CN113323126A - 结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置 - Google Patents

Abstract

一种结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置,由设置于管道中的堵塞体粉碎溶解装置和管道外部的液体输送装置连接构成；堵塞体粉碎溶解装置通过PLC控制器控制行走底盘、切削电机进行工作，对管道中的堵塞体进行切削粉碎，本装置的刮刀、辅助刀盘和辅助钻头的切削粉碎组合根据隧道中心排水沟的断面形状设计，能够实现很好的粉碎效果，液体输送装置将配置好的化学溶剂供应到相应的零部件中，对切削后的堵塞体进行充分反应溶解，使其变成液体状体排出本装置，本装置不仅能疏通岩溶地区的隧道中心排水沟的结晶堵塞体，还能进行寒区和季冻区隧道中心排水沟的除冰作业，既能应用于直线段，也能满足曲线段的需求。

Description

结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置

技术领域

本发明属于隧道中心排水沟疏通装置或设备技术领域，具体涉及到一种结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置。

背景技术

近年来，我国公路隧道发展迅猛，截至2019年我国公路隧道已达19067座、总里程18966.6km。大量建成的隧道在服役期会面临各种病害问题，而中心排水沟堵塞是常见的病害之一。隧道中心排水沟堵塞的原因主要有以下两种：一是在岩溶地区，隧道初期支护中水泥水化产生大量的水化钙，而地下水在隧道初支喷射混凝土渗流过程中会将其中游离的钙带离混凝土，最终以钙离子形式或碳酸钙结晶体沉积在隧道中心排水沟，逐渐造成隧道的结晶型堵塞，进而造成隧道排水系统瘫痪。二是寒区及季冻区隧道若未做好保温防冻措施，中心排水沟中的水极易发生冻结而堵塞。中心排水沟一旦被堵塞，往往会直接导致隧道地下水无法外排、洞内溢水、衬砌水压增大、衬砌结构裂损、渗漏水加剧等病害，对隧道结构安全和运营造成严重影响。

因此，如何快速有效地清除堵塞体，疏通中心排水沟，使隧道处于正常运营状态是当前急需解决的问题。此疏通装置能够感知前方堵塞体的规模和位置，自主调整刀盘转速、推进速度和前进方向，按照识别——切削——溶解——排出的程序，最终实现中心排水沟通畅的目的。为了满足长大隧道的需求，采用物理化学相结合的方法进行切削粉碎，即用含有酸性化学溶剂(或者除冰剂)的高压液体先软化堵塞体，再用带有刮刀、限位刀和辅助钻头进行切削粉碎，最终将碎屑完全溶解后及时排出。该装置能很好地适应矩形断面的中心排水沟，其智能化控制及物理化学相结合的方法可以降低设备的能耗，同时提高疏通的效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种设计合理、疏通效率高、智能化程度高、高度契合中心排水沟的断面形状的结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置。

解决上述技术问题采用的技术方案是：一种结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置,由设置于管道中的堵塞体粉碎溶解装置和管道外部的液体输送装置连接构成；

所述的堵塞体粉碎溶解装置为：在行走底盘上设置有外壳体，外壳体内部后端设置有电池，外壳体内前上部设置有PLC控制器，PLC控制器与电池电连接，外壳体左端设置有端盖，端盖上部设置有前喷头、前摄像头、红外传感器，端盖下部内侧设置有第一刮刀电机、辅助刀盘电机、第二刮刀电机，第一刮刀电机、辅助刀盘电机、第二刮刀电机外部设置有电机保护罩，第一刮刀电机通过第一刮刀转轴与第一刮刀刀盘相连接，第二刮刀电机通过第二刮刀转轴与第二刮刀刀盘相连接，辅助刀盘电机通过辅助转轴与辅助刀盘相连接，第一刮刀刀盘和第二刮刀刀盘上设置有刮刀，外壳体内设置有内部输水管，内部输水管的一端通过水管接头与液体输送装置相连通、另一端与平行设置在电机保护罩底部的若干组下部喷水管相连通，下部喷水管上均布设置有若干组下喷头，内部输水管通过小型增压泵与前喷头相连通，外壳体底部与管道内壁接触处设置有橡胶衬垫，外壳体弧形折弯处加工有排液孔，排液孔对应的外壳体内侧设置有滤网，小型增压泵、前摄像头、红外传感器、行走底盘、第一刮刀电机、辅助刀盘电机、第二刮刀电机与PLC控制器电连接；

