一種清洗機器人的製作方法
2023-07-02 06:29:01
一種清洗機器人的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種清洗機器人，該清洗機器人用於凝汽器冷卻管清洗。本實用新型清洗機器人設於凝汽器水室中，包括清洗頭裝置、機械臂、連接管和增壓泵；機械臂與清洗頭裝置固定相連；增壓泵通過連接管與清洗頭裝置密封相連。本實用新型清洗機器人可以實現凝汽器冷卻管的在線清洗，結構簡單，便於安裝使用，維護成本低。
【專利說明】一種清洗機器人
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於機械和機器人應用領域，具體的說，涉及一種用於凝汽器冷凝管清洗的清洗機器人。
【背景技術】
[0002]凝汽器是一種大型換熱設備。在電力行業中其作用是將汽輪機做功排出的蒸汽凝結為水，以提高熱力循環的效率。凝汽器運行時，冷卻水從前水室的下半部分進來，通過冷卻水管(熱交換)進入後水室，向上折轉，再經上半部分冷卻水管流向前水室，最後排出。汽輪機排出的蒸汽則由進氣口進來，經過冷卻水管之間的縫隙往下流動，向管壁放熱後凝結為水。在此工作過程中，由於冷卻水質的不潔淨(冷卻水直接取自江，河，湖，海)，熱交換時發生化學反應等原因，導致銅管內壁積聚了一些不利於傳熱的固態混合物(稱之為汙垢)，汙垢的存在，降低了換熱面的傳熱能力，使汽輪機效率降低。因此，必須進行清理。
[0003]目前，電廠凝汽器除垢的方法分為離線和在線兩種。離線方式固然有它的優點，但是，離線清洗不僅耗費巨大，而且對運行中產生的積垢也無法及時清除，不能隨時保證火電機組的高效運行。另外，傳統的在線清洗方法，由於各自的缺陷都不能很好的得到應用。比如，膠球清洗，膠球回收率低，不能有效地清除積垢，仍需定期停機盡心離線清洗；化學清洗，長期使用會腐蝕凝汽器銅管，降低凝汽器使用壽命，帶來環境汙染問題。
[0004]因而，在線清洗凝汽器的機器人作為新型清洗方法孕育而生，並得到電力行業的重視和青睞。現有在線清洗凝汽器的機器人基本原理都是運用機械臂進行高壓水噴嘴定位，使用高壓水射流對準凝汽器冷卻管進行清洗。但是，在實際應用中，現有在線清洗凝汽器的機器人還存在以下問題:
[0005]1、清洗機器人使用的清洗頭大多採用高壓水射流的單噴嘴或聯排噴嘴兩種方式，清洗過程中噴嘴有進入或接觸冷卻管，也有保持一定距離的。不論是否接觸，對準精度都有較高的要求。在未對準情況下，對於非接觸式的，對凝汽器清洗效果大打折扣；對於進入和接觸式的，容易造成噴嘴和冷卻管的損害，且實際運用中的凝汽器管板有時會存在封堵現象。
[0006]2、用於凝汽器清洗用的水來源於凝汽器外部，即在凝汽器外部設置有水箱、增壓水泵，增壓水泵取水箱水增壓通過管道進入凝汽器內部，而凝汽器內部因滿足機械臂移動需要還需增設盤管及相關裝置，上述設備材料存在佔用空間大、移動不方便，又由於整個取水系統連接環節多，容易造成密封性的問題。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的是為了解決現有技術中存在的取水設備過多、佔用空間大的缺陷。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型提供了一種清洗機器人，該清洗機器人用於凝汽器冷卻管清洗。本實用新型清洗機器人設於凝汽器水室中，包括清洗頭裝置、機械臂、連接管和增壓泵；機械臂與清洗頭裝置固定相連；增壓泵通過連接管與清洗頭裝置密封相連。
