CN110700882B - 一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统及方法，包括汇水装置和驱动模块，汇水装置包括排水渠取水装置、流水汇水装置、洞壁汇水装置中的至少一种，排水渠取水装置设置于隧洞内部，包括一底板，底板上设置有若干导轨，导轨的另一端通过导轨槽与自适应浮块连接，自适应浮块能够在导轨上自由上下滑动，底板连接有汇水槽，且连接处设置有滤网，底板、自适应浮块和导轨均套设在过滤罩面内部；洞壁汇水装置设置于洞壁出水点，对壁面流水进行收集；驱动模块与排水渠取水装置、流水汇水装置或/和洞壁汇水装置的出入水口连接，保证相应的供水压力。

Description

一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统及方法

技术领域

本公开属于隧道供水技术领域，具体涉及一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

隧道掘进过程中对岩芯的采取是分析隧道围岩特征的主要方法，是判定隧道安全的重要参考依据。据发明人了解，传统便携式钻机采用水箱供水，需要清洁水源，在隧洞环境内，往往会面临取水困难，使用受限等缺点，使得采样效率大大降低。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统及方法，本公开能够解决便携式钻机在隧道内供水问题。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，包括汇水装置和驱动模块，所述汇水装置包括排水渠取水装置、流水汇水装置、洞壁汇水装置中的至少一种，其中：

所述排水渠取水装置设置于隧洞内部，包括一底板，所述底板上设置有若干导轨，导轨的另一端通过导轨槽与自适应浮块连接，所述自适应浮块能够在导轨上自由上下滑动，所述底板连接有汇水槽，且连接处设置有滤网，底板、自适应浮块和导轨均套设在过滤罩面内部，利用过滤罩面与底座具有一定夹角，使得流经过滤罩面的水流流面投影目数增加，同时实现分流；

所述流水汇水装置设置于洞顶，收集顶部流水；

所述洞壁汇水装置设置于洞壁出水点，对壁面流水进行收集；

所述驱动模块与排水渠取水装置、流水汇水装置或/和洞壁汇水装置的出入水口连接，保证相应的供水压力。

作为进一步的限定，所述底板上设置有若干弹性件，以限制所述自适应浮块的位移极值，提供浮力补偿。

作为进一步的限定，所述排水渠取水装置的底板至少具有一个尖端，所述汇水槽与所述尖端相对设置，且朝向相反。

作为进一步的限定，所述过滤罩面为斜面结构，水流流向始终与过滤罩面斜交。

作为进一步的限定，所述流水汇水装置包括若干个，结构一致，均包括伞状底面，所述伞状底面上设置有多个一端连接、呈圆周分布的支撑杆，所述支撑杆的连接处设置有中心杆，伞状底面上设置有过滤罩，且水流能够经过滤罩汇入，由中心杆上设置的出水口流出。

作为进一步的限定，所述中心杆与连接管路相通，将洞顶的流水引入洞底。

作为进一步的限定，所述洞壁汇水装置包括若干个，结构一致，均包括汇水槽，所述汇水槽内设置有滤网，汇水槽前端装有引水垫，水流经引水垫引入汇水槽经滤网过滤后由汇水槽边缘设置的出水口流出。

作为进一步的限定，所述出水口可连接有连接管路，将洞壁的流水引入洞底。

作为进一步的限定，所述驱动模块包括驱动水泵和连接管路。

作为进一步的限定，所述连接管路为柔性管或硬性连接管。

基于上述系统的工作方法，利用流水汇水装置、洞壁汇水装置收集洞顶和洞壁的流水，并引导至洞底，设置于洞底的排水渠取水装置对水流进行进一步的过滤和收集，实现取水和供水，视出水点的高度和水流量投入驱动模块。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开自适应取水浮块提供足够浮力确保其浮在水面顶层，在取水时将排水渠取水装置尖端朝向水流方向，此时水流通过过滤罩流入底板，分水式过滤罩采用斜面设计，这种设计使水流流向始终与过滤罩面斜交，从而增加向水流流面投影目数从而增加过滤效率。该种分水式设计一定程度上减慢了流入罩中水流速率，从而加速罩内水中颗粒沉淀，进一步加强供水清洁。

本公开为了防止在排水渠水位较低时浮块无法提供足够浮力从而和底板接触造成无法取水的情况，在底板上加装弹性件，能够最低限度的阻止自适应取水浮块与底板接触，在排水渠水量过低无法填充底板与浮块最低处的缝隙时，可将排水渠汇水模块尾部朝向水流方向，此时水流将经过引水槽、滤网流入底板，受底板阻挡使流入底板内的水位升高保证自适应浮块能够与水紧密接触完成取水。

