CN207230585U - 一种异形爬升式烟囱清理机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种异形爬升式烟囱清理机器人，所述清理机器人包括清理机构，在清理机构的上部、下部分别通过可伸缩的螺杆连接有上层支撑机构、下层支撑机构，上层支撑机构的上部设有驱动控制***；辅助机构包括辅助绳索，辅助绳索通过多个滑轮一端连接辅助升降电动机，另一端连接上层支撑机构,该驱动控制***分别与上层支撑机构、清理机构、下层支撑机构、辅助升降电动机电连接；该机器人靠的是静摩擦力和烟囱内壁的支持力以克服整机重力从而使其能够上下运行，实现了大型烟囱内部清理工作的机械化、智能自动化作业，异形爬升式结构紧凑、安装方便。

Description

一种异形爬升式烟囱清理机器人

技术领域

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及一种异形爬升式烟囱清理机器人。

背景技术

许多钢铁厂、发电厂、化工厂等企业在工业生产中产生大量的废气，这些废气都是通过烟囱将其排放出去，经过一段时间后烟囱内壁容易积攒灰尘及其他固体物，如果长时间不进行清理将会导致烟囱内部局部阻塞影响烟气的排放效率及烟囱的使用寿命，进而影响产品的生产效率。同时烟囱灰尘中含有大量的可再生物质，及时清理烟囱不仅可以提高生产效率，而且还可以回收再生物质使资源得到充分利用，有非常大的现实意义。

目前烟囱的清理大多采用人工清理形式，而人工清理在高温情况下无法进行，必须等到烟囱温度降为常温后，工人穿戴工作服、防毒面具，携带除尘工具进入烟囱内部通过高空悬挂作业方式进行清扫。清灰过程中，工作的条件非常恶劣，严重危害清灰除垢工人的身体健康，而且效率很低。

虽然目前也有相关专利介绍烟囱清理的机构，如使用高压水清理、喷射干冰等，然而清理过程中仍会出现清理不彻底、清理区域有限、效率低下等问题；并且由于大部分烟囱多为水泥混合结构，而现在大多清理装置在其上爬行时，多采用气吸附的方式与壁面接触，但是烟囱内壁表面附着有许多灰尘，而灰尘多为疏松物质，不利于清理装置的吸附稳定。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型实施例旨在提供一种方便清理的异形爬升式烟囱清理机器人。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种异形爬升式烟囱清理机器人，所述清理机器人包括清理机构，在清理机构的上部、下部分别通过可伸缩的螺杆连接有上层支撑机构、下层支撑机构，上层支撑机构的上部设有驱动控制***；辅助机构包括辅助绳索，辅助绳索通过多个滑轮一端连接辅助升降电动机，另一端连接上层支撑机构；该驱动控制***分别与上层支撑机构、清理机构、下层支撑机构、辅助升降电动机电连接；

所述清理机构包括中央回转平台本体、设于中央回转平台本体四周的多个可伸缩清扫端；所述上层支撑机构包括上层支撑回转本体、设于上层支撑回转本体四周的多个可伸缩上层定位支撑腿；所述下层支撑机构包括下层支撑回转本体、设于下层支撑回转本体四周的多个可伸缩下层定位支撑腿；

其中，该上层支撑回转本体、中央回转平台本体、下层支撑回转本体内部设有旋转马达。

优选地，所述清理机构中，清扫端个数为3个，所述上层支撑机构中，上层定位支撑腿个数为3个，所述下层支撑机构中，下层定位支撑腿个数为3个；或者上述的清扫端、上层定位支撑腿、下层定位支撑腿的个数均为至少3个。

优选地，所述清扫端包括可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的清扫轮，清扫轮上设有清扫电机；所述上层定位支撑腿包括可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的上层卡紧轮；所述下层定位支撑腿包括可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的下层卡紧轮；所述上层卡紧轮、清扫轮、下层卡紧轮上设有压力感应传感器。

