一种基于磁流变液的管道清理方法

1.本发明属于管道清理技术领域，具体涉及一种基于磁流变液的管道清理方法。


背景技术：

2.污水管道（排污管道）是城市基础设施中必不可少的地下管线。伴随着时间的推移，污物不断的粘附在管道内壁，不仅降低了管道的内径导致排污能力逐渐下降，同时也经常出现排污管道堵塞的问题。因此，用于清理排污管道的机器人/设备不断涌现。
3.例如申请号为 2010101461971公开了一种污水管道清理检测机器人，包括清理装置、行走装置、检测装置、控制行走装置动作的液压动力装置及控制液压动力装置工作的控制部分，清理装置包括切割头、联轴器及液压马达，联轴器的左右端分别连接固定切割头及液压马达，行走装置包括第一、二支架、前、后腿机构、第一、二前端盖、第一、二后端盖及推进油缸，第一前、后端盖分别通过螺栓固定于第一支架的左右端，第二前、后端盖分别通过螺栓固定于第二支架的左右端，前、后腿机构分别包括三个第一、二支腿、三个v 形的第一、二支撑杆、三个第一、二连接杆、一个第一、二同步盘及三个第一、二支腿油缸，第一后端盖尾部连接推进油缸，推进油缸另一端伸入第二前端盖及第二支架内腔，检测装置设于第一支架右端。
4.又例如申请号为2018100577642公开了一种造纸厂用污水管道疏通单元，包括固定柱和外壳，外壳的表面设有若干倒刺，且倒刺的内部安装弹簧；弹簧的一端与外壳固连，弹簧的另一端与倒刺的内壁固连，倒刺由一块折弯的不锈钢金属片制成，倒刺的开口指向外壳的外壁，且倒刺与外壳之间形成一个三角形的容污槽，倒刺的底端与外壳之间铰接，在外力作用下容污槽的体积缩小但倒刺的边缘始终与外壳贴合；外壳的内部转动连接固定柱，固定柱穿过外壳，且固定柱的两端穿出外壳，固定柱与外壳通过固定螺帽固定连接；固定柱的表面对称设有把手，且固定柱的顶部设有螺栓，螺栓的长度延伸至固定柱的下端但未伸出固定柱；螺栓与把手之间设有橡皮筋；螺栓的底部设有钢丝绳，且钢丝绳的一端与螺栓连接，且钢丝绳的另一端与淤泥板连接，淤泥板圆周均匀布置在固定柱的四周且位于固定柱的下端，淤泥板可收缩到固定柱内部；淤泥板的表面开设若干通孔；淤泥板的内部设有淤泥槽，且淤泥板的底部滑动连接滑板；固定柱的底部固定连接连接杆，且连接杆与横板固定连接；淤泥板与固定柱之间设有用于淤泥板弹出的复位弹簧。
5.又例如申请号为2018102839033公开了一种污水管道清洁器，包括顶板、液压泵、电机、第一清理刷和第二清理刷，所述顶板上设置水管接口，所述水管接口一侧安装按钮，所述顶板下方安装伸缩杆，所述伸缩杆连接液压泵，所述液压泵下方安装电机，且所述液压泵外壁上安装两个喷头，所述电机下方安装第一清理刷，所述第一清理刷下方安装第二清理刷，且所述第一清理刷与第二清理刷中部均设置转环，所述转环外壁上安装四个刷头，所述刷头与所述转环之间通过接块固定连接，所述接块一侧安装活动杆，所述活动杆一端连接所述刷头，所述刷头外壁上套置一层毛刷，所述第二清理刷下方安装搅轮。
6.又例如申请号为2019103666040公开了一种污水管道的清理方法，包括：s1，堵塞
上游：将堵水气囊送至待修管道的上游，并通气膨胀，使待修管道的上游受到堵塞；s2，冲刷：使用高压水枪，对待修管道内壁的污泥进行冲刷，并在冲刷的同时使用抽泵将污水主动向下游抽离；s3，堵塞下游：将堵水气囊送至待修管道的下游，并通气膨胀，使待修管道的下游受到堵塞；s4，烘干；向待修管道内持续通入温热的空气，待修管道内壁干燥为止。
7.基于目前的管道清理方法，均是采用刮板式或者毛刷式结构对管道内壁进行清理，但是这些清理设备在实际清理过程中存在着如下技术问题：1.受管道清理设备的结构的限制，都只能在关闭排污管道的情况下使用。即在对管道内壁进行清理和清洁过程中，排污管道内部水流不流通，导致管道清理设备在使用时存在着较大的弊端，因为排污管道很多时候需要保持正常使用。
8.2.目前的管道清理设备都是刚性结构，在遭遇管道转弯处通过能力有限，非常容易出现卡滞的情况，导致目前的管道清理设备在对管道进行清理的时候都是分段进行。一方面导致管道清理效率较低；另一方面，由于管道清理过程中排污管道不能正常使用，分段清理的方式加剧了排污管道关闭的时间，导致管道清理的时间安排极为困难。


技术实现要素：

9.本发明为了解决现有清理设备（方法）只能在埋设在地下的排污管道关闭时进行清理从导致清理效率低的问题，而提供一种基于磁流变液的管道清理方法，在排污管道（污水管道）正常使用时能够对管道内壁进行清理，从而保障排污管道的正常排污作用。
