CN104912019A - 一种汽车自主式微喷同步抑尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车运输时产生粉尘的自主微喷同步抑尘系统。该系统包括水压控制单元、喷洒单元及数控单元。该系统利用汽车排放的尾气、储气罐富余压气以及气缸排出的废气对压力水箱增压，通过微喷管网及监控系统对汽车运输时产生的粉尘实行实时同步控制。本发明充分利用尾气/废气对水箱进行增压，与微喷技术有机结合，实现起尘与抑尘同步，耗水量小；使汽车尾气/废气排放前得到过滤和净化，并消除尾气产生的二次扬尘；润湿并冷却汽车轮胎与轴承，提高轮轴寿命；采用手动及数控方式操作，系统技术工艺及操作简单，无任何二次污染。此抑尘技术除用于汽车外，还可用于挖掘机、铲运机、推土机及其他装运卸机械设备作业时的同步抑尘，具有广泛的应用性。

Description

一种汽车自主式微喷同步抑尘系统

技术领域：

本发明涉及一种用于运输道路及其他作业场地粉尘控制的自主式同步抑尘技术，可用于矿山低等级道路、生产场地及专用交通等运输道路的汽车运输、挖掘机械及装载机械作业时产生粉尘的实时控制，属环境领域。

背景技术：

运输道路粉尘主要来自积尘及土质路面车轮碾压，在车轮动荷载、运行风荷载以及尾气排放等造成扬尘。自上世纪80年代以来，抑尘剂技术用于矿山道路粉尘控制的研究方兴未艾，但抑尘剂技术作为人们追求的终极目标，受到人们习惯与观念、性价比、使用简易性以及水资源价格等因素限制，并未得到广泛应用，洒水防尘仍然是矿山普遍使用的抑尘方法。然而，大量的实践表明，洒水防尘的抑尘效果差，一般洒水一次的有效抑尘时间仅10-20分钟。要达到理想的抑尘效果，须增加洒水频次。如此，将导致洒水设备及人员增加，水资源消耗增大，从而增大成本。同时，洒水频次的增加会对运输作业产生大的干扰。此外，在干旱地区，水资源紧缺，洒水防尘往往是象征性的，即使在水资源较丰富的矿区，也很难达到理想的效果。装载及挖掘设备产生的粉尘，由于机械作业本身的动态性、周期性，粉尘发生不固定，且存在于作业的挖掘及装载等动作中，抑尘非常困难，通常的方法是事先给作业对象洒水湿润，但如此将导致运输负荷加大，增大成本，降低效益，而且很难对挖掘及装载动作中产生的粉尘加以控制。由于粉尘严重又得不到有效控制，将导致：（1）卫生条件差，影响人体身心健康；（2）能见度差，运行效率降低，事故率增加；（3）汽车发动机及轮轴等损坏加剧，设备大修周期缩短，维修费用增加；（4）影响矿山周围农作物生长，造成减产。事实上，洒水防尘的效率具有很大的提升空间。一方面，由于入渗速率的限制，洒水车洒水会造成大量水资源流失，在坡道上更为严重，容易造成水土流失，冲刷破坏路面，恶化路矿；另一方面，洒水周期很难与运矿车辆的运行周期一致，抑尘效果最佳时段内可能车辆运行少，抑尘效果差的时段车辆反而多，这样洒水效率难以发挥，难以达到最佳的抑尘效果。

发明内容：

为了克服现有洒水防尘起尘和抑尘不同步、效果差、效率低、水资源浪费严重等问题，本发明提供一种汽车自主式微喷同步抑尘系统。

本发明的技术方案是：一种汽车自主式微喷同步抑尘系统，该系统包括水压控制单元、喷洒单元及数控单元；

该系统包括水压控制单元、喷洒单元及数控单元；

所述水压控制单元包括四通、压力水箱、压力传感器、水位传感器及流量传感器；

所述喷洒单元是电磁控制阀及微喷头组；

所述数控单元包括第一接口设备、第二接口设备、放大器、数字应变计、显示器和控制器，且所述第一接口设备、第二接口设备、放大器、数字应变计、显示器和控制器的输出/输入信号均为电信号；

其中，所述压力水箱用以存储喷洒的清洁水，所述压力水箱上设有压力表、注水阀、泄压阀、水位表和水位传感器，所述四通通过第一连接管和第一止逆阀与发动机的第一排气管联通，通过第三连接管和第三止逆阀与储气罐的第三排气管联通，通过第二连接管、三通和第二止逆阀与汽车的气缸的第二排气管联通、通过第二连接管与所述压力水箱的压力水箱的进气口联通，将发动机排放的尾气与储气罐富余的压缩空气以及卸载时气缸的排气引入所述压力水箱内对所述压力水箱内的水进行增压，所述压力水箱通过电磁控制阀、流量表、流量传感器、第三三通、第五连接管、第四三通、连接套、第五三通和微喷头组联通将增压后的水由所述微喷头组喷洒出，

