CN112517630A - 一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人 - Google Patents

一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人 Download PDF

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蒋平
桂忠仁
刘瑞和
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Abstract

本发明涉及环境保护技术领域，具体为一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，包括Y向移动架、X向移动架、翻抛链组支架和翻抛链组，所述Y向移动架上安装有用于驱动其在翻抛池的长度方向移动的Y向驱动机构，所述Y向移动架上还设有两条与其运动方向垂直布置的X向导轨；本发明针对焦化污染场地生物修复装备化程度低、修复周期长等问题，研究生物降解反应组分混合传质和热量传递的动力学机制，利用合理的翻抛结构，使土壤更加松散和细化，同时在机器人中设置加药系统，可以在翻抛过程中可精准补充水分及药剂的加湿补药单元，强化传质和提高土壤有机污染物生物降解效率。

Description

一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体为一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人。
背景技术
污染土壤修复是指通过物理、化学、生物、生态学原理，并采用人工调控措施，使土壤污染物浓(活)度降低，实现污染物无害化和稳定化，以达到人们期望的解毒效果的技术措施。目前，理论上可行的修复技术有植物修复、微生物修复、化学修复、物理修复和综合修复等几大类。有些修复技术已经进入现场应用阶段并取得了较好的效果。污染土壤实施修复，对阻断污染物进入食物链，防止对人体健康造成危害，促进土地资源保护和可持续发展具有重要意义。目前关于该技术的研发主要集中于可降解有机污染物和重金属污染土壤的修复两大方面。
目前的土壤修复主要是利用先物理修复再化学修复，工序较多，耗时长，场地占用大，因此仍有待于进行完善和改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，包括Y向移动架、X向移动架、翻抛链组支架和翻抛链组，所述Y向移动架上安装有用于驱动其在翻抛池的长度方向移动的Y向驱动机构，所述Y向移动架上还设有两条与其运动方向垂直布置的X向导轨，所述X向移动架上设有用于驱动其在所述X向导轨上移动的X向驱动机构，所述翻抛链组支架固定在所述X向移动架的内侧，所述翻抛链组可转动的安装在所述翻抛链组支架的内侧，所述翻抛链组的翻抛方向与所述Y向移动架的移动方向平行，所述翻抛链组上还设有取样部件，所述X向移动架上设有用于控制所述Y向驱动机构、X向驱动机构和翻抛链组转速的驱动控制器，所述Y向移动架上还安装有喷药系统，所述翻抛池中设有与所述驱动控制器、喷药系统连接的检测部件。
进一步的，所述Y向驱动机构和X向驱动机构均包括驱动电机和驱动轮，所述驱动电机通过传动链与所述驱动轮传动连接，所述驱动轮行走在所述翻抛池上沿的轨道上或所述X向导轨上。
进一步的，所述翻抛链组支架上安装有翻抛链组驱动机构，所述翻抛链组驱动机构与所述翻抛链组传动连接，所述翻抛链组的上端与所述翻抛链组支架铰接连接，所述X向移动架和所述翻抛链组之间还设有用于控制所述翻抛链组相对于所述X向移动架角度的提升气缸。
进一步的，所述翻抛链组包括两个驱动链、两组链轮和连接在两个所述驱动链之间的若干个连续分布的翻板，所述驱动链的低位端位于所述Y向移动架前进方向的后侧，所述驱动链顺时针方向转动，位于高位端的所述链轮与所述翻抛链组驱动机构传动连接。
进一步的，所述取样部件安装在翻抛链组的低位端，用于对经过的土壤进行取样并进行实时的数据检测。
进一步的，所述喷药系统包括药液箱和喷药头，所述药液箱和所述喷药头之间通过管道及泵液机构连接，所述喷药头在所述Y向移动架上的布置方向与运动方向垂直，所述翻抛池与所述泵液机构信号连接，用于控制喷药位置和喷药量。
进一步的，所述取样部件安装在翻抛链组的低位端，所述取样部件包括取样抓斗和分类暂存罐，所述取样抓斗用于将土壤转移至分类暂存罐中。
进一步的，所述喷药系统包括储药罐、搅拌机、计量泵、喷嘴，所述搅拌机安装在所述储药罐中，储药罐通过管道连接所述喷嘴，计量泵用于监测管道中的流量。
进一步的，所述驱动控制器控制翻抛链组旋转速率为2-5米/秒，倾角范围在0-60°之间。
进一步的，所述翻板采用5mm厚度的不锈钢制成。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明针对焦化污染场地生物修复装备化程度低、修复周期长等问题，研究生物降解反应组分混合传质和热量传递的动力学机制，利用合理的翻抛结构，使土壤更加松散和细化，同时在机器人中设置加药系统，可以在翻抛过程中可精准补充水分及药剂的加湿补药单元，强化传质和提高土壤有机污染物生物降解效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的俯视结构示意图；
图2是本发明的正视结构示意图；
图3是本发明的侧视结构示意图；
