一种水电涡轮机组耐磨铸件的自动化清理装置及其操作方法
阅读说明：本技术 一种水电涡轮机组耐磨铸件的自动化清理装置及其操作方法 (Automatic cleaning device for wear-resistant castings of hydroelectric turbine set and operation method of automatic cleaning device ) 是由 陈波平 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水电涡轮机组耐磨铸件的自动化清理装置及其操作方法,具体涉及水力发电领域,包括设备立柱和控制器,设备立柱的顶面固定安装有第一轴舵机,第一轴舵机的输出轴固定安装有多轴运转臂,多轴运转臂的一端固定安装有第二轴舵机,第二轴舵机的输出轴固定连接有旋转机架,旋转机架的内部滑动安装有运动偏移机架,运动偏移机架的底端固定安装有喷洗机头。上述方案,该清理装置采用扇形喷头结构,利用进行高压水幕的喷出从而对铸造砂箱进行大面积的冲洗,并通过驱动盒和运动封板的驱动运动改变水流通孔的启闭状态从而改变水幕大小或直接采用单喷孔结构以应对砂箱内部各表面或型腔的冲洗,提高该清理结构的实用性。(The invention discloses an automatic cleaning device for a wear-resistant casting of a hydroelectric turbine set and an operation method thereof, and particularly relates to the field of hydroelectric power generation. Above-mentioned scheme, this cleaning device adopts fan-shaped shower nozzle structure, thereby utilizes the blowout of carrying out the high pressure water curtain to carry out washing by a large scale to the casting sand box to thereby the drive motion through drive box and motion shrouding changes the state of opening and close of rivers through-hole and changes the water curtain size or directly adopts the washing of single jet structure in order to deal with each inside surface of sand box or die cavity, improves the practicality of this clearance structure.)
技术领域
本发明涉及水力发电技术领域，更具体地说，本发明具体为一种水电涡轮机组耐磨铸件的自动化清理装置及其操作方法。
背景技术
水电涡轮发电机的原理为：水流冲击涡轮组件，使其转动，并通过主轴带动发电机转子跟着转动，在发电机转子线圈中通入直流电流，转子线圈就会产生旋转磁场，磁力线在旋转过程中，被定子线圈切割，根据电磁感应原理，定子线圈中就会产生电压，定子线圈接入负载后，定子线圈中产生电流。现有的水电涡轮发电机的涡轮水流挡板，大多数都是限位在涡轮外部，从而对水流进行阻挡需要提高其耐磨能力，水力涡轮主要通过沙型铸造工艺制成。
在铸造领域，砂箱是耐磨铸件必不可少的生产工具，在耐磨铸件生产的过程中，都会在砂箱的内部填充铸造专用砂，然后铸件模具放置在砂箱中，并将铸造专用砂进行压实，即可进行耐磨铸件的浇筑成型，在使用完耐磨铸件砂箱后，需要对耐磨铸件砂箱清理干净，以便于下一个耐磨铸件的生产，现有清理耐磨铸件砂箱的主要方式是人工手持高压水枪，然后利用高压水对砂箱进行冲洗。
