CN111515197A - 一种用于隧道排水系统的疏通装置与疏通方法 - Google Patents

一种用于隧道排水系统的疏通装置与疏通方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于隧道排水系统的疏通装置，隧道排水系统包括排水盲管，疏通装置包括：用于与高压机连接的高压水管；与高压水管连接的导向机构，导向机构能够调整拐弯角度以引导高压水管前进的方向；设置在导向机构的前端且用于探测排水盲管内的排水状况的探测机构；以及设置在高压水管与导向机构之间的高压喷头；其中，疏通装置能够进入排水盲管并通过高压喷头喷射高压水流以对排水盲管进行疏通，且能够通过探测机构对排水盲管内的情况进行实时观察，导向机构能够在遇阻或拐弯处进行万向调节，以调整拐弯角度进行拐弯，并引导高压水管通过遇阻或拐弯处，从而对所道盲管继续进行疏通。本发明还提出了一种用于隧道排水系统的疏通方法。

Description

一种用于隧道排水系统的疏通装置与疏通方法
技术领域
本发明涉及隧道排水系统的疏通工程技术领域，具体地涉及一种用于隧道排水系统的疏通装置。本发明还涉及一种用于隧道排水系统的疏通方法。
背景技术
排水盲管与排水沟作为铁路隧道防排水系统的重要组成部分，其通堵状态直接关系到铁路隧道服役性能。近年来，铁路隧道排水系统堵塞现象在我国东北、西北、西南、华南等地区的铁路隧道普遍发生，在公路隧道亦普遍发生。
目前，现有的隧道排水盲管均存在不同程度的堵塞情况。例如，自然泥砂未及时排出而造成堵塞、地下水与空气接触产生化学反应生成的结晶物附着于盲管内壁而造成堵塞、盲管安装时流入的混凝土结晶及其它杂物造成堵塞、盲管安装时由于施工工艺原因造成的盲管被挤压变形而形成的盲管直径变小而形成的堵塞等。排水盲管的堵塞如未及时清理，将造成隧道排水系统整体失效，从而严重影响隧道结构受力与服役状态，进而导致隧道衬砌开裂、渗漏水等病害。
现有技术中通常采用高压水的方式疏通盲管，其利用高压水流的射流打击，锲形剥离，清除盲管内杂物，实现盲管疏通作业。然而，现有的疏通装置中的高压喷头的直径及长度过大，并且无法实现转向，在进行疏通作业过程中，当遇到盲管被压扁、盲管拐弯及盲管接头错位时，由于高压喷头的直径大于可通过间距或盲管转弯角偏小等，导致高压喷头无法通过，从而造成疏通失败。此外，高压喷头有可能冲出盲管，卡在盲管外壁与混凝土结合处等情况，同样会造成疏通失败。部分盲管施工时未留出水口，现有的疏通设备不具备对盲管施工切割破碎功能，也会导致疏通失败。
另外，传统的盲管疏通装置无法观察盲管内的疏通状况。在现有技术中，当需要观察疏通作业情况时，通常单独往盲管内伸入一个摄像头进行观察。这不仅增加了盲管疏通作业的繁琐性，且无法回传盲管疏通作业过程中的画面。此外，由于传统高压水管及摄像装置无法实现拐弯行进，在盲管拐弯处以及盲管接头错位处无法正常通过，导致无法完成疏通作业。传统摄像头前端未设置除污装置，摄像头进行后，容易被盲管淤泥、污水及其它其遮挡镜头而导致摄像头回传影像资料不清晰或无法看到，从而影响到作业人员对于盲管内情况的判断，也会导致疏通作业失败。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于隧道排水系统的疏通装置，该疏通装置能够实时观察排水盲管内部的排水状况，并能够在盲管遇阻或拐弯处万向调节拐弯角度而顺利通过，显著提高了疏通作业效率。
本发明还提出了一种用于隧道排水系统的疏通方法。
为此，根据本发明的第一方面，提出了一种用于隧道排水系统的疏通装置，所述隧道排水系统包括排水盲管，所述疏通装置包括：用于与高压机连接的高压水管；与所述高压水管连接的导向机构，所述导向机构能够调整拐弯角度以引导所述高压水管前进的方向；用于探测所述排水盲管内的排水状况的探测机构，所述探测机构设置在所述导向机构的前端；以及设置在所述高压水管与所述导向机构之间的高压喷头；其中，所述疏通装置能够进入所述排水盲管并通过所述高压喷头喷射高压水流以对所述排水盲管进行疏通，且能够通过所述探测机构对所述排水盲管内的情况进行实时观察，所述导向机构能够在遇阻或拐弯处进行万向调节，以调整拐弯角度进行拐弯，并引导所述高压水管通过遇阻或拐弯处，从而对所述隧道盲管继续进行疏通。
在一个实施例中，所述导向机构包括依次连接的第一导向弹性件、第二导向弹性件和第三导向弹性件，所述第一导向弹性件用于与所述高压水管连接，所述第三导向弹性件用于连接所述探测机构。
