一种用于管道内硬质淤堵和软质淤堵的清淤机构的制作方法

本发明涉及管道清淤设备技术领域，具体涉及一种用于管道内硬质淤堵和软质淤堵的清淤机构。

背景技术：

城市地下管道系统在整个城市生活生产中承担着防洪、排涝、排污的重要的责任，近些年，各大省市频发的暴雨天气也对各城市内的市政工程建设中的地下管道工程是个巨大的考验。通常，在公共基础设施建设中，为方便雨水、污水的排放，是由铺设在地下的复杂的排水管道系统完成的，在长期的使用过程中，地下排水管道内会淤堵异物。

申请号为cn201921494966.x的专利公布了一种疏通头可换的管道清淤疏浚机器人，其将刷毛21与钻头同轴心连接，钻头在对淤堵的异物进行破钻时，刷毛21对附着在管道内壁上的淤泥进行清理。

但是该设备在实际使用过程中，存在以下问题；由于排水管道内存在碎石和较为坚硬的固态垃圾(装修垃圾等)，当钻头对这些较为坚硬的垃圾进行破钻时，为了防止钻头损坏，都会降低钻头的转速，慢慢的进行破钻；钻头降低转速后，刷毛21也会相应的降低转速，但是低转速的刷毛21无法对排水管道内壁进行有效的清洁，造成污垢继续附着在管道内壁上，长此下去，污垢会不断的变厚，对管道造成腐蚀，影响管道的排水。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于管道内硬质淤堵和软质淤堵的清淤机构。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于管道内硬质淤堵和软质淤堵的清淤机构，包括钻头主轴，所述钻头主轴通过传动装置i连接双头同步皮带轮的一头，所述钻头主轴上还套装有直径可以增大或者减小的轮形变径装置，所述轮形变径装置用来驱动毛刷，所述轮形变径装置通过传动装置ii连接双头同步皮带轮的另一头，传动装置ii环套在轮形变径装置与连接双头同步皮带轮上；

还包括与传动装置ii相啮合的调节装置，轮形变径装置的直径发生变化时，调节装置沿轮形变径装置的方向往返移动，或调节装置沿双头同步皮带轮的方向往返移动。

所述轮形变径装置包括若干伸缩电缸与小齿轮，伸缩电缸的输出端上固定安装有轴承座，小齿轮同轴心连接有转轴，转轴与轴承座转动连接；

伸缩电缸均布在双头空心转轴一头的圆周面上，双头空心转轴通过转盘轴承与主轴保护壳同轴连接，所述钻头主轴贯穿主轴保护壳后连接有钻头。

所述传动装置ii为齿形皮带，所述齿形皮带与小齿轮、双头同步皮带轮相啮合。

所述调节装置为调节齿轮，所述调节齿轮与载板一端转动连接，所述载板另一端固定安装在直线滑轨上。

所述双头空心转轴另一头同轴连接有转动盘，所述转动盘上，安装有毛刷，所述毛刷与转动盘间还安装有毛刷缩放机构。

所述转动臂上设置有转动架，所述毛刷包括毛刷筒、转动架、刷毛，毛刷筒通过安装在两端的转轴与转动架活动连接，毛刷筒内设置有用来储藏浓缩菌液的储液海绵，刷毛一端覆盖在毛刷筒表面上，另一端插接入储液海绵中。

所述毛刷缩放机构包括均布在转动盘圆周面上的转动臂，所述转动臂截面为弧形结构，所述转动臂一端连接所述毛刷，另一端通过轴承与转动盘转动连接；

所述轴承上还套装有扭簧，所述扭簧一端抵触转动臂内侧面，另一端抵触转动盘。

所述转动臂上均开设有拉线孔，拉线一端通过拉线孔贯穿转动臂，拉线上还固定安装有若干挡珠，挡珠的直径大于拉线孔的直径，挡珠分别与转动臂的内侧面和外侧面相抵。

所述拉线的另一端缠绕在电动收线盘上，所述电动收线盘安装在所述转动盘的圆周面上。

还包括机体，所述机体的顶部和两侧均安装有可调节式自行机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明设备中，钻头主轴通过传动装置i连接双头同步皮带轮一头，双头同步皮带轮另一头通过传动装置ii连接轮形变径装置，轮形变径装置用于驱动毛刷转动；当钻头主轴遇到较为坚硬的垃圾时，钻头主轴的转速调慢，轮形变径装置可以缩小直径，同时调节装置沿远离轮形变径装置或远离双头同步皮带轮方向移动，起到拉紧传动装置ii的作用，而轮形变径装置由于缩小了直径，所以相同时间内，轮形变径装置转动的圈数要大于双头同步皮带轮转动的圈数，也就保证了毛刷转动的频率不会降低，可以对排水管道内壁进行有效的清洁。

