CN109537517B - 一种激光与水射流复合路面除冰装置及除冰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光与水射流复合路面除冰装置及除冰方法，包括行走机构，行走机构包括托板，托板下方两端分别安装车轮，托板头部设有连接段，连接段用于连接拖动其运动的车辆，行走机构上表面安装集装箱，集装箱内安装有动力舱、激光器、真空泵、设备控制及数据监测平台、水射流系统和水箱，激光器的激光输出装置从集装箱底部伸出至托板底面，激光输出装置后方的托板底面上依次安装有水射流系统的水射流输出装置、碎冰吸入系统，行走机构的尾部还安装有路面烘干系统。本发明的除冰方法自动化程度高，操作方便，节省人力，适用性广；清洁效率高，清洁效果好，碎冰可循环利用，节约水资源。
Description
技术领域
本发明涉及路面除冰装置技术领域，尤其是一种激光与水射流复合路面除冰装置及除冰方法。
背景技术
目前路面除冰的主要方法有机械法、化学法、热力法和微波法等。
机械法除冰技术水平低，可靠性差，故障多，寿命短，而且除冰机械类型不全，无法满足高速公路和机场作业要求。积冰及压实雪与路面结合紧密，如果除冰机械的力量太小，不能使积冰及压实的雪层与路面分离，无法干净地清除；力量太大，则会损伤道路标记，甚至破坏路面。
化学法的撒盐撒砂受环境温度影响很大，低温环境下，使用效果明显下降。而且化学试剂的使用，将导致沥青和水泥混凝土的严重剥蚀，其破坏速度将远快于普通冻融循环所引起的破坏及其他种类的破坏，从而影响路面的使用寿命。
热力法除冰除雪的方法能耗大、成本高，融化速度慢、效率低。而且溶化后大量的水，将会再次结成冰，影响清除冰雪的效果，并且也很难在城市道路和高速公路上推广使用。
微波除冰由于其技术难度高，且微波加热路面不均匀，除冰效率过低。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种激光与水射流复合路面除冰装置及除冰方法，从而解决目前的除冰方法效率低、容易破坏路面，可靠性差、寿命短、环境适应性差及成本高等技术问题。
本发明所采用的技术方案如下：
一种激光与水射流复合路面除冰装置，包括行走机构，行走机构包括托板，托板下方两端分别安装车轮，托板头部设有连接段，连接段用于连接拖动其运动的车辆，行走机构上表面安装集装箱，集装箱内安装有动力舱、激光器、真空泵、设备控制及数据监测平台、水射流系统和水箱，激光器的激光输出装置从集装箱底部伸出至托板底面，激光输出装置后方的托板底面上依次安装有水射流系统的水射流输出装置、碎冰吸入系统，行走机构的尾部还安装有路面烘干系统。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述碎冰吸入系统的结构为：包括机械铲、及控制机械铲升降和旋转的液压机构，所述真空泵的一端通过管道连接至机械铲，另一端通过管道连接至所述水箱。
所述水射流系统包括水泵、及驱动水泵的电动机，水泵与所述水箱连接，水射流输出装置包括水射流运动机构，其输出端安装有水枪，水枪通过高压软管与所述水泵连接。
水射流运动机构的结构为：包括由步进电机驱动的螺旋丝杆，所述水枪与螺旋丝杆连接，并通过高压软管与水泵连接。
所述激光输出装置安装在前端车轮的后方，并通过光路传输系统与激光器连接，激光输出装置包括激光输出头和激光运动机构。
激光运动机构的结构包括：由步进电机驱动的螺旋丝杆，所述激光输出头与螺旋丝杆连接，并且通过光路系统与激光器连接。
路面烘干系统的安装结构为：包括燃油热风机，所述燃油热风机通过风管与热风烘干盘连接，热风烘干盘与控制其升降的液压伸缩机构连接。
所述动力舱内安装100KW柴油发电机组。
利用激光与水射流复合路面除冰装置的除冰方法:
包括如下步骤：步骤一：启动激光器，激光输出头输出的激光束快速扫描路面，在路面冰层上凿出多个细小孔洞，使冰层产生裂纹；步骤二：启动水射流系统，水枪向外喷射水流，水射流加快裂缝生长速度，使裂纹进一步扩展到整个冰层，将冰层分割成小块；步骤三：利用机械铲将碎裂的冰层从路面铲起，并堆积到机械铲后端；步骤四：启动真空泵，将机械铲后端的碎冰吸入水箱内，融化后作为水射流系统的水源；步骤五：启动路面烘干系统，燃油热风机向热风烘干盘输送热风，热风烘干盘的输出端成螺旋盘管状结构，盘管上均布有小孔，热风烘干盘吹出热风将路面烘干。
本发明的有益效果如下：
本发明的装置结构紧凑、合理，操作方便，利用设置激光器、水射流系统、碎冰吸入系统和路面烘干系统对路面冰层进行去除的方法，高效节能：与机械法相比，其优势在于除净率高，可靠性强，故障率低，能够适应各种路面且不会损伤路面；与化学法相比，其优势在于在温度低的环境下也能很好的工作并且不对路面、路基产生腐蚀和其他不利影响；与热力法相比，其优势在于能耗小，除冰速度快；与微波法相比，其优势在于激光与水射流复合技术成熟，除冰效果相同的前提下，极大的节约了成本，易于推广。同时，本发明的碎冰吸入系统将碎冰吸入水箱中，供水射流系统再次利用，提高了资源利用率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明集装箱内设备的安装结构示意图。
图3为本发明行走机构上设备的安装结构示意图。
