弧面自适应装置的制作方法

本实用新型涉及核电工程清污技术领域，尤其涉及一种弧面自适应装置。

背景技术：

近几年来，随着对能源的需求量越来越多，新能源的探索在不断进行中。其中，核电作为一种主要的新能源类型，得到了越来越多的重视。在核电的发电过程中，需要通过大型隧洞将海水引进。由于海水中掺杂着海洋浮游、污损生物及生活垃圾等，它们会附着在隧洞内壁表面，长久以往，会形成一层较厚叫坚硬的污垢，不仅影响海水的引进，而且会对隧洞内壁产生破坏。因此需要对隧洞内壁表面定期进行清扫，保持内壁表面的清洁。

为了保护隧洞内壁不被腐蚀，通常会在内壁表面涂一层防护涂层以防止异物的粘附，并需要使用专门的清理设备定期对隧洞的内壁进行清洗。现有的清理设备往往采用纯机械弹簧控制的弧面清理装置，清理位置的改变带来的外部负载使弹簧压缩从而使弧面清理装置更贴近被清理的表面，然而这种依靠外力被动控制的结构不仅无法优良地自适应隧洞的弧度，而且由于弹簧无法主动控制其压缩从而导致清理执行器总长度超出隧洞弧面，进而使设备总体不能进入隧洞；这种无法主动控制的结构不仅无法有效地使弧面清理装置拟合隧洞弧面以更好地清理，而且容易刮伤隧洞并使防护涂层脱落。

因此，急需要一种能够主动压缩弹簧、实现自由进出隧洞，且能自适应地贴合待清理弧面、响应时间快、清洁效果优良和有效保护待清理弧面的弧面自适应装置来克服上述的缺陷。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种能够主动压缩弹簧、实现自由进出隧洞，且能自适应地贴合待清理弧面、响应时间快、清洁效果优良和有效保护待清理弧面的弧面自适应装置。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种弧面自适应装置，其包括伸缩器、底架和连接座，所述底架通过第一万向节与所述连接座连接，所述伸缩器围绕所述底架的中心轴分布，且所述伸缩器的一端枢接于所述连接座，另一端枢接于所述底架；所述伸缩器内设有弹性件，所述弹性件提供一顶推所述伸缩器的活塞杆伸出的弹性力。

较佳的，所述弧面自适应装置还包括控制器，所述伸缩器与所述控制器电性连接。

较佳的，所述弧面自适应装置还包括清污结构，所述清污结构设置于所述底架上。

较佳的，所述清污结构包括旋转电机、支架和清洁头，所述旋转电机设置于所述底架的底板，所述支架的一端与所述旋转电机的输出端连接，所述清洁头设置于所述支架的另一端。

较佳的，所述清洁头围绕所述旋转电机的中心轴周向分布。

较佳的，所述清洁头为刷头和/或刀片。

较佳的，所述清洁头以所述旋转电机的中心轴为中心呈向外放射状地设置。

较佳的，所述支架上还设有与弧面滚动接触的保护球。

较佳的，所述保护球的球体最高点比所述清洁头高。

较佳的，所述连接座还包括用于与外部的驱动部件连接的连接法兰。

较佳的，所述弧面自适应装置还包括第二万向节，所述伸缩器通过所述第二万向节与所述底架连接。

较佳的，所述伸缩器为双作用油缸。

较佳的，所述弹性件为压缩弹簧。

较佳的，所述弧面自适应装置还包括连接板及保护轮，所述连接板与所述底架连接，所述保护轮设置于所述连接板上，所述保护轮的最高点与所述保护球的最高点高度相同。

较佳的，所述弧面自适应装置还包括连接板及位置检测传感器，所述连接板与所述底架连接，所述位置检测传感器呈弹性且可伸缩地连接于所述连接板并与控制器电性连接。

较佳的，所述底架包括底板、支撑杆及支撑板，所述支撑杆围绕所述底架的中心轴周向分布，且所述支撑杆的一端与所述底板固定连接，另一端与所述支撑板固定连接，所述支撑板与所述第一万向节连接。

与现有技术相比，由于本实用新型的弧面自适应装置将伸缩器融入清理结构并在伸缩器内设置有弹性件，所述弹性件能提供一顶推所述伸缩器的活塞杆伸出的弹性力，因此，伸缩器在主动缩合时能使弧面自适应装置的总长度小于隧洞的内径，进而使设备总体能够顺利进入隧洞。伸缩器还能在弧面自适应装置顺利进入隧洞后主动地进行调整并释放弹性件的弹性力，从而通过弹性件的弹性力在伸缩器泄压时使伸缩器的活塞杆自动伸出，进而驱动清污结构始终紧压被清理弧面，使清污结构在弧面的直径方向上自适应地拟合弧面并紧贴以更好地清理，响应该时间短，清理效果好且良好的弧面拟合可以避免清污结构刮伤隧洞的表面；综上，本实用新型的弧面自适应装置能够自适应地贴合待清理的弧面从而实现对隧洞附着异物清理、适应性强、响应时间快，清洁效果优良同时有效保护待清理的弧面。

