CN104975626A - 一种轻便型高压水射流地面掘进设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轻便型高压水射流地面掘进设备，包括长方形骨架，在骨架的一侧设置有动力组外壳，在动力组外壳的内部设置有高压泵和负压风泵；在骨架的另一侧设置有集污桶和旋风过滤器，旋风过滤器设置在集污桶的上方；高压泵的出水口连接有高压水管，高压水管的末端连接至射流吸污元件的进水口；旋风过滤器的进风口连接有真空吸污管，真空吸污管的末端连接至射流吸污元件的污物出口；在旋风过滤器的出风口和负压风泵的进风口之间连接有风管。该轻便型高压水射流地面掘进设备，将高压水射流切割和负压吸污结合在一起，在割开地面的同时清理了工作面，使得整个施工环境整洁；并且，上述设备结构简单、体积较小、便于移动和操纵。
Description
技术领域
本发明涉及一种地面掘进设备，尤其涉及一种集高压水射流切割和真空负压吸污于一体的轻便型高压水射流地面掘进设备。
背景技术
在探测地下是否存在类似于管线、积岩等埋藏物时，一般采用探井雷达或管线探测仪进行探测。现有探井雷达和管线探测仪的探测准确率普遍较低，约为30％。为了准确确定探测结果，还需要对上述仪器的探测结果进行补充验证。例如，切割地面后从地表层下方相应位置取出物质进行验证。
在现有技术中，普遍使用大型掘进设备或者使用人力进行机械挖掘。然后在探测完毕之后，对挖掘的坑洞进行回填。一方面，现有机械挖掘设备在挖掘过程中容易损坏管线，另一方面，这种挖掘设备的挖掘深度和人力挖掘的深度一般仅能达到3至5米，对于深度大于10m的位置挖掘能力有限。
此外，在现有大型掘进设备进行挖掘时，还需要配置独立的沙土收集设备，收集从坑洞中挖掘出的沙土并进行转移。在实际使用时，一般需要两人甚至多人分别对掘进设备和沙土收集设备进行操作。在现有技术中，还未出现可以集挖掘和收集沙土于一体的掘进设备。
在现有公开的文献中，存在使用高压水射流技术进行挖掘的设备，例如CN03258196和CN201020245749中公开的潜水射流式挖掘设备，均使用了高压水枪进行冲刷，然后结合其他挖掘机构进行挖沟。由于海底作业，在上述挖掘机械中未涉及收集泥浆的机构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种轻便型高压水射流地面掘进设备。
为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：
一种轻便型高压水射流地面掘进设备，包括长方形骨架，在所述骨架的一侧设置有动力组外壳，在所述动力组外壳的内部设置有高压泵和负压风泵；在所述骨架的另一侧设置有集污桶和旋风过滤器，所述旋风过滤器设置在所述集污桶的上方；
所述高压泵的出水口连接有高压水管，所述高压水管的末端连接至射流吸污元件的进水口；所述旋风过滤器的进风口连接有真空吸污管，所述真空吸污管的末端连接至所述射流吸污元件的污物出口；在所述旋风过滤器的出风口和所述负压风泵的进风口之间连接有风管。
其中较优地，在所述骨架上设置有两根垂直向上延伸的固定杆，集污桶和旋风过滤器分别设置在所述固定杆上；在两根所述固定杆的下部的同一高度位置分别设置有钩形部，用于与设置在所述集污桶外壁上的杠杆式卡锁配合锁止集污桶；所述旋风过滤器设置在所述集污桶的上方，所述旋风过滤器的外壳固定在所述固定杆上；
所述杠杆式卡锁包括一个可旋转的U型把手，在所述把手的两端分别设置有卡钩，所述把手靠近两端的位置分别铰接在所述集污桶的外壁上，使得所述卡钩随所述把手同时做顺时针或逆时针转动。
其中较优地，所述集污桶的底部设置有脚轮。
其中较优地，所述射流吸污元件包括位于中间位置的吸污通道和设置在所述吸污通道四周的多个出水口；所述吸污通道贯通整个所述射流吸污元件，所述吸污通道的两端分别是吸污口和所述污物出口；多个所述出水口由下向上延伸至所述射流吸污元件内部的一个环形通道，在所述环形通道的某一位置设置有向上贯通至所述射流吸污元件顶部的进水口；在每个出水口设置有高压喷嘴。
其中较优地，在所述射流吸污元件上设置有手持控制杆，所述手持控制杆的长度可伸缩。
其中较优地，所述负压风泵和所述高压泵分别设置在所述动力组外壳内部的上部区域和下部区域。
