一种表面处理装置的制作方法

1.本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种表面处理装置。


背景技术：

2.表面处理技术常用于清除船舶、化工罐或其他装备表面的涂料、锈迹、污物等，应用场景广泛，通过高压水射流喷射至待处理表面，利用冲击力完成表面处理过程。现有技术中的表面处理装置设置有旋转轴和与旋转轴固定连接的喷杆，旋转轴未连接驱动机构，喷杆上设置有用于朝向待处理表面喷射高压水的多个喷嘴，喷嘴的喷射方向设置为与垂直于工作表面的方向呈一定夹角，利用水射流的侧向分力推动喷杆和旋转轴旋转，从而使每个喷嘴喷射的高压水在待处理表面上形成环形处理轨迹，多个喷嘴的处理轨迹覆盖圆形处理面积。
3.上述表面处理装置，由于喷嘴喷射出的高压水喷射方向不是垂直于工作表面的，因此水射流对待处理表面形成的冲击力造成能量浪费，并且由于推动喷杆旋转的侧向分力无法精确控制，导致喷杆的转速无法根据不同应用场景进行调节，表面处理装置适应性差，喷杆的转速无法精确保持稳定，从而影响表面处理程度均匀性以及旋转体密封件的使用寿命。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能够最大化利用水射流冲击力，提高表面处理应用场景适应性，提高表面处理程度均匀性，以及提高旋转体密封件使用寿命的表面处理装置。
5.本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种表面处理装置，包括：本体；喷杆，设置有第一通道和朝向待处理表面设置有多个喷嘴；回收盘，限定有向待处理表面喷射高压水的作业空间，以适于避免表面处理产生的废物外溢并通过负压方式将所述废物排出；驱动电机，包括定子和设置于所述定子内部用于输出旋转运动的主轴，所述主轴的输出端伸入所述作业空间并与所述喷杆固定连接，以适于驱动所述喷杆旋转；其中，所述主轴内部设置有用于通过高压水的第二通道，所述第二通道与所述第一通道和所述多个喷嘴连通，以适于高压水依次通过所述主轴的第二通道、所述喷杆的第一通道和所述喷嘴射出。
6.本发明通过驱动电机驱动喷杆旋转，无需通过水射流的水平分力为喷杆旋转提供动力，能够充分利用水射流的冲击力进行表面处理作业；使用驱动电机根据不同场景设定不同的旋转速度，提高的表面处理装置的适应性，并且方便控制旋转速度恒定，从而保证各点水射流压力稳定，提高了表面处理程度均匀性，大大提高了表面处理装置的作业效率，提高了旋转体密封件的使用寿命。
7.进一步地，本发明的表面处理装置，所述主轴包括转子空心轴和插入所述转子空心轴内部与所述转子空心轴固定连接的旋转轴，所述喷杆固定连接于所述旋转轴的输出端，以适于被所述驱动电机驱动旋转；所述第二通道设置在所述旋转轴内部。
8.进一步地，本发明的表面处理装置，所述驱动电机还包括转接壳，所述转接壳设置在所述定子靠近所述输出端的外部，所述转接壳分别与所述定子、回收盘固定连接，以适于通过所述转接壳将所述驱动电机固定连接于所述回收盘；所述转接壳靠近所述回收盘的一端设置有开孔，以适于所述主轴输出端从所述开孔伸出。
9.进一步地，本发明的表面处理装置，所述驱动电机还包括套设在所述转接壳外部的第一法兰，所述第一法兰分别与所述转接壳和所述回收盘固定连接，以适于通过所述第一法兰将所述驱动电机固定连接于所述回收盘。
10.进一步地，本发明的表面处理装置，所述多个喷嘴沿从所述喷杆旋转中心向外的方向，以由疏至密的方式分布在所述喷杆上。
11.进一步地，本发明的表面处理装置，所述驱动电机远离所述输出端的另一端设置有接头，所述接头与所述主轴的所述第二通道连通，以适于高压水通过所述接头流入所述第二通道。
12.进一步地，本发明的表面处理装置，所述驱动电机还包括第二法兰和顶盖，所述定子远离所述输出端的另一端通过所述第二法兰固定连接有顶盖，所述顶盖设置有通孔，所述通孔内依次插设有插针和接头，以适于高压水依次通过所述接头和插针流入所述第二通道。