[0009]對本實用新型的進一步改進在於:上述清洗頭裝置，包括清洗噴頭、機械臂連接裝置、彈性復位裝置、前通電螺線管和後通電螺線管；清洗噴頭為中空管狀；機械臂連接裝置包括前結構件、後結構件和連接板；前結構件和後結構件分別套於清洗噴頭上，並通過連接板相連；前通電螺線管和後通電螺線管分別套於清洗噴頭上，且位於前結構件和後結構件之間；後通電螺線管與後結構件固定相連；前通電螺線管與清洗噴頭固定相連；彈性復位裝置設於前通電螺線管和前結構件之間，清洗噴頭前端面設有密封墊圈。機械臂通過機械臂連接裝置與清洗頭裝置相連；連接管與清洗噴頭密封相連
[0010]上述清洗噴頭包括前端直管和後端直管；前端直管與後端直管相連通，且前端直管與後端直管的連接處呈臺階狀；前端直管口徑大於後端直管口徑；前結構件、後結構件、前通電螺線管、後通電螺線管套於後端直管上。
[0011]其中，清洗噴頭前端面的中空部分面積大小為能完整容納三至六個冷卻管，管壁厚度大於冷卻管管徑。清洗噴頭前端的管壁厚度僅需略大於冷卻管直徑，使清洗噴頭在清洗過程中與冷卻管接觸時，不產生洩壓即可。
[0012]彈性復位裝置為復位彈簧；清洗噴頭上設有卡簧；復位彈簧兩端分別與前結構件和卡簧相牴觸。
[0013]清洗噴頭與所述的機械臂連接裝置前後結構件軸孔和所述的通電螺線管中後通電螺線管為間隙配合。
[0014]前結構件上設有導向鍵槽；清洗噴頭上設有導向鍵；導向鍵可自由滑動地設於導向鍵槽內；清洗噴頭後端設有定位銷。
[0015]增壓泵採用潛水增壓泵。清洗噴頭前端設有限壓裝置，該限壓裝置採用限壓閥。
[0016]通電螺線管進行防水絕緣處理，即:對通電螺線管的導電線圈使用環氧樹脂膠灌封處理，對線路接頭採用環氧樹脂膠封處理或使用防水接線盒。
[0017]本實用新型相比現有技術具有以下優點:採用增壓泵在水室中直接取水供給清洗頭裝置，無需現有技術中供水系統所包括的高壓水泵及基座、水箱、管線、管件及連接件、管線收放裝置等設備材料，在減少設備材料資源的同時，也因此釋放了它們所佔據的空間；通過增壓泵在水室中直接取水供給清洗頭裝置，減少了可能存在密封性問題和由此產生的清洗效果問題；清洗用水直接來源於凝汽器水室中，替代了現有技術中的外部來源，減少了動力損耗。本實用新型利用通電螺線管控制清洗噴頭與冷卻管的接觸，對精準度沒有過高要求；且通過前端設置的密封墊圈，避免了洩壓可能，保證了清洗效果。同時利用彈性復位裝置，使清洗噴頭在非清洗狀態時離開冷卻管，方便移動定位。本實用新型清洗機器人通過機械臂對清洗頭裝置進行移動定位，能進行全面清洗。本實用新型可進行在線清洗，結構簡單，便於安裝維護，減少了傳統接觸式清洗對清洗噴頭和冷卻管的損耗，大大降低了清洗機器人維護和使用成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型清洗機器人在非清洗狀態時的結構示意圖；
[0019]圖2為本實用新型清洗機器人在清洗狀態時的結構示意圖；
[0020]圖3為圖1中清洗噴頭與凝汽器管板接觸端面示意圖。[0021]圖中，1-密封墊圈，2-清洗噴頭，3-導向鍵，4-復位彈簧，5-卡簧，6-通電螺線管，7-1-前結構件，7-2-連接板，7-3-後結構件，8-連接管，9-增壓泵，10-凝汽器水室，11-定位銷，12-機械臂，13-緊固螺杆，14-限壓閥，15-凝汽器管板，16-冷卻管。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
[0023]圖1介紹了本實用新型的一個具體實施例，詳細介紹一種在線清洗機器人，圖1所示為在非清洗狀態時，在線清洗機器人與凝汽器管板為非接觸狀態。