在另一实施例中，所述清扫端包括可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的清扫刷。

进一步优选地，所述清理机构中的可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的清扫轮位于不同位置平面。

优选地，该上层支撑机构中，在可伸缩液压缸及上层卡紧轮之间设置有球绞；该下层支撑机构中，在可伸缩液压缸及下层卡紧轮之间设置有球绞；该清理机构中，在可伸缩液压缸及清扫轮之间设有球绞。

优选地，所述驱动控制***内部设置有控制器及分别与控制器电连接的摄像头、照明装置、超声波检测装置，所述控制器分别与所述旋转马达、清扫电机、辅助升降电动机、压力感应传感器电连接。

优选地，所述辅助绳索上还设置有旋转接头。

本实用新型的技术方案可以包括以下有益效果：

1.本实用新型的机器人靠的是静摩擦力和烟囱内壁的支持力以克服整机重力从而使其能够上下运行，如果烟囱内壁不平整有可能发生忽然坠落的危险，因此在烟囱的顶部设置了辅助装置，能够引导机器人沿着烟囱的轴线移动，且不必担心清理机器人在烟囱中坠落的危险。此外，其还可以自动调节自身姿态以适应烟囱的直径变化。

2.本实用新型的机器人采用高速旋转的清扫轮的方法，与喷射干冰及高压水的方法相比，不会与烟囱中的灰尘污垢发生反应、清扫干净彻底、效率较高。

3.与人工清理相比，本实用新型的机器人可以在烟囱温度降低至一定程度后，便可以进入烟囱中进行清灰作业，大大减轻了工作人员的工作强度，改善了工作人员的工作环境，提高了该领域的工作效率，降低了烟囱清理的成本，其安全性、可靠性及其经济实用性较好。

4.实现了大型烟囱内部清理工作的机械化、智能自动化作业，异形爬升式结构紧凑、安装方便，在使用过程中可以快速的完成整个清理过程，相关技术人员能够明白，其可以采用蓄电池供电，只需采用大容量的蓄电池，即可实现在较高的烟囱中的作业，此外该异形爬升式烟囱清理机器人可实现对多种烟囱(如截面形状为圆柱形、锥形或双曲线形烟囱等)形式的清理作业。

虽然优选实施例采用电力驱动，但不排除局部采用液压装置驱动的实施例，如采用液压/电力顶杆驱动剪叉式机构完成伸缩动作。同时，清扫轮的驱动电机不只限制于优选实施例说明中的电机装配方式和型式，例如该电机可以是立式电机也可是卧式电机，也可以是例如电动车使用的轮毂式电机。因此，该异形爬升式烟囱清理机器人的必要性和应用前景较高。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例的异形爬升式烟囱清理机器人的工作示意图；

图2为本实用新型实施例的异形爬升式烟囱清理机器人的正视示意图；

图3为本实用新型实施例的异形爬升式烟囱清理机器人的俯视示意图；

图4为根据本实用新型实施例的烟囱清理机器人的清扫轮示意图；

图5为抽烟机示意图；

其中，1-上层支撑机构，2-清理机构，3-下层支撑机构，4-螺杆，5-驱动控制***，7-球绞，8-抽烟机，

11-上层支撑回转本体，12-上层定位支撑腿，13-液压缸，14-上层卡紧轮，

21-中央回转平台本体，22-清扫端，23-液压缸，24-清扫轮，25-清扫电机，

31-下层支撑回转本体，32-下层定位支撑腿，33-液压缸，34-下层卡紧轮，

61-滑轮，62-旋转接头，63-辅助绳索，64-辅助升降电动机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本实用新型而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本实用新型各权利要求所要求保护的技术方案。