13.进一步地，本发明的表面处理装置，所述回收盘包括盘体和密封环，所述盘体分别与所述本体和驱动电机固定连接，所述密封环套设于所述盘体底部区域外部且通过弹性导杆与所述盘体连接，以适于调节所述密封环与所述盘体沿旋转中心轴方向上的相对位置，从而调节所述作业空间的体积。
14.进一步地，本发明的表面处理装置，所述回收盘上设置有负压口，负压管通过所述负压口与所述作业空间连通，以适于通过负压方式将所述作业空间内的废物排出。
15.进一步地，本发明的表面处理装置，所述主轴输出端设置有与所述第二通道连通的第二通道堵头，所述喷杆顶部中心设置有与所述主轴输出端匹配的沉槽，所述沉槽内设置有与所述第一通道连通的第一通道堵头，以适于当所述主轴输出端插入所述沉槽使得所述主轴与所述喷杆固定连接时，所述第二通道堵头与第一通道堵头连通。
16.本发明通过上述技术方案，可以实现如下效果：
17.本发明驱动电机驱动喷杆旋转，能够最大化利用水射流冲击力，提高表面处理应用场景适应性，提高表面处理程度均匀性，以及提高旋转体密封件使用寿命。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。
19.图1为本发明表面处理装置示意图；
20.图2为本发明表面处理装置的部分组件第一视角示意图；
21.图3为本发明表面处理装置的部分组件第二视角示意图；
22.图4为本发明驱动电机部分剖视图；
23.图5为本发明喷嘴分布示意图；
24.图6为本发明驱动电机示意图；
25.附图标记：
26.1-本体，11-连接板，2-行走机构，3-驱动电机，31-定子，32-转子空心轴，33-旋转轴，331-第二通道堵头，34-转接壳，35-第二法兰，36-顶盖，37-第一法兰，4-回收盘，41-盘体，411-负压口，42-密封环，421-密封垫，431-固定板，432-导向杆，433-弹簧，5-喷杆，51-喷嘴。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.通常在此处附图中描述和显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。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。
29.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“顶”、“底”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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和简化描述，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。
31.虽然本发明中使用“第一”、“第二”等表述来描述本发明的实施方式的不同部件，但是“第一”、“第二”仅是为了在不同的部件之间进行区分，而并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，可以是两部件之间直接固定连接，也可以通过第三部件将两部件进行间接固定连接；可以是两部件相对位置不变的固定连接，也可以是相对位置可改变的活动连接。术语“固定连接”应做广义理解，可以是两部件之间相对位置不变的不可拆卸地连接，也可以是两部件之间相对位置不变的可拆卸地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.在对船舶、化工罐或其他装备进行表面处理时，将表面处理装置移动到表面待处理区域，将高压水喷射到待处理表面，利用水射流形成的冲击力去除待处理表面的涂料、锈迹、污物等杂质。这一处理过程需要控制三个因素：第一，水射流的压力需要足够高，使得水射流能快速去除表面杂质；第二，水射流在待处理表面形成的轨迹应呈环形，使得多个喷嘴的水射流轨迹可以基本上组成圆形面积覆盖表面待处理区域；第三，喷杆旋转带动水射流在待处理表面形成环形轨迹的过程中，待处理表面具体某个点位的杂质去除程度与水射流停留在该点位的时间和水射流在该点位的冲击力均具有关联性，因此，应控制水射流通过环形轨迹上各点位的时间足够且一致，并且保证水射流强度足够且一致，使得环形轨迹上各点位杂质去除程度高，去除程度均匀一致，从而提高表面效率。
