本發(fā)明涉及輸水管道除垢技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自助力超聲除垢清管器。

背景技術(shù)：

輸水管道的應(yīng)用范圍極其廣泛，涉及生活、農(nóng)業(yè)、冶煉工業(yè)、石油行業(yè)等諸多領(lǐng)域，對于大型輸水管道在長期輸水過程中，管道內(nèi)壁會形成一層堅(jiān)硬的沉淀物—水垢，在水質(zhì)硬度較大的行業(yè)，該現(xiàn)象尤為重要。固結(jié)后的水垢依附在管壁上，極難清除，會帶來諸多問題，如造成管道流通面積減小，導(dǎo)致輸水管道輸送能力下降；運(yùn)行阻力增大，導(dǎo)致輸水管道輸送能力下降，同時，會使泵壓升高，管道承壓負(fù)擔(dān)增大。另外，從腐蝕角度來看，水垢的存在也是影響管道安全性的危險(xiǎn)因素：一方面，在金屬管道內(nèi)壁生成的侵蝕性水垢會造成垢下腐蝕，由于金屬管道中含有不同的雜質(zhì)，形成電化學(xué)腐蝕，使陽極金屬遭到破壞，陽極失去電子，在陰極形成氫離子放電，溶液在陰極失去氫離子而氫氧根離子增加，溶液中的金屬離子就形成金屬的低價氫氧化物，進(jìn)而被水中溶解氧繼續(xù)氧化生成沉淀結(jié)垢，導(dǎo)致管道強(qiáng)度降低，還有可能會造成腐蝕穿孔問題；另一方面，水垢的存在致使管道表面粗糙不平，容易滋生微生物細(xì)菌以及使其繁衍，進(jìn)一步也會導(dǎo)致微生物腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。

目前，對于管道中水垢的清除主要分為物理清洗和化學(xué)清洗。物理清洗，在長距離管道中主要是靠清管器實(shí)現(xiàn)、或者依靠電子跟蹤式清管發(fā)射低頻磁場對堵塞部位進(jìn)行定位，然后進(jìn)行下一步處理；在短距離管道中采用高壓水沖洗?；瘜W(xué)清洗，多采用一定強(qiáng)度的溶液對易氧化的金屬管道表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使金屬管道表面出現(xiàn)原始層進(jìn)而為鈍化創(chuàng)造條件，然后加鈍化劑使金屬管道表面出現(xiàn)鈍化膜進(jìn)而起到隔絕空氣、保護(hù)金屬管道的作用。

上述兩種方式的清垢方法均存在一定弊端，水垢堅(jiān)固附著于管道內(nèi)壁表面，單純靠清管器來清除固結(jié)水垢，效果不顯著，實(shí)現(xiàn)起來有一定難度，現(xiàn)場也存在很多的電磁干擾，這將會極大的影響低頻磁場信號的采集，同時長距離管道的信號采集工作量也是十分巨大的。對于化學(xué)清洗，一方面有些水質(zhì)有特定的要求和限定，此時就不能采用該方法；另一方面化學(xué)清洗會同時產(chǎn)生一些其他的大量水垢，很可能造成管道堵塞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自助力超聲除垢清管器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種自助力超聲除垢清管器，包括本體和設(shè)置在本體上的超聲波發(fā)生裝置、電磁感應(yīng)發(fā)電裝置、動力供應(yīng)裝置和保護(hù)裝置；

所述本體包括筒體和錐體；所述超聲波發(fā)生裝置包括超聲波發(fā)生器；所述電磁感應(yīng)發(fā)電裝置包括傳動連桿、電感線圈和變流器；所述動力供應(yīng)裝置包括皮碗和帶流道的葉輪；所述保護(hù)裝置為金屬保護(hù)罩，所述金屬保護(hù)罩上設(shè)置有泄流孔；

所述傳動連桿的兩端由軸承支撐，所述軸承固定于軸承固定座內(nèi)，所述兩軸承之間的傳動連桿上設(shè)置有電感線圈，所述變流器設(shè)置在筒體內(nèi)壁上且位于所述電感線圈的一側(cè)，所述帶流道的葉輪固定于傳動連桿的一端上；由所述軸承、軸承固定座支撐的傳動連桿位于筒體內(nèi)并被相對固定，所述筒體的外周上設(shè)置有皮碗，所述皮碗與管道內(nèi)壁過盈配合；所述帶流道的葉輪位于錐體內(nèi)，所述錐體的外周上設(shè)置有超聲波發(fā)生器；金屬保護(hù)罩與錐體的端面配合護(hù)在帶流道的葉輪的外圍上。

