CN110130402A - 一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其包括：牵引装置，为所述施工设备提供行走的动力；车架，位于所述牵引装置之后，车架的底部设置有车轮，车架的中部具有供土工膜向下穿过车架的窗口；膜辊机构，安装于所述车架的上方，膜辊机构用于固定安装到车架上的土工膜并保证土工膜能绕轴自由转动。使用时，将土工膜安装到车架上，然后通过牵引装置拉动车架行走，在边行走的过程中边使土工膜转动，从而便可实现边行走边放膜的过程；可见，本发明利用机械设备替代了人工手动铺膜的方式，一方面可以使铺膜的效率得到提高，另一方面还可降低人工成本、减轻工人负担。

Description

一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备

技术领域

本发明涉及一种铺膜、转运设备。

背景技术

土工膜水平防渗是工业废渣堆场或生活垃圾填埋场不可或缺的组成部分，起到隔离堆体污染物、防止污染物向外扩散等作用。工业废渣堆场、危废填埋场或生活垃圾填埋场的污染物含量一般很高，在经过雨水浸泡或自身含水率较大的情况下会产生渗滤液，为防止渗滤液渗漏污染进入下层土壤和地下水，填埋场通常需要铺设土工膜进行防渗处理。

而目前，土工膜的铺设需要依靠大量的人工才能完成，特别是在高原地区大面积施工时，人工费用高并且人员组织也较为困难。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提供一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，以解决铺膜时特别是高原地区需要大量人工的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，包括：

牵引装置，为所述施工设备提供行走的动力；

车架，位于所述牵引装置之后，车架的底部设置有车轮，车架的中部具有供土工膜向下穿过车架的窗口；

膜辊机构，安装于所述车架的上方，膜辊机构用于固定安装到车架上的土工膜并保证土工膜能绕轴自由转动。

上述技术方案工作原理是：将土工膜安装到车架上，然后通过牵引装置拉动车架行走，在边行走的过程中边使土工膜转动，从而实现边行走边放膜的过程。

基于上述工作原理，其有益效果是：利用机械设备替代了人工手动铺膜的方式，一方面可以使铺膜的效率得到提高，另一方面还可降低人工成本、减轻工人负担。

进一步的，还包括起吊装置，该起吊装置同样位于所述牵引装置之后，用于将相应物件起吊至所述车架上或由所述车架上卸下。

起吊装置可以用于吊装土工膜；通常，用于调节池防渗的土工膜，其重量是比较大的，需要借助吊装设备吊运到调节池内，在调节池内的二次转运通常只能借助人工转运，非常麻烦；本发明增设了起吊装置后，借助起吊设备可以轻松的将土工膜安放到土工膜施工设备上，然后进行铺设，同时，二次转运也可由起吊装置来完成，大大减轻了人力劳动。

进一步的，所述的膜辊机构包括两个对称安装于所述窗口左右两侧的膜辊安装架；

所述的膜辊安装架包括架体、滑套、滑动轴筒、转盘、筒壳、顶块以及联动组件；所述的架体立式安装在所述车架的上方；所述的滑套固定于所述架体的上部且滑套的轴线保持水平；所述的滑动轴筒套于所述滑套内且可轴向自由移动；所述的转盘安装在所述滑动轴筒靠外的一侧；所述的筒壳安装在所述滑动轴筒靠内的一侧，筒壳的壁面设置有供所述顶块从中穿过的开口；所述的顶块至少为两个且位于所述的筒壳内，顶块的外壁为弧面；其中，所述的转盘通过所述联动组件驱使所述的顶块径向移动，且在径向移动的过程中顶块可由所述筒壳的开口向外伸出。

