炭黑输送管道用无源式清理装置及其工作方法与流程

1.本发明涉及炭黑输送配套设备技术领域，尤其涉及一种炭黑输送管道用无源式清理装置及其工作方法。


背景技术：

2.目前，炭黑生产相关的化工企业在对炭黑生产过程中，会使用炭黑输送管道输送炭黑。炭黑输送管道长期工作过程中，管道的管壁内侧会附着积存很多粘黏物，这些粘黏物会导致炭黑输送管道的输送量和输送效率下降，影响企业的正常生产。因此，需要间歇性地敲打清理疏通炭黑输送管道。通常情况下，每当发现输送管道的输送效率比较低时，由人工来敲打输送管道，以完成清理疏通工作，清理疏通工作的进程较为缓慢，无法满足企业的生产效率需求。而电驱动清理设备往往不适用于炭黑等化工生产单位的危险环境。
3.因此，提供一种适用于危险的作业环境，且能够保障管道疏通效率的装置成为本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供了一种适用于危险的作业环境，且能够保障管道疏通效率的炭黑输送管道用无源式清理装置及其工作方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种炭黑输送管道用无源式清理装置，整体适用于设置在管壁的外侧，包括动力发生机构、能量转换机构和敲打机构；动力发生机构包括转子；转子能够利用乏风发生转动，产生机械动能；能量转换机构与转子连接，能够将机械动能转换为液压能；敲打机构与能量转换机构连通，包括敲打部；敲打部能够由液压驱动摆向管壁，与管壁发生碰撞，并能够由液压驱动沿着管壁围成的管道的轴线移动。
6.在其中一些具体实施例中，敲打部能够通过液压驱动沿由管壁围成的管道的轴线移动。
7.在其中一些具体实施例中，敲打部包括第一传动杆；第一传动杆的一端为摆动端，能够摆向管壁。
8.在其中一些具体实施例中，第一传动杆的摆动端设有锤头。
9.在其中一些具体实施例中，敲打部整体为“v”型结构，还包括第二传动杆；第二传动杆的一端与第一传动杆的摆动端固定连接。
10.在其中一些具体实施例中，敲打机构还包括第一液压缸和第二液压缸；第一液压缸的轴线倾斜设置，缸筒与能量转换机构连通，活塞杆与第二传动杆的另一端转动连接；第二液压缸的轴线竖直设置，缸筒与所述能量转换机构连通，活塞杆能够沿竖直
方向作直线往复运动，活塞杆分别与第一液压缸的缸筒、第一传动杆的另一端转动连接。
11.在其中一些具体实施例中，能量转换机构包括液压泵和液动执行器；液压泵的轴线竖直设置，输入轴与转子传动连接，出油口与液动执行器连通；液动执行器与敲打机构连通。
12.在其中一些具体实施例中，能量转换机构还包括蓄能器；蓄能器分别与液压泵的出油口、液动执行器连通。
13.在其中一些具体实施例中，转子包括转轴和扇叶；转轴的轴线水平设置；扇叶为多个，绕转轴的轴线均匀地固定于转轴上；动力发生机构还包括联轴器；联轴器分别与转轴的一端、能量转换机构连接。
14.基于同一构思的一种炭黑输送管道用无源式清理装置的工作方法，包括以下步骤：动力发生机构的转子利用乏风发生转动，产生机械动能；能量转换机构将机械动能转换为液压能，储存液压能，并向敲打机构供应液压油；敲打机构的敲打部由液压驱动沿管道的轴向移动；敲打部由液压驱动摆向管道的管壁，与管壁发生碰撞。
15.本发明的有益效果：（1）炭黑输送管道用无源式清理装置能够被安装在管壁的外侧，相对于被安装在管壁内侧的形式，对炭黑输送管道内炭黑的流动产生的影响极小。
16.（2）无源式清理装置整体不存在电驱动部件，使得无源式清理装置适用于具有防爆要求的作业环境。
17.（3）相对于电驱动清理设备，无需再在设备上增设防爆结构，使得清理装置能够实现小型化设计，安装所需空间较小，更有利于清理装置的安装使用。
18.（4）管道疏通过程所用能量为乏风的风能，不再消耗不可再生能源。
19.（5）敲打部能摆向管壁，与管壁发生碰撞，能够代替或协助人工敲打炭黑输送管道的管壁，保障了管道疏通效率。
20.（6）敲打部能够沿着由管壁围成的管道的轴向移动，使得敲打部能够对管道段的多个点位进行敲打，明显改善管道的疏通效果。
21.（7）在敲打部能够代替或协助人工进行管道疏通工作的前提下，增设了能量转换机构，能够将转子转动所产生机械动能转换为液压能，以供敲打机构使用。相对于敲打部直接利用转子产生的机械动能进行摆动和移动的形式，能量转换机构使得敲打部摆动的力度和移动的行程更易被控制调节，进一步提高了疏通效果。