2、本发明设备中，可以通过收放拉线与挡珠，使毛刷缩放机构带动毛刷沿靠近或者远离转动盘方向移动，使毛刷的长度能够适用不同直径的管道。

3、本发明设备中，利用浓缩菌液配合钻头主轴使用，既可以实现对硬质垃圾的清理，还可以实现对软质垃圾的清理，而且浓缩菌液还可以随水流进入到整个地下排水管网中，对整个地下排水管网进行清淤。

附图说明

图1为一种用于管道内硬质淤堵和软质淤堵的清淤机构的结构示意图i。

图2为一种用于管道内硬质淤堵和软质淤堵的清淤机构的结构示意图ii。

图3为毛刷的结构示意图。

图4为双头同步皮带轮与轮形变径装置的结构示意图i。

图5为轮形变径装置的结构示意图。

图6为双头同步皮带轮与轮形变径装置的结构示意图ii。

附图中：钻头主轴1、双头同步皮带轮2、轮形变径装置3、伸缩电缸31、小齿轮32、轴承座33、转轴34、毛刷4、双头空心转轴5、主轴保护壳6、齿形皮带7、调节齿轮8、载板9、转动盘10、转动臂11、电动收线盘12上、机体13、传动齿轮14、传动皮带15、自行履带车16、调节臂17、驱动电缸18、转动架19、毛刷筒20、刷毛21、储液海绵22。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种用于管道内硬质淤堵和软质淤堵的清淤机构，包括钻头主轴1，所述钻头主轴1通过传动装置i连接双头同步皮带轮2的一头，所述传动装置i包括传动齿轮14，所述传动齿轮14与钻头主轴1同轴心并固定套装在钻头主轴1，传动齿轮14通过传动皮带15连接双头同步皮带轮2的一头；所述钻头主轴1上还套装有直径可以增大或者减小的轮形变径装置3，所述轮形变径装置3用来驱动毛刷4，所述轮形变径装置3通过传动装置ii连接双头同步皮带轮2的另一头，传动装置ii环套在轮形变径装置3与连接双头同步皮带轮2上，所述传动装置ii为齿形皮带7；

该设计的传动方式为，钻头主轴1传动传动齿轮14，传动齿轮14通过传动皮带15传动双头同步皮带轮2一端的连接头，双头同步皮带轮2另一端的连接头通过齿形皮带7传动轮形变径装置3，轮形变径装置3传动毛刷4。

轮形变径装置3的直径变大或者变小时，需要同步调整齿形皮带7环绕在轮形变径装置3上的长度，所以还设计了与齿形皮带7相啮合的调节装置；

轮形变径装置3的直径发生变化时，调节装置沿轮形变径装置3的方向往返移动，或调节装置沿双头同步皮带轮2的方向往返移动；

可以实现增加环绕在轮形变径装置3轮面上的齿形皮带7的长度，或实现减小环绕在轮形变径装置3轮面上的齿形皮带7的长度。

具体的，所述轮形变径装置3包括若干伸缩电缸31与小齿轮32，伸缩电缸31的输出端上固定安装有轴承座33，小齿轮32同轴心连接有转轴34，转轴34与轴承座33转动连接，本实施方式中，设计四组轮形变径装置3，每组轮形变径装置3采用可以同步伸缩的伸缩电缸31；

具体的，伸缩电缸31均布在双头空心转轴5一头的圆周面上，双头空心转轴5通过转盘轴承与主轴保护壳6同轴连接，所述钻头主轴1贯穿主轴保护壳6后连接有钻头，所述齿形皮带7与小齿轮32、双头同步皮带轮2相啮合；

具体的，所述主轴保护壳6外壁焊接有若干固定支撑杆，所述固定支撑杆另一端焊接在机体13上，以实现对主轴保护壳6的稳固；

具体的，所述双头空心转轴5与转盘轴承的外圈盘固定连接，所述主轴保护壳6与转盘轴承的内圈盘固定连接；

当钻头主轴1破钻较为坚硬的垃圾时，为了防止钻头损坏，会降低钻头的转速，慢慢的进行破钻，所以当钻头主轴1的转速下降时，四组轮形变径装置3的伸缩电缸31输出端同步收缩，带动小齿轮32沿靠近双头空心转轴5方向移动，由于小齿轮32啮合齿形皮带7，所以实现了轮形变径装置3直径的缩小；那么在相同时间内，轮形变径装置3转动的圈数要大于双头同步皮带轮2转动的圈数，也就保证了毛刷转动的频率不会降低，可以对排水管道内壁进行有效的清洁。