[0024]清洗頭裝置由密封墊圈1、清洗噴頭2、機械臂連接裝置、復位彈簧4、通電螺線管6組成。其中:清洗噴頭2為大小頭管徑連接的組合體，前端為大口徑端的前端直管，後端為小口徑端的後端直管，大口徑端依據凝汽器管板15上冷卻管16的陣列，選擇為圓形或方形或菱形或大於四邊形的多邊形，端面壁厚為大於被清洗的冷卻管16管徑，大口徑端內能完整容納三到六個冷卻管為宜。利用清洗噴頭2前端的大口徑可一次清洗三至六個冷卻管，同時由於端面壁厚大於冷卻管16管徑，不會產生洩壓。圖3即為本實用新型的清洗噴頭2的大口徑端為圓形且能夠完整容納凝汽器管板15中3個冷卻管的實施例示圖。機械臂連接裝置包括前結構件7-1、連接板7-2、後結構件7-3的組合體，它們為一體化加工件或者固定連接為一體化結構，並且前結構件7-1和後結構件7-3相互平行且具有同軸孔。密封墊圈I固定連接在清洗噴頭2的前端直管端面，且與接觸端面尺寸完全適配，通常固定連接的方式為緊固螺釘。在清洗噴頭2上，沿軸向前端至後端依次套裝機械臂連接裝置的前結構件7-1、復位彈簧4、前後兩個通電螺線管6、機械臂連接裝置的後結構件7-3。復位彈簧4前端與前結構件7-1接觸，後端與裝配在清洗噴頭2上的卡簧5接觸。卡簧5位於通電螺線管6之前。在前後兩個通電螺線管6中，前通電螺線管與清洗噴頭2固定方式連接，用徑向螺釘固定或軸向和徑向定位銷配合固定；後通電螺線管與機械臂連接裝置的後結構件7-3以固定方式連接，可用螺釘在它們接觸端面上進行固定。清洗噴頭2與機械臂連接裝置前結構件7-1軸孔、後結構件7-3軸孔及後通電螺線管之間為間隙配合，滿足清洗噴頭2軸向移動需要。前結構件7-1與清洗噴頭2的配合處設有導向鍵槽，清洗噴頭2的相應位置裝配導向鍵3，導向鍵3與前結構件7-1軸孔中導向鍵槽互為配合，對清洗噴頭2的移動起到導向作用。在清洗噴頭2位於機械臂連接裝置後結構件7-3之後的適當位置，還設置有限制軸向過度向前位移的定位銷11，防止清洗噴頭2過度移動。
[0025]在線清洗機器人，除包括前述的清洗頭裝置外，還包括機械臂12、連接管8和增壓泵9，且全部置於凝汽器水室12中。清洗頭裝置與連接管8、增壓泵9依次固定密封連接。機械臂12與清洗頭裝置的機械臂連接裝置連接板7-2通過緊固螺杆13緊固連接。機械臂12為關節機械臂或直角坐標機械臂。增壓泵9為潛水增壓泵，從凝汽器水室12中取水增壓供給清洗頭裝置。清洗頭裝置處於凝汽器水室12中工作，通電螺線管6所包括前通電螺線管、後通電螺線管，對導電線圈使用環氧樹脂膠灌封處理，對線路接頭採用環氧樹脂膠封處理或使用防水接線盒，確保通電螺線管防水絕緣。
[0026]本實用新型所提供的擁有清洗頭裝置的在線清洗機器人，清洗過程是由機械臂12依據清洗頭裝置包含的清洗噴頭2的清洗面積，對凝汽器管板15的面積進行分塊劃區域，實現對所述的清洗頭裝置進行定位，機械臂12的移動控制方式為平行於凝汽器管板15的極坐標(Φ、1.)方式或直角坐標(X，Y)方式。通常情況下，機械臂12至少包含控制器、驅動設備，驅動設備為液壓驅動或電力驅動，機械臂可以依據上述方式實現對緊固在其上的清洗頭裝置進行移動定位。具體地講，機械臂12採用關節機械臂時，將工作面按照極坐標劃分為多個清洗區域，而在清洗區域的劃分時，考慮凝汽器冷凝管的分布，儘量做到每個區域包含儘可能多的完整的管口，在劃分完畢後，將極坐標值(Φ、y)傳遞給控制器，即可控制驅動設備實現關節機械臂移動定位；而機械臂12採用直角坐標機械臂時，其與關節機械臂在劃分清洗區域的方式區別在於是按照直角坐標系進行，其他相同，並在劃分完畢後，將直角坐標值(X，Y)傳遞給控制器，即可控制驅動設備實現移動定位。
[0027]本實用新型清洗機器人分為以下三種工作狀態:
[0028]I)清洗頭裝置處於清洗工作位時，如圖2所示，清洗頭裝置包含的通電螺線管6為通電狀態，其前後通電螺線管相互排斥力，形成推力壓縮復位彈簧4，使清洗噴頭2沿軸向前移，清洗噴頭2前端的密封墊圈I與凝汽器板管14的表面壓緊密封接觸，增壓泵9工作，從凝汽器水室10中直接抽取水從清洗噴頭2中噴入冷卻管16中進行清洗。
