CN114618826A - 一种超声波管道清洗组件及其清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波管道清洗组件及其清洗方法。本发明包括旋转结构、位置稳定结构和清洗结构；其中所述位置稳定结构包括气囊，支撑头，支撑杆，支撑丝杆，支撑基体，弹簧，连接杆和气囊基体。所述气囊安装在气囊基体上，所述的气囊基体有预留的安装槽，可与所述机架相固定；所述气囊基体周向上设置有多根固定杆，用于固定所述弹簧，所述弹簧的一端套置于单根固定杆上，另一端固定设置有所述连接杆，所述连接杆内部部分中空，使得连接杆可沿固定杆移动。本发明可适应不同直径的管道，具备足够的安全保护措施。同时利用超声波方式去清洗管道内壁，利用空化效应除去污垢不会对管道结构造成破坏。

Description

一种超声波管道清洗组件及其清洗方法

技术领域

本发明属于管道清洗技术领域，具体涉及一种超声波管道清洗组件及其清洗方法。

背景技术

管道清洗是指对管道进行清洗，使管道内恢复材质本身表面。管道在原材料钢管、钢板、不锈钢等在轧制时会形成扎皮；管道在制造、储运及安装过程中会形成铁锈、焊渣和为防腐涂覆在管道上的油质铁锈剂，尘土、砂子、水泥、保温材料等杂志。上述的轧皮、铁锈、焊渣、防锈剂和泥沙等各种杂质严重影响管道的正常使用，因此对管道进行清洗，使管道内恢复材质本身表面。

而现在管道清洗方式主要有以下几种：采用化学药剂，对管道进行临时的改造，用临时管道和循环泵站从管道的两头进行循环化学清洗的化学清洗方式，但存在浓度不易控制损伤管道或清洗不干净等问题；采用50Mpa以上的高压水射流，对管道内表面污垢进行高压水射流剥离清洗的高压水清洗，但只能应用于强度高的管道，且高压水射流也会对管壁造成损伤；PIG工业清管技术，是依靠泵推动流体产生的推动力驱动PIG（清管器）在管内向前推动，将推挤在管线内的污垢排除管外，从而达到清洗的目的，但易卡堵。

超声波是一种疏密交替的纵波，超声波在液体中传播时能使液体质点出现稀疏状态和密集状态，在密集状态区，液体质点承受正压力，而在稀疏转态区则承受拉力。当拉力超过液体质点间相互引力（静压力）时，原来密集的质点会被拉力撕开形成一个空洞，形成真空空穴，此时溶解在液体中的气体会瞬间进入空穴形成气泡。而当稀疏状态区转变为密集状态区时，气泡又被绝热压缩，并挤压坍塌。这种过程在超声场周而复始，循环不断，真空气泡也就不断地产生、生长、坍塌、消失。真空气泡经过猛烈地***崩塌，在瞬间还会产生强烈地向外辐射的冲击波，其波速可几倍于声速。这种强大的冲击波，会使液体的结构发生变化，能破坏不可溶性污染物，使其快速粉碎并分散在清洗媒质中。在液态媒质超声场中，根据超声波的频率，其表现为每秒数千次以上的强大冲击，它作用于工件表面的污染物，一方面破坏污染物于工件表面的吸附，另一方面也会引起污染层的疲劳破坏，使其从工件表面脱落。如果附着层中有微小的缝隙存在，空化气泡也可以“钻入”裂缝发生作用，使附着层剥离。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种超声波管道清洗组件及其清洗方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

一种超声波管道清洗组件，包括旋转结构、位置稳定结构和清洗结构；

所述的旋转结构包括机架、连接壳和驱动电机一。

所述驱动电机一与机架内部的旋转轴相连接，所述驱动电机一可带动旋转轴转动，所述驱动电机一外安装一个连接壳，所述连接壳一端具有连接件，可与其它物品相连接，以便被拖动。

所述位置稳定结构包括气囊，支撑头，支撑杆，支撑丝杆，支撑基体，弹簧，连接杆和气囊基体。

所述气囊安装在气囊基体上，所述的气囊基体有预留的安装槽，可与所述机架相固定；所述气囊基体周向上设置有多根固定杆，用于固定所述弹簧，所述弹簧的一端套置于单根固定杆上，另一端固定设置有所述连接杆，所述连接杆内部部分中空，使得连接杆可沿固定杆移动。