22.（8）炭黑输送管道用无源式清理装置结构较为简单，制造成本降低，维护维修成本更低，工作的可靠性较高。
附图说明
23.图1是本发明一种炭黑输送管道用无源式清理装置一些应用状态示意图；图2是图1所示的炭黑输送管道用无源式清理装置处于工作状态的示意图；
图3是图1所示的炭黑输送管道用无源式清理装置中敲打机构一些具体实施例的结构示意图；图4是图2中a区域的局部放大图。
24.附图中，100、无源式清理装置；110、动力发生机构；111、转子；1111、转轴；1112、扇叶；112、联轴器；120、能量转换机构；121、液压泵；122、液压执行器；123、蓄能器；130、敲打机构；131、敲打部；1311、第一传动杆；13111、锤头；1312、第二传动杆；132、第一液压缸；133、第二液压缸；134、安装座；140、支撑架；200、管壁；300、管箍。
具体实施方式
25.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一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴线”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“衔接”、“铰接”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.参照图1、图2、图3和图4，一种炭黑输送管道用无源式清理装置100，整体适用于设置在管壁200的外侧，包括动力发生机构110、能量转换机构120和敲打机构130。其中，动力发生机构110包括转子111，转子111能够利用乏风发生转动，产生机械动能。能量转换机构120与转子111连接，能够将机械动能转换为液压能。敲打机构130与能量转换机构120连通，包括敲打部131，敲打部131能够由液压驱动摆向管壁200，与管壁200发生碰撞，并能够由液压驱动沿着管壁200围成的管道的轴线移动。
31.在此实施例中，炭黑输送管道用无源式清理装置100能够被安装在管壁200的外侧，相对于被安装在管壁200内侧的形式，对炭黑输送管道内炭黑的流动产生的影响极小。无源式清理装置100整体不存在电驱动部件，使得无源式清理装置100适用于具有防爆要求的作业环境。相对于电驱动清理设备，无需再在装置上增设防爆结构，使得清理装置能够实现小型化设计，安装所需空间较小，更有利于清理装置的安装使用。具体地，转子111能够利用乏风发生转动，产生机械动能，有效地利用了乏风的风能，不再消耗不可再生能源。敲打
部131能摆向管壁200，与管壁200发生碰撞，能够代替或协助人工敲打炭黑输送管道的管壁200，保障了管道疏通效率。敲打部131能够沿着由管壁200合围成的管道的轴向移动，使得敲打部131能够对管道段的多个点位进行敲打，改善了管道疏通效果。相对于敲打部131能够沿管道的周向移动的形式，疏通效果更佳。增设能量转换机构120，能够将转子111转动所产生机械动能转换为液压能，以供敲打机构130使用。相对于敲打部131直接利用转子111产生的机械动能进行摆动和移动的形式，能量转换机构120使得敲打部131摆动的力度和移动的行程更易被控制调节，进而改善了疏通效果。
32.在本发明一些具体实施例中，敲打部131包括第一传动杆1311，第一传动杆1311的一端为摆动端，能够摆向管壁200。如此，使得敲打部131的结构实现了简化。不仅降低了敲打部131的制造成本，更有利于敲打部131进行维修和安装，使得敲打部131工作的稳定性和可靠性更高。
33.在本发明一些具体实施例中，第一传动杆1311的摆动端设有锤头13111。通过增设锤头13111，使得敲打力度适用于对管壁200的敲打，既不会使管壁200遭受损坏，又能够使粘黏在管壁200内侧的粘黏物从管壁200上脱落。而且，锤头13111为圆柱结构，避免尖锐结构出现，以防在敲击过程中，锤头13111损坏管壁200。
