一种锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的制作方法

1.本发明属于工程测量技术领域，涉及一种锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置。


背景技术：

2.冷态动力场测试是在冷态下检测锅炉内空气流场的状态，发现设备缺陷并为锅炉热态运行燃烧做参考。测试内容主要是各燃烧器喷口的风速和炉内气流状态。
3.目前进行锅炉冷态空气动力场测试需要在锅炉内搭设大量脚手架或可升降平台等测量平台，成本高，工期长，且测量平台对流场的状态也有一定影响，易导致测量结果出错。此外，锅炉冷态空气动力场测试需要较多专业人员进入炉内，在含有灰尘、煤粉的高速气流中长时间测量，危险性高，测量难度大。
4.申请公布号为cn108453698a的中国专利公开了一种智能检测机器人，包括车体底盘，车体底盘上设有二维校准装置，二维校准装置包括风速传感器支架、第一滑块、x轴滑槽、x轴滚珠丝杠、x轴步进电机、第二滑块、y轴滑槽、y轴滚珠丝杠以及y轴步进电机，风速传感器支架的一端固定连接风速传感器，风速传感器的另一端固定连接有第一滑块，第一滑块与x轴滚珠丝杠螺纹连接，x轴滚珠丝杠设于x轴滑槽中，x轴滚珠丝杠连接x轴步进电机，x轴滑槽底面固定连接有第二滑块，第二滑块与y轴滚珠丝杠螺纹连接，y轴滚珠丝杠设于y轴滑槽中，y轴滚珠丝杠连接y轴步进电机，以实现风速传感器在x轴和y轴方向上的自由运动，以测量风速。
5.由于检测机器人是以行走在壁面上的车轮作为支撑点的，上述的二维校准装置安装在底盘上表面，距离壁面相对较远，导致检测机器人在沿壁面行走时的倾覆力臂较大，容易发生倾覆，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置，以解决现有技术中的检测机器人在沿壁面行走时的偏心力矩较大，容易发生倾覆的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的技术方案是：锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置，包括：车体，用于承载检测模块；行走履带，处于车体左右方向上的两侧，用于吸附在壁面上并驱动车体在前后方向上行走；模块安装槽，下沉设置在所述车体上，且沿车体的左右方向延伸，供相应检测模块装入以减小检测模块的重心相对于壁面的距离。
8.有益效果是：在检测模块安装到模块安装槽内后，检测模块相比于现有技术较为靠近壁面，这样可以减小倾覆力臂，进而减小了倾覆力矩，使车体稳定可靠的在锅炉的壁面上行走。而且，模块安装槽沿左右方向延伸，在检测模块安装槽模块安装槽后，能够减小车体在前后方向上的长度，有利于车体在锅炉的壁面上行走。
9.进一步的，所述车体在前后方向上具有凸出行走履带相应端的凸出部分，所述模块安装槽下沉设置在凸出部分上。
10.进一步的，所述凸出部分凸出行走履带的后端设置。
11.有益效果是：考虑实际应用场景，锅炉的壁面上可能粘附焦块、焊瘤等凸起的障碍，遇到这样的障碍时，车体的车头抬高，如果模块安装槽设置在车体前部，则会使模块重心离壁面更远，增大了倾覆力矩，而将模块安装槽设置在车体的后部，则能够减小倾覆力矩，保证车体在行走过程中的稳定性。
12.进一步的，所述车体为箱式结构，车体具有开口朝上的缺口，缺口内嵌入有槽型折弯板，槽型折弯板的腔体形成所述的模块安装槽。
13.有益效果是：这样箱式结构的车体，能够减轻车体的总体质量，保证行走履带能够较好的吸附在壁面上。
14.进一步的，所述槽型折弯板的底部沿模块安装槽延伸方向的两端设有台阶结构，所述车体的缺口处设有相应侧板，槽型折弯板通过台阶结构支撑在相应侧板的支撑面上，以使槽型折弯板具有低于相应侧板支撑面的部分。
15.有益效果是：这样设计，使模块安装槽的槽底低于相应侧板支撑面，在检测模块安装到模块安装槽内后，相应侧板能够对检测模块在模块安装槽的延伸方向限位，保证检测模块的稳定性。
