CN113145581A - 一种变截面管道除垢装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种变截面管道除垢装置，包括壳体、支撑架和驱动装置，壳体内具有增压机构、储液机构、出液机构，壳体外还排布有若干自适应刷头；壳体包括前壳体和后壳体；前壳体内还设有连杆机构；出液机构包括主流道和射流流道，主流道的进液口与储液缸连接；自适应刷头包括刷头部、弹性连接部和固定杆，固定杆伸入前壳体内并与连杆机构传动连接，弹性连接部弹性连接在固定杆上顶面与刷头部下底面之间。本发明结构设计合理，刷头可有效适配变截面管道，同时优化了刷头上的刷毛和刮片的排布方式，除垢效率显著提高，且结构简单，制造成本低，经济实用。

Description

一种变截面管道除垢装置
技术领域
本发明涉及管道除垢技术领域，尤其涉及一种变截面管道除垢装置。
背景技术
管道表面结垢，是由于管道表面受到化学、物理或者生物的作用而形成污垢。由于管道输送油气等介质，介质内含有有机物、H2S、CO2、多种离子、细菌及泥沙等杂质，极其容易结垢。管道结垢后会导致管道缩径、流通截面积变小、压力减小、排量减小甚至管道堵塞。同时管道结垢还会诱发管道局部腐蚀，导致管道泄漏，甚至管道穿孔，造成泄漏事故。目前，现有的常规管道除垢装置除垢效率较差，并不能良好应对不同直径、变截面管道的除垢问题，有必要另行设计一种可有效应对变截面管道的除垢装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种变截面管道除垢装置，在运行过程中可适应不同管径，通过自适应旋转刷头可有效清理变截面管道内的污垢，除垢效率高，且结构简单，制造成本低，经济实用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变截面管道除垢装置，包括壳体、伸缩连接在壳体外的支撑架和驱动壳体前进的驱动装置，所述的壳体内具有增压机构、储液机构和出液机构，所述的壳体外还排布有若干自适应刷头；所述的壳体包括前壳体和后壳体，所述的前壳体与后壳体之间通过轴承转动连接；所述的前壳体内还设有带动每个自适应刷头自转的连杆机构；所述的储液机构和出液机构均设置在前壳体内，所述的储液机构包括储液缸，所述的储液缸内设有活塞，所述的活塞由增压机构带动运动；所述的出液机构则包括主流道和间隔连接在主流道上的射流流道，所述的主流道的进液口与储液缸连接；所述的自适应刷头包括刷头部、弹性连接部和固定杆，所述的固定杆伸入前壳体内并与连杆机构传动连接，所述的弹性连接部弹性连接在固定杆上顶面与刷头部下底面之间。
在上述方案中，巧妙设计字自适应刷头，通过弹性连接部可良好应对变截面管道，自适应刷头内的弹性连接部可适应不同管径，将刷头部上顶面弹性压接在管道内壁，前壳体转动清洁时刷头部转动时的摩擦力增大，污垢清除更加有效；同时将自适应刷头设计连杆结构，可带动自适应刷头进行自转，进一步提高对管壁的除垢能力。
进一步的，所述的刷头部上顶面上排布有若干组刷毛，每组刷毛的起点均位于刷头部上顶面的中心，每组刷毛则以起点为中心呈逆时针螺旋形分布；相邻两组刷毛之间的自适应刷头表面上还固定有刮片组。在刷头部逆时针旋转式可有效清理管壁污垢。同时穿插的刮片可为刷头部逆时针旋转时甩出的污垢提供阻挡，避免从一刷头部甩向另一刷头部，而是可通过刮片阻挡，并沿刮片表面斜向甩出，避免污垢阻塞刷毛。
更进一步的，每个刮片组包括两片平行四边形刮片，每片刮片沿刷头部上顶面所在平面上的起点与终点之间的连线与该起点与自适应刷头表面中心的连线之间的夹角为15°。这一夹角的设计，将刷头部上因惯性甩出的污垢进行阻挡，并形成了不同于刷头部甩出的路径，便于引导污垢甩出并被冲洗，减少污垢对刷头部的附着。
进一步的，所述的前壳体外周面上沿前壳体轴向分布有若干组自适应刷头组，每组自适应刷头组内均包括若干环绕前壳体外周面周向的自适应刷头；沿前壳体轴向相邻两个射流流道之间分布有相等组数的自适应刷头组。
