CN102080567B

CN102080567B - 隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置

Info

Publication number: CN102080567B
Application number: CN2010105614177A
Authority: CN
Inventors: 眭艳辉; 姚炜; 张豪杰; 刘洋; 周洁; 金彩虹; 何丹农
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2010-11-27
Filing date: 2010-11-27
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-11-27
Also published as: CN102080567A

Abstract

本发明涉及一种隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置。它包括导轨、行走机构、升降机构、伸缩机构、防倾斜结构和吹扫结构，通过行走机构沿着导轨行走以及通过升降机构，实现了对净化材料架的指定位置进行搬运、更换以及对指定净化材料模块进行吹扫，防倾斜结构保证了整个装置在搬运、更换和吹扫过程中不发生倾斜。此自动搬运、更换和吹扫装置涉及机械传动、隧道空气治理等技术领域。

Description

隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置

技术领域

本发明涉及一种用于对隧道空气污染物治理装置中净化材料模块进行自动搬运和更换、以及可对净化材料进行吹扫的装置。涉及机械传动、隧道空气污染物治理等技术领域。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，公路隧道的建设对缓解中心城区主干道路的交通拥堵，减少路面环境污染发挥着越来越重要的作用。但由于隧道均为半封闭结构，隧道内外空气交换速度较慢，汽车排出的尾气在隧道内累积，当有害气体达到一定浓度后就会对人体健康产生不良影响。研究表明，隧道内空气污染物种类繁多，主要包括颗粒物（PM）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（THC）和氮氧化物（NO_X）等，如不及时排出，将严重影响隧道内驾乘人员的行车安全和身体健康。目前，隧道内废气一般采用高空风塔或地面风塔群排放，但这种排放方式并没有使污染物总量减少，所排放的污染物在高空扩散后又会造成区域性污染；同时，在中心城区建设几十米高的隧道废气排放风塔，往往与周边景观难以协调，影响市容市貌。当前，国内外公认的解决方案是，在排放时，应先对隧道内的混合污染物进行净化处理，实现达标排放。

随着城市交通需求量不断增大，为缓解城市交通压力，更多的城市隧道将建成并投入使用，隧道内由于机动车尾气排放引发的污染问题也将变得更加严峻，开展治理隧道空气污染的研究及应用已迫在眉睫。现在治理隧道空气污染装置主要包括静电除尘装置、净化材料催化与吸附装置。其中净化材料涂覆在蜂窝陶瓷等载体上，通过将涂有净化材料的蜂窝陶瓷组合成一个模块。放置在净化材料整体框架上。净化材料模块整体重量较重，人工进行搬运、更换不仅费力，而且不安全。而且净化材料模块使用一段时间后，会有一定的灰尘堆积在蜂窝陶瓷小孔内，需要高压气流将灰尘吹出蜂窝陶瓷小孔，净化材料的自动搬运、更换和吹扫装置就应运而生了。

目前，国内并没有对净化材料模块进行自动搬运、更换和吹扫装置的相关专利。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，用于隧道空气治理装置中净化材料模块的搬运、更换以及对净化材料模块的吹扫。

为达到上述目的，本发明的构思是：本发明由导轨、行走机构、升降机构、伸缩机构、吹扫结构、防倾斜结构、精确定位机构、以及智能控制系统组成。通过行走机构沿着导轨行走以及通过升降机构，实现了对净化材料框架的指定位置进行搬运、更换以及对指定净化材料模块进行吹扫。采用防倾斜结构保证了整个装置在更换过程中不会因为伸缩叉架向前伸出而导致前倾，在吹扫过程中不因高压气体的喷出造成的反冲力而导致后倾。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，包括设置在隧道内的净化材料架和辅设于净化材料架前的导轨，其特征在于：