優(yōu)選地，所述超聲波發(fā)生器有多個、并呈圓周排列方式均勻安裝于錐體的外周上。

優(yōu)選地，所述金屬保護(hù)罩的直徑小于管道直徑。

優(yōu)選地，所述帶流道的葉輪相鄰兩葉片之間的夾角小于等于120度。

本發(fā)明提供的自助力超聲除垢清管器，具體操作步驟如下：

將自助力超聲除垢清管器通過清管器發(fā)射筒放入輸水管道中，皮碗與管道內(nèi)壁過盈配合，水流作用于皮碗，產(chǎn)生推力推動清管器向前推進(jìn)，在推進(jìn)過程能夠清除管道內(nèi)壁上未固結(jié)的疏松水垢；當(dāng)遇到固結(jié)水垢時，金屬保護(hù)罩率先與固結(jié)水垢接觸，清管器速度迅速降為零，卡在該處，清管器兩側(cè)會形成壓差，經(jīng)過清管器內(nèi)部的水流速增大，水流穿過清管器進(jìn)入帶流道的葉輪內(nèi)，順流道流出，水流作用帶動帶流道的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，帶流道的葉輪經(jīng)傳動連桿帶動電感線圈作切割磁感線高速轉(zhuǎn)動，將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽缓蠼?jīng)變流器輸出穩(wěn)定電壓，繼而供電給超聲波發(fā)生器使其工作，超聲波發(fā)生器發(fā)射超聲波引起周圍流體與固結(jié)水垢震動，使固結(jié)水垢脫落，與此同時，從流道內(nèi)流出的水流，經(jīng)金屬保護(hù)罩上的泄流孔沖刷垢層，使其沖向下游；該處清垢完成后，清管器所受阻力減小，繼續(xù)推進(jìn)，兩側(cè)壓差減小，葉輪轉(zhuǎn)速降低，當(dāng)遇到下一個存在固結(jié)水垢處，重復(fù)上述工作過程，直至完成整條管道除垢工作。

本發(fā)明的有益效果是，以清管器為載體、結(jié)合超聲波除垢裝置，使得超聲波除垢相比于單純靠清管器除垢效果更顯著，同時本發(fā)明攜帶自助力發(fā)電裝置，自動化程度較高，自動除垢，只需要在清管器收發(fā)筒發(fā)射和接受清管器，相比于化學(xué)清管不存在改變水質(zhì)問題，也不會存在大量水垢脫落現(xiàn)象，不存在清管器堵塞現(xiàn)象。在盡可能不對管道內(nèi)壁造成損壞的前提下，可以實(shí)現(xiàn)對管內(nèi)水垢進(jìn)行有效徹底的清理，很大程度上減輕了清管器的重量，實(shí)現(xiàn)了長距離清管的功能，同時也對工作時的清管器起到一定的保護(hù)作用。

具體地，本發(fā)明提供的自助力超聲除垢清管器具有以下三點(diǎn)優(yōu)勢：

第一，引入超聲波發(fā)生裝置，代替以前其他管道清管器中的硬質(zhì)刀片或者鋼刷，減少了對管道內(nèi)壁的機(jī)械損傷，并且清管效果更好，除垢更徹底；

第二，設(shè)置電磁感應(yīng)發(fā)電裝置，將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，不需要攜帶大型蓄電池，就能夠?qū)崿F(xiàn)長距離清管除垢的效果，同時減小了清管器的外形尺寸和重量；

第三，在清管器前端加入金屬保護(hù)罩，一方面防止清管器撞到障礙物時產(chǎn)生巨大的沖擊力對葉輪造成損壞并卡住葉輪，另一方面防止碎屑進(jìn)入到清管器內(nèi)部，影響葉輪軸承的轉(zhuǎn)動效果；

第四，設(shè)置帶有流道的葉輪，水流沿流道流出，產(chǎn)生沖擊力，沖刷水垢，有助于清除松動脫落的垢層，提高除垢效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明自助力超聲除垢清管器的截面示意圖；

圖2是本發(fā)明自助力超聲除垢清管器中帶流道葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明自助力超聲除垢清管器中軸承固定座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明自助力超聲除垢清管器中傳動連桿的結(jié)構(gòu)示意圖和A-A截面示意圖。