10.为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，包括：（1）开启排污管道的检修口，将清理设备投放到排污管道内；（2）通过电源线向清理设备供电，清理设备的清理辊筒内的磁流变液在电磁铁提供的磁力作用下处于固体状态，从而使得清理辊筒处于固定形状；清理辊筒在驱动电机的带动作用下进行旋转从而利用清理辊筒外圆周上的毛刷对排污管道内壁进行清理；在清理辊筒对排污管道内壁清理过程中，排污管道内的水流流过清理辊筒外围的毛刷处穿过并对毛刷进行冲洗；（3）当清理设备运行至排污管道转弯处时，电磁铁断电使得清理辊筒内的磁流变液处于流体状态，从而使得清理辊筒能够进行弯曲形变；清理设备在排污管道水流的冲击作用下穿过排污管道的转弯处；（4） 当清理设备穿过排污管道的转弯处后，清理辊筒内的磁流变液在电磁铁的磁力作用下再次处于固体状态，从而使得清理辊筒再次处于固定形状；清理辊筒在驱动电机的带动作用下进行旋转从而利用清理辊筒外圆周上的毛刷对排污管道内壁进行清理；（5）清理设备在排污管道内运行时，步骤（3）和步骤（4）进行循环从而沿着排污管道埋设的方向进行前行和清理直至完成预设长度的排污管道内壁清理；（6）当完成预设长度的排污管道清理之后，通过牵引绳的牵引作用对清理设备进行回收，直至从排污管道的检修口中取出清理设备；清理设备通过牵引绳回收的过程中，清理辊筒进行旋转对排污管道内壁进行清理。
11.在一些实施例中，在步骤（2）、步骤（4）至步骤（6）中，当清理辊筒对排污管道内壁进行清理过程中，若排污管道内的水流压力大于设定值时，清理设备的支撑筒上的开关阀
打开，排污管道内的水流既能够从清理辊筒的毛刷处通过又能够从清理设备的中部穿过。
12.在一些实施例中，在步骤（2）至步骤（6）中，当清理设备在排污管道内运行的时候，利用清理设备上的摄像头对排污管道的内部进行拍摄从而利用摄像头判断清理设备是否到达排污管道的转弯处，和/或工作人员依据排污管道的布置图纸和牵引绳的长度来判断清理设备是否到达排污管道的转弯处。
13.在一些实施例中，在步骤（2）至步骤（6）中，当清理设备在排污管道内运行的时候，利用清理设备的支撑筒能够将整个清理设备稳定在排污管道的内壁上。
14.在一些实施例中，所述清理设备包括清理辊筒和设置在清理辊筒两侧的支撑筒，所述支撑筒用于支撑在排污管道内壁上并用于带动清理辊筒进行旋转；所述清理辊筒包括内波纹管和外波纹管，所述内波纹管的中部形成污水通过的通道；所述外波纹管套设在内波纹管的外围并与内波纹管之间形成有密封的腔体，所述腔体内填充有磁流变液，所述外波纹管的外壁上植入有用于对管道内壁进行清理的毛刷。
15.在一些实施例中，所述内波纹管和外波纹管的两端分别安装有呈环形状的端板，所述外波纹管和内波纹管经端板连接在一起，所述端板的中部具有与内波纹管的通道相互连通的通孔。
16.在一些实施例中，所述内波纹管和外波纹管两端的端板经弹性杆连接在一起。
17.在一些实施例中，所述支撑筒包括与端板连接的外壳体，所述外壳体的中部沿着外壳体的轴向方向设置有中心管，所述外壳体与中心管之间形成安装空腔，所述端板的中部形成有中空的连接轴，所述中心管靠近连接轴一端的内壁上安装有轴承，所述连接轴伸入到中心管内并套设在轴承内；所述中心管外壁上套设有用于给清理辊筒内的磁流变液施加磁场的电磁铁；所述外壳体的内部还固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴延伸出外壳体并固定安装有主动齿轮，所述端板上形成有与主动齿轮相互啮合的齿圈，所述主动齿轮与齿圈相互啮合。
18.在一些实施例中，所述外壳体内沿着外壳体的径向方向安装有多个电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的活塞杆端延伸出外壳体并连接有用于与排污管道的内壁接触稳固的支撑板。
19.在一些实施例中，位于清理辊筒两端的支撑筒的外壳体上均安装有开关阀，所述开关阀安装在外壳体上远离清理辊筒的一端。
20.在一些实施例中，靠近排污管道上游段的外壳体上捆绑有牵引绳，所述电磁铁和电动伸缩杆的电源线延伸出外壳体并连接在牵引绳上。
21.在一些实施例中，所述外壳体还安装有摄像头，所述摄像头配设有led灯。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的基于磁流变液的管道清理方法，将清理设备投放到排污管道中，在排污管道中正常使用时，便能够对排污管道内壁进行清理，相比于现有技术（即排污管道在清理时需要关闭管道的方式）能够提高埋设在地下的排污管道清理的时间便利性。同时又不会因为排污管道关闭而带来其他问题。
23.同时本发明直接利用排污管道内水流的冲击力带动清理设备在管道内进行移动，在保障排污管道正常排水的前提下，一方面不需要设置带动清理设备在管道内移动的牵引机构，从而简化清理设备，提高清理设备的可靠性；另一方面还能够对清理设备上的毛刷进
行冲洗，提高毛刷的清理效率。
24.本发明利用磁流变液的特性，使得清理设备的清理辊筒在不同状态下进行切换（在排污管道的平直段清理设备整体强度更高，而在排污管道的弯道处（或者称为转弯处）时清理设备的清理辊筒呈现柔性状态以便于穿过弯道处）整体强度降低，具有一定的弯曲特性，从而使得本发明一次投放即可实现长距离的清理，大大降低了清理设备投放-回收的次数，进而提高管道清理的效率。并且基于本发明的清理辊筒的结构设计，使得清理辊筒的布置宽度能够加长，大大提高毛刷的宽度（即提高毛刷与管道内壁的接触面积），进一步提高管道清理的效率。