16.进一步的，所述车体上设有可拆连接结构，在检测模块装入模块安装槽后，通过可拆连接结构将检测模块固定在模块安装槽内。
17.有益效果是：通过可拆连接结构实现了检测模块可拆安装在模块安装槽内，使车体根据需要可以安装不同的检测模块。
18.进一步的，所述可拆连接结构包括锁销和弹性件，弹性件用于向锁销施加弹性作用力，以使锁销与相应检测模块上的锁孔配合进而将检测模块固定在模块安装槽内。
19.有益效果是：通过锁销与相应检测模块上的锁孔配合将检测模块锁紧在模块安装槽内，该安装方式较为简单，便于检测模块可拆安装在模块安装槽内。
20.进一步的，所述检测模块包括风速测量模块，所述模块安装槽在其延伸方向的至少一端为开口结构，风速测量模块包括伸缩缸铰接座，伸缩缸铰接座内安装有第一伸缩缸和第二伸缩缸，第一伸缩缸的一端铰接在伸缩缸铰接座内，另一端安装有风速仪，第二伸缩缸的一端铰接在伸缩缸铰接座内，另一端铰接在第一伸缩缸上，伸缩缸铰接座具有避让第一伸缩缸和第二伸缩缸的避让结构，该避让结构与所述开口结构对应。
21.有益效果是：这样设计可以实现风速仪相对车体的距离和角度的调节，便于对燃烧器喷口进行测量；而且，将第一伸缩缸和第二伸缩缸安装在伸缩缸铰接座内，便于将风速测量模块安装在车体上。
22.进一步的，所述检测模块包括烟花点火模块，烟花点火模块包括烟花导向筒和导向筒固定座，烟花导向筒固定在导向筒固定座上，烟花导向筒远离导向筒固定座的一端为封闭结构，烟花导向筒靠近封闭结构的筒壁上设有释放孔。
23.有益效果是：烟花点火模块能够测量锅炉内的气流流向，而在烟花导向筒上设置封闭结构，能够降低烟雾的初速度，避免烟雾的初速度较大对气流造成影响，导致测量的结果不准确。
24.进一步的，所述车体上设有清渣装置和清灰装置，清渣装置设置在相应行走履带的前方，用于清除壁面上行走履带行走路线上的灰渣，清灰装置设置在相应行走履带的后部，用于清除吸附在行走履带上的灰渣。
25.有益效果是：清渣装置能清理行走履带行走路线上壁面上的灰渣，防止壁面因结渣过多导致行走履带上磁铁的磁吸附力下降；清灰装置可清扫行走履带上磁铁吸附的灰渣，防止灰渣吸附过多导致磁铁吸附力下降。
附图说明
26.图1为本发明锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的具体实施例1的安装风速测量模块的结构示意图；图2为图1中后部的结构示意图；图3为本发明锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的具体实施例1的安装烟花点火模块的结构示意图；图4为图3中可拆连接结构在车体上安装的结构示意图；图5为图4中可拆连接结构与第二锁孔配合的结构示意图；图6为图4中导向筒固定座的结构示意图；图7为图2中伸缩缸铰接座的结构示意图；图8为图2中清灰装置的结构示意图；图中：1-车体；2-行走履带；3-模块安装槽；4-伸缩缸铰接座；41-第一锁孔；42-伸缩缸安装槽；5-第二伸缩缸；6-第一伸缩缸；7-风速仪；8-解锁杆；9-第二壳体；10-毛刷；11-航空接头；12-第一壳体；13-钢刷；14-导向筒固定座；141-第二锁孔；142-导向筒安装孔；15-烟花导向筒；16-锁销安装座；17-弹性件；18-锁销；19-避让孔；20-固定孔；21-固定螺钉；22-第二电机；23-腰型孔；24-紧固螺钉；25-释放孔；26-车灯；27-云台；28-摄像头；29-外护板；30-内护板；31-主动轮；32-从动轮；33-履带；34-磁铁；35-缺口；36-台阶结构；37-侧板。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行走一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
29.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述
要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“上”、“下”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
