CN114308895B - 一种自适应式深井下废物的清理装置和清理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿井废弃物处理技术领域，具体涉及一种自适应式深井下废物的清理装置和清理方法，清理装置包括卷扬升降装置、链轮传动装置、数控检测装置、负压吸尘装置，卷扬升降装置的矩形壳体正下方设有水平悬空的矩形板，矩形壳体内卷扬机上的钢丝绳和链轮上的四个链条竖直向下固定矩形板上端面的四个方向，使四个链条和钢丝绳带动矩形板作为整体只能同向移动，软管与吸收分离装置连接，而吸收分离装置固定在矩形板上，当四个链条和钢丝绳带动矩形板作为整体移动时，使软管跟随所述矩形板同向移动，卷扬升降装置的矩形板底部设有视觉传感器和红外传感器；通过本发明，限制了软管的柔性窜动，实现钻井废弃物的精准定位，提高钻井废弃物的回收效率。

Description

一种自适应式深井下废物的清理装置和清理方法

技术领域

本发明涉及矿井废弃物处理技术领域，具体涉及一种自适应式深井下废物的清理装置和清理方法。

背景技术

矿井开采过程中产生大量的钻屑，钻屑是指井过程中被钻头破坏、经泥浆循环系统携带到底面的地层岩屑，它是钻井过程中主要的废弃物，其产生伴随着废弃钻井液，而钻井液中含有大量有害成分，随着矿井开采过程中产生的废弃物逐渐增多，直接排放不仅会对周围环境的土壤、地表水和地下水造成严重污染，还会危及周围农田和水生物的生长，随着经济的发展，环保法规的要求，对井下废弃物处理也日益严格。

现有技术的井下废弃物处理的装置是负压吸尘装置，是在袋式除尘器的基础上改进的脉冲除尘器，负压吸尘装置设置有软管，软管一端连接集尘袋，一端连接吸尘接头，通过控制软管完成清理工作。由于负压吸尘器软管的柔性结构，对井下废弃物的定位难以控制，无法将废弃物清理干净。

发明内容

本发明的目的为解决上述技术缺陷，本发明提出一种自适应式深井下废物的清理装置和清理方法，卷扬升降装置的矩形壳体正下方设有水平悬空的矩形板，通过矩形壳体内的链条竖直向下与水平悬空的矩形板固定，四个链条分别靠近矩形板的四个边固定，软管通过吸收分离装置固定在矩形板上，四个链条之间相互限制位移，链条带动矩形板移动时，实现对软管柔性窜动的限制，使软管准确定位吸收钻井废弃物；该装置还设有视觉传感器、红外传感器、数控检测装置，清理过程中，视觉传感器和红外传感器接收井下废弃物的位置信息，传递给数控检测装置分析，实现钻井废弃物的精准定位，提高钻井废弃物的回收效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种自适应式深井下废物的清理装置，包括卷扬升降装置、链轮传动装置、数控检测装置、负压吸尘装置；

所述卷扬升降装置包括矩形壳体、卷扬机、钢丝绳、矩形板、视觉传感器，所述矩形板水平悬空设置于所述矩形壳体的正下方，所述链轮传动装置包括链轮、链条，所述卷扬机、所述链轮、所述链条设置于所述矩形壳体内；

所述矩形壳体内底面靠近四个边分别设有卷扬机，四个所述卷扬机均设有两个并排的卷筒，所述两个并排连接的卷筒上缠绕所述钢丝绳，四个所述卷扬机的两个并排的卷筒上方设有所述链轮，四个所述链轮上设有所述链条，所述链条和所述钢丝绳竖直向下固定在所述矩形板上端面的四个方向，所述链条设置于所述钢丝绳之间；

所述负压吸尘装置包括保护箱、卷管器、软管、吸收分离装置、支架，所述保护箱设置于所述矩形壳体的上端，所述保护箱内底面设有卷管器，所述卷管器上设有所述软管，所述软管穿过所述保护箱下底面与所述吸收分离装置连接，所述吸收分离装置通过支架固定于所述矩形板的上端面；

所述矩形板下底面设有用于控制四个所述链条的所述视觉传感器，通过所述视觉传感器识别周围环境，控制四个所述链条作为整体组件使所述矩形板朝指定方向移动，所述软管被四个所述链条限制柔性窜动、且跟随所述矩形板同向移动；

所述数控检测装置包括红外传感器、数控操作装置，所述红外传感器设置于所述矩形板的底部，用于接收钻井废弃物位置信息，并将钻井废弃物位置信息传递至所述数控操作装置，所述数控操作装置设置于所述矩形壳体的背部下方；

卷扬机的电机驱动卷筒使所述钢丝绳完成收放，所述链轮的电机驱动所述链轮使所述链条完成收放，由所述卷管器的电机驱动所述卷管器使所述软管完成收放，上述电机同步运转，使所述钢丝绳、所述链条、所述软管作为一个整体组件移动。