(1) 有一个由底板通过四根立杆固定连接顶板构成的净化材料模块搬运架，所述底板通过一个行走机构搁置于所述导轨上，使净化材料模块搬运架能沿导轨长度方向运动；

(2) 所述净化材料模块搬运架上装有一个升降机构，在所述升降机构上装有一个伸缩机构，被搬运的净化材料模块搁置于所述伸缩机构上；

(3) 所述净化材料模块搬运架的顶部装有一个防倾斜机构；

(4) 所述净化材料模块搬运架上装有一个吹扫装置，对净化材料架（9）上的净化材料模块进行喷吹扫除积尘。

所述导轨是由两根平行放置的导轨组成，导轨与净化材料框架平行放置。行走机构的四个行走轮在导轨上行走

净化材料框架用于放置净化材料模块。净化材料模块可以是由涂覆有净化材料的蜂窝陶瓷紧密的组合放置在金属框架中，组成一个模块。净化材料模块不限于此种形式。当把所需的净化材料均放置在净化材料框架上，然后摆放在隧道空间内，使得隧道内所有的空气都流经涂覆有净化材料的蜂窝陶瓷或其它载体，达到催化吸附隧道空气中污染物的目的。

所述行走机构是由同定在装置底板上的行走电机、链轮链条传动副、四个安装在装置底部的行走轮、行走轮轴组成的。行走电机通过行走电机支承板与底板相连接。链轮与电机输出端固定连接，组成链轮链条传动副。

所述伸缩机构由电机，固定在升降平台下的伸缩电机、同步带轮、同步齿形带、伸缩叉架、固定连接件、丝杆以及伸缩导轨组成。伸缩电机动力输出端与同步带轮相连接，同步带轮通过皮带与另一同步带轮相连接。当需要将净化材料模块搬出净化材料框架中时，伸缩叉架伸出，伸入到净化材料模块底部，完全接触后，通过升降机构慢慢提升伸缩叉架，使净化材料模块与净化材料框架脱离，然后伸缩叉架慢慢收回。

所述防倾斜结构是由安装在自动搬运、更换和吹扫装置的型钢框架结构上方的导向轮和固定在轨道上方的T型钢结构组成，通过安装顶部限位轮，顶部限位轮与顶部限位板的两侧紧密接触，顶部限位轮随着装置在导轨上运动在顶部限位板上进行滚动。此防倾斜结构保证了整个装置在更换过程中不因伸缩叉架上的模块伸出而前倾，在吹扫过程中不因高压气体的喷出而后倾。

所述精确定位机构，它由布置在净化材料自动搬运和吹扫装置行程路线上的光电传感器、行程开关等组成。智能控制系统，它通过获取精确行走机构的信号来控制升降机构、升缩机构中的动力电机，进而实现将净化材料模块放入或搬出净化材料结构框架中指定的位置以及对指定净化材料模块进行吹扫。防倾斜结构保证了整个装置在更换过程中不因伸缩叉架上的模块伸出而前倾，在吹扫过程中不因高压气体的喷出而后倾。

有密封装置，它具有一定弹性的密封件，密封结构底部固定在净化材料框架上，每一个净化材料模块放入净化材料框架后，都与一个密封装置紧密接触。当净化材料模块放入净化材料框架中时，通过施加一定的推力使得密封装置处于被压缩状态，保证了密封装置的密封效果。

所述吹扫装置是：吹扫总管垂直固定在底板上，吹扫总管通过底部的连接管与连接高压气源的管道连接。高压气体通过吹扫管上的喷嘴喷出，气流以较快速度通过净化材料模块中的蜂窝陶瓷的小孔，将附着在小孔内的粉尘等吹出小孔，从而达到吹扫净化材料模块的目的。吹扫装置可在智能控制系统的控制下，通过控制行走机构和升降机构的运动，对指定的净化材料模块进行吹扫。

