异物处理系统及利用该系统的异物处理方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种能够迅速清除堆积在构造物内部等特定区域的污泥(sludge)等异物的同时进行净化的异物处理系统及利用该系统的异物处理方法。
【背景技术】
[0002]加热的设备或产品等比较多的钢铁厂为了冷却炼铁设备、钢铁产品等而使用大量的冷却水。为处理所述冷却水，必须具备水箱，且根据使用用途，在所述冷却水中会流入物理性异物、化学性异物等。
[0003]若包含这种异物的用水在水箱内滞留的时间长，则异物会沉淀并形成污泥。如果不清除所述污泥而继续使用，不仅导致水箱设备本身破损，使用冷却水的炼铁设备和装置的故障发生概率也会增高。总而言之，需要清除沉淀在水箱内的污泥。
[0004]为清除这些污泥，过去将水箱内的用水全部排出后，作业人员直接进入水箱内部，通过栗装置等来实施污泥清除作业，或者，利用设置在水箱设备的起重机等装置来收集沉淀在水箱下部的污泥，然后排出到水箱外部。
[0005]在这种情况下，将暂停使用所述水箱的工序，这会导致炼铁工序的生产率降低。而且，在这样排出的污泥中所包含的用水大部分无法正常分离而直接被排出掉，导致资源回收率降低。
[0006]为解决上述问题而提出的一种方法是，制造清扫机器人，在不清除水箱内的水的状态下，清扫机器人进入到水箱内部并清扫污泥的方法。该方法的优点在于，在工厂正常运行的状态下也能够进行清扫。而且，在一年内可以清扫好几次，而不是只清扫一两次，因此不存在一次要清扫大量的污泥的情况，从而能够提高作业效率。
[0007]但是，目前使用的清扫机器人是根据附着在其两侧的履带(caterpillar)的动力来行驶的。为提高机器人的抓地力而利用履带行驶方式，但从钢铁厂内部的水箱的特点来看，有时一般的履带埋在黏土形态的污泥中而会发生无法行驶的情况。即，由于机器人的履带是被埋在污泥层内的状态下进行旋转，因此，轮子像被悬空一样会产生空转的现象。当履带空转时，清扫机器人无法在水箱内行驶。
[0008]因此，需要开发一种如下的清扫机器人:该机器人能够清除履带下侧的污泥，以使履带与水箱构造物的地面接触，使得履带不空转，而且，无论污泥的状态如何，该机器人均能够进行清除，从而在水箱内部能够更有效地进行清扫。并且，还需要异物处理装置，其能够很好地分离通过清扫机器人从水箱内部排出的污泥中所包含的用水，从而提高资源回收率。
[0009]而且，所述清扫机器人和异物处理装置不需要由作业人员进行手工操作，而是根据不同的情况被自动控制，从而能够减少作业人员的工作负荷。
[0010]与此相关的现有技术有公开号第10-2012-0080484号、公开号第10-2003-0043275号等。
【发明内容】
[0011](一)要解决的技术问题
[0012]本发明是为了解决上述现有技术中存在的问题而提出的，其目的在于提供一种装置及方法，该装置及方法能够将清扫机器人稳定地放置在被堆积在构造物内部等特定区域的污泥等的异物层，并且在短时间内确定清扫区域的结构或形状、障碍物等而以最佳的移动迅速清除异物，与此同时通过离心分离或沉降分离等方式来净化被清除的异物，并回收处理流体。
[0013](二)技术方案
[0014]为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种如下所述的异物处理装置及利用该装置的异物处理方法。
[0015]在本发明的异物处理装置的一个实施例中，可包括:清扫机器人，其被投入到特定区域，并通过沉降或行驶来清除特定区域的异物或包含异物的混合流体；以及异物处理装置，其通过异物输送管路与所述清扫机器人连接，并通过离心分离或沉降分离的方式对从所述清扫机器人流入的异物或所述混合流体进行处理。
[0016]在一个实施例中，所述清扫机器人可包括:机器人主体，其安装有行驶驱动单元；第一异物清除单元，其配置在所述机器人主体，并清除所述机器人主体下侧的异物；以及行驶单元，其与所述行驶驱动单元连接，使所述机器人主体在特定区域移动。