其中较优地，在所述动力组外壳的内部，还设置有用于对所述负压风泵和所述高压泵同时进行驱动的发动机；所述高压泵通过法兰盘和联轴器与所述发动机连接，在所述联轴器的中部设有第一皮带轮，在所述负压风泵的驱动轴上设置有第二皮带轮，在第一皮带轮和第二皮带轮之间设置有传递动力的皮带。
其中较优地，所述轻便型高压水射流地面掘进设备未设置水箱，所述高压泵的进水口通过低压水管与车载水箱、外置水箱或者当地水源连接。
其中较优地，所述高压水软管通过多个水管固定件与所述真空吸污管固定在一起。
其中较优地，在所述骨架的四个角的底部分别设置有脚轮。
本发明所提供的轻便型高压水射流地面掘进设备是利用高压水射流技术，通过超高压力和流量迅速进行挖掘和切割，同时使用与高压水喷嘴一体化设置的吸污口，通过真空负压将泥浆等污物沿真空吸污管收集在集污桶内，可降低施工现场的粉尘，改善工作环境，保障工人健康。同时，本发明所提供的轻便型高压水射流地面掘进设备将高压水射流机构和真空负压吸污机构集成在一个小型设备中，可以仅单人操作即可完成挖掘和收集污物的工作，操作方便、效率高，具有一定的使用价值。该轻便型高压水射流地面掘进设备的结构简单、体积较小、便于移动和操纵，在勘探、矿业、建筑业、市政设施等行业的掘进、清理过程中均可使用。使用上述轻便型高压水射流地面掘进设备，可以提高工作效率，并节约人力成本。
附图说明
图1是本发明提供的轻便型高压水射流地面掘进设备的结构示意图；
图2是图1所示轻便型高压水射流地面掘进设备中，射流吸污元件的结构示意图；
图3是图2所示射流吸污元件的A-A剖面示意图；
图4A和图4B分别是图1所示轻便型高压水射流地面掘进设备中，杠杆式卡锁的两种使用状态示意图；
图5是图1所示轻便型高压水射流地面掘进设备在工作过程中，高压水射流和真空吸污的原理性示意图。
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内容进行进一步地详细说明。
本发明提供的轻便型高压水射流地面掘进设备，一方面，通过将高压水射流切割机构和真空负压吸污机构结合在同一设备中，尤其使用同一射流吸污元件实现，在高压水射流快速冲刷、剥离地面的同时使用负压吸附原理对冲刷掉的污物即时进行收集，保证了施工现场的整洁，有效解决了施工现场扬尘、遗洒等环境问题；另一方面，通过将高压水射流切割机构和真空吸污机构合理化设置，实现了掘进机构的小型化，使得该轻便型高压水射流地面掘进设备结构简单、体积较小、方便移动和和搬运，并且，仅需一人即可完成挖掘和收集污物的工作，还具有节约劳动力的优点。
如图1所示，本发明提供的轻便型高压水射流地面掘进设备包括骨架8。骨架8是一个由两个横梁和两个纵梁组成的长方形框架，在骨架8的四个角的底部分别设置有可转动的大脚轮9，便于整个轻便型高压水射流地面掘进设备移动。在骨架8的一侧(如图1所示的右侧)设置有动力组外壳14，动力组外壳14的底部固定在骨架8的两个横梁和右侧纵梁上。在动力组外壳14的内部设置有高压泵20和负压风泵23，负压风泵23和高压泵20分别设置在动力组外壳14内部的上部区域和下部区域；在动力组外壳14的内部还设置有用于给高压泵20和负压风泵23提供动力的设备。
在骨架8的两个横梁的左半侧分别设置有垂直向上延伸的固定杆80。在两个固定杆80的下部的同一高度位置分别设置有钩形部80A，用于与设置在集污桶6外壁上的杠杆式卡锁11配合，锁止集污桶6。旋风过滤器12设置在集污桶6的上方，旋风过滤器12的外壳固定在两个固定杆80上。
杠杆式卡锁11包括一个可旋转的U型把手11A，在把手11A的两端分别设置有卡钩11B，把手11A靠近两端的位置分别铰接在集污桶6的外壁上，从而使得卡钩11B随把手11A同时做顺时针或逆时针运动，卡钩11B和把手11A分别向上或向下运动。如图4A所示，通过下压把手11A可以将卡钩11B卡在钩形部80A内，从而锁止集污桶6，使集污桶6设置在旋风过滤器12的下方。如图4B所示，通过抬起把手11A可以将卡钩11B从钩形部80A中脱离，从而取下集污桶6，方便排污。集污桶6的底部设置有小脚轮7，便于集污桶6的移动。集污桶6可以使用不锈钢桶。