进一步的，所述的储液缸上还具有加液口，所述的加液口伸出前壳体且加液口内配合设有塞帽。
进一步的，所述的射流流道内喷设出液体与管道内壁角度为45°。该射流角度射出的液体，可有效减弱污垢对管壁的附着力，从而能够很大程度上剥落管壁上的污垢，使其更容易分离。
进一步的，所述的连杆机构包括刷头传动盘、连轴传动盘、连轴杆、连轴器和分电机；所述的联轴器连接在连轴杆尾端并与分电机传动连接，每个自适应刷头底部均固定有刷头传动盘，每个刷头传动盘均传动连接有连轴传动盘，所述的连轴传动盘分别与连轴杆传动连接。通过连杆结构的设计，可将分电机的输出扭矩转化为自适应刷头的扭矩，确保同一连轴杆上的自适应刷头可同时逆时针自转，并由分电机控制其旋转速度，达到对自适应刷头的协同控制效果。
进一步的，所述的后壳体内设有带动前壳体整体转动的主电机，所述主电机输出端连接有转轴，所述转轴与前壳体传动连接；所述的增压机构设置在后壳体内，包括蜗轮、蜗杆和活塞杆，蜗轮与蜗杆配合，所述的活塞杆前端伸入储液缸内与活塞固定、后端则与蜗杆固定。
进一步的，所述的驱动装置包括铰链、弹性伸缩杆和驱动轮，所述的铰链铰接于后壳体外，驱动轮转动连接在铰链外端，弹性伸缩杆一端与铰链连接、另一端与后壳体连接。驱动轮被压在管壁上在装置前进时提供动力。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种变截面管道除垢装置，结构设计合理，刷头可有效适配变截面管道，同时优化了刷头上的刷毛和刮片的排布方式，除垢效率显著提高，且结构简单，制造成本低，经济实用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明最优实施例的结构示意图(不含连杆机构)。
图2是本发明最优实施例中包含连杆机构后的结构示意图。
图3是本发明最优实施例中自适应刷头、前壳体、射流流道的分布图。
图4是本发明最优实施例中刷头部刷毛和平行四边形刮片的分布示意图。
图中1、自适应刷头2、射流流道3、主流道4、加液口5、塞帽6、轴承7、转轴8、支撑架9、蜗轮10、铰链11、弹性伸缩杆12、电源13、蜗杆14、活塞杆15、活塞16、储液缸17、刷头传动盘18、连轴传动盘19、联轴器20、分电机21、刷头部22、弹性连接部23、固定杆24、驱动轮25、平行四边形刮片26、刷毛。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1至图4所示的一种变截面管道除垢装置，是本发明最优实施例，包括壳体、伸缩连接在壳体外的支撑架8和和驱动壳体前进的驱动装置，壳体内具有增压机构、储液机构和出液机构，壳体外还排布有若干自适应刷头1。
壳体包括前壳体和后壳体，前壳体与后壳体之间通过轴承6转动连接。后壳体内设有带动前壳体整体转动的主电机，主电机输出端连接有转轴7，转轴7与前壳体传动连接。后壳体内还设有为主电机和增压机构供电的电源12。
驱动装置包括铰链10、弹性伸缩杆11和驱动轮24，所述的铰链10铰接于后壳体外，驱动轮24转动连接在铰链10外端，弹性伸缩杆11一端与铰链10连接、另一端与后壳体连接；驱动轮24滚动压接在管道内壁上。所述的弹性伸缩杆11在装置清垢时会处于收缩状态，在装置前进时处于伸张状态，驱动轮24在装置前进时会被压在管壁上并提供动力。驱动装置整体由电源12提供供电。
前壳体内还设有带动每个自适应刷头1自转的连杆机构。连杆机构包括刷头传动盘17、连轴传动盘18、连轴杆、连轴器和分电机20；联轴器19连接在连轴杆尾端并与分电机20传动连接，每个自适应刷头1底部均固定有刷头传动盘17，每个刷头传动盘17均传动连接有连轴传动盘18，连轴传动盘18分别与连轴杆传动连接。通过连杆结构的设计，可将分电机20的输出扭矩转化为自适应刷头1的扭矩，确保同一连轴杆上的自适应刷头1可同时逆时针自转，并由分电机20控制其旋转速度，达到对自适应刷头1的协同控制效果。
