一种蒸汽管道氧化皮震碎装置

1.本发明属于蒸汽管道检测领域，尤其涉及一种蒸汽管道氧化皮震碎装置。


背景技术：

2.据统计，每年因管道泄漏事故造成的直接经济损失达数十亿元，也造成巨大的资源浪费。为保证蒸汽管道的正常运行，需定期对管道焊缝处进行定期探伤检测。探伤检测往往需要人工对管道焊缝处的氧化层进行去除，采用人工去除氧化皮时存在的一定的危险性，产生的粉尘也影响工人身体健康，同时去除效率也较低，打磨的质量也没法保证；
3.公告号为cn111469000b的中国发明专利公开了一种公开了一种管道打磨机器人机械结构，用于打磨管道，可沿管路轴线方向来回运动、绕待打磨管道轴线圆周运动、围绕打磨管道径向来回运动。但是改设计方案复杂且打磨长度较小、一次性只能打磨半边管道，无法实现360
°
打磨；此外设备本身重量大，不适用于高空作业；
4.公告号为cn108637867b的中国发明专利公开了一种公开了一种水下管道打磨装置，打磨范围为180
°
，使用钢丝刷锟对管道表面涂层进行打磨，无法对致密且硬的氧化层进行有效去除，且自动化水平低，无法适应蒸汽管道的氧化皮破碎工作。
5.因此急需开发一款适用打磨范围广、可实现360
°
打磨、拆装便捷、重量轻的管道氧化皮震碎装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种蒸汽管道氧化皮震碎装置。
7.这种蒸汽管道氧化皮震碎装置，包括固定机构、运动机构、冲头机构和快拆机构；所述固定机构包括上固定板、下固定板和丝杠，丝杠两端分别固定有遮尘板，丝杠两端的遮尘板分别通过齿轮固定滑块环向旋转连接固定板和下固定板；上固定板外侧固定有齿轮电机，上固定板一侧的遮尘板上固定有大齿轮，且大齿轮和齿轮电机输出端的小齿轮啮合；
8.丝杠两两为一组，冲头机构通过冲头滑块连接同组的两根丝杠，丝杠旋转时沿冲头机构沿丝杠轴向滑动，冲头滑块内置有冲头，冲头头部设有顶针且垂直朝向蒸汽管道表面，根部连接有圆弧滑块，圆弧滑块通过曲柄连杆机构连接有冲头电机，冲头电机的输出端旋转时，圆弧滑块在冲头滑块内来回滑动，冲头垂直于蒸汽管道表面做冲击运动；
9.上固定板、下固定板和遮尘板均分为两个半圆环，初始状态下上固定板、下固定板和遮尘板的接缝对齐，上固定板和下固定板的接缝处设有铰链和快拆杆，铰链到装置中心的距离大于遮尘板的外径。
10.作为优选：上固定板和下固定板上均分别设有数个定位螺钉，固定机构通过定位螺钉固定在蒸汽管道上；上固定板和下固定板环向表面均开设有导轨，齿轮固定滑块固定在遮尘板表面，齿轮固定滑块通过滑块卡板嵌合连接导轨。
11.作为优选：丝杠两端均安装有螺纹轴承，丝杠的一端通过蜗轮电机固定板固定有蜗杆电机，蜗杆电机的输出端通过蜗杆连接涡轮，丝杠在涡轮的对应高度固定有圆锥滚子
轴承，涡轮在同组的两根丝杠之间旋转；丝杠上设有丝杠滑块，同组的两根丝杠上的丝杠滑块和冲头机构的冲头滑块固定连接，涡轮旋转时圆锥滚子轴承和丝杠同步旋转，丝杠滑块和冲头机构同步沿丝杠轴向移动。
12.作为优选：小齿轮旋转时大齿轮同步旋转，带动丝杠和丝杠两端的遮尘板在上固定板和下固定板之间旋转，冲头机构绕蒸汽管道环向旋转。
13.作为优选：冲头滑块在两根丝杠之间设有用于供冲头来回运动的带孔槽，带孔槽的一端朝向蒸汽管道表面，带孔槽的孔尺寸和冲头匹配，孔的另一端设有滑槽，滑槽远离带孔槽的一端贯通至冲头滑块表面，冲头滑块在滑槽一侧通过冲头电机固定架固定有冲头电机，且冲头电机和滑槽的轴线方向垂直。
