專利名稱：大直徑深井水射流清洗系統(tǒng)的制作方法
大直徑深井水射流清洗系統(tǒng)技術領域
大直徑深井水射流清洗系統(tǒng)，屬于水射流清洗應用技術領域，涉及到大直徑深井內壁殘渣清理技術，特別涉及到大直徑深井內壁殘渣的水射流清理技術。
背景技術：
大直徑深井每次工作完畢后，都會有許多固體顆粒附著在深井內壁上。目前，現有的清理方法是采用人工清理方式。由于深井內徑和長度都很大，人工清理存在不足，主要是耗時長、清理不全面。水射流清洗技術為大直徑深井非接觸式清理提供了技術基礎。但是， 目前大直徑深井清理尚無水射流清洗裝備。發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種在具有自排水系統(tǒng)的大直徑深井內采用水射流對其進行清洗的方法，以解決目前大直徑深井人工清理方法耗時長、清理不全面的問題。
本發(fā)明采用水射流清洗大直徑深井，視頻監(jiān)控觀察清洗質量的方案如下
(I)根據大直徑深井內壁結構特點和工作后內壁附著的物質屬性，確定大直徑深井的清洗方式為多噴槍旋轉的水射流清洗。
(2)清洗裝置的多噴槍采用平面圓周均勻布局，且垂直于大直徑深井軸線；多噴槍互聯的部分為一個電動旋轉機構，連接在清洗裝置的伸縮機構前端；該伸縮機構的固定部分與清洗工作臺固連。
(3)清洗裝置的伸縮機構尾端與轉接高壓水管相連；轉接高壓水管的另一端與井內高壓水管相連；井內高壓水管的另一端通過井內高壓水管收放機構與井外高壓水管相連；井外高壓水管的另一端與高壓水泵輸出端相連；高壓水泵的輸入端連接在消防龍頭上。
(4)根據大直徑深井軸向長度選定井內高壓水管長度；根據井內高壓水管特點選擇井內高壓水管收放機構，自動的或手動的；根據深井口距高壓水泵之間落差選定井外高壓水管長度；根據噴槍出口壓力和揚程選定高壓水泵的壓比。
(5)根據大直徑深井內壁特點確定清洗工作臺外徑；考慮深井內壁上的凸起，根據清洗工作臺外徑、高度、最大傾斜角度和清洗裝置伸縮機構最大伸出長度確定水射流噴槍長度。
(6)清洗工作臺采用框架結構，軸向分三層，頂層與工作臺吊桿聯接，并安裝有清洗質量監(jiān)控攝像頭；中層安裝水射流噴槍伸縮機構及伸縮機構的限位機構；底層為空的框架，存放時起支撐作用。
(7)多個清洗質量監(jiān)控攝像頭采用平面圓周均勻布局，每個攝像頭均采用大廣角， 具備變焦功能和全自由度取景功能。
(8)根據深井軸向長度，確定清洗質量監(jiān)控攝像頭的控制線和視頻線長度，以及清洗裝置的伸縮機構控制線和旋轉機構控制線長度；在井口處設置線纜收放機構，自動的或CN 102943638 A書明說2/4頁手動的；所有線纜都有轉接電纜，以實現在井口的安裝連接。
(9)根據大直徑深井軸向尺寸特點，選擇電動葫蘆升降清洗工作臺；電動葫蘆固定在井口的吊裝支架上；吊裝支架固定在深井口。
(10)清洗質量監(jiān)控攝像頭的控制鈕和視頻顯示器，清洗裝置伸縮機構和旋轉調速機構的控制鈕集中設置在便攜式控制盒里；高壓水泵的控制設在水泵所在位置；電動葫蘆的控制器單獨使用。
本發(fā)明的大直徑深井水射流清洗方法不同于小尺寸深井的清洗方法，解決了大直徑深井人工清洗耗時長且清理不全面的問題，為大直徑深井的清洗提供一種自動化手段。


圖I為大直徑深井水射流清洗系統(tǒng)的工作臺和清洗裝置示意圖。
圖2為大直徑深井水射流清洗系統(tǒng)電路及水路系統(tǒng)示意圖，該圖中未畫出橡膠護套。
圖3為水射流清洗系的便攜式控制盒控制面板示意圖。
圖4為水射流清洗系工作臺俯視圖。
圖5為水射流清洗系工作臺仰視圖。