附图说明
25.图1为本发明的清理设备一实施例的结构示意图，在该示意图中，清理设备的清理辊筒处于直线状态；图2为本发明的端板的一实施例的剖视图结构示意图；图3为本发明的端板的俯视图结构示意图；图4为本发明的清理设备另一实施例的结构示意图，在该示意图中，清理设备的清理辊筒处于弯曲状态；图5为磁流变液的原理图，图5包括5a和5b；其中5a为磁流变液中的磁性颗粒（或者称为磁珠）在无磁场作用下的分布状态示意图，在5a中磁性颗粒均匀分布，磁流变液呈现流动的液体状态；在5b中磁性颗粒在磁场作用下的分布状态示意图，在5b中磁性颗粒呈链状分布，此时磁流变液转为固体状态；图中标记：1、清理辊筒，101、内波纹管，102、外波纹管，103、磁流变液，104、端板，1041、连接轴，1042、环形凹槽，1043、凹槽、1044、齿圈、1045、安装槽，1046、通孔，105、毛刷，106、弹性布，107、弹性杆，108，通道；2、支撑筒，201、外壳体，202、中心管，203、轴承，204、铁芯，205、线圈，206、驱动电机，207、输出轴，208、主动齿轮，209、轴承座，210、电动伸缩杆，211、支撑板，212、摄像头，213、保护罩，214、开关阀，215、牵引绳，216、电源线，217、保护笼，3、排污管道。
实施方式
26.下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述/，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在
本发明中的具体含义。
28.结合附图1至附图5，本发明的基于磁流变液的管道清理方法，包括：（1）开启排污管道3的检修口（或者称为检修人口），通过检修口将清理设备投放到排污管道3内；（2）通过电源线216向清理设备供电，清理设备的清理辊筒1内的磁流变液103在电磁铁提供的磁力作用下处于固体状态，从而使得清理辊筒处于固定形状；清理辊筒在驱动电机206的带动作用下进行旋转从而利用清理辊筒外圆周上的毛刷105对排污管道3内壁进行清理；在清理辊筒对排污管道3内壁清理过程中，排污管道3内的水流通过清理辊筒外围的毛刷105处穿过并对毛刷105进行冲洗；（3）当清理设备运行至排污管道3转弯处时，电磁铁断电使得清理辊筒1内的磁流变液103处于流体状态，从而使得清理辊筒能够进行弯曲形变；清理设备在排污管道3水流的冲击作用下穿过排污管道3的转弯处；（4） 当清理设备穿过排污管道3的转弯处后，清理辊筒1内的磁流变液103在电磁铁的磁力作用下再次处于固体状态，从而使得清理辊筒1再次处于固定形状；清理辊筒1在驱动电机206的带动作用下进行旋转从而利用清理辊筒外圆周上的毛刷105对排污管道3内壁进行清理；（5）清理设备在排污管道3内运行时，步骤（3）和步骤（4）进行循环从而沿着排污管道埋设的方向进行前行和清理直至完成预设长度的排污管道内壁清理；（6）当完成预设长度的排污管道3清理之后，通过牵引绳215的牵引作用对清理设备进行回收，直至从排污管道3的检修口中取出清理设备；清理设备通过牵引绳215回收的过程中，清理辊筒1进行旋转对排污管道3内壁进行清理。
29.本发明的基于磁流变液的管道清理方法，将清理设备投放到排污管道中，在排污管道中正常使用时，便能够对排污管道内壁进行清理，相比于现有技术（即排污管道在清理时需要关闭管道的方式）能够提高埋设在地下的排污管道清理的时间便利性。同时又不会因为排污管道关闭而带来其他问题。
30.同时本发明直接利用排污管道内水流的冲击力带动清理设备在管道内进行移动，在保障排污管道正常排水的前提下，一方面不需要设置带动清理设备在管道内移动的牵引机构，从而简化清理设备，提高清理设备的可靠性；另一方面还能够对清理设备上的毛刷进行冲洗，提高毛刷的清理效率。
31.本发明利用磁流变液的特性，使得清理设备的清理辊筒在不同状态下进行切换（在排污管道的平直段清理设备整体强度更高，而在排污管道的弯道处（或者称为转弯处）时清理设备的清理辊筒呈现柔性状态以便于穿过弯道处）整体强度降低，具有一定的弯曲特性，从而使得本发明一次投放即可实现长距离的清理，大大降低了清理设备投放-回收的次数，进而提高管道清理的效率。并且基于本发明的清理辊筒的结构设计，使得清理辊筒的布置宽度能够加长，大大提高毛刷的宽度（即提高毛刷与管道内壁的接触面积），进一步提高管道清理的效率。
32.现有技术中，虽然通过对清理辊筒的外径设计更小的方式来使得能够穿过排污管道的转弯（弯道）处，但是这种结构方式对管道内壁进行清理的方式有如下两种：增加毛刷的长度，使得毛刷既能够接触到管道内壁，同时使得具有一定的穿过弯