34.在本发明一些具体实施例中，敲打部131整体为“v”型结构，还包括第二传动杆，第二传动杆的一端与第一传动杆1311的摆动端固定连接。敲打机构130还包括第一液压缸132和第二液压缸133。其中，第一液压缸132的轴线倾斜设置，缸筒与能量转换机构120连通，活塞杆与第二传动杆1312的另一端转动连接，此处，需要说明的是，第二传动杆1312与第一液压缸132相连接的一端为远离第一传动杆1311的一端。第二液压缸133的轴线竖直设置，缸筒与能量转换机构120连通，活塞杆能够沿竖直方向作直线往复运动。第二液压缸133的活塞杆分别与第一液压缸132的缸筒、第一传动杆1311的另一端转动连接。此处，需要说明的是，第一传动杆1311与第二液压缸133相连接的一端为远离第二传动杆1312的一端。另外，需要指出的是，管道的轴线竖直设置。第二液压缸133的活塞杆能够带动第一液压缸132整体和敲打部131整体沿着管道的轴向移动。第一液压缸132的活塞杆能够驱动第二传动杆1312，通过第二传动杆1312驱使第一传动杆1311的锤头13111摆向管壁200或远离管壁200。相对第一液压缸132的活塞杆直接与第一传动杆1311连接的形式，第二传动杆1312的运动过程对摆动动作起到了一定的缓冲作用，进而有利于平衡锤头13111对管壁200的作用力。
35.在本发明一些具体实施例中，敲击机构还包括安装座134。安装座134固定于第二液压缸133的活塞杆的端部，一侧靠近管壁200设置，另一侧分别与第一液压缸132的缸筒的端部、第一传动杆1311未设有锤头13111的一端转动连接。
36.在本发明一些具体实施例中，能量转换机构120包括液压泵121和液动执行器。其中，液压泵121的轴线竖直设置，输入轴与转子111传动连接，出油口与液动执行器连通。液压泵121能够将转子111的机械动能转换为液压能，并能够向液压执行器122供应液压油。液动执行器分别与敲打机构130的第一液压缸132、敲打机构130的第二液压缸133连通。具体地，在液动执行器上设有伸缩动作换向阀和敲击动作换向阀。液动执行器通过第一导流管与第一液压缸132的有杆腔连通，通过第二导流管与第一液压缸132的无杆腔连通，通过第三导流管与第二液压缸133的有杆腔连通，通过第四导流管与第二液压缸133的无杆腔连通。通过液动执行器控制调节第一液压缸132和第二液压缸133的伸缩量，进而控制对管壁
200的敲打力度和敲打点位。另外，液动执行器的出油口与液压泵121的进油口连通，使得液体介质在系统的管路中实现封闭式循环。
37.在本发明一些具体实施例中，能量转换机构120还包括蓄能器123。蓄能器123分别与液压泵121的出油口、液动执行器连通。液压泵121能够向蓄能器123输送液压油，以使蓄能器123储存液压能。蓄能器123能够向液压执行器122供应液压油。
38.在其中一些实施例中，第一液压缸132、敲打部131和安装座134设于第二液压缸133的下方，液动执行器和蓄能器123设于第二液压缸133的上方，液压泵121设于液动执行机构的上方，转子111设于液压泵121的上方。在另一些实施例中，第一液压缸132、敲打部131和安装座134设于第二液压缸133的上方，液动执行器和蓄能器123设于第二液压缸133的下方，液压泵121设于液动执行机构的下方，转子111设于液压泵121的下方。
39.在其中一些工况中，液压泵121将转子111的机械动能转换为液压能，并直接供应液压油给液压执行器122。
40.在另一些工况中，液压泵121将转子111的机械动能转换为液压能，并向蓄能器123输送液压油，以使蓄能器123储存液压能，由蓄能器123供应液压油给液压执行器122。
41.在又一些工况中，蓄能器123和液压泵121向供应液压油给液压执行器122。
42.由于南北方乏风的风力等级并不相同，所以，需要根据使用地域来调整动力发生机构110的转子111的尺寸，使转子111借助乏风能够发生转动。同时，转子的材质可以选用塑料等重量较轻的材质，使得转子易发生转动。当乏风的风力等级足够驱使转子111发生转动时，转子111会发生转动，机械能向液压能转换，能量被储存在蓄能器123内作为备用。通常情况下，敲击机构无需工作，处于闲置状态。发现输送管道的输送效率比较低或者特别低时，敲击机构才代替人工敲打太黑输送管道即可，敲击机构发生敲击动作所需能量来源于蓄能器123所储存的能量。单次作业时，敲击动作重复的次数也比较有限，耗能相对不大。
43.在本发明一些具体实施例中，转子111包括转轴1111和扇叶1112。其中，转轴1111的轴线水平设置。扇叶1112为多个，绕转轴1111的轴线均匀地固定于转轴1111的一端。动力发生机构110还包括联轴器112，联轴器112为90
°
