CN112901253A - 一种隧道通风救援一体化设备及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道施工设备技术领域。公开了一种隧道通风救援一体化设备及其操作方法，包括：转筒，转筒上内嵌有冲击感应器、内嵌式电磁片、温度传感器及制冷系统，制冷系统的通气管道和转筒的内部相连通，在转筒内安装有可折叠式支撑筒，可折叠式支撑筒的支撑片上固定安装有分布式电磁片，在可折叠式支撑筒的内部放置有安全气囊，安全气囊的两端部转动安装在伸缩铰链内，转筒的两端部和驱动框架转动连接，驱动框架外表面上内嵌有毫米波雷达，毫米波雷达用于隧道开挖过程中对周围围岩进行监测。本发明具有通风与救援双重功能，功能完善，通风管道刚度高，更有利于工作人员逃生，可调节硐室温度，更加便于工作人员工作。

Description

一种隧道通风救援一体化设备及其操作方法

技术领域

本发明涉及隧道施工设备技术领域，更具体而言，涉及一种隧道通风救援一体化设备及其操作方法。

背景技术

隧道即工作人员运用隧道施工技术在山中或者地下开凿的通道，通常在挖掘隧道的长度较长时为了保证工作人员在隧道内正常施工常常会采用通风设备使外界和隧道内进行气体交换从而保障隧道内的空气质量，但目前采用的通风设备存在功能单一的问题，隧道在发生坍塌事故时，被控工作人员无法通过通风管道逃生，且现有通风设备的通风管道存在因通风管道刚度不够，导致坍塌物砸到通风管道上时跟容易将其压扁，给工作人员逃生造成了困难，在坍塌物将洞口隧道封死后，通风管道不具有钻头功能不能扩大孔洞直径，不便于被控人员逃生，在隧道硐室内的温度较高时，现有通风设备不能调节隧道硐室内温度，不能使工作人员的工作环境舒适度，且现有通风设备固定形式单一，无法移动给工作带来了不便。

发明内容

本发明申请的一种隧道通风救援一体化设备及其操作方法，用以解决上述提到的现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种隧道通风救援一体化设备，包括：转筒，所述转筒上内嵌有冲击感应器、内嵌式电磁片、温度传感器及制冷系统，所述制冷系统的通气管道和所述转筒的内部相连通，在所述转筒内安装有可折叠式支撑筒，所述可折叠式支撑筒的支撑片上固定安装有分布式电磁片，在所述可折叠式支撑筒的内部放置有安全气囊，所述安全气囊的两端部转动安装在伸缩铰链内，所述转筒的两端部和驱动框架转动连接，所述驱动框架外表面上内嵌有毫米波雷达，所述毫米波雷达用于隧道开挖过程中对周围围岩进行监测，在所述驱动框架内表面转动安装有电子伸缩器，所述电子伸缩器安装在伸缩风扇片内，所述电子伸缩器呈三叶风扇式分布于所述驱动框架内，在所述电子伸缩器的另一端部和所述伸缩铰链铰接，所述伸缩铰链处于驱动框架轴线处，在所述驱动框架内部固定安装有电磁卡扣，所述电磁卡扣用于两所述驱动框架连接，所述驱动框架固定安装在支撑架上，在所述支撑架上固定安装有电机及供电系统，所述电机、所述供电系统、所述冲击传感器、所述内嵌式电磁片、所述温度传感器、所述制冷系统、所述分布式电磁片、所述安全气囊的充气部件、所述驱动框架、所述毫米波雷达、所述电子伸缩器及所述电磁卡扣电性连接。

作为本发明的一种优选方案，在所述转筒的侧面上固定安装有隐藏式刀头，所述隐藏式刀头呈螺旋线式排布。

作为本发明的另一种优选方案，所述支撑架包括：支撑杆，所述支撑杆的底部固定安装有行进万向轮，在所述支撑杆上固定连接有固定架。

作为本发明的又一种优选方案，所述可折叠式支撑筒呈星轨状缩于所述转筒的内部，且所述可折叠式支撑筒的支撑片相互扣压，所述可折叠式支撑筒的支撑片的内表面上设置有滑轨，在所述可折叠式支撑筒的支撑片外表面且和所述滑轨相对应的位置处转动安装有滚珠，所述滚珠安装在所述滑轨内，在所述折叠式支撑筒撑开时，所述滚珠在所述滑轨内滑动，在所述滑轨的端部，且在所述折叠式支撑筒的内表面上固定安装有连接部，所述连接部滑动安装在相邻所述所述折叠式支撑筒的所述滑轨上。