14.作为优选：圆弧滑块一端设有空腔，另一端铰接连接曲柄连杆机构，圆弧滑块设有空腔的一端在滑槽内滑动，冲头根部固定有冲头固定板，冲头固定板滑动插接在圆弧滑块的空腔内，冲头固定板和圆弧滑块的空腔底部之间还设有过载保护弹簧。
15.作为优选：上固定板和下固定板上两个接缝分别安装有铰链垫板和快拆杆垫板，上固定板和下固定板上的铰链垫板在同一侧的接缝处，快拆杆垫板均设在另一侧的接缝处。
16.这种蒸汽管道氧化皮震碎装置的使用方法，包括以下步骤：
17.步骤一、装置安装：打开快拆杆，通过铰链将装置打开，并套在蒸汽管道上，通过快拆杆重新将快拆机构锁定，调整定位螺钉的位置，使装置卡固在蒸汽管道；
18.步骤二、周向运动冲击氧化皮：冲头电机启动，曲柄连杆机构带动圆弧滑块前后移动，进而带动过载保护弹簧、冲头固定板和冲头前后运动，对蒸汽管道表面进行冲击；齿轮电机的驱动下小齿轮带动大齿轮转动，冲头机构做圆周运动，冲头围绕蒸汽管道做冲击运动；
19.步骤三、轴向运动：蜗杆电机驱动涡轮，带动丝杠旋转，冲头机构沿蒸汽管道周向移动一个冲头的长度，重复步骤二和步骤三，直至所需范围内的蒸汽管道表面的氧化皮震碎，关闭冲头电机、齿轮电机和蜗杆电机；
20.步骤四、装置拆装和保养：打开快拆杆，将装置打开并从蒸汽管道上取下后重新合拢，清除装置表面灰尘和氧化皮。
21.作为优选，步骤一中：旋转大齿轮，使冲头机构绕蒸汽管道环向旋转，观察冲头头部的顶针与蒸汽管道表面的距离变化，并通过定位螺钉调整装置和蒸汽管道轴线的同轴度。
22.本发明的有益效果是：
23.1)本发明可实现360
°
圆周打磨，且可以沿蒸汽管道轴向移动，打磨范围广，自动化程度高，可根据氧化皮的实际情况进行调节，氧化皮整体震碎效率高；提高管道检测行业的检测效率，提高检测行业的自动化水平，减少工人的体力劳动及改善工作环境。
24.2)本发明通过冲头电机和曲柄连杆机构的配合使冲头反复冲击蒸汽管道表面，利用曲柄连杆机构推程时速度慢、推力大，回程时速度快、推力小的特点，提升了氧化皮整体震碎效率。
25.3)本方案的装置整体做了轻量化处理，自身重量轻，整体结构采用剖分式结构，适用于可拆卸及不可拆卸管道检测领域；安装方便快捷，仅需两名操作师傅即可完成高空安
装。
附图说明
26.图1为本发明的整体结构示意图；
27.图2为本发明的固定机构示意图；
28.图3为本发明的运动机构示意图；
29.图4和图5为本发明的冲头机构示意图；
30.图6为本发明的快拆机构示意图；
31.图7为本发明的冲头示意图；
32.图8为本发明另一视角下的整体结构示意图；
33.图9为上固定板和遮尘板连接的结构示意图。
34.附图标记说明：固定机构1、运动机构2、冲头机构3、快拆机构4、上固定板11、下固定板12、齿轮电机固定板13、丝杠14、定位螺钉15、齿轮固定滑块21、滑块卡板22、遮尘板23、大齿轮24、小齿轮25、齿轮电机26、蜗杆电机27、蜗轮电机固定板28、蜗轮29、蜗杆210、丝杠滑块211、垫板212、圆锥滚子轴承213、螺纹轴承214、冲头31、冲头电机32、顶针33、冲头滑块34、冲头固定板35、圆弧滑块36、过载保护弹簧37、连杆38、曲柄39、冲头电机固定架310、铰链41、铰链垫板42、快拆杆43、快拆杆垫板44。
