一種軌道移動的高壓艙內多位置大尺寸玻璃清洗裝置的製作方法

2023-09-14 08:04:32 1

1.本發明涉及高壓艙內部觀察窗玻璃清洗技術領域，尤其是一種軌道移動的高壓艙內多位置大尺寸觀察窗玻璃清洗裝置。


背景技術：

2.冷泉艙是通過陸上模擬深海冷泉生態環境對冷泉生態系統演化進行研究的科研設施，為研究掌握艙內冷泉生態環境下各類生物的生長規律，冷泉艙設計有觀察窗來隨時觀察艙內的情況，由於冷泉艙內海生物生長，觀察窗會產生汙損影響觀察，所以觀察窗需要定期清理汙損來保證觀察不受影響。
3.常規承壓容器上觀察窗的清洗方式是在一定周期後排空艙的介質然後人工進行清洗，將破壞原有高壓條件，而且效率低；由於在冷泉艙進行冷泉生態環境模擬，需要不間斷運行1年甚至更長時間，而且在運行時無法避免被汙損而影響觀察。
4.而如果採用設備在工作時進行定期清洗，需要達到以下條件：
5.(1)需要克服高壓艙內高壓的水下環境，保證裝置能長時間穩定工作。
6.(2)實現觀察窗內多個觀察窗玻璃的覆蓋清洗。
7.(3)不能影響冷泉高壓艙內部的實驗研究和觀察窗的觀察視線。
8.為此，我們提出一種軌道移動的高壓艙內多位置大尺寸玻璃清洗裝置。


技術實現要素：

9.本技術人針對上述現有生產技術中的缺點，提供一種軌道移動的高壓艙內多位置大尺寸玻璃清洗裝置，通過採用雙層驅動軌道、驅動齒輪組齒條嚙合的方式實現了穩定移動的效果，能夠實現對並排的多個觀察窗玻璃進行清洗，而且還能在待機時不影響觀察；另外通過水下射流驅動電機、射流壓力泵對水進行增壓，在通過集成噴頭上採用這種收斂擴散型噴孔，提供了高壓射流，提高對觀察窗玻璃的清洗效果。
10.本發明所採用的技術方案如下：
11.一種軌道移動的高壓艙內多位置大尺寸玻璃清洗裝置，包括高壓艙、設置在高壓艙上的至少一個觀察窗、以及往復移動在高壓艙內設置的驅動軌道上，並對觀察窗進行清洗的清洗裝置；
12.所述清洗裝置包括清洗機構，所述清洗機構包括相互連接並對水進行增壓的水下射流驅動電機和射流壓力泵，射流壓力泵通過液壓管路與集成噴頭相連接，集成噴頭的進水口貫通連接有豎直分布的一級流道和二級流道用於均勻水壓，二級流道朝觀察窗的一面設置有多個呈豎向分布的噴嘴，噴嘴採用收斂擴散孔型以實現空化效應並提供高壓射流。
13.其進一步特徵在於：
14.多個所述觀察窗在高壓艙內並排分布。
15.所述驅動軌道為兩個，且兩個驅動軌道相互平行設置，兩個驅動軌道位於觀察窗的上下側，驅動軌道為弧形設計並與高壓艙內壁焊接。
16.所述清洗裝置還包括安裝板，安裝板上連接有驅動機構和清洗機構。
17.所述驅動機構包括水下行進驅動電機，以及至少兩個支撐臂；所述支撐臂通過導向輪滾動連接在驅動軌道上開設的導向軌道中，導向輪為鞍座結構，與導向軌道配合，承受軸向力和射流反力；
18.水下行進驅動電機安裝在安裝板上，水下行進驅動電機的輸出軸上套接有驅動齒輪組，所述驅動齒輪組和驅動軌道上設置的齒條嚙合，帶動清洗裝置來回移動。
19.所述集成噴頭通過螺紋連接固定於安裝板前側並與觀察窗相對設置。
20.所述集成噴頭朝向觀察窗的一側呈弧形並均勻分布有多個噴嘴。
21.所述噴嘴沿進水方向分為輸送段、收縮段、平直段和擴張段，平直段孔徑為1mm，小孔徑降低了清洗所需要的流量，同時也能提供高壓射流。
22.所述水下射流驅動電機、射流壓力泵和水下行進驅動電機上的耐壓線束通過水密接插件穿出到高壓艙外，在高壓艙外再和控制模塊連接。
23.所述水下射流驅動電機和射流壓力泵採用耐高壓材質。