道的能力。这种结构设计在实际使用过程中，由于具有一定柔性的毛刷在长度增加之后，毛刷尖端的清理能够大大降低。
33.利用机械结构带动毛刷延伸出清理辊筒的长度可调，使得毛刷能够起到良好的污渍清理能力。但是这种结构设计一方面使得设备结构本身相当复杂，另一方面增加了整个清理设备的密封控制处，从而导致清理设备可靠性大大降低。
34.因此，本发明基于磁流变液的管道清理方法，让清理辊筒能够在不同状态下进行切换以应对管道的转弯处。从而使得毛刷延伸出清理辊筒的长度在可控的范围内（即确保毛刷的清理能力不受影响），同时还能够增加毛刷的宽度（即增加毛刷与排污管道内壁的接触面积），从而提高管道污渍的清理效率；并且还具有结构简单的特点。
35.在一些实施例中，在步骤（2）、步骤（4）至步骤（6）中，当清理辊筒1对排污管道3内壁进行清理过程中，若排污管道3内的水流压力大于设定值时，清理设备的支撑筒2上的开关阀214打开，排污管道3内的水流既能够从清理辊筒1的毛刷105处通过又能够从清理设备的中部穿过（即从外壳体201的中心管202和内波纹管101穿过）。从而使得在排污管道3内的清理设备不会阻碍排污管道的正常排水作业。
36.在具体实时实时过程中，排污管道的尺寸设计都有设计标准（例如建筑给水排水设计标准gb50015-2019），一般情况下排污管道并不会处于满流状态（即水流并不会填充满整个排污管道的内壁）。因此一般情况下，清理设备的放入不会影响排污管道的正常排污作业。
37.在一些实施例中，在步骤（2）至步骤（6）中，当清理设备在排污管道3内运行的时候，利用清理设备上的摄像头212对排污管道3的内部进行拍摄从而利用摄像头判断清理设备是否到达排污管道3的转弯处，和/或工作人员依据排污管道3的布置图纸和牵引绳215的长度来判断清理设备是否到达排污管道的转弯处。利用摄像头进行拍摄并通过数据传输线将拍摄画面传输到地面的终端设备（例如电脑），利用终端设备（如电脑、平板等）直观的看出清理设备是否到达排污管道的转弯处，控制电磁铁是否通电，进而利用电磁铁通断电情况来控制磁流变液的状态（即固体状态或者流体状态），进而控制清理设备的清理辊筒1的状态。
38.在具体实时过程中，也可以直接利用排污管道的布置图纸和牵引绳的长度共同来判断清理是否到达排污管道的转弯处。其中，排污管道的布置图纸能够显示各段排污管道的长度以及弯道位置（即转弯的位置），而牵引绳在牵引清理设备的时候，由于清理设备在水流的冲击作用下基本上处于张紧状态，因此工作人员也可以直接依据排污管道的布置图纸和牵引绳的长度来判断清理设备在排污管道内的位置。
39.在一些实施例中，在步骤（2）至步骤（6）中，当清理设备在排污管道3内运行的时候，利用清理设备的支撑筒2能够将整个清理设备稳定在排污管道3的内壁上。从而以便于增加清理设备在该处排污管道内停留的时间，从而提高清理辊筒清理该处排污管道的时间。
40.在具体实时过程中，通过控制牵引绳215松放的速度来控制整个清理设备在排污管道内运行的速度。清理设备在排污管道内运行时，水流的冲击作用会带动清理设备沿着排污管道的长度方向进行向下运动，而通过牵引绳的牵引作用能够控制清理设备的位置，实现通过牵引绳和水流的作用来控制清理设备在排污管道内的运行速度（包括清理设备停
止在排污管道内）。
41.结合附图1至附图5，本发明的清理设备包括清理辊筒1和设置在清理辊筒1两侧的支撑筒2，所述支撑筒2用于支撑在排污管道3内壁上并用于带动清理辊筒1进行旋转；所述清理辊筒1包括内波纹管101和外波纹管102，所述内波纹管101的中部形成污水（或者水流）通过的通道108；所述外波纹管102套设在内波纹管101的外围并与内波纹管之间形成有密封的腔体，所述腔体内填充有磁流变液103，所述外波纹管102的外壁上植入有用于对管道内壁进行清理的毛刷105。
42.在具体实施过程中，毛刷105植入在弹性布106上，然后将弹性布106通过捆扎的方式捆扎在外波纹管102的外围。从而使得技能够跟随外波纹管102进行弯曲形变，同时又一遍更换毛刷105。
43.优选的，毛刷105沿着两个不同的方向进行布置，例如毛刷105包括前段毛刷和后段毛刷，前段毛刷和后段毛刷的倾斜方向相反，从而使得在利用毛刷105对排污管道3进行清理的时候，能够从不同方向进行清理，进一步提高毛刷105对管道（即排污管道3）的清理效果。
44.结合附图5，其中磁流变液主要由磁性颗粒、载液以及添加剂组成，在无磁场作用的作用下，磁性颗粒均匀分布在载液中，磁流变液呈现流动的液体状态，一旦施加磁场以后，磁性颗粒瞬间磁化，聚集呈链状、簇状结构，阻碍载液的流动，此时磁流变液转为固体状态。