进一步地，所述负压吸尘装置还包括线轮、电线、卷线器、吸尘泵、废料回收筒；

所述线轮设置于所述保护箱的内顶面，所述卷线器设置于所述保护箱的内底面，所述吸尘泵设置于所述吸收分离装置上方，所述电线分别控制所述吸尘泵和所述吸收分离装置的工作，所述电线与所述线轮、所述卷线器连接，通过所述线轮电机和所述卷线器电机分别控制所述吸尘泵和所述吸收分离装置的升降；

所述废料回收筒设置于所述保护箱的背部上方，与所述保护箱伸出的所述软管连接，用于回收钻井废弃物。

进一步地，所述吸收分离装置设有吸收端和分离端，所述吸收分离装置的吸收端穿过所述矩形板的中间，吸收端和分离端为漏状型结构，两漏状型小口连接，吸收端的大口负责吸收钻井废弃物，经过漏状型小口分离指定大小的钻井废弃物颗粒；

进一步地，所述数控操作装置包括显示屏、控制按钮，所述显示屏用于显示所述红外传感器接收的钻井废弃物位置信息，所述控制按钮用于对所述显示屏上的信息进行相关操作。

利用上述的自适应式深井下废物的清理装置的清理方法包括：

步骤1：启动设备，在所述数控操作装置的显示屏输入指令，设置清理对象和清除时间，此时电机开始工作，自适应式深井下废物的清理装置接收指令向指定清理地点前进；

步骤2：所述卷扬机电机分别驱动四个所述卷扬机开始工作，同时四个所述链轮释放四根所述链条；

所述卷管器电机和所述卷线器电机同步驱动所述卷管器和所述卷线器分别释放所述软管和所述电线，所述线轮电机驱动所述线轮释放所述电线控制所述吸尘泵的升降和工作；

所述软管和所述链条同时连接在水平悬空于矩形壳体正下方的所述矩形板上；四根所述链条固定于所述矩形板上端面靠近四条边位置，四根所述链条之间相互限制位移，每根所述链条朝同一方向运动，限制所述软管的柔性窜动；

步骤3：当底部所述软管到达指定位置后，所述红外传感器向所述数控操作装置进行反馈，从而传输到所述数控操作装置的显示屏上，此时按下所述数控操作装置的控制按钮，所述负压吸尘装置开始工作，所述线轮电机驱动所述吸尘泵运行，带动所述吸收分离装置运行；

所述视觉传感器确定废物的位置，所述吸收分离装置进行工作，吸入钻井废弃物后，根据钻井废弃物颗粒大小进行分离，并将指定钻井废弃物回收到所述废料回收筒；

步骤4：所述负压吸尘装置工作完成后，此时四个所述卷扬机电机分别驱动所述卷扬机完成对所述钢丝绳的卷收，同步的，所述卷管器、所述卷线器和所述链轮分别带动所述软管、所述电线和所述链条卷收，所述线轮电机驱动所述线轮完成对所述吸尘泵的控制，所述矩形板向上移动。

进一步地，步骤2中，所述矩形板的底部安装所述视觉传感器，前进过程中如有障碍物可通过所述视觉传感器进行分析反馈，从而对所述软管进行定位和位置调整。

本发明的有益效果是：

第一、本发明的卷扬升降装置的矩形壳体正下方设有水平悬空的矩形板，矩形壳体内卷扬机上的钢丝绳和链轮上的四个链条竖直向下固定矩形板上端面的四个方向，使四个链条和钢丝绳带动矩形板作为整体只能同向移动，软管与吸收分离装置连接，而吸收分离装置固定在矩形板上，当四个链条和钢丝绳带动矩形板作为整体移动时，限制了软管的柔性窜动，使软管跟随矩形板同向移动，精准吸收钻井废弃物；

第二、本发明的卷扬升降装置的矩形板底部设有视觉传感器和红外传感器，通过视觉传感器可以分析钻井内的环境，躲避障碍物，检测矩形板与钻井废弃物之间的距离，通过红外传感器接收钻井废弃物的位置信息，视觉传感器和红外传感器将信息传递至数控操作装置，对软管进行定位和位置调整，并将指定的钻井废弃物回收到废料回收筒，实现钻井废弃物的精准定位，提高钻井废弃物的回收效率。

附图说明

图1是本发明整体结构主视图；

图2是本发明整体结构侧视图；

图3是本发明具体实施中所述链轮传动装置示意图；

图4是本发明具体实施中所述四个卷扬机和四个链轮示意图；

图5是本发明具体实施中所述数控操作装置示意图；

图6是本发明具体实施中所述负压吸尘装置示意图；

其中，1-卷扬升降装置；1.1-矩形壳体；1.2-卷扬机；1.3-钢丝绳；1.4-矩形板；1.5-视觉传感器；2-链轮传动装置；2.1-链轮；2.2链条；3-数控检测装置；3.1-红外传感器；3.2-数控操作装置；3.2.1-显示屏；3.2.2-控制按钮；4-负压吸尘装置；4.1-保护箱；4.2-卷管器；4.3-线轮；4.4-电线；4.5-卷线器；4.6-软管；4.7-吸尘泵；4.8-吸收分离装置；4.9-支架；4.10-废料回收筒。