现有的清理方式简单，清理效果不佳，利用高压水枪的喷洗方式费时费力，水枪的喷洗水流主要呈柱状结构，在清洗时由于砂箱型腔面的大小不同，水柱清理困难且水柱的冲击乱流易导致清洗后的区域二次污染，清理效果较差，人工清洗的方式效率较低，另外，在实际操作过程中，单一的水柱冲洗需要由点及面的进行喷洗，面对砂箱内部复杂的各个型腔面适配性较低，易存在死角，存在一定缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种水电涡轮机组耐磨铸件的自动化清理装置及其操作方法，采用扇形喷头结构，通过驱动盒和运动封板的驱动运动改变水流通孔的启闭状态从而改变水幕大小或直接采用单喷孔结构以应对砂箱内部各表面或型腔的冲洗，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种水电涡轮机组耐磨铸件的自动化清理装置，包括设备立柱和控制器，所述设备立柱的顶面固定安装有第一轴舵机，所述第一轴舵机的输出轴固定安装有多轴运转臂，所述多轴运转臂的一端固定安装有第二轴舵机，所述第二轴舵机的输出轴固定连接有旋转机架，所述旋转机架的内部滑动安装有运动偏移机架，所述运动偏移机架的底端固定安装有喷洗机头，所述喷洗机头的出水端固定连接有扇形喷洗头，所述喷洗机头的底面固定安装有雷达避障传感器，所述控制器固定安装于多轴运转臂的顶面；
所述扇形喷洗头包括连通管和扇形喷头，所述连通管的一端与扇形喷头的内腔相连通，所述扇形喷头的一侧开设有若干水洗喷孔，所述扇形喷头的内部开设有封堵滑轨，所述封堵滑轨的内部滑动安装有运动封板，所述扇形喷头的顶面固定安装有驱动盒，所述驱动盒的内部固定安装有驱动电机；
所述运动封板的顶面开设有联动齿条，所述驱动电机的输出轴固定套接有与联动齿条相啮合的驱动齿，所述扇形喷头的两侧均开设有与运动封板相适配的滑孔，所述运动封板的一侧与扇形喷头的内壁滑动抵接并与水洗喷孔的内侧相贴合，所述运动封板的内侧粘接有与扇形喷头内壁相抵接的密封垫；
所述旋转机架包括偏移滑套，所述偏移滑套内部的两侧分别固定安装有电磁导轨和位移监测导轨，所述运动偏移机架包括滑动套和升降臂，所述滑动套的外侧与电磁导轨和位移监测导轨的表面滑动抵接，所述升降臂固定安装于滑动套的内部，所述升降臂的输出轴与喷洗机头的顶面固定连接，所述喷洗机头包括喷洗基座和控制阀头，所述控制阀头固定安装于喷洗基座的内部，所述控制阀头的进水端固定连接有泵送管，所述控制阀头的出水端与连通管的端部相连通。
优选地，所述控制器为PLC控制器或单片机结构，所述控制器的输出端与第一轴舵机、第二轴舵机、升降臂和控制阀头的输入端电性连接，所述滑动套的外侧嵌入安装有与电磁导轨相适配的电磁滑块，所述偏移滑套的输入端与控制器的输入端电性连接，所述升降臂为电动推杆结构。
优选地，所述位移监测导轨的表面嵌入安装有若干电阻块，所述电阻块呈均匀间隔分布于位移监测导轨的表面，且所述电阻块的端部首尾依次连接，所述滑动套的内侧固定安装有运动电机，所述运动电机的表面与所述电阻块的表面滑动抵接。
优选地，所述电阻块的两端电连接有电流测定机构，所述电流测定机构为电流表结构，所述电流测定机构用于测定位移监测导轨一端与运动电机之间的电阻阻值从而确定运动电机与位移监测导轨的相对位置。
优选地，所述雷达避障传感器为雷达探测传感器，所述雷达避障传感器的输出端与控制器的输入端电性连接，所述雷达避障传感器用于计策感应喷洗机头与待清理组件的相对间距并将数据传递至控制器避免喷洗机头与待清理组件发生碰撞。
一种水电涡轮机组耐磨铸件的自动化清理装置的操作方法，使用该自动化清理装置，包括以下步骤，
S1:首先根据待清理砂箱型腔的具体结构进行建模，并编程控制第一轴舵机、第二轴舵机、运动偏移机架和驱动电机的运动进量，并将编程后的数据烧录进入控制器的内部，通过控制器进行清理过程中的第一轴舵机、第二轴舵机、运动偏移机架和驱动电机运动进量控制；
S2：连接泵送管与清洗液的泵送管路并开启设备电源，在控制器的控制指令下第一轴舵机和第二轴舵机的旋转运动带动旋转机架进行三维直角坐标X、Y平面旋转以及Y、Z平面旋转运动，并通过控制器输入指令控制偏移滑套的通电，带动运动偏移机架和喷洗机头进行偏移运动；
S3：在运动偏移机架和喷洗机头运动的过程中，运动电机沿位移监测导轨表面滑动，电流测定机构测定位移监测导轨一端与运动电机之间的电阻阻值从而确定运动电机与位移监测导轨的相对位置，并将数据传递至控制器，反馈调节运动偏移机架的运动进量，使得扇形喷洗头的端口更加精准对准待清洗部位；
