CN113914930A - 一种隧道烟尘处理设备和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工领域，具体而言，涉及一种隧道烟尘处理设备和系统。一种隧道烟尘处理设备，隧道烟尘处理设备包括机架、支撑组件、防扩散组件以及集气组件；防冲气囊用于在充气膨胀后与隧道的内壁抵接，对隧道的断面进行封堵以防止飞石冲击，并与隧道共同形成容纳烟尘的隔离空间；集气组件包括集气气囊以及抽气机，集气气囊及抽气机均与机架连接；抽气机的进气口与隔离空间连通，抽气机的出气口与集气气囊连通，抽气机用于将隔离空间中混有烟尘的空气抽吸至集气气囊中。该隧道烟尘处理设备既能够防飞石冲击，还能够有效提高烟尘的处理效果，以及提高烟气的处理的效率，从而能够避免因飞石或烟尘扩散而危害工作人员的身体健康。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体而言，涉及一种隧道烟尘处理设备和系统。
背景技术
目前，钻爆法仍然是隧道施工的常用技术。爆破作业会产生大量烟尘，如二氧化硅粉尘，还会产生CO、NO、NO2、SO2和H2S等有害气体。隧道是一个相对封闭的空间，粉尘和有害气体的扩散速度缓慢，长期吸入对人员身体健康会产生一定危害。
现有的烟尘处理技术操作复杂，效果差，并不能完全将烟气吸收，而且除尘速度慢。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种隧道烟尘处理设备和系统，其操作简单，能够有效提高烟尘的处理效果，并且能够提高烟气的处理的效率，进而能够避免因烟尘扩散而危害工作人员的身体健康。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种隧道烟尘处理设备，隧道烟尘处理设备包括机架、支撑组件、防扩散组件以及集气组件；
支撑组件包括支撑板以及支撑杆，支撑板与机架可转动地连接，支撑杆的两端分别与机架及支撑板铰接，支撑杆用于在外力的作用下驱动支撑板相对于机架转动；
防扩散组件包括防冲气囊及充气机，防冲气囊与所支撑板连接，充气机与机架连接，且与防冲气囊连通，充气机用于向防冲气囊注入气体；防冲气囊用于在充气膨胀后与隧道的内壁抵接，对隧道的断面进行封堵以防止飞石冲击，并与隧道共同形成容纳烟尘的隔离空间；
集气组件包括集气气囊以及抽气机，集气气囊及抽气机均与机架连接；抽气机的进气口与隔离空间连通，抽气机的出气口与集气气囊连通，抽气机用于将隔离空间中混有烟尘的空气抽吸至集气气囊中。
在可选的实施方式中，隧道烟尘处理设备还包括气体检测组件，气体检测组件用于检测隔离空间内的气体质量。
在可选的实施方式中，隧道烟尘处理设备还包括贯穿防冲气囊及支撑板的气体检测通道及抽气通道；
气体检测组件容置于气体检测通道；气体检测通道及抽气通道均与抽气机的进气口连通。
在可选的实施方式中，气体检测通道及抽气通道与隔离空间连通的一端均设置有防护网。
在可选的实施方式中，气体检测通道及抽气通道内均安装有护管。
在可选的实施方式中，支撑板包括主板体以及多个子板体，主板体与支撑杆连接，多个子板体均与主板体可活动地连接，且多个子板体均具备收纳于主板体的状态以及相对于主板体展开的状态。
在可选的实施方式中，多个子板体均与主板体可转动地连接或与主板体可滑动地连接。
在可选的实施方式中，防扩散组件还包括与防冲气囊连通的卸压阀。
在可选的实施方式中，支撑杆为液压撑杆或气压撑杆，当防冲气囊充气膨胀且与隧道的内壁抵接时，支撑板在支撑杆的驱动作用下与隧道的延伸方向垂直。
第二方面，本发明提供一种隧道烟尘处理系统，隧道烟尘处理系统包括移动设备、液压支腿以及上述的隧道烟尘处理设备；
机架与移动设备连接，移动设备用于相对于地面运动；液压支腿与移动设备连接，液压支腿用于与地面抵接以支撑移动设备。
本发明实施例的有益效果包括：