其中：1.皮碗，2.電感線圈，3.帶流道的葉輪，4.管道內(nèi)壁，5.固結(jié)水垢，6.金屬保護(hù)罩，7.泄流孔，8.超聲波發(fā)生器，9.變流器，10.傳動連桿，11.軸承固定座，12.調(diào)心滾子軸承，100.本體，50.筒體，60.錐體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1-4所示，一種自助力超聲除垢清管器，包括本體100和設(shè)置在本體100上的超聲波發(fā)生裝置、電磁感應(yīng)發(fā)電裝置、動力供應(yīng)裝置和保護(hù)裝置；其中本體100包括筒體50和錐體60，超聲波發(fā)生裝置包括超聲波發(fā)生器8；電磁感應(yīng)發(fā)電裝置包括傳動連桿10、電感線圈2和變流器9；動力供應(yīng)裝置包括皮碗1和帶流道的葉輪3；保護(hù)裝置為金屬保護(hù)罩6，金屬保護(hù)罩6上設(shè)置有泄流孔7，金屬保護(hù)罩6的直徑略小于管徑；而傳動連桿10的兩端由調(diào)心滾子軸承12支撐，調(diào)心滾子軸承12固定于軸承固定座11內(nèi)，兩調(diào)心滾子軸承12之間的傳動連桿10上設(shè)置有電感線圈2，變流器9設(shè)置在筒體50內(nèi)壁上且位于所述電感線圈2的一側(cè)，帶流道的葉輪3固定于傳動連桿10的一端上，其中由調(diào)心滾子軸承12、軸承固定座11支撐的傳動連桿10位于筒體50內(nèi)并被相對固定，而筒體50的外周上設(shè)置有皮碗1，皮碗1與管道內(nèi)壁4過盈配合，帶流道的葉輪3位于錐體60內(nèi)，錐體60的外周上設(shè)置有超聲波發(fā)生器8，且超聲波發(fā)生器8有多個、并呈圓周排列方式均勻安裝于錐體60的外周上，金屬保護(hù)罩6與錐體60的端面配合護(hù)在帶流道的葉輪3的外圍上。

優(yōu)選地，帶流道的葉輪3相鄰兩葉片之間的夾角小于等于120度。

本發(fā)明提供的自助力超聲除垢清管器，具體操作步驟如下：

將自助力超聲除垢清管器通過清管器發(fā)射筒放入輸水管道中，皮碗1與管道內(nèi)壁4過盈配合，水流作用于皮碗1，產(chǎn)生推力推動清管器向前推進(jìn)，在推進(jìn)過程能夠清除管道內(nèi)壁4上未固結(jié)的疏松水垢，當(dāng)遇到固結(jié)水垢5時，金屬保護(hù)罩6率先與固結(jié)水垢5接觸，清管器速度迅速降為零，卡在該處，清管器兩側(cè)會形成壓差，經(jīng)過清管器內(nèi)部的水流速增大，水流穿過清管器進(jìn)入帶流道的葉輪3內(nèi)，順流道流出，水流作用帶動帶流道的葉輪3高速旋轉(zhuǎn)，帶流道的葉輪3經(jīng)傳動連桿10帶動電感線圈2作切割磁感線高速轉(zhuǎn)動，將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，然后?jīng)變流器9輸出穩(wěn)定電壓，繼而供電給超聲波發(fā)生器8使其工作，超聲波發(fā)生器8發(fā)射超聲波引起周圍流體與固結(jié)水垢5震動，使固結(jié)水垢5脫落，與此同時，從流道內(nèi)流出的水流，經(jīng)金屬保護(hù)罩6上的泄流孔7沖刷垢層，有助于清除松動、脫落的垢層，使其沖向下游，避免垢屑堆積影響除垢效率。該處清垢完成后，清管器所受阻力減小，繼續(xù)推進(jìn)，兩側(cè)壓差減小，葉輪轉(zhuǎn)速降低，當(dāng)遇到下一個存在固結(jié)水垢處，重復(fù)上述工作過程，直至完成整條管道除垢工作。

本發(fā)明提供的自助力超聲除垢清管器，各部件的分工如下：

超聲波發(fā)生裝置具體為超聲波發(fā)生器8，超聲波發(fā)生器8有多個并呈圓周排列方式均勻安裝于靠近管道內(nèi)壁4的錐體60上，當(dāng)清管器遇到固結(jié)水垢5的阻礙卡在水垢處時，陣列四周的超聲波發(fā)生器8能夠同時工作，持續(xù)發(fā)射超聲波，引發(fā)周圍流體與垢層震動，使垢層脫落，以達(dá)到內(nèi)壁清垢效果。