24.本發明的有益效果如下：
25.本發明結構緊湊、合理，操作方便，通過採用雙層驅動軌道、驅動齒輪組齒條嚙合的方式實現了穩定移動的效果，能夠實現對並排的多個觀察窗玻璃進行清洗，而且還能在待機時不影響觀察；另外通過水下射流驅動電機、射流壓力泵對水進行增壓，在通過集成噴頭上採用這種收斂擴散型噴孔，提供了高壓射流，提高對觀察窗玻璃的清洗效果。
26.同時，本發明還具備如下優點：
27.1.採用耐高壓的電氣元器件，能夠克服高壓艙內高壓的水下環境，同時各個部件通過固定連接的方式安裝在安裝板上，提高了集成化效果，而且通過上下兩個驅動軌道進行驅動，採用了齒輪齒條機構與軌道配合的驅動方案，可以克服水下環境摩擦力小的弊端，實現較為準確的位置控制，保證了裝置能長時間穩定工作。
28.2.本發明通過採用軌道移動連續射流的方案，實現觀察窗內多個觀察窗玻璃的覆蓋清洗，而且解決了固定的清洗裝置對觀察窗玻璃的遮擋，不工作時裝置可以行進至待機位置，避免對觀察窗視線的影響。
29.3.本發明採用了射流噴孔線形布置方案集成噴頭，通過軌道行進移動實現清洗範圍的帶狀覆蓋，解決了大面積覆蓋清洗的大流量問題，大大減小了清洗所需要的流量。
30.4.本發明中的水下射流驅動電機、射流壓力泵、水下行進驅動電機和集成噴頭通過平面布置的安裝方案節省了空間，減小了對高壓艙內部空間實驗研究的影響。
31.5.噴嘴4071沿進水方向分為輸送段、收縮段、平直段和擴張段，平直段孔徑為1mm，採用這種收斂擴散型噴孔利於在淹沒水環境中進行水射流清洗，小孔徑降低了清洗所需要的流量，同時也能提供高壓射流，克服水自身的壓力，提高對觀察窗玻璃的清洗效果。
附圖說明
32.圖1為本發明的結構剖視示意圖。
33.圖2為本發明清洗裝置的結構示意圖。
34.圖3為本發明清洗裝置局部立體結構示意圖。
35.圖4為本發明集成噴頭立體結構示意圖。
36.圖5為本發明集成噴頭結構的剖視圖。
37.圖6為圖5中a部的局部放大圖。
38.其中：
39.1、高壓艙；2、觀察窗；3、驅動軌道；4、清洗裝置；
40.401、安裝板；402、支撐臂；403、導向輪；404、水下射流驅動電機；405、射流壓力泵；406、液壓管路；407、集成噴頭；408、水下行進驅動電機；409、驅動齒輪組；
41.4071、噴嘴；4072、進水口；4073、一級流道；4074、二級流道；
42.40711、輸送段；40712、收縮段；40713、平直段；40714、擴張段。
具體實施方式
43.下面結合附圖，說明本發明的具體實施方式。
44.如圖1-圖6所示，本實施例公開了一種軌道移動的高壓艙內多位置大尺寸玻璃清洗裝置，應用於高壓艙1內的水下環境，對多窗口大尺寸觀察窗2玻璃能夠實現覆蓋清洗，包括高壓艙1、設置在高壓艙1上的多個並排分布觀察窗2、以及活動在高壓艙1內並對觀察窗2進行清洗的清洗裝置4；
45.還包括連接在高壓艙1內的兩個平行的驅動軌道3，兩個驅動軌道3分別安裝在多個並排設置的觀察窗2的上下兩側，軌道為弧形設計，與高壓艙1內壁焊接；清洗裝置4能夠滑動在驅動軌道3，工作時清洗裝置從觀察窗2位置來回滑移，實現對觀察窗2玻璃的覆蓋清洗，待機時清洗裝置處於待機位置，避免對觀察窗2觀察視線的影響。
46.清洗裝置4包括安裝板401，以及連接在安裝板401上的驅動機構和清洗機構；
47.所述驅動機構包括支撐臂402、導向輪403、水下行進驅動電機408和驅動齒輪組409，
