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专利号: 2019100336392
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种垂直长管道吊装式钢丝清污装置,其特征在于:包括电磁环、张腿式卡瓦、清污器主体外壳、吊装钢丝、电缆和电动机,所述电磁环安装在张腿式卡瓦的上部,所述电磁环包括凸台、安装在所述凸台的顺向活动滑轮以及带有圆环的支腿,所述圆环分别套在张腿式卡瓦的张立腿上;

所述清污器主体外壳包括电磁铁、位于清污器主体外壳内部的孔道、位于清污器主体外壳底部的喷嘴和设置在清污器主体外壳的外壁上的组合扶正器,所述电磁铁能与电磁环通过磁力相连接或者分离,所述孔道与输水管相连通;

所述吊装钢丝包括第一吊装钢丝和第二吊装钢丝,第一吊装钢丝与张腿式卡瓦连接,第二吊装钢丝的第一端与清污器主体外壳相连接,第二吊装钢丝的第二端与绞车相连接;

所述电缆包括第一电缆和第二电缆,第一电缆与电动机连接,第二电缆与清污器主体外壳连接,以及

所述电动机通过旋转轴与清污器主体外壳和清洁单元连接,清洁单元安装在旋转轴的下部。

2.根据权利要求1所述的垂直长管道吊装式钢丝清污装置,其特征在于:所述电动机的上部安装万向轴,电动机通过万向轴与位于其上部的起变向作用的变向短节连接;第一电缆通电时能控制电动机以及下部的旋转轴和清洁单元的运转。

3.根据权利要求2所述的垂直长管道吊装式钢丝清污装置,其特征在于:所述清污器主体外壳还包括卡槽、吊环、超声波发生器、照明装置和摄像头,第二电缆依次与电磁铁、超声波发生器、照明装置、摄像头以串联或并联方式进行连接;第二电缆通电时电磁铁与电磁环通过磁力相连,至张腿式卡瓦工作位置时,第二电缆断电,实现电磁铁与电磁环分离;清污器主体外壳的外端面设有多个卡槽,卡槽呈轴对称分布;清清污器主体外壳的内部钻有多个孔道,孔道的数量为至少2个,每个孔道的末端均装有形成强力射流冲击的喷嘴;清污器主体外壳的下部安装超声波发生器、照明装置和摄像头,超声波发生器利用空化作用辅助清除固体物质,照明装置和摄像头用于探测施工管道,清污器主体外壳至清污位置时,第二电缆通电,实现超声波发生器、照明装置和摄像头运行。

4.根据权利要求1或3所述的垂直长管道吊装式钢丝清污装置,其特征在于:所述变向短节为圆环状,顶部和底部各通过两个杆与中心处圆环连接在一起,圆环内部连接万向轴;

变向短节的外端面设有多个卡槽,两端各连接有2个吊环,从而当施工管道具有变化的斜率且内径变化小时有利于清污器主体外壳通过管道。

5.根据权利要求4所述的垂直长管道吊装式钢丝清污装置,其特征在于:所述组合扶正器由多个中间带滚轮的饶性钢片组成,饶性钢片的数量大于3个,饶性钢片的两端能插到清污器主体外壳的卡槽里和变向短节的卡槽中。

6.根据权利要求5所述的垂直长管道吊装式钢丝清污装置,其特征在于:所述饶性钢片的数量为3个时,3个饶性钢片形成120°相位的组合扶正器;或者当饶性钢片的数量为4个时,4个饶性钢片形成90°相位的组合扶正器;或者当饶性钢片的数量为8个时,8个饶性钢片形成联合相位的组合扶正器。

7.根据权利要求3所述的垂直长管道吊装式钢丝清污装置,其特征在于:所述张腿式卡瓦包括三个具有卡瓦点的张立腿和一个环形座,三个张立腿与环形座之间可以转动地连接;张腿式卡瓦能依靠自身重力实现卡瓦点锁紧在施工管道内壁;第一张立腿连接第一吊装钢丝,利用第一吊装钢丝对张腿式卡瓦的张立腿进行上提时,带动张腿式卡瓦解除锁紧状态。