45.目前清理设备的毛刷分为两大类型，一种类型是毛刷的宽度比较窄（即毛刷与管道内壁的接触面长度较小），这种结构类型的毛刷虽然在通过管道转弯处具有优势（即毛刷本身宽度比较窄便于通过管道的转弯处），但是由于毛刷宽度比较窄，导致毛刷在清理管道内壁时清理效率比较低（即需要长时间停留进行清理或者在管道内移动速度较慢）。另一种类型是毛刷的宽度较长（即毛刷与管道内壁的接触面长度较长），这种结构类型虽然在能够提高管道内壁清理的效率，但是由于毛刷整个宽度较宽（即毛刷与管道内壁的接触面长度较长），从而导致无法穿过管道的转弯处。
46.而当清理设备上具有刮板时，由于刮板本身是硬质结构，刮板的厚度较小（即刮板与管道内壁接触面长度较小）。为了防止刮板损坏管道内壁，因此刮板的外径一般会小于管道的内径，因此在实际使用过程中，刮板一般不会影响在转弯处的通过性。但是刮板距离管道内壁具有一定间距，因此管道内壁主要还是依靠毛刷进行清理。
47.另外现有清理设备的都是在管道（排污管道或者称为污水管道）关闭状态下使用（即管道内并没有排水），毛刷在清理过程中会堆积很多污渍，随着污渍积累越来越多污渍填充满毛刷，毛刷便失去了清理能力。
48.因此，本发明的清理辊筒的长度能够设计的比较长（即毛刷105与管道内壁接触的面积较大）的前提下（提高清理效果），还能够利用清理辊筒的结构特性穿过排污管道3的转弯处。
49.在一些实施例中，所述内波纹管101和外波纹管102的两端分别安装有呈环形状的端板，所述外波纹管102和内波纹管101经端板104连接在一起，所述端板104的中部具有与内波纹管101的通道108相互连通的通孔1046。利用端板104来提高内波纹管101与外波纹管102的整体强度，波纹管（即内波纹管和外波纹管）虽然具有一定的折弯性能（即能够弯曲），
但是其本身具有比较强的抗扭矩能力，因此在具体实时过程中，内波纹管101和外波纹管102旋转时能够传递扭矩，而通过端板104的设计能够加强内波纹管101和外波纹管102之间的强度。
50.在一些实施例中，所述内波纹管101和外波纹管102两端的端板104经弹性杆107连接在一起。通过弹性杆107能够进一步提高清理辊筒1两端的整体性，并使得内波纹管101和外波纹管102在弯道挤压弯曲后通过弹性杆107的作用能够自动恢复平直的状态。在具体实时过程中，弹性杆107可以采用玻璃纤维、碳纤维等制作而成。同时利用弹性杆还能够传递扭矩使得内波纹管101和外波纹管102两端的转速一致，防止内波纹管和外波纹管在转动时由于速度不一致而出现扭曲变形的问题，从而确保清理辊筒1的正常使用。
51.在具体实时过程中，两个端板104之间可以设计多个弹性杆107，从而进一步提高扭矩传递能力，防止内波纹管和外波纹管在旋转时发生扭曲的问题。当设置多个弹性杆时，优选的，弹性杆均匀布置在内波纹管的通道108内。在具体实施过程中，端板104上开设有安装槽1045，弹性杆107的两端分别安装在两个端板104的安装槽1045中。
52.优选的，为了便于清理辊筒在弯曲后能够自动恢复平直状态，内波纹管和外波纹管选用具有弹性的波纹管制作而成，从而利用内波纹管和外波纹管自身的弹性从弯曲状态恢复自平直状态，从而实现清理辊筒的平直状态的自调节能力。
53.在一些实施例中，所述支撑筒2包括与端板104连接的外壳体201，所述外壳体201的中部沿着外壳体201的轴向方向设置有中心管202，所述外壳体201与中心管202之间形成安装空腔，所述端板104的中部形成有中空的连接轴1041，所述中心管202靠近连接轴1041一端的内壁上安装有轴承203，所述连接轴1041伸入到中心管202内并套设在轴承203内；所述中心管202外壁上套设有用于给清理辊筒内的磁流变液103施加磁场的电磁铁；所述外壳体201的内部还固定安装有驱动电机206，所述驱动电机206的输出轴207延伸出外壳体201并固定安装有主动齿轮208，所述端板104上形成有与主动齿轮205相互啮合的齿圈1044，所述主动齿轮208与齿圈1044相互啮合。
54.其中，电磁铁属于现有技术，电磁铁主要包括铁芯204和缠绕在铁芯204外围的线圈205构成，对于电磁铁的结构，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不在赘述。其中，为了便于铁芯204的安装，本发明中铁芯的中部具有通孔，以便于直接插入到中心管202的外围进行安装和稳固。
55.优选的，中心管202整体呈阶梯轴状，即中心管包括尺寸较小的小径段和尺寸较大的大径段，轴承203安装在大径段的内壁上，利用阶梯状的中心管既能够形成安装轴承203的安装空间，同时能够使得中心管的内径能够与连接轴1041的通孔1046相互联通并齐平，便于水流（污水）顺利的穿过中心管、连接轴、内波纹管和另一个支撑同的连接轴和中心管。
56.本发明的支撑筒的结构设计，通过中心管与端板上的连接轴的相互配合，从而使得通过中心管的作用对排污管道内的污水进行排出流动，同时将电磁铁、驱动电机进行隔离。同时本发明将支撑筒设计在清理辊筒的两端，一方面支撑筒在清理辊筒两端的设计不会影响清理辊筒的弯曲形变，以便于整个装置穿过管道的转弯处；另一方面，在设计制造过程中，支撑筒的外径（外壳体101的外径）小于端板104的外径，支撑筒虽然本身不具有弯曲形变的能力，但是利用支撑筒（外壳体）自身的尺寸优势，能够顺利的通过排污管道的转弯处。