30.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
31.本发明锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的具体实施例1：如图1所示，锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置包括车体1，车体1用于承载检测模块，车体1的左右两侧分别设有行走履带2，行走履带2用于吸附在壁面上并驱动车体1行走，本实施例中的行走履带2包括履带33、后部的主动轮31和前部的从动轮32，履带33缠绕在主动轮31和从动轮32上，履带33上设有磁铁34，以将车体1吸附在壁面上。在其他实施例中，前部的从动轮也可以替换为主动轮。
32.本实施例中，车体1上设有模块安装槽3，模块安装槽3下沉车体1设置，由于主动轮一般设置在车体1的后部，模块距离主动轮的位置越近，车头抬高形成的倾覆力矩增量越小，因此，优选的，将模块安装槽3设置在车体1的后部且靠近主动轮31的位置，即将模块安装槽3设置在车体1凸出履带后端的凸出部分上。具体理由如下，在检测模块安装到模块安装槽3内后，检测模块相比于现有技术较为靠近主动轮，这样可以减小倾覆力臂，进而减小了倾覆力矩，使车体1稳定可靠的在锅炉的壁面上行走。而且，考虑实际应用场景，锅炉的壁面上可能粘附焦块、焊瘤等凸起的障碍，遇到这样的障碍时，车体1的车头抬高，如果模块安装槽设置在车体前部，则会使检测模块重心离壁面更远，增大了倾覆力矩，而将模块安装槽3设置在车体1的后部，则能够减小倾覆力矩，保证车体1在行走过程中的稳定性。其中，倾覆力臂是指相应检测模块的重心与锅炉壁面的距离。
33.如图2和图7所示，模块安装槽3为左右贯通结构，模块安装槽3内安装有风速测量模块，风速测量模块构成检测模块，风速测量模块包括伸缩缸铰接座4，伸缩缸铰接座4具有伸缩缸安装槽42，伸缩缸安装槽42内安装有第一伸缩缸6和第二伸缩缸5；本实施例中，第一伸缩缸6的一端铰接在伸缩缸铰接座4内，另一端安装有风速仪7，优选的，第一伸缩缸6的缸体铰接在伸缩缸铰接座4内，第一伸缩缸6的伸缩杆上安装有风速仪7；第二伸缩缸5的一端铰接在伸缩缸铰接座4内，另一端铰接在第一伸缩缸6的缸体上，优选的，第二伸缩缸5的缸体铰接在伸缩缸铰接座4内，第二伸缩缸5的伸缩杆铰接在第一伸缩缸6的缸体上。伸缩缸安装槽42的其中一侧具有避让结构，以避让第一伸缩缸6和第二伸缩缸5。在其他实施例中，模块安装槽在左右方向上的一端为贯通结构。
34.上述的第一伸缩缸6伸缩时，能够调节风速仪7相对车体1的距离，这样风速仪7就可以测量燃烧器喷口不同位置的风速；上述的第二伸缩缸5伸缩时，能够调节第一伸缩缸6相对车体1的倾斜角度，进而实现风速仪7的角度调节，这样在燃烧器喷口与壁面有一定夹角时，风速仪7也可以对燃烧器喷口进行测量。
35.如图3和图6所示，模块安装槽3内安装有烟花释放模块，烟花释放模块构成检测模块，烟花释放模块包括烟花导向筒15和导向筒固定座14，导向筒固定座14具有导向筒安装孔142，烟花导向筒15固定在导向筒安装孔142内，烟花导向筒15远离导向筒固定座14的一端为封闭结构，烟花导向筒15靠近封闭结构的筒壁上设有释放孔25。其中，导向筒固定座14内还设有电动打火器（未画出），电动点火器用于电动点燃烟花导向筒15中的烟花。在烟花释放时，烟花被烟花导向筒15的封闭结构阻挡，之后烟雾从释放孔25中释放出，并被锅炉内
的气流携带走，通过摄像机或人眼观察烟雾流动，以测量锅炉内的气流状态。其中，在烟花导向筒上设置封闭结构，能够降低烟雾的初速度，避免烟雾的初速度较大对气流造成影响，进而导致测量的结果不准确。
36.本实施例中，当测量风速时在模块安装槽3内安装风速测量模块进行测量，当模拟锅炉冷态流场时将风速测量模块从模块安装槽3内拆下，并安装烟花点火模块进行相关测试。