所述的液体输送装置为：外部输水管一端与设置在外壳体后壁的水管接头相连通、另一端通过高压水泵与化学溶剂箱相连通。

本发明的第一刮刀转轴和第二刮刀转轴关于外壳体在管道直径方向上对称设置，辅助转轴设置于第一刮刀转轴和第二刮刀转轴连线中心位置，辅助转轴关于外壳体中轴面45°范围内来回摆动。

本发明的第一刮刀刀盘为圆形结构，第一刮刀刀盘在360°相位内均布设置有4～8组刮刀，其中，刮刀组数为偶数；第一刮刀刀盘上相邻刮刀之间加工有水滴形通孔；刮刀在第二刮刀刀盘的设置方式与第一刮刀刀盘完全相同。

本发明的辅助刀盘为：辅助刀盘本体上下两端弧形凸起、左右两端弧形凹陷，弧形凸起部分加工有刀刃。

本发明的电机保护罩后端设置有内部摄像头，内部摄像头与竖直方向的夹角为30°～60°，内部摄像头与PLC控制器电连接。

本发明的端盖上部至少设置有2行3列前喷头；端盖上关于竖直中心线对称设置有2组前摄像头、2组红外传感器。

本发明的外壳体下部左右两端设置有辅助钻头。

本发明的外壳体下部与管道内壁接触处的管壁自左向右逐渐变薄，外壳体下部前端加工成刀刃状。

本发明相比于现有技术具有以下优点：

1、本发明应用范围广；不仅能疏通岩溶地区的隧道中心排水沟的结晶堵塞体，还能进行寒区和季冻区隧道中心排水沟的除冰作业，既能应用于直线段，也能满足曲线段的需求。

2、本发明疏通效率高；采用物理化学结合的方式，在切削粉碎装置工作时，采用化学溶剂对堵塞体进行软化，能够降低切削电机的功率要求，提高切削效率。同时碎屑在铲状的外壳体下部反应后及时排出，能明显减轻装置的重量。

3、本发明智能化程度高；该装置采用了PLC控制器控制行走底盘、切削电机和溶剂供应，能够根据不同的堵塞情况实时调整刀盘输出功率与化学溶剂的喷洒量及底盘驱动速度，实现高度自动化与智能化。

4、本发明高度契合中心排水沟的断面形状；刮刀、辅助刀盘和辅助钻头的切削粉碎组合根据隧道中心排水沟的断面形状设计，能够实现很好的粉碎效果，使粉碎后的堵塞体碎屑呈合理的比表面积，为后面碎屑进入反应池进行充分反应创造良好条件。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1中堵塞体粉碎溶解装置的结构示意图。

图3是图2的左视图。

图4是图2的A-A剖视图。

图5是图2的B-B剖视图。

图6是图2的C-C剖视图。

图中：1、刮刀；2、第一刮刀刀盘；3、第一刮刀转轴；4、辅助刀盘；5、轴承；6、下喷头；7、下部喷水管；8、第一刮刀电机；9、橡胶衬垫；10、内部摄像头；11、滤网；12、行走底盘；13、电池；14、水管接头；15、内部输水管；16、外壳体；17、电机保护罩；18、PLC控制器；19、小型增压泵；20、端盖；21、前喷头；22、前摄像头；23、红外传感器；24、外部输水管；25、高压水泵；26、化学溶剂箱；27、辅助刀盘电机；28、第二刮刀电机；29、第二刮刀转轴；30、辅助转轴；31、第二刮刀刀盘；32、辅助钻头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1～6中，本发明涉及的一种结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置,由放置在管道中的堵塞体粉碎溶解装置和管道外部的液体输送装置连接构成。

所述的堵塞体粉碎溶解装置由刮刀1、第一刮刀刀盘2、第一刮刀转轴3、辅助刀盘4、轴承5、下喷头6、下部喷水管7、第一刮刀电机8、橡胶衬垫9、内部摄像头10、滤网11、行走底盘12、电池13、水管接头14、内部输水管15、外壳体16、电机保护罩17、PLC控制器18、小型增压泵19、端盖20、前喷头21、前摄像头22、红外传感器23、辅助刀盘电机27、第二刮刀电机28、第二刮刀转轴29、辅助转轴30、第二刮刀刀盘31、辅助钻头32连接构成，主要对管道内的碳酸钙等结晶堵塞体进行粉碎切削同时使用化学溶剂进行溶解。在行走底盘12上安装有外壳体16，外壳体16内部后端安装有电池13，外壳体16内前上部安装有PLC控制器18，PLC控制器18与电池13电连接，PLC控制器18通过程序对本装置进行自动控制，外壳体16左端固定安装有端盖20，端盖20底部距外壳体16下部有一段距离，用于切削后的碎屑进入外壳体16内进行进一步溶解，端盖20上部安装有前喷头21、前摄像头22、红外传感器23。