联轴器112，分别与转轴1111未固定有扇叶1112的一端、能量转换机构120的液压泵121的输入轴连接。沿着管道的轴向流动的乏风能够驱使扇片发生转动，以使转轴1111发生转动，进而通过90
°
联轴器112带动液压泵121的输入轴转动，从而完成机械动能向液压能的转换过程。
44.在本发明一些具体实施例中，炭黑输送管道用无源式清理装置100还包括支撑架140。支撑架140整体为“l”型结构，包括侧支撑条和顶支撑条。侧支撑条的顶端与定支撑条的一端固定连接。需要指出的是，在管壁200的外侧固定有管箍300。顶支撑条与侧支撑条的连接端能够与管箍300固定连接，以使炭黑输送管道用无源式清理装置100整体螺接在管箍300上。侧支撑条远离管壁200的一侧面分别与第二液压缸133的缸筒，液动执行器、蓄能器123、液压泵121的泵壳固定连接，能够支撑固定第二液压缸133、液动执行器、蓄能器123和液压泵121。顶支撑条远离侧支撑条的一端的底部固定有轴承，通过轴承与转子111的转轴1111的中部转动连接，能够支撑转子111。
45.需要说明的是，扇叶1112为2-5个，第一驱动气缸为4-5个，第二驱动气缸为4-5个、敲击部为4-5个，蓄能器123为3-5个。根据管道的口径和轴向长度可适当调整它们的数量。
46.本发明还提供一种炭黑输送管道用无源式清理装置100的工作方法，包括以下步
骤：动力发生机构110的转子111利用乏风发生转动，产生机械动能。接着，能量转换机构120将机械动能转换为液压能，储存液压能，并向敲打机构130供应液压油。然后，敲打机构130的敲打部131由液压驱动沿管道的轴向移动。之后，敲打部131由液压驱动摆向管道的管壁200，与管壁200发生碰撞。整体上，转子111能够利用乏风发生转动，产生机械动能，有效地利用了乏风的风能，不再消耗不可再生能源。敲打部131能摆向管壁200，与管壁200发生碰撞，能够代替或协助人工敲打炭黑输送管道的管壁200，保障了管道疏通效率。敲打部131能够沿着由管壁200围成的管道的轴向移动，使得敲打部131能够对管道的多个点位进行敲打，改善了管道疏通效果。增设能量转换机构120，能够将转子111转动所产生机械动能转换为液压能，以供敲打机构130使用。相对于敲打部131直接利用转子111产生的机械动能进行摆动和移动的形式，能量转换机构120使得敲打部131摆动的力度和移动的行程更易被控制调节，进而改善了疏通效果。
47.炭黑输送管道用无源式清理装置100的工作原理如下：扇叶1112感应乏风，发生转动，带动转轴1111转动，进而通过联轴器112带动液压泵121的输入轴转动。液压泵121能够给液动执行器直接供应液压油，也可以向蓄能器123输送液压油，以使蓄能器123储存液压能，由蓄能器123供应液压油给液压执行器122。液压油流入气动执行器后，通过伸缩动作换向阀能够调整液动执行机构向第二液压缸133的输油量，从而使第二液压缸133的伸缩行程发生变化，进而带动敲击部沿管道的轴向移动。通过敲击动作换向阀能够调整液动执行机构向第一液压缸132的输油量，从而使第一液压缸132的伸缩行程发生变化，进而带动敲击部撞击管壁200或远离管壁200。其中，液动执行器通过第一导流管与第一液压缸132的有杆腔连通，通过第二导流管与第一液压缸132的无杆腔连通，通过第三导流管与第二液压缸133的有杆腔连通，通过第四导流管与第二液压缸133的无杆腔连通。
48.在其中一些实际应用中，清理装置的工作过程具体如下：首先，控制敲击动作换向阀和伸缩动作换向阀，使液动执行器停止工作。乏风带动扇叶1112转动从而带动液压泵121工作，将液压能传递至蓄能器123进行储存。
49.接着，控制伸缩动作换向阀，蓄能器123向液动执行器供应液压油，液压油流向第二液压缸133，使第二液压缸133的活塞杆伸出缸筒预设长度。
50.然后，控制敲击动作换向阀，液压油流向第一液压缸132，使第一液压缸132的活塞杆伸出缸筒预设长度，使锤头13111发生摆动，并撞击管壁200的外侧。
51.之后，控制敲击动作换向阀，使第一液压缸132的活塞杆回缩进第一液压缸132的缸筒内，从而使锤头13111远离管壁200。
52.然后，控制伸缩动作换向阀，使第二液压缸133的活塞杆回缩进第二液压缸133的缸筒内。以便进行下一次清理工作。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。