基于上述膜辊安装架的结构可知，上膜前，可先将两个膜辊安装架的滑动轴筒向外抽出，然后利用起吊装置将土工膜吊运到两个膜辊安装架之间，并使土工膜中心筒的两端分别与两侧的滑动轴筒对准，然后将滑动轴筒推至土工膜的中心筒内，之后转动转盘便可通过联动组件驱使顶块顶紧土工膜中心筒的内壁，从而使土工膜悬空固定在车架上且可以自由转动；下膜时，先利用起吊装置吊住土工膜，然后反向转动转盘，使顶块缩回，之后再将滑动轴筒由土工膜的中心筒内抽出，最后再将土工膜吊走即可。

进一步的，所述的联动组件包括丝杆和锥形块；所述顶块的内壁为斜面结构，且该斜面结构与所述锥形块的外壁相匹配；

所述的丝杆的一端与所述的转盘固定连接，另一端先后穿过滑动轴筒和筒壳后与筒壳的侧壁连接，且丝杆与滑动轴筒的侧壁以及与筒壳侧壁均通过轴承可转动连接；所述的锥形块位于所述筒壳内且套于所述丝杆上与丝杆螺纹连接。

由上述结构可以，转盘转动时，丝杆随之转动，丝杠的转动会带动锥形块轴向移动，当锥形块向某一方向轴向移动时，会借助顶块的斜面推动顶块径向外移并由筒壳的开口处伸出，之后顶紧在土工膜中心筒的内壁上，从而使土工膜得以安装在车架上，并且土工膜还可以借助滑动轴筒与滑套的转动配合关系绕轴自由转动；而当锥形块向另一方向轴向移动时，会失去对顶块的顶推力，从而使顶块松懈，之后便可将滑动轴筒由土工膜的中心筒内抽走，然后便可吊走车架上的土工膜。

进一步的，所述的车轮为四个，包括两个前轮和两个后轮，其中，两个后轮可升降。

进一步的，所述后轮的升降由丝杆升降机构控制，即两个后轮通过轮架分别安装于双丝杆升降机的两个立杆的底部，双丝杆升降机又固定于所述的车架上。

将两个后轮设计为可升降式的，其目的在于：在吊装和转运的过程中可以将后轮降下，作为承重轮，与前轮一起承载车架上的重量；在土工膜铺设施工时可以将后轮升起，使土工膜从后轮下方穿过，然后再降低后轮使其轻触土工膜表面，起到压膜的作用，以防止铺膜时出现褶皱的现象。

进一步的，还包括动力机构；所述的动力机构包括变频调速电机和减速器，变频调速电机的输出轴与减速器的输入端相连，减速器的输出端用于带动安装到所述车架上的土工膜绕轴旋转。

基于上述技术方案可知，土工膜的转动是由变频调速电机驱动的，而非被动旋转的。

进一步的，还包括第一测速组件、第二测速组件以及控制器；

所述的第一测速组件用于采集土工膜旋转时表面的即时线速度V1，并传送给所述的控制器；

所述的第二测速组件用于采集所述前轮旋转时表面的即时线速度V2，并传送给所述的控制器；

所述的控制器将所述的V1与所述的V2进行比较后，通过控制所述变频调速电机的转速以使V1时刻与V2保持一致。

由于考虑到在铺膜时，铺膜速度(即土工膜旋转时外表面的即时线速度V1)与车架行走速度(即前轮旋转时表面的线速度V2)应当尽量保持一致，否则便会出现膜起皱(V1＞V2)或膜被拖拽前移(V1＜V2)的情况。所以发明人设计了上述的第一测速组件、第二测速组件以及控制器，通过测速比对的方式来实时调节变频调速电机的转速，以使V1时刻与V2保持一致。

进一步的，所述的第一测速组件包括旋转式速度传感器、伸缩杆、弹簧和底座；所述的旋转式速度传感器设置于所述伸缩杆的一端，旋转式速度传感器包括一用于采集线速度的旋转轮和用于将采集的数据传送给所述控制器的第一线路，所述的底座设置于所述伸缩杆的另一端，底座固定于所述的车架的底部，所述的弹簧套于所述的伸缩杆上，且在该弹簧的弹力下，所述的旋转轮始终与所述土工膜的外表面接触；