圖中1電動葫蘆；2支架橫梁;3支架;4鋼纜；5吊環(huán)；6吊桿；7工作臺上層端框； 8橡膠護套；9工作臺縱向連接桿；10工作臺中層端框；11工作臺下層端框；12噴槍；13噴槍安裝盤；14清洗裝置伸縮機構；15清洗裝置伸縮機構的電動機及限位機構；16視頻攝像頭；17攝像頭連桿；18深井內最大凸起；19深井內壁；20線纜收放機構；21線纜收放機構支架；22井外線纜束；23便攜式控制盒；24可收放線纜；25線纜卡；26線纜轉接器；27轉接電纜；28攝像頭控制線及視頻傳輸線；29清洗裝置伸縮機構電機控制線；30清洗裝置旋轉機構電機控制線；31可收放高壓水管；32高壓水管轉接器；33轉接高壓水管；34高壓水管收放機構；35高壓水管收放機構支架；36井外高壓水管；37高壓水泵；38自來水；39便攜式控制盒面板；40視頻顯示器；41清洗裝置定速伸縮機構控制區(qū)；42清洗裝置定速伸縮機構控制鈕，上面為升，下面為降；43清洗裝置定速伸縮機構鎖定鈕，上面是升到位鎖定， 下面為降到位鎖定；44清洗裝置旋轉機構控制區(qū)；45清洗裝置旋轉機構控制鈕，上面是順時針轉，下面為逆時針轉；46清洗裝置旋轉機構轉速調節(jié)旋鈕,順時針為加速,逆時針為減速；47 —號攝像頭控制區(qū)；48視頻顯示控制鈕，上面為開，下面為關；49攝像頭開頭，上面為開，下面為關；50攝像頭調焦鈕，上面為放大，下面為縮?。?1攝像頭運動控制鈕，上面為抬頭，下面為低頭，左面為左轉，右面為右轉；52 二號攝像頭控制區(qū)；53三號攝像頭控制區(qū)； 54工作臺上層內環(huán)；55工作臺上層內外環(huán)連接桿；56工作臺中層內外環(huán)連接桿；57工作臺中層內環(huán)平臺；58清洗裝置伸縮機構的周向限位機構。
具體實施方式
以下結合技術方案和附圖以大直徑深井的水射流清洗為例來說明本發(fā)明的具體實施例。
I.清洗工作臺初步設計
根據大直徑深井內壁19最大凸起18所決定的最小內徑，考慮安全距離，設計出清4洗工作臺的最大外徑尺寸；根據井內不傾覆原則，考慮安全系數，確定工作臺縱向連接桿9 的長度，即工作臺高度。
2.清洗裝置的初步設計
根據清洗工作臺最大外徑初選小于該最大外徑的噴槍12長度；根據大直徑深井水射流清洗工作壓力選擇噴槍型號，確定噴槍質量；根據噴槍12數量選擇清洗裝置的旋轉機構13，確定旋轉機構13質量；根據噴槍12與旋轉機構13組合體的質量選擇清洗裝置的伸縮機構14，確定質量；根據噴槍12、旋轉機構13和伸縮機構14組合體，考慮伸縮機構14 周向不旋轉，選擇伸縮機構電動機及限位機構15，確定質量；利用清洗裝置伸縮機構的周向限位機構58限制伸縮機構14周向不旋轉；根據噴槍12出口壓力，考慮安全系數，選擇轉接高壓水管33和高壓水管轉接器32，確定質量；根據旋轉機構13和伸縮機構電動機15 的功率，選擇清洗裝置伸縮機構電機控制線29和清洗裝置旋轉機構電機控制線30，確定質量。
3.清洗工作臺進一步設計
根據清洗裝置伸縮機構電機的結構尺寸確定清洗工作臺中層位置。
4.清洗裝置的再設計·
將工作時的噴槍與工作臺看作一個整體，當工作臺在大直徑深井內傾斜時，以上端框7和下端框11接觸深井內壁19為基準，噴槍槍嘴與井壁之間要有一定的安全距離，考慮伸縮機構最大伸出長度，根據幾何關系設計噴槍長度。重復第2步，進一步設計清洗裝置，確定清洗裝置總質量。
5.監(jiān)視裝置的設計
根據深井最大內徑和攝像頭16與井壁內的距離，考慮攝像頭16的廣角，確定監(jiān)視攝像頭16的數據；根據防水需要，可變焦、俯仰和旋轉的需要，兼顧廣角性能，選擇監(jiān)視攝像頭16型號，確定質量；根據攝像頭質量，考慮安全系數設計攝像頭連桿17，確定質量；根據攝像頭16功率和視頻傳輸需要，選擇攝像頭控制線及視頻傳輸線28和線纜轉接器26，確定質量；將所有攝像頭及連桿、轉接線纜和轉接器的質量相加，得到監(jiān)視裝置的總質量。