在一个实施例中，在所述第二导向弹性件和所述第三导向弹性件之间设有第一电机，所述第一电机的外壳分别与所述第二导向弹性件和所述第三导向弹性件固定连接，且所述第一电机的输出轴固定连接有主动齿轮，所述主动齿轮伸入到所述第三导向弹性件的内部。
在一个实施例中，在所述第三导向弹性件的内部设有偏心轴，所述偏心轴上固定连接有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮，在所述偏心轴的远离所述第一电机的一端固定连接有导向条，所述第一电机通过所述主动齿轮和所述从动齿轮驱动所述偏心轴转动，并带动所述导向条转动，从而使所述导向条压缩所述第三导向弹性件弯曲以形成拐弯角度。
在一个实施例中，在所述第一电机的外壳的端部设有第一支撑座，在所述第三导向弹性件的侧壁上设有第二支撑座，所述偏心轴通过所述第一支撑座和所述第二支撑座安装在所述第一电机的输出轴的径向侧部。
在一个实施例中，所述导向条构造成包括连接块和与所述连接块垂直连接的导向块，所述连接块与所述偏心轴固定连接，所述导向块在所述偏心轴的转动作用下压缩所述第三导向弹性件，从而使所述第三导向弹性件弯曲。
在一个实施例中，所述导向条调节所述导向机构能够形成的拐弯角度处于0°-60°的范围内。
在一个实施例中，在所述第一导向弹性件和所述第二导向弹性件之间设有第二电机，在所述第二导向弹性件的端部设有连接件，所述第二电机的外壳与所述第一导向弹性件固定连接，所述第二电机的输出轴与所述连接件固定连接，所述第二电机能够驱动所述连接件转动，以带动所述第二导向弹性件和已形成拐弯角度的所述第三导向弹性件同步转动，从而进行万向调节。
在一个实施例中，在所述第三导向弹性件的端部固定连接有连接筒，所述探测机构连接在所述连接筒的端部，所述探测机构包括摄像头和吹气管，且所述吹气管的气管口正对着所述摄像头的镜头，用于对所述摄像头进行清理。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于隧道排水系统的疏通方法，包括以下步骤：
提供如上所述的疏通装置；
将所述疏通装置送入排水盲管内，通过所述探测机构实时观察排水盲管的内部的排水状况，并启动所述高压机进行疏通作业；
当所述疏通装置疏通前进至遇阻或拐弯处，通过所述导向机构根据实际工况调整拐弯角度，并推动所述导向机构顺利通过排水盲管拐弯处；
所述导向机构引导所述高压水管顺利通过排水盲管拐弯处，继续进行疏通，直至疏通作业完成。
与现有技术相比，本发明的优点之处在于：
根据本发明的用于隧道排水系统的疏通装置，该疏通装置通过探测装置能够实时观察排水盲管内的排水状况，从而实时掌握疏通装置的疏通环境，有利于提高疏通效率。在排水盲管遇阻或拐弯处等形成的障碍点时，疏通装置能够通过导向机构万向调节拐弯角度实现拐弯，从而使导向机构能够顺利通过障碍点，并引导高压水管继续前进，以继续进行疏通作业。由此，显著增强了疏通装置的疏通效果，大大提高了疏通效率。此外，疏通装置结构简单，操作方便，成本低。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的用于隧道排水系统的疏通装置的结构。
图2显示了根据本发明的用于隧道排水系统的疏通装置在拐弯状态下的结构。
图3显示了图1所示的疏通装置中的探测机构的结构。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
在本申请中，需要说明的是，将用于隧道排水系统的疏通装置放入隧道盲管内时远离盲管口的一端定义为前端或相似用语，将靠近盲管口的一端定义为后端或相似用语。
图1显示了根据本发明的用于隧道排水系统的疏通装置100的结构。隧道排水系统包括排水盲管，疏通装置100用于对排水盲管进行疏通。疏通装置100包括高压水管(未示出)。在一个实施例中，高压水管的直径为10mm。高压水管采用高压机注入高压水，从而通过高压水流对排水盲管进行疏通。优选地，高压机采用汽油发动机，汽油发动机的流量为22L/min，压力为500kg。
在本实施例中，在高压水管的末端固定连接有高压喷头(未示出)。在一个实施例中，高压喷头的直径为14mm，长度设为80mm。高压机提供的高压水通过高压水管从高压喷头喷出并形成高压射流，从而通过高压射流喷射冲洗排水盲管的内壁以进行疏通作业。
