CN113175345B - 快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置，包括运载小车，摆动喷雾装置和废水回收装置，摆动喷雾装置包括喷雾动力机构、摆动传动机构和喷雾机构，喷雾动力机构的水泵输出端与水路分配器输入端相连。摆动传动机构位于在水路分配器之上，包括摆动驱动电机、箱体、两个圆锥齿轮、两根立轴、一对摆动齿轮和一对喷雾曲杆。废水回收装置包括回收水池、2片防水布收放矩形框架、防水布收放驱动机构和防水布收放机构。本发明操作简单方便，省时省力且安全。喷雾范围大，给隧道内施工人员提供了友好的环境。除尘效率高，除尘效果非常显著，明显改善了施工环境。回收的污水处理后能再次使用，有效地节约了水资源。

Description

快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置

技术领域

本发明属于环保技术领域，特别涉及一种能快速降低施工隧道内粉尘浓度并能移动使用的除尘装置。

背景技术

在山区修建公路隧道或铁路隧道时，独头掘进的隧道较为常见。在隧道开挖过程中，影响施工人员人身安全的因素除了隧道突发险情灾害外，最主要的就是施工过程中产生的粉尘。而粉尘浓度最高的时刻往往出现在隧道掌子面爆破后，严重影响隧道内施工人员的身体健康。目前常规处理隧道粉尘浓度的方法主要为通过布置在隧道左侧或者右侧的风筒对掌子面鼓入新鲜的空气来稀释排出的废气和降低粉尘浓度，但其处置过程较长，效果不明显，影响隧道的下一道掘进施工，最终影响隧道的整体施工进度。另一种处置隧道粉尘浓度的方法为人工使用高压水枪喷水除尘，此类设备除尘效率很低，还需大量人力进行污水处理，且隧道地面污水横流，严重影响隧道施工环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种除尘覆盖面广、效果好，同时可回收污水，并将污水沉淀后再利用的快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置，包括运载小车，固定在运载小车一端上的水箱和蓄电池，设置在运载小车上部的摆动喷雾装置和废水回收装置，所述摆动喷雾装置包括喷雾动力机构、摆动传动机构和喷雾机构，所述喷雾动力机构包括电动机-水泵机组、进水管和出水管，电动机-水泵机组底部固定在水箱顶部上，进水管一端伸进水箱液面下，进水管另一端连接水泵输入端，水泵输出端通过出水管与固定在运载小车顶板上的水路分配器输入端相连；所述水泵输出端的输出水压为1.5～2.0Mpa。

摆动传动机构固定在水路分配器之上，包括摆动驱动电机、箱体、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、第一立轴、第二立轴、一对摆动齿轮和一对喷雾曲杆，箱体固定在水路分配器上，摆动驱动电机固定在箱体一端上，第一圆锥齿轮固定在伸进箱体一端内的摆动驱动电机轴上，第二圆锥齿轮固定在第一立轴中部，第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮啮合；第一立轴中部和第一立轴下端、第二立轴中部和第二立轴下端分别通过对应的轴承并排垂直支撑在箱体顶板和箱体底板对应的箱体轴承座中，第一立轴上端和第二立轴上端分别伸出箱体，一对彼此啮合的摆动齿轮分别固定在第一立轴上端和第二立轴上端，第一立轴上端端头和第二立轴上端端头分别与对应的喷雾曲杆下端固定连接；水路分配器输入端的总水道分成两路垂直向上的支路水道，所述支路水道上端分别与第一立轴中心水道下端、第二立轴中心水道下端相通，并分别通过密封圈密封；第一立轴中心水道上端、第二立轴中心水道上端分别与对应的喷雾曲杆相通，并通过分别通过上下两道密封圈密封；废水回收装置设置在运载小车顶板中部及纵向两侧上。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

进一步的，所述喷雾曲杆为一端封闭且具有喷雾曲杆水道的中空组合体，所述中空组合体的下端为接头体，中部为弧形体，顶部为水平的直线形体，所述弧形体的弧形外侧和直线形体上侧均布多个喷头，所述第一立轴上端端头和第二立轴上端端头分别伸进对应的接头体内，分别通过紧定螺钉与接头体固定连接，并分别通过密封圈密封。所述密封圈为O形密封圈。