8.根据权利要求7所述的垂直长管道吊装式钢丝清污装置,其特征在于:所述电磁环的下部连接三个支腿,各支腿的末端均带有圆环,圆环分别套在张立腿上;电磁环的上部设有所述凸台,凸台的上缘具有向电磁环内部伸出、绕凸台上缘进行转动的所述顺向活动滑轮,输水管、电缆、第二吊装钢丝穿过电磁环的内部且卡到顺向活动滑轮上,实现下部工具即使方位改变仍能维持第二吊装钢丝保持居中状态;利用第二吊装钢丝对清污器主体外壳进行上提时,清污器主体外壳的顶部顶到电磁环的上部凸台处,带动电磁环向上运动,并使张腿式卡瓦的张立腿收缩,实现张腿式卡瓦解除锁紧状态以及上提。

9.根据权利要求8所述的垂直长管道吊装式钢丝清污装置,其特征在于:所述输水管连接至清污器主体外壳的内部孔道的上方入口处,注入水由输水管、孔道的上方入口分散到多个孔道里,再经由喷嘴喷出,用于冲刷从施工管道清除下来的固体物质、并给清洁单元降温。

10.一种利用权利要求3至9之一所述的垂直长管道吊装式钢丝清污装置进行的清污方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤S1、安装清污装置,使清污器主体外壳与电磁环、张腿式卡瓦分离,其具体步骤包括:

S101、清污装置连接:根据施工管道尺寸和形状,选择清污器主体外壳,使清污器主体外壳的最大外径小于施工管道内径,并根据施工管道具有的水平长度或垂直部分具有变化斜率的情况,选择并安装变向短节;安装清洁单元的软钢丝至旋转清洁头上,安装组合扶正器、喷嘴至清污器主体外壳的上面,旋转清洁头和清污器主体外壳,电动机通过旋转轴连接,在电动机上部安装变向短节;将电缆穿过电磁环、变向短节的吊环连接至电动机和清污器主体外壳,将输水管穿过电磁环、变向短节的吊环连接至清污器主体外壳;连接张腿式卡瓦和电磁环,且电磁环与清污器主体外壳上的电磁铁进行磁力连接;连接吊装钢丝分别至张腿式卡瓦和清污器主体外壳;

S102、清污装置测试:对连接好的清污装置进行提升,使得软钢丝离开地面,调节电动机至低转速且对第一电缆通电,确保旋转轴、旋转清洁头正常转动,对第一电缆断电;

S103、清污装置下放:由施工管道入口处对清污装置下放;清污装置下放过程中速度小于0.5m/s,遇转弯处下放速度小于0.1m/s;

S104、清污器主体外壳与电磁环和张腿式卡瓦分离:对第二电缆通电,清污器主体外壳上的电磁铁失去磁力,清污器主体外壳与电磁环和张腿式卡瓦分离,电磁环和张腿式卡瓦利用自身重力下行,张立腿上的卡瓦点与施工管道接触,并实现张腿式卡瓦卡在施工管道内壁,固定住第一吊装钢丝;利用绞车对第二吊装钢丝以及下部的电动机、清污器主体外壳继续下放,下放预设距离后对第二电缆通电,利用清污器主体外壳上的照明装置、摄像头探明清污位置,至电动机和清污器主体外壳下行至清污位置时停止下放装置;

步骤S2、启动清污装置,其具体步骤如下:

S201、清污装置运转、清除壁面固体物质:向输水管输水,对第一电缆通电,使得电动机、旋转清洁头、软钢丝运转,软钢丝在转动过程中变形、伸长,软钢丝利用磨削作用、超声波发生器利用空化作用以及喷嘴的射流作用共同实现固体物质从施工管道壁面清除;

S202、清污装置下行,清除下部管道固体物质:待原位置施工管道内部的固体物质被清除以后,利用照明装置、摄像头继续进行探测,下放第二吊装钢丝,根据步骤S201对下方施工管道内的固体物质依次清除;清除作业完毕后或软钢丝被磨损至无法继续进行清除作业时,对第一电缆断电;

步骤S3、提升清污装置,其过程如下:

S301、清污器主体外壳上提:利用第二吊装钢丝对清污器主体外壳进行上提,清污装置上提速度小于0.5m/s,遇转弯处上提速度小于0.1m/s;

S302、张腿式卡瓦与电磁环上提:当清污器主体外壳上提过程中碰到电磁环上的凸台时,利用绞车对第二吊装钢丝进行上提,使得电磁环上行并带动张腿式卡瓦上行,解除张腿式卡瓦的卡紧状态;单独利用第二吊装钢丝的上提时,利用第一吊装钢丝对张腿式卡瓦的张力腿进行上提,解除张腿式卡瓦的卡紧状态;继续利用第二吊装钢丝上提装置离开施工管道入口处。