所述的第二测速组件包括用于采集前轮线速度的轮速传感器和用于将采集的数据传送给所述控制器的第二线路。

附图说明

图1是本发明一种优选实施方式的结构示意图；

图2是图1的俯视图，该图省去了变频调速电机、减速器等部件；

图3是图2中车架及膜辊机构的俯视图；

图4是膜辊安装架的结构示意图；

图5是图4中的顶块径向外移后的示意图；

图6是土工膜安装在两个膜辊安装架上时的示意图；

图7由车架后侧的视角示出了后轮及双丝杆升降机；

图8是第一测速组件一种优选实施方式的结构示意图；

图中标记为：1-牵引装置，2-车架，3-车轮，4-膜辊机构，5-起吊装置，6-双丝杆升降机，7-动力机构，8-第一测速组件，9-第二测速组件，10-控制器，11-连接装置，12-土工膜，21-窗口，31-前轮，32-后轮，41-膜辊安装架，61-立杆，62-传动杆，63-驱动电机，71-变频调速电机，72-减速器，73-齿轮，81-旋转轮，82-伸缩杆，83-弹簧，84-底座，411-架体，412-滑套，413-滑动轴筒，414-转盘，415-筒壳，416-顶块，417-丝杆，418-锥形块，419-齿圈。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

参见图1-图8，本发明提供了一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其包括牵引装置1、车架2、车轮3以及膜辊机构4。

所述的牵引装置1为所述施工设备提供行走的动力。所述的车架2位于所述牵引装置1之后，车架2的底部设置有所述车轮3，车架2的中部具有供土工膜向下穿过车架2的窗口21。所述的膜辊机构4安装于所述车架2的上方，膜辊机构4用于固定安装到车架2上的土工膜并保证土工膜能绕轴自由转动。

由于土工膜的重量较重，因此为了便于土工膜的安装，在本发明的一实施例中，土工膜施工设备还包括起吊装置5，该起吊装置5同样位于所述牵引装置1之后，其主要用于将土工膜起吊至车架2上或由车架2上卸下，该起吊装置5类似于随车吊，具有由油缸控制的伸缩臂、钢绳以及吊钩。具体的，起吊装置5也安装于所述的车架2上且位于膜辊机构4的前方，车架2的前端通过连接装置11连接于牵引装置1的尾部，所述的牵引装置1选用拖拉机、皮卡车头等均可，连接装置11由钢结构制成，两端分别与牵引装置1和车架2活动连接且可拆分，参见图1。

在本发明的一实施例中，参见图2，所述的膜辊机构4包括两个对称安装于所述窗口21左右两侧的膜辊安装架41。参见图3，各膜辊安装架41均包括架体411、滑套412、滑动轴筒413、转盘414、筒壳415、顶块416以及联动组件；所述的架体411立式安装在所述车架2的上方；所述的滑套412固定于所述架体411的上部且滑套412的轴线保持水平；所述的滑动轴筒413套于所述的滑套412内且可轴向自由移动及绕轴自由转动，滑动轴筒413与滑套412之间抹有润滑脂；所述的转盘414安装在所述滑动轴筒413靠外的一侧；所述的筒壳415安装在所述滑动轴筒413靠内的一侧，筒壳415的壁面设置有供所述顶块416从中穿过的开口(图中未标注)；所述的顶块416优选为两个或四个，且位于所述的筒壳415内，顶块416的外壁为弧面，以便与土工膜中心筒的内壁紧贴；其中，所述的转盘414可以通过所述联动组件驱使所述的顶块416径向移动，且在径向移动的过程中顶块416可由所述筒壳415的开口向外伸出；当然，筒壳415或者顶块416上是具有限位结构的，以防止顶块416从筒壳415中落出。