旋风过滤器12包括设置在机壳上的进风口12A和出风口12B，还包括设置在机壳底部的污物出口(未图示)。其中，本实施例中所使用的旋风过滤器12的结构与现有旋风过滤器的结构相同，在此不再赘述。当集污桶6锁止在固定杆80上时，旋风过滤器12的污物出口正对设置在集污桶6顶部的进口，用于旋风过滤器12分离的泥土、沙石等污物进入。在旋风过滤器12的进风口12A连接有真空吸污管2，真空吸污管2的末端连接至射流吸污元件4上的污物出口42。在旋风过滤器12的出风口12B和负压风泵23的进风口之间连接有风管12。
在高压泵20的出水口连接有高压水软管3，高压水软管3通过多个水管固定件10与真空吸污管2固定在一起。高压水软管3的末端连接至射流吸污元件4上的进水口44。在使用时，高压泵20的进水口可以使用低压水管连接至车载水箱、外置水箱或者当地水源。在高压泵20上还设置有压力表19，用于测量水流压力。通过车载水箱供水，高压泵20可以将低压水加压成为高压水，经调压阀调节达到工作压力，然后高压水流经高压水管路3到达射流吸污元件4，形成工作射流。高压泵20可以采用高压柱塞泵或高压往复泵等。本发明所提供的轻便型高压水射流地面掘进设备未设置水箱，可以最大限度地减小设备体积，减轻设备重量。
如图2和图3所示，射流吸污元件4包括位于中间位置的吸污通道和设置在吸污通道四周的多个出水口46。吸污通道贯通整个射流吸污元件4，吸污通道的两端分别是吸污口43和污物出口42。真空吸污管2的末端连接至吸污通道的污物出口42。通过开启负压风泵23，吸污口42在风的作用下吸入泥浆等污物，然后经由真空吸污管2到达旋风过滤器12，风和污物混合物被旋风过滤器12分离为向下运动的污物和向上流动的风，污物从旋风过滤器12的底部进入集污桶6中，风经由风管13进入负压风泵23，并从负压风泵23的出风口排出。
多个出水口46由下向上延伸至射流吸污元件4内部的一个环形通道45，在环形通道45的某一位置设置有向上贯通至射流吸污元件4顶部的进水口44。高压水软管3的末端连接至进水口44。启动高压泵20，高压水可流经高压水管路3到达射流吸污元件4，形成工作射流。在每个出水口46设置有高压喷嘴。
在本发明提供的轻便型高压水射流地面掘进设备中，通过将吸污通道和出水口设置在同一射流吸污元件4中，并将多个出水口设置在吸污口的四周，有效保证了射流水柱和吸污口始终保持在最佳的距离。如图2所示的六支高压喷嘴呈圆形分布在吸污口的四周，从而可以在吸污口下方形成易于吸入的泥水混合物(即污物)，确保吸污口周围任何方向都可受到强力水喷射，不留死角。
通过水平移动射流吸污元件4，可以在地面切割出一个开口。通过往复移动射流吸污元件4，可以在地面挖掘出不同深度的开口。从上述开口进行探测，可以探测地底埋藏物。使用高压水切割，可以防止挖掘过程中对管线等地下埋藏物造成破坏。如图1所示，在射流吸污元件4上设置有手持控制杆1，手持控制杆1通过螺接等方式连接至射流吸污元件4上的凸起位置41。手持控制杆1的长度可伸缩。通过控制手持控制杆1的移动，可以控制射流吸污元件4的切割方向。手持控制杆采用高强度铝合金材质，可根据清理的位置、深度随时调节手持控制杆的长度。
此外，为了进一步减小轻便型高压水射流地面掘进设备的体积，在本实施例中，对动力组外壳14内部的结构进行了优化设计。在动力组外壳14的内部，除去设置有负压风泵23和高压泵20之外，还设置有一个发动机15，用于对负压风泵23和高压泵20同时进行驱动。发动机15可以采用双缸汽油发动机。如图1所示，将负压风泵23和高压泵20分别设置在动力组外壳14内部的上部区域和下部区域。高压泵20通过法兰盘16和联轴器17与发动机15连接，同时在联轴器17的中部设有皮带轮22，在负压风泵23的驱动轴上设置有皮带轮18，在皮带轮18和皮带轮22之间设置有用于传递动力的皮带21，通过皮带21实现皮带轮22和皮带轮18之间的动力传动，从而将动力传输到负压风泵23，使高压泵20和负压风泵23同时、同步工作，实现该轻便型高压水射流地面掘进设备的高效、可靠的运行。