该隧道烟尘处理设备包括机架、支撑组件、防扩散组件以及集气组件；其中，支撑组件包括支撑板以及支撑杆，支撑板与机架可转动地连接，支撑杆的两端分别与机架及支撑板铰接，支撑杆用于在外力的作用下驱动支撑板相对于机架转动；而防扩散组件包括防冲气囊及充气机，防冲气囊与所支撑板连接，充气机与机架连接，且与防冲气囊连通，充气机用于向防冲气囊注入气体；防冲气囊用于在充气膨胀后与隧道的内壁抵接，对隧道的断面进行封堵以防止飞石冲击，并与隧道共同形成容纳烟尘的隔离空间；由此，在通过充气机向防冲气囊中注入气体以对隧道进行封堵并形成隔离空间时，能够通过支撑杆驱动支撑板转动，从而调整防冲气囊相对于隧道的位置，从而确保防冲气囊与隧道内壁的贴合度，以提高隔离空间的气密性并防止飞石冲击，并避免出现隔离空间内的烟尘出现扩散至隔离空间内的情况。
而集气组件包括集气气囊以及抽气机，集气气囊及抽气机均与机架连接；抽气机的进气口与隔离空间连通，抽气机的出气口与集气气囊连通，抽气机用于将隔离空间中混有烟尘的空气抽吸至集气气囊中。由此，该隧道烟尘处理设备通过防冲气囊能够形成防止烟尘扩散的隔离空间，从而能够将爆破作业产生的大量烟尘集中在隔离空间内，进而能够通过抽气机将隔离空间内的混有烟尘的空气抽吸至集气气囊中，以便于对爆破作业产生的大量烟尘进行集中处理，从而避免烟尘扩散污染环境，并避免烟尘危害工作人员的身体健康。
综上，该隧道烟尘处理设备操作简单，能够防止飞石冲击以及有效提高烟尘的处理效果，并且能够提高烟气的处理的效率，进而能够避免因烟尘扩散而危害工作人员的身体健康。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中隧道烟尘处理系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中隧道烟尘处理设备的结构示意图；
图3为本发明实施例中防冲气囊的正视图；
图4为本发明实施例中防冲气囊的后视图；
图5为本发明实施例中护管的结构示意图。
图标：100-隧道烟尘处理系统；110-移动设备；120-液压支腿；200-隧道烟尘处理设备；210-机架；220-支撑组件；230-防扩散组件；240-集气组件；221-支撑板；222-支撑杆；231-防冲气囊；232-充气机；241-集气气囊；242-抽气机；250-气体检测组件；251-粉尘检测传感器；252-有害气体检测传感器；201-气体检测通道；202-抽气通道；203-防护网；204-护管；205-外管体；206-内管体；223-主板体；224-子板体；233-卸压阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1-图4，图1示出了本发明实施例中隧道烟尘处理系统的结构，图2示出了本发明实施例中隧道烟尘处理设备的结构，图3及图4示出了本发明实施例中防冲气囊的结构；
本实施例提供了一种隧道烟尘处理系统100，隧道烟尘处理系统100包括移动设备110、液压支腿120以及隧道烟尘处理设备200；
其中，隧道烟尘处理设备200包括机架210、支撑组件220、防扩散组件230以及集气组件240；
支撑组件220包括支撑板221以及支撑杆222，支撑板221与机架210可转动地连接，支撑杆222的两端分别与机架210及支撑板221铰接，支撑杆222用于在外力的作用下驱动支撑板221相对于机架210转动；
防扩散组件230包括防冲气囊231及充气机232，防冲气囊231与所支撑板221连接，充气机232与机架210连接，且与防冲气囊231连通，充气机232用于向防冲气囊231注入气体；防冲气囊231用于在充气膨胀后与隧道的内壁抵接，对隧道的断面进行封堵以防止飞石冲击，并与隧道共同形成容纳烟尘的隔离空间；
集气组件240包括集气气囊241以及抽气机242，集气气囊241及抽气机242均与机架210连接；抽气机242的进气口与隔离空间连通，抽气机242的出气口与集气气囊241连通，抽气机242用于将隔离空间中混有烟尘的空气抽吸至集气气囊241中；
机架210与移动设备110连接，移动设备110用于相对于地面运动；液压支腿120与移动设备110连接，液压支腿120用于与地面抵接以支撑移动设备110。