参见图4，关于所述的联动组件，优选地，其包括丝杆417和锥形块418；另外，所述顶块416的内壁为斜面结构，且该斜面结构与所述锥形块418的外壁相匹配；所述的丝杆417的一端与所述的转盘414固定连接，另一端先后穿过滑动轴筒413和筒壳415后与筒壳415的侧壁连接，且丝杆417与滑动轴筒413的侧壁以及与筒壳415侧壁均通过轴承可转动连接；所述的锥形块418位于所述筒壳415内且套于所述丝杆417上与丝杆417螺纹连接。由此，当转盘414转动时，丝杆417会随之转动，在转动的过程中会带动锥形块418轴向移动，若锥形块418的移动是向图4的右侧移动时，锥形块418会借助顶块416的斜面推动顶块416径向外移并由筒壳415的开口处伸出(参见图5)，上膜时顶块416便可顶紧在土工膜12中心筒的内壁上，从而使土工膜12得以安装在车架2上，并且土工膜12还可借助滑动轴筒413与滑套412的转动配合关系绕轴自由转动，参见图6。

在本发明的一实施例中，参见图1，所述的车轮3为四个，包括两个前轮31和两个后轮32，其中，两个后轮32可升降。

将两个后轮32设计为可升降式的，其目的在于：在吊装和转运的过程中可以将后轮32降下，作为承重轮，与前轮31一起承载车架2上的重量；在土工膜铺设施工时可以将后轮32升起，使土工膜12从后轮32的下方穿过，然后再降低后轮32使其轻触土工膜12表面，起到压膜的作用，以防止铺膜时出现褶皱的现象。

更具体的，参见图7，所述后轮32的升降由丝杆升降机构来控制，即两个后轮32通过轮架33分别安装于双丝杆升降机6的两个立杆61的底部，双丝杆升降机6又固定于所述的车架2上。其中，所述的双丝杆升降机6为一种常用机构，其主要用于将旋转运动变换为直线运动，双丝杆升降机6可直接在市面上购买后将其安装在车架2上即可，当然也可寻求厂家按具体尺寸参数定做。双丝杆升降机6中传动杆62的转动由相应的驱动电机63来驱动，驱动电机63安装于车架2上，驱动电机63配置有正反转、停止控制按钮，传动杆62的旋转会驱动蜗轮(图中未标注)减速旋转，蜗轮内腔加工为内螺纹，立杆61外壁加工有相匹配的外螺纹，从而蜗轮的旋转会驱动立杆61向上或向下移动。

在本发明的一实施例中，参见图1和图2，所述的土工膜施工设备还包括动力机构7，所述的动力机构7包括变频调速电机71和减速器72，变频调速电机71的输出轴与减速器72的输入端相连，减速器72的输出端用于带动安装到所述车架2上的土工膜12绕轴旋转。更具体的：变频调速电机71和减速器72均固定于车架2上，减速器72的输出端连接有齿轮73，其中一个所述滑动轴筒413的外壁安装有齿圈419，并且该齿圈419位于靠近转盘414的一端且不会阻碍到滑动轴筒413在滑套412内的轴向移动，当滑动轴筒413被抽出时(即图4的状态)，所述齿圈419与减速器72输出端的齿轮73是分离开的，当将滑动轴筒413推入到土工膜12的中心筒内时(参见图6)，齿圈419可以与减速器72输出端的齿轮73相啮合(推动时注意观察齿圈419是否到位，以使两者啮合)，啮合后，变频调速电机71的转动便会借助加速器72和齿轮73带动滑动轴筒413随之转动，滑动轴筒413的转动又会带动土工膜12随之转动。

在本发明的一实施例中，参见图1，所述的膜辊机构4还包括第一测速组件8、第二测速组件9以及控制器10。所述的第一测速组件8用于采集土工膜12旋转时表面的即时线速度V1，并传送给所述的控制器10；所述的第二测速组件9用于采集所述前轮31旋转时表面的即时线速度V2，并传送给所述的控制器10；所述的控制器10将所述的V1与所述的V2进行比较后，通过控制所述变频调速电机71的转速以使V1时刻与V2保持一致。