S4：在扇形喷洗头运动的过程中，水流通过水洗喷孔进行喷出，在扇形喷洗头的端口形成水幕，对待清理砂箱的内壁进行清洗，当清理较窄型腔面时，通过驱动电机的驱动，带动运动封板进行滑动从而封堵数量不等的水洗喷孔，使得水幕范围变窄，清理各个型腔面。
优选地，在S3步骤中当运动电机运动至某一特定位置后，由于位移监测导轨的接电端与运动电机之间的电阻块数量为特定值n，电阻块的电阻值为r，由电阻块数量与电阻块的电阻值乘积确定运动电机所在位于与位移监测导轨的接电端的总阻值nr，由通电电压V/nr后反应为电流测定机构测定的特定电流，从而得出滑动套所对应的具体位置。
优选地，在S4步骤中当清理型腔孔壁时，通过驱动电机的驱动使得两侧的运动封板靠近运动，预留单一的水洗喷孔进行水液喷洗，形成水柱结构对的孔壁进行喷洗。
本发明的技术效果和优点：
1、上述方案中，该清理装置采用扇形喷头结构，利用扇形喷洗头进行高压水幕的喷出从而对铸造砂箱进行大面积的冲洗，并通过驱动盒和运动封板的驱动运动改变水流通孔的启闭状态从而改变水幕大小或直接采用单喷孔结构以应对砂箱内部各表面或型腔的冲洗，提高该清理结构的实用性；
2、上述方案中，该清理装置采用多轴运动结构，分别通过第一轴舵机、第二轴舵机、旋转机架和运动偏移机架实现扇形喷洗头的位置以及对向调整，从而利用控制器的编程控制进行扇形喷洗头的自动化运动清理，提高对铸造砂箱的清理效果并节省人工成本，提高清理效率；
3、上述方案中，该清理装置操作时通过驱动盒的驱动带动运动封板进行运动，通过运动封板的滑动封堵数量不等的水洗喷孔，从而减少水洗喷孔的数量改变冲洗水幕的大小清洗不同大小的型腔面，或留存某一个水洗喷孔对型腔孔洞进行水柱喷洗，提高清理效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的扇形喷洗头外观结构示意图；
图3为本发明的扇形喷洗头内部结构示意图；
图4为本发明的旋转机架内部结构示意图；
图5为本发明的喷洗机头结构示意图；
图6为本发明的位移监测导轨结构示意图；
图7为本发明的位移监测导轨电路结构示意图。
附图标记为：
1、设备立柱；2、控制器；3、扇形喷洗头；4、多轴运转臂；5、旋转机架；6、运动偏移机架；7、喷洗机头；8、雷达避障传感器；11、第一轴舵机；31、连通管；32、扇形喷头；33、驱动盒；34、水洗喷孔；35、运动封板；36、驱动电机；321、封堵滑轨；351、联动齿条；41、第二轴舵机；51、偏移滑套；52、电磁导轨；53、位移监测导轨；61、滑动套；62、升降臂；611、运动电机；71、喷洗基座；72、控制阀头；73、泵送管。
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。
如附图1至附图7本发明的实施例提供一种水电涡轮机组耐磨铸件的自动化清理装置，包括设备立柱1和控制器2，设备立柱1的顶面固定安装有第一轴舵机11，第一轴舵机11的输出轴固定安装有多轴运转臂4，多轴运转臂4的一端固定安装有第二轴舵机41，第二轴舵机41的输出轴固定连接有旋转机架5，旋转机架5的内部滑动安装有运动偏移机架6，运动偏移机架6的底端固定安装有喷洗机头7，喷洗机头7的出水端固定连接有扇形喷洗头3，喷洗机头7的底面固定安装有雷达避障传感器8，控制器2固定安装于多轴运转臂4的顶面；
扇形喷洗头3包括连通管31和扇形喷头32，连通管31的一端与扇形喷头32的内腔相连通，扇形喷头32的一侧开设有若干水洗喷孔34，扇形喷头32的内部开设有封堵滑轨321，封堵滑轨321的内部滑动安装有运动封板35，扇形喷头32的顶面固定安装有驱动盒33，驱动盒33的内部固定安装有驱动电机36；
进一步的，运动封板35的顶面开设有联动齿条351，驱动电机36的输出轴固定套接有与联动齿条351相啮合的驱动齿，扇形喷头32的两侧均开设有与运动封板35相适配的滑孔，运动封板35的一侧与扇形喷头32的内壁滑动抵接并与水洗喷孔34的内侧相贴合，运动封板35的内侧粘接有与扇形喷头32内壁相抵接的密封垫；
具体的，通过运动封板35的滑动封堵数量不等的水洗喷孔34，从而减少水洗喷孔34的数量改变冲洗水幕的大小清洗不同大小的型腔面，提高清洗效果。
