一种管道内壁射流清洗可变长度机器人

1.本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种管道内壁射流清洗可变长度机器人。


背景技术：

2.液体和气体输送管道经长期使用，内部易附着污染物，金属管道更是会因氧化作用产生锈蚀，会对输送的液体或气体造成污染，严重时会造成泄漏，破坏环境甚至危害生产安全，因此需要定期进行清理和除锈。
3.现有清洗方式中喷砂需要搭配较多辅助设备，成本较高；振动适用于小径管道，难以进行大规模清洗。为此，技术人员为了克服上述缺陷采用管道内壁机器人对管道内壁进行清洗。
4.管道分为直管和弯管，直管又分为变径的直管和不变径的直管，目前管道内壁清洗机器人通常设有三个沿管道径向伸缩的滚轮，滚轮用于接触管道内壁并带动机器人前进或后退，由于滚轮可以伸缩能够在变径的直管和不变径的直管内工作。但是，管道内壁清洗机器人通常具有一定的长度并且不能发生弯曲，其只能在设定管径的弯曲管道内进行清洗，对于小于设定管径的弯管，由于机器人的长度限制导致其难以通过。
5.另外，为了除去管道内污染物或锈蚀，机器人所喷出的清洗剂一般为酸性溶液，对环境不友好且对管道材质有严格的限制，适用范围小。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种管道内壁射流清洗可变长度机器人，以解决现有技术中管道内壁清洗机器人不适用于小于设定管径的弯管以及所采用的清洗剂对管道材质有限制的问题。为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来解决：
7.本发明提供了一种管道内壁射流清洗可变长度机器人，包括前侧支撑、后侧支撑以及至少三个连接杆，所述连接杆一端固定在所述后侧支撑，另一端与所述前侧支撑滑动连接；
8.所述前侧支撑沿管道径向均布有至少三个第一伸缩驱动轮，所述第一伸缩驱动轮与所述连接杆联动，通过所述第一伸缩驱动轮的被动缩短带动所述连接杆向所述前侧支撑一侧回缩；
9.所述后侧支撑沿管道径向均布有至少三个第二伸缩驱动轮，所述后侧支撑内设有储液腔，所述储液腔的流体压力为所述第二伸缩驱动轮提供伸缩动力，所述储液腔内设有流体磨料并配置有清洗喷嘴。
10.作为进一步的技术方案，所述清洗喷嘴直接连通所述储液腔，数量为两个且可绕所述储液腔旋转，两所述清洗喷嘴相对设置且喷射方向相反。
11.作为进一步的技术方案，还包括供液装置，所述供液装置向所述储液腔提供设定压力的流体磨料。
12.作为进一步的技术方案，所述后侧支撑从后侧向前侧插入一根导流轴，所述导流
轴一端连通所述供液装置，另一端插入至所述储液腔，所述导流轴外壁上设有流通磨料的沟槽。
13.作为进一步的技术方案，所述后侧支撑包括后侧支撑本体、端盖以及设置在两者之间的旋转套筒，所述后侧支撑本体、所述端盖和所述旋转套筒形成所述储液腔，所述旋转套筒与所述端盖、所述后侧支撑本体旋转卡合，所述清洗喷嘴设置在所述旋转套筒上。
14.作为进一步的技术方案，所述连接杆均固定在所述端盖上。
15.作为进一步的技术方案，所述第二伸缩驱动轮为液压式伸缩结构，所述后侧支撑内设有与所述第二伸缩驱动轮数量相同的第二活塞腔，所述第二活塞腔与所述储液腔之间通过设置第二液压盘隔离，所述第二液压盘具有与所述第二活塞腔配合的第二活塞杆，一个所述第二活塞腔与一个所述第二伸缩驱动轮的伸缩内腔连通。
16.作为进一步的技术方案，所述第一伸缩驱动轮为液压式伸缩结构，所述前侧支撑内设有多个第一活塞腔、多个第三活塞腔和第一液压盘，所述第一液压盘具有与所述第一活塞腔配合的第一活塞杆，所述第三活塞腔与所述连接杆配合，其中部分所述第一活塞腔均单独与所述第一伸缩驱动轮的伸缩内腔连通，其余所述第一活塞腔均单独与所述第三活塞腔连通。
17.作为进一步的技术方案，所述第一活塞腔与所述第三活塞腔通过管路连通，所述第一活塞杆与所述连接杆的运动方向相反。
18.作为进一步的技术方案，所述第一液压盘设有阻碍所述第一活塞杆从所述第一活塞腔被推出的弹簧。
19.上述本发明的有益效果如下：
20.(1)本发明具有可伸缩的驱动轮和可变的整机长度，能够根据所在管径自适应伸缩，且前后伸缩驱动轮能够使机器人跟随管道实时改变前进方向，因此可以适应小管径弯管的情况。
21.(2)本发明采用水射流冲击方式对管道内壁进行清洗，耗材获取方便，成本低，无污染，适用于几乎所有材质的管道且能够清理多种类型的污染和锈蚀，扩大了使用的范围。