所述压力传感器所述水位传感器和流量传感器将采集到实时数据转成电信号经所述第一接口设备发送给所述放大器，所述放大器通过CR-655接口电缆向所述数字应变计传输数据，所述数字应变计通过RS-232C接口电缆向所述显示器传输数据，进行数据集成，然后由所述控制器实现对微喷系统的控制；所述电磁控制阀通过第二接口设备与所述放大器连接。

进一步，该系统还包括手动控制阀，所述手动控制阀设置所述压力水箱与所述电磁控制阀之间的管路上。

进一步，所述压力水箱内预设过滤网膜。

进一步，所述数字应变计和显示器的直流工作电压为6V。

进一步，所述微喷头组由侧向或正向分别布置前轮前后两侧前轮前向微喷头和前轮后向微喷头，侧向或正向布置在中轮的前端中轮前向微喷头 ，侧向或正向布置在后轮后向后端后轮后向微喷头，前轮前向微喷头、前轮后向微喷头、中轮前向微喷头，在后轮和后轮后向微喷头，喷射角度可以任意调节，喷射范围≥1.5倍的轮胎宽度。

本发明的有益效果是，由于采用上述技术方案，充分利用了汽车排放的尾气与自卸式汽车压气罐富余的压缩空气以及卸载时气缸的排气，对车载水箱进行增压产生压力水，通过微喷系统直接对车轮运动诱发的粉尘进行抑尘控制，实现起尘与抑尘同步，微喷量小，可大大减少喷洒水量和提高抑尘效率，并且大大减少喷洒的人力、物力和财力消耗，降低成本，提高效益。此外，汽车尾气通过水箱后，碳尘颗粒、废气与油雾可得到净化；此外，消除了尾气及气缸排气产生的二次扬尘。

将该系统安装在自卸式汽车、其他运输卡车、挖掘机及其他铲运机、装运机、装岩机等作业产尘设备上，可实现对压气罐、水箱内压力、流量及水位的实时监测，通过改变微喷头的喷射角度和喷速，可实现对轮胎等起尘机构的自洁式喷洒，并通过安装在驾驶室的控制终端实现控制过程，操作简单，自动化程度高。

附图说明：

图1为本发明的汽车自主式微喷同步抑尘系统的逻辑框图。

图2为本发明的压力水箱的压力生成及连接示意图。

图3为本发明的压力水箱与微喷头连接示意图。

图4为本发明的压力水箱布置示意图。

图5为本发明的压力水箱A向投影图。

图6为本发明的微喷头布置示意图。

图中：

 1.发动机，2.第一排气管，3.第一止逆阀，4.第一连接管，5.四通，6.第二连接管，7.压力水箱进气口，8.压力水箱，9. 储气罐，1O.第一三通，11.第二排气管，12. 第二止逆阀，13.第三连接管，14.气缸，15.第四连接管，16. 过滤网膜，17.第三排气管，18. 第三止逆阀，19.第五连接管，20.压力表，21.压力传感器，22.注水筏，23.卸压阀，24.水位表，25.水位传感器，26.手动控制阀，27.电磁控制阀，28.流量表，29.流量传感器，30.第三三通，31.第五连接管，32.第四三通，33.第四连接套，34.第五三通，35.车箱，36.底盘，37.气缸，38.卡槽式三角支架，39.固定环套，40.固定卡座，41.卸载车门，42.前轮前向微喷头，43.前轮，44.前轮后向微喷头，45.中轮前向微喷头，46.中轮，47.后轮后向微喷头，48.后轮。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案左进一步说明。

如图1所示为本发明的一种汽车自主式微喷同步抑尘系统，系统主要由三部分组成：水压控制单元喷洒单元和数控单元。

该系统包括水压控制单元、喷洒单元及数控单元；

所述水压控制单元包括四通、压力水箱、压力传感器、水位传感器及流量传感器；

所述喷洒单元是电磁控制阀及微喷头组；

所述数控单元包括第一接口设备、第二接口设备、放大器、数字应变计、显示器和控制器，且所述第一接口设备、第二接口设备、放大器、数字应变计、显示器和控制器的输出/输入信号均为电信号；