具体实施方式
35.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
36.实施例一
37.作为一种实施例，如图1至图9所示，这种蒸汽管道氧化皮震碎装置，包括固定机构1、运动机构2、冲头机构3和快拆机构4；所述固定机构1包括上固定板11、下固定板12和丝杠14，丝杠14两端分别固定有遮尘板23，丝杠14两端的遮尘板23分别通过齿轮固定滑块21环向旋转连接固定板11和下固定板12；上固定板11和下固定板12上均通过螺纹孔分别设有六个定位螺钉15，固定机构1通过定位螺钉15固定在蒸汽管道上，并调整蒸汽管道与氧化皮破碎装置的相对位置使两者轴线重合，实现设备的定位。
38.如图3所示，运动机构2包括齿轮固定滑块21、滑块卡板22、遮尘板23、大齿轮24、小齿轮25、齿轮电机26、蜗杆电机27、蜗轮电机固定板28、蜗轮29、蜗杆210、丝杠滑块211、垫板212、圆锥滚子轴承213、螺纹轴承214。
39.上固定板11和下固定板12环向表面均开设有导轨，齿轮固定滑块21固定在遮尘板23表面，齿轮固定滑块21通过滑块卡板22嵌合连接导轨，导轨起到导向作用。
40.上固定板11一侧通过齿轮电机固定板13固定有齿轮电机26，上固定板11一侧的遮尘板23上固定有大齿轮24，且大齿轮24和齿轮电机26输出端的小齿轮25啮合；小齿轮25旋转时大齿轮24同步旋转，带动丝杠14和丝杠14两端的遮尘板23在上固定板11和下固定板12之间旋转，冲头机构3绕蒸汽管道环向旋转做圆周运动。
41.如图4、图5和图7所示，冲头机构3包括冲头31、冲头电机32、顶针33、冲头滑块34、
冲头固定板35、圆弧滑块36、过载保护弹簧37、连杆38、曲柄39和冲头电机固定架310。
42.丝杠14两两为一组，冲头机构3通过冲头滑块34连接同组的两根丝杠14，丝杠14两端均安装有螺纹轴承214，丝杠14的一端通过蜗轮电机固定板28固定有蜗杆电机27，蜗轮电机固定板28通过垫板212安装在遮尘板23上，蜗杆电机27的输出端通过蜗杆210连接涡轮29，丝杠14在涡轮29的对应高度固定设有圆锥滚子轴承213，圆锥滚子轴承213与丝杠14的轴肩配合，丝杠14端部通过螺纹轴承214连接进行位置限定。
43.涡轮29在同组的两根丝杠14之间旋转，丝杠14上设有丝杠滑块211，同组的两根丝杠14上的丝杠滑块211和冲头机构3的冲头滑块34固定连接，涡轮29旋转时圆锥滚子轴承213和丝杠14同步旋转，丝杠滑块211和冲头机构3同步沿丝杠14轴向移动，即沿蒸汽管道的轴向移动。
44.冲头滑块34在两根丝杠14之间设有用于供冲头31来回运动的带孔槽，带孔槽的一端朝向蒸汽管道表面，带孔槽的孔尺寸和冲头31匹配，槽内其它部位的尺寸大于冲头31，使冲头31来回冲击时只与孔部分产生摩擦力，孔的另一端设有滑槽，滑槽远离带孔槽的一端贯通至冲头滑块34表面，冲头31头部装配有顶针33且从带孔槽内伸出，垂直朝向蒸汽管道表面。根据氧化皮的情况，可以对冲头31头部的顶针33进行排列方式、形状和个数的控制，决定冲击震碎效果。
45.通孔远离蒸汽管道表面的一端设有滑槽，滑槽远离通孔的一端贯通至冲头滑块34表面，冲头滑块34在滑槽一侧通过冲头电机固定架310固定有冲头电机32，且冲头电机32和滑槽的轴线方向垂直。