22.(3)本发明通过第一液压盘的第一活塞杆与第一活塞腔的配合，将第一伸缩驱动轮的回缩运动转化成为了连接杆的回缩运动，减小了整机的长度，实现了在通过管道弧形部的过程中第一伸缩驱动轮和连接杆的自适应调节。
23.(4)本发明通过第二活塞腔和第二活塞杆配合形成的活塞，将储液腔中的流体压力传递给第二伸缩驱动轮使用，并且在管道发生变化时，第二伸缩驱动轮又将压力回传，实现了自适应的伸缩调节。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：
25.图1示出了本发明实施例中管道内壁射流清洗可变长度机器人轴侧示意图；
26.图2示出了本发明实施例中管道内壁射流清洗可变长度机器人主视示意图；
27.图3示出了图2中a-a剖面示意图；
28.图4示出了本发明实施例中第一液压盘轴侧示意图；
29.图5示出了本发明实施例中第二液压盘轴侧示意图；
30.图6示出了本发明实施例中导流轴的轴侧示意图。
31.图中：1、前侧支撑；10、前侧支撑本体；11、第一伸缩驱动轮；111、第一伸缩杆；112、第一支撑轮；12、第一活塞腔；13、管路；14、弹簧；15、第三活塞腔；16、运动空间；17、第一液压盘；171、第一圆盘；172、第一活塞杆；2、后侧支撑；20、导流轴；201、接头；202、沟槽；203、轴本体；21、第二伸缩驱动轮；211、第二伸缩杆；212、第二支撑轮；22、后侧支撑本体；23、第二活塞腔；24、第二液压盘；241、第二圆盘；242、第二活塞杆；243、通孔；25、清洗喷嘴；26、旋转套筒一部；27、旋转套筒二部；28、卡合部；29、端盖；3、连接杆。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
33.如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种管道内壁射流清洗可变长度机器人，包括前侧支撑1、后侧支撑2以及至少三个连接杆3，连接杆3一端固定在后侧支撑2，另一端与前侧支撑1滑动连接；
34.前侧支撑1沿管道径向均布有至少三个第一伸缩驱动轮11，第一伸缩驱动轮11与连接杆3联动，通过第一伸缩驱动轮11的被动缩短带动连接杆3向前侧支撑1一侧回缩；
35.后侧支撑2沿管道径向均布有至少三个第二伸缩驱动轮21，后侧支撑2内设有储液腔，储液腔的流体压力为第二伸缩驱动轮21提供伸缩动力，储液腔内设有流体磨料并配置有清洗喷嘴25。
36.在本实施例中，连接杆3、第一伸缩驱动轮11以及第二伸缩驱动轮21的数量均为三个。可以理解的是，在其他一些实施例中，数量可以大于三个，不局限于本实施例中的三个。
37.第一伸缩驱动轮11以及第二伸缩驱动轮21端部设有驱动轮，驱动轮与管道内壁接触，并提供机器人前进的动力。
38.第一伸缩驱动轮11与连接杆3联动，通过第一伸缩驱动轮11的被动缩短带动连接杆3向前侧支撑1一侧回缩。在遇到小于设定管径的弯管时，管道内壁变小势必会使第一伸缩驱动轮11回缩，在联动的作用下，连接杆3也发生回缩，进而减小前侧支撑1和后侧支撑2的间距，使得整机的长度变小，能够使得机器人顺利通过小于设定管径的弯管。第二伸缩驱动轮21的伸缩动力来自于储液腔中的流体压力，第二伸缩驱动轮21在管道内壁变小时发生回缩压迫储液腔中流体，当管道内壁变大时，在储液腔中流体的作用下使得其伸长。在流体压力的作用下，第二伸缩驱动轮21始终与管道内壁接触，并且可以自适应伸缩调节。
39.需要说明的是，在遇小管径弯管时，管道内壁会对第一伸缩驱动轮11以及第二伸缩驱动轮21产生压迫使其回缩。
40.本实施例具有可伸缩的驱动轮和可变的整机长度，能够根据所在管径自适应伸缩，且前后伸缩驱动轮能够使机器人跟随管道实时改变前进方向，因此可以适应小管径弯管的情况。
41.采用水射流冲击方式对管道内壁进行清洗，耗材获取方便，成本低，无污染，适用
于几乎所有材质的管道且能够清理多种类型的污染和锈蚀，扩大了使用的范围。
42.第一伸缩驱动轮11为液压式伸缩结构，包括第一伸缩杆111和第一支撑轮112，如图3所示。第一支撑轮112配置有电机，通过电机驱动滚轮转动，进而实现在管道内壁上的行走。第一伸缩杆111内部设有伸缩内腔，伸缩内腔可以通入液压油，通过液压油驱动第一伸缩杆111伸缩。
43.如图3和图4所示，前侧支撑1内设有多个第一活塞腔12、多个第三活塞腔15和第一液压盘17，第一液压盘17具有与第一活塞腔12配合的第一活塞杆172，第三活塞腔15与连接杆3配合，其中部分第一活塞腔12均单独与第一伸缩驱动轮11的伸缩内腔连通，其余第一活塞腔12均单独与第三活塞腔15连通。