图中：100、翻抛池；1、Y向移动架；11、Y向驱动机构；111、驱动电机；112、驱动轮；12、X向导轨；2、X向移动架；201、驱动控制器；21、X向驱动机构；3、翻抛链组支架；31、翻抛链组驱动机构；32、提升气缸；4、翻抛链组；41、驱动链；42、翻板；5、喷药组件；51、药业箱；52、喷药头；6、取样部件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供技术方案：一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，包括Y向移动架1、X向移动架2、翻抛链组支架3和翻抛链组4，Y向移动架1上安装有用于驱动其在翻抛池100的长度方向移动的Y向驱动机构11，Y向移动架1上还设有两条与其运动方向垂直布置的X向导轨12，X向移动架2上设有用于驱动其在X向导轨12上移动的X向驱动机构21，翻抛链组支架3固定在X向移动架2的内侧，翻抛链组4可转动的安装在翻抛链组支架3的内侧，翻抛链组4的翻抛方向与Y向移动架1的移动方向平行，翻抛链组4上还设有取样部件6，X向移动架2上设有用于控制Y向驱动机构11、X向驱动机构21和翻抛链组4转速的驱动控制器201，Y向移动架1上还安装有喷药系统，翻抛池100中设有与驱动控制器201、喷药系统连接的检测部件。
翻抛池100的长度方向定义为Y轴方向，翻抛池100的宽度方向定义为X轴方向，Y向移动架1通过Y向驱动机构11的驱动在翻抛池100的长度方向移动，在移动时，翻抛链组4将翻抛池100中的土壤向预定的方向翻抛起来，对土壤起到松散透气的作用，并同时使土壤向着出料的方向整体位移了一定距离，当一个宽度范围内的Y向土壤翻抛完毕后，再返回移动到起点位置，在返回过程中翻抛链组4不翻抛土壤(利用翻抛链组支架3将翻抛链组4抬高)，然后再利用X向移动架2使翻抛链组4移动到另一个宽度范围，进行下一长度范围的翻抛，在翻抛的过程中，利用取样部件6对不同位置的土壤进行取样，并在终点处由检测人员取出，同时利用检测部件进行参数的检测，获得相关数据，即移动即时监测，并通过检测到的数据利用驱动控制器201调控移动的速度、翻抛的速度、深浅等，并同时控制喷洒药液，使土壤达到最佳的修复效果。
具体的，Y向驱动机构11和X向驱动机构21均包括驱动电机111和驱动轮112，驱动电机111通过传动链与驱动轮112传动连接，驱动轮112行走在翻抛池100上沿的轨道上或X向导轨12上。
Y向驱动机构11和X向驱动机构21为常规的伺服驱动结构，通过控制驱动电机111的转速的方向来控制驱动轮112的运动，进而实现改变Y向移动架1和X向移动架2在Y轴方向和X轴方向运动的快慢和方向，以配合翻抛链组4完成更好的翻抛效果。
具体的，翻抛链组支架3上安装有翻抛链组驱动机构31，翻抛链组驱动机构31与翻抛链组4传动连接，翻抛链组4的上端与翻抛链组支架3铰接连接，X向移动架2和翻抛链组4之间还设有用于控制翻抛链组4相对于X向移动架2角度的提升气缸32。
翻抛链组驱动机构31为电机以及传动链的组合，用来控制翻抛链组4的转速，以实现对土壤翻抛速度的控制，翻抛链组4的上端高度不变，当需要调整翻抛链组4与土壤之间的间距时，利用提升气缸32使翻抛链组4的另一端抬升即可，以此还可以控制翻抛的深浅。
具体的，翻抛链组4包括两个驱动链41、两组链轮和连接在两个驱动链41之间的若干个连续分布的翻板42，驱动链41的低位端位于Y向移动架1前进方向的后侧，驱动链41顺时针方向转动，位于高位端的链轮与翻抛链组驱动机构31传动连接。
驱动链41带动其内侧设置的翻板42转动，在顺时针转动的过程中，翻板42将土壤打散，并从上方向运动方向抛出，这样就不断的将后段的土壤向前段抛洒，使整体发生位移。
具体的，取样部件6安装在翻抛链组4的低位端，用于对经过的土壤进行取样并进行实时的数据检测。
具体的，取样部件6安装在翻抛链组4的低位端，取样部件包括取样抓斗和分类暂存罐，取样抓斗用于将土壤转移至分类暂存罐中，其中取样抓斗为现有技术中常见的可移动的可以抓合的抓斗。
具体的，喷药系统包括药液箱51和喷药头52，药液箱51和喷药头52之间通过管道及泵液机构连接，喷药头52在Y向移动架1上的布置方向与运动方向垂直，翻抛池100与泵液机构信号连接，用于控制喷药位置和喷药量。
药液箱51中装有修复药剂、营养液、增溶药剂等物料，根据检测结果可以以适当量向合适的位置喷洒进行补充，使该处土壤得到有效的修复。
具体的，驱动控制器201控制翻抛链组4以旋转速率为2-5米/秒，倾角范围在0到60度之间，单位时间翻抛量为15-20立方米/小时，根据土壤温湿度、多环芳烃降解率等检测结果调整翻抛频率。
具体的，喷药系统包括储药罐、搅拌机、计量泵、喷嘴，所述搅拌机安装在所述储药罐中，储药罐通过管道连接所述喷嘴，计量泵用于监测管道中的流量。
具体的，翻板42采用5mm厚度的不锈钢制成，其翻抛效率高、动作稳定性和耐磨性强。
本发明的工作原理：翻抛池100的长度方向定义为Y轴方向，翻抛池100的宽度方向定义为X轴方向，Y向移动架1通过Y向驱动机构11的驱动在翻抛池100的长度方向移动，在移动时，翻抛链组4将翻抛池100中的土壤向预定的方向翻抛起来，对土壤起到松散透气的作用，并同时使土壤向着出料的方向整体位移了一定距离，当一个宽度范围内的Y向土壤翻抛完毕后，再返回移动到起点位置，在返回过程中翻抛链组4不翻抛土壤(利用翻抛链组支架3将翻抛链组4抬高)，然后再利用X向移动架2使翻抛链组4移动到另一个宽度范围，进行下一长度范围的翻抛，在翻抛的过程中，利用取样部件6对不同位置的土壤进行取样，并在终点处由检测人员取出，同时利用检测部件进行参数的检测，获得相关数据，即移动即时监测，并通过检测到的数据利用驱动控制器201调控移动的速度、翻抛的速度、深浅等，并同时控制喷洒药液，使土壤达到最佳的修复效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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)

