JP2019209256A - 管内清掃機 - Google Patents

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忍 草下
Shinobu Kusaka
忍 草下
敏行 真弓
Toshiyuki Mayumi
敏行 真弓
博之 玉置
Hiroyuki Tamaoki
博之 玉置
足立光義
Mitsuyoshi Adachi
光義 足立
勝 綱崎
Masaru Tsunasaki
勝 綱崎
誠二 宮木
Seiji Miyaki
誠二 宮木
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Abstract

【課題】管の内壁面から錆を除去することができる管内清掃機を提供すること。【解決手段】管内清掃機は、駆動源からの駆動力により走行輪を駆動させて走行する走行台車と、回転可能に設けられ清掃対象の管の内径以上の外径を有する第1環状ブラシ、及び、第1環状ブラシとは逆向きに回転可能に設けられ管の内径以上の外径を有する第2環状ブラシが、回転軸線方向で隣り合っており、第1環状ブラシ及び第2環状ブラシによって管の内壁面から錆を除去する研掃台車と、内壁面から除去された錆を気体と共に回収する掃除機台車と、を備え、走行台車と研掃台車と掃除機台車とが管の長手方向に繋がって、管内を自走して清掃する。【選択図】図2

Description

本発明は、管内清掃機に関する。
従来、流体の圧力によって清掃用ピグを管内で移動させることにより、管の内壁面に付着した付着物を除去するピグクリーニングが知られている(特許文献1など)。
特開2001−191045号公報
発電所などでタービンを回転させるために用いる水蒸気を通すための管の内壁面には、水蒸気が冷めることによって付着した水分により錆が発生する。しかしながら、従来のピグクリーニングでは、管の内壁面に発生した錆を除去することは困難であった。そのため、管の内壁面に発生した錆が、内壁面の経時劣化などにより内壁面からはく離し、水蒸気の流れに乗ってタービンまで運ばれてしまうと、タービンの回転不良に繋がるおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、管の内壁面から錆を除去することができる管内清掃機を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る管内清掃機は、
(1)駆動源からの駆動力により走行輪を駆動させて走行する走行台車と、回転可能に設けられ清掃対象の管の内径以上の外径を有する第1環状ブラシ、及び、前記第1環状ブラシとは逆向きに回転可能に設けられ前記管の内径以上の外径を有する第2環状ブラシが、回転軸線方向で隣り合っており、前記第1環状ブラシ及び前記第2環状ブラシによって前記管の内壁面から錆を除去する研掃台車と、前記内壁面から除去された前記錆を気体と共に回収する掃除機台車と、を備え、前記走行台車と前記研掃台車と前記掃除機台車とが前記管の長手方向に繋がって、管内を自走して清掃することを特徴とする。
(2)また、上記(1)の管内清掃機において、前記掃除機台車は、前記錆を気体と共に吸引するための吸気口が形成された吸気用配管と、気体を排出するための排気口が形成された排気用配管と、前記吸気口から吸引した気体を前記排出口から排出させる気流を発生させる気流発生手段と、前記吸気口から吸引した前記錆を収容する収容部と、を有し、前記吸気口と前記排気口とが、前記第1環状ブラシ及び前記第2環状ブラシを挟んで対向するように、前記研掃台車に対して前記吸気用配管及び前記排気用配管をはいまわしていることが好ましい。
(3)また、上記(1)または(2)の管内清掃機において、前記第1環状ブラシは、該第1環状ブラシの回転方向に所定の間隔をあけて配置された複数の第1スプロケットと、該複数の第1スプロケットに巻き付けられた第1チェーンと、によって回転可能に構成されており、前記第2環状ブラシは、該第2環状ブラシの回転方向に所定の間隔をあけて配置された複数の第2スプロケットと、該複数の第2スプロケットに巻き付けられた第2チェーンと、によって回転可能に構成されており、前記複数の第1スプロケットに対して前記複数の第2スプロケットが、前記第2環状ブラシの回転方向で所定角度ずれて位置していることが好ましい。