[0017]在一个实施例中，所述第一异物清除单元可包括:第一异物吸入单元，其配置在所述机器人主体的下端，以吸入所述机器人主体下侧的异物；以及第一异物输送单元，其配置在所述机器人主体的上端，并与所述第一异物吸入单元连接，以将由所述第一异物吸入单元吸入的异物输送至外部。
[0018]在一个实施例中，所述第一异物吸入单元可包括:下端吸入口，其形成在所述机器人主体的下端，并与所述第一异物输送单元连接，流入所述机器人主体下侧的异物;第一螺杆，其安装在所述机器人主体的下端，并且将所述机器人主体下侧的异物向所述下端吸入口方向移动；以及第一驱动单元，其通过所述第一螺杆和动力传递部件与所述机器人主体连接配置，并且驱动所述第一螺杆。
[0019]在一个实施例中，所述下端吸入口可配置在所述机器人主体下端的中央部分，所述第一螺杆以所述下端吸入口为基准，两侧的所述第一螺杆的螺旋叶片相互反方向形成。
[0020]在一个实施例中，所述第一异物吸入单元还可包括粉碎叶片，所述粉碎叶片形成在所述第一螺杆的两端部，且粉碎所述机器人主体下侧的异物。
[0021 ]在一个实施例中，所述第一异物输送单元可包括:第一栗部件，其配置在所述机器人主体，且与所述下端吸入口连接，以吸入所述机器人主体下端的异物；以及第一异物流量测量传感器，其配置在与所述第一栗部件连接的第一流动管道上，并且测量通过所述第一流动管道向外部排出的异物的流量。
[0022]在一个实施例中，还可包括第二异物清除单元，所述第二异物清除单元安装在所述机器人主体，且清除所述机器人主体的移动方向侧的异物。
[0023]在一个实施例中，所述第二异物清除单元可包括:第二异物吸入单元，其安装在所述机器人主体的移动方向侧，且吸入所述机器人主体的移动方向侧的异物；以及第二异物输送单元，其配置在所述机器人主体的上端，并与所述第二异物吸入单元连接，以将由所述第二异物吸入单元吸入的异物输送至外部。
[0024]在一个实施例中，所述第二异物吸入单元可包括:支撑托架，其配置在所述机器人主体的移动方向上，并且具备吸入异物的前吸入口；支撑连杆，其连接所述机器人主体与所述支撑托架;第二螺杆，其安装在所述支撑托架，且将所述机器人主体的移动方向侧的异物输送至所述前吸入口 ；以及第二驱动单元，其安装在所述支撑托架，且通过动力传递部件与所述第二螺杆连接。
[0025]在一个实施例中，所述前吸入口可形成在所述支撑托架的中央部分，所述第二螺杆以所述前吸入口为基准，两侧的所述第二螺杆的螺旋叶片相互反方向形成。
[0026]在一个实施例中，所述第二异物清除单元还可包括清除角度调节装置，所述清除角度调节装置与所述机器人主体的移动方向侧的异物层的高度对应地调节所述第二异物吸入单元的异物清除角度，所述清除角度调节装置可包括:第三驱动单元，其连接并配置在所述机器人主体与所述支撑连杆之间，以转动所述支撑连杆；以及导块，其配置在所述机器人主体，引导所述支撑连杆的转动范围。
[0027]在一个实施例中，所述清除角度调节装置还可包括第四驱动单元，所述第四驱动单元安装在从所述支撑托架延伸的连接连杆与所述支撑连杆之间，且转动所述连接连杆。
[0028]在一个实施例中，所述第二异物输送单元可包括:第二栗部件，其配置在所述机器人主体，并与所述前吸入口连接，以吸入所述机器人主体的移动方向侧的异物；以及第二异物流量测量传感器，其配置在与所述第二栗部件连接的第二流动管道上，且测量通过所述第二流动管道向外部排出的异物的流量。
[0029]在一个实施例中，所述行驶单元可包括:履带连接体，其连接在与所述行驶驱动单元联动(interlocked)的行驶轮，且配置在所述机器人主体的两侧；以及长钉块，其在所述履带连接体以一定间隔隔开配置，以在特定区域移动的期间提高对异物层的移动性。
[0030]在一个实施例中，所述长钉块可形成之字花纹的结构，且以所述履带连接体的中央部分为基准配置成之字形。
[0031]在一个实施例中，所述行驶单元还可包括通孔，所述通孔在所述履带连接体的中央部分以一定间隔隔开形成，并且当所述机器人主体沉降时，使所述履带连接体下侧的异物排出。