電磁感應(yīng)發(fā)電裝置為自助發(fā)電裝置，用于為超聲波發(fā)生裝置提供自助力發(fā)電，將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽皇苄铍姵厝萘看笮∠拗?，能夠?qū)崿F(xiàn)在長距離管道中長期持續(xù)供電。具體地，管道內(nèi)水流進(jìn)入帶流道的葉輪3，帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，傳動連桿10進(jìn)而帶動電感線圈2轉(zhuǎn)動，切割磁感線將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?jīng)過變流器9進(jìn)行整流，輸出穩(wěn)定電壓，為超聲波發(fā)生器提供電能，其中帶流道的葉輪3夾角不應(yīng)大于120度，避免流體沖擊帶來過大的軸向作用力。

動力供應(yīng)裝置，通過流經(jīng)清管器的液流驅(qū)動，帶動電磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)切割磁感線，為電磁感應(yīng)發(fā)電裝置提供動力。具體地，皮碗1與管道內(nèi)壁4過盈配合，壓力作用于皮碗1為清管器前進(jìn)的動力，當(dāng)遇到水垢卡住，帶流道的葉輪3受水流沖擊作用快速旋轉(zhuǎn)，為電磁感應(yīng)發(fā)電裝置提供動力。水流順流道流出，穿過金屬保護(hù)罩6上面的泄流孔7沖擊在水垢上，有助于將松動脫落的水垢沖刷清除。

保護(hù)裝置具體為金屬保護(hù)罩6，用于保護(hù)清管器動力裝置以及超聲波發(fā)生裝置，防止葉輪直接與垢層接觸卡停，無法為電磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)提供動力，同時也能防止垢屑進(jìn)入清管器內(nèi)部，影響軸承機(jī)械性能。具體地，在清管器推進(jìn)過程中，能夠感受垢層厚度，當(dāng)清管器在管道內(nèi)快速推進(jìn)時，遇到大的固結(jié)水垢，卡住速度變?yōu)榱悖a(chǎn)生的強(qiáng)大的沖擊力作用于金屬保護(hù)罩6上，避免直接撞擊葉輪3，將帶流道的葉輪3卡住，導(dǎo)致不能為電磁感應(yīng)發(fā)電裝置提供動力，進(jìn)而致使超聲波發(fā)生器8不能正常工作。此外，金屬保護(hù)罩6還能防止破碎的垢屑進(jìn)入清管器內(nèi)部，避免葉輪被垢屑卡住現(xiàn)象的發(fā)生。

本發(fā)明提供的自助力超聲除垢清管器，以清管器為載體、結(jié)合超聲波除垢裝置，使得超聲波除垢相比于單純靠清管器除垢效果更顯著，同時本發(fā)明攜帶自助力發(fā)電裝置，自動化程度較高，自動除垢，只需要在清管器收發(fā)筒發(fā)射和接受清管器，相比于化學(xué)清管不存在改變水質(zhì)問題，也不會存在大量水垢脫落現(xiàn)象，不存在清管器堵塞現(xiàn)象。在盡可能不對管道內(nèi)壁造成損壞的前提下，可以實(shí)現(xiàn)對管內(nèi)水垢進(jìn)行有效徹底的清理，很大程度上減輕了清管器的重量，實(shí)現(xiàn)了長距離清管的功能，同時也對工作時的清管器起到一定的保護(hù)作用。

具體地，本發(fā)明提供的自助力超聲除垢清管器具有以下三點(diǎn)優(yōu)勢：

第一，引入超聲波發(fā)生裝置，代替以前其他管道清管器中的硬質(zhì)刀片或者鋼刷，減少了對管道內(nèi)壁的機(jī)械損傷，并且清管效果更好，除垢更徹底；

第二，設(shè)置電磁感應(yīng)發(fā)電裝置，將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，不需要攜帶大型蓄電池，就能夠?qū)崿F(xiàn)長距離清管除垢的效果，同時減小了清管器的外形尺寸和重量；

第三，在清管器前端加入金屬保護(hù)罩，一方面防止清管器撞到障礙物時產(chǎn)生巨大的沖擊力對葉輪造成損壞并卡住葉輪，另一方面防止碎屑進(jìn)入到清管器內(nèi)部，影響葉輪軸承的轉(zhuǎn)動效果；

第四，設(shè)置帶有流道的葉輪，水流沿流道流出，產(chǎn)生沖擊力，沖刷水垢，有助于清除松動脫落的垢層，提高除垢效率。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。