附图说明

图1为本实用新型弧面自适应装置的结构示意图。

图2为本实用新型弧面自适应装置的另一结构示意图。

图3为本实用新型弧面自适应装置的伸缩器的剖视图。

图4为本实用新型弧面自适应装置的清污结构的剖视图。

图5为本实用新型弧面自适应装置自适应并贴合于弧面时的结构示意图。

图6为本实用新型弧面自适应装置自适应并贴合于弧面时的另一结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1及图2所示，本实用新型弧面自适应装置100包括清污结构1、伸缩器2、底架3、控制器(图未示)和连接座4，底架3通过第一万向节5与连接座4连接，清污结构1设置于底架3上，伸缩器2围绕底架3的中心轴分布，且伸缩器2的一端枢接于连接座4的侧壁，另一端枢接于底架3；伸缩器2 内设有弹性件21，弹性件21提供一顶推伸缩器2的活塞杆23伸出的弹性力，伸缩器2与控制器电性连接。更为具体地，如下：

请参阅1图及图2所示，底架3包括底板31、支撑杆32及支撑板33，支撑杆32围绕底架3的中心轴周向分布，且支撑杆32的一端与底板31通过螺钉固定连接，另一端与支撑板33通过螺钉固定连接，支撑板33的一端与第一万向节5的一端连接，第一万向节5的另一端和连接座4连接，第一万向节5为十字万向节；连接座4还包括用于与外部的驱动部件连接的连接法兰41，较优的是，支撑杆32呈三脚架结构设置，利用三脚架结构不仅利用三角形稳定的原理为整体弧面自适应装置提供支撑，更能充分利用的三脚架下方的空间放置清污结构1的旋转电机11，使各部件之间的位置设置更加紧凑和合理。

请参阅图1及图2所示，清污结构1包括旋转电机11、支架12、清洁头13 和用于防止刮伤隧洞的保护球14，旋转电机11和支架12分别设置于底板31的两侧，支架12的一端与旋转电机11的输出端连接，清洁头13固定于支架12 的另一端，旋转电机11驱动支架12旋转，从而带动清洁头13旋转。支架12 为盘型结构，清洁头13围绕旋转电机11的中心轴周向分布于支架12，并以旋转电机11的中心轴为中心呈向外放射状地设置，清洁头13为刀片132或刷头 131，又或刷头131和刀片132同时安装，本实施例刷头131和刀片132同时安装并均匀间隔地排列于支架12，刷头131和刀片132的间隔布置并高速旋转能够保证将待清理弧面上的异物彻底清理干净，提高弧面自适应装置的清洁性能，较优的是，旋转电机11为液压旋转电机，刷头131为钢丝刷头。支架12和刀片132配合保护球14开设有凹槽(图未示)，或，支架12配合保护球14开设有凹槽(图未示)，保护球14可滚动地设置于上述凹槽内。较优的是，保护球 14采用抗污染材料制成，能够提高整体清污结构1的抗污性能，保护球14的球体最高点比清洁头13的刀片132高2mm，以使刀片132与待清理弧面保持2mm 的安全距离，当刀片132在执行旋转切削作业时，刀片132只能切削到隧洞弧面的异物，而不会对隧洞表面材质构成损伤，有效保护隧洞。保护球14与被清理的弧面的滚动接触，相比传统的滑动接触阻力更小且工作时能够防止刮伤隧洞的表面层，有效地避免支架12和刀片132直接与弧面滑动接触，更好地保护隧洞。

请参阅图3所示，较优的是，伸缩器2为双作用油缸，伸缩器2还包括缸体22、位移传感器(图未示)和活塞杆23，活塞杆23可自由移动地设置于缸体22内，位移传感器设置于缸体22并与控制器电性连接，较优的是，位移传感器为磁致位移传感器，缸体22包括相互连通的第一油缸225及第二油缸226，第一油缸225的内径小于第二油缸226的内径，弹性件21抵压于活塞杆23和第二油缸226的侧壁之间并恒将活塞杆23往伸缩器2伸长方向偏压，内置弹性件21的伸缩器2既可以实现油缸的主动控制能力，在油缸泄压后又可以实现弹性件21的自适应压紧能力以保证清污结构1自适应地贴合被清理的弧面。较优的是，弹性件21为压缩弹簧；缸体22两侧分别开设有第一油口221和第二油口222，第一油口221和第二油口222与外部油箱连通，靠近第一油口221设置有盲孔223，第二油口222、盲孔223通过导管224连通，油液从第一油口221 进入到第一油缸225，油液从第二油口222进入到第二油缸226，第一油缸225 和第二油缸226内的油液分别协同地作用于活塞杆23两侧，以实现伸缩器2的伸缩，较优的是，伸缩器2数量为3个且呈“品”字型分布，伸缩器2的一端通过第二万向节6连接于底板31的边缘。