所述支撑基体有预留的安装槽，可与所述机架相固定，所述支撑基体上有安装孔用于安装多根支撑丝杆，每根支撑丝杆的一端安装在安装孔内，另一端与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端与支撑头固定。

所述清洗结构包括连接基体，旋转壳，出水管，超声波清洗振头，进水管，伸缩杆三，丝杆和驱动电机二。

所述旋转壳有相应的孔可供机架穿过，所述旋转壳内部与旋转轴连接，所述旋转壳可随旋转轴转动，所述驱动电机二安装在旋转壳内，所述丝杆与驱动电机二的电机轴相连接，所述伸缩杆三内有螺纹孔与丝杆配合，所述伸缩杆三与超声波清洗振头相固定，所述连接基体与驱动电机二外壳相连接固定。

所述的进水管设置在支撑基体上，所述的出水管设置在机架上。

进一步说，所述连接杆头部柔软且与气囊相连接，用于支撑气囊。

进一步说，所述清洗结构还带有伸缩杆一、伸缩杆二，所述的伸缩杆一的一端铰接在旋转壳上，另一端与伸缩杆二的一端铰接，伸缩杆二的另一端与伸缩杆三铰接。

进一步说，所述的气囊为可充气式气囊，采用耐磨且具有韧性的材料，可充分与管壁紧密接触。

进一步说，可将多个超声波清洗振头安装在同一伸缩杆三上，形成一组超声波清洗振头。

进一步说，所述机架由多段连接而成，连接处选用可弯曲部件。

进一步说，还包括弹簧支撑杆，用于支撑所述机架。

一种超声波管道清洗方法，采用上述清洗组件，包括以下步骤：

步骤1、调节支撑丝杆，使支撑杆周向相对的支撑杆两端总长度大于待清洗的管径，从而提供支撑力使整个组件在管径截面中心位置。

步骤2、拖动所述组件到达管道待清洗位置后，两个气囊充迅速膨胀，使气囊与管壁紧密贴合，从而将两个气囊之间的空间与外界有效地隔绝开来。

步骤3、由进水口进水，将两气囊隔绝的区域注满水。

步骤4、超声波清洗振头开始工作，对所面向区域开始清洗；超声波清洗振头可伸缩和旋转，根据需要，在隔绝区域清洗干净后，出水口在泵机的作用下将水排出，且可与进水口一起配合，一边注水一边排水。

步骤5、清洗对应区域完毕后，先气囊放气收缩，减少前进阻力，而后被拖动，重复上述流程，继续清洗下一目标区域。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明可适应不同直径的管道，具备足够的安全保护措施。

2、本发明可装备在不同型号的管道行进机器人中，可操作度高，适应性强。

3、本发明利用超声波方式去清洗管道内壁，利用空化效应除去污垢不会对管道结构造成破坏。

4、对其他管道清洗机器人不易清洗到位置，如管壁中凹槽的地方，本发明也可对其清洗。

5、对于无法进行排污或排污不干净的管道情况，通过进水和出水的配合，本发明可将污水即时排出，以保证管内清洁。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的支撑结构示意图；

图3为本发明的气囊内部部分结构示意图；

图4为本发明的清洗结构示意图；

图5为本发明的旋转机构部分***示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例。而不是全部的实施例，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描述，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

本发明是利用超声波对管道内壁的污垢进行清洗，利用超声波空化效应，在超声波空化的液态场中，产生的真空气泡会急速坍塌破裂，在瞬间会产生强烈地向外辐射的冲击波，能破坏不可溶性污染物，使其快速并分散在清洗媒质中，完成污垢清理。与其他同类产品相比，利用超声波清洗管内污垢，可避免最大程度的损伤管道，在合适的功率频率下，能做到更高的清洁度。

以水为主要媒质的清洗液温度宜选择为60~80℃。在水温较低或者常（20~30℃）下清洗，空化效果不太好。最主要的原因是水系媒质经过一段时间超声辐射之后，温度升高到45~55℃，这正好进入“温度死区”。单靠超声辐射来提高水温，要跨越这个“温度死区”的时段又太长，严重影响清洗效率。故本发明所使用的方式为直接注入适宜温度的热水，以提高工作效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种超声波管道清洗的组件，包括旋转结构、位置稳定结构和清洗结构。