作为本发明的另一种优选方案，所述安全气囊充气后为圆柱状且所述安全气囊的直径尺寸大于所述转筒的直径尺寸，在所述安全气囊内安装有支撑轴，所述支撑轴的两端部固定安装有充气部，所述充气部固定安装在所述安全气囊上，所述充气部转动安装在所述伸缩铰链内。

作为本发明的上述优选方案的改进方案，所述伸缩铰链为圆环状，且所述伸缩铰链由伸缩结构相互铰接组成，在所述伸缩铰链被完全撑开时为与所述转筒同样大小的圆环。

作为本发明的另一种优选方案，所述伸缩风扇片包括：伸缩片，各所述伸缩片相互套接，且各所述伸缩片滑动配合，所述电子伸缩器安装在伸缩片的内部，且所述电子伸缩器的上下两端部和所述折叠风扇片的上下两端部固定连接。

作为本发明的另一种优选方案，所述驱动框架的内表面开设有滑槽，所述滑槽的内滑动安装有铰接块，所述铰接块上固定安装有驱动电磁片，所述铰接块和电子伸缩器铰接。

本发明另一方面提供了一种适用于权利要求1-8任意一权项所述的一种隧道通风救援一体化设备的操作方法，包括如下操作步骤：

S1.将组装完成的单节所述转筒及配合结构通过所述驱动框架固定连接在所述支撑架上，并将衬砌区内通风管道组装于所述驱动框架上。

S2.根据掌子面开挖速度及方向将适合距离的所述转筒的连接组，组装于衬砌区与开挖区之间，避免开挖过程中出现坍塌现象。

S3.将每节所述支撑架通过所述支撑杆固定到一起，以增加整体刚度及行进时更加方便。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过毫米波雷达、冲击感应器及安全气囊等相关技术，将通风管道与救援功能结合于一体，克服了隧道通风管道使用功能单一的缺点；

本发明通风管道底部支撑架带有行进式万向轮，克服了通风管道固定形式单一且无法移动的缺点；

本发明通过转筒与内部可折叠式支撑筒相配合，克服了通风管道刚度低，在遇到坍塌事故一压即扁的的缺点；

本发明通过内置于可折叠式支撑筒外侧的分布式电磁片与转筒的内嵌式电磁片相互作用使转筒转动，从而具有的钻头功能，可以在坍塌发生后及时钻取事故救援通道；

本发明通过事故发生时安全气囊所撑开的可折叠式支撑筒与转筒所形成的内部孔道，被困工人将安全气囊捅破后即可通过孔道逃生，使被困人员快速脱险，或当被孔人员被困位置不合理时，可通过该孔道减少生命救援通道的打通时间；

本发明通过温度传感器可自动感应开挖硐室内温度，调节通风管道内风速改变硐室内温度，使工作人员工作环境更加舒适。

附图说明

图1是本发明装置实施例的主视结构示意图；

图2是本发明装置实施例的转筒及可折叠式支撑筒横截面处剖视图；

图3是本发明装置实施例的驱动框架示意图；

图4是本发明装置实施例的转筒结构示意图；

图5是本发明装置实施例的可折叠式支撑筒结构示意图；

图6是本发明装置实施例的可折叠式支撑筒的支撑片相配合的结构示意图；

图7是本发明装置实施例的伸缩铰链的结构示意图；

图8是本发明装置实施例的铰接块和电子伸缩器铰接部分的局部放大结构示意图。

其中，图1至图8中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1转筒、2可折叠式支撑筒、201滑轨、202滚珠、203连接部、3隐藏式刀头、4安全气囊、401支撑轴、402充气部、5分布式电磁片、6冲击感应器、7毫米波雷达、8电子伸缩器、9伸缩风扇片、901伸缩片、10伸缩铰链、11电磁卡扣、12驱动框架、1201滑槽、1202铰接块、1203驱动电磁片、13供电系统、14温度传感器、15支撑架、1501支撑杆、1502固定架、1503行进万向轮、16电机、17内嵌式电磁片、18制冷系统。