如图1所示，疏通装置100包括导向机构110和连接在导向机构110的前端的探测机构120。导向机构110用于与高压水管连接，导向机构110能够弯曲而形成拐弯角度，并能够根据实际工况调整拐弯角度以引导高压水管前进的方向。探测机构120用于实时观察排水盲管的内部的排水状况，并为盲管疏通作业人员提供实时的影像资料，从而便于作业人员对盲管内作业情况进行判断。
如图1所示，导向机构110包括依次连接的第一导向弹性件111、第二导向弹性件112和第三导向弹性件113。第一导向弹性件111的后端(图1中的左端)设有用于连接高压水管的接口101。在一个实施例中，接口101构造成内螺纹接口。第一导向弹性件111的这种接口能够有效保证高压水管与第一导向弹性件111之间连接的稳固性。探测机构120安装在第三导向弹性件113的前端(图1中的右端)。
在一个实施例中，第一导向弹性件111、第二导向弹性件112和第三导向弹性件113均采用导向弹簧。导向弹簧在受到沿导向弹簧的非轴线方向的力时会弯曲。优选地，导向弹簧的直径设置为16mm，导向弹簧的丝径设置为1mm，导向弹簧的长度设置为30mm。这保证了导向弹簧能够在受力作用下有效弯曲，提高了疏通装置100的导向性能。
根据本发明，在第二导向弹性件112和第三导向弹性件113之间设有第一电机140。第一电机140的外壳的两端分别与第二导向弹性件112和第三导向弹性件132固定连接。优选地，第一电机140的外壳与第二导向弹性件112及第三导向弹性件132均通过焊接方式形成固定连接。第一电机140的输出轴142固定连接有主动齿轮141，且主动齿轮141伸入到第三导向弹性件113的内部。优选地，主动齿轮141与第一电机140的输出轴142通过焊接方式形成固定连接。在一个实施例中，第一电机140通过PLC软件进行控制。在工作时，通过PLC软件控制第一电机140转动。
根据本发明，在第三导向弹性件113的内部设有偏心轴150。如图1所示，在第一电机140的外壳的前端设有第一支撑座151，同时在第三导向弹性件113的侧壁上对应设有第二支撑座152，偏心轴150的后端通过第一支撑座151与第一电机140的外壳形成转动连接，偏心轴150穿过第二支撑座152，且偏心轴150的中部与第二支撑座152形成转动连接。由此，偏心轴150通过第一支撑座151和第二支撑座152安装在第一电机140的输出轴142的径向侧部，且偏心轴150与第一电机140的输出轴142平行。
如图1所示，偏心轴150设有从动齿轮153。在一个实施例中，从动齿轮153通过焊接方式与偏心轴150形成固定连接。从动齿轮153设置在第一支撑座151和第二支撑座152之间，且与主动齿轮141啮合。第一电机140能够通过主动齿轮141和从动齿轮153驱动偏心轴150转动。
根据本发明，在偏心轴150的前端固定连接有导向条160。导向条160构造成包括连接块161和与连接块161垂直连接的导向块162。导向条160通过连接块161与偏心轴150固定连接。优选地，偏心轴150与连接块161之间通过焊接方式形成固定连接。导向块162在偏心轴150的转动作用下偏心转动，并能够压缩第三导向弹性件113，从而使第三导向弹性件113弯曲，以形成拐弯角度。为了便于形成拐弯角度，导向块162的端部做圆角处理。
根据本发明，在第一导向弹性件111和第二导向弹性件之112间设有第二电机130。同时，在第二导向弹性件112的前端设有连接件131，连接件131与第二导向弹性件112固定连接。第二电机130的外壳与第一导向弹性件111固定连接，且第二电机130的输出轴132与连接件131固定连接。在一个实施例中，第二电机130的外壳与第一导向弹性件111采用焊接方式形成固定连接，第二电机130的输出轴132与连接件131采用焊接方式形成固定连接。导向机构110能够通过第二电机130驱动连接件131转动，从而带动第二导向弹性件112和已形成拐弯角度的第三导向弹性件113转动以进行万向调节。由此，实现导向机构110的万向调节。
同样地，第二电机130也采用PLC软件进行控制。在工作时，通过PLC软件控制第二电机130转动，进而带动第二导向弹性件112和第三导向弹性件113同步转动转动。