48.如圖2-圖3所示，支撐臂402至少為兩個，提高穩定效果，支撐臂402焊接固定在安裝板401上，支撐臂402縱跨兩個驅動軌道3，且支撐臂402通過導向輪403滾動連接在驅動軌道3中開設的導向軌道中，導向輪403通過轉軸與支撐臂402連接，與導向軌道滾動接觸；如圖3所示，導向輪403共有4個，上方的兩個導向輪403的下端與驅動軌道3上側滾動接觸，承受裝置的主要重力；下方的兩個導向輪403的上端與驅動軌道3的下端滾動接觸，導向輪403為鞍座結構，與導向軌道配合，可以承受軸向力，主要是射流反力。
49.水下行進驅動電機408安裝在安裝板401上，通過螺紋連接固定；驅動齒輪組409套在水下行進驅動電機408的輸出軸上，通過頂銷與水下行進驅動電機408輸出軸固定連接；所述驅動齒輪組409和驅動軌道3上設置的齒條嚙合，從而實現清洗裝置4能夠沿著驅動軌道3來回移動，繼而方便移動到多個觀察窗2附近進行清洗，而且還能藏於兩個觀察窗2之間。
50.清洗機構包括水下射流驅動電機404、射流壓力泵405、液壓管路406和集成噴頭407；水下射流驅動電機404安裝在安裝板401上，通過螺紋連接固定；射流壓力泵405通過聯軸器與水下射流驅動電機404的輸出軸連接，水下射流驅動電機404和射流壓力泵405採用耐高壓材質，通過水下射流驅動電機404和射流壓力泵405的配合，能夠對高壓的水進行再加壓，方便後續高壓的水能夠克服高壓艙1內的水壓能夠對觀察窗2的玻璃進行衝洗；
51.液壓管路406通過接頭分別與射流壓力泵405和集成噴頭407相連接，集成噴頭407
通過螺紋連接固定於安裝板401前側並與觀察窗2相對設置，通過射流壓力泵405和水下射流驅動電機404對水進行加壓並通過液壓管路406將高壓水輸送至集成噴頭407中，對觀察窗2上的玻璃進行清洗；
52.為了提高清洗效果，以及清洗的均勻性，本實施例對集成噴頭407做了特殊設計；
53.集成噴頭407朝向觀察窗2的一側呈弧形並均勻分布有多個噴嘴4071，採用弧形結構能夠提高表面積，繼而提高噴嘴4071的數量，從而提高對觀察窗2玻璃的清洗效果，集成噴頭407上開設有與液壓管路406對接的進水口4072，且進水口4072內設置有豎直分布的一級流道4073，對高壓水進行分散，同時一級流道4073的上下兩端貫通連接有同樣豎直分布的二級流道4074，二級流道4074朝觀察窗2的一面設置有多個呈豎向分布的噴嘴4071，集成噴頭407的水射流噴孔結構有利於進行淹沒水環境中的射流清洗，集成噴頭407內流道的設計能夠實現所有射流噴孔出水速度的均勻性和一致性。
54.如圖6所示，噴嘴4071沿進水方向分為輸送段40711、收縮段40712、平直段40713和擴張段40714，平直段40713孔徑為1mm，採用這種收斂擴散型噴孔利於在淹沒水環境中進行水射流清洗，小孔徑降低了清洗所需要的流量，同時也能提供高壓射流和空化效應，克服水自身的壓力，提高對觀察窗2玻璃的清洗效果，空化效應越強對觀察窗2玻璃的清潔效果越好。
55.同時為了方便控制水下射流驅動電機404、射流壓力泵405和水下行進驅動電機408，通過耐壓線束與上述電氣元件進行連接，同時高壓艙1內的耐壓線束會通過水密接插件穿出到高壓艙1外，在高壓艙1外再和控制模塊連接，方便隨時控制各元器件的工作。
56.本發明公開了一種軌道移動的高壓艙內多位置大尺寸玻璃清洗裝置，本發明採用以下安裝步驟：
57.第一步：將水下行進驅動電機408安裝通過螺紋連接固定在安裝板401上，將驅動齒輪組409通過鎖緊銷與水下行進驅動電機408的輸出軸連接固定，將驅動齒輪組409安裝在轉軸上；
