高压喷水喷嘴操纵器装置的制作方法

本发明总体上涉及流体喷嘴操纵器。特别是，本发明涉及一种用于远程保持和操纵高压旋转喷嘴的装置，该高压旋转喷嘴环绕要清洁的物体，其中，喷嘴附接在非常高压力的水源上。

背景技术：

喷水喷嘴通常附接到刚性喷枪的一端上，该刚性喷枪再与高压流体软管连接。喷枪在其近端处由用户/操作人员手持，且它的远端在用于清洁物体表面的多个位置处。这种喷枪通常为至少4英尺长，并能够长达15多英尺，用于一些罐用途中使用。喷枪使得用户能够保持离喷水射流和从正在清洁的表面回溅的射流的安全距离。不过，当在大约5-20kpsi的压力操作时，很难用手握住这样的喷枪。这是因为，用户必须对抗的、由于高压喷嘴喷射而作用在喷枪上的反作用推力很大。由于该反作用力由喷嘴施加在喷枪的远端上，因此操作人员在对抗这种力的同时管理和精确地定位喷嘴是有很大困难的。对于手持喷枪操作，通常反作用力被限制为不超过操作人员重量的1/3，并且在光滑条件下可能甚至更小。另外，在很多情况和限制空间中不能使用这样细长的杆或喷枪。在这样的限制空间中，不可以使用非常高压力的喷嘴。因此需要一种装置，该装置能够在限制空间中携带和操纵这样的喷嘴，同时保持抵消喷嘴反作用力的稳定的喷嘴定位平台。本发明解决了这种需要。

技术实现要素：

根据本发明的用于支承和操纵高压清洁喷嘴的装置可以包括：有轮的框架或底盘；一对操纵器提升器导轨，该对操纵器提升器导轨由固定在底盘上的提升器导轨转动体支承；可水平延伸的臂导轨，该可水平延伸的臂导轨布置在竖直操纵器导轨之间；第一旋转促动器，该第一旋转促动器固定在可水平延伸的臂导轨的远端上；以及第二促动器，该第二促动器垂直地固定在第一旋转促动器上，其中，第二旋转促动器设置成可释放地保持高压清洁喷嘴，该高压清洁喷嘴附接在高压流体软管的远端上。

根据本发明的高压喷嘴操纵器装置的示例实施例包括：有轮的底盘，该底盘有多个外伸支架，这些外伸支架可运动地固定在有轮的底盘上；一对平行操纵器提升器导轨，该对平行操纵器提升器导轨由固定在底盘上的提升器导轨转动体来支承；可水平延伸的臂导轨，该可水平延伸的臂导轨布置在操纵器提升器导轨之间，并由操纵器提升器导轨承载；旋转肘节促动器，该旋转肘节促动器固定在可水平延伸的臂导轨的远端上；线性促动器，该线性促动器固定在旋转促动器和铰接喷嘴支承托架之间。托架的一部分设置成用于在其中保持高压清洁喷嘴。线性促动器设置成使喷嘴和铰接托架旋转通过一圆弧(与旋转肘节促动器的旋转平面垂直)。

提升器导轨转动体设置成使得提升器导轨绕提升器导轨转动体轴线旋转通过大约180度的圆弧，该提升器导轨转动体轴线通常平行于可水平延伸的臂导轨。旋转肘节促动器设置成使铰接喷嘴支承托架在与穿过可伸缩的臂导轨的水平轴线垂直的平面中旋转通过大约270度的圆弧。l形滑架组件可运动地固定在提升器导轨的远侧部分上，并能够沿提升器导轨在提升器导轨的远端和近端之间平移。滑架组件支承可水平延伸的臂导轨，以便使得该臂导轨在提升器导轨之间延伸。空气促动器固定在滑架组件上，用于滑架沿提升器导轨的运动。类似地，另一空气促动器固定在滑架组件上，用于可水平延伸的臂导轨的平移，以便使得固定在可水平延伸的臂导轨的远端上的旋转肘节促动器延伸和缩回。

遥控面板优选地位于环绕要清洁的物体的喷水区域的外部，该遥控面板包含用于各促动器的三位置控制阀。合适的气动软管连接在控制面板和装置的各促动器之间。该控制面板优选地包括五个弹簧负载的控制阀，用于控制可伸缩的臂导轨的运动、提升器导轨的旋转、可伸缩的臂导轨的升高、肘节的旋转以及调节喷嘴支承托架附接在肘节上的角度。