上述设计的目的在于：由于考虑到在铺膜时，铺膜速度(即土工膜12旋转时外表面的即时线速度V1)与车架行走速度(即前轮31旋转时表面的线速度V2)应当尽量保持一致，否则便会出现膜起皱(V1＞V2)或膜被拖拽前移(V1＜V2)的情况。所以发明人设计了上述的第一测速组件8、第二测速组件9以及控制器10，通过测速比对的方式来实时调节变频调速电机71的转速，以使V1时刻与V2保持一致。

参见图8，关于所述的第一测速组件8，优选地，其包括旋转式速度传感器、伸缩杆82、弹簧83和底座84；所述的旋转式速度传感器设置于所述伸缩杆82的一端，旋转式速度传感器包括一用于采集线速度的旋转轮81和用于将采集的数据传送给所述控制器10的第一线路，所述的底座84设置于所述伸缩杆82的另一端，底座84固定于所述的车架2的底部，所述的弹簧83套于所述的伸缩杆82上，且在该弹簧83的弹力下，所述的旋转轮81始终与所述土工膜12的外表面接触。其中，所述的旋转式速度传感器为现有技术，其工作原理是：当运动物体与旋转式速度传感器接触时，摩擦力会带动传感器的旋转轮转动，装在旋转轮上的转动脉冲传感器会发送出一连串的脉冲，每个脉冲代表着一定的距离值，从而就能测出线速度。

关于所述的第二测速组件9，优选地，其包括用于采集前轮31线速度的轮速传感器和用于将采集的数据传送给所述控制器10的第二线路。其中，所述的轮速传感器为一种常用的测量车轮转速的传感器，可直接由市面上购买后安装于前轮31附近即可。

本发明的操作使用方式是：

首先上膜，具体方式为：将两个膜辊安装架41的滑动轴筒413向外抽出以留出空间(参见图4)，然后利用起吊装置5将土工膜12吊装到两个滑动轴筒413之间，同时使滑动轴筒413对准土工膜12的中心筒，之后推动两个滑动轴筒413使筒壳415部分伸入到土工膜12的中心筒内，然后再转动转盘414使顶块416伸出并顶紧在中心筒内壁上(参见图5和图6)，从而完成上膜的步骤；

之后预备铺膜，具体方式为：利用双丝杆升降机6将两个后轮32升起，然后拉动土工膜12旋转(或利用变频调速电机71带动土工膜12旋转)，使土工膜12由后轮32下方穿过，之后再利用双丝杆升降机6将两个后轮32慢慢降低，直至后轮32轻触土工膜12的表面，从而使后轮32起到压膜的作用，以防铺膜时出现褶皱的现象；

最后正式铺膜，具体方式为：牵引装置1带动车架2行走，行走的过程中，变频调速电机71工作，带动土工膜12旋转；旋转的过程中，由控制器10来保证铺膜速度(即所述V1)与车架行走速度(即所述V2)一致，从而实现自动铺膜的过程，即车架2一边行走一边铺膜。

可见，本发明利用机械设备替代了人工手动铺膜的方式，一方面可以使铺膜的效率得到提高，另一方面还可降低人工成本、减轻工人负担，尤其是在高原地区施工时，人工费用高、人员组织难；同时，起吊装置5还可用于土工膜在调节池中的二次转运，提高了工作效率，节约了施工成本。

在本发明的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其特征在于，包括：

牵引装置(1)，为所述施工设备提供行走的动力；

车架(2)，位于所述牵引装置(1)之后，车架(2)的底部设置有车轮(3)，车架(2)的中部具有供土工膜向下穿过车架(2)的窗口(21)；

膜辊机构(4)，安装于所述车架(2)的上方，膜辊机构(4)用于固定安装到车架(2)上的土工膜并保证土工膜能绕轴自由转动。

2.根据权利要求1所述的一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其特征在于，还包括起吊装置(5)，该起吊装置(5)同样位于所述牵引装置(1)之后，用于将相应物件起吊至所述车架(2)上或由所述车架(2)上卸下。