本公开通过设置伞状汇水底面，且汇水底面采用支撑杆-铰链结构可以通过调节中心杆的长度改变汇水面积，以便适应于不同流量的顶部流水。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为排水渠汇水模块的总体图；

图2为排水渠汇水模块的爆炸图；

图3为流水汇水模块的总体示意图；

图4为流水汇水模块的爆炸图；

图5为洞壁汇水模块的总体示意图；

图6为洞壁汇水模块的爆炸图；

图7是驱动模块；

图8（ a ）、图 8 （ b ） 是排水渠高水位使用示意图；

图9（ a ）、图 9 （ b ） 是排水渠低水位使用示意图；

图10是洞顶汇水模块使用示意图；

图11是洞壁汇水模块使用情况示意图；

图12是管路结构示意图。

其中：1、自适应浮块，2、出水口，3、导轨槽，4、导轨，5、底座，6、浮力补偿弹簧，7、过滤网，8、引水槽，9、分水式过滤网，10、汇水底面，11、支撑杆，12、伸缩杆，13、过滤罩，14、出水口，15、出水口，16、滤网，17、汇水槽，18、引水垫，19、水泵，20、出水口，21、入水口，22、防水罩，23、底座，24、出水口，25、伸缩杆，26、入水口，27、导管。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，包括了至少三种隧道内取水、汇水模块包括①排水渠取水装置；②洞顶散装流水汇水装置；③洞壁汇水装置。

还配置有④主动驱动模块；⑤重力驱动模块。

可以灵活组合，适应隧洞内不同出水点位。

如图1和图2所示，①排水渠取水模块，包括自适应浮块1，浮块上设置出水口2与导轨槽3，自适应浮块1通过导轨槽3可在导轨上自由上下滑动，导轨 4与底座5相连，在底座5上设置浮力补偿弹簧6，底座5设计为V型半开口试开口部分与引水槽8相连，相连处设置过滤网7，分水式过滤网9则整体套住该模块的外侧。

如图3和图4所示，②洞顶流水汇水模块，包括汇水底面10，由支撑杆11 固定支撑，支撑杆11一端通过铰链与伸缩杆12固定，另一端则固定于汇水底面边缘，过滤罩13为椭圆形上覆与汇水底面，边缘与汇水底面缝合中心则固定于伸缩杆12一端，水流经过滤罩13汇入伸缩杆12经出水口14流出。

如图5和图6所示，③洞壁汇水模块，包括汇水槽17，内部安装有滤网16，汇水槽17前端装有18引水垫，水流经引水垫18引入汇水槽17经滤网16过滤由出水口15流出。

如图7所示，④主动驱动模块，包括便携式水泵19，水泵设置通用出水口 20、入水口21和防水罩22。

如图8（ a ）、图 8 （ b ） 所示，⑤重力驱动模块，包括底座23和伸缩杆25，伸缩杆25上设置出水口24，可与出水口24匹配的入水口26，导管27置于伸缩杆25内部与出水口24、入水口26连接，用于引导水流同时适配伸缩杆不同拉伸。

①水渠取水装置通过1自适应取水浮块提供足够浮力确保2取水头及水管浮在水面顶层，在取水时将排水渠取水装置尖端朝向水流方向(图8(a)、图 8 (b))，此时水流通过9分水式过滤罩流入底座，分水式过滤罩采用斜面设计，这种设计使水流流向始终与过滤罩面斜交，从而增加向水流流面投影目数从而增加过滤效率。该种分水式设计一定程度上减慢了流入罩中水流速率，从而加速罩内水中颗粒沉淀，进一步加强供水清洁。浮块中导轨槽3采用圆角矩形设计，导轨4采用圆柱形设计，该设计具有一定冗余空间保证在底座5在与排水渠底面存在一定角度时依然可以保证自适应浮块1浮在水面，从而保证取得顶部较为清洁的水源。为了防止在排水渠水位较低时浮块无法提供足够浮力从而和底座5 接触造成无法取水的情况，在底座5上加装了浮力补偿弹簧6，该模块能够最低限度的阻止1自适应取水浮块与底座5接触。在排水渠水量过低无法填充底座与浮块最低处的缝隙时，可将排水渠汇水模块尾部朝向水流方向(图9(a)、图 9 (b)) 此时水流将经过引水槽8，滤网7流入底座，受底座阻挡使流入底座内的水位升高保证自适应浮块1能够与水紧密接触完成取水。