需要说明的是，在本实施例中，隧道内的烟尘指的是隧道在爆破作业时产生的大量烟尘，而烟尘中含有二氧化硅粉尘和有害气体，有害气体如CO、NO、NO2、SO2和H2S等；而移动设备110则可以是汽车或其他可以在隧道中移动的设备，在本实施例中，移动设备110选用的是汽车；并且，当该隧道烟尘处理系统100在进行烟尘的处理步骤前，需要通过移动设备110在隧道中的运动，使得隧道烟尘处理设备200移动至隧道中的适当位置，以通过这样的方式，便于调整隧道烟尘处理设备200在工作过程中与隧道壁共同限定的隔离空间大小；在隧道烟尘处理设备200进行烟尘处理的过程中，液压支腿120在液压作用下，与隧道的地面保持抵接的状态，从而能够通过这样的方式为一端身边提供稳定的支撑，从而确保隧道烟尘处理设备200在工作过程中的稳定性。
该隧道烟尘处理设备200的工作原理是：
请参考图1-图4，该隧道烟尘处理设备200包括机架210、支撑组件220、防扩散组件230以及集气组件240；其中，支撑组件220包括支撑板221以及支撑杆222，支撑板221与机架210可转动地连接，支撑杆222的两端分别与机架210及支撑板221铰接，支撑杆222用于在外力的作用下驱动支撑板221相对于机架210转动；而防扩散组件230包括防冲气囊231及充气机232，防冲气囊231与所支撑板221连接，充气机232与机架210连接，且与防冲气囊231连通，充气机232用于向防冲气囊231注入气体；防冲气囊231用于在充气膨胀后与隧道的内壁抵接，以对隧道的断面进行封堵，并与隧道共同形成容纳烟尘的隔离空间；由此，在通过充气机232向防冲气囊231中注入气体以对隧道进行封堵并形成隔离空间时，能够通过支撑杆222驱动支撑板221转动，从而调整防冲气囊231相对于隧道的位置，从而确保防冲气囊231与隧道内壁的贴合度，以提高隔离空间的气密性，并防止飞石冲击，并避免出现隔离空间内的烟尘出现扩散至隔离空间内的情况。
而集气组件240包括集气气囊241以及抽气机242，集气气囊241及抽气机242均与机架210连接；抽气机242的进气口与隔离空间连通，抽气机242的出气口与集气气囊241连通，抽气机242用于将隔离空间中混有烟尘的空气抽吸至集气气囊241中。由此，该隧道烟尘处理设备200通过防冲气囊231能够形成防止烟尘扩散的隔离空间，从而能够将爆破作业产生的大量烟尘集中在隔离空间内，进而能够通过抽气机242将隔离空间内的混有烟尘的空气抽吸至集气气囊241中，以便于对爆破作业产生的大量烟尘进行集中处理，从而避免烟尘扩散污染环境，并避免烟尘危害工作人员的身体健康。
综上，该隧道烟尘处理设备200操作简单，能够防止飞石冲击以及有效提高烟尘的处理效果，并且能够提高烟气的处理的效率，进而能够避免因烟尘扩散而危害工作人员的身体健康。
该隧道烟尘处理系统100的工作步骤如下：
通过移动设备110的运动，使得隧道烟尘处理设备200移动至隧道的适当位置后；
通过支撑杆222的动作，调整支撑板221相对于机架210的位置，从而使得防冲气囊231具备正确的充气位置；
通过充气机232向防冲气囊231中注入气体，并使得防冲气囊231膨胀；
当膨胀后的防冲气囊231与隧道的内壁贴合，且共同限定隔离空间后，开始隧道的爆破作业；
当爆破作业完成后，通过抽气机242将爆破作业产生的烟尘吸入至集气气囊241中；
当烟尘吸收完毕后，防冲气囊231放气，并通过移动设备110的运动改变该隧道烟尘处理设备200的位置，以便于其他隧道作业的进行。
进一步地，请参考图1-图5，图示出了本发明实施例中气体检测组件的安装状态，在本实施例中，为对隔离空间内的气体质量进行检测，以便于在隔离空间内的气体质量符合要求后，停止抽气机242的运行，故，隧道烟尘处理设备200还包括气体检测组件250，气体检测组件250用于检测隔离空间内的气体质量。需要说明的是，在设置气体检测组件250时，可以通过对隔离空间、抽气机242的出气口及抽气机242的进气口三者中的一个或多个进行质量检测，从而得出隔离空间内的气体质量的准确判断，以避免出现烟尘残留的情况。
需要说明的是，请参考图1-图5，在本实施例中，气体检测组件250可以包括：粉尘检测传感器251、有害气体检测传感器252及检测显示仪，检测显示仪与粉尘检测传感器251和有害气体检测传感器252电连接，粉尘检测传感器251用于检测气体中的粉尘含量，有害气体检测传感器252用于检测气体中的有害气体，而检测显示仪用于显示粉尘检测传感器251和有害气体检测传感器252的检测结果，以便于工作人员实时检测气体情况，从而对该隧道烟尘处理设备200的工作状态进行控制。