44.具体的，第一活塞腔12为六个，第一活塞杆172同样为六个，第三活塞腔15为三个。
45.前侧支撑1包括前侧支撑本体10，呈柱状，第一活塞腔12设置在前侧支撑本体10上，前侧支撑本体10中心设有中心腔，第一活塞腔12均匀的围绕中心腔布置。其中三个第一活塞腔12均单独与第一伸缩驱动轮11的伸缩内腔连通，其余三个第一活塞腔12均单独与第三活塞腔15连通。可以理解的是，第一活塞腔12和第三活塞腔15内部装有液压油。
46.通过第一液压盘17的第一活塞杆172与第一活塞腔12的配合，将第一伸缩驱动轮11的回缩运动转化成为了连接杆3的回缩运动，减小了整机的长度，实现了自适应的伸缩调节。
47.其中有三个第一活塞腔12与第三活塞腔15通过管路13连通，第一活塞杆172与连接杆3的运动方向相反。本实施例中，第一伸缩驱动轮11回缩，第一活塞腔12中的液压油将第一活塞杆172向外推出，此时第一液压盘17整体是运动的，使得第三活塞腔15中的连接杆3发生回缩，并且第一活塞杆172推出的方向与连接杆回缩的方向是相反的，进而调节整机的长度。
48.第一液压盘17设有阻碍第一活塞杆172从第一活塞腔12被推出的弹簧14，弹簧14设置在前侧支撑本体10的中心腔内，第一活塞杆172被推出时，弹簧14被拉伸，当越过管道弧形部时，在弹簧14的作用下，第一活塞杆172发生回缩。
49.如图4所示，第一液压盘17包括第一圆盘171和设置在第一圆盘171上的六个第一活塞杆。前侧支撑本体10设有运动空间16，第一液压盘17可以在运动空间内来回运动。
50.如图3所示，后侧支撑2包括后侧支撑本体20、端盖29以及设置在两者之间的旋转套筒，后侧支撑本体20呈柱状，后侧支撑本体20、端盖29和旋转套筒形成储液腔，旋转套筒与端盖29、后侧支撑本体20旋转卡合，清洗喷嘴25设置在旋转套筒上。
51.在端盖29设有回折的卡合部28，在后侧支撑本体20同样设有回折的卡合部，为了更容易的装配，将旋转套筒分为旋转套筒一部26和旋转套筒二部27，装配完毕后将两者连接在一起，具体的装配方法采用现有技术中的方法即可，在此不再详细赘述。
52.本实施例中，连接杆3均固定在端盖29上。
53.如图3所示，第二伸缩驱动轮21为液压式伸缩结构，包括第二伸缩杆211和第二支撑轮212，其原理与第一伸缩驱动轮11相同，后侧支撑2内设有与第二伸缩驱动轮21数量相同的第二活塞腔23，第二活塞腔23与储液腔之间通过设置第二液压盘24隔离，第二液压盘24具有与第二活塞腔23配合的第二活塞杆242，一个第二活塞腔23与一个第二伸缩驱动轮21的伸缩内腔连通。
54.具体的，第二活塞腔23数量为三个。
55.如图5所示，第二液压盘24包括第二圆盘241和第二活塞杆242。
56.通过第二活塞腔23和第二活塞杆242配合形成的活塞，将储液腔中的流体压力传递给第二伸缩驱动轮21使用，并且在管道发生变化时，第二伸缩驱动轮21又将压力回传，实现了自适应的伸缩调节。
57.后侧支撑2从后侧向前侧插入一根导流轴20，导流轴20一端连通供液装置，另一端插入至储液腔，导流轴20外壁上设有流通流体磨料的沟槽202。
58.具体的，如图6所示，导流轴20包括接头201、轴本体203以及在轴本体203上设置的沟槽202。
59.轴本体203首先穿过后侧支撑本体20的中心，后又穿过第二液压盘24的通孔243，端部固定在端盖29。与端盖29固定处的轴本体203未设置沟槽，供液装置连接在接头201处，流体磨料经过接头201和沟槽202进入储液腔中。
60.清洗喷嘴25直接连通储液腔，数量为两个且可绕储液腔旋转，两清洗喷嘴25相对设置且喷射方向相反。由于相对设置并且喷射方向相反，在流体磨料喷出时，产生了力矩，带动清洗喷嘴25旋转。仅通过流体的压力以及清洗喷嘴的布置即实现了清洗喷嘴25的旋转喷射。本实施例中，清洗喷嘴25为扁嘴。
61.还包括供液装置，供液装置向储液腔提供设定压力的流体磨料。供液装置包括高压泵和活动管道等，流体磨料在高压泵的作用下通过活动管道输送，压强低时采用用橡胶管即可，压强高时采用活动金属管，根据实际情况进行选择。
62.需要说明的是，本实施例中需要做密封的地方均采用现有技术中的密封结构，此处不再详细赘述。
63.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。