本発明に係る管内清掃機は、管の内壁面から錆を除去することができるという効果を奏する。
図1は、実施形態に係る管内清掃機を示す図である。 図2は、研掃台車及び掃除機台車による管内の清掃方法についての説明図である。 図3は、図2における研掃台車のA−A断面図である。 図4は、排気側台車側面部の径方向端部を拡大した図である。 図5は、第1研掃用ブラシ及び第2研掃用ブラシの駆動機構についての説明図である。 図6(a)は、図5中の矢印A方向から第1研掃用ブラシを見た図である。図6(b)は、図5中の矢印A方向から第2研掃用ブラシを見た図である。 図7は、ブラシ取り付け台座とチェーンとの連結状態を示した平面図である。 図8は、ブラシ取り付け台座とチェーンとの連結状態を示した断面図である。
以下に、本発明に係る管内清掃機の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
図1は、実施形態に係る管内清掃機1を示す図である。図1に示すように、実施形態に係る管内清掃機1は、発電所などでタービンを回転させるために用いる水蒸気を通すための管20内を、管長手方向に移動して清掃を行うものである。この管内清掃機1は、第1走行台車2と、研掃台車3と、掃除機台車4と、制御台車5と、第2走行台車6と、コネクタ台車7とが、管長手方向に順に繋がって構成されている。管内清掃機1は、各台車に設けられた走行輪である車輪2a,3a,4a,6aを管20の内壁面201に押し付けて、第1走行台車2及び第2走行台車6からの駆動力により、管20内を自走することができる。なお、制御台車5に設けられた走行輪である車輪5aと、コネクタ台車7に設けられた走行輪である車輪7aとは、内壁面201に押し付けられていないが、管内清掃機1の走行時に内壁面201と接触して従動回転可能となっている。
第1走行台車2は、複数の車輪2aのうち駆動輪を回転駆動させるための駆動源である不図示のDCモータ、前記DCモータからの駆動力を減速させて前記駆動輪に伝達するための不図示の減速機構、管20内を撮影するためのカメラ10a、及び、管20内を照らすための不図示の照明などを備えている。
研掃台車3は、後述する第1環状ブラシである第1研掃用ブラシ32と第2環状ブラシである第2研掃用ブラシ33とによって内壁面201の錆を研掃するものである。
掃除機台車4は、研掃台車3によって内壁面201から除去された錆を、吸引して回収するものである。
制御台車5は、管20の外に設置された通信設備100からの制御信号に基づいて、ケーブル8を介して、第1走行台車2、研掃台車3、掃除機台車4、第2走行台車6、及び、コネクタ台車7を制御するものである。
第2走行台車6は、複数の車輪6aのうち駆動輪を回転駆動させるための駆動源である不図示のDCモータ、及び、前記DCモータからの駆動力を減速させて前記駆動輪に伝達するための不図示の減速機構などを備えている。
コネクタ台車7には、管20の外に設置された、不図示の電源からの送電用の送電線や、通信設備100との間で通信を行うための光ファイバからなる通信線などを、一つにまとめたケーブル8が接続されている。そして、コネクタ台車7は、ケーブル8を介して、第1走行台車2、研掃台車3、掃除機台車4、制御台車5及び第2走行台車6に、前記電源から送電された電力を供給したり、制御台車5に通信設備100から送信された制御信号を供給する。また、コネクタ台車7には、管20内を撮影するためのカメラ10b、及び、管20内を照らすための不図示の照明を備えている。