46.冲头31根部伸入滑槽内，圆弧滑块36一端设有空腔，另一端铰接连接曲柄连杆机构，圆弧滑块36设有空腔的一端在滑槽内滑动，冲头31根部在滑槽内装配连接冲头固定板35，需要时可进行冲头31的更换，冲头固定板35滑动插接在圆弧滑块36的空腔内，冲头固定板35和圆弧滑块36的空腔底部之间还设有过载保护弹簧37。圆弧滑块36通过曲柄连杆机构连接有冲头电机32，冲头电机32的输出端旋转时，圆弧滑块36在冲头滑块34内来回滑动，冲击力带动冲头31垂直于蒸汽管道表面做冲击运动；过载保护弹簧37在其中起到向冲头31传递冲击力，并保护冲头滑块34避免其受到过大冲击，导致影响丝杠14正常运行的作用，也可以保护冲头电机32，防止过载。
47.曲柄连杆机构由连杆38和曲柄39装配组成。曲柄39在冲头电机32的驱动下，带动连杆38转动，冲头31做直线运动，因曲柄39与圆弧滑块36的运动轴线偏置一定距离，故存在极位夹角，推程时速度慢、推力也大，便于氧化皮冲击震碎，回程时速度快、推力小，可节省回程所用时间。
48.如图6所示，快拆机构4包括铰链41、铰链垫板42、快拆杆43和快拆杆垫板44。
49.装置整体分为两个半圆结构，两个半圆结构中的一个安装有齿轮电机26，且两个半圆结构中冲头机构3呈中心对称，另外部分为轴对称。半圆结构之间的接缝分别通过铰链41和快拆杆43连接。具体为，上固定板11和下固定板12分别对半分为两个半圆环，且固定板上的两个接缝分别安装有铰链垫板42和快拆杆垫板44，将圆弧面垫成两个对齐的平面，再分别安装铰链41和快拆杆43。上固定板11和下固定板12上的铰链垫板42在同一侧的接缝处，快拆杆垫板44均设在另一侧的接缝处，使装置可以通过铰链41打开为两个对称的部分，便于将装置套在蒸汽管道上，不需要拆卸蒸汽管道，解决设备无法从蒸汽管道端部安装的
问题。
50.如图1、图8和图9所示，对应地，遮尘板23也能够分裂为两半，两半遮尘板23分别通过螺钉固定在齿轮固定滑块21上，初始状态下遮尘板23、上固定板11和下固定板12的接缝对齐，铰链垫板42将铰链41位置设置在超出遮尘板23边缘的位置，即铰链41到装置中心的距离大于遮尘板23的外径，使通过铰链4将整个装置对半打开时，铰链4也可以随上固定板11和下固定板12直接打开，丝杠14设于遮尘板23的每个半圆形的中部，有助于保持平衡。
51.实施例二
52.作为另一种实施例，实施例一中提出的蒸汽管道氧化皮震碎的使用方法，包括以下步骤：
53.步骤一、装置安装：先调整4颗位于上固定板11、下固定板12上相同母线上的定位螺钉15；打开快拆杆43，通过铰链41将装置打开，并套在蒸汽管道上，通过快拆杆43重新将快拆机构4锁定，再调整另外2颗定位螺钉15的位置，旋转大齿轮24，使冲头机构3绕蒸汽管道环向旋转，观察冲头31头部的顶针33与蒸汽管道表面的距离变化，并对所有定位螺钉15的位置进行调整，通过定位螺钉15调整装置和蒸汽管道轴线的同轴度，使冲头31顶针33与蒸汽管道表面刚接触，装置卡固在蒸汽管道上。
54.步骤二、周向运动冲击氧化皮：控制系统控制冲头电机32启动，曲柄连杆机构带动圆弧滑块36前后移动，进而带动过载保护弹簧37、冲头固定板35和冲头31朝垂直于蒸汽管道的方向前后运动，对蒸汽管道表面进行冲击，进行氧化皮的冲击震碎工作；