请参阅图1及图2所示，弧面自适应装置还包括连接板7和位置检测传感器10，连接板7与底板31连接，连接时可采用螺钉固定等刚性连接方式，连接板7上固定连接有保护轮8，保护轮8的最高点与保护球14的最高点高度相同，以使弧面自适应装置能够保持平衡，在弧面自适应装置的清污结构1与被清理弧面为线接触时，保护轮8就可以在此时为弧面自适应装置提供多一个支撑，从而有效防止弧面自适应装置往一侧倾覆的现象；位置检测传感器10通过弹簧 9呈弹性且可伸缩地连接于连接板7并与控制器电性连接，位置检测传感器10 通过检测弹簧9的弹性力是否到达预设弹性力间接地得知位置检测传感器10是否到达目标位置，并将弧面清理机的实时位置信息时刻反馈到控制器，以使控制者可远程了解弧面自适应装置是否到达目标位置并可即时进行位置调整和控制；较优的是，连接板7呈“T”字型，位置检测传感器10的数量为3个，位置检测传感器10分别连接于呈“T”字型的连接板7的3个自由端，位置检测传感器10连接时可采用螺钉连接等刚性连接，这样的结构可使位置检测传感器 10检测到位置数据更为精确。

结合图1到图6所示，对本实用新型的弧面自适应装置100的工作过程做一详细说明：

通过连接法兰41将弧面自适应装置连接于具有驱动部件的可移动设备，清理前，旋转电机11开启并驱动支架12开始旋转，弧面自适应装置在可移动设备的带动下沿弧面方向前进，弧面自适应装置与弧面为线接触，保护轮8作为第三接触点从而保持平衡，伸缩器2的位移传感器检测到的油缸内油液的数据反馈到控制器，控制器控制油液从第二油口222进入第二油缸226以驱动活塞杆23运动并压缩弹性件21，通过调整伸缩器2的伸缩间接地使连接法兰41的中心线和支架12的中心线位于同一直线上。清理时，弧面自适应装置靠近待清理弧面，位置检测传感器10上的弹簧9自适应地与弧面接触并受到弧面的挤压力而产生弹性并且到达目标弹性力时，位置检测传感器10将弹簧9的弹力数据反馈到控制器，此时保护球14与弧面滚动接触并使清洁头13和支架12分别与弧面保持安全距离，控制器控制第一油缸225和第二油缸226泄压并保持油缸内的压力为零，第二油缸226内的弹性件21的弹性力释放并抵压于活塞杆23 以使三个伸缩器2往弧面方向产生弹性抵压，其中两个伸缩器2的弹力使支架12在弧面的直径方向上紧贴弧面并保持一定接触力，剩余的一个伸缩器2使保护轮8紧压向弧面，最后支架12高速旋转并清理弧面；当弧面自适应装置在可移动设备的带动下清洁结构1偏离了弧面时，在弹性件21的弹性力下清洁结构 1始终能够紧贴弧面，从而使清洁结构1无论在后端连接轴如何变化的状态下始终能够拟合被清理的弧面；另外，清理机构移动时遇到不平整的弧面，导致连接法兰41的中心线无法与弧面的直径重合，弧面自适应装置的相对于弧面的微量翘起使伸缩器2中的弹性件21发生形变，同时与伸缩器2枢接的第二万向节 6发生偏转令支架12的中心线与连接法兰41的中心线不重合，从而使支架12 始终与弧面保持拟合并正常运转。

由于本实用新型将伸缩器2融入清理结构并在伸缩器2内设置有弹性件21，所述弹性件21能提供一顶推所述伸缩器2的活塞杆伸出的弹性力，因此，伸缩器2在主动缩合时能使弧面自适应装置的总长度小于隧洞的内径，进而使设备总体能够顺利进入隧洞。伸缩器2还能在弧面自适应装置顺利进入隧洞后主动地进行调整并释放弹性件21的弹性力，从而通过弹性件21的弹性力在伸缩器2 泄压时使伸缩器2的活塞杆自动伸出，进而驱动清污结构1紧压被清理弧面，使清污结构1在弧面的直径方向上自适应地拟合弧面并紧贴以更好地清理，响应该时间短，清理效果好且良好的弧面拟合可以避免清污结构1刮伤隧洞的表面；综上，本实用新型的弧面自适应装置能够自适应地贴合待清理的弧面从而实现对隧洞附着异物清理、适应性强、响应时间快，清洁效果优良同时有效保护待清理的弧面。

理所当然的，本弧面自适应装置还可以运用在核电站中除隧洞之外的其他场合，也可运用在其他弧面清污的技术领域中，不以核电站领域为限。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。