综上所述，本发明提供的轻便型高压水射流地面掘进设备，将高压水射流切割和负压吸污结合在一起，在割开地面的同时清理了工作面，使得整个施工环境整洁。通过使用上述轻便型高压水射流地面掘进设备，可以将挖掘和污物收集同步完成，提高了工作效率，并节约了人力成本。并且，通过将高压水射流切割机构和真空吸污机构合理化设置，实现了掘进机构的小型化，使得该轻便型高压水射流地面掘进设备结构简单、体积较小、方便移动和和搬运。使用上述设备，可以对埋藏深度超过30米的地底埋藏物进行探测，准确性高。使用高压水切割，可以避免了整个挖掘过程对埋藏物的破坏。
以上仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
包括长方形骨架，在所述骨架的一侧设置有动力组外壳，在所述动力组外壳的内部设置有高压泵和负压风泵；在所述骨架的另一侧设置有集污桶和旋风过滤器，所述旋风过滤器设置在所述集污桶的上方；
所述高压泵的出水口连接有高压水管，所述高压水管的末端连接至射流吸污元件的进水口；所述旋风过滤器的进风口连接有真空吸污管，所述真空吸污管的末端连接至所述射流吸污元件的污物出口；在所述旋风过滤器的出风口和所述负压风泵的进风口之间连接有风管。
2.如权利要求1所述的轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
在所述骨架上设置有两根垂直向上延伸的固定杆，所述集污桶和所述旋风过滤器分别设置在所述固定杆上；在两根所述固定杆的下部的同一高度位置分别设置有钩形部，用于与设置在所述集污桶外壁上的杠杆式卡锁配合锁止集污桶；所述旋风过滤器设置在所述集污桶的上方，所述旋风过滤器的外壳固定在所述固定杆上；
所述杠杆式卡锁包括一个可旋转的U型把手，在所述把手的两端分别设置有卡钩，所述把手靠近两端的位置分别铰接在所述集污桶的外壁上，使得所述卡钩随所述把手同时做顺时针或逆时针转动。
3.如权利要求2所述的轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
所述集污桶的底部设置有脚轮。
4.如权利要求1所述的轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
所述射流吸污元件包括位于中间位置的吸污通道和设置在所述吸污通道四周的多个出水口；所述吸污通道贯通整个所述射流吸污元件，所述吸污通道的两端分别是吸污口和所述污物出口；多个所述出水口由下向上延伸至所述射流吸污元件内部的一个环形通道，在所述环形通道的某一位置设置有向上贯通至所述射流吸污元件顶部的进水口；在每个出水口设置有高压喷嘴。
5.如权利要求1或4所述的轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
在所述射流吸污元件上设置有手持控制杆，所述手持控制杆的长度可伸缩。
6.如权利要求1所述的轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
所述负压风泵和所述高压泵分别设置在所述动力组外壳内部的上部区域和下部区域。
7.如权利要求6所述的轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
在所述动力组外壳的内部，还设置有用于对所述负压风泵和所述高压泵同时进行驱动的发动机；所述高压泵通过法兰盘和联轴器与所述发动机连接，在所述联轴器的中部设有第一皮带轮，在所述负压风泵的驱动轴上设置有第二皮带轮，在第一皮带轮和第二皮带轮之间设置有用于传递动力的皮带。
8.如权利要求1所述的轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
所述轻便型高压水射流地面掘进设备未设置水箱，所述高压泵的进水口通过低压水管与车载水箱、外置水箱或者当地水源连接。
9.如权利要求1所述的轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
所述高压水软管通过多个水管固定件与所述真空吸污管固定在一起。
10.如权利要求1所述的轻便型高压水射流地面掘进设备，其特征在于：
在所述骨架的四个角的底部分别设置有脚轮。
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