储液机构和出液机构均设置在前壳体内，储液机构包括储液缸16，储液缸16内设有活塞15，活塞15由增压机构带动运动。增压机构设置在后壳体内，包括蜗轮9、蜗杆13和活塞杆14，蜗轮9与蜗杆13配合，活塞杆14前端伸入储液缸16内与活塞15固定、后端则与蜗杆13固定。储液缸16上还具有加液口4，加液口4伸出前壳体且加液口4内配合设有塞帽5。
出液机构则包括主流道3和间隔连接在主流道3上的射流流道2，主流道3的进液口与储液缸16连接。射流流道2内喷设出液体与管道内壁角度为45°。使用过程中，通过加液口4向储液缸16内加液，加液成分可选用两相清洗剂。除垢时，增压机构带动活塞15前后运动，使得储液缸16内气压变化，加液在气压作用下从主流道3进入射流流道2并从射流流道2的出液口喷射而出。45°射流角度射出的液体，可有效减弱污垢对管壁的附着力，从而能够很大程度上剥落管壁上的污垢，使其更容易分离。
自适应刷头1包括刷头部、弹性连接部和固定杆，固定杆伸入前壳体内并与连杆机构传动连接，弹性连接部弹性连接在固定杆上顶面与刷头部下底面之间。弹性连接部可选用弹簧等弹性件，通过弹性件的适应，可使刷头部能有效压接在不同管径的管道内壁，能够很好的对变截面管道进行污垢清理，前壳体转动清洁时刷头部转动时的摩擦力增大，污垢清除更加有效。
在实际设计中，如图4所示，刷头部上顶面上排布有十二组刷毛26，每组刷毛26的起点均位于刷头部上顶面的中心，每组刷毛26则以起点为中心呈逆时针螺旋形分布；相邻两组刷毛26之间的自适应刷头1表面上还固定有刮片组。在刷头部逆时针旋转式可有效清理管壁污垢。同时穿插的刮片可为刷头部逆时针旋转时甩出的污垢提供阻挡，避免从一刷头部甩向另一刷头部，而是可通过刮片阻挡，并沿刮片表面斜向甩出，避免污垢阻塞刷毛26。
每个刮片组包括两片平行四边形刮片25，每片刮片沿刷头部上顶面所在平面上的起点与终点之间的连线与该起点与自适应刷头1表面中心的连线之间的夹角为15°。这一夹角的设计，将刷头部上因惯性甩出的污垢进行阻挡，污垢从刷头部甩出后被刷到了平行四边形刮片25表面，而后顺着平行四边形刮片25表面继续瘦离心力作用向外甩出。由于这一甩出路径中受到平行四边形阻挡，污垢的甩出路径不同于刷头部的螺旋形的路径，减少污垢对刷头部的附着，便于污垢甩出刷头部后被冲洗清理，减少甩脱后又附着在刷头上造成二次附着的情况，也减少了对管壁的二次附着的可能。
相应的，沿壳体轴向方向的自适应刷头组，也为对应设计成组的，前壳体外周面上沿前壳体轴向分布有若干组自适应刷头组，每组自适应刷头组内均包括若干环绕前壳体外周面周向的自适应刷头1；沿前壳体轴向相邻两个射流流道2之间分布有相等组数的自适应刷头组。在实际设计中，为了满足设计需求，自适应刷头1沿前壳体径向和轴向，都是规则的成组设计，在轴向上按连轴杆分布进行分组，在径向上，按前壳体的径向截面进行分组。
工作时，通过驱动装置控制除垢装置沿管道内壁整体前进。装置在管内前进时，蜗轮9蜗杆13停止运动，后壳体上的支撑架8减压收缩，驱动装置的弹性伸缩杆将驱动轮24压于管壁，此时电源12给驱动轮24提供动力，带动整个装置在管道内移动。
在需要对管道内壁进行除垢时，电源12供电，主电机动作，带动前壳体转动逆时针转动。此时后壳体上的支撑架8加压撑住管壁，蜗轮9蜗杆13转动带动活塞杆14前移，活塞15前移挤压储液缸16内加液，加液顺着主流道3从射流流道2喷射而出。此时分电机20也同步工作，带动同一连轴杆上的连轴传动盘18转动，连轴传动盘18对应带动刷头传动盘17转动，使得自适应刷头1稳定自转逆时针转动。此时每个自适应刷头1由于弹簧等弹性件的作用，可适应不同内径的管道内壁，例如圆和椭圆过渡管，或者有凹凸段的管径，对变截面管道进行有效的除垢操作。通过公转前壳体转动和自转自适应刷头1转动的配合，有效提高了除垢效率。
