带起积灰增加清扫效果，在清扫臂之间布置迎风板，能够增大转动轴的受风面积，进一步提高清扫效率。
21.本发明利用烟气本身的物理特性作为清扫锤组件的驱动力并带走被清扫锤刮扫扬起的积灰，结构新颖，操作简单，经济高效。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的实施例。
23.图1为本发明一个实施例中的应用场景图；
24.图2为本发明一个实施例中的整体结构示意图；
25.图3为本发明一个实施例中的烟道本体中烟气速度分布示意图；
26.图4为本发明一个实施例中的烟道本体水平布置时的传动轴组件受力示意图；
27.图5为本发明一个实施例中的烟道本体倾斜向上布置时的传动轴组件受力示意图。
28.本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
29.附图标号说明：
30.烟道本体100；起点传感器110；终点传感器120；
31.导向轨组件200；导向轨210；上导向轨211；下导向轨212；
32.转动轴组件300；转动轴310；安装套311；预留段312；清扫臂320；；弧形板330；滚动块340；凹槽341；轴承套350；迎风板360；
33.清扫锤组件400；清扫锤本体410；柔性刷头420；
34.绞车组件500；绞车本体510；钢丝绳520。
具体实施方式
35.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
38.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
39.请参阅附图1
‑
2，本发明提供的一实施例中的一种烟道清灰装置，包括设置于烟道本体100的内壁上的导向轨组件200，转动轴组件300以及设置于所述烟道本体100上游段的绞车组件500；本领域技术人员应当理解的是，导向轨组件200用于限制所述转动轴组件300沿所述导向轨组件200延伸的方向转动，导向轨组件200的具体形式可以根据实际需要选用。所述转动轴组件300用于带动设置在所述转动轴组件300上的清扫锤组件400转动，进而实现对烟道本体100内壁的清扫。
40.其中，所述导向轨组件200包括一对相对设置地且沿所述烟道本体100的延伸方向延伸的导向轨210；具体的，导向轨210铺设的长度和位置均可以结合实际需要设计。
41.所述转动轴组件300包括转动轴310，所述转动轴310横向地设置在两个所述导向轨210之间，且所述转动轴310的两端可转动地设置于所述导向轨210上，所述转动轴310还连接有多个间隔地设置的清扫臂320，每个所述清扫臂320的末端连接有清扫锤组件400，以对所述烟道本体100的内壁进行清扫；所述导向轨210距离所述烟道本体100内底面的距离与所述转动轴310的轴线距离所述清扫锤组件400的距离相配合。
42.需要注意的是，为使多个所述清扫锤组件400能够贴住烟道本体100内壁进行旋转清扫，所述导向轨210距离所述烟道本体100内底面的距离与所述转动轴310的轴线距离所述清扫锤组件400的距离需要相配合的设置，最大程度上保证清扫锤组件400能够在对烟道本体100内壁进行清扫的同时，又能保证转动轴310的正常转动。所述清扫锤组件400对不断地对烟道本体100的内壁进行刮扫，从而扬起烟道本体100内壁上的积灰，再利用烟气本身的流动将积灰带走，从而达到清扫目的。
43.所述绞车组件500包括绞车本体510以及缠绕于所述绞车本体510外壁上的钢丝绳520，所述钢丝绳520的自由端与所述安装于转动轴310上的轴承套350连接。其中，绞车组件500用于提供外部动力，以使所述转动轴组件300能够按照设计需要回到清扫原点，在所述烟道本体100的上游段的外部设置所述绞车本体510，安装于转动轴310上的轴承套350通过钢丝绳520与所述绞车本体510连接，从而实现将驱动机构外置。