6.清洗工作臺最終設計
考慮防水性能要求，清洗工作臺選用防水材料制造；根據清洗裝置總質量和監(jiān)視裝置總質量，利用強度準則進行工作臺框架結構設計；清洗工作臺分三層，其間用工作臺縱向連接桿9連接；上層內環(huán)54與外環(huán)7之間用工作臺上層內外環(huán)連接桿55連接；中層內環(huán)平臺57與外環(huán)10之間用工作臺中層內外環(huán)連接桿56連接；根據不劃傷深井內壁的需求， 選擇橡膠護套18的材料，設計形狀及安裝位置，確定質量；最后確定清洗工作臺總質量。
7.清洗工作臺吊桿和吊環(huán)設計
根據清洗工作臺總質量、清洗裝置總質量和監(jiān)視裝置總質量的總和，設計吊桿6 的結構形式、尺寸及和數量，確定吊桿總質量；根據清洗工作臺總質量、清洗裝置總質量、監(jiān)視裝置總質量和吊桿總質量的總和，設計吊環(huán)5的結構形式、尺寸，確定質量。
8.清洗工作臺升降裝置的設計
根據清洗工作臺總質量、清洗裝置總質量、監(jiān)視裝置總質量、吊桿6總質量和吊環(huán) 5質量的總和，選擇鋼纜4的型號；根據鋼纜4的型號，考慮大直徑深井軸向長度，選擇電動葫蘆I型號，確定質量；電動葫蘆I采用電力驅動，單獨控制；根據清洗工作臺總質量、清洗裝置總質量、監(jiān)視裝置總質量、吊桿6總質量、吊環(huán)5質量和電動葫蘆I質量的總和，考慮吊環(huán)5、吊桿6和工作臺組合體的高度，設計升降裝置支架3的結構形式和尺寸；根據電動葫蘆I結構形狀設計支架橫梁2。
9.高壓水管收放機構的設計
選擇與轉接高壓水管33型號相同的高壓水管作為可收放高壓水管31 ;根據大直徑深井軸向長度，選擇可收放高壓水管31的長度；根據可收放高壓水管31的長度及外徑， 設計高壓水管收放機構34的結構形式和尺寸，以及高壓水管收放機構支架35的結構形式和尺寸；高壓水管收放機構34的驅動方式采用電動和手動兩種方式。
10.高壓水泵的選擇
選擇與轉接高壓水管33型號相同的高壓水管作為井外高壓水管36 ;根據揚程和出入口壓力比值，選擇高壓水泵37 ;由于用水量大，高壓水泵入口接消防龍頭用的自來水 38 ;高壓水泵37采用離心泵或是柱塞泵，根據實際需求確定高壓水泵的形式；高壓水泵采用電力驅動，單獨控制。
11.線纜收放機構的設計
攝像頭控制線及視頻傳輸線28、清洗裝置伸縮機構電機控制線29和清洗裝置旋轉機構電機控制線30組成 轉接線纜27 ;選擇與轉接線纜27相同的線纜作為可收放線纜 24 ;根據大直徑深井軸向長度，選擇可收放線纜24的長度；根據可收放線纜24的長度及外徑，設計線纜收放機構20的結構形式和尺寸，以及線纜收放機構支架21的結構形式和尺寸；線纜收放機構20的驅動方式可以采用電動也可以采用手動。
12.井外線纜束的設計
從操作方便及安全角度考慮，選擇井外線纜束22的型號和長度。
13.便攜式控制盒的設計
將清洗裝置旋轉機構13和伸縮機構14的控制與攝像頭16的控制鈕，及視頻顯示器都集成在便攜式控制盒里；便攜式控制盒面板39主要分三塊，左上角為視頻顯示器40， 左下角為清洗裝置控制區(qū)，右側為視頻監(jiān)視攝像頭控制區(qū)；清洗裝置控制區(qū)包括清洗裝置定速伸縮機構控制區(qū)41和清洗裝置旋轉機構控制區(qū)44 ;清洗裝置定速伸縮機構控制區(qū)41 包括清洗裝置定速伸縮機構控制鈕42 (上面為升，下面為降)和清洗裝置定速伸縮機構鎖定鈕43 (上面是升到位鎖定，下面為降到位鎖定)；清洗裝置旋轉機構控制區(qū)44包括清洗裝置旋轉機構控制鈕45 (上面是順時針轉，下面為逆時針轉)和清洗裝置旋轉機構轉速調節(jié)旋鈕46 (順時針為加速，逆時針為減速)；視頻監(jiān)視攝像頭控制區(qū)包括一號攝像頭控制區(qū) 47、二號攝像頭控制區(qū)52和三號攝像頭控制區(qū)53，三個控制區(qū)的功能控制鈕相同；以一號攝像頭控制區(qū)47為例進行說明，該控制區(qū)包括視頻顯示控制鈕48 (上面為開，下面為關)、 攝像頭開頭49 (上面為開，下面為關)、攝像頭調焦鈕50 (上面為放大，下面為縮小)和攝像頭運動控制鈕51 (上面為抬頭，下面為低頭，左面為左轉，右面為右轉)。權利要求