附图说明

当考虑下面的详细说明时，将更好地理解本发明，并将清除除了上面所述之外的其它目的。该说明将参照附图，附图中：

图1是包括本发明特征的操纵器装置的示例实施例的透视图，该操纵器装置在地板或其它大致平坦的支承表面上的支承构型中展开。

图2是图1中所示的操纵器装置的侧视图。

图3是图1所示的操纵器装置的透视图，该操纵器装置处于折叠运输构型中，其中，它的外伸支架支承支腿折叠以便用于运输。

图4是操纵器装置的侧视图，其中，外伸支架支承支腿折叠以便用于运输，如图3中所示。

具体实施方式

在下面的说明中介绍了大量具体细节，以便提供更全面的公开。不过，本领域技术人员显然知道，本发明的技术可以在没有这些具体细节的情况下实现。在一些情况下，公知的特征可能没有详细介绍，以便不会模糊本发明的技术。

在图1的透视图和图2的侧视图中表示了操纵器装置的一个示例实施例100。操纵器装置100的该实施例表示为在图1和图2中的操作位置中展开。该相同装置100在图3和4中表示处于运输位置。

操纵器装置100通过在支承底盘102的公共轴106上的一对轮104而可运动地支承在有轮的底盘102上。在该实施例中的底盘102包括固定在轴106上的大致矩形的盒形框架108。矩形框架的一端支承着中心前部支承支腿110，该中心前部支承支腿110从框架向下延伸至支承表面112，装置100可在该支承表面112上滚动。优选是，该支承支腿110的尺寸设置成：当装置100在表面112上移动至使用位置时，该支承支腿110与轮104一起将框架108支承在与支承表面112大致平行并高于该支承表面112的平面内。或者，一对间隔开的支承支腿110(未示出)可以从框架108的各前部拐角伸出，以便代替单个中心支承支腿110，用于另外的侧向支承。

铰接的外伸支架114固定在矩形框架108的四个拐角中的每一个上，该外伸支架114有在它的远端处的弹性减振支脚116以及在它的近端处的枢轴铰链。在图1和2中，操纵器装置100表示为铰接外伸支架114处于展开的支承构型中，其中，各外伸支架114大致平行和高于支承表面112延伸。在图1和2所示的展开位置中，这些外伸支架114提供了用于装置100的较宽姿态的稳定支承。这些外伸支架114可以在它们的近端旋转至竖直方位，用于装置100的运输，如图3和4中所示。

各外伸支架114在它的远端处有可调节高度的支脚116。可调节支脚116用于补偿在大致水平的支承表面112中的任何不平坦部分。各支脚116可以包括：圆盘形的底部，该底部承载弹性垫；以及有螺纹的杆，该杆从圆盘形底部穿过外伸支架114的远端竖直延伸至有互补螺纹的竖直横向孔中。支脚116的调节可以通过将支脚116拧入和拧出外伸支架114来进行。或者，为了在支承表面112(例如不平坦的地面、岩石或土壤)上使用装置100，支脚116可以由爪或尖钉来代替，以便咬入支承表面112中。外伸支架114的端部可以可选地装备有夹持装置(代替支脚116)，用于保持在格栅或其它结构上。

提升器导轨转动体齿轮箱组件118固定在底盘108上。该转动体齿轮箱组件118刚性地固定在底盘108上，且它的输出轴使得提升器导轨支承块120绕水平轴线旋转(通过提升器支承块120)。转动体齿轮箱组件118包括空气电机124，该空气电机124通过蜗杆传动齿轮箱126而与提升器导轨支承块120连接。该提升器导轨转动体齿轮箱组件118可以设想使得提升器导轨支承块120旋转整个360°。不过，如图所示，在所示实施例中，该旋转由于支承表面112的存在而被限制为大约180°的圆弧。不过，当装置100将安装在不同的表面或结构上时，齿轮箱组件118可以设置成旋转通过合适圆弧，用于该特定结构。

提升器导轨支承块120具有大致矩形的块形状，其具有平行侧部。两个平行的提升器导轨128和130的近端固定在支承块120的相对侧部上。各提升器导轨128和130优选是细长的铝制盒形导轨挤出件，具有正方形截面形状，在各拐角处有轴向延伸肋132。各导轨128和130的至少一个外表面有纵向间隔开的一系列阶梯形凹槽134。各凹槽有与相应的正齿轮(spur)驱动链轮(未示出)互补的形状，如后面进一步解释。

提升器导轨128和130以间隔开的平行的关系在它们的近端处刚性固定在提升器导轨支承块120上。l形平台滑架136与所述近端间隔开并高于该底盘102。连杆导轨止动块(未示出)固定在导轨128和130的远端之间并横过该远端，以便保持导轨128和130平行。

该滑架136具有大致矩形的竖直板部分138和大致矩形的水平部分140，该水平部分140刚性地固定在竖直板部分138上。滑架136通过多个引导轮142而可运动地被捕获在各提升器导轨128和130上，该引导轮142可旋转地固定在竖直板部分138的下侧。这些引导轮142各自与导轨128或130的一个肋132接合。