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结合。

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。

如图1-8所示，一种隧道通风救援一体化设备，包括：转筒1，该转筒1采用强度较高的特种钢，在转筒1的侧面上固定安装有隐藏式刀头3，隐藏式刀头3呈螺旋线式排布，隐藏式刀头3的排布形式，进一步提升了转筒1的打孔能力，在转筒1上内嵌有冲击感应器6、内嵌式电磁片17、温度传感器14及制冷系统18，制冷系统18的通气管道和转筒1的内部相连通，便于对隧道内空气进行降温，冲击传感器6用于监测隧道内是否有坍塌情况发生，内嵌式电磁片17用于驱动转筒1转动，温度传感器14感应到隧道内温度情况时将信号传递给制冷系统18，通过制冷系统18调节隧道内温度，

如图5、图6所示，在转筒1内安装有可折叠式支撑筒2，可折叠式支撑筒2呈星轨状缩于转筒1的内部，且可折叠式支撑筒2的支撑片相互扣压，可折叠式支撑筒2的支撑片的内表面上设置有滑轨201，滑轨201为C字形，在可折叠式支撑筒2的支撑片外表面且和滑轨201相对应的位置处转动安装有滚珠202，滚珠202安装在滑轨201内，滚珠202和滑轨201滑动配合，在折叠式支撑筒2撑开时，滚珠202在滑轨201内滑动，最终和滑轨201脱离配合，在滑轨201的端部，且在折叠式支撑筒2的内表面上固定安装有连接部203，连接部203滑动安装在相邻折叠式支撑筒2的滑轨201上，连接部203通过固定部固定在折叠式支撑筒2的支撑片的内表面，固定部上转动安装有连接扣，连接扣滑动安装在相邻折叠式支撑筒2的滑轨201上，当可折叠式支撑筒2被撑开，滚珠202和滑轨201脱离配合时，连接部203将可折叠式支撑筒2的支撑片拉住，避免可折叠式支撑筒2的两个支撑片断开，可折叠式支撑筒2的支撑片上固定安装有分布式电磁片5，分布式电磁片5的大小可根据实际需要进行设定。

如图5、图7所示，在可折叠式支撑筒2的内部放置有安全气囊4，安全气囊4的两端部转动安装在伸缩铰链10内，安全气囊4充气后为圆柱状且安全气囊4的直径尺寸大于转筒1的直径尺寸，从而使可折叠式支撑筒2在被安全气囊4顶开后将转筒1顶紧，在安全气囊1内安装有支撑轴401支撑轴401为安全气囊4及可折叠式支撑筒2提供支撑作用，支撑轴401的两端部固定安装有充气部402，充气部402上固定安装有冲击感应器6(接收功能)，充气部402包括：气体发生器，点火器，固态氮等，充气部402结构为现有相关技术，本领域技术人员能够知晓在此不做赘述，充气部402固定安装在安全气囊4上，当充气部402接受到信号向安全气囊4内充气时，安全气囊4将可折叠式支撑筒2撑开，并顶紧转筒1的内表面，充气部402转动安装在伸缩铰链10内，伸缩铰链10通过充气部402对安全气囊4及可折叠式支撑筒2起支撑作用，伸缩铰链10为圆环状，且伸缩铰链10由伸缩结构相互铰接组成，在受到向外膨胀的外力后伸缩铰链10的各个伸缩结构伸长，在伸缩铰链10被完全撑开时为与转筒1同样大小的圆环。

如图1、图4、图8所示，转筒1的两端部和驱动框架12转动连接，转筒1的两端部设置有卡接槽，卡接槽卡接在驱动框架12上，必要时可在卡接槽和驱动框架12配合处添加支撑滚珠提高转筒1滚动的顺畅性，在驱动框架12上固定安装有固定式电磁片，驱动框架12的内表面开设有滑槽1201，滑槽1201的内滑动安装有铰接块1202，铰接块1202上固定安装有驱动电磁片1203，铰接块1202和电子伸缩器8铰接，当驱动框架12上的固定式电磁片和驱动电磁片1203在通电带有磁性后，铰接块1202带动电子伸缩器8在驱动框架12内转动。