在一个实施例中，第一电机140和第二电机130的长度均设置为35mm，电机壳体的最宽处设置为12mm，且第一电机140和第二电机130的电压均为3V。第一电机140和第二电机130均采用减速齿轮减速，转速为每分钟9转。
在工作过程中，通过第一电机140驱动偏心轴150转动，使偏心轴150带动导向条160转动，进而使导向条160的导向块162压缩第三导向弹性件113，从而使第三导向弹性件113弯曲，以形成拐弯角度。例如，当导向条160旋转180°时，第三导向弹性件113能够在导向条160的作用下形成60°的拐弯角度。图2显示了根据本发明的用于隧道排水系统的疏通装置100在拐弯状态下的结构。第三导向弹性件113弯曲程度可以根据实际需求采用不同尺寸的导向条160进行调节。同时，结合第二电机130驱动第二导向弹性件112和已经形成一定拐弯角度的第三导向弹性件123转动，从而进行任意方向的调节，以使导向机构110朝向排水盲管的拐弯方向进行拐弯。由此，导向机构110能够根据实际工况调整相应的拐弯角度和方向，从而实现导向机构110的万向调节。
根据本发明的导向机构110通过导向条160能够形成的拐弯角度处于0°-60°之间。并且，导向机构110能够应用于拐弯角度处于0°-90°范围内的隧道盲管，其能够实现0°-90°范围内的转弯。例如，导向机构110能够通过导向条160形成60°的拐角，而在隧道盲管内的90°的拐角处形成90°转弯。导向机构110的轴向长度设置成不大于160mm，且导向机构110的最大直径不大于16mm。这样能够保证导向机构110顺利疏通障碍点，并带动高压水管顺利通过，从而提高疏通装置100的疏通效率和疏通效果。需要说明的是，第三导向弹性件113在没弯曲时的原始状态下的弯曲角度为0°。
根据本发明，疏通装置100还包括探测机构120，探测机构120用于探测排水盲管内的排水状况。如图3所示，探测机构120设置在导向机构110的前端。在第三导向弹性件113的前端固定连接有连接筒114。在一个实施例中，连接筒114与第三导向弹性件113通过焊接方式形成固定连接。探测机构120设置在连接筒114的前端。探测机构120包括摄像头121和吹气管122，摄像头121通过摄像头安装座123固定安装，摄像头121的镜头朝外且正对着导向机构110的正前方。吹气管122连接在连接筒114内且处于摄像头121的径向外侧，吹气管122的除污排气口124正对着摄像头121的镜头。吹气管122接高压气软管，并能够提供高压气清理摄像头121的镜头上附着的污物，从而对摄像头121进行实时清理，以保证摄像头121能够清晰地观察排水盲管内的情况。此外，摄像头121通过信号线125与处于排水盲管外的显示屏连接，以将观察到的排水盲管内的影像资料传输会外部设备并通过显示屏显示，从而使作业人员能够通过显示屏实时观察排水盲管内的排水情况，进而进行相应的疏通作业。
在一个实施例中，摄像头121的直径设置为8mm，长度设置为15mm。摄像头121设有用于照明的LED灯，从而能够清晰地观察到排水盲管内的实际状况。此外，摄像头121具有防水功能。
根据本发明，还提供了一种用于隧道排水系统的疏通方法。首先，提供疏通装置100，将导向机构110与高压水管连接，并送入排水盲管中。之后，启动高压机正常进行直线疏通作业。具体地，通过高压喷头喷射高压水从而形成高压射流，以对排水盲管进行疏通。同时，通过探测机构120实时探测排水盲管内的排水状况。当遇到排水盲管遇阻或拐弯处时，先通过对应的PLC软件控制第一电机140转动，并通过主动齿轮141、从动齿轮153和偏心轴150依次将电机动力传递给导向条160，以带动导向条160转动，从而使导向条160压缩第三导向弹性件113朝向排水盲管拐弯方向弯曲，并形成一定的拐弯角度。由此，实现初步拐弯调整。同时，通过对应的PLC软件控制控制第二电机130转动，以万向调节导向机构110的拐弯方向。由此，通过控制第二电机130和第一电机140驱动导向机构110实现任意方向上的拐弯调节。并且，通过人为操作使导向机构110顺利通过阻碍点并合理引导高压管的前进方向，使高压管顺利通过障碍点。之后，继续进行疏通作业，直至疏通完成。