其中：1、集装箱；2、行走机构；3、动力舱；4、激光器；41、激光输出装置；5、真空泵；51、碎冰吸入系统；6、设备控制及数据监测平台；7、水射流系统；71、水箱；72、水射流输出装置；8、路面烘干系统。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，本实施例的激光与水射流复合路面除冰装置，包括行走机构2，行走机构2包括托板，托板下方两端分别安装车轮，托板头部设有连接段，连接段用于连接拖动其运动的车辆，行走机构2上表面安装集装箱1，集装箱1内安装有动力舱3、激光器4、真空泵5、设备控制及数据监测平台6、水射流系统7和水箱71，激光器4的激光输出装置41从集装箱1底部伸出至托板底面，激光输出装置41后方的托板底面上依次安装有水射流系统7的水射流输出装置72、碎冰吸入系统51，行走机构2的尾部还安装有路面烘干系统8。
如图3所示，碎冰吸入系统51的结构为：包括机械铲、及控制机械铲升降和旋转的液压机构，真空泵5的一端通过管道连接至机械铲，另一端通过管道连接至水箱71。
水射流系统7包括水泵、及驱动水泵的电动机，水泵与水箱71连接，水射流输出装置72包括水射流运动机构，其输出端安装有水枪，水枪通过高压软管与水泵连接。
水射流运动机构的结构为：包括由步进电机驱动的螺旋丝杆，水枪与螺旋丝杆连接，并通过高压软管与水泵连接。
激光输出装置41安装在前端车轮的后方，并通过光路传输系统与激光器4 连接，激光输出装置41包括激光输出头和激光运动机构。
激光运动机构的结构包括：由步进电机驱动的螺旋丝杆，激光输出头与螺旋丝杆连接，并且通过光路系统与激光器连接。
路面烘干系统8的安装结构为：包括燃油热风机，燃油热风机通过风管与热风烘干盘连接，热风烘干盘与控制其升降的液压伸缩机构连接。
动力舱3内安装100KW柴油发电机组，作为各设备的动力源。
本实施例的利用激光与水射流复合路面除冰装置的除冰方法：
包括如下步骤：
步骤一：启动激光器4，激光输出头输出的激光束快速扫描路面，在路面冰层上凿出多个细小孔洞，使冰层产生裂纹；
步骤二：启动水射流系统7，水枪向外喷射水流，水射流加快裂缝生长速度，使裂纹进一步扩展到整个冰层，将冰层分割成小块；
步骤三：利用机械铲将碎裂的冰层从路面铲起，并堆积到机械铲后端；
步骤四：启动真空泵5，将机械铲后端的碎冰吸入水箱71内，融化后作为水射流系统7的水源；
步骤五：启动路面烘干系统8，燃油热风机向热风烘干盘输送热风，热风烘干盘的输出端成螺旋盘管状结构，盘管上均布有小孔，热风烘干盘吹出热风将路面烘干。
上述除冰方法，自动化程度高，操作方便，节省人力，工艺成本低；适用性广，清洁效率高，清洁效果好，碎冰可循环利用，节约水资源。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (1)
1.一种激光与水射流复合路面除冰装置的除冰方法，其特征在于：
所述除冰装置包括：
行走机构（2），行走机构（2）包括托板，托板下方两端分别安装车轮，托板头部设有连接段，连接段用于连接拖动其运动的车辆，行走机构（2）上表面安装集装箱（1），集装箱（1）内安装有动力舱（3）、激光器（4）、真空泵（5）、设备控制及数据监测平台（6）、水射流系统（7）和水箱（71），激光器（4）的激光输出装置（41）从集装箱（1）底部伸出至托板底面，激光输出装置（41）后方的托板底面上依次安装有水射流系统（7）的水射流输出装置（72）、碎冰吸入系统（51），行走机构（2）的尾部还安装有路面烘干系统（8）；
所述碎冰吸入系统（51）的结构为：包括机械铲、及控制机械铲升降和旋转的液压机构，所述真空泵（5）的一端通过管道连接至机械铲，另一端通过管道连接至所述水箱（71）；
所述水射流系统（7）包括水泵、及驱动水泵的电动机，水泵与所述水箱（71）连接，水射流输出装置（72）包括水射流运动机构，其输出端安装有水枪，水枪通过高压软管与所述水泵连接；
水射流运动机构的结构为：包括由步进电机驱动的螺旋丝杆，所述水枪与螺旋丝杆连接，并通过高压软管与水泵连接；
所述激光输出装置（41）安装在前端车轮的后方，并通过光路传输系统与激光器（4）连接，激光输出装置（41）包括激光输出头和激光运动机构；
激光运动机构的结构包括：由步进电机驱动的螺旋丝杆，所述激光输出头与螺旋丝杆连接，并且通过光路系统与激光器（4）连接；
路面烘干系统（8）的安装结构为：包括燃油热风机，所述燃油热风机通过风管与热风烘干盘连接，热风烘干盘与控制其升降的液压伸缩机构连接；
所述动力舱（3）内安装100KW柴油发电机组；
所述除冰方法包括如下步骤：
步骤一：启动激光器（4），激光输出头输出的激光束快速扫描路面，在路面冰层上凿出多个细小孔洞，使冰层产生裂纹；
步骤二：启动水射流系统（7），水枪向外喷射水流，水射流加快裂缝生长速度，使裂纹进一步扩展到整个冰层，将冰层分割成小块；
步骤三：利用机械铲将碎裂的冰层从路面铲起，并堆积到机械铲后端；
步骤四：启动真空泵（5），将机械铲后端的碎冰吸入水箱（71）内，融化后作为水射流系统（7）的水源；
步骤五：启动路面烘干系统（8），燃油热风机向热风烘干盘输送热风，热风烘干盘的输出端成螺旋盘管状结构，盘管上均布有小孔，热风烘干盘吹出热风将路面烘干。
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