具体的，请参考图1-图5，在本实施例中，隧道烟尘处理设备200还包括贯穿防冲气囊231及支撑板221的气体检测通道201及抽气通道202；气体检测组件250容置于气体检测通道201；气体检测通道201及抽气通道202均与抽气机242的进气口连通。
进一步地，请参考图1-图5，为避免在爆破作业时，为避免飞石对气体损伤气体检测通道201及抽气通道202，避免进入气体检测通道201及抽气通道202而导致气体检测通道201及抽气通道202出现堵塞的情况，以及对气体检测组件250进行保护，故，气体检测通道201及抽气通道202与隔离空间连通的一端均设置有防护网203。其外，在本实施例中，为对气体检测通道201及抽气通道202起到固定支撑的作用，以避免防冲气囊231在收缩或膨胀的过程中，导致气体检测通道201及抽气通道202产生形变，故气体检测通道201及抽气通道202内均安装有护管204，在设置护管204时，护管204可以采用套管的设置方式，即，为便于气体检测组件250的安装，护管204可以包括外管体205及内管体206，外管体205与支撑板221固定连接，外管体205与内管体206螺纹配合，而气体检测组件250与内管体206连接，由此，通过内管体206与外管体205螺纹连接的方式，能够简化气体检测组件250的安装步骤。
进一步地，请参考图1-图4，在本实施例中，在设置支撑板221时，为在防冲气囊231在膨胀后对防冲气囊231进行支撑，以提高防冲气囊231在于隧道内壁贴合的稳定性，故在设置支撑板221时，支撑板221可以包括主板体223以及多个子板体224，主板体223与支撑杆222连接，多个子板体224均与主板体223可活动地连接，且多个子板体224均具备收纳于主板体223的状态以及相对于主板体223展开的状态。由此，当需要向防冲气囊231中注入空气与封堵隧道时，可以使得多个子板体224均处于展开，从而增大支撑防冲气囊231的面积；同理，当防冲气囊231处于收缩状态，为便于该隧道烟尘处理设备200在隧道中位置转移，故可以使得多个子板体224处于收缩状态，以减小支撑板221的体积，避免在移动该隧道烟尘处理设备200时，支撑板221与隧道中的其他设备产生干涉。为使得多个子板体224均具备收纳于主板体223的状态以及相对于主板体223展开的状态，故，多个子板体224均与主板体223可转动地连接或与主板体223可滑动地连接。
进一步地，请参考图1-图4，在本实施例中，由于在爆破作业时，飞石会冲击防冲气囊231，而在飞石冲击防冲气囊231时，为避免防冲气囊231出现损伤，故，制作防冲气囊231的材料需耐摩擦和耐冲击，如：聚氨酯、喷涂聚脲及包裹玄武岩纤维等聚合材料。而防冲气囊231的内衬可以采用橡胶，防冲气囊231的外衬可以包裹聚氨酯。
另外，爆破产生的飞石飞出会砸伤设备和工作人员，而防冲气囊231的目的是吸收飞石的能量，尽可能的将飞石封堵在掌子面附近，保护设备和工作人员。当飞石冲击防冲气囊231时，会使得防冲气囊231发生变形而导致防冲气囊231的内部气压增大，而防冲气囊231的气压增大时，为避免防冲气囊231因内部压力过大而出现损伤，故，防扩散组件230还包括与防冲气囊231连通的卸压阀233，通过卸压阀233的设置，能够在防冲气囊231的内部压力大于卸压阀233的导通压力时，释放防冲气囊231内的气体，从而降低防冲气囊231的内部压力，从而能够吸收飞石的冲击能量，阻止飞石向外飞出，并尽可能的将飞石封堵在掌子面附近，保护设备和工作人员。而且当飞石的冲击能量全部吸收完成后，防冲气囊231内部仍具有一定压力，能够维持形状与隧道壁面密贴，最后将炮烟封堵并吸收。
进一步地，请参考图1及图2，在本实施例中，在设置支撑杆222时，支撑杆222可以为液压撑杆或气压撑杆，并且当防冲气囊231充气膨胀且与隧道的内壁抵接时，支撑板221在支撑杆222的驱动作用下与隧道的延伸方向垂直，从而通过这样的方式，使得防冲气囊231能够快速地与隧道内壁贴合。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，可以根据隧道的断面轮廓，对支撑板221的角度进行调整，以使得防冲气囊231能够快速地与隧道内壁贴合。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种隧道烟尘处理设备，其特征在于：