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。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图6所示，本实施例提供一种自适应式深井下废物的清理装置，包括卷扬升降装置1、链轮传动装置2、数控检测装置3、负压吸尘装置4。

其中，卷扬升降装置1包括矩形壳体1.1、卷扬机1.2、钢丝绳1.3、矩形板1.4、视觉传感器1.5，矩形板1.4水平悬空设置于矩形壳体1.1的正下方，链轮传动装置2包括链轮2.1、链条2.2，卷扬机1.2、链轮2.1、链条2.2设置于矩形壳体1.1内。

矩形壳体1.1内底面靠近四个边分别设有卷扬机1.2，四个卷扬机1.2均设有两个并排的卷筒，两个并排连接的卷筒上缠绕钢丝绳1.3，四个卷扬机1.2的两个并排的卷筒上方设有链轮2.1，四个链轮2.1上设有链条2.2，链条2.2和钢丝绳1.3竖直向下固定在矩形板1.4上端面的四个方向，链条2.2设置于钢丝绳1.3之间。

矩形板1.4下底面设有用于控制四个链条2.2的视觉传感器1.5，通过视觉传感器1.5识别周围环境，控制四个链条2.2作为整体组件使所述矩形板1.4朝指定方向移动，软管4.6穿过保护箱4.1下底面与吸收分离装置4.8连接，吸收分离装置4.8通过支架4.9固定于矩形板1.4的上端面，软管4.6被四个所述链条2.2限制柔性窜动、且跟随矩形板1.4同向移动。

卷扬机1.2的电机驱动卷筒使所述钢丝绳1.3完成收放，链轮2.1的电机驱动所述链轮2.1使链条2.2完成收放，卷管器4.2的电机驱动卷管器4.2使软管4.6完成收放，上述电机同步运转，使钢丝绳1.3、链条2.2、软管4.6作为一个整体组件移动。

如图1、图2、图5所示，数控检测装置3包括红外传感器3.1、数控操作装置3.2，红外传感器3.1设置于矩形板1.4的底部，用于接收钻井废弃物位置信息，并将钻井废弃物位置信息传递至所述数控操作装置3.2，数控操作装置3.2设置于所述矩形壳体1.1的背部下方。

数控操作装置3.2包括显示屏3.2.1、控制按钮3.2.2，显示屏3.2.1用于显示红外传感器3.1接收的钻井废弃物位置信息，控制按钮3.2.2用于对显示屏3.2.1上的信息进行相关操作。

如图2和图6所示，负压吸尘装置4包括保护箱4.1、卷管器4.2、线轮4.3、电线4.4、卷线器4.5、软管4.6、吸尘泵4.7、吸收分离装置4.8、支架4.9、废料回收筒4.10。

保护箱4.1设置于矩形壳体1.1的上端，保护箱4.1内底面设有卷管器4.2，卷管器4.2上设有软管4.6，线轮4.3设置于保护箱4.1的内顶面，卷线器4.5设置于保护箱4.1的内底面，吸尘泵4.7设置于吸收分离装置4.8上方，电线4.4分别控制吸尘泵4.7和吸收分离装置4.8的工作，电线与线轮4.3、卷线器4.5连接，通过线轮4.3电机和卷线器4.5电机分别控制吸尘泵4.7和吸收分离装置4.8的升降。

吸收分离装置4.8设有吸收端和分离端，吸收分离装置4.8的吸收端穿过矩形板1.4的中间，吸收端和分离端为漏状型结构，两漏状型小口连接，吸收端的大口负责吸收钻井废弃物，经过漏状型小口分离指定大小的钻井废弃物颗粒。

废料回收筒4.10设置于保护箱4.1的背部上方，与保护箱4.1伸出的软管4.6连接，用于回收钻井废弃物。

该实施例还提供了一种自适应式深井下废物的清理装置的清理方法，具体包括：

步骤1：启动设备，在显示屏3.2.1输入指令，设置清理对象和清除时间，此时电机开始工作，自适应式深井下废物的清理装置接收指令向指定清理地点前进。

步骤2：卷扬机1.2电机分别驱动四个卷扬机1.2开始工作，同时四个链轮2.1释放四根链条2.2。

卷管器4.2电机和卷线器4.5电机同步驱动卷管器4.2和卷线器4.5分别释放软管4.6和电线4.4，线轮4.3电机驱动线轮4.3释放电线4.4控制吸尘泵4.7的升降和工作。

软管4.6和链条2-3同时连接在水平悬空于矩形壳体1.1正下方的矩形板1.4上。四根链条2.2固定于矩形板1.4上端面靠近四条边位置，四根链条2.2之间相互限制位移，每根链条2.2只能朝一个方向运动，从而限制了软管4.6的柔性窜动。

矩形板1.4的底部安装有视觉传感器1.5，前进过程中如有障碍