如图1-7所示，驱动框架12外表面上内嵌有毫米波雷达7，毫米波雷达7用于隧道开挖过程中对周围围岩进行监测，在驱动框架12内表面转动安装有电子伸缩器8，电子伸缩器8安装在伸缩风扇片9内，伸缩风扇片9以电子伸缩器8为转轴成角度布置，提高伸缩风扇片9置换空气的性能，伸缩风扇片9包括：伸缩片901，各伸缩片901相互套接，且各伸缩片901滑动配合，电子伸缩器8的上下两端部和折叠风扇片9的上下两端部固定连接，电子伸缩器8伸缩时可带动伸缩风扇片9伸缩，电子伸缩器8呈三叶风扇式分布于驱动框架12内，在电子伸缩器8的另一端部和伸缩铰链10铰接，伸缩铰链10处于驱动框架12轴线处，在驱动框架12内部固定安装有电磁卡扣11，电磁卡扣11用于两驱动框架12连接，电磁卡扣11通电后相互吸合时，两驱动框架12固定连接在一起，且当可折叠式支撑筒2被安全气囊4顶开时，可折叠式支撑筒2通过电磁卡扣11和驱动框架12固定到一起，驱动框架12固定安装在支撑架15上，支撑架15包括：支撑杆1501，支撑杆1501的底部固定安装有行进万向轮1503，在支撑杆1501上固定连接有固定架1502。在支撑架15上固定安装有电机16及供电系统13，电机16通过和外接动力机构连接，可为供电系统13供电，上文中所叙述的电机16、供电系统13、冲击传感器6、内嵌式电磁片17、温度传感器14、制冷系统18、分布式电磁片5、安全气囊4的充气部件、驱动框架12、毫米波雷达7、电子伸缩器8及电磁卡扣11电性连接，且和中心处理器或人工控制台电性连接。

本发明中可根据开挖硐室环境不同更换行进式万向轮尺寸大小，也可根据衬砌区与开挖面之间距离及隧道开挖断面宽度调整该套装置尺寸大小，在本发明工作时，驱动框架12驱动铰接块1202转动，铰接块1202带动电子伸缩器8在驱动框架12内转动，电子伸缩器8带动伸缩风扇片9转动从而通过转筒1将隧道内空气进行置换，当隧道内发生坍塌情况时，在转筒1上的冲击感应器6将信号传递给充气部402上的冲击感应器6(接收功能)，充气部402对安全气囊4进行充气，安全气囊膨胀后，将可折叠式支撑筒2撑开，可折叠式支撑筒2顶在转筒1的内壁上，且可折叠式支撑筒2通过分布式电磁片5和电磁卡扣11相互吸引固定在驱动框架12上，当需要转筒1转动时，内嵌式电磁片17通电后具有磁性且和折叠式支撑筒2上的分布式电磁片5相排斥从而使转筒1转动，开始打孔工作。

本发明提供了一种隧道通风救援一体化设备的操作方法，包括如下操作步骤：

S1.将组装完成的单节转筒1及配合结构通过驱动框架12固定连接在支撑架15上，并将衬砌区内通风管道组装于驱动框架12上，使衬砌区通风管组和转筒1所形成的通道相连通。

S2.根据掌子面开挖速度及方向将适合距离的转筒1的连接组，组装于衬砌区与开挖区之间，避免开挖过程中出现坍塌现象，若隧道内发生坍塌现象，工作人员可以将安全气囊4捅破后，然后从转筒1所形成的通道内逃生。

S3.将每节支撑架15通过支撑杆1501固定到一起，以增加整体刚度及行进时更加方便。

在本发明中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，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；“相连”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。

在本发明中，术语“上部”、“下部”、“左”、“右”、“中”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对的限制。

Claims (9)