図1において、管内清掃機1が第1走行台車2を前にして管20内を前進するときには、ケーブル引戻し機120で巻かれているケーブル8を繰り出しながら、管内清掃機1が管20内を走行する。また、管内清掃機1が第2走行台車6を前にして管20内を前進するときには、ケーブル引戻し機120によってケーブル8を引き上げながら、管内清掃機1が管20内を走行する。管内清掃機1が管20内を走行するときには、照明を点灯させながらカメラ10a,10bによって管20内を撮影する。カメラ10a,10bによって撮影された管20内の画像は、ケーブル8,9を介して通信設備100に送信され、通信設備100に設けられた不図示のモニターに映し出される。これにより、作業者は、内壁面201に発生した錆の除去状況などを確認しながら管内清掃機1による管20内の清掃を実施することが可能となっている。なお、カメラ10a,10bは、管内清掃機1の進行方向を所定の画角で管20内を撮影するものであるが、管内清掃機1の進行方向とは直交する方向にある内壁面201を、所定の画角で撮影するカメラを設けてもよい。
図2は、研掃台車3及び掃除機台車4による管20内の清掃方法についての説明図である。なお、図2においては、図中矢印で示した進行方向に管内清掃機1が走行しており、研掃台車3よりも掃除機台車4が前に位置している。図3は、図2における研掃台車3のA−A断面図である。
図2に示すように、研掃台車3は、複数の車輪3a、センターフレーム31、第1研掃用ブラシ32、及び、第2研掃用ブラシ33などを備えている。第1研掃用ブラシ32と第2研掃用ブラシ33とは、管長手方向に長尺なセンターフレーム31の軸線方向に並んで配置されている。また、第1研掃用ブラシ32と第2研掃用ブラシ33とは、互いに同じ回転速度で、センターフレーム31の軸線を中心に互いが逆方向に回転(相対回転)可能である。そして、研掃台車3は、第1研掃用ブラシ32と第2研掃用ブラシ33とを互いに同じ回転速度で、第1研掃用ブラシ32の回転方向とは逆方向に第2研掃用ブラシ33を回転させながら、第1研掃用ブラシ32と第2研掃用ブラシ33とによって内壁面201の錆140をかき取って除去する。
掃除機台車4は、複数の車輪4a、掃除機本体部41、気流発生手段であるファン42、排気用配管である排気ホース43、排気側台車側面部44、排気口45、通気フィルター46、吸気用配管である吸気ホース47、吸気側台車側面部48、及び、吸気口49などを備えている。吸気口49は、環状であって錆を気体と共に吸引するためのものである。排気口45は、環状であって気体を排出するためのものである。そして、吸気口49と排気口45とが、管長手方向で第1研掃用ブラシ32及び第2研掃用ブラシ33を挟んで対向するように、研掃台車3に対して排気ホース43及び吸気ホース47がはいまわされている。ファン42は、掃除機本体部41内に設けられており、吸気口49から吸引した気体を排気口45から排出させる気流を発生させるためのものである。掃除機本体部41内には、吸気口49から吸引した錆140を収容する収容部411が設けられている。掃除機本体部41内は、通気フィルター46によってファン42側と収容部411とに区分けされている。
掃除機本体部41内におけるファン42側には、ファン42によって発生させた気流を排気口45を通して外部に排出するための排気ホース43の一端部が接続されている。この排気ホース43の一端部の端面には、排気ホース43に気流を導入するための流入口431が形成されている。排気ホース43の流入口431とは反対側の端部は、センターフレーム31に設けられた円盤状の排気側台車側面部44に接続されている。この排気側台車側面部44は、第1研掃用ブラシ32に対して管長手方向で掃除機台車4側に位置している。この排気側台車側面部44には、第1研掃用ブラシ32と対向するように排気口45が形成されており、排気ホース43と排気口45とを連通させる通気部432が設けられている。
掃除機本体部41内における収容部411側には、外部から気体や錆140を吸引するための吸気ホース47の一端部が接続されている。この吸気ホース47の一端部の端面には、吸気ホース47から気体や錆140を排出するための排出口472が形成されている。吸気ホース47の排出口472とは反対側の端部は、センターフレーム31に設けられた円盤状の吸気側台車側面部48に接続されている。この吸気側台車側面部48は、第2研掃用ブラシ33に対して管長手方向で掃除機台車4とは反対側に位置している。この吸気側台車側面部48には、第2研掃用ブラシ33と対向するように吸気口49が形成されており、吸気ホース47と吸気口49とを連通させる通気部471が設けられている。また、センターフレーム31は円筒状であって、センターフレーム31内に吸気ホース47の一部が収納されている。