34.然而，现有技术的表面处理装置在通过水射流的冲击力对待处理表面进行杂质去
除过程的同时，利用水射流与待处理表面形成的冲击力的水平分力驱动喷杆和旋转轴进行旋转，虽然实现了喷杆上喷嘴喷射的水射流在待处理表面形成环形轨迹，然而还存在如下问题：第一，由于水平分力分担了水射流的一部分冲击力，导致水射流直接作用用于杂质去除的冲击力被削弱，不足以完全去除表面杂质；第二，由于在喷杆旋转过程中水平分力无法控制稳定，而从喷嘴喷射出的水射流压力基本恒定，导致水射流直接作用在待处理表面的冲击力无法控制稳定，使得环形轨迹上各点位的杂质去除程度不一致，可能因局部点位表面处理效果不佳而延长表面处理装置在该区域的处理时长，降低了表面处理效率；第三，水平分力不稳定引起喷杆转速不稳定，导致环形轨迹上各点位的水射流冲击时间一致性较差，影响了环形轨迹上各点位的杂质去除程度均匀性，同时由于此种喷杆旋转驱动方式无法实现对喷杆旋转速度的控制，使得表面处理装置针对不同应用场景和表面处理目的时的适应性较差，需要根据不同应用场景和表面处理目的重新调整喷嘴与水平方向的夹角角度，甚至需要调整从喷嘴喷射处水射流压力，大大降低了工作效率和使用便捷性；第四，水平分力不稳定引起的喷杆旋转速度不稳定，使得对旋转体的密封件产生不稳定的磨损冲击，降低了旋转体密封件的使用寿命。
35.为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种利用电机驱动喷杆旋转的主动旋转式表面处理装置。如图1所示，本发明具体实施方式的表面处理装置包括用于承载表面处理装置各机构的本体1，本体1可以呈底座形式、支架形式或其他常规的基础结构形式，只要能满足各机构的安装和正常工作即可。除满足各机构的安装需要，本体1还可以形成有供操作者搬运或推拉操作的握持结构，或者形成有供远程操作撑杆连接的连接结构。
36.本发明具体实施方式的表面处理装置还包括行走机构2，行走机构2可以是由电机、液压马达、燃油机驱动的转动行走机构，也可以是不附带驱动机构，在使用者推动表面处理装置移动过程中仅其导向支撑作用的被动行走机构。在本发明的具体实施方式中，行走机构2由本体两侧分别设置一对行走轮组成，本领域技术人员能够理解，行走机构2也可以是履带、具有移动表面处理装置的其它结构。
37.如图1-3所示，本发明具体实施方式的表面处理装置还包括驱动电机3、回收盘4和喷杆5。回收盘4用于限定一作业空间将表面处理过程产生的高压水飞沫和从表面去除的杂质等废物罩住，并通过负压方式抽走统一收集，避免四处飞溅造成人员伤害、已处理表面刮伤或污染环境。回收盘4的顶部中心区域两侧分别通过连接板11与本体1固定连接，回收盘4的中心区域顶部，位于两个连接板11之间，固定连接有驱动电机3，从而通过回收盘4间接将驱动电机3与本体1固定连接。本领域技术人员能够理解，也可以将驱动电机3直接与本体1固定连接，将回收盘4通过驱动电机3间接与本体1固定连接，还可以将驱动电机3、回收盘4分别直接与本体1固定连接。
38.本发明具体实施方式的表面处理装置中，驱动电机3的主轴的输出端伸入作业空间并与喷杆5固定连接，直接驱动喷杆5与主轴作同轴旋转。如图4所示，驱动电机3包括定子31、转子空心轴32、旋转轴33、转接壳34、第二法兰35、顶盖36和第一法兰37。定子31作为驱动电机3的基础结构，用于支承主轴旋转和其它结构安装。主轴包括转子空心轴32和旋转轴33，转子空心轴32可旋转地支承于定子31内，其内部具有空心结构，供旋转轴33插入形成过盈配合实现转自空心轴32与旋转轴33之间固定连接，使得通电产生的磁电动力旋转扭矩能够驱动转子空心轴32和旋转轴33一体旋转，从而输出旋转动力。本领域技术人员能够理解，
转子空心轴32和旋转轴33也可以是一体成型的主轴单件而无需分为两个部件制作组装；旋转轴33与转子空心轴32之间除了采用过盈配合方式固定连接，还可以通过横向销孔方式、键槽配合方式或螺栓连接方式固定连接。