本实用新型的技术方案一方面涉及一种异形爬升式烟囱清理机器人，参照图1、图2，所述清理机器人包括清理机构2，在清理机构2的上部、下部分别通过可伸缩的螺杆4连接有上层支撑机构1、下层支撑机构3，上层支撑机构1的上部设有驱动控制***5；辅助机构包括辅助绳索63，辅助绳索63通过多个滑轮61一端连接辅助升降电动机64，另一端连接上层支撑机构1；该驱动控制***5分别与上层支撑机构1、清理机构2、下层支撑机构3、辅助升降电动机64电连接；所述清理机构2包括中央回转平台本体21、设于中央回转平台本体21四周的多个可伸缩清扫端22，相似的，所述上层支撑机构1包括上层支撑回转本体11、设于上层支撑回转本体11四周的多个可伸缩上层定位支撑腿12，相似的，所述下层支撑机构3包括下层支撑回转本体31、设于下层支撑回转本体31四周的多个可伸缩下层定位支撑腿32；所述上层定位支撑腿12具有适合于烟囱内壁的支撑结构，所述下层定位支撑腿32具有适合于烟囱内壁的支撑结构；其中，该上层支撑回转本体11、中央回转平台本体21、下层支撑回转本体31内部设有旋转马达。

优选地，上述清扫端22、上层定位支撑腿12、下层定位支撑腿32个数均为3个或者至少3个。

通过上述结构，本实用新型的机器人在清理烟囱时，多个定位支撑腿支撑在烟囱的内壁上，该清理机构2通过中央回转平台本体21的旋转带动清扫端22旋转从而进行清灰作业；该上层支撑机构1和下层支撑机构3构成异形攀爬行走机构，起到导向与支撑的双重作用；所述上层定位支撑腿12、下层定位支撑腿32依靠摩擦力和烟囱内衬的支持力，交替式旋转运动实现清理机器人总体沿烟囱螺距方向的进给运动，即实现整机在烟囱内壁的攀爬动作，实现上下移动进而完成对烟囱内壁的自动化清理作业；该辅助机构带动攀爬行走机构、清理机构一起沿烟囱轴线方向移动，且不必担心清理机器人在烟囱中滑落的现象。

上述的清理机构2、上层支撑机构1、下层支撑机构3分别通过可伸缩清扫端22、上层定位支撑腿12、下层定位支撑腿32实现与烟囱内壁的接触调节，该可伸缩的调节能够使得所述机器人适应烟囱的截面形状变化及不同的作业工矿(如卡紧、清扫、回转升降等)，在满足功能需要的同时实现平稳传动。

上述的辅助绳索63采用高强度钢丝绳，本领域技术人员能够知晓，为达到更好的引导效果，在烟囱顶部对辅助机构进行固定，所述辅助机构还包括固定架、烟囱口上设置多个固定螺栓，固定架设置有多个滑动销栓，滑动销栓与固定螺栓配合连接；所述多个滑轮61设置在固定架上；所述辅助升降电机64根据异形爬升式清理机器人的工作情况进行正反转，辅助绳索63引导上层支撑机构1、清理机构2、下层支撑机构3一起沿烟囱轴线方向移动。

在一种优选实施方式中，结合图2、图3、图4，上述的清理机构2中，所述清扫端22包括可伸缩液压缸23及设于可伸缩液压缸23外端的清扫轮24，清扫轮24采用卡紧锁死机构与对应可伸缩液压缸23连接，以方便清扫轮24的更换，清扫轮24上设有清扫电机25；清扫轮24为具有一定弹性的刚毛刷，借助清扫轮24的高速旋转及中央回转平台本体21的旋转，使附着于烟囱内壁的灰尘污垢被毛刷撞击，撞击瞬间使污物表面催化脱落。不同于喷射干冰及高压水的清理方法，采用高速旋转的清扫轮，其不会与烟囱中的灰尘污垢发生反应，清扫干净彻底、效率高，并且能够很好的清除板结灰尘的问题。