図4は、排気側台車側面部44の径方向端部を拡大した図である。図4に示すように、排気側台車側面部44の径方向端部には、通気部432から排気口45を通って排出された気流を第1研掃用ブラシ32に向けてガイドするためのエアーガイド441が設けられている。なお、図4中の矢印は、エアーガイド441によってガイドされた気流の流れを示している。このようにエアーガイド441を設けることによって、排気口45から排出された気流を安定させることができる。また、吸気側台車側面部48の径方向端部にも、エアーガイド441と同様の形状を有し、気流を安定させて吸気口49に向けてガイドするためのエアーガイドが設けられている。
図5は、第1研掃用ブラシ32及び第2研掃用ブラシ33の駆動機構についての説明図である。図6(a)は、図5中の矢印A方向から第1研掃用ブラシ32を見た図である。図6(b)は、図5中の矢印A方向から第2研掃用ブラシ33を見た図である。
第1研掃用ブラシ32は、ブラシ321、ブラシ取り付け台座322、チェーン継手323、第1チェーンであるチェーン324、複数の第1スプロケットであるスプロケット325a〜325d、回転軸326a〜326d、及び、DCモータ328などを備えている。第1研掃用ブラシ32は、スプロケット325a〜325dと、スプロケット325a〜325dに巻き付けられたチェーン324とによって、管20の周方向に沿って回転可能に構成されている。第2研掃用ブラシ33は、ブラシ331、ブラシ取り付け台座332、チェーン継手333、第2チェーンであるチェーン324、複数の第2スプロケットであるスプロケット335a〜335d、回転軸336a〜336d、及び、DCモータ338などを備えている。第2研掃用ブラシ33は、スプロケット335a〜335dと、スプロケット335a〜335dに巻き付けられたチェーン324とによって、管20の周方向に沿って回転可能に構成されている。
なお、ブラシ321,331としては、ピアノ線などの細くて硬く柔軟な金属材料からなる金属ブラシや、先端に砥石が取り付けられた樹脂繊維などの非金属材料からなる非金属ブラシを、管20の種類や除去する汚れなどに応じて採用すればよい。
第1研掃用ブラシ32は、図6(a)に示すように、チェーン324が環状になっており、チェーン324の内側にスプロケット325a〜325dが、第1研掃用ブラシ32の回転方向に所定の間隔として90[°]間隔で配置されている。スプロケット325a〜325dのうちスプロケット325aは、DCモータ328からの回転駆動力によって回転軸326aを中心に回転して、チェーン324を回転駆動させるための駆動ギヤとして機能する。なお、DCモータ328からスプロケット325aへ回転駆動力が伝達される経路中に減速ギヤを設けても良い。また、残りのスプロケット325b〜325dは、各支持部材327に支持された回転軸326b〜326dを中心にチェーン324の回転に連れ回る従動ギヤとして機能する。本実施形態においては、第1研掃用ブラシ32が、図6(a)中の矢印B方向(図中反時計回り方向)に回転するように、DCモータ328からの回転駆動力を回転軸326aを介してスプロケット325aに伝達し、チェーン324を前記矢印B方向に回転させる。
第2研掃用ブラシ33は、図6(b)に示すように、チェーン334が環状になっており、チェーン334の内側にスプロケット335a〜335dが、第2研掃用ブラシ33の回転方向に所定の間隔として90[°]間隔で配置されている。スプロケット335a〜335dのうちスプロケット335cは、DCモータ338からの回転駆動力によって回転軸336cを中心に回転して、チェーン334を回転駆動させるための駆動ギヤとして機能する。なお、DCモータ338からスプロケット335cへ回転駆動力が伝達される経路中に減速ギヤを設けても良い。また、残りのスプロケット335a,335b,335dは、各支持部材337に支持された回転軸336a,336b,336dを中心にチェーン334の回転に連れ回る従動ギヤとして機能する。本実施形態においては、第2研掃用ブラシ33が、図6(b)中の矢印C方向(図中時計回り方向)に回転するように、言い換えれば、第1研掃用ブラシ32の回転方向とは逆向きに回転するように、DCモータ338からの回転駆動力を回転軸336cを介してスプロケット335cに伝達し、チェーン334を前記矢印C方向に回転させる。