[0029]2)清洗頭裝置處於機械臂移動定位時，如圖1所示，通電螺線管6為斷電狀態，清洗噴頭2在復位彈簧4的作用下復位，清洗噴頭2前端的密封墊圈I與凝汽器板管14表面處於非接觸狀態，此時，增壓泵9工作或不工作(初始定位時不工作；清洗過程中可以工作也可以不工作，連續工作主要考慮因素是頻繁啟動泵不是太好；不連續工作主要考慮因素是定位時水衝擊對對定位機構產生抖動，如果實際抖動影響不大，優選連續工作)。
[0030]3)清洗頭裝置處於停止工作時，如圖1所示，通電螺線管6為斷電狀態，清洗噴頭2在復位彈簧4的作用下復位，清洗噴頭2前端的密封墊圈I與凝汽器板管14表面處於非接觸狀態，增壓泵9不工作。
[0031]此外，為了解決清洗頭裝置處於無凝汽器管板中無冷卻管區域，可能因水壓過大造成衝擊，在清洗噴頭2大口端處設計裝配限壓閥14作為限壓裝置，當清洗頭裝置內部水壓超過閾值時可以自 動打開溢水洩壓，起到安全保護的作用。
[0032]本實用新型清洗機器人，由於改變了傳統的單噴嘴或聯排噴嘴的結構，使用了一種結構簡單的清洗頭裝置，不再需要噴嘴高精度對準冷卻管的精確定位控制，也無因接觸式清洗可能造成的噴嘴和冷卻管損壞問題，而是僅僅需要按面積劃區域對凝汽器管板清洗粗略定位即可，通常一次可以清洗3-6個冷卻管，依據本實用新型的思路，也可以根據實際需要調整清洗噴頭前端管口大小增加清洗管數。在清洗效果上，由於本實用新型方案採用清洗頭裝置前端的密封墊圈與凝汽器管板壓緊接觸方式，而且接觸端面厚度大於冷卻管徑，無洩壓可能，清洗效果能夠得到保證。在取水方式，本實用新型採用增壓泵在水室中直取水供給清洗頭的方式，減少了取水系統所需要的在凝汽器外設的水箱、增壓水泵，以及凝汽器水室內設的設盤管及相關裝置，也減少由這些設備材料帶來的空間佔用、密封和動力損耗以及維護成本問題。
【權利要求】
1.一種清洗機器人，所述清洗機器人用於凝汽器冷卻管清洗；其特徵在於:所述清洗機器人設於凝汽器水室中，包括清洗頭裝置、機械臂、連接管和增壓泵；所述機械臂與所述清洗頭裝置固定相連；所述增壓泵通過連接管與所述清洗頭裝置密封相連。
2.根據權利要求1所述的清洗機器人，其特徵在於:所述清洗頭裝置包括清洗噴頭、機械臂連接裝置、彈性復位裝置、前通電螺線管和後通電螺線管；所述清洗噴頭為中空管狀；所述機械臂連接裝置包括前結構件、後結構件和連接板；所述前結構件和後結構件分別套於所述清洗噴頭上，並通過所述連接板相連；所述前通電螺線管和後通電螺線管分別套於所述清洗噴頭上，且位於所述前結構件和後結構件之間；所述後通電螺線管與所述後結構件固定相連；所述前通電螺線管與所述清洗噴頭固定相連；所述彈性復位裝置設於前通電螺線管和前結構件之間；所述清洗噴頭前端面設有密封墊圈；所述機械臂與所述機械臂連接裝置相連；所述連接管與所述清洗噴頭密封相連。
3.根據權利要求2所述的清洗機器人，其特徵在於:所述清洗噴頭包括前端直管和後端直管；所述前端直管與後端直管相連，相連處呈臺階狀；所述前端直管口徑大於後端直管口徑；所述前結構件、後結構件、前通電螺線管、後通電螺線管套於所述後端直管上。
4.根據權利要求2所述的清洗機器人，其特徵在於:所述清洗噴頭前端面的中空部分面積大小為能完整容納三至六個冷卻管；所述清洗噴頭前端面的壁厚大於所述冷卻管的管徑。
5.根據權利要求2所述的清洗機器人，其特徵在於:所述彈性復位裝置為復位彈簧；所述清洗噴頭上設有卡簧；所述復位彈簧兩端分別與所述前結構件和卡簧相牴觸。
6.根據權利要求2所述的清洗機器人，其特徵在於:所述前結構件上設有導向鍵槽；所述清洗噴頭上設有導向鍵；所述導向鍵可自由滑動地設於所述導向鍵槽內；所述清洗噴頭後端設有定位銷。
7.根據權利要求1所述的清洗機器人，其特徵在於:所述增壓泵採用潛水增壓泵。
【文檔編號】F28G9/00GK203518806SQ201320651015
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】劉國耀, 沈德明, 賀贇暉, 曹浦龍 申請人:南京科遠自動化集團股份有限公司