所述的旋转结构包括机架、连接壳和驱动电机一。

所述驱动电机一与机架内部的旋转轴相连接，所述驱动电机一可带动旋转轴转动，所述驱动电机一外安装一个连接壳，所述连接壳一端具有连接件，可与其它物品相连接，以便被拖动。

所述位置稳定结构包括气囊，支撑头，支撑杆，支撑丝杆，支撑基体，弹簧，连接杆和气囊基体。

所述气囊安装在气囊基体上，所述的气囊基体有预留的安装槽，可与所述机架相固定；所述气囊基体周向上设置有多根固定杆，用于固定所述弹簧，所述弹簧的一端套置于单根固定杆上，另一端固定设置有所述连接杆，所述连接杆内部部分中空，使得连接杆可沿固定杆移动。

所述支撑基体有预留的安装槽，可与所述机架相固定，所述支撑基体上有安装孔用于安装多根支撑丝杆，每根支撑丝杆的一端安装在安装孔内，另一端与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端与支撑头固定。

所述清洗结构包括连接基体，旋转壳，出水管，超声波清洗振头，进水管，伸缩杆三，丝杆和驱动电机二。

所述旋转壳有相应的孔可供机架穿过，所述旋转壳内部与旋转轴连接，所述旋转壳可随旋转轴转动，所述驱动电机二安装在旋转壳内，所述丝杆与驱动电机二的电机轴相连接，所述伸缩杆三内有螺纹孔与丝杆配合，所述伸缩杆三与超声波清洗振头相固定，所述连接基体与驱动电机二外壳相连接固定。

所述的进水管设置在支撑基体上，所述的出水管设置在机架上。

进一步说，所述的连接件为螺柱。

进一步说，所述连接杆头部柔软且与气囊相连接，支撑起部分气囊。

进一步说，所述清洗结构还带有伸缩杆一、伸缩杆二，所述的伸缩杆一的一端铰接在旋转壳上，另一端与伸缩杆二的一端铰接，伸缩杆二的另一端与伸缩杆三铰接。所述连接基体、伸缩杆一、伸缩杆二起的是辅助伸缩作用，有助于伸缩的稳定。

进一步说，所述的超声波清洗振头上安装有不锈钢片，所述不锈钢片用以扩大振幅，增加清洗效果。

进一步说，所述的气囊为可充气式气囊，采用耐磨且具有韧性的材料，可充分与管壁紧密接触。

进一步说，可将多个超声波清洗振头安装在同一伸缩杆三上，形成一组超声波清洗振头。

进一步说，所述机架由多段连接而成，连接处选用可弯曲部件。

进一步说，还包括弹簧支撑杆，用于支撑所述机架。

进一步说，可将多个超声波清洗振头安装在同一处伸缩杆，形成一组超声波清洗振头，目的是用以减少电机使用数量可达到减少成本，目的是用以增加超声波振头数量则可达到更好地清洗效果。

一种超声波管道清洗方法，采用上述组件，包括以下步骤：

步骤1、调节支撑丝杆，使支撑杆周向相对的支撑杆两端总长度大于待清洗的管径，从而提供支撑力使整个组件在管径截面中心位置。

步骤2、拖动所述组件到达管道待清洗位置后，两个气囊充迅速膨胀，使气囊与管壁紧密贴合，从而将两个气囊之间的空间与外界有效地隔绝开来。

步骤3、由进水口进水，将两气囊隔绝的区域注满水。

步骤4、超声波清洗振头开始工作，对所面向区域开始清洗；超声波清洗振头可伸缩和旋转，根据需要，在隔绝区域清洗干净后，出水口在泵机的作用下将水排出，且可与进水口一起配合，一边注水一边排水。