ここで、第1研掃用ブラシ32及び第2研掃用ブラシ33の外径は、管20の内径以上の大きさであり、管20内では第1研掃用ブラシ32及び第2研掃用ブラシ33のブラシ321,331が撓んだ状態で内壁面201と接触し得る。この際、ブラシ321,331が撓むことによって生じる弾性力により、チェーン324,334が径方向内側に押されて変位し得る。
一方、第1研掃用ブラシ32の回転方向でスプロケット325a〜325dが位置する箇所では、前記弾性力によるチェーン324の前記径方向内側への変位がスプロケット325a〜325dによって規制される。その結果、第1研掃用ブラシ32の回転方向において、スプロケット325a〜325dが位置する箇所では、スプロケット325a〜325dが位置しない箇所よりも、内壁面201にブラシ321が強く押し付けられ清掃能力が高められている。同様に、第2研掃用ブラシ33の回転方向でスプロケット335a〜335dが位置する箇所では、前記弾性力によるチェーン334の前記径方向内側への変位がスプロケット335a〜335dによって規制される。その結果、第2研掃用ブラシ33の回転方向において、スプロケット335a〜335dが位置する箇所では、スプロケット335a〜335dが位置しない箇所よりも、内壁面201にブラシ331が強く押し付けられ清掃能力が高められている。
また、本実施形態においては、図6に示すように、第1研掃用ブラシ32のスプロケット325a〜325dに対して、第2研掃用ブラシ33のスプロケット335a〜335dが、第2研掃用ブラシ33の回転方向で45[°]ずれて位置している。すなわち、本実施形態では、管20の周方向で45[°]ごとに、スプロケット325a〜325d及びスプロケット335a〜335dのいずれかが位置している。これにより、管20の円周方向でブラシ321,331が内壁面201に強く押し付けられる部分が多くなるため、管20の全周にわたって内壁面201から効率よく錆140を除去することが可能となる。
なお、本実施形態においては、第1研掃用ブラシ32と第2研掃用ブラシ33とに、それぞれの回転方向でスプロケットを4つずつ設けているが、前記回転方向におけるスプロケットの数としては、これに限定されるものではない。すなわち、少なくとも3つ以上のスプロケットを前記回転方向に所定の間隔で配置すればよい。また、第1研掃用ブラシ32と第2研掃用ブラシ33とに設けるスプロケットの数は、異なっていても良い。
図7は、ブラシ取り付け台座322とチェーン324との連結状態を示した平面図である。図8は、ブラシ取り付け台座322とチェーン324との連結状態を示した断面図である。なお、ここでは、第1研掃用ブラシ32におけるブラシ取り付け台座322とチェーン324との連結状態について説明するが、第2研掃用ブラシ33も同様であるため、第2研掃用ブラシ33におけるブラシ取り付け台座332とチェーン334との連結状態の説明については省略する。
チェーン継手323は、断面L字形状であり、二つのチェーン継手323が対を成してブラシ取り付け台座322上に設けられている。一対のチェーン継手323は、互いの間にチェーン324を挟むようにしてチェーン324と接続されている。また、一対のチェーン継手323は、ブラシ取り付け台座322に接触して固定用ビス329によって固定されている。これにより、ブラシ取り付け台座322とチェーン324とが、チェーン継手323によって着脱可能に連結される。よって、ブラシ取り付け台座322に取り付けられたブラシ321が摩耗した際に、固定用ビス329を外してチェーン継手323からブラシ取り付け台座322を取り外すことにより、ブラシ321の交換を行うことができる。