旋转机架5包括偏移滑套51，偏移滑套51内部的两侧分别固定安装有电磁导轨52和位移监测导轨53，运动偏移机架6包括滑动套61和升降臂62，滑动套61的外侧与电磁导轨52和位移监测导轨53的表面滑动抵接，升降臂62固定安装于滑动套61的内部，升降臂62的输出轴与喷洗机头7的顶面固定连接，喷洗机头7包括喷洗基座71和控制阀头72，控制阀头72固定安装于喷洗基座71的内部，控制阀头72的进水端固定连接有泵送管73，控制阀头72的出水端与连通管31的端部相连通。
在该实施例中，控制器2为PLC控制器或单片机结构，控制器2的输出端与第一轴舵机11、第二轴舵机41、升降臂62和控制阀头72的输入端电性连接，滑动套61的外侧嵌入安装有与电磁导轨52相适配的电磁滑块，偏移滑套51的输入端与控制器2的输入端电性连接，升降臂62为电动推杆结构，第一轴舵机11和第二轴舵机41的旋转运动带动旋转机架5进行三维直角坐标X、Y平面旋转以及Y、Z平面旋转运动，同时偏移滑套51的通电，带动运动偏移机架6和喷洗机头7进行偏移运动，实现多轴控制，自动化清理。
在该实施例中，位移监测导轨53的表面嵌入安装有若干电阻块，电阻块呈均匀间隔分布于位移监测导轨53的表面，且电阻块的端部首尾依次连接，滑动套61的内侧固定安装有运动电机611，运动电机611的表面与电阻块的表面滑动抵接，电阻块的两端电连接有电流测定机构，电流测定机构为电流表结构，电流测定机构用于测定位移监测导轨53一端与运动电机611之间的电阻阻值从而确定运动电机611与位移监测导轨53的相对位置，进行负反馈调节。
在该实施例中，雷达避障传感器8为雷达探测传感器，雷达避障传感器8的输出端与控制器2的输入端电性连接，雷达避障传感器8用于计策感应喷洗机头7与待清理组件的相对间距并将数据传递至控制器2避免喷洗机头7与待清理组件发生碰撞。
一种水电涡轮机组耐磨铸件的自动化清理装置的操作方法，使用该自动化清理装置，包括以下步骤，
S1:首先根据待清理砂箱型腔的具体结构进行建模，并编程控制第一轴舵机11、第二轴舵机41、运动偏移机架6和驱动电机36的运动进量，并将编程后的数据烧录进入控制器2的内部，通过控制器2进行清理过程中的第一轴舵机11、第二轴舵机41、运动偏移机架6和驱动电机36运动进量控制；
S2：连接泵送管73与清洗液的泵送管路并开启设备电源，在控制器2的控制指令下第一轴舵机11和第二轴舵机41的旋转运动带动旋转机架5进行三维直角坐标X、Y平面旋转以及Y、Z平面旋转运动，并通过控制器2输入指令控制偏移滑套51的通电，带动运动偏移机架6和喷洗机头7进行偏移运动；
S3：在运动偏移机架6和喷洗机头7运动的过程中，运动电机611沿位移监测导轨53表面滑动，电流测定机构测定位移监测导轨53一端与运动电机611之间的电阻阻值从而确定运动电机611与位移监测导轨53的相对位置，并将数据传递至控制器2，反馈调节运动偏移机架6的运动进量，使得扇形喷洗头3的端口更加精准对准待清洗部位，当运动电机611运动至某一特定位置后，由于位移监测导轨53的接电端与运动电机611之间的电阻块数量为特定值n，电阻块的电阻值为r，由电阻块数量与电阻块的电阻值乘积确定运动电机611所在位于与位移监测导轨53的接电端的总阻值nr，由通电电压V/nr后反应为电流测定机构测定的特定电流，从而得出滑动套61所对应的具体位置；
S4：在扇形喷洗头3运动的过程中，水流通过水洗喷孔34进行喷出，在扇形喷洗头3的端口形成水幕，对待清理砂箱的内壁进行清洗，当清理较窄型腔面时，通过驱动电机36的驱动，带动运动封板35进行滑动从而封堵数量不等的水洗喷孔34，使得水幕范围变窄，清理各个型腔面，当清理型腔孔壁时，通过驱动电机36的驱动使得两侧的运动封板35靠近运动，预留单一的水洗喷孔34进行水液喷洗，形成水柱结构对的孔壁进行喷洗。
最后应说明的几点是，首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次，本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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