37.为了实现上述风速测量模块和烟花点火模块更换，在车体1上设置有可拆连接结构，如图4和图5所示，可拆连接结构包括锁销安装座16，锁销安装座16通过穿装在车体1上固定孔20内的固定螺钉21固定在车体1上；锁销安装座16上安装有锁销18和弹性件17，优选的，弹性件17为压簧，锁销18上设有解锁杆8，锁销18远离压簧的一端设有斜面。
38.本实施例中，车体1为箱式结构，车体1具有开口朝上的缺口35，缺口35处内嵌有几字形板，模块安装槽3由开口朝上的几字形板围合而成，几字形板的翻边上设有固定孔，几字形板通过螺栓固定在车体1上；模块安装槽3的槽壁上设有避让孔19，避让孔19用于避让锁销18。其中，几字形板构成槽型折弯板。在其他实施例中，槽型折弯板可以为u型板，u型板嵌入缺口后焊接在车体上。
39.其中，几字形板的底部沿模块安装槽3延伸方向的两端设有台阶结构36，车体1的缺口35处设有相应侧板37，几字形板通过台阶结构36支撑在相应侧板37的支撑面上，以使几字形板具有低于相应侧板37支撑面的部分，即模块安装槽3的底部低于侧板37的支撑面，在检测模块安装到模块安装槽3内后，相应侧板37能够对检测模块在模块安装槽3的延伸方向限位，保证检测模块的稳定性。
40.如图6和图7所示，导向筒固定座14的下部设有第二锁孔141，伸缩缸铰接座4的下部设有第一锁孔41；本实施例中，第二锁孔141和第一锁孔41的结构相同，且与锁销18配合的方式也相同，因此，本实施例中以第二锁孔141与锁销18的配合为例进行说明。
41.在导向筒固定座14未安装到模块安装槽3内时，锁销18在弹性件17的作用下穿过避让孔19，进入到模块安装槽3内，在导向筒固定座14向模块安装槽3安装时，导向筒固定座14由上向下安装，此时要使第二锁孔141对准锁销18的位置，在导向筒固定座14向下移动的过程中，导向筒固定座14的下部先与锁销18的斜面接触并顶推配合，使锁销18压缩弹性件17缩入锁销安装座16内，在导向筒固定座14安装到位后，第二锁孔141与避让孔19对应贯通，此时锁销18在弹性件17的弹性作用力下复位，进入到第二锁孔141内，进而将导向筒固定座14锁紧在模块安装槽3内。
42.为了保证导向筒固定座14的稳定性，在车体1上沿模块安装槽3的延伸方向设置有两个，对应的模块安装槽3上的避让孔19设置有两个。其中，导向筒固定座14的前后侧均设有第二锁孔141，每侧的第二锁孔141的数量为两个，且与模块安装槽3上的避让孔19对应，以使导向筒固定座14上的导向筒安装孔142的开口无论朝向车体1的左侧或右侧，均可以通过锁销18将导向筒固定座14锁紧在模块安装槽3内。
43.在需要更换模块时，拨动解锁杆8，使锁销18压缩弹性件17并缩入锁销安装座16内，实现了导向筒固定座14的解锁；之后安装伸缩缸铰接座4即可，伸缩缸铰接座4的安装方式与导向筒固定座14的安装方式箱相同，在此不再赘述。
44.如图1所示，车体1上设有清渣装置，清渣装置设置在相应行走履带2的前方，用于
清除壁面上行走履带2行走路线上的灰渣。具体的，清渣装置包括钢刷13、第一电机、第一壳体12和航空接头11。第一电机安装在第一外壳12内，钢刷13和第一电机的输出轴通过联轴器连接，第一电机工作时带动钢刷13转动，以清除壁面上沉积的灰渣，避免灰渣影响行走履带2的吸附力。
45.其中，第一壳体12和航空接头11通过螺纹连接，第一电机的电源线和航空接头11相连，航空接头11设置在车体1的前部，航空接头11可以固定清渣装置并控制第一电机电源线的通断。
46.为了避免清渣装置清除的灰渣吸附在行走履带2上，影响行走履带2的吸附力，在车体1上还设有清灰装置，清灰装置设置在相应行走履带2的后部，用于清除吸附在行走履带2上的灰渣。具体的，如图8所示，清灰装置包括毛刷10、第二电机22和第二壳体9，第二电机22安装在第二壳体9内，毛刷10和第二电机22的输出轴通过联轴器连接，在第二电机22工作时毛刷10转动，以清扫行走履带2上的灰渣。
47.本实施例中，第二壳体9上设有沿车体1前后方向延伸的腰型孔23，腰型孔23的数量为四个，腰型孔23内穿装有紧固螺钉24，第二壳体9通过紧固螺钉24固定安装在车体1上。
