一种离心旋转式库壁清理装置及清理方法

技术领域

本发明涉及清库装置技术领域，具体涉及一种离心旋转式库壁清理装置及清理方法。

背景技术

在工业生产中，对于粉末状、细颗粒状、半流体状材料，如水泥、粮食、化工原料等，常采用库进行存储。由于材料本身属性、受挤压、水分、气候、温差等原因，使得材料变性，导致库壁结块附着，库壁增厚库容减小。在水泥生产行业的水泥存储库/均化库，水泥在库壁结块堆积，掉落的片状物或块状物混在水泥粉中，容易堵住出料口，造成断料停产。为提高库容，保障生产，需定期清理库臂，现有清库技术如下：

人工清库技术：由工人携带工具，如电镐、铁锹等，由库顶悬吊进入库内，对库壁进行清理，圆筒形库直径大、高度高，属于高空作业。工人工作强度大，如清理一个大型水泥库，人工清理需数月，甚至一年时间，效率地下。工作环境粉尘大，且易产生塌方、滑落等情况，导致工人被埋，造成人员伤亡，愿意从事清库劳动的工人越来越少。

悬吊钢缆清理技术：通过从库顶下放可伸缩横梁，横梁末端吊挂钢丝绳，钢丝绳末端为清理头，清理头以液压、气动或电动，实现对库壁的振动或旋转切削清理。如公开号为CN103394479A的专利申请公开一种圆筒库筒壁物料结块的清理方法，该技术在实施过程中，钢丝绳的螺旋转动力击打附着在筒壁上的凝结块，由于钢丝绳的柔性，清理过程中晃荡厉害，清理库壁容易反弹，难以控制，效果不甚理想。

悬吊对称大臂清理技术：改技术方案及限于专利方案阶段，现有场景未见使用，主要是通过下放悬吊对称两个横梁臂，末端安装清理机构，实现对库壁的清理。由于大型圆柱库，直径长达二十米，高度达五十米，该方案工程实现困难，整体设备体积和重量难以支撑清库要求，对库底部的清理也存在难度。

多悬索牵引式清理技术：通过在库顶边缘施工多个过孔，将多根钢索穿过库顶过孔，在库内部集中并联悬吊清理装置，通过绞车控制不同钢索的长度，实现对库内壁的清理。由于此技术方案需要在库顶施工，且需要配备多台绞车，控制系统复杂，且在靠近库壁处存在清理死角。

机器人清理技术：仅见于专利方案的机器人技术，主要采用多轴机械臂悬吊方案，履带式机器人方案，吸附式机器人方案，如公开号为CN205928685U的专利公开一种智能清库除垢机器人，鉴于库内物料性质及库容，机器人臂展，机器人行走部，很难具体实现移动和作业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的悬吊钢缆清理技术易出现晃荡现象，悬吊对称大臂清理技术对库底部的清理也存在难度，多悬索牵引式清理技术控制系统复杂，且在靠近库壁处存在清理死角，机器人清理技术在库内很难具体实现移动和作业，提供一种离心旋转式库壁清理装置及清理方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

本发明提供一种离心旋转式库壁清理装置，包括驱动系统、吊杆、旋转臂和切割刀具，所述旋转臂和切割刀具均位于库内；

所述驱动系统包括旋转系统，所述旋转系统与吊杆的一端连接，所述吊杆的另一端与旋转臂的一端柔性连接，所述旋转臂的另一端与切割刀具连接，所述旋转系统转动带动吊杆沿其轴线转动，从而带动旋转臂朝向库壁移动并转动，致使切割刀具与库壁上的附着物接触。

工作原理：启动旋转系统，旋转系统转动带动吊杆转动，吊杆与旋转臂的柔性连接，吊杆将旋转扭矩传递给旋转臂，旋转臂张开，调整吊杆、旋转臂的长度，旋转系统的转速，使切割刀具朝向库壁移动，在旋转离心力的作用下，切割刀具与库壁附着物接触，实现对库壁作物的切割。

有益效果：与现有技术相比，本发明利用旋转时产生的离心力，使旋转臂张开一定角度，控制旋转的速度和吊杆长度，实现对不同截面直径库壁附着物的清理。

当库底中设置减压锥，现有技术中无法对库底进行清理时，通过控制旋转臂的轴线与吊杆轴线之间的角度，实现对库底进行清理，控制吊杆长度，实现对不同高度库壁附着物的清扫。不易出现由于钢丝绳柔性造成的晃荡现象，不易存在清理死角，且易于作业。