端盖下部内侧安装有第一刮刀电机8、辅助刀盘电机27、第二刮刀电机28，第一刮刀电机8、辅助刀盘电机27、第二刮刀电机28外部安装有电机保护罩17，第一刮刀电机8通过第一刮刀转轴3与第一刮刀刀盘2相连接，第一刮刀转轴3与第一刮刀刀盘2之间安装有轴承5，第二刮刀电机28通过第二刮刀转轴29与第二刮刀刀盘31相连接，第二刮刀转轴29与第二刮刀刀盘31之间安装有轴承5，辅助刀盘电机27通过辅助转轴30与辅助刀盘4相连接，辅助转轴30与辅助刀盘4之间安装有轴承5，第一刮刀刀盘2和第二刮刀刀盘31上安装有刮刀1，本实施例的第一刮刀转轴3和第二刮刀转轴29关于外壳体16在管道直径方向上对称设置，辅助转轴30设置于第一刮刀转轴3和第二刮刀转轴29连线中心位置，辅助转轴30关于外壳体16中轴面45°范围内来回摆动，辅助刀盘4由辅助刀盘本体一体构成，辅助刀盘本体上下两端弧形凸起、左右两端弧形凹陷，弧形凸起部分加工有刀刃。辅助刀盘4对第一刮刀刀盘2和第二刮刀刀盘31切削不到的死角进行补充切削。第一刮刀刀盘2为圆形结构，第一刮刀刀盘2在360°相位内均布设置有4～8组刮刀1，其中，刮刀1组数为偶数；第一刮刀刀盘2上相邻刮刀1之间加工有水滴形通孔a，从管壁上切削脱落的堵塞体通过水滴形通孔a进入外壳体16下部；刮刀1在第二刮刀刀盘31上的设置方式与第一刮刀刀盘2完全相同。

外壳体16内安装有内部输水管15，内部输水管15的一端通过水管接头14与液体输送装置相连通、另一端与平行安装在电机保护罩17底部的若干组下部喷水管7相连通，下部喷水管7上均布安装有若干组下喷头6，下喷头6喷出化学溶剂，对外壳体16下部的碎屑进一步溶解处理，保证碎屑和化学溶剂反应变成液体状态，外壳体16弧形折弯处加工有排液孔b，排液孔b对应的外壳体16内侧安装有滤网11，溶解后的碎屑变成液体从排液孔b排出；内部输水管15通过小型增压泵19与前喷头21相连通，前喷头21喷出的化学溶剂对管道堵塞体进行初步溶解，使刀盘切削更容易，外壳体16底部与管道内壁接触处设置有橡胶衬垫9，橡胶衬垫9对外壳体16进行保护，小型增压泵19、前摄像头22、红外传感器23、行走底盘12、第一刮刀电机8、辅助刀盘电机27、第二刮刀电机28与PLC控制器18电连接，PLC控制器18通过对前摄像头22采集到的图像和红外传感器23反馈的堵塞体与本装置的距离进行处理，控制行走底盘12前进至合适位置，开启高压水泵25进行溶剂供应，通过小型增压泵19控制前喷头21喷出溶剂对堵塞体进行初步溶解，同时控制第一刮刀电机8、辅助刀盘电机27、第二刮刀电机28转动，对堵塞体进行切削，该处堵塞体清理完成后PLC控制器18发出指令停止切削和溶剂供应，控制行走底盘12使本装置移动至下一处堵塞体处。

所述的液体输送装置由外部输水管24、高压水泵25、化学溶剂箱26连接构成，外部输水管24一端与设置在外壳体16后壁的水管接头14相连通、另一端通过高压水泵25与化学溶剂箱26相连通，高压水泵25由PLC控制器18控制。

进一步地，电机保护罩17后端设置有内部摄像头10，内部摄像头10与竖直方向的夹角为30°～60°，内部摄像头10与PLC控制器18电连接，内部摄像头10将外壳体16下部碎屑的溶解情况反馈给PLC控制器18，方便PLC控制器18做出判断并发出下一级指令。本实施例的端盖20上部至少设置有2行3列前喷头21；端盖20上关于竖直中心线对称设置有2组前摄像头22、2组红外传感器23。外壳体16下部左右两端设置有辅助钻头32，对第一刮刀刀盘2和第二刮刀刀盘31切削不到的死角进一步处理，外壳体16下部与管道内壁接触处的管壁自左向右逐渐变薄，外壳体16下部前端加工成刀刃状，进一步对管道下部的堵塞体进行切削，同时使碎屑和喷出的溶剂尽量向外壳体16后下部聚集进行充分反应。