②洞顶流水汇水装置为倒置伞状结构(如图9（ a ）、图 9 （ b ） )，顶部出水点在下落过程中受空气阻力影响往往无法形成线状流水此时采用模块②，通过增大汇水面积可以形成有效水源。该模块使用时置于出水点底部，汇水底面10采用支撑杆-铰链结构可以通过调节伸缩杆12改变汇水面积，面积以便适应于不同流量的顶部流水。汇集水源通过出水口14与驱动模块相连。

③洞壁汇水模块主要用于洞壁出水点，模块前部18引水垫为柔性材料制成，可以很好与洞壁贴合，使用时将模块贴于洞壁出水点放置，即可引导洞壁面状流水流入汇水模块(图10)，引导水流流向汇水槽17，在中间加装过滤网16以过滤水中较大颗粒，从而形成有效水源通过出水口15与驱动模块的管道相连。

④主动驱动模块，当水源点较低时采用便携式水泵为充电式便携水泵，用于抽取加压低于钻机的出水点流水，模块①、②、③均可通过出水口、水管与水泵相连，保证不同取水模块供水压力，防水套则保证水泵电机在潮湿环境中保持干燥加强水泵工作稳定性，当出水点低于钻机时需要对水源加压从而送到钻机内部，由于模块①主要用于排水渠取水，因此必须使用水泵加压水源，模块②、③则视出水点高度及水流量选用模块④或⑤。

模块⑤重力驱动模块可与模块②、③通过出水口24接头连接，同时可为模块②、③提供支撑，在水泵电力耗尽时且有合适高度的出水点可采用此模块对钻机进行供水，支撑杆25通过增加汇水模块高度使水源保留一定重力势能，其中支撑杆25的高度可调以适应不同洞壁出水点出水。

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

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，其特征是：包括汇水装置和驱动模块，所述汇水装置包括排水渠取水装置、流水汇水装置、洞壁汇水装置中的至少一种，其中：

所述排水渠取水装置设置于隧洞内部，包括一底板，所述底板上设置有若干导轨，导轨的另一端通过导轨槽与自适应浮块连接，所述自适应浮块能够在导轨上自由上下滑动，所述底板连接有汇水槽，且连接处设置有滤网，底板、自适应浮块和导轨均套设在分水式过滤网内部，利用分水式过滤网与底座具有一定夹角，使得流经分水式过滤网的水流流面投影目数增加，同时实现分流；

所述流水汇水装置设置于洞顶，收集顶部流水；

所述洞壁汇水装置设置于洞壁出水点，对壁面流水进行收集；

所述驱动模块与排水渠取水装置、流水汇水装置或/和洞壁汇水装置的出入水口连接，保证相应的供水压力。

2.如权利要求1所述的一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，其特征是：所述底板上设置有若干弹性件，以限制所述自适应浮块的位移极值，提供浮力补偿。

3.如权利要求1所述的一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，其特征是：所述排水渠取水装置的底板至少具有一个尖端，所述汇水槽与所述尖端相对设置，且朝向相反。

4.如权利要求1所述的一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，其特征是：所述分水式过滤网为斜面结构，水流流向始终与分水式过滤网斜交。

5.如权利要求1所述的一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，其特征是：所述流水汇水装置包括若干个，结构一致，均包括伞状底面，所述伞状底面上设置有多个一端连接、呈圆周分布的支撑杆，所述支撑杆的连接处设置有中心杆，伞状底面上设置有过滤罩，且水流能够经过滤罩汇入，由中心杆上设置的出水口流出。

6.如权利要求5所述的一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，其特征是：所述中心杆与连接管路相通，将洞顶的流水引入洞底。

7.如权利要求1所述的一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，其特征是：所述洞壁汇水装置包括若干个，结构一致，均包括汇水槽，所述汇水槽内设置有滤网，汇水槽前端装有引水垫，水流经引水垫引入汇水槽经滤网过滤后由汇水槽边缘设置的出水口流出。

8.如权利要求7所述的一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，其特征是：所述出水口连接有连接管路，将洞壁的流水引入洞底。

9.如权利要求1所述的一种适用于隧道内便携式钻机自动供水系统，其特征是：所述驱动模块包括驱动水泵和连接管路；

所述连接管路为柔性管或硬性连接管。

10.基于权利要求1-9中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：利用流水汇水装置、洞壁汇水装置收集洞顶和洞壁的流水，并引导至洞底，设置于洞底的排水渠取水装置对水流进行进一步的过滤和收集，实现取水和供水，视出水点的高度和水流量投入驱动模块。

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