竖直驱动齿轮箱144固定在竖直板部分138的上表面上，该竖直驱动齿轮箱144承载竖直驱动空气电机146。竖直驱动齿轮箱144承载正齿轮驱动链轮(未示出)，该正齿轮驱动链轮与在右侧导轨128中的阶梯形凹槽134接合，如图1中所示。图1-4中所示的结构只是示例。或者，竖直驱动齿轮箱144可以安装在竖直板部分138的相对侧部上，以使得竖直驱动齿轮箱144在导轨130(而不是导轨128)中的阶梯形凹槽134上对齐。

如上所述，水平板部分140刚性地固定在竖直板部分138上。多个引导轮148(优选地四个)固定在水平板部分140的底侧表面上。水平臂导轨150支承在引导轮148之间，该引导轮148骑在导轨150的导轨肋132上。该导轨150在一对平行的提升器导轨128和130之间延伸。因此，这些引导轮148在滑架136下面在底盘102上方使臂导轨150悬挂，并使得臂导轨150可运动地固定在滑架136上。应当理解，图1-4中所示的这种结构只是示例。例如，滑架136可以倒转，以使得水平臂导轨150承载在滑架136上方，而不是如图所示悬挂在下面。

这种水平臂导轨150也是具有矩形截面的细长金属挤出件，有沿截面各拐角的轴向延伸肋132。与提升器导轨128和130相同，在所示结构中，水平臂导轨150的上表面有一系列阶梯形凹槽134。

水平驱动齿轮箱152固定在滑架136的水平板部分140的上表面上。水平驱动齿轮箱152在内部承载另一正齿轮驱动链轮(不可见)，该正齿轮驱动链轮与水平臂导轨150中的阶梯形凹槽134接合。水平臂空气电机154固定在齿轮箱152上，且操作而使得与阶梯形凹槽134接合的正齿轮驱动链轮旋转，以便使得水平臂导轨150从提升器导轨128和130之间独立地延伸和缩回。

铰接喷嘴支承组件156固定在水平臂导轨150的远端上。该喷嘴支承组件156有气动驱动的可旋转肘节158和铰接的喷嘴支承托架160，该喷嘴支承托架160固定在肘节158上。可旋转肘节158可以绕所述臂导轨150的远端完全旋转大约270度。气动促动器162固定在铰接托架160和肘节158之间。铰接托架160能够绕它的铰链旋转通过大约90度的圆弧。在托架160上的夹子164可释放地保持喷嘴166。

该喷嘴166机械地固定在高压流体软管(未示出)的远端上，所述高压流体软管将水或其它洗涤流体以非常高的压力(大约几千磅/平方英寸)供给喷嘴166。如上所述，在如图1所示的位置中，喷嘴166能够通过气动促动器162而绕托架160的铰接旋转通过优选是大约90°的圆弧。同时，可旋转肘节158优选是能够绕水平导轨150的中心轴线旋转大约270°。这种旋转限制是为了防止附接在喷嘴166上的高压软管的不合适的扭转。同时或顺序地，承载所述滑架136(该滑架136有水平导轨150和喷嘴支承组件156)的提升器导轨128和130通常也能够绕提升器转动体组件118的轴线在竖直平面中旋转大约180°的圆弧，该提升器转动体组件118沿着在支承表面112上方的底盘102对齐。不过，当装置100合适地定位在不同支承表面上(该支承表面并不凸出超过转动体组件118)时，承载所述滑架136的提升器导轨128和130可以设想通过转动体组件118而旋转通过大得多的圆弧。最后，水平臂150可以独立于前面所述的旋转而延伸和缩回它的全部长度，且滑架136可以在操作人员希望时独立地在提升器导轨128和130上升高和降低。

装置100设计成在喷水工具的整个操作压力范围内保持稳定地完全地处理喷嘴166的反作用力。该范围为从大约1kpsi延伸至大约40kpsi，其中，喷嘴反作用力直到至少大约300ft-lbs。操纵根据本发明的操纵器装置100的这种灵活性还能够允许站在远离实际清洁操作处的操作人员精确地定位高压喷嘴166，以便到达迄今为止不能安全达到的待清洁区域。

公共轴106通过提升连杆170而固定在底盘框架108上，该提升连杆170使得底盘102能够升高或降低。在底盘102的下降位置中，轮104升高而离开支承表面112。在底盘102的升高位置，如图3和4中所示，轮104降低到外伸支架114的延伸位置的下方，以使得轮104支承所述装置100。这允许外伸支架114升高至图3和4所示的位置。在这种情况下，装置100由轮104和前支承支腿110来支承。

还可以设想操纵器装置的很多代替方案和变化。例如，代替有轮的底盘，底盘102可以安装在一组轨道上、在机械运输平台上、轨道车辆上、脚手架上或者x/y定位器框架上。促动器可以是气动、液压或电动的。外伸支架114和支脚116只是示例性的。它们可以由不同设置的固定结构来代替，例如用于接合平台格栅或其它结构的夹子。在操纵器装置100的其它应用中，气动促动器可以由液压流体促动器或电机来代替。因此，本发明技术的范围只由附加权利要求和适用的法律原则来限制。