55.齿轮电机26的驱动下小齿轮25带动大齿轮24转动，带动丝杠14和丝杠14两端的遮尘板23在上固定板11和下固定板12之间旋转，冲头机构3随丝杠14绕蒸汽管道做圆周运动，冲头31围绕蒸汽管道做冲击运动。
56.步骤三、轴向运动：蜗杆电机27驱动涡轮29，带动丝杠14旋转，冲头机构3沿蒸汽管道周向移动一个冲头31的长度，重复步骤二和步骤三，沿蒸汽管道轴向推进氧化皮破碎的进度，还可以对氧化皮难以去除的部位进行反复冲击处理，直至所需范围内的蒸汽管道表面的氧化皮震碎，关闭冲头电机32、齿轮电机26和蜗杆电机27。
57.步骤四、装置拆装和保养：打开快拆杆43，将装置打开并从蒸汽管道上取下后重新合拢，锁紧快拆杆43，清除装置表面灰尘和氧化皮。

技术特征：
1.一种蒸汽管道氧化皮震碎装置，其特征在于，包括：固定机构(1)、运动机构(2)、冲头机构(3)和快拆机构(4)；所述固定机构(1)包括上固定板(11)、下固定板(12)和丝杠(14)，丝杠(14)两端分别固定有遮尘板(23)，丝杠(14)两端的遮尘板(23)分别通过齿轮固定滑块(21)环向旋转连接固定板(11)和下固定板(12)；上固定板(11)外侧固定有齿轮电机(26)，上固定板(11)一侧的遮尘板(23)上固定有大齿轮(24)，且大齿轮(24)和齿轮电机(26)输出端的小齿轮(25)啮合；丝杠(14)两两为一组，冲头机构(3)通过冲头滑块(34)连接同组的两根丝杠(14)，丝杠(14)旋转时沿冲头机构(3)沿丝杠(14)轴向滑动，冲头滑块(34)内置有冲头(31)，冲头(31)头部设有顶针(33)且垂直朝向蒸汽管道表面，根部连接有圆弧滑块(36)，圆弧滑块(36)通过曲柄连杆机构连接有冲头电机(32)，冲头电机(32)的输出端旋转时，圆弧滑块(36)在冲头滑块(34)内来回滑动，冲头(31)垂直于蒸汽管道表面做冲击运动；上固定板(11)、下固定板(12)和遮尘板(23)均分为两个半圆环，初始状态下上固定板(11)、下固定板(12)和遮尘板(23)的接缝对齐，上固定板(11)和下固定板(12)的接缝处设有铰链(41)和快拆杆(43)，铰链(41)到装置中心的距离大于遮尘板(23)的外径。2.根据权利要求1所述的蒸汽管道氧化皮震碎装置，其特征在于：上固定板(11)和下固定板(12)上均分别设有数个定位螺钉(15)，固定机构(1)通过定位螺钉(15)固定在蒸汽管道上；上固定板(11)和下固定板(12)环向表面均开设有导轨，齿轮固定滑块(21)固定在遮尘板(23)表面，齿轮固定滑块(21)通过滑块卡板(22)嵌合连接导轨。3.根据权利要求1所述的蒸汽管道氧化皮震碎装置，其特征在于：丝杠(14)两端均安装有螺纹轴承(214)，丝杠(14)的一端通过蜗轮电机固定板(28)固定有蜗杆电机(27)，蜗杆电机(27)的输出端通过蜗杆(210)连接涡轮(29)，丝杠(14)在涡轮(29)的对应高度固定有圆锥滚子轴承(213)，涡轮(29)在同组的两根丝杠(14)之间旋转；丝杠(14)上设有丝杠滑块(211)，同组的两根丝杠(14)上的丝杠滑块(211)和冲头机构(3)的冲头滑块(34)固定连接，涡轮(29)旋转时圆锥滚子轴承(213)和丝杠(14)同步旋转，丝杠滑块(211)和冲头机构(3)同步沿丝杠(14)轴向移动。4.根据权利要求1所述的蒸汽管道氧化皮震碎装置，其特征在于：小齿轮(25)旋转时大齿轮(24)同步旋转，带动丝杠(14)和丝杠(14)两端的遮尘板(23)在上固定板(11)和下固定板(12)之间旋转，冲头机构(3)绕蒸汽管道环向旋转。