57.本发明中为了降低驱动电机206所占用的长度空间，可以采用设置多个驱动电机206，以便于降低单个驱动电机206所占用的长度空间，从而能够降低外壳体201的整体厚度，以便于穿过排污管的转弯处。优选的，本发明为了在有限空间内提高电磁铁的磁力，同时便于铁芯204的磁力能够尽量正对磁流变液103，电磁铁外围的线圈205的外围距离外壳体201的距离比较小，因此本发明将驱动电机的输出轴设计的较长（或者输出轴上连接有连接轴），较长较长的输出轴207（或者输出轴连接的连接轴）通过轴承座209进行支撑，而驱动电机206位于电磁铁的侧方，从而使得体积相对较大的驱动电机206不会影响铁芯204和线圈205的尺寸设计。确保在有限空间内最大限度提高能够施加给磁流变液103的磁场。
58.在一些实施例中，所述端板104上还设置有环形凹槽1042，所述外壳体201的一端能够伸入到环形凹槽1042中并与环形凹槽相互配合。在具体实时过程中，外壳体201的外圆周上和/或环形凹槽的内壁上设置有密封圈，从而利用环形凹槽1042和密封圈的作用，将外壳体201与端板104之间实现密封，确保主动齿轮208与齿圈1044工作时不受排污管道3内污水的浸入影响，同时也能够增加端板104相对于外壳体201进行旋转时的稳定性。
59.在具体实施过程中，端板104背离外壳体201的一侧设置有安装槽1045，通过安装槽1045安装弹性杆107、内波纹管101和外波纹管102。即是说弹性杆107、内波纹管101和外波纹管102均安装在端板104的安装槽1045中。
60.优选的，端板104朝向外壳体的一侧开设有凹槽1043，齿圈1044设置在凹槽1043的外壁上，从而使得凹槽1043能够形成容纳部分外壳体201和主动齿轮208的空间。
61.在一些实施例中，所述外壳体201内沿着外壳体201的径向方向安装有多个电动伸缩杆210，所述电动伸缩杆201的活塞杆端延伸出外壳体201并连接有用于与排污管道3的内壁接触稳固的支撑板211。本发明相比于现有技术直接利用电动伸缩杆将整个清理装置稳固在排污管道的内壁上，能够大大简化整个清理设备的结构，提高设备在排污管道内运行的稳定性和可靠性。同时本发明在使用过程中，直接利用排污管道内的水流作为整个清理设备的动力，推动整个清理设备在排污管道内进行移动，当排污管道内堆积的污渍就多时，通过电动伸缩杆的运动将整个装置稳固在排污管道内从而延长清理辊筒清理的时间，进而对排污管道内壁进行清理。当该处的排污管道清理完成后，再次调节电动伸缩杆的伸缩量，从而控制整个清理设备在排污管道内的是否停留的状态。从而使得本发明既能够在排污管道正常排污的情况下进行使用，同时又不影响排污管道内污水的正常排出，从而确保排污管道的正常使用。相比于现有技术能够大大降低清理设备投放和收起的频率，使得一次投放能够进行长距离的管道清理，从而大大提高清理的效率；更为重要的是不会影响排污管道的正常使用（即正常排污作业），这是现有技术中的清理设备所不具备的功能。现有技术中申请号为2020112266139的技术中的内移动机构环虽然也能够在管道内移动（排污管道正常使用），但是该技术存在着如下技术问题：1、清理毛刷厚度较窄（即毛刷与管道内壁接触的面积较小）导致清理效果差；2、该装置的外移动机构（套设在管道的外围）带动内移动机构进行移动，这种结构对于基本上埋设在地下的排污管道而言，毫无可操作性而言。
62.因此，本发明能够在地下排污管道正常使用（正常排污）的情况下进行使用，一方面确保排污管道的正常使用，并利用排污管道内水流冲击作用带动整个清理设备在排污管道内移动，降低整个清理设备的能源消耗；另一方面，利用宽度较宽的清理辊筒对排污管道内壁进行清理，在提高管道内壁清理效率的前提下，还能够穿过管道的转弯处，从而大大提
高单次清理作业的时间和管道清理距离，从而达到提高管道清理效率的目的。
63.在一些实施例中，位于清理辊筒两端的支撑筒2的外壳体201上均安装有开关阀214，所述开关阀214安装在外壳体201上远离清理辊筒1的一端。通过在清理辊筒两端的外壳体上均设置开关阀，当排污管道内水流较小时，将两个开关阀进行关闭，排污管道内的污水通过清理辊筒的毛刷之间的间隙通过即可，一方面确保管道内的污水能够正常排出。另一方面污水还能够对毛刷进行冲刷，从而降低污渍粘附在毛刷上的概率，确保毛刷能够正常使用，而现有技术的清理设备都是在排污管道关闭状态下使用，毛刷上堆积的污渍会越来越多，进而影响毛刷的正常使用，导致在对管道进行清理过程中，需要定时取出清理设备对毛刷进行清理，导致管道清理效率大大降低；而本发明在排污管道正常使用时进行清理，利用排污管道内的水流对毛刷进行清理，从而使得在水流冲击作用下能够进行自清洁作用，降低毛刷被污渍粘附而无法正常进行清理作业的概率，达到提高清理效果的目的。当排污管道内水流较大时，开启外壳体上的两个开关阀，水流依次穿过外壳体的中心管-内波纹管-外壳体的中心管从而进行排除，确保在排污管道内水流较大时不会影响排管管道内水流的流动。当整个清理设备运行至管道的转弯处时开启朝向上游段的外壳体上的开关阀，关闭朝向下游段的外壳体上的开关阀，水流能够进入到内波纹管的内部，从而使得清理辊筒不会被水流冲击挤压而发生沿长度方向的压缩，使清理辊筒保持一定的形态便于通过管道的转弯处。