其中，所述压力水箱用以存储喷洒的清洁水，所述压力水箱上设有压力表、注水阀、泄压阀、水位表和水位传感器，所述四通通过第一连接管和第一止逆阀与发动机的第一排气管联通，通过第三连接管和第三止逆阀与储气罐的第三排气管联通，通过第二连接管、三通和第二止逆阀与汽车的气缸的第二排气管联通、通过第二连接管与所述压力水箱的压力水箱的进气口联通，将发动机排放的尾气与储气罐富余的压缩空气以及卸载时气缸的排气引入所述压力水箱内对所述压力水箱内的水进行增压，所述压力水箱通过电磁控制阀、流量表、流量传感器、第三三通、第五连接管、第四三通、连接套、第五三通和微喷头组联通将增压后的水由所述微喷头组喷洒出，

所述压力传感器所述水位传感器和流量传感器将采集到实时数据转成电信号经所述第一接口设备发送给所述放大器，所述放大器通过CR-655接口电缆向所述数字应变计传输数据，所述数字应变计通过RS-232C接口电缆向所述显示器传输数据，进行数据集成，然后由所述控制器实现对微喷系统的控制；所述电磁控制阀通过第二接口设备与所述放大器连接。

如图2所示，本发明在实施例中压力水箱的压力生成及连接示意图。发动机1排放的尾气经第一排气管2、第一止逆阀3及第一连接管4，经四通5、第二连接管6及水箱进气口7进入压力水箱8；气缸14作业时的排气经排气管9、第二排气管11、第二止逆阀12、第三连接管13、第一三通10，再经四通5、第二连接管6及水箱进气口7进入压力水箱8；气缸的数量视所实施的机械设备的不同而有所差别，一般为2个到多个，本实施例中给出4个气缸。储气罐9的富余压气经第三排气管17、第三止逆阀18、第五连接管19，再经四通5、第二连接管6及水箱进气口7进入压力水箱8；压力水箱8内的压力由压力表20指示，并经压力传感器21经第一接口设备传输到数控单元；压力水箱8中水由注水阀22输入，压力水箱8中水位由水位表24指示，并由水位传感器25经第一接口设备传输到数控单元；压力水箱8中设置卸压阀23，当水箱8中压力超过额定压力时，卸压阀23启动并卸压；压力水箱8中的压力水经手动控制阀26进入本实施例图1的喷洒单元。

在图2的实施例中，在压力水箱8内预设过滤网膜16，压力水通过过滤网膜16后输入手动控制阀26，再进入微喷控制系统。

如图3所示，本发明在实施例中压力水箱与微喷头连接示意图。压力水箱8中压力水经手动控制阀26、电磁控制阀27、流量表28、流量传感器29、第三三通30、第五连接管31、第四三通32、第四连接套33、第五三通34，进入由前轮前向微喷头42、前轮后向微喷头44、中轮前向微喷头45和后轮后向微喷头47组成的微喷头组内。

在图3的实施例中，电磁控制阀27及流量传感器29经第二接口设备传输到数控单元，手动控制阀26、流量表28是本实施例的辅助监控部分，起标定作用，并在数控系统发生故障时，具有优先控制权，即通过手动控制阀26及流量表28可实现对喷洒单元的监控和手工操作。

如图4所示，本发明在实施例中压力水箱布置示意图。压力水箱8安装在与驾驶室相邻的车箱一端，经卡槽式三角支架38、固定环套39、固定卡座40将压力水箱8固定，卸载时安装在汽车底盘36上的卸载气缸37产生升举动作，车箱35一端的车门41自动打开，实施卸载。

在图4的实施例中，压力水箱8的形状、大小及安装位置与所实施的机械设备有关，在本运输汽车实施例中，压力水箱为圆角方形容器，容量为5小时路程喷洒量为宜。

如图5所示，本发明在实施例图4中的压力水箱A向投影图。压力水箱8由三角支架38支撑，并由固定环套39、车箱上部固定卡座40及卡槽式三角支架38的卡槽将水箱8固定在车箱35上。三角支架38、固定环套39及固定卡座40通过螺栓或焊接与车箱连接。

如图6所示，本发明在实施例中微喷头布置示意图。在本实施例图1及图3中，压力水经前轮前向微喷头42向前轮43的正前方地面与轮胎之间喷射微型水雾，经前轮后向微喷头44向前轮43的正后方地面与轮胎之间喷射微型水雾；压力水经中轮前向微喷头45向中轮46的正前方地面与轮胎之间喷射微型水雾；压力水经后轮后向微喷头47向后轮48的正后方地面与轮胎之间喷射微型水雾。