44.本发明还提供清扫锤组件400进行清扫的具体的实施过程与方法，具体如下：
45.在风烟道中，任意点烟气的全压为静压和动压的总和，在均匀流动的风烟道内部，各处的静压相同，但是动压大小不一致。风烟道内部对烟气的摩擦阻力因中心小，四周大的特点，烟气流速v呈现如图3所示的旋转抛物体分布(参考流体力学)。风烟道中烟气的动压计算公式为：p
动
＝1/2*ρ*v2(式中：p
动
‑
动压，指单位体积气体所具有的动能；ρ
‑
气体密度)，由此，可很明显地得出结论：风烟道中烟气的动压呈现轴中心最大，沿径向四周发散而逐渐变小的分布规律。以下我们分别对风烟道呈水平布置、倾斜向下布置、倾斜向上布置三种布置情况的工作原理进行说明，以下所有说明中都假设导轨对叶轮的摩擦阻力足够小。
46.情况一，请参阅附图4，当风烟道为水平布置时，因受到烟气的动压方向与烟气流向方向一致，其大小越靠近烟道壁越小，所以，转动轴组件300所受动压的合力由一个沿烟气流动方向的推力f
合
和促使转动轴组件300自转的转矩m组成。当绞车本体510放绳时，转动轴组件300因烟气动压的作用，其运动轨迹则为沿着烟气流动方向向前移动并自转，从而促使位于清扫臂320末端的清扫锤组件400不断地对烟道壁底部进行刮扫，从而扬起烟道底部的积灰，再利用烟气本身的流动将积灰带走，可以达到清扫的目的。当清扫锤组件400清扫至烟道清扫段终点时，设置于终点的终点传感器120将转动轴组件300位置反馈给绞车本体510，此时绞车本体510反转，拉紧转动轴组件300返回至清扫段起点，如此循环动作，则能有效清除烟道本体100的积灰。
47.情况二，当风烟道为倾斜向下布置时，只需将绞车本体510布置在烟道本体100较高的一端，当绞车本体510放绳时，转动轴组件300因受到重力和动压的合力为由一个沿烟道本体100倾斜向下的推力和促使转动轴组件300自转的转矩组成，仍然可以使转动轴组件300的运动轨迹为沿烟道本体100内壁倾斜向下移动并自转，从而使清扫锤组件400不断地对烟道本体100的内壁进行刮扫，扬起烟道底部的积灰，再利用烟气本身的流动将积灰带走，可以达到清扫的目的。
48.情况三，请参阅附图5，当风烟道为倾斜向上一定的角度布置时，绞车本体510需布置在风烟道较高的一端，假设烟道倾斜向上的角度为θ，烟气动压施加给转动轴组件300的合力为f
动
，绞车本体510的牵引力为f
牵
，转动轴组件300的重力为g，清扫工作时，当绞车本体510拉绳时，转动轴组件300受到合力为由一个沿烟道本体100倾斜向上的拉力f合和促使转动轴组件300自转的转矩m组成，其中，f
合
＝f
牵
+f
动
‑
gsinθ，只要绞车本体510的牵引力足够
大，转动轴组件300则可沿烟道本体100的内壁倾斜向上移动并自转，从而使清扫锤组件400不断地对烟道壁底部进行刮扫，扬起烟道底部的积灰，再利用烟气本身的流动将积灰带走，可以达到清扫的目的。当清扫结束时，绞车本体510放绳，这种工况下需配置转动轴组件300的重量，使gsinθ＞f
动
，转动轴组件300则依靠重力的作用回到清扫起点。当然，也存在θ特别小的情况，则可以将绞车本体510布置在风烟道较低的一端，同时，配置动轴组件300的重量，使gsinθ＜f
动
，其工作原理与水平布置相同。
49.请一并结合图2，作为本发明的一较佳的实施例，所述转动轴310上还套设有两个安装套311，两个所述安装套311分别位于所述烟道本体100的轴线的两侧，且两个所述安装套311之间形成有预设宽度的预留段312，所述预留段312套设有轴承套350，所述轴承套350内安装有供所述转动轴310转动的轴承(图未示出)，所述钢丝绳520的自由端连接于所述轴承套350上；每个所述安装套311的外壁沿周向间隔设置有多个支撑架排(图未标示)，每个所述支撑架排(图未标示)包括多根沿所述安装套311轴向线性排布的所述清扫臂320；其中，每个所述支撑架排(图未标示)的清扫臂320的自由端固定有与所述烟道本体100内壁相匹配的弧形板330，所述弧形板330上安装有多个呈阵列设置的清扫锤组件400。