具体的，在小齿轮32沿靠近双头空心转轴5方向移动时，由于轮形变径装置3变小，所以需要涨紧齿形皮带7，避免齿形皮带7从小齿轮32上脱落，所以于此同时，调节装置需要沿远离轮形变径装置3或者远离双头同步皮带轮2方向移动，以此来保证齿形皮带7与双头同步皮带轮2、轮形变径装置3的涨紧；

具体的，所述调节装置为调节齿轮8，所述调节齿轮8与载板9一端转动连接，所述载板9另一端固定安装在直线滑轨的移动台上，所述直线滑轨为现有技术，其利用电机驱动滚珠丝杆转动，滚珠丝杆转动时带动丝杆螺母沿丝杆移动，所述移动台与丝杆螺母固定连接。

具体的，所述双头空心转轴5另一头同轴连接有转动盘10，所述转动盘10上，安装有毛刷4。

进一步的，考虑到下水管道的管径不完全相同，所以针对不同的管径，需要延伸毛刷4或者缩短毛刷4，来实现毛刷4与下水管道的内壁相贴合，所以在毛刷4与转动盘10间还安装有毛刷缩放机构；

具体的，所述毛刷缩放机构包括均布在转动盘10圆周面上的转动臂11，所述转动臂11截面为弧形结构，该设计可以使转动臂11在不使用时，贴合在转动盘10的圆周面上，缩小本设备的占地空间，便于本设备进入狭窄的下水道；所述转动臂11一端连接所述毛刷4，另一端通过轴承与转动盘10转动连接；

具体的，所述轴承上还套装有扭簧，所述扭簧一端抵触转动臂11内侧面，另一端抵触转动盘10；该设计可以使毛刷4与管道内壁弹性接触，避免毛刷4长度过长时，与管道内壁硬性接触，造成毛刷4或者转动臂11的损坏；

具体的，所述转动臂11上均开设有拉线孔，拉线一端通过拉线孔贯穿转动臂11，拉线上还固定安装有若干挡珠，挡珠的直径大于拉线孔的直径，挡珠分别与转动臂11的内侧面和外侧面相抵；

未拉紧拉线时，转动臂11受扭簧的作用，不会贴合在转动盘10上，转动臂11顶部的毛刷4到转动盘10上的距离，也就是毛刷4的清洁范围；拉紧拉线时，转动臂11受到挡珠的作用，转动臂11内侧面向靠近转动盘10的方向移动，转动臂11移动的过程中，拉动与相邻转动臂11间的拉线，同理，相邻的转动臂11也受到挡珠的作用，向靠近转动盘10的方向移动，这样也就实现了缩小毛刷4的清洁范围，可以实现对较为狭窄管道的清洁。

具体的，所述拉线的另一端缠绕在电动收线盘12上，所述电动收线盘12安装在所述转动盘10的圆周面上；需要收起或者放开转动臂11时，只需要电动收线盘12正向转动或者反向转动即可。

进一步的，考虑管道清理过后，管道内还是存在一部分被毛刷4刮下来的淤质垃圾和被钻头主轴1破钻的碎屑垃圾，这些垃圾在管道中，并不好搬运到管道外部，而且通过本设备清洁后，管道内壁还是会逐渐的附着新的淤质垃圾，为了便于清除管道内的淤质垃圾和被钻头主轴1破钻的碎屑垃圾，本实施方式中，引入了用于管网清淤处理的浓缩菌液；

菌液进入管网后，会被激活并迅速生长，促进管网中微生物菌群的发展，菌液与管道内的微生物结合后，表面形成有生物膜，根据氧气的传输，分为：有氧区、无氧区、厌氧区；在有氧区，利用氧气作为电子接受体，分解有机污染物，在微氧区，利用硝酸盐作为电子接受体，将硝酸盐转化为氮气，实现脱氮的作用，在厌氧区，利用碳水化合物作为电子接受体，通过发酵反应分解有机污染物；浓缩菌液采用英湃浓缩菌液。

