[发明专利]用于煤矿主排水管道除垢的机器人及控制方法

说明书

本发明公开一种煤矿主排水管道除垢机器人及控制方法,管道机器人基于仿生爬行原理，采用3节推靠单元，通过前后2节推进单元的交替伸长和收缩，使得机器人类似蚯蚓一样在管道内爬行，每个运动步骤都有2节推靠单元与管壁夹紧，每节单元之间通过十字万向节连接，可以实现转弯运动，推靠单元装有欠驱动式的爪形足，使其有效钩附在管壁上。管道机器人采用液压驱动，体积小、结构简单，单位重量输出功率大，可实现无级调速，自带液压站在管内移动，不使用地面液压站，只需拖动电缆进行供电。使用水射流除垢，无污染、成本低、清理效率高。

技术领域

本发明涉及管道清理领域，具体涉及一种煤矿主排水管道除垢机器人。

背景技术

主排水管道是煤矿排水系统的重要组成部分，主排水管道的管路长，并且矿井水中含有煤泥等杂质成分，管路排水一定时间后，水中的杂质逐渐在管道内壁淤积凝固形成结垢，导致管路的内径缩小，水力半径减小，降低了通流能力，结垢严重的会堵塞管路，影响作业的安全运行。为了确保安全、高效的排水作业，应定期清除管道内的结垢。

目前，应用于煤矿主排水管道除垢的方法主要有：⑴化学除垢法，首先对污垢成分进行检测，根据化学反应试验，配成试剂注入管路内，经过酸洗、钝化、冲洗等步骤，将结垢变为可溶性物质，然后将其排出管路。化学法的弊端是管道内壁易受到试剂的酸腐蚀，同时外排的废液会造成环境污染，此外酸洗后结垢的不均匀脱落增大了管壁的粗糙度，会加快结垢的生成速度，多次使用化学试剂，也会增加危险性。⑵清管器除垢，利用背压作为推动力使清管器沿管路移动，同时其与管壁的摩擦、刮削作用使结垢剥离或破碎。清管器在移动时，容易对管壁产生冲击或磨损，造成损伤，如果管内污水的流速快会导致除垢不彻底，清管效率低，此外清管器在管内无法自主变径，容易在弯管或阀门处卡堵。⑶超声波除垢法，该方法利用超声的空化和剪切作用使垢层脱落，超声波的作用会随着管内流体方向的变化而减弱，因此排水管路的弯管会减弱除垢效果。⑷机械除垢装置或机器人除垢，如实用新型专利CN205074304U公开一种煤矿井下排水管道除垢清理装置，该装置由钢丝绳牵引，绞车驱动，机体的滚筒装有4组刮刀片，刮刀片可以展开实现刮削功能。实用新型专利CN202366912U公开了一种矿用排水管自动除垢装置，该除垢装置依靠管内的流体提供驱动力，其除垢单元包含两套破碎装置和刮除装置，破碎装置由电磁线圈、弹簧和破碎杆组成，电磁线圈通电时吸下破碎杆，断电时弹簧将破碎杆弹出，依靠冲击力将部分垢层破碎，剩余垢层由刮除装置的刮刀切削。以上除垢装置采用绞车或流体驱动，牵引力和移动速度难以控制，运动稳定性差，并且携带的刮刀会对管壁造成损伤，此外不能对管内结垢情况和清理效果进行检测。

因此煤矿主排水管道清理需要一种能够在水平和竖直管内平稳运行的管内机器人，该机器人可以通过弯管，移动速度可控，结构简单，牵引力大，清理效果好并对管壁无损伤，能适应在一定范围内变化的管径，同时可对清理效果进行检测。

发明内容

本发明的目的在于克服化学和物理方法清理煤矿主排水管垢的不足，提供一种煤矿主排水管道除垢机器人，采用液压驱动系统实现管内爬行，液压执行机构具有换向速度快，动作迅速等特点；该机器人自带水射流发生装置，可将地面供给的低压水转化为具有一定速度的水射流；机器人携带液压站移动，无需输送液压油；机器人支腿可展开一定角度，能够在小直径、水平、竖直管及弯管内移动；机器人足为钩爪结构，可有效附着在粗糙管壁上，与管壁的摩擦力为机器人移动和喷头的旋转提供反作用力和反作用力矩。

本发明的技术方案如下：

如权利要求1所述，一种煤矿主排水管道除垢机器人，由地面设备和管内移动单元两部分构成。