进一步的，所述废水回收装置包括回收水池、2片防水布收放矩形框架、防水布收放驱动机构和防水布收放机构，所述回收水池从运载小车顶板中心下凹，水路分配器固定在回收水池底部中心上；防水布收放矩形框架下侧两端的铰接轴分别与固定在运载小车顶板纵向两侧的框架铰接座铰接，防水布收放矩形框架纵向两端通过两个平行设置的斜撑杆分别倾斜固定在运载小车的纵向两侧；所述防水布收放驱动机构横置在运载小车一端上，包括防水布收放驱动电机、两个防水布收放齿轮和横轴，所述防水布收放驱动电机固定在运载小车顶板一端上，一个防水布收放齿轮固定在防水布收放驱动电机轴上，另一个防水布收放齿轮固定在横轴中部上，两个防水布收放齿轮彼此啮合；横轴两端分别支撑在横轴轴承座中，所述横轴轴承座分别固定在运载小车顶板一端上。

进一步的，所述防水布收放机构包括2对传动圆锥齿轮、第一纵轴、第二纵轴和钢丝绳收放机构，第一传动圆锥齿轮分别固定在横轴的两端上，第二传动圆锥齿轮分别固定在第一纵轴端头和第二纵轴端头上，第一传动圆锥齿轮和第二传动圆锥齿轮彼此啮合；第一纵轴两端和第二纵轴两端分别通过纵轴轴承座支撑在运载小车顶板的纵向两侧上，分别卷绕在第一纵轴中部或第二纵轴中部上的防水布一端固定在对应的第一纵轴中部或第二纵轴中部上，钢丝绳收放机构分别设置在第一纵轴两端、第二纵轴两端及对应的防水布收放矩形框架上。

进一步的，所述钢丝绳收放机构包括2个钢丝绳卷轮、数个滑轮和2根钢丝绳，所述数个滑轮分别间隔设置在防水布收放矩形框架两端的横杆和外侧的纵杆上，钢丝绳卷轮分别固定在第一纵轴两端端头和第二纵轴两端端头上，卷绕在钢丝绳卷轮上的钢丝绳一端分别固定在对应的钢丝绳卷轮上，钢丝绳另一端分先别通过横杆上的滑轮张紧，再通过纵杆上对应的滑轮改变方向，然后分别与防水布另一端的防水布杆一端固定连接。

本发明操作简单方便，省时省力且安全。运载小车边移动边通过摆动驱动电机的正反转和一对摆动齿轮的啮合传动，使得一对喷雾曲管分别绕各自下端的接头体轴线摆动，喷雾曲管的多个喷头喷出的高压水雾形成了移动的平顶球面，喷雾范围大，给隧道内施工人员提供了更友好的环境。本发明的废水回收装置通过运载小车纵向两侧倾斜设置的防水布收集喷雾后下落的含有粉尘的污水，使之流进回运载小车顶板中心的回收水池中沉淀，待污水静置后，上部的清水可以回收利用，有效地节约水资源。与传统的风筒鼓入新鲜空气除尘相比，本发明除尘效率高，除尘效果非常显著，隧道地面不会污水横流，明显改善了施工环境。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明在隧道内喷雾作业的立体图；

图3是摆动传动机构和水路分配器的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示方位或位置的术语是基于附图所示的方位，仅是为了简化描述，而不是指示或暗示本发明必须具有特定的方位或位置。

如图1～图3所示，本实施例包括运载小车1，固定在运载小车1左端上的水箱2和蓄电池3，设置在运载小车1上部的摆动喷雾装置4和废水回收装置5，运载小车1为电机驱动的四轮小车，本发明各装置均安装在运载小车顶板11上。摆动喷雾装置4包括喷雾动力机构41、摆动传动机构42和喷雾机构43，喷雾动力机构41包括电动机-水泵机组411、进水管412和出水管413，电动机-水泵机组411底部固定在水箱2顶部上，进水管412一端伸进水箱液面下，进水管412另一端连接水泵输入端，水泵输出端通过出水管413与固定在运载小车顶板11上的水路分配器6输入端相连。水泵输出端的输出水压为1.5～2.0Mpa，使得本发明具有足够的喷射力，喷出的水雾分布面积大，除尘效果好。