1.一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于，包括Y向移动架(1)、X向移动架(2)、翻抛链组支架(3)和翻抛链组(4)，所述Y向移动架(1)上安装有用于驱动其在翻抛池(100)的长度方向移动的Y向驱动机构(11)，所述Y向移动架(1)上还设有两条与其运动方向垂直布置的X向导轨(12)，所述X向移动架(2)上设有用于驱动其在所述X向导轨(12)上移动的X向驱动机构(21)，所述翻抛链组支架(3)固定在所述X向移动架(2)的内侧，所述翻抛链组(4)可转动的安装在所述翻抛链组支架(3)的内侧，所述翻抛链组(4)的翻抛方向与所述Y向移动架(1)的移动方向平行，所述翻抛链组(4)上还设有取样部件(6)，所述X向移动架(2)上设有用于控制所述Y向驱动机构(11)、X向驱动机构(21)和翻抛链组(4)转速的驱动控制器(201)，所述Y向移动架(1)上还安装有喷药系统，所述翻抛池(100)中设有与所述驱动控制器(201)、喷药系统连接的检测部件。
2.根据权利要求1所述的一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于：所述Y向驱动机构(11)和X向驱动机构(21)均包括驱动电机(111)和驱动轮(112)，所述驱动电机(111)通过传动链与所述驱动轮(112)传动连接，所述驱动轮(112)行走在所述翻抛池(100)上沿的轨道上或所述X向导轨(12)上。
3.根据权利要求1所述的一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于：所述翻抛链组支架(3)上安装有翻抛链组驱动机构(31)，所述翻抛链组驱动机构(31)与所述翻抛链组(4)传动连接，所述翻抛链组(4)的上端与所述翻抛链组支架(3)铰接连接，所述X向移动架(2)和所述翻抛链组(4)之间还设有用于控制所述翻抛链组(4)相对于所述X向移动架(2)角度的提升气缸(32)。
4.根据权利要求3所述的一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于：所述翻抛链组(4)包括两个驱动链(41)、两组链轮和连接在两个所述驱动链(41)之间的若干个连续分布的翻板(42)，所述驱动链(41)的低位端位于所述Y向移动架(1)前进方向的后侧，所述驱动链(41)顺时针方向转动，位于高位端的所述链轮与所述翻抛链组驱动机构(31)传动连接。
5.根据权利要求1所述的一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于：所述检测部件包括取样口、土壤湿度在线分析仪、土壤酸碱在线分析仪，所述土壤湿度在线分析仪、土壤酸碱在线分析仪对应的安装在取样口处。
6.根据权利要求5所述的一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于：所述喷药系统包括药液箱(51)和喷药头(52)，所述药液箱(51)和所述喷药头(52)之间通过管道及泵液机构连接，所述喷药头(52)在所述Y向移动架(1)上的布置方向与运动方向垂直，所述检测部件与所述泵液机构信号连接，用于控制喷药位置和喷药量。
7.根据权利要求5所述的一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于：所述取样部件(6)安装在翻抛链组(4)的低位端，所述取样部件包括取样抓斗和分类暂存罐，所述取样抓斗用于将土壤转移至分类暂存罐中。
8.根据权利要求1所述的一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于：所述喷药系统包括储药罐、搅拌机、计量泵、喷嘴，所述搅拌机安装在所述储药罐中，储药罐通过管道连接所述喷嘴，计量泵用于监测管道中的流量。
9.根据权利要求1所述的一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于：所述驱动控制器(201)控制翻抛链组(4)旋转速率为2-5米/秒，倾角范围在0-60°之间。
10.根据权利要求1所述的一种焦化污染场地生物修复用多功能翻抛机器人，其特征在于：所述翻板(42)采用5mm厚度的不锈钢制成。
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