所述隧道烟尘处理设备(200)包括机架(210)、支撑组件(220)、防扩散组件(230)以及集气组件(240)；
所述支撑组件(220)包括支撑板(221)以及支撑杆(222)，所述支撑板(221)与所述机架(210)可转动地连接，所述支撑杆(222)的两端分别与所述机架(210)及所述支撑板(221)铰接，所述支撑杆(222)用于在外力的作用下驱动所述支撑板(221)相对于所述机架(210)转动；
所述防扩散组件(230)包括防冲气囊(231)及充气机(232)，所述防冲气囊(231)与所支撑板(221)连接，所述充气机(232)与所述机架(210)连接，且与所述防冲气囊(231)连通，所述充气机(232)用于向所述防冲气囊(231)注入气体；所述防冲气囊(231)用于在充气膨胀后与隧道的内壁抵接，对所述隧道的断面进行封堵以防止飞石冲击，并与所述隧道共同形成容纳烟尘的隔离空间；
所述集气组件(240)包括集气气囊(241)以及抽气机(242)，所述集气气囊(241)及所述抽气机(242)均与所述机架(210)连接；所述抽气机(242)的进气口与所述隔离空间连通，所述抽气机(242)的出气口与所述集气气囊(241)，所述抽气机(242)用于将所述隔离空间中混有烟尘的空气抽吸至所述集气气囊(241)中。
2.根据权利要求1所述的隧道烟尘处理设备，其特征在于：
所述隧道烟尘处理设备(200)还包括气体检测组件(250)，所述气体检测组件(250)用于检测所述隔离空间内的气体质量。
3.根据权利要求2所述的隧道烟尘处理设备，其特征在于：
所述隧道烟尘处理设备(200)还包括贯穿所述防冲气囊(231)及所述支撑板(221)的气体检测通道(201)及抽气通道(202)；
所述气体检测组件(250)容置于所述气体检测通道(201)；所述气体检测通道(201)及所述抽气通道(202)均与所述抽气机(242)的进气口连通。
4.根据权利要求3所述的隧道烟尘处理设备，其特征在于：
所述气体检测通道(201)及所述抽气通道(202)与所述隔离空间连通的一端均设置有防护网(203)。
5.根据权利要求3所述的隧道烟尘处理设备，其特征在于：
所述气体检测通道(201)及所述抽气通道(202)内均安装有护管(204)。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的隧道烟尘处理设备，其特征在于：
所述支撑板(221)包括主板体(223)以及多个子板体(224)，所述主板体(223)与所述支撑杆(222)连接，多个所述子板体(224)均与所述主板体(223)可活动地连接，且多个所述子板体(224)均具备收纳于所述主板体(223)的状态以及相对于所述主板体(223)展开的状态。
7.根据权利要求6所述的隧道烟尘处理设备，其特征在于：
多个所述子板体(224)均与所述主板体(223)可转动地连接或与所述主板体(223)可滑动地连接。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的隧道烟尘处理设备，其特征在于：
所述防扩散组件(230)还包括与所述防冲气囊(231)连通的卸压阀(233)。
9.根据权利要求1-5中任意一项所述的隧道烟尘处理设备，其特征在于：
所述支撑杆(222)为液压撑杆或气压撑杆，当所述防冲气囊(231)充气膨胀且与所述隧道的内壁抵接时，所述支撑板(221)在所述支撑杆(222)的驱动作用下与所述隧道的延伸方向垂直。
10.一种隧道烟尘处理系统，其特征在于：
所述隧道烟尘处理系统(100)包括移动设备(110)、液压支腿(120)以及如权利要求1-9中任意一项所述的隧道烟尘处理设备(200)；
所述机架(210)与所述移动设备(110)连接，所述移动设备(110)用于相对于地面运动；所述液压支腿(120)与所述移动设备(110)连接，所述液压支腿(120)用于与地面抵接以支撑所述移动设备(110)。
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