根据本发明的用于隧道排水系统的疏通装置100，该疏通装置100通过探测装置120能够实时观察排水盲管内的排水状况，从而实时掌握疏通装置100的疏通环境，有利于提高疏通效率。在排水盲管遇阻或拐弯处等形成的障碍点时，疏通装置100能够通过导向机构110万向调节拐弯角度实现拐弯，从而使导向机构110能够顺利通过障碍点，并引导高压水管继续前进，以继续进行疏通作业。由此，显著增强了疏通装置100的疏通效果，大大提高了疏通效率。此外，疏通装置100结构简单，操作方便，成本低。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种用于隧道排水系统的疏通装置，所述隧道排水系统包括排水盲管，所述疏通装置包括：
用于与高压机连接的高压水管；
与所述高压水管连接的导向机构(110)，所述导向机构能够调整拐弯角度以引导所述高压水管前进的方向；
用于探测所述排水盲管内的排水状况的探测机构(120)，所述探测机构设置在所述导向机构的前端；以及
设置在所述高压水管与所述导向机构之间的高压喷头；
其中，所述疏通装置能够进入所述排水盲管并通过所述高压喷头喷射高压水流以对所述排水盲管进行疏通，且能够通过所述探测机构对所述排水盲管内的情况进行实时观察，
所述导向机构能够在遇阻或拐弯处进行万向调节，以调整拐弯角度进行拐弯，并引导所述高压水管通过遇阻或拐弯处，从而对所述隧道盲管继续进行疏通。
2.根据权利要求1所述的疏通装置，其特征在于，所述导向机构包括依次连接的第一导向弹性件(111)、第二导向弹性件(112)和第三导向弹性件(113)，
所述第一导向弹性件用于与所述高压水管连接，所述第三导向弹性件用于连接所述探测机构。
3.根据权利要求2所述的疏通装置，其特征在于，在所述第二导向弹性件和所述第三导向弹性件之间设有第一电机(140)，所述第一电机的外壳分别与所述第二导向弹性件和所述第三导向弹性件固定连接，且所述第一电机的输出轴(142)固定连接有主动齿轮(141)，所述主动齿轮伸入到所述第三导向弹性件的内部。
4.根据权利要求3所述的疏通装置，其特征在于，在所述第三导向弹性件的内部设有偏心轴(150)，所述偏心轴上固定连接有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮(153)，在所述偏心轴的远离所述第一电机的一端固定连接有导向条(160)，
所述第一电机通过所述主动齿轮和所述从动齿轮驱动所述偏心轴转动，并带动所述导向条转动，从而使所述导向条压缩所述第三导向弹性件弯曲以形成拐弯角度。
5.根据权利要求4所述的疏通装置，其特征在于，在所述第一电机的外壳的端部设有第一支撑座(151)，在所述第三导向弹性件的侧壁上设有第二支撑座(152)，所述偏心轴通过所述第一支撑座和所述第二支撑座安装在所述第一电机的输出轴的径向侧部。
6.根据权利要求4或5所述的疏通装置，其特征在于，所述导向条构造成包括连接块和与所述连接块垂直连接的导向块，所述连接块与所述偏心轴固定连接，所述导向块在所述偏心轴的转动作用下压缩所述第三导向弹性件，从而使所述第三导向弹性件弯曲。
7.根据权利要求6所述的疏通装置，其特征在于，所述导向条调节所述导向机构能够形成的拐弯角度处于0°-60°的范围内。
8.根据权利要求4所述的疏通装置，其特征在于，在所述第一导向弹性件和所述第二导向弹性件之间设有第二电机(130)，在所述第二导向弹性件的端部设有连接件(131)，所述第二电机的外壳与所述第一导向弹性件固定连接，所述第二电机的输出轴(132)与所述连接件固定连接，
所述第二电机能够驱动所述连接件转动，以带动所述第二导向弹性件和已形成拐弯角度的所述第三导向弹性件同步转动，从而进行万向调节。
9.根据权利要求3所述的疏通装置，其特征在于，在所述第三导向弹性件的端部固定连接有连接筒(114)，所述探测机构连接在所述连接筒的端部，
所述探测机构包括摄像头(121)和吹气管(122)，且所述吹气管的除污排气口(124)正对着所述摄像头的镜头，用于对所述摄像头进行清理。
10.一种用于隧道排水系统的疏通方法，包括以下步骤：
提供根据权利要求1到9中任一项所述的疏通装置；
将所述疏通装置送入排水盲管内，通过所述探测机构实时观察排水盲管的内部的排水状况，并启动所述高压机进行疏通作业；
当所述疏通装置疏通前进至遇阻或拐弯处，通过所述导向机构根据实际工况调整拐弯角度，并推动所述导向机构顺利通过排水盲管的拐弯处；
所述导向机构引导所述高压水管顺利通过排水盲管的拐弯处，继续进行疏通，直至疏通作业完成。
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