50.其中，需要注意的是，弧形板330的形状需要和烟道本体100的内壁型面相匹配，以使多个呈阵列设置的清扫锤组件400能够刮扫到烟道本体100内壁上的积灰。通过在弧形板330上安装多个呈阵列设置的清扫锤组件400，能够最大程度地将烟道本体100的内壁进行清扫，并且所述轴承套350内安装有供所述转动轴310转动的轴承，能够保证钢丝绳520拉动时，转动轴310能够保持正常的转动，同时将轴承套350安装于预留段312处，能够保持转动轴310的两端受力均衡，进行使得转动轴310的两端能够同步地在所述导向轨210上转动。此外，在一具体的实施方式中，所述支撑架排的个数为五个，五个所述支撑架排沿所述安装套311的外壁均匀地排布。可以理解的是，在其他实施例中，支撑架排的个数还可以根据实际需要设定。
51.作为本发明的一优选的实施方式，所述清扫锤组件400包括清扫锤本体410，以及由柔性材料制备的柔性刷头420；其中，所述清扫锤本体410与所述弧形板330固定连接，所述柔性刷头420安装于所述清扫锤本体410的底部。可以理解的是，清扫锤组件400的具体形状结构可以根据实际情况设定，在一具体的实施方式中，所述清扫锤本体410呈足型，且所述清扫锤本体410的弯曲方向与所述转动轴310旋转的切线方向一致。通过将清扫锤本体410设置成足型，能够将柔性刷头420刮扫的积灰带起，再利用烟气本身的流动将积灰带走，可以达到清扫的目的，如此能够有效地提高清扫效果。
52.进一步地，每个所述支撑架排中的相邻两根所述清扫臂320之间还连接有迎风板360，以增大所述转动轴组件300的受风面积。本领域技术人员应当理解的是，为使转动轴组件300沿导向轨200转动地更为顺畅，提高清扫效率，本实施例在相邻两根所述清扫臂320之间连接有迎风板360，可以理解的是，迎风板360的大小形状等可以根据实际需要进行适应性设定。
53.进一步地，所述烟道本体100的内壁上还设置有用于感应所述转动轴组件300位置的起点传感器110以及终点传感器120。设置起点传感器110和终点传感器120，能够智能识别转动轴组件300的位置，当运动到到终点位置时，通过终点传感器120获取到的位置信息及时反馈给绞车本体510，进而带动转动轴组件300返回至起点位置，如此循环动作，能够有
效地清除烟道本体100内壁上的积灰。
54.进一步地，所述导向轨210包括间隔设置的上导向轨211与下导向轨212，所述上导向轨211的轨面与下导向轨212的轨面之间具有预设开口距离，所述转动轴310的两端还分别安装有呈柱状的滚动块340，每个所述滚动块340的圆周表面上凹陷有与所述导向轨210的轨面形状相配合的凹槽341，所述凹槽341的内壁分别与所述上导向轨211的轨面以及所述下导向轨212的轨面相抵持，以使所述滚动块340在所述导向轨210上可转动地连接。
55.可以理解的是，导向轨210的形状和类型可以根据实际需要选用，只要能使转动轴组件300在导向轨210上沿导向轨210延伸的方向转动即可。在一优选的实施方式中，导向轨210包括间隔设置的上导向轨211与下导向轨212，所述上导向轨211的轨面与下导向轨212的轨面之间具有预设开口距离，通过滚动块340与上导向轨211以及下导向轨212的配合，实现转动轴310在导向轨210上可转动的连接。
56.进一步地，所述柔性刷头与所述清扫臂320之间为可拆卸连接。可以理解的是，柔性刷头和清扫臂320之间的连接包括但不限于是可拆卸连接，还可以是一体成型，本实施例中，采用可拆卸连接，能够根据实际情况更换柔性刷头的类型和尺寸，或者失效的柔性刷头等，拆卸灵活，更适用于不同类型的烟道清扫。
57.本发明还提供一种烟道清灰系统，包括烟道本体100，还包括如上述的烟道清灰装置。
58.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。