3.根据权利要求1所述的一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其特征在于，所述的膜辊机构(4)包括两个对称安装于所述窗口(21)左右两侧的膜辊安装架(41)；

所述的膜辊安装架(41)包括架体(411)、滑套(412)、滑动轴筒(413)、转盘(414)、筒壳(415)、顶块(416)以及联动组件；所述的架体(411)立式安装在所述车架(2)的上方；所述的滑套(412)固定于所述架体(411)的上部且滑套(412)的轴线保持水平；所述的滑动轴筒(413)套于所述滑套(412)内且可轴向自由移动；所述的转盘(414)安装在所述滑动轴筒(413)靠外的一侧；所述的筒壳(415)安装在所述滑动轴筒(413)靠内的一侧，筒壳(415)的壁面设置有供所述顶块(416)从中穿过的开口；所述的顶块(416)至少为两个且位于所述的筒壳(415)内，顶块(416)的外壁为弧面；其中，所述的转盘(414)通过所述联动组件驱使所述的顶块(416)径向移动，且在径向移动的过程中顶块(416)可由所述筒壳(415)的开口向外伸出。

4.根据权利要求3所述的一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其特征在于，所述的联动组件包括丝杆(417)和锥形块(418)；所述顶块(416)的内壁为斜面结构，且该斜面结构与所述锥形块(418)的外壁相匹配；

所述的丝杆(417)的一端与所述的转盘(414)固定连接，另一端先后穿过滑动轴筒(413)和筒壳(415)后与筒壳(415)的侧壁连接，且丝杆(417)与滑动轴筒(413)的侧壁以及与筒壳(415)侧壁均通过轴承可转动连接；所述的锥形块(418)位于所述筒壳(415)内且套于所述丝杆(417)上与丝杆(417)螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其特征在于，所述的车轮(3)为四个，包括两个前轮(31)和两个后轮(32)，其中，两个后轮(32)可升降。

6.根据权利要求5所述的一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其特征在于，所述后轮(32)的升降由丝杆升降机构控制，即两个后轮(32)通过轮架(33)分别安装于双丝杆升降机(6)的两个立杆(61)的底部，双丝杆升降机(6)又固定于所述的车架(2)上。

7.根据权利要求5所述的一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其特征在于，还包括动力机构(7)；所述的动力机构(7)包括变频调速电机(71)和减速器(72)，变频调速电机(71)的输出轴与减速器(72)的输入端相连，减速器(72)的输出端用于带动安装到所述车架(2)上的土工膜绕轴旋转。

8.根据权利要求7所述的一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其特征在于，还包括第一测速组件(8)、第二测速组件(9)以及控制器(10)；

所述的第一测速组件(8)用于采集土工膜旋转时表面的即时线速度V1，并传送给所述的控制器(10)；

所述的第二测速组件(9)用于采集所述前轮(31)旋转时表面的即时线速度V2，并传送给所述的控制器(10)；

所述的控制器(10)将所述的V1与所述的V2进行比较后，通过控制所述变频调速电机(71)的转速以使V1时刻与V2保持一致。

9.根据权利要求8所述的一种用于大面积防渗膜施工的多功能机械设备，其特征在于，所述的第一测速组件(8)包括旋转式速度传感器、伸缩杆(82)、弹簧(83)和底座(84)；所述的旋转式速度传感器设置于所述伸缩杆(82)的一端，旋转式速度传感器包括一用于采集线速度的旋转轮(81)和用于将采集的数据传送给所述控制器(10)的第一线路，所述的底座(84)设置于所述伸缩杆(82)的另一端，底座(84)固定于所述的车架(2)的底部，所述的弹簧(83)套于所述的伸缩杆(82)上，且在该弹簧(83)的弹力下，所述的旋转轮(81)始终与所述土工膜的外表面接触；

所述的第二测速组件(9)包括用于采集前轮(31)线速度的轮速传感器和用于将采集的数据传送给所述控制器(10)的第二线路。