上述智能控制系统是以可编程序逻辑控制器(PLC)为核心的系统，输入端连接通讯电器、行程开关及光电传感器，分别安装在搬运和吹扫装置行程路线上，输出端连接继电器及接触器，分别与行走机构、升降机构及伸缩机构中的电机相连接。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实际性特点和显著优点：本发明设有行走机构和升降机构及伸缩机构，实现对净化材料架的指定位置进行搬运、更换以及对指定净化材料模块进行吹扫，设有防倾斜机构，防止搬运架发生倾斜；设有吹扫装置进行自动吹扫。

附图说明

图1本发明装置总体结构示意图；

图2本发明装置底部局部放大图；

图3本发明装置中部局部放大图；

图4本发明装置顶部局部放大图；

图5行走机构示意图（图2中A向视图）；

图6升降机构立体示意图；

图7伸缩机构示意图（图6中B向视图）；

图8净化材料架及净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置综合立体示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例1：参见图1和图8，本隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，包括设置在隧道内的净化材料架9和辅设于净化材料架9前的导轨1，其特征在于：(1)、有一个由底板8通过四根立杆32固定连接顶板7构成的净化材料模块搬运架，所述底板8通过一个行走机构2搁置于所述导轨1上，使净化材料模块搬运架能沿导轨1长度方向运动；(2)、所述净化材料模块搬运架上装有一个升降机构3，在所述升降机构3上装有一个伸缩机构4，被搬运的净化材料模块搁置于所述伸缩机构4上；(3)、所述净化材料模块搬运架的顶部装有一个防倾斜机构5；(4)、所述净化材料模块搬运架上装有一个吹扫装置6，对更换下来的净化材料模块进行喷吹扫除积尘。

实施例2：本实施例与实施例1基本相同，特别之处如下：在图2和图5中，1为导轨，驱动电机21是驱动装置沿着导轨1行走的电机，故称为行走电机，行走电机21通过支承板27固定在底板8上，行走电机21的主轴与链轮26c相连接，链条25将链轮26a、26b、26c连接起来，链轮26a和轮轴24a固定连接，轮轴24a在靠近两端的位置分别与行走轮22a、22d固定连接，轮轴24b在靠近两端的位置分别与行走轮22b、22c固定连接，轮轴的两端插入支承板的圆孔中。

参见图2和图6，升降机构3的结构：升降电机31固定连接在底板8上，其主轴穿过底板3上的圆孔与同步轮36a相连接，同步齿形带将同步轮36a、36b、36c连接起来，其中同步轮36b和同步轮36c的型号、大小完全相同，同步轮36b与丝杆34a固定连接，而同步轮36c则与丝杆34b固定连接，因而，当升降电机运转时，在主动轮36a的驱动下，分别与从动轮36b、36c连接的丝杆33a、33b将以同样大小的速度进行转动，如图4中所示，丝杆33a、33b的上端分别与丝杆套37a、37b连接，丝杆套34a、34b固定连接在升降板2侧，当升降电机运行时，通过丝杆33a、33b分别与丝杆套34a、34b的传动，实现升降平台的上升或下降运动，而丝杆套37a、37b起到了定位丝杆的作用。

从图3、图6以及图7中可以看出，伸缩机构4的结论：伸缩电机46通过支承板47a固定在升降板37上，伸缩电机的主轴与同步带轮44a固定连接，同步齿形带45连接同步带轮44a和同步带轮44b，同步带轮44b与丝杆49的一端固定连接。丝杆套42与丝杆49进行啮合传动，丝杆套42通过丝杆连接件48与伸缩叉架41固定连接，当伸缩电机运动时，转动的电机主轴带动同步带轮44a进行转动，从而带动同步齿形带进行运动，同时同步带轮44b在同步齿形带的带动下进行转动，从而带动丝杆49进行转动，最后通过丝杆49和丝杆套42的啮合传动，滑块43a、44b均固定连接在伸缩叉架（41）上，同时在升降板37上安装两条平行的滑动导轨（38a、38b），使得伸缩叉架在丝杆的转动驱动下，通过滑块43和滑动导轨38的配合，可以平滑的前伸或后缩，通过控制伸缩电机的正方转就可以达到控制伸缩叉架前伸还是后退的目的，通过调节伸缩电机的转速就可以控制前伸或后退的运动速度。