64.在具体实施过程中，开关阀214的位置与中心管202的位置相互对应。优选的，外壳体201上对应于开关阀214的位置设置有保护笼217，保护笼217具有一定的过滤阻挡作用，防止过大的污渍进入到中心管202内而堵塞中心管202（以及中心管202后端的连接轴1041的通孔1046、内波纹管101的通道108）。其中，保护罩可以采用横向和纵向布置的钢筋构成的半球形状。而牵引绳215能够直接捆绑在保住笼217上。
65.优选的，所述外壳体上安装有用于监测水压的压力传感器，通过压力传感器来监测水压，从而判断排污管道内水流的压力大小，从而依据该压力传感器的值来控制开关阀的状态。
66.在一些实施例中，靠近排污管道3上游段的外壳体201上捆绑有牵引绳214，所述电磁铁和电动伸缩杆的电源线215延伸出外壳体201并连接在牵引绳214上。本发明通过牵引绳来牵引整个清理设备回收，并且通过外接电源的方式进行供电，不需要在清理设备内设置动力电池，降低整个清理设备的重量便于降低能源的消耗。同时在利用牵引绳回收整个清理设备的时候，清理辊筒继续工作进一步对管道内壁进行清理，从而提高管道内壁的清理效果。
67.在一些实施例中，所述外壳体201还安装有摄像头212，所述摄像头212配设有led灯。通过led等和摄像头能够对管道内壁进行拍摄和观察。在具体实时过程中，所述摄像头和led灯配设在外壳体上远离清理辊筒的侧面上。其中，摄像头212配设有数据传输线和电源线，所述数据传输线和电源线捆绑在牵引绳215上，从而利用数据传输线将拍摄的照片或者视频传输到地面进行观察。在具体实施过程中，外壳体201上对应于摄像头212的位置设置有透明的保护罩213，从而便于摄像头212进行拍摄。
68.以上，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补
充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效/实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，包括：（1）开启排污管道的检修口，将清理设备投放到排污管道（3）内；（2）通过电源线（216）向清理设备供电，清理设备的清理辊筒（1）内的磁流变液（103）在电磁铁提供的磁力作用下处于固体状态，从而使得清理辊筒（1）处于固定形状；清理辊筒（1）在驱动电机（206）的带动作用下进行旋转从而利用清理辊筒外圆周上的毛刷（105）对排污管道（3）内壁进行清理；在清理辊筒（1）对排污管道（3）内壁清理过程中，排污管道（3）内的水流流过清理辊筒（1）外围的毛刷（105）处穿过并对毛刷（105）进行冲洗；（3）当清理设备运行至排污管道（3）转弯处时，电磁铁断电使得清理辊筒内的磁流变液（103）处于流体状态，从而使得清理辊筒（1）能够进行弯曲形变；清理设备在排污管道（3）水流的冲击作用下穿过排污管道（3）的转弯处；（4） 当清理设备穿过排污管道（3）的转弯处后，清理辊筒（1）内的磁流变液（103）在电磁铁的磁力作用下再次处于固体状态，从而使得清理辊筒（1）再次处于固定形状；清理辊筒（1）在驱动电机（206）的带动作用下进行旋转从而利用清理辊筒外圆周上的毛刷（105）对排污管道内壁进行清理；（5）清理设备在排污管道内运行时，步骤（3）和步骤（4）进行循环从而沿着排污管道埋设的方向进行前行和清理直至完成预设长度的排污管道内壁清理；（6）当完成预设长度的排污管道清理之后，通过牵引绳（215）的牵引作用对清理设备进行回收，直至从排污管道（3）的检修口中取出清理设备；清理设备通过牵引绳（215）回收的过程中，清理辊筒（1）进行旋转对排污管道（3）内壁进行清理。2.根据权利要求1所述的基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，在步骤（2）、步骤（4）至步骤（6）中，当清理辊筒（1）对排污管道内壁进行清理过程中，若排污管道内的水流压力大于设定值时，清理设备的支撑筒（2）上的开关阀（214）打开，排污管道内的水流既能够从清理辊筒的毛刷处通过又能够从清理设备的中部穿过。3.