48.其中，清灰装置在前后方向上位置可调的固定安装在车体1上，以使毛刷10压紧在履带33的磁铁34上。具体的，在调节毛刷10对履带33上磁铁34的压紧程度时，先旋松紧固螺钉24，然后在前后方向上移动第二壳体9，直至毛刷10压紧履带33上的磁铁34，之后重新旋紧紧固螺钉24即可。
49.本实施例中，需要保证同一侧的清渣装置的钢刷13、履带上的磁铁以及清灰装置的毛刷10在前后方向延伸的一条直线上。
50.如图3所示，车体1前部设有车灯26，车灯26用于照明；车体1的上部有摄像头28，以查看车体1的行走路线并观察测量位置，摄像头28安装在云台27上，云台27可调整摄像头28拍摄角度。
51.本实施例中，车体1上还设有外护板29和内护板30，外护板29和内护板30能够对行走履带2起到保护作用；主动轮31和从动轮32的转轴通过轴承转动装配在内护板30和外护板29上，外护板29和内护板30之间还设有固定杆（未画出），固定杆从履带33中间穿过以固定连接外护板29和内护板30，进而保持外护板29和内护板30的结构稳定。
52.该爬壁装置可满足锅炉进行冷态动力场测试的需求，提高了锅炉动力场试验的安全性，减轻了测试人员的劳动强度，节约了搭设脚手架的成本，具有极高的实用价值和经济效益。
53.本发明锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的具体实施例2：实施例1中，车体1上设有可拆连接结构，风速测量模块或烟花点火模块通过可拆连接结构安装在模块安装槽3内，本实施例中，风速测量模块或烟花点火模块在安装到模块安装槽内后不可拆卸。
54.本发明锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的具体实施例3：实施例1中，可拆连接结构包括锁销18和弹性件17，弹性件17用于向锁销18施加弹性作用力，以使锁销18与相应模块上的锁孔配合进而将相应模块锁紧在模块安装槽3内，本实施例中，可拆连接结构包括螺栓和设置在车体上的螺纹孔，相应的模块上设有穿孔，穿孔与螺纹孔对应，在模块安装到模块安装槽内后，模块通过螺栓可拆安装在模块安装槽内。
55.本发明锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的具体实施例4：实施例1中，模块安装槽3设置在车体1凸出行走履带2后端的凸出部分上，减小倾覆力矩，保证车体在行走过程中的稳定性，本实施例中，模块安装槽设置在车体的中部位置，以减小倾覆力矩，此时车体每侧设置有两个行走履带，同一侧的两个行走履带分别设置在车体的前部和后部，以避让安装槽模块安装槽内的检测模块。
56.在其他实施例中，模块安装槽也可设置在车体凸出行走履带前端的凸出部分上。
57.本发明锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的具体实施例5：实施例1中，风速测量模块包括伸缩缸铰接座4，伸缩缸铰接座4内安装有第一伸缩缸6和第二伸缩缸5，第一伸缩缸6的一端铰接在伸缩缸铰接座4内，另一端安装有风速仪7，第二伸缩缸5的一端铰接在伸缩缸铰接座4内，另一端铰接在第一伸缩缸6上，以实现风速仪7相对车体1的距离和角度的调节，本实施例中，风速测量模块不包括伸缩缸铰接座，第一伸缩缸的一端铰接在模块安装槽内，另一端安装有风速仪，第二伸缩缸的一端铰接在模块安装槽内，另一端铰接在第一伸缩缸上，以实现风速仪相对车体的距离和角度的调节。
58.本发明锅炉冷态空气动力场测试爬壁装置的具体实施例6：实施例1中，风速测量模块包括伸缩缸铰接座4，伸缩缸铰接座4内安装有第一伸缩缸6和第二伸缩缸5，第一伸缩缸6的一端铰接在伸缩缸铰接座4内，另一端安装有风速仪7，第二伸缩缸5的一端铰接在伸缩缸铰接座4内，另一端铰接在第一伸缩缸6上，以实现风速仪7相对车体1的距离和角度的调节，本实施例中，只有第一伸缩缸能够伸缩，此时只能调节风速仪相对车体的距离。在其他实施例中，可以只有第二伸缩缸能够伸缩，此时只能调节风速仪相对车体的角度。
59.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。