从图6中可见，防倾斜机构5的结构：通过在装置顶部安装限位轮52a、52b，可以使得在装置沿着导轨1移动的过程中，轮子在顶部限位板51上面进行滚动，并不影响装置沿着导轨方向上的运动，而当进行净化材料的更换时，需要将支承净化材料模块的伸缩叉架41伸出的时候，如果没有采用顶部限位，则整个装置会朝着伸缩叉架伸出的方向倾斜。可见，安装限位轮以及限位T型板，可以防止装置倾斜的出现，其中限位T型板与隧道整体结构固定连接在一起，确保T型板不会因为限位轮对其的推力而出现移动甚至变形。

参见图1、图3和图4，所述吹扫装置6由吹扫管61和喷嘴62组成，其中，吹扫管61一端与高压气源相连接，喷嘴62均布于吹扫管61上。

当需要将净化材料模块进行装入净化材料架9时，首先，控制自动搬运、更换和吹扫装置回到装料的地点，即回到控制原点，通过机械装置或人力将净化材料模块放置在伸缩叉架41上，然后通过PLC控制器发出控制信号控制行走电机沿着导轨向指定位置移动，通过光电开关、限位开关反馈的信号，在装置到达指定位置后，行走电机停止运转。然后通过开启升降电机31提升升降板37、伸缩叉架41以及装载在伸缩叉架41上的净化材料模块直至到达指定高度，此时的高度一般要比净化材料模块放入净化材料架9后的实际高度要2-5mm，然后通过控制伸缩电机46，通过丝杆结构驱动伸缩货叉41深入指定的净化材料架9中，然后控制升降电机使净化材料模块的位置下降，直至放置到净化材料架9的托架91上，而密封装置92是具有一定弹性的可压缩结构，密封结构92底部固定在净化材料架9上，当净化材料模块放置在净化材料架9时，密封装置92处于压缩状态，使得密封装置92与净化材料架9紧密接触。

当需要对净化材料模块进行更换时，其将净化材料取出的过程与上述过程恰恰相反。

当需要对指定净化材料模块进行吹扫时，将吹扫总管61底部的连接管与连接高压气源的管道连接，通过行走机构，当装置运动到指定位置后，打开连接吹扫总管与高压管道的电磁阀，高压气体通过吹扫管上的喷嘴62喷出，气流以较快速度通过净化材料模块中的蜂窝陶瓷的小孔，将附着在小孔内的粉尘等吹出小孔，从而达到吹扫净化材料模块的目的。

Claims

1.一种隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，包括设置在隧道内的净化材料架（9）和辅设于净化材料架（9）前的导轨（1），其特征在于：

a.有一个由底板（8）通过四根立杆（32）固定连接顶板（7）构成的净化材料模块搬运架，所述底板（8）通过一个行走机构（2）搁置于所述导轨（1）上，使净化材料模块搬运架能沿导轨（1）长度方向运动；

b.所述净化材料模块搬运架上装有一个升降机构（3），在所述升降机构（3）上装有一个伸缩机构（4），被搬运的净化材料模块搁置于所述伸缩机构（4）上；

c.所述净化材料模块搬运架的顶部装有一个防倾斜机构（5）；

d.所述净化材料模块搬运架上装有一个吹扫装置（6），对净化材料架（9）上的净化材料模块进行喷吹扫除积尘。

2.根据权利要求1所述的隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，其特征是在于所述导轨（1）由两根平行放置的导轨组成；所述行走机构（2）由一个行走电机（21）、两个链轮（26a、26b）和一个链条（25）组成的链轮传动副、四个安装在搬运、更换和吹扫装置底部的行走轮（22a、22b、22c、22d）、两个行走轮轴（24a、24b）组成；所述行走电机（21）通过行走电机支承板（27）与底板（8）相连接；一个链轮（26c）与行走电机（21）输出端固定连接，另外两个链轮（26a、26b）分别与轮轴（24a、24b）固定连接；三个链轮（26a、26b、26c）成直线排列而均与链条（25）相啮合，组成链轮链条传动副。