5.根据权利要求1所述的蒸汽管道氧化皮震碎装置，其特征在于：冲头滑块(34)在两根丝杠(14)之间设有用于供冲头(31)来回运动的带孔槽，带孔槽的一端朝向蒸汽管道表面，带孔槽的孔尺寸和冲头(31)匹配，孔的另一端设有滑槽，滑槽远离带孔槽的一端贯通至冲头滑块(34)表面，冲头滑块(34)在滑槽一侧通过冲头电机固定架(310)固定有冲头电机(32)，且冲头电机(32)和滑槽的轴线方向垂直。6.根据权利要求5所述的蒸汽管道氧化皮震碎装置，其特征在于：圆弧滑块(36)一端设有空腔，另一端铰接连接曲柄连杆机构，圆弧滑块(36)设有空腔的一端在滑槽内滑动，冲头(31)根部固定有冲头固定板(35)，冲头固定板(35)滑动插接在圆弧滑块(36)的空腔内，冲头固定板(35)和圆弧滑块(36)的空腔底部之间还设有过载保护弹簧(37)。7.根据权利要求1所述的蒸汽管道氧化皮震碎装置，其特征在于：上固定板(11)和下固定板(12)上两个接缝分别安装有铰链垫板(42)和快拆杆垫板(44)，上固定板(11)和下固定
板(12)上的铰链垫板(42)在同一侧的接缝处，快拆杆垫板(44)均设在另一侧的接缝处。8.如权利要求1至7中任一所述的蒸汽管道氧化皮震碎装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、装置安装：打开快拆杆(43)，通过铰链(41)将装置打开，并套在蒸汽管道上，通过快拆杆(43)重新将快拆机构(4)锁定，调整定位螺钉(15)的位置，使装置卡固在蒸汽管道；步骤二、周向运动冲击氧化皮：冲头电机(32)启动，曲柄连杆机构带动圆弧滑块(36)前后移动，进而带动过载保护弹簧(37)、冲头固定板(35)和冲头(31)前后运动，对蒸汽管道表面进行冲击；齿轮电机(26)的驱动下小齿轮(25)带动大齿轮(24)转动，冲头机构(3)做圆周运动，冲头(31)围绕蒸汽管道做冲击运动；步骤三、轴向运动：蜗杆电机(27)驱动涡轮(29)，带动丝杠(14)旋转，冲头机构(3)沿蒸汽管道周向移动一个冲头(31)的长度，重复步骤二和步骤三，直至所需范围内的蒸汽管道表面的氧化皮震碎，关闭冲头电机(32)、齿轮电机(26)和蜗杆电机(27)；步骤四、装置拆装和保养：打开快拆杆(43)，将装置打开并从蒸汽管道上取下后重新合拢，清除装置表面灰尘和氧化皮。9.根据权利要求8所述的蒸汽管道氧化皮震碎装置的使用方法，其特征在于，步骤一中：旋转大齿轮(24)，使冲头机构(3)绕蒸汽管道环向旋转，观察冲头(31)头部的顶针(33)与蒸汽管道表面的距离变化，并通过定位螺钉(15)调整装置和蒸汽管道轴线的同轴度。

技术总结
本发明涉及一种蒸汽管道氧化皮震碎装置，包括固定机构、运动机构、冲头机构和快拆机构；所述固定机构包括上固定板、下固定板和丝杠，丝杠两端分别固定有遮尘板，丝杠两端的遮尘板分别通过齿轮固定滑块环向旋转连接固定板和下固定板。本发明的有益效果是：可实现360


技术研发人员：楼玉民 杨帮敏 柳芳 李隆锋 赵炜炜 周佰魏 彭珊 崔晓旭 陈明松 蔺永诚 彭忠岳 陈豪
受保护的技术使用者：浙江浙能乐清发电有限责任公司 中南大学
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/9/9