39.本发明实施方式通过设置定子31、转自空心轴32、旋转轴33，使旋转轴33的输出端与喷杆5固定连接，实现了驱动电机3直接驱动喷杆5同轴旋转，一方面实现了驱动电机3主轴输出端与喷杆5之间旋转运动传递结构的最小化，避免使用齿轮传动、带传动、链传动等机械传动结构带来的结构复杂问题，大大降低表面处理装置的体积尺寸；另一方面，由于喷杆5与主轴旋转中心重合，避免了因喷杆5旋转产生的振动对驱动电机3的不利影响，提高了驱动电机3的工作平稳性；最后，由于驱动电机3、回收盘4和喷杆5的质量重心重合，使表面处理装置在移动、工作、搬运过程中平衡性更好，降低了移动、工作、搬运的难度。
40.在本发明具体实施方式的表面处理装置中，旋转轴33为至少包括三段外径依次减小的台阶段的变直径轴，其中第一段插入转子空心轴32，利用第二段的台阶与转子空心轴32形成轴向定位，利用第三段的大外径增加喷杆5旋转过程带来的力学要求。本领域技术人员能够理解，旋转轴33也可以设计为等直径轴，或其它分段方式的变直径轴。旋转轴33内部设置有用于通过高压水的第二通道331，第二通道331沿旋转轴33两端之间通长延伸，保证高压水能够通过旋转轴33连通至喷杆5内部。
41.定子31靠近输出端的外部设置有转接壳34，转接壳34用于将驱动电机3与回收盘4固定连接。在本实施方式中，转接壳34通过螺纹方式旋拧固定在定子31外，本领域技术人员能够理解，也可以采用其他连接方式将转接壳34与定子31固定连接，例如采用螺栓连接方式、卡接方式、过盈配合方式等。转接壳34靠近回收盘4的一端中心位置还设置有开孔，开孔内设置有轴承，旋转轴33旋转支承于该轴承，旋转轴33的输出端从开孔伸出。
42.转接壳34外部还套设有第一法兰37，第一法兰37一端通过螺纹方式、卡接方式、螺栓方式或过盈配合方式等与转接壳34固定连接，另一端通过螺栓与回收盘4固定连接，从而将驱动电机3与回收盘4固定连接。
43.本发明实施方式通过将驱动电机3设置转接壳34，将电机壳拆分为转接壳34与定子31分体形式，方便加工制造，转接壳34与定子31之间拆装方便，固定连接稳固，转接壳34还额外安装轴承提供对旋转轴33的旋转支承作用，同时转接壳34还能稳固、方便地通过第一法兰37实现与回收盘4的固定连接，从而在表面处理作业过程中降低回收盘4和驱动电机3由于喷杆5旋转带来的振动。
44.定子31远离输出端的另一端依次设置有第二法兰35和顶盖36，第二法兰35通过螺栓固定连接在定子31的端部，顶盖36通过螺栓固定连接在第二法兰35的端部，使得顶盖36通过第二法兰35与定子31固定连接。本领域技术人员能够理解，定子31、第二法兰35和顶盖36之间还可以采用螺纹连接方式、卡接方式或其他固定连接方式。
45.顶盖36设置有通孔，通孔内依次插设有插针62和接头61，其中，插针62用于将接头61旋转支承于顶盖36的通孔内，当表面处理装置发生转向移动时，回收盘4和驱动电机3同步转向，由于顶盖36与接头61可相对转动，避免了与接头61固定连接的高压水进水管发生扭转，从而避免扭转力过大阻碍表面处理装置转向，甚至因过大的扭转力导致进水管、接头61和顶盖36之间发生松脱。其中，接头61为直通接头，进一步保证了进水管走向畅通以及进水管与接头之间连接方便，本领域技术人员能够理解，接头61也可以为弯接头或其他常规
液体接头。
46.本发明实施方式通过设置第一法兰35、顶盖36、插针62和接头61，利用顶盖36的通孔与旋转轴33的第二通道之间密封连通，保证了高压水顺利通过接头61、顶盖36的通孔并进入旋转轴33的第二通道。
47.在本发明具体实施方式的表面处理装置中，回收盘4包括盘体41、密封环42和调节导向机构，调节导向机构用于可调节地连接盘体41和密封环42。本实施方式中，盘体41呈圆柱形，其限定的作业空间也为圆柱形，盘体41顶部设置有负压口411，负压口41与负压管连通，从而将作业空间内的高压水飞沫和从表面去除的杂质抽走统一收集。盘体41顶部中心位置设置有开口，供旋转轴33的输出端伸入作业空间内。