1.一种隧道通风救援一体化设备，其特征在于：包括：转筒(1)，所述转筒(1)上内嵌有冲击感应器(6)、内嵌式电磁片(17)、温度传感器(14)及制冷系统(18)，所述制冷系统(18)的通气管道和所述转筒(1)的内部相连通，在所述转筒(1)内安装有可折叠式支撑筒(2)，所述可折叠式支撑筒(2)的支撑片上固定安装有分布式电磁片(5)，在所述可折叠式支撑筒(2)的内部放置有安全气囊(4)，所述安全气囊(4)的两端部转动安装在伸缩铰链(10)内，所述转筒(1)的两端部和驱动框架(12)转动连接，所述驱动框架(12)外表面上内嵌有毫米波雷达(7)，所述毫米波雷达(7)用于隧道开挖过程中对周围围岩进行监测，在所述驱动框架(12)内表面转动安装有电子伸缩器(8)，所述电子伸缩器(8)安装在伸缩风扇片(9)内，所述电子伸缩器(8)呈三叶风扇式分布于所述驱动框架(12)内，在所述电子伸缩器(8)的另一端部和所述伸缩铰链(10)铰接，所述伸缩铰链(10)处于驱动框架(12)轴线处，在所述驱动框架(12)内部固定安装有电磁卡扣(11)，所述电磁卡扣(11)用于两所述驱动框架(12)连接，所述驱动框架(12)固定安装在支撑架(15)上，在所述支撑架(15)上固定安装有电机(16)及供电系统(13)，所述电机(16)、所述供电系统(13)、所述冲击传感器(6)、所述内嵌式电磁片(17)、所述温度传感器(14)、所述制冷系统(18)、所述分布式电磁片(5)、所述安全气囊(4)的充气部件、所述驱动框架(12)、所述毫米波雷达(7)、所述电子伸缩器(8)及所述电磁卡扣(11)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道通风救援一体化设备，其特征在于，在所述转筒(1)的侧面上固定安装有隐藏式刀头(3)，所述隐藏式刀头(3)呈螺旋线式排布。

3.根据权利要求1所述的一种隧道通风救援一体化设备，其特征在于，所述支撑架(15)包括：支撑杆(1501)，所述支撑杆(1501)的底部固定安装有行进万向轮(1503)，在所述支撑杆(1501)上固定连接有固定架(1502)。

4.根据权利要求1所述的一种隧道通风救援一体化设备，其特征在于，所述可折叠式支撑筒(2)呈星轨状缩于所述转筒(1)的内部，且所述可折叠式支撑筒(2)的支撑片相互扣压，所述可折叠式支撑筒(2)的支撑片的内表面上设置有滑轨(201)，在所述可折叠式支撑筒(2)的支撑片外表面且和所述滑轨(201)相对应的位置处转动安装有滚珠(202)，所述滚珠(202)安装在所述滑轨(201)内，在所述折叠式支撑筒(2)撑开时，所述滚珠(202)在所述滑轨(202)内滑动，在所述滑轨(201)的端部，且在所述折叠式支撑筒(2)的内表面上固定安装有连接部(203)，所述连接部(203)滑动安装在相邻所述所述折叠式支撑筒(2)的所述滑轨(201)上。

5.根据权利要求1所述的一种隧道通风救援一体化设备，其特征在于，所述安全气囊(4)充气后为圆柱状且所述安全气囊(4)的直径尺寸大于所述转筒(1)的直径尺寸，在所述安全气囊(1)内安装有支撑轴(401)，所述支撑轴(401)的两端部固定安装有充气部(402)，所述充气部(402)固定安装在所述安全气囊(4)上，所述充气部(402)转动安装在所述伸缩铰链(10)内。

6.根据权利要求5所述的一种隧道通风救援一体化设备，其特征在于，所述伸缩铰链(10)为圆环状，且所述伸缩铰链(10)由伸缩结构相互铰接组成，在所述伸缩铰链(10)被完全撑开时为与所述转筒(1)同样大小的圆环。

7.根据权利要求1所述的一种隧道通风救援一体化设备，其特征在于，所述伸缩风扇片(9)包括：伸缩片(901)，各所述伸缩片(901)相互套接，且各所述伸缩片(901)滑动配合，所述电子伸缩器(8)安装在伸缩片(901)的内部，且所述电子伸缩器(8)的上下两端部和所述折叠风扇片(9)的上下两端部固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种隧道通风救援一体化设备，其特征在于，所述驱动框架(12)的内表面开设有滑槽(1201)，所述滑槽(1201)的内滑动安装有铰接块(1202)，所述铰接块(1202)上固定安装有驱动电磁片(1203)，所述铰接块(1202)和电子伸缩器(8)铰接。

9.一种适用于权利要求1-8任意一权项所述的一种隧道通风救援一体化设备的操作方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

S1.将组装完成的单节所述转筒(1)及配合结构通过所述驱动框架(12)固定连接在所述支撑架(15)上，并将衬砌区内通风管道组装于所述驱动框架(12)上。

S2.根据掌子面开挖速度及方向将适合距离的所述转筒(1)的连接组，组装于衬砌区与开挖区之间，避免开挖过程中出现坍塌现象。

S3.将每节所述支撑架(15)通过所述支撑杆(1501)固定到一起，以增加整体刚度及行进时更加方便。

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