3.根据权利要求1所述的隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，其特征是在于所述升降机构由升降电机（31）、同步带轮（36a、36b、36c）、同步齿形带（35）、升降板（37）、滑动轴承、丝杆套（34a、34b）以及丝杆（33a、33b）组成；所述升降电机（31）固定在底板（8）上；一个同步带轮（36b）与升降电机（31）的输出端固定连接，另外2个同步带轮（36a、36c）分别与2个丝杆（33b、33a）的一端固定连接；3个同步带轮（36a、36b、36c）与同步齿形带（35）共同组成一个传动副；升降板（37）上，升降板（37）和四根导向立柱（32a、32b、32c、32d）通过滑动轴承相连接；所述丝杆套（34a、34b）与升降板（37）固定连接；所述丝杆与丝杆套是两根丝杆（33a、33b）与两个丝杆套（34a、34b）组成一个丝杆传动副；所述的丝杆（33a、33b）的一端与同步带轮（36c、36b）相连接，另一端与顶部支架（7）相连接。

4.根据权利要求3所述的隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，其特征在于所述伸缩机构由一个伸缩电机（46）、两个同步带轮（44a、44b）、一个同步齿形带（45）、一个伸缩叉架（41）、一个固定连接件（48）、一个伸缩丝杆（49）以及两个滑块（43a、43b）与滑动导轨（38a、38b）组成；所述伸缩电机（46）通过支承板与所述升降板（37）固定连接；所述两个同步带轮（44a、44b）中一个同步带轮（44a）与伸缩电机（46）动力输出端相连接，另一个同步带轮（44b）与丝杆（49）的一端固定连接；两个所述同步带轮（44a、44b）与所述同步齿形带（45组成一个同步皮带传动副；所述伸缩丝杆（49）的一端与一个同步带轮（44b）连接，另一端与固定在所述升降板（37）上的支承板（47c）相连接；所述伸缩叉架（41）通过丝杆套连接件（48）与丝杆套（42）固定连接；所述伸缩叉架（41）的下面与两个滑块（43a、43b）固定连接；所述两个滑块（43a、34b）中一个滑块（43a）位于一个滑动导轨（38a）上，另一个滑块（43b）位于另一个滑动导轨（38b）上，两个滑块与滑动导轨组成滑动运动副；所述两个滑动导轨（38a、38b）均位于升降板（41）上，且相互平行。

5.根据权利要求1所述的隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，其特征在于所述防倾斜机构，由一个顶部限位板（51）和四个顶部限位轮（52）组成；所述顶部限位板（51）与隧道整体结构通过连接件固定连接以固定其位置；所述顶部限位轮（52）的底座与顶部支承板（7）固定连接，四个顶部限位轮（52）随着行走机构（2）在导轨（1）上运动而在顶部限位板（51）上滚动。

6.根据权利要求1所述的隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，其特征在于所述吹扫装置（6）由吹扫管（61）和喷嘴（62）组成，其中，吹扫管（61）一端与高压气源相连接，喷嘴（62）均布于吹扫管（61）上。

7.根据权利要求1所述的隧道空气净化材料模块自动搬运、更换和吹扫装置，其特征在于有一个智能控制系统，它是以可编程序逻辑控制器PLC为核心，输入端连接通讯电器、行程开关及光电传感器，分别安装在搬运和吹扫装置行程路线上，输出端连接继电器及接触器，分别与行走机构（2）、升降机构（3）及伸缩机构（4）中的电机相连接。