如图3所示，摆动传动机构42固定在水路分配器6之上，包括摆动驱动电机421、箱体422、第一圆锥齿轮423、第二圆锥齿轮424、第一立轴425、第二立轴426、一对摆动齿轮427和一对喷雾曲杆428，箱体422固定在水路分配器6上，摆动驱动电机421固定在箱体422左端上，第一圆锥齿轮423固定在伸进箱体422左端内的摆动驱动电机轴4211上，第二圆锥齿轮424固定在第一立轴425中部，第一圆锥齿轮423与第二圆锥齿轮424啮合。第一立轴425中部和下端、第二立轴426中部和下端分别通过对应的轴承429并排垂直支撑在箱体顶板4221和箱体底板4222对应的箱体轴承座4223中，第一立轴425上端和第二立轴426上端分别伸出箱体422，一对彼此啮合的摆动齿轮427分别固定在第一立轴425上端和第二立轴426上端，第一立轴425上端端头和第二立轴426上端端头分别与对应的喷雾曲杆428下端固定连接。水路分配器6输入端的总水道61分成两路垂直向上的支路水道611，支路水道611上端分别与第一立轴中心水道4251下端、第二立轴中心水道4261下端相通，并分别通过密封圈62密封。第一立轴中心水道4251上端、第二立轴中心水道4261上端分别与对应的喷雾曲杆428相通，并分别通过上下两道密封圈62密封。

喷雾曲杆428为一端封闭且具有喷雾曲杆水道4281的中空组合体，所述中空组合体的下端为接头体4282，中部为弧形体4283，顶部为水平的直线形体4284，弧形体4283的弧形外侧和直线形体4284上侧均布多个喷头4285，第一立轴425上端端头和第二立轴426上端端头分别伸进对应的接头体4282内，分别通过紧定螺钉4286与接头体4282固定连接，并分别通过两道密封圈62密封。所述密封圈为O形密封圈。

废水回收装置5设置在运载小车顶板11中部及纵向两侧上，包括回收水池51、2片防水布收放矩形框架52、防水布收放驱动机构53和防水布收放机构54，回收水池51从运载小车顶板中心下凹，水路分配器6固定在回收水池51底部中心上。防水布收放矩形框架52下侧两端的铰接轴521分别与固定在运载小车顶板11纵向两侧的框架铰接座522铰接，防水布收放矩形框架52纵向两端通过两个平行设置的斜撑杆523分别倾斜固定在运载小车1的纵向两侧。

防水布收放驱动机构53横置在运载小车1左端上，包括防水布收放驱动电机531、两个防水布收放齿轮532和横轴533，防水布收放驱动电机531固定在运载小车顶板11左端上，一个防水布收放齿轮532固定在防水布收放驱动电机轴上，另一个防水布收放齿轮532固定在横轴533中部上，两个防水布收放齿轮532彼此啮合。横轴533两端分别支撑在横轴轴承座534中，横轴轴承座534分别固定在运载小车顶板11左端上。

防水布收放机构54包括2对传动圆锥齿轮、第一纵轴543、第二纵轴544和钢丝绳收放机构55，第一传动圆锥齿轮541分别固定在横轴533的两端上，第二传动圆锥齿轮542分别固定在第一纵轴543端头和第二纵轴544端头上，第一传动圆锥齿轮541和第二传动圆锥齿轮542彼此啮合。第一纵轴543两端和第二纵轴544两端分别通过纵轴轴承座545支撑在运载小车顶板11的纵向两侧上。分别卷绕在第一纵轴543中部或第二纵轴544中部上的防水布7一端固定在对应的第一纵轴543中部或第二纵轴544中部上，钢丝绳收放机构55分别设置在第一纵轴543两端、第二纵轴544两端及对应的防水布收放矩形框架52上。