[0032]在一个实施例中，所述异物处理装置可包括:装置框架;异物特性分析装置，其测量从所述异物输送管路流入的所述混合流体的成分比和粘度;第一异物处理装置，其配置在所述装置框架，并且通过离心分离将所述混合流体首次分离成处理流体和异物浓缩液；以及第二异物处理装置，其配置在所述装置框架的所述第一异物处理装置的下部，并且通过沉降分离将经过所述第一异物处理装置的异物浓缩液二次提取成处理流体和异物。
[0033]在一个实施例中，所述第一异物处理装置可包括:水力旋流器，通过离心分离将所述混合流体分离成处理流体和异物浓缩液;溢流单元，其与所述水力旋流器的上端连接，并且排出上升的处理流体；以及异物排出单元，其与所述水力旋流器的下端连接，并且排出下降的异物浓缩液。
[0034]在一个实施例中，所述第二异物处理装置可包括:沉淀池，其配置在所述第一异物处理装置的下部，以使从所述异物排出单元排出的异物浓缩液堆积;提取螺杆，其配置在所述沉淀池内表面的下端，以提取从堆积在所述沉淀池的异物浓缩液中沉降的异物；以及异物收集池，其配置在所述沉淀池的一侧，并且收集通过所述提取螺杆提取的异物。
[0035]在一个实施例中，所述沉淀池可具有倾斜面，所述提取螺杆安装在所述倾斜面，并提取沉降在所述沉淀池下部的异物。
[0036]在一个实施例中，还可包括提取角度调节装置，所述提取角度调节装置根据异物的物理性质值变更基于所述提取螺杆的异物提取角度，所述提取角度调节装置包括:旋转框架，其支撑所述沉淀池，并且通过铰链部件与所述装置框架连接；以及第五驱动单元，其与所述铰链部件隔开一定距离且连接在所述装置框架与所述旋转框架之间，以变更所述旋转框架的角度。
[0037]在一个实施例中，所述第二异物处理装置还可包括:排水阀，从所述沉淀池的下端面隔开一定高度而安装，以便排出从堆积在所述沉淀池的异物浓缩液中分离的处理流体；以及处理水箱，其配置在所述沉淀池的下部，并且收集从所述排水阀排出的处理流体。
[0038]在一个实施例中，还可包括排出分散装置，所述排出分散装置配置在所述异物排出单元与所述沉淀池之间，并且根据异物的物理性质值来调节异物的分散角度，以使从所述异物排出单元排出的异物浓缩液向所述沉淀池的宽度方向均匀地排出，所述排出分散装置可包括:固定面板，其配置在所述装置框架的所述异物排出单元的下端;活动面板，其通过轴可旋转地连接在所述固定面板；以及第六驱动单元，其与所述轴连接，并且通过旋转所述轴来调节所述固定面板与所述活动面板之间的角度。
[0039]在一个实施例中，还可包括处理流体输送管路，所述处理流体输送管路连接在特定区域与所述异物处理装置之间，并且将在所述异物处理装置清除异物的处理流体供给至特定区域，所述异物输送管路连接在所述第一流动管道、所述第二流动管道与所述水力旋流器之间，所述处理流体输送管路连接在特定区域与所述溢流单元或者所述处理水箱之间。
[0040]在一个实施例中，还可包括控制部，所述控制部对所述清扫机器人、所述异物处理装置、所述异物输送管路或者所述处理流体输送管路进行控制。
[0041]在一个实施例中，所述控制部可包括:清扫机器人控制单元，其控制特定区域的所述清扫机器人的行驶或异物的清除；异物处理装置控制单元，其控制用于处理从清扫机器人流入的所述混合流体的异物处理装置;异物输送管路控制单元，其控制所述清扫机器人与所述异物处理装置之间的异物的输送；以及处理流体输送管路控制单元，其控制所述异物处理装置与所述特定区域之间的处理流体的输送。
[0042]在一个实施例中，所述清扫机器人控制单元可包括:行驶驱动器，其控制特定区域的所述清扫机器人的行驶速度或行驶方向；第一异物清除驱动器，其控制用于清除所述清扫机器人下部的异物的所述第一异物清除单元;第二异物清除驱动器，其控制用于清除所述清扫机器人的移动方向侧的异物的所述第二异物清除单元；以及当前位置判断单元，其判断特定区域的所述清扫机器人的当前位置。
[0043]在一个实施例中，所述第一异物清除驱动器可包括:第一螺杆运行单元，其运行用于收集所述清扫机器人下部的异物的所述第一螺杆;第一栗部件运行单元，其运行用于将从所述清扫机器人的下部流入的异物向外部排出的所述第一栗部件；以及第一流量测量单元，其测量通过所述第一栗部件排出至外部的异物的流量，其中，当在所述第一流量测量单元测量的异物的流量小于预设定的运行标准流量时，所述第一螺杆和所述第一栗部件将停止运行。