请参照图3，具体的，所述转动臂11上设置有转动架，所述毛刷4包括毛刷筒20、转动架、刷毛21，毛刷筒20通过安装在两端的转轴与转动架活动连接，毛刷筒20内设置有用来储藏浓缩菌液的储液海绵22，刷毛21一端覆盖在毛刷筒20表面上，另一端插接入储液海绵22中；对附着在管道内壁上的垃圾，进行清理时，打开毛刷筒20上的注液口，向储液海绵22中，注入浓缩菌液，刷毛21在对管道内壁上的垃圾进行清刷时，由于转动臂11不断带动毛刷筒20旋转，毛刷筒20内的浓缩菌液在离心力的作用下，从储液海绵22进入到刷毛21，由于刷毛21是沿整个环形管道内壁转动的，所以菌液也能够涂抹在整个管道的环形内壁上，对管道内壁上残留的垃圾进行清理，当本设备完成破钻，将设备从管道回收，然后将管道排水口打开，继续进行排水，管道的污水顺着地下管网将浓缩菌液带到整个地下排水管网中，对整个地下排水管网的淤堵垃圾进行生物清淤处理；

该设计的优点在于，利用浓缩菌液配合钻头主轴1使用，既可以实现对硬质垃圾的清理，还可以实现对软质垃圾的清理，而且浓缩菌液还可以随水流进入到整个地下排水管网中，对整个地下排水管网进行清淤。

进一步的，考虑到当调整了毛刷4的清洁范围后，也需要调整转动盘10到管道底部的距离，来为转动臂11的转动，提供相对应的转动空间；

所以在机体13的顶部和两侧均安装有可调节式自行机构；

具体的，所述可调节式自行机构包括自行履带车16和调节臂17，所述调节臂17一端与机体13转动连接，另一端与自行履带车16转动连接，所述调节臂17面向机体13的一面转动连接有驱动装置；

具体的，所述驱动装置为驱动电缸18，所述驱动电缸18安装端转动安装在转动座上，所述驱动电缸18输出端固定连接有旋转轴，所述旋转轴两端转动连接在转动架19上，所述转动架19另一端与调节臂17固定连接；

具体的，所述机体13与自行履带车16上均设置有若干转动座，调节臂17固定连接有转动臂转轴，驱动电缸18固定连接有电缸转轴，所述转动臂转轴、电缸转轴与转动座转动连接；

本实施方式中，三个可调节式自行机构采用的驱动电缸18都采用同步电缸，当驱动电缸18伸出时，推动调节臂17，调节臂17带动自行履带车16沿远离机体13方向移动，直至三个自行履带车16与管道的内壁相接触，以应对不同管径的管道；

具体的，机体13还可以制作成圆柱形结构的机体，三个可调节式自行机构均布在机体13的圆周面上，即使是机体13在管道内发生了侧翻，也不会影响到本设备的行走及使用。

另外，三个自行履带车16为三个独立的驱动机构，当其中一个自行履带车16发生故障时，其他两个履带车16还可以继续驱动机体13前行。

工作原理：

进入管道后，启动驱动电缸18，驱动电缸18输出端伸出，推动调节臂17，调节臂17带动自行履带车16沿远离机体13方向移动，直至三个自行履带车16与管道的内壁相接触，驱动电缸18停止伸出；

此时启动电动收线盘12，电动收线盘12在转动的过程中放开拉线，转动臂11受扭簧的作用，沿远离转动盘10的方向移动，直至转动臂11顶部的毛刷4与管道内壁相接触，电动收线盘12停止转动；

此时自行履带车16启动，带动机体13沿管道内淤堵的方向移动，到达淤堵点后，启动钻头主轴1对淤堵点进行破钻，当钻头主轴1破钻较为坚硬的垃圾时，为了防止钻头损坏，连接钻头主轴1的电机降低钻头的转速，慢慢的进行破钻；

钻头主轴1的转速下降时，四组轮形变径装置3的伸缩电缸31输出端同步收缩，带动小齿轮32沿靠近双头空心转轴5方向移动，实现轮形变径装置3直径的缩小；于此同时，调节装置沿远离轮形变径装置3或者远离双头同步皮带轮2方向移动，以此来保证齿形皮带7与双头同步皮带轮2、轮形变径装置3的涨紧；在相同时间内，轮形变径装置3转动的圈数要大于双头同步皮带轮2转动的圈数，也就保证了毛刷转动的频率不会降低，可以对排水管道内壁进行有效的清洁；

刷毛21在对管道内壁上的垃圾进行清刷时，由于转动臂11不断带动毛刷筒20旋转，毛刷筒20内的浓缩菌液在离心力的作用下，从储液海绵22进入到刷毛21，由于刷毛21是沿整个环形管道内壁转动的，所以菌液也能够涂抹在整个管道的环形内壁上，对管道内壁上残留的垃圾进行清理，当本设备完成破钻，将设备从管道回收，然后将管道排水口打开，继续进行排水，管道的污水顺着地下管网将浓缩菌液带到整个地下排水管网中，对整个地下排水管网的淤堵垃圾进行生物清淤处理。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于于本发明所涵盖专利范围。