48.密封环42套设于盘体41底部区域外部，其内径轮廓与盘体41外径轮廓匹配，使得密封环42可以沿旋转轴33的中心轴方向相对于盘体41调整相对位置，并且还能保证密封环42与盘体41之间基本上能对作业空间内的高压水飞沫和从表面去除的杂质起到密封作用。调节导向机构包括固定板431、导向杆432和弹簧433，固定板431沿盘体41顶部周向分布，固定板431向外伸出盘体41的位置设置有开孔，密封环42在对应于固定板431上开孔的位置同样设置有开孔，导向杆432两端分别穿入固定板431和密封环42的对应开孔，并进行限位连接。在本实施方式中，在导向杆432穿过开孔的另一端旋拧螺母，导向杆432相对于开孔在一个方向通过螺母限位，而在另一个方向可以自由滑动，从而当密封环42与盘体41朝相互远离的方向调整到以特定位置时，螺母限制二者继续远离。导向杆432上套设有弹簧433，当密封环42与盘体41朝相互靠近的方向调整位置时，弹簧433通过回复力克服二者相对靠近的运动，从而保证密封环42与待处理表面压紧。密封环42朝向待处理表面设置有密封垫421，用于更好的将高压水飞沫和杂质密封在作业空间内。其中，密封垫421可以是刷毛、棉绒、海绵等任何具有一定弹性从而保证为作业空间内外之间提供密封的材料。
49.在本发明具体实施方式的表面处理装置中，喷杆5设置有第一通道和朝向待处理表面的多个喷嘴51，喷杆5在与旋转轴33固定连接处设置有第一通道堵头，第一通道堵头通过第一通道与喷嘴51连通。通过旋转轴33驱动喷杆5旋转同时，高压水从多个喷嘴51喷射，水射流在待处理表面上形成由多个环形轨迹覆盖的圆面积，从而完成表面处理作业。
50.在本发明具体实施方式的表面处理装置中，如图5所示，喷杆5呈从旋转中心向外延伸的“一字型”，多个喷嘴51在靠近旋转中心区域分布稀疏，随着喷杆5上位置从旋转中心向外，喷嘴51分布密度逐渐增加。由线速度、转速关系公式v＝2πrn可知，在喷杆5上喷嘴51的转速均为喷杆的转速n，那么喷嘴51的线速度v就与喷嘴51距离喷杆中心的距离r决定，r越大线速度越大，也就是单位时间内参与表面处理的时间越短，即r越大的喷嘴51表面处理效果越差。因此，本发明具体实施方式中，将多个喷嘴51沿从喷杆旋转5中心向外的方向，以由疏至密的方式分布在所述喷杆上，提高水射流在待处理表面上远离旋转中心处形成的环形轨迹的密度，弥补了远离旋转中心的喷嘴51作业时间短导致的表面处理效果低的问题，提高了覆盖圆面积内表面处理一致性。
51.在本发明具体实施方式的表面处理装置中，旋转轴33输出端的侧部设置有第二堵头331，喷杆5的顶部中心设置有与旋转轴33输出端匹配的沉槽，沉槽内设置有与所述第一通道连通的第一通道堵头，以适于当所述旋转轴33输出端插入沉槽使得旋转轴33与喷杆5固定连接时，所述第二堵头441与第一堵头连通，从而保证高压水能够从旋转轴33的第二通
道流入喷杆5的第一通道内，并从喷嘴51喷出。
52.使用本发明具体实施方式的表面处理装置作业时，将表面处理装置放置在待处理表面，开启高压水泵和驱动电机3，高压水通过接头61、插针62、顶盖36、旋转轴33的第二通道进入喷杆5的第一通道，最终从多个喷嘴51喷射至待处理表面；驱动电机3的转子空心轴32、旋转轴33带动喷杆5同轴旋转，使喷嘴51喷出的水射流在待处理表面形成环形轨迹，多个喷嘴51相应环形轨迹覆盖圆形面积，圆形面积随着表面处理装置本体的移动而移动，最终实现大面积的表面处理。
53.本发明具体实施方式的表面处理装置，通过驱动电机3驱动喷杆5旋转，无需通过水射流的水平分力为喷杆5旋转提供动力，能够充分利用水射流的冲击力进行表面处理作业；使用驱动电机3根据不同场景设定不同的旋转速度，提高的表面处理装置的适应性，并且方便控制旋转速度恒定，从而保证各点水射流压力稳定，提高了表面处理程度均匀性，大大提高了表面处理装置的作业效率，提高了旋转体密封件的使用寿命。
54.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。