步骤5、清洗对应区域完毕后，先气囊放气收缩，减少前进阻力，而后被拖动，重复上述流程，继续清洗下一目标区域。

进一步说，若原本管内就有水的情况下，则一边注水，一边出水口排水，若没有，则只需注水即可；且根据不同的需要，可将水溶液替换成其它溶剂溶液。

进一步说，在不同的管径内工作时，超声波清洗振头伸缩至合适位置；在清洗过程中，超声波清洗振头旋转接近一周后往回旋转，保证线缆不会缠绕。

下面结合附图与实施例对本发明做进一步详细描述：参见图1，本发明的实施例包括旋转结构、位置稳定结构、清洗结构。

所述旋转结构包括机架8，螺丝18，连接壳19，螺母20，驱动电机一17，连接板28，参见图1和图5。

所述驱动电机一有相应安装孔与连接板上的安装孔螺纹配合，连接板上有合适的孔供驱动电机一的电机轴与旋转轴连接，连接板与机架固定配合，连接壳与连接板固定配合。螺栓用以驱动电机一螺纹配合时使用，所有螺丝螺栓均是在螺纹配合时使用。

所述位置稳定结构包括气囊1，支撑头4，支撑杆5，支撑丝杆6，支撑基体7，弹簧21，连接杆22，气囊基体23，联接件2，参见图1和图4。

所述气囊部分与气囊基体固定配合，所述气囊部分与连接杆固定配合，所述支撑丝杆与支撑基体螺纹配合，所述支撑杆与支撑丝杆固定配合，所述支撑头与支撑杆固定配合，所述气囊1通过联接件2与机架8固定。

所述清洗结构包括连接基体3，旋转壳9，出水口10，螺栓11，伸缩杆一12，超声波清洗振头13，伸缩杆二14，不锈钢片15，螺栓16，进水口24，伸缩杆三25，丝杆26，驱动电机二27，参见图1、图2和图3。

所述驱动电机二上有相应的安装孔与连接基体螺纹配合，驱动电机二与旋转壳可固定配合，伸缩杆三与超声波清洗振头固定配合，不锈钢片与超声波清洗振头固定配合，伸缩杆二上有合适的安装孔与伸缩杆三的安装孔螺纹配合，连接基体上有合适的槽口不影响伸缩杆三的滑动；注水孔管用以注入适宜温度的热水，出水口和进水口均有相应的管线与外界的水泵或直接与外界相通；伸缩杆一和伸缩杆二有合适的安装孔中心配合，伸缩杆一有合适孔供机架通过。

本实施例的清洗方法如下：

首先，手动调节支撑丝杆，使支撑杆周向相对的支撑杆两端总长度大于管径，能够提供支撑力使整个组件在管径截面中心位置。

然后由手工、机器或管道行进机器人任何一种具有拖动能力的方式，在整体机构到达合适位置后，由程序指令设定，两个气囊充气沿气囊基体、弹簧、连接杆方向迅速膨胀，可使气囊与管壁紧密贴合，将两个气囊之间的空间与外界有效地隔绝开来。而处于两个气囊中间的支撑杆在进入管道后，由于弹力的作用下使支撑头的柔性头部一直与管壁接触，用于保持整个结构的稳定，避免损伤管壁，避免倾斜，其距离可在工作之前进行调节。

出水口和进水口均是由管线连接至管道外面的泵机，然后由进水口进水，将两气囊隔绝的区域注满水。若原本管内就有水的情况下，则一边注水，一边出水口排水，最后预先设定好的指令，使水温达到合适温度；若没有，则只需注水即可。且根据不同的需要，可将水溶液替换成其他溶剂溶液，以达到更好的清洗效果或者。

再然后根据预设指令，超声波清洗振头开始工作，对所面向区域开始清洗。超声波清洗振头可伸缩和旋转，分别由不同的驱动电机所控制。根据需要，该隔绝区域清洗干净后，出水口在泵机的作用下将水排出，且可与进水口一起配合，一边注水一边排水。

在不同的管径内工作时，根据预先设定好的指令，超声波清洗振头伸缩至合适位置。在清洗过程中，超声波清洗振头旋转接近一周后往回旋转，保证线缆不会缠绕。

最后根据预设的指令，清洗对应区域完毕后，先气囊放气收缩，减少前进阻力，而后被拖动，重复上述流程，继续清洗下一目标区域。根据对清洗目标的需要，若对上一次清洗流程中未清洗到的间隔，可采用二次清洗，即向前前进一定距离，将其清洗干净。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术邻域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波管道清洗组件，其特征在于，包括旋转结构、位置稳定结构和清洗结构；