Claims (8)

1.一种结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置,其特征在于：由设置于管道中的堵塞体粉碎溶解装置和管道外部的液体输送装置连接构成；

所述的堵塞体粉碎溶解装置为：在行走底盘(12)上设置有外壳体(16)，外壳体(16)内部后端设置有电池(13)，外壳体(16)内前上部设置有PLC控制器(18)，PLC控制器(18)与电池(13)电连接，外壳体(16)左端设置有端盖(20)，端盖(20)上部设置有前喷头(21)、前摄像头(22)、红外传感器(23)，端盖下部内侧设置有第一刮刀电机(8)、辅助刀盘电机(27)、第二刮刀电机(28)，第一刮刀电机(8)、辅助刀盘电机(27)、第二刮刀电机(28)外部设置有电机保护罩(17)，第一刮刀电机(8)通过第一刮刀转轴(3)与第一刮刀刀盘(2)相连接，第二刮刀电机(28)通过第二刮刀转轴(29)与第二刮刀刀盘(31)相连接，辅助刀盘电机(27)通过辅助转轴(30)与辅助刀盘(4)相连接，第一刮刀刀盘(2)和第二刮刀刀盘(31)上设置有刮刀(1)，外壳体(16)内设置有内部输水管(15)，内部输水管(15)的一端通过水管接头(14)与液体输送装置相连通、另一端与平行设置在电机保护罩(17)底部的若干组下部喷水管(7)相连通，下部喷水管(7)上均布设置有若干组下喷头(6)，内部输水管(15)通过小型增压泵(19)与前喷头(21)相连通，外壳体(16)底部与管道内壁接触处设置有橡胶衬垫(9)，外壳体(16)弧形折弯处加工有排液孔(b)，排液孔(b)对应的外壳体(16)内侧设置有滤网(11)，小型增压泵(19)、前摄像头(22)、红外传感器(23)、行走底盘(12)、第一刮刀电机(8)、辅助刀盘电机(27)、第二刮刀电机(28)与PLC控制器(18)电连接；

所述的液体输送装置为：外部输水管(24)一端与设置在外壳体(16)后壁的水管接头(14)相连通、另一端通过高压水泵(25)与化学溶剂箱(26)相连通。

2.根据权利要求1所述的结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置，其特征在于：所述的第一刮刀转轴(3)和第二刮刀转轴(29)关于外壳体(16)在管道直径方向上对称设置，辅助转轴(30)设置于第一刮刀转轴(3)和第二刮刀转轴(29)连线中心位置，辅助转轴(30)关于外壳体(16)中轴面45°范围内来回摆动。

3.根据权利要求2所述的结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置，其特征在于：所述的第一刮刀刀盘(2)为圆形结构，第一刮刀刀盘(2)在360°相位内均布设置有4～8组刮刀(1)，其中，刮刀(1)组数为偶数；第一刮刀刀盘(2)上相邻刮刀(1)之间加工有水滴形通孔(a)；刮刀(1)在第二刮刀刀盘(31)上的设置方式与第一刮刀刀盘(2)完全相同。

4.根据权利要求2所述的结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置，其特征在于所述的辅助刀盘(4)为：辅助刀盘本体上下两端弧形凸起、左右两端弧形凹陷，弧形凸起部分加工有刀刃。

5.根据权利要求1所述的结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置，其特征在于：所述的电机保护罩(17)后端设置有内部摄像头(10)，内部摄像头(10)与竖直方向的夹角为30°～60°，内部摄像头(10)与PLC控制器(18)电连接。

6.根据权利要求1所述的结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置，其特征在于：所述的端盖(20)上部至少设置有2行3列前喷头(21)；端盖(20)上关于竖直中心线对称设置有2组前摄像头(22)、2组红外传感器(23)。

7.根据权利要求1所述的结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置，其特征在于：所述的外壳体(16)下部左右两端设置有辅助钻头(32)。

8.根据权利要求1所述的结合化学溶剂对隧道中心沟堵塞体进行疏通的装置，其特征在于：所述的外壳体(16)下部与管道内壁接触处的管壁自左向右逐渐变薄，外壳体(16)下部前端加工成刀刃状。

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