进一步优选地，参照图2，所述可伸缩液压缸23及设于可伸缩液压缸23外端的清扫轮24位于不同位置平面。本领域技术人员能够知晓，通过清扫轮24位于不同位置平面，能够扩大清扫面积，从而提高清扫效率。

上述的上层支撑机构1中，所述上层定位支撑腿12包括可伸缩液压缸13及设于可伸缩液压缸13外端的上层卡紧轮14；上述的下层支撑机构3中，所述下层定位支撑腿32包括可伸缩液压缸33及设于可伸缩液压缸33外端的下层卡紧轮34；所述上层卡紧轮14、清扫轮24、下层卡紧轮34上设有压力感应传感器，该压力感应传感器能够保证卡紧轮或清扫轮与烟囱内壁充分接触，防止机器人脱落下滑，并取得良好的清理效果。

本领域技术人员能够知晓，上述可伸缩液压缸内部装有锁紧机构可以保证其工作的稳定性。

在另一实施例中，清扫端22可以是包括可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的清扫刷(未示出)，该清扫刷与可伸缩液压缸构成所述清扫端。清扫时，借助可伸缩液压缸的伸缩活动，并通过清理机构2中的中央回转平台本体21的旋转带动清扫刷实现清扫。

针对烟囱内壁不利于清理装置吸附稳定的问题，本实用新型中，采用可伸缩液压缸结合卡紧轮的设计，依靠卡紧轮与烟囱的摩擦力和烟囱内壁的支持力，通过上层支撑机构1、下层支撑机构3交替式旋转运动实现机器人总体沿螺距方向的进给运动，即实现了机器人整机在烟囱内壁的攀爬动作。

在另一种优选实施方式中，结合图2，为了更好的实现上层支撑机构1、下层支撑机构3的导向和定位支撑作用，在每一个的可伸缩液压缸及卡紧轮之间均设置有球绞7，该球绞7能够保证清理机器人在清理运动过程中的稳定性；同理，结合图4，在清理机构2中，可伸缩液压缸23及清扫轮24之间设有球绞7。

此外，所述驱动控制***5内部设置有控制器，以及分别与控制器连接的摄像头、照明装置、超声波检测装置。工作中，利用摄像头和照明装置及超声波检测装置能够检测到烟囱内部的灰尘分布情况，并将信息反馈到控制器中。旋转马达、清扫电机25、辅助升降电动机64、压力感应传感器分别与控制器电连接，通过所述控制器控制、调节旋转马达、清扫电机25的旋转速度，以达到对烟囱清理整洁度的要求。

为了保证清理机器人工作过程中的稳定，防止本实用新型清理机器人升降过程中的晃动，所述辅助绳索上还设置有旋转接头62。

本实用新型技术方案另一方面涉及应用上述清理机器人进行烟囱清理的方法，包括如下步骤：

步骤1，首先在烟囱顶部安装辅助机构，然后将机器人主体在烟囱内部地面上组装完成，随后利用辅助机构将辅助绳索连接到机器人的上层支撑机构上；

步骤2，连接工作完毕后，

2.1下层支撑机构的可伸缩液压缸伸出、撑开，同时下层卡紧轮接触烟囱内壁并卡紧；

2.2中层清理机构中的可伸缩液压缸伸出撑开，同时中央回转平台本体及清扫轮旋转清灰；

2.3上层支撑机构的可伸缩液压缸伸出、撑开，同时上层卡紧轮接触烟囱内壁，上层支撑回转本体及上层卡紧轮旋转，这样利用摩擦力及反作用力会使上层支撑机构沿螺距方向上升一段距离；

2.4上层支撑回转本体及上层卡紧轮旋转停止，上层卡紧轮卡紧，清理结构中的可伸缩液压缸缩回，下层支撑机构的可伸缩液压缸缩回同时下层支撑回转本体及下层卡紧轮旋转，下层支撑机构沿螺距方向上升相同距离，然后下层卡紧轮卡紧；