优选地，所述吊杆的个数为多个，多个吊杆之间通过反向螺纹连接、销扣连接、法兰连接、型面连接、卡箍连接或键连接。

优选地，所述吊杆呈空心状。

优选地，所述旋转系统还包括支撑轴承，所述支撑轴承的中心与库轴心重合，所述吊杆的一端穿过支撑轴承，所述吊杆的一端与旋转动力单元的旋转端连接。

优选地，所述旋转臂的个数为多个，多个旋转臂以吊杆为中心旋转对称设置。

优选地，所述旋转臂的个数为两个，两个旋转臂相对于吊杆的轴线对称设置。

优选地，所述柔性连接采用铰接、软轴或链条柔性连接。

优选地，所述库呈圆柱形或圆锥形。

优选地，所述吊杆与库同轴设置。

优选地，所述切割刀具与旋转臂的一端柔性连接，所述切割刀具呈盘状、锥状、狼牙棒状或铲状。

优选地，所述驱动系统还包括升降系统，所述升降系统包括升降杆和升降动力单元，所述旋转动力单元位于升降杆侧壁，所述升降动力单元驱动升降杆升降，致使旋转动力单元上升或下降。

有益效果：通过升降动力单元驱动升降杆升降，致使旋转动力单元上升或下降，从而带动从而带动吊杆上升或下降，实现局部高度调节。

优选地，所述升降系统还包括定位杆和定位板，所述定位杆的一端与库顶连接，所述升降杆套设在定位杆外壁，所述定位板位于升降杆外壁，所述升降动力单元的伸缩端与定位板的一侧连接，所述升降动力单元的另一端与库顶连接。

优选地，所述升降动力单元通过地脚螺栓固定在库顶。

优选地，所述升降系统还包括支撑杆，所述支撑杆的一端与库顶连接，所述支撑杆的另一端与定位杆侧壁连接。

优选地，所述离心旋转式库壁清理装置还包括铰接板，所述铰接板位于吊杆的末端，所述旋转臂与铰接板柔性连接。

本发明的工作原理：启动旋转系统，旋转系统转动带动吊杆转动，吊杆与旋转臂的柔性连接，吊杆将旋转扭矩传递给旋转臂，旋转臂张开，调整吊杆、旋转臂的长度，旋转系统的转速，使切割刀具朝向库壁移动，在旋转离心力的作用下，切割刀具与库壁附着物接触，实现对库壁作物的切割。

本发明还提供一种采用上述离心旋转式库壁清理装置的清理方法，包括以下步骤：启动旋转系统，旋转系统带动吊杆其轴线转动，从而带动旋转臂朝向库壁移动并转动，切割刀具与库壁上的附着物接触，对附着物进行清理。

本发明的优点在于：与现有技术相比，本发明利用旋转时产生的离心力，使旋转臂张开一定角度，控制旋转的速度和吊杆长度，实现对不同截面直径库壁附着物的清理。

当库底中设置减压锥，现有技术中无法对库底进行清理时，通过控制旋转臂的轴线与吊杆轴线之间的角度，实现对库底进行清理，控制吊杆长度，实现对不同高度库壁附着物的清扫。不易出现由于钢丝绳柔性造成的晃荡现象，不易存在清理死角，且易于作业。

通过升降动力单元驱动升降杆升降，致使旋转动力单元上升或下降，从而带动从而带动吊杆上升或下降，实现局部高度调节。

附图说明

图1为本发明实施例1中离心旋转式库壁清理装置的截面结构示意图；

图2为本发明实施例1中离心旋转式库壁清理装置的位于库底的结构示意图；

图3为本发明实施例1中离心旋转式库壁清理装置的俯视图；

图4为本发明实施例1中驱动系统的结构示意图；

图5为本发明实施例2中旋转臂及切割刀具的结构示意图；

图中：升降杆111；定位杆112；升降动力单元113；定位板114；支撑杆115；旋转动力单元121；支撑轴承122；吊杆2；旋转臂3；切割刀具4；铰接板5；库6；库顶61；库底62。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例1

一种离心旋转式库壁清理装置，如图1-图4所示，包括驱动系统、吊杆2、旋转臂3和切割刀具4。

如图1-图4所示，驱动系统安装在库顶61，提供整个清理系统的动力，驱动系统包括升降系统和旋转系统。升降系统包括升降杆111、定位杆112、升降动力单元113和定位板114。