根据权利要求2所述的基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，在步骤（2）至步骤（6）中，当清理设备在排污管道内运行的时候，利用清理设备上的摄像头（212）对排污管道的内部进行拍摄从而利用摄像头判断清理设备是否到达排污管道的转弯处，和/或工作人员依据排污管道的布置图纸和牵引绳（214）的长度来判断清理设备是否到达排污管道的转弯处。4.根据权利要求1所述的基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，在步骤（2）至步骤（6）中，当清理设备在排污管道内运行的时候，利用清理设备的支撑筒（2）能够将整个清理设备稳定在排污管道（3）的内壁上。5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，所述清理设备包括清理辊筒（1）和设置在清理辊筒（1）两侧的支撑筒（2），所述支撑筒（2）用于支撑在排污管道（3）内壁上并用于带动清理辊筒（1）进行旋转；所述清理辊筒（1）包括内波纹管（101）和外波纹管（102），所述内波纹管（101）的中部形成污水通过的通道（108）；所述外波纹管（102）套设在内波纹管（101）的外围并与内波纹管之间形成有密封的腔体，所述腔体内填充有磁流变液（103），所述外波纹管（102）的外壁上植入有用于对管道内壁进行清理的毛刷（105）。6.根据权利要求5所述的基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，所述内波纹管
（101）和外波纹管（102）的两端分别安装有呈环形状的端板（104），所述外波纹管（102）和内波纹管（101）经端板（104）连接在一起，所述端板（104）的中部具有与内波纹管的通道相互连通的通孔（1046）；所述内波纹管（101）和外波纹管（102）两端的端板（104）经弹性杆（107）连接在一起。7.根据权利要求6所述的基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，所述支撑筒（2）包括与端板（104）连接的外壳体（201），所述外壳体（201）的中部沿着外壳体（201）的轴向方向设置有中心管（202），所述外壳体（201）与中心管（202）之间形成安装空腔，所述端板（104）的中部形成有中空的连接轴（1041），所述中心管（202）靠近连接轴（1041）一端的内壁上安装有轴承（203），所述连接轴（1041）伸入到中心管（202）内并套设在轴承（203）内；所述中心管（202）外壁上套设有用于给清理辊筒内的磁流变液（103）施加磁场的电磁铁；所述外壳体（201）的内部还固定安装有驱动电机（206），所述驱动电机（206）的输出轴（207）延伸出外壳体（201）并固定安装有主动齿轮（208），所述端板（104）上形成有与主动齿轮（208）相互啮合的齿圈（1044）。8.根据权利要求7所述的基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，所述外壳体（201）内沿着外壳体（201）的径向方向安装有多个电动伸缩杆（210），所述电动伸缩杆（210）的活塞杆端延伸出外壳体（201）并连接有用于与排污管道（3）的内壁接触稳固的支撑板（211）。9.根据权利要求8所述的基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，位于清理辊筒（1）两端的支撑筒（2）的外壳体（210）上均安装有开关阀（214），所述开关阀（214）安装在外壳体（201）上远离清理辊筒（1）的一端。10.根据权利要求9所述的基于磁流变液的管道清理方法，其特征在于，靠近排污管道上游段的外壳体（201）上捆绑有牵引绳（215），所述电磁铁和电动伸缩杆的电源线（216）延伸出外壳体（201）并连接在牵引绳（215）上；所述外壳体（201）还安装有摄像头（212），所述摄像头（212）配设有led灯。

技术总结
本发明属于管道清理技术领域，公开了一种基于磁流变液的管道清理方法，为了解决埋设的排污管道关闭时清理从导致清理效率低的问题。本发明包括（1）将清理设备投放到排污管道内；（2）清理设备的清理辊筒外围的毛刷进行清理；（3）运行至排污管道转弯处时，清理辊筒弯曲形变穿过转弯处；（4）清理辊筒旋转毛刷对排污管道内壁进行清理；（5）清理设备在排污管道内运行时，步骤（3）和步骤（4）进行循环；（6）当完成清理之后对清理设备进行回收；回收的过程排污管道内壁进行清理。本发明在排污管道正常使用时能够对管道内壁进行清理，从而保障排污管道的正常排污作用。正常排污作用。正常排污作用。


技术研发人员：王利锋 李川江 张益维 简雨欣 吴光杰 王瑞杰 胡攀攀 赵叶蕊 胡鑫毅 赵雯丽
受保护的技术使用者：四川文理学院
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/16