在图6的实施例中，在前轮43前后两侧分别侧向或正向布置前轮前向微喷头42和前轮后向微喷头44，在中轮46的前端侧向或正向布置中轮前向微喷头45 ，在后轮48后向后端侧向或正向布置后轮后向微喷头47，前轮前向微喷头42、前轮后向微喷头44，、中轮前向微喷头45 ，在后轮48和后轮后向微喷头47，喷射角度可以任意调节，喷射范围≥1.5倍的轮胎宽度。

    应用实例： 

本发明所述汽车自主式微喷抑尘技术，针对某重型6轮运输汽车，利用汽车尾气、储气罐富余压气及气缸排气，配置溶积800～1000lit的圆角方形水箱及8个微喷头的自主微喷系统，喷头直径0.45mm，在工作压力为0.1～0.3 Mpa，喷头出水量为12.0～20.0 Lit/h，每半班用水量为384～640lit，按运行速率30km/h计算，每班纯运输8h，可行走里程240km，每公里3.20～5.33lit/km，一个工作班的耗水总量0.768～1.280t。

本实施例无须另设增压设备，采用液体喷洒方式施用。

Claims (6)

1.一种汽车自主微喷抑尘系统，其特征是：该系统采用汽车排放的尾气、储气罐富余压气与气缸排气对压力水箱进行增压，通过止逆阀、管网及传感器构成水压控制单元，采用微喷头及相应的控制系统构成喷洒单元，采用放大器、应变仪及示波系统构成数控制单元，并辅以手动控制，形成汽车自主微喷抑尘系统，充分利用尾气/废气和少量的水实现车轮起尘和抑尘同步，提高抑尘效率；同时，冷却轮胎与轴承，提高汽车轮轴使用寿命，净化尾气/废气，并消除尾气/废气产生的二次扬尘。

2.如权利要求1所述的一种汽车自主微喷抑尘系统，其特征是： 所述水压控制单元包括四通（5）、压力水箱（8）、压力传感器（21）、水位传感器（25）及流量传感器（26）；

所述喷洒单元包括控制阀（27）以及微喷头组；

所述数控单元包括第一接口设备、第二接口设备、放大器、数字应变计、显示器和控制器，且所述第一接口设备、第二接口设备、放大器、数字应变计、显示器和控制器的输出/输入信号均为电信号；

其中，所述压力水箱（8）用以存储喷洒的清洁水，所述压力水箱上设有压力表（20）、注水阀（22）、泄压阀（23）、水位表（24）和水位传感器（25），所述四通（5）通过第一连接管（4）和第一止逆阀（3）与发动机（1）的第一排气管（2）联通，通过第三连接管(15)和第三止逆阀（18）与储气罐（9）的第三排气管（17）联通，通过第二连接管（10）、三通（13）和第二止逆阀（12）与汽车的气缸（14）的第二排气管（11）联通、通过第二连接管（6）与所述压力水箱（8）的压力水箱的进气口（7）联通，将发动机（1）排放的尾气与储气罐（9）富余的压缩空气以及卸载时气缸（14）的排气引入所述压力水箱（8）内对所述压力水箱（8）内的水进行增压，所述压力水箱通过控制阀（27）、流量表（28）、流量传感器（29）、第三三通（30）、第五连接管（31）、第四三通（32）、连接套（33）和第五三通（34）和微喷头组联通将增压后的水组喷洒出，

所述压力传感器（21）所述水位传感器（25）和流量传感器（29）将采集到实时数据转成电信号经所述第一接口设备发送给所述放大器，所述放大器通过CR-655接口电缆向所述数字应变计（）传输数据，所述数字应变计（）通过RS-232C接口电缆向所述显示器传输数据，进行数据集成，然后由所述控制器实现对微喷系统的控制；所述控制阀（27）通过第二接口设备与所述放大器连接。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，该系统还包括手动控制阀（26），所述手动控制阀（26）设置所述压力水箱（8）与所述电磁控制阀（27）之间的管路上。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述压力水箱(8)内预设过滤网膜(16)。

5.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述数字应变计和显示器的直流工作电压为6V。

6.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述微喷头组由侧向或正向分别布置前轮（43）前后两侧前轮前向微喷头（42）和前轮后向微喷头（44），侧向或正向布置在中轮（46）的前端中轮前向微喷头（45） ，侧向或正向布置在后轮(48)后向后端后轮后向微喷头(47)，前轮前向微喷头(42)、前轮后向微喷头(44)、中轮前向微喷头(45) ，在后轮(48)和后轮后向微喷头(47)，喷射角度可以任意调节，喷射范围≥1.5倍的轮胎宽度。