钢丝绳收放机构55包括4个钢丝绳卷轮551、8个滑轮552和4根钢丝绳553，2个滑轮552分别间隔设置在防水布收放矩形框架52的纵杆521上，1个滑轮552分别设置在防水布收放矩形框架52两端的横杆522上。钢丝绳卷轮551分别固定在第一纵轴543两端端头和第二纵轴544两端端头上，卷绕在钢丝绳卷轮551上的钢丝绳553一端分别固定在对应的钢丝绳卷轮551上，钢丝绳553另一端先分别通过横杆522上的滑轮552张紧，再分别通过纵杆543上的滑轮552改变方向，然后分别与防水布7另一端的防水布杆71一端的固定连接。

本发明的运载小车驱动电机、摆动驱动电机421和防水布收放驱动电机531均选用直流电驱动的步进电机或伺服电机，上述电机的转速受输入信号控制，并能快速反应，其中，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，具有良好的调速性能，满足本发明的工况需要。

本发明的作业过程如下：

操作者通过本发明的PLC控制器指令启动运载小车驱动电机，在运载小车1行驶至距隧道掌子面前方10～15m范围处时，通过PLC控制器指令启动防水布收放驱动电机531，通过防水布收放齿轮532的啮合传动带动横轴533旋转。同时通过2对传动圆锥齿轮的啮合传动分别带动带动第一纵轴543和第二纵轴544转动，同时分别带动第一纵轴543和第二纵轴544两端的钢丝绳卷轮551旋转，从而各自收紧钢丝绳553，通过钢丝绳553拉动防水布7在防水布收放矩形框架52内展开，直至防水布7顶端的防水布杆71外移到位，防水布收放驱动电机531停止转动。

接着通过PLC控制器指令同时开启电动机-水泵机组411和摆动驱动电机421，水泵输出的高压水通过出水管413进入水路分配器6，水路分配器6将一路输入高压水分成2路，分别进入第一立轴中心水道4251、第二立轴中心水道4261及对应的喷雾曲杆水道4281；与此同时，摆动驱动电机421通过彼此啮合的第一圆锥齿轮423、第二圆锥齿轮424及一对摆动齿轮427的啮合传动，带动第一立轴425和第二立轴426旋转且旋转方向相反。摆动驱动电机421按照PLC控制器设定的程序控制定时正反转，使得第一立轴425和第二立轴426分别带动各自顶部的喷雾曲杆428进行方向相反的摆动。在运载小车缓慢移动的过程中，喷雾曲杆428多个喷头4285喷出的水雾形成了移动的平顶球面，喷雾范围大，给隧道内施工人员提供了保友好的环境。

运载小车1纵向两侧防水布收放矩形框架52内的倾斜设置的防水布7收集喷雾后下落的含有粉尘的污水，使之流进回运载小车顶板11中心的回收水池51中沉淀，以便回收利用。隧道地面不会污水横流，最大范围的降低隧道内的粉尘浓度，使得隧道内环境更友好，更利于施工。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置，包括运载小车和固定在运载小车一端上的水箱和蓄电池，其特征在于，还包括设置在运载小车上部的摆动喷雾装置和废水回收装置，所述摆动喷雾装置包括喷雾动力机构、摆动传动机构和喷雾机构，所述喷雾动力机构包括电动机-水泵机组、进水管和出水管，电动机-水泵机组底部固定在水箱顶部上，进水管一端伸进水箱液面下，进水管另一端连接水泵输入端，水泵输出端通过出水管与固定在运载小车顶板上的水路分配器输入端相连；摆动传动机构固定在水路分配器之上，包括摆动驱动电机、箱体、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、第一立轴、第二立轴、一对摆动齿轮和一对喷雾曲杆，箱体固定在水路分配器上，摆动驱动电机固定在箱体一端上，第一圆锥齿轮固定在伸进箱体一端内的摆动驱动电机轴上，第二圆锥齿轮固定在第一立轴中部，第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮啮合；第一立轴中部和第一立轴下端、第二立轴中部和第二立轴下端分别通过对应的轴承并排垂直支撑在箱体顶板和箱体底板对应的箱体轴承座中，第一立轴上端和第二立轴上端分别伸出箱体，一对彼此啮合的摆动齿轮分别固定在第一立轴上端和第二立轴上端，第一立轴上端端头和第二立轴上端端头分别与对应的喷雾曲杆下端固定连接；水路分配器输入端的总水道分成两路垂直向上的支路水道，所述支路水道上端分别与第一立轴中心水道下端、第二立轴中心水道下端相通，并分别通过密封圈密封；第一立轴中心水道上端、第二立轴中心水道上端分别与对应的喷雾曲杆相通，并分别通过上下两道密封圈密封；废水回收装置设置在运载小车顶板中部及纵向两侧上。