次に、図2を用いて、研掃台車3及び掃除機台車4による管20内の清掃方法について説明する。掃除機台車4のファン42を回転させることにより、流入口431から排気ホース43に流入して排気口45から排出された排気は、研掃台車3の第1研掃用ブラシ32及び第2研掃用ブラシ33に対して進行方向前側から後ろ側に向かって流れる。第1研掃用ブラシ32と第2研掃用ブラシ33とは、互いに同じ回転速度で反対方向に回転して内壁面201の錆140をかき取って除去している。このように、第1研掃用ブラシ32と第2研掃用ブラシ33とが互いに同じ回転速度で反対方向に回転することによって、それぞれ回転することで発生する各々の反力が低減される。これにより、研掃台車3が内壁面201に沿って管20の周方向に回転しながら走行するのを抑制することができる。
内壁面201から除去された錆140は、第1研掃用ブラシ32及び第2研掃用ブラシ33が相対回転することによって発生した巻き上げ気流によって飛散し、排気口45から排出された排気にのって吸気口49から吸気ホース47に効率よく吸引される。吸気ホース47に吸引された錆140は、吸気ホース47を通って、排出口472から掃除機台車4の収容部411内に気体と共に排出される。収容部411内に気体と共に排出された錆140は、通気フィルター46によって気体と分離されて収容部411内に収容される。
このように、実施形態に係る管内清掃機1においては、従来のピグクリーニングでは除去が困難であった管20の内壁面201に発生した錆140を、第1研掃用ブラシ32及び第2研掃用ブラシ33によってかき取って除去することができ、管20内の清掃性を向上させることができる。よって、管20の内壁面201に発生した錆が、内壁面201の経時劣化などにより内壁面201からはく離し、水蒸気の流れに乗ってタービンまで運ばれてしまい、タービンの回転不良が生じるのを抑制することができる。
1 管内清掃機
2 第1走行台車
3 研掃台車
4 掃除機台車
6 第2走行台車
20 管
32 第1研掃用ブラシ
33 第2研掃用ブラシ
42 ファン
45 排気口
49 吸気口
324 チェーン
325a,325b,325c,325d スプロケット
334 チェーン
335a,335b,335c,335d スプロケット
411 収容部

Claims (3)

  1. 駆動源からの駆動力により走行輪を駆動させて走行する走行台車と、
    回転可能に設けられ清掃対象の管の内径以上の外径を有する第1環状ブラシ、及び、前記第1環状ブラシとは逆向きに回転可能に設けられ前記管の内径以上の外径を有する第2環状ブラシが、回転軸線方向で隣り合っており、前記第1環状ブラシ及び前記第2環状ブラシによって前記管の内壁面から錆を除去する研掃台車と、
    前記内壁面から除去された前記錆を気体と共に回収する掃除機台車と、
    を備え、
    前記走行台車と前記研掃台車と前記掃除機台車とが前記管の長手方向に繋がって、管内を自走して清掃することを特徴とする管内清掃機。
  2. 請求項1に記載の管内清掃機において、
    前記掃除機台車は、
    前記錆を気体と共に吸引するための吸気口が形成された吸気用配管と、
    気体を排出するための排気口が形成された排気用配管と、
    前記吸気口から吸引した気体を前記排出口から排出させる気流を発生させる気流発生手段と、
    前記吸気口から吸引した前記錆を収容する収容部と、
    を有し、
    前記吸気口と前記排気口とが、前記第1環状ブラシ及び前記第2環状ブラシを挟んで対向するように、前記研掃台車に対して前記吸気用配管及び前記排気用配管をはいまわしている管内清掃機。
  3. 請求項1または2に記載の管内清掃機において、
    前記第1環状ブラシは、該第1環状ブラシの回転方向に所定の間隔をあけて配置された複数の第1スプロケットと、該複数の第1スプロケットに巻き付けられた第1チェーンと、によって回転可能に構成されており、
    前記第2環状ブラシは、該第2環状ブラシの回転方向に所定の間隔をあけて配置された複数の第2スプロケットと、該複数の第2スプロケットに巻き付けられた第2チェーンと、によって回転可能に構成されており、
    前記複数の第1スプロケットに対して前記複数の第2スプロケットが、前記第2環状ブラシの回転方向で所定角度ずれて位置している管内清掃機。
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