1.一種大直徑深井水射流清洗系統(tǒng)，其特征在于1)根據大直徑深井內壁結構特點和工作后內壁附著的物質屬性，確定大直徑深井的清洗方式為多噴槍旋轉水射流清洗；2)清洗裝置的多噴槍采用平面圓周均勻布局，且垂直于大直徑深井軸線；多噴槍互聯的部分為一個電動旋轉機構，連接在清洗裝置的伸縮機構前端；該伸縮機構的固定部分與清洗工作臺固連；3)清洗裝置的伸縮機構尾端與轉接高壓水管相連；轉接高壓水管的另一端與井內高壓水管相連；井內高壓水管的另一端通過井內高壓水管收放機構與井外高壓水管相連；井外高壓水管的另一端與高壓水泵輸出端相連；高壓水泵的輸入端連接在消防龍頭上；4)根據大直徑深井軸向長度選定井內高壓水管長度；根據井內高壓水管特點選擇井內高壓水管收放機構，自動的或手動的；根據深井口距高壓水泵之間落差選定井外高壓水管長度；根據噴槍出口壓力和揚程選定高壓水泵的壓比；5)根據大直徑深井內壁特點確定清洗工作臺外徑；考慮深井內壁上的凸起狀況，根據清洗工作臺外徑、高度、最大傾斜角度和清洗裝置伸縮機構最大伸出長度確定水射流噴槍長度；6)清洗工作臺采用框架結構，軸向分三層，頂層與工作臺吊桿聯接，并安裝有清洗質量監(jiān)控攝像頭；中層安裝水射流噴槍伸縮機構及伸縮機構的限位機構；底層為空的框架，存放時起支撐作用；7)多個清洗質量監(jiān)控攝像頭采用平面圓周均勻布局，每個攝像頭均采用大廣角，同時具備遙控變焦功能和全自由度取景功能；8)根據深井軸向長度，確定清洗質量監(jiān)控攝像頭的控制線和視頻線長度，以及清洗裝置的伸縮機構控制線和旋轉機構控制線長度；在井口處設置線纜收放機構，設有自動或手動工作方式；所有線纜都有轉接電纜，以實現在井口的安裝連接；9)根據大直徑深井軸向尺寸特點，選擇電動葫蘆升降清洗工作臺；電動葫蘆固定在井口的吊裝支架橫梁上；吊裝支架固定在深井口 ；10)清洗質量監(jiān)控攝像頭的控制鈕和視頻顯示器，清洗裝置伸縮機構和旋轉調速機構的控制鈕集中設置在便攜式控制盒里；高壓水泵的控制設在水泵所在位置；電動葫蘆的控制器單獨使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大直徑深井水射流清洗方法，屬于水射流清洗應用技術領域。其特征是根據大直徑深井內壁結構特點及井壁附著物屬性確定清理方式為多噴槍旋轉水射流清洗；圓周均勻的多噴槍可在旋轉機構帶動下繞深井軸線旋轉，在伸縮機構帶動下沿深井軸線方向運動；通過視頻監(jiān)視的方法觀察清洗質量及效果；視頻監(jiān)視攝像頭和清洗裝置伸縮機構的傳動電機固定在工作臺上；根據深井內徑和安全需要設計工作臺結構尺寸；根據強度準則進行工作臺結構設計；井內高壓水管和線纜束經收放機構進出深井；電機和攝像頭的控制集成在便攜式控制盒內；高壓水泵和電動葫蘆單獨控制。本發(fā)明的水射流清洗方法解決了大直徑深井無法自動化清洗的難題。
文檔編號E21B21/00GK102943638SQ20121034694
公開日2013年2月27日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權日2012年9月7日
發(fā)明者錢海鷹, 邊金堯, 李玉龍, 吳訓濤, 徐松林, 胡松偉, 楊培源, 高汝明, 王虹旋, 姚江濤, 劉文一, 匡建平, 劉鵬 申請人:錢海鷹