[0044]在一个实施例中，所述第二异物清除驱动器可包括:第二螺杆运行单元，其运行用于收集所述清扫机器人的移动方向侧的异物的所述第二螺杆;第二栗部件运行单元，其运行用于将从所述清扫机器人的移动方向侧流入的异物向外部排出的所述第二栗部件；以及第二流量测量单元，其测量通过所述第一栗部件排出至外部的异物的流量，其中，当在所述第二流量测量单元测量的异物的流量小于预设定的运行标准流量时，所述第二螺杆和所述第二栗部件将停止运行。
[0045]在一个实施例中，所述第二异物清除驱动器可包括:异物层高度测量单元，其测量所述清扫机器人移动方向侧的异物层的高度；以及清除角度调节单元，与通过所述异物层高度测量单元测量的异物层的高度对应地变更所述第二螺杆的高度。
[0046]在一个实施例中，所述控制部还可包括:中央处理单元，其与所述清扫机器人控制单元、所述异物处理装置控制单元、所述异物输送管路控制单元或所述处理流体输送管路控制单元连接，并且处理从这些单元收集的信息并执行作业人员的控制指令；以及显示单元，其与所述中央处理单元连接，并且向作业人员显示通过所述中央处理单元收集的信息。
[0047]在一个实施例中，所述中央处理单元可包括:运算单元，运算从所述清扫机器人控制单元、所述异物处理装置控制单元、所述异物输送管路控制单元或者所述处理流体输送管路控制单元收集的信息；电源单元，接通或关闭所述清扫机器人或所述异物处理装置的电源；以及路径判断及设定单元，设定清扫机器人在特定区域的清扫区域和清扫路径。
[0048]在一个实施例中，所述路径判断及设定单元可包括:清扫区域设定单元，设定清扫机器人在特定区域的清扫区域;障碍物判断单元，判断所设定的清扫区域内的障碍物的存在与否、位置以及能否克服障碍物；以及清扫路径设定单元，考虑所设定的清扫区域和无法克服的障碍物的位置来设定所述清扫机器人的清扫路径。
[0049]在本发明的一个实施例中，利用异物处理系统的异物处理方法包括:准备步骤，将所述清扫机器人投入至特定区域，并判断和设定清扫路径;异物吸入步骤，所述清扫机器人在特定区域行驶的同时吸入异物或包含异物的混合流体；以及异物处理步骤，处理从所述清扫机器人吸入的所述混合流体。
[0050]在一个实施例中，所述准备步骤可包括:清扫区域设定步骤，通过确定特定区域的大小及形状来设定清扫区域；自身位置判断步骤，判断清扫机器人在特定区域的当前位置；障碍物判断步骤，判断设定的清扫区域内的障碍物的存在与否、位置及能否克服障碍物；以及清扫路径设定步骤，基于设定的清扫区域、所述清扫机器人的当前位置以及无法克服的障碍物的位置信息，设定所述清扫机器人的清扫路径。
[0051]在一个实施例中，所述异物吸入步骤可包括:第一异物清除步骤，清除所述清扫机器人下部的异物；行驶步骤，所述清扫机器人沿着设定的清扫路径行驶;第二异物清除步骤，清除所述清扫机器人的移动方向侧的异物；以及到达目标点判断步骤，判断所述清扫机器人在设定的清扫区域内是否到达最终目标点。
[0052]在一个实施例中，在所述第一异物清除步骤中，可通过比较从所述清扫机器人下部流入的异物的流量和预设定的运行标准流量来决定是否运行。
[0053]在一个实施例中，所述第二异物清除步骤可包括:异物层高度测量步骤，测量特定区域的异物层的高度;清除角度调节步骤，通过比较所述第二螺杆的高度与所述异物层的高度，与异物层的高度对应地变更所述第二螺杆的高度；以及异物流量比较步骤，测量所吸入的异物的流量，并将其测量结果与预设定的运行标准流量进行比较。
[0054]在一个实施例中，在所述第二异物清除步骤中，可根据所述清扫机器人最终到达目标点与否来决定是否运行。
[0055]在一个实施例中，所述异物处理步骤可包括:异物特性分析步骤，分析从所述异物吸入步骤中流入的所述混合流体的物理性质值;第一异物分离步骤，通过离心分离将所述混合流体分离成处理流体和异物浓缩液；以及第二异物分离步骤，通过沉降分离将所述异物浓缩液分离成处理流体和异物。
[0056]在一个实施例中，还可包括排出分散调节步骤，在该步骤中，根据在所述异物特性分析步骤中测量得到的异物的物理性质值，调节从所述第一异物分离步骤流入到所述第二异物分离步骤的异物浓缩