2.5重复2.1-2.4，直至清扫至烟囱顶部；下降过程类似；其中每次上升/下降的垂直距离为清扫轮的工作宽度。

进一步地，本实用新型实施例的应用上述清理机器人进行烟囱清理的方法还包括：超声波检测装置实时监测上层支撑机构、下层支撑机构、清理机构的工作。本实用新型实施例的方法还包括通过驱动控制***内部的摄像头监测清扫情况及机器人运行情况并将画面实时反馈给用户。用户可以是例如乙方操作人员及甲方。本实用新型实施例的方法还包括可伸缩液压缸可以根据烟囱截面的变化自动调整各自伸缩长度，当机器人达到指定位置后，重复步骤2的清理过程。

进一步地，本实用新型实施例的应用上述清理机器人进行烟囱清理的方法还包括将清理下来的灰尘从烟囱底部用大功率抽烟机吸除清理。

以上所述仅为本实用新型的较佳方式，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种异形爬升式烟囱清理机器人，其特征在于，所述清理机器人包括清理机构，在清理机构的上部、下部分别通过可伸缩的螺杆连接有上层支撑机构、下层支撑机构，上层支撑机构的上部设有驱动控制***；辅助机构包括辅助绳索，辅助绳索通过多个滑轮一端连接辅助升降电动机，另一端连接上层支撑机构；该驱动控制***分别与上层支撑机构、清理机构、下层支撑机构、辅助升降电动机电连接；

所述清理机构包括中央回转平台本体、设于中央回转平台本体四周的多个可伸缩清扫端；

所述上层支撑机构包括上层支撑回转本体、设于上层支撑回转本体四周的多个可伸缩上层定位支撑腿，所述上层定位支撑腿具有适合于烟囱内壁的支撑结构；

所述下层支撑机构包括下层支撑回转本体、设于下层支撑回转本体四周的多个可伸缩下层定位支撑腿，所述下层定位支撑腿具有适合于烟囱内壁的支撑结构；

其中，该上层支撑回转本体、中央回转平台本体、下层支撑回转本体内部设有旋转马达。

2.根据权利要求1所述的一种异形爬升式烟囱清理机器人，其特征在于，所述清扫端、上层定位支撑腿、下层定位支撑腿的个数均为3个或至少3个。

3.根据权利要求1所述的一种异形爬升式烟囱清理机器人，其特征在于，所述清扫端包括可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的清扫轮，清扫轮上设有清扫电机。

4.根据权利要求1所述的一种异形爬升式烟囱清理机器人，其特征在于，所述上层定位支撑腿包括可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的上层卡紧轮。

5.根据权利要求1所述的一种异形爬升式烟囱清理机器人，其特征在于，所述下层定位支撑腿包括可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的下层卡紧轮。

6.根据权利要求3、4、5中任一所述的一种异形爬升式烟囱清理机器人，其特征在于，所述上层卡紧轮、清扫轮、下层卡紧轮上设有压力感应传感器。

7.根据权利要求3、4、5中任一所述的一种异形爬升式烟囱清理机器人，其特征在于，该上层支撑机构中，在可伸缩液压缸及上层卡紧轮之间设置有球绞；该下层支撑机构中，在可伸缩液压缸及下层卡紧轮之间设置有球绞；该清理机构中，在可伸缩液压缸及清扫轮之间设有球绞。

8.根据权利要求3所述的一种异形爬升式烟囱清理机器人，其特征在于，所述清理机构中的可伸缩液压缸及设于可伸缩液压缸外端的清扫轮位于不同位置平面。

9.根据权利要求3所述的一种异形爬升式烟囱清理机器人，其特征在于，所述驱动控制***内部设置有控制器及分别与控制器连接的摄像头、照明装置、超声波检测装置，控制器电连接旋转马达、清扫电机、辅助升降电动机、压力感应传感器；所述辅助绳索上还设置有旋转接头。