定位杆112的一端固定安装在库顶61，升降杆111套设在定位杆112外壁，升降杆111与定位杆112同轴设置。定位板114的一端固定安装在升降杆111外侧壁，定位板114的固定安装采用焊接或其他连接方式。升降动力单元113采用电动、液动、气动或采用液力耦合方式驱动，如气缸、液压缸或电动缸等，其中采用液力耦合驱动方式，可以防止系统的过载，减小系统刚性冲击。升降动力单元113的伸缩端与定位板114的一侧固定连接，升降动力单元113的另一端固定安装在库顶61，为保证升降系统稳定，升降动力单元113通过地脚螺栓固定在库顶61。升降动力单元113工作时，带动升降杆111沿定位杆112轴线上下移动。

升降系统还包括支撑杆115，支撑杆115的一端与库顶61固定连接，支撑杆115的另一端与定位杆112侧壁固定连接，支撑杆115用以支持升降系统的刚性。

旋转系统包括旋转动力单元121，旋转动力单元121旋转速度可调，旋转动力单元121固定安装在升降杆111侧壁，本实施例中旋转动力单元121选用电动、液动、气动或采用液力耦合方式驱动，旋转动力单元121为电机，但不仅限于电机。本实施例中的升降系统和旋转系统也可以采用现有技术，只要能实现吊杆2的升降和旋转即可。

吊杆2固定安装在旋转动力单元121的旋转端，吊杆2为长度可调、拼装式空心管，通过添加或减少空心杆数量，以适应库壁不同高度。拼装空心管之间可通过反向螺纹连接、销扣连接、法兰连接、型面连接、卡箍连接或键连接，可以实现快速拆装。

为增加吊杆2的旋转刚性，保护旋转动力单元121不被损坏，旋转系统还包括支撑轴承122，支撑轴承122的中心与库6轴心重合，吊杆2的一端穿过支撑轴承122，吊杆2的一端与旋转动力单元121的旋转端固定连接。

旋转臂3的一端与吊杆2末端柔性连接，采用铰接、软轴或链条柔性连接，旋转臂3为空心杆件，旋转臂3长度可调、可拼装，旋转臂3的长度通过增减旋转臂3个数的方式实现，以适应不同直径的圆筒形库或圆锥形库。多个旋转臂3之间可通过反向螺纹连接、销扣连接、法兰连接、型面连接、卡箍连接或键连接，可以实现快速拆装。

为防止旋转偏心负载，本具体实施例中，对称设置了两个旋转臂3，两个旋转臂3相对于吊杆2的轴线对称设置，对于设置两个以上的旋转臂3，也在本专利的保护范围内。通过调整旋转系统的旋转速度，调整两个旋转臂3的开合角度，可以进一步对库底62进行清理。

切割刀具4安装于旋转臂3末端，通过软轴或链条柔性连接，减小旋转臂3旋转时，切割库壁的刚性冲击，切割刀具4为无动力刀具，依靠旋转臂3转动时产生的切割动能。切割刀具4为盘状、锥装、狼牙棒装或铲装等其他形式，具体根据所存物料特性选择。

本实施例的工作原理：将驱动系统、吊杆2、旋转臂3、切割刀具4等吊装到库顶61，在库顶61固定、安装和调试。然后将旋转臂3、切割刀具4通过吊杆2安装于库6内，根据待清理库6高度和施工工艺增加或减少吊杆2、旋转臂3的个数。

启动旋转动力单元121，旋转动力单元121旋转带动吊杆2转动，吊杆2将旋转扭矩传递给旋转臂3，在旋转离心力作用下，旋转臂3张开，使切割刀具4以吊杆2为旋转轴转动，切割刀具4与库壁上的附着物接触，实现对库壁作物的切割。通过调速和高度调节，实现对不同高度、不同直径库壁附着物的清理。

清理装置在库6内清理位置调节主要通过吊杆2长度、旋转臂3长度和旋转速度决定，当需要局部高度调节时，启动升降动力单元113，升降动力单元113带动升降杆111上下移动，从而带动吊杆2上下移动。

本实施例有益效果：本发明利用旋转时产生的离心力，使旋转臂3张开一定角度，控制旋转的速度和杆长，实现对不同截面直径库壁附着物的清理，控制吊杆2长度，实现对不同高度库壁附着物的清扫。

本发明方案简单，仅通过旋转和升降既可以实现对库壁的全方位清理，吊杆2与旋转单元刚性连接，相对于悬挂及悬索系统方案，刚度较高、控制精准，易实现自动控制；通过调节旋转臂3长度，可以实现对库6低锥面的清理。

升降系统可以实现在不改变吊杆2长度的情况下局部高度调节，方便在一定范围内的自动调节。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于：如图5所示，还包括铰接板5，铰接板5固定安装在吊杆2的末端，旋转臂3与铰接板5柔性连接，柔性连接的方式为铰接、通过软轴或链条连接，通过铰接板5方便旋转臂3的安装。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。