所述的旋转结构包括机架、连接壳和驱动电机一；

所述驱动电机一与机架内部的旋转轴相连接，所述驱动电机一可带动旋转轴转动，所述驱动电机一外安装一个连接壳，所述连接壳一端具有连接件，可与其它物品相连接，以便被拖动；

所述位置稳定结构包括气囊，支撑头，支撑杆，支撑丝杆，支撑基体，弹簧，连接杆和气囊基体；

所述气囊安装在气囊基体上，所述的气囊基体有预留的安装槽，可与所述机架相固定；所述气囊基体周向上设置有多根固定杆，用于固定所述弹簧，所述弹簧的一端套置于单根固定杆上，另一端固定设置有所述连接杆，所述连接杆内部部分中空，使得连接杆可沿固定杆移动；

所述支撑基体有预留的安装槽，可与所述机架相固定，所述支撑基体上有安装孔用于安装多根支撑丝杆，每根支撑丝杆的一端安装在安装孔内，另一端与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端与支撑头固定；

所述清洗结构包括连接基体，旋转壳，出水管，超声波清洗振头，进水管，伸缩杆三，丝杆和驱动电机二；

所述旋转壳有相应的孔可供机架穿过，所述旋转壳内部与旋转轴连接，所述旋转壳可随旋转轴转动，所述驱动电机二安装在旋转壳内，所述丝杆与驱动电机二的电机轴相连接，所述伸缩杆三内有螺纹孔与丝杆配合，所述伸缩杆三与超声波清洗振头相固定，所述连接基体与驱动电机二外壳相连接固定；

所述的进水管设置在支撑基体上，所述的出水管设置在机架上。

2.根据权利要求1所述的一种超声波管道清洗组件，其特征在于，所述连接杆头部柔软且与气囊相连接，用于支撑气囊。

3.根据权利要求1所述的一种超声波管道清洗组件，其特征在于，所述清洗结构还带有伸缩杆一、伸缩杆二，所述的伸缩杆一的一端铰接在旋转壳上，另一端与伸缩杆二的一端铰接，伸缩杆二的另一端与伸缩杆三铰接。

4.根据权利要求1所述的一种超声波管道清洗组件，其特征在于，所述的气囊为可充气式气囊，采用耐磨且具有韧性的材料，可充分与管壁紧密接触。

5.根据权利要求1所述的一种超声波管道清洗组件，其特征在于，可将多个超声波清洗振头安装在同一伸缩杆三上，形成一组超声波清洗振头。

6.根据权利要求1所述的一种超声波管道清洗组件，其特征在于，所述机架由多段连接而成，连接处选用可弯曲部件。

7.根据权利要求6所述的一种超声波管道清洗组件，其特征在于，还包括弹簧支撑杆，用于支撑所述机架。

8.一种超声波管道清洗方法，采用权利要求1-7中任一项所述的组件，其特征在于：

步骤1、调节支撑丝杆，使支撑杆周向相对的支撑杆两端总长度大于待清洗的管径，从而提供支撑力使整个组件在管径截面中心位置；

步骤2、拖动所述组件到达管道待清洗位置后，两个气囊充迅速膨胀，使气囊与管壁紧密贴合，从而将两个气囊之间的空间与外界有效地隔绝开来；

步骤3、由进水口进水，将两气囊隔绝的区域注满水；

步骤4、超声波清洗振头开始工作，对所面向区域开始清洗；超声波清洗振头可伸缩和旋转，根据需要，在隔绝区域清洗干净后，出水口在泵机的作用下将水排出，且可与进水口一起配合，一边注水一边排水；

步骤5、清洗对应区域完毕后，先气囊放气收缩，减少前进阻力，而后被拖动，重复上述流程，继续清洗下一目标区域。

9.根据权利要求8所述的一种超声波管道清洗方法，其特征在于：若原本管内就有水的情况下，则一边注水，一边出水口排水，若没有，则只需注水即可；且根据不同的需要，可将水溶液替换成其它溶剂溶液。

10.根据权利要求8所述的一种超声波管道清洗方法，其特征在于：在不同的管径内工作时，超声波清洗振头伸缩至合适位置；在清洗过程中，超声波清洗振头旋转接近一周后往回旋转，保证线缆不会缠绕。

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