58.第二步：將水下射流驅動電機404通過螺紋連接安裝固定在安裝板401上，通過聯軸器將射流壓力泵405與水下射流驅動電機404的輸出軸連接，將集成噴頭407安裝在安裝板401的另一側，同時為了方便控制水下射流驅動電機404、射流壓力泵405和水下行進驅動電機408，通過耐壓線束與上述電氣元件進行連接，同時高壓艙1內的耐壓線束會通過水密接插件穿出到高壓艙1外，在高壓艙1外再和控制模塊連接；
59.第三步：將驅動軌道3和導向軌道焊接在高壓艙1的內壁上；將支撐臂402焊接在安裝板401的兩側；首先將上側的兩個導向輪403通過轉軸與支撐臂402連接，並且與驅動軌道3的導向軌道滾動接觸，同時確保驅動齒輪組409與驅動軌道3內側的齒條正確嚙合；之後將下方兩個導向輪403與下方的驅動軌道3的導向軌道滾動接觸，通過轉軸與支撐臂402連接固定；
60.第四步：接好液壓管路406。軌道移動的高壓艙1內多位置大尺寸玻璃清洗裝置組裝完成。
61.本發明的工作原理是：
62.軌道移動的高壓艙1內多位置大尺寸玻璃清洗裝置4通過控制模塊控制水下行進驅動電機408和水下射流驅動電機404的啟動與停止，當需要進行高壓艙1內觀察窗2玻璃清
洗工作時，控制水下行進驅動電機408啟動，水下行進驅動電機408，能實現對清洗裝置4行進位置的控制；
63.水下行進驅動電機408啟動後，輸出軸帶動驅動齒輪組409轉動，通過與齒條嚙合傳動，清洗裝置4開始沿驅動軌道3在高壓艙1內壁移動，此過程中導向輪403與驅動軌道3的導向軌道滾動接觸，起導向移動作用，當清洗裝置4移動到待清洗玻璃處時，水下射流驅動電機404開始工作，帶動射流壓力泵405將壓力流提供給集成噴頭407，集成噴頭407的噴孔噴出線狀布置的高壓射流，此時清洗裝置4依然在沿軌道移動，帶動線狀的射流移動，形成射流帶，實現對多個窗口大尺寸觀察窗2玻璃的清洗。當清洗工作結束後，控制清洗裝置4到待機位置，避免清洗裝置4遮擋觀察窗2的觀察視線，操作結束。
64.1.採用耐高壓的電氣元器件，能夠克服高壓艙1內高壓的水下環境，同時各個部件通過固定連接的方式安裝在安裝板401上，提高了集成化效果，而且通過上下兩個驅動軌道3進行驅動，採用了齒輪齒條機構與軌道配合的驅動方案，可以克服水下環境摩擦力小的弊端，實現較為準確的位置控制，保證了裝置能長時間穩定工作。
65.2.本發明通過採用軌道移動連續射流的方案，實現觀察窗2內多個觀察窗2玻璃的覆蓋清洗，而且解決了固定的清洗裝置4對觀察窗2玻璃的遮擋，不工作時裝置可以行進至待機位置，避免對觀察窗2視線的影響。
66.3.本發明採用了射流噴孔線形布置方案集成噴頭407，通過軌道行進移動實現清洗範圍的帶狀覆蓋，解決了大面積覆蓋清洗的大流量問題，大大減小了清洗所需要的流量。
67.4.本發明中的水下射流驅動電機404、射流壓力泵405、水下行進驅動電機408和集成噴頭407通過平面布置的安裝方案節省了空間，減小了對高壓艙1內部空間實驗研究的影響。
68.本發明結構緊湊、合理，操作方便，通過採用雙層驅動軌道3、驅動齒輪組409齒條嚙合的方式實現了穩定移動的效果，能夠實現對並排的多個觀察窗2玻璃進行清洗，而且還能在待機時不影響觀察；另外通過水下射流驅動電機404、射流壓力泵405對水進行增壓，在通過集成噴頭407上採用這種收斂擴散型噴孔，提供了高壓射流，提高對觀察窗2玻璃的清洗效果。
69.以上描述是對本發明的解釋，不是對發明的限定，本發明所限定的範圍參見權利要求，在本發明的保護範圍之內，可以作任何形式的修改。