如此设计的一种变截面管道除垢装置，结构设计合理，可以将自适应刷头1适配变截面管道，自适应刷头1旋转同时可以通过连杆机构自转，将管壁污垢击碎。优化了刷头部上刷毛26和刮片25的排布方式，配合两相清洗液可以实现除垢。如此设计的变截面管道除垢装置除垢效率显著提高，且结构简单，制造成本低，经济实用。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种变截面管道除垢装置，其特征在于：包括壳体、伸缩连接在壳体外的支撑架(8)和驱动壳体前进的驱动装置，所述的壳体内具有增压机构、储液机构和出液机构，所述的壳体外还排布有若干自适应刷头(1)；
所述的壳体包括前壳体和后壳体，所述的前壳体与后壳体之间通过轴承(6)转动连接；所述的前壳体内还设有带动每个自适应刷头(1)自转的连杆机构；
所述的储液机构和出液机构均设置在前壳体内，所述的储液机构包括储液缸(16)，所述的储液缸(16)内设有活塞(15)，所述的活塞(15)由增压机构带动运动；所述的出液机构则包括主流道(3)和间隔连接在主流道(3)上的射流流道(2)，所述的主流道(3)的进液口与储液缸(16)连接；
所述的自适应刷头(1)包括刷头部、弹性连接部和固定杆，所述的固定杆伸入前壳体内并与连杆机构传动连接，所述的弹性连接部弹性连接在固定杆上顶面与刷头部下底面之间。
2.如权利要求1所述的一种变截面管道除垢装置，其特征在于：所述的刷头部上顶面上排布有若干组刷毛(26)，每组刷毛(26)的起点均位于刷头部上顶面的中心，每组刷毛(26)则以起点为中心呈逆时针螺旋形分布；相邻两组刷毛(26)之间的自适应刷头(1)表面上还固定有刮片组。
3.如权利要求2所述的一种变截面管道除垢装置，其特征在于：每个刮片组包括两片平行四边形刮片(25)，每片刮片沿刷头部上顶面所在平面上的起点与终点之间的连线与该起点与自适应刷头(1)表面中心的连线之间的夹角为15°。
4.如权利要求1所述的一种变截面管道除垢装置，其特征在于：所述的前壳体外周面上沿前壳体轴向分布有若干组自适应刷头组，每组自适应刷头组内均包括若干环绕前壳体外周面周向的自适应刷头(1)；沿前壳体轴向相邻两个射流流道(2)之间分布有相等组数的自适应刷头组。
5.如权利要求1所述的一种变截面管道除垢装置，其特征在于：所述的储液缸(16)上还具有加液口(4)，所述的加液口(4)伸出前壳体且加液口(4)内配合设有塞帽(5)。
6.如权利要求1所述的一种变截面管道除垢装置，其特征在于：所述的射流流道(2)内喷设出液体与管道内壁角度为45°。
7.如权利要求1所述的一种变截面管道除垢装置，其特征在于：所述的连杆机构包括刷头传动盘(17)、连轴传动盘(18)、连轴杆、连轴器和分电机(20)；所述的联轴器(19)连接在连轴杆尾端并与分电机(20)传动连接，每个自适应刷头(1)底部均固定有刷头传动盘(17)，每个刷头传动盘(17)均传动连接有连轴传动盘(18)，所述的连轴传动盘(18)分别与连轴杆传动连接。
8.如权利要求1所述的一种变截面管道除垢装置，其特征在于：所述的后壳体内设有带动前壳体整体转动的主电机，所述主电机输出端连接有转轴(7)，所述转轴(7)与前壳体传动连接；所述的增压机构设置在后壳体内，包括蜗轮(9)、蜗杆(13)和活塞杆(14)，蜗轮(9)与蜗杆(13)配合，所述的活塞杆(14)前端伸入储液缸(16)内与活塞(15)固定、后端则与蜗杆(13)固定。
9.如权利要求1所述的一种变截面管道除垢装置，其特征在于：所述的驱动装置包括铰链(10)、弹性伸缩杆(11)和驱动轮(24)，所述的铰链(10)铰接于后壳体外，驱动轮(24)转动连接在铰链(10)外端，弹性伸缩杆(11)一端与铰链(10)连接、另一端与后壳体连接；驱动轮(24)滚动压接在管道内壁上。
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