2.如权利要求1所述的快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置，其特征在于，所述喷雾曲杆为一端封闭且具有喷雾曲杆水道的中空组合体，所述中空组合体的下端为接头体，中部为弧形体，顶部为水平的直线形体，所述弧形体的弧形外侧和直线形体上侧均布多个喷头，所述第一立轴上端端头和第二立轴上端端头分别伸进对应的接头体内，分别通过紧定螺钉与接头体固定连接，并通过密封圈密封。

3.如权利要求2所述的快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置，其特征在于，所述密封圈为O形密封圈。

4.如权利要求1所述的快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置，其特征在于，所述废水回收装置包括回收水池、2片防水布收放矩形框架、防水布收放驱动机构和防水布收放机构，所述回收水池从运载小车顶板中心下凹，水路分配器固定在回收水池底部中心上；防水布收放矩形框架下侧两端的铰接轴分别与固定在运载小车顶板纵向两侧的框架铰接座铰接，防水布收放矩形框架纵向两端通过两个平行设置的斜撑杆分别倾斜固定在运载小车的纵向两侧；所述防水布收放驱动机构横置在运载小车一端上，包括防水布收放驱动电机、两个防水布收放齿轮和横轴，所述防水布收放驱动电机固定在运载小车顶板一端上，一个防水布收放齿轮固定在防水布收放驱动电机轴上，另一个防水布收放齿轮固定在横轴中部上，两个防水布收放齿轮彼此啮合；横轴两端分别支撑在横轴轴承座中，所述横轴轴承座分别固定在运载小车顶板一端上。

5.如权利要求4所述的快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置，其特征在于，所述防水布收放机构包括2对传动圆锥齿轮、第一纵轴、第二纵轴和钢丝绳收放机构，第一传动圆锥齿轮分别固定在横轴的两端上，第二传动圆锥齿轮分别固定在第一纵轴端头和第二纵轴端头上，第一传动圆锥齿轮和第二传动圆锥齿轮彼此啮合；第一纵轴两端和第二纵轴两端分别通过纵轴轴承座支撑在运载小车顶板的纵向两侧上，分别卷绕在第一纵轴中部或第二纵轴中部上的防水布一端固定在对应的第一纵轴中部或第二纵轴中部上，钢丝绳收放机构分别设置在第一纵轴两端、第二纵轴两端及对应的防水布收放矩形框架上。

6.如权利要求5所述的快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置，其特征在于，所述钢丝绳收放机构包括2个钢丝绳卷轮、数个滑轮和2根钢丝绳，所述数个滑轮分别间隔设置在防水布收放矩形框架两端的横杆和外侧的纵杆上，钢丝绳卷轮分别固定在第一纵轴两端端头和第二纵轴两端端头上，卷绕在钢丝绳卷轮上的钢丝绳一端分别固定在对应的钢丝绳卷轮上，钢丝绳另一端先分别通过横杆上的滑轮张紧，再通过纵杆上对应的滑轮改变方向，然后分别与防水布另一端的防水布杆一端固定连接。

7.如权利要求1所述的快速降低隧道内粉尘浓度的除尘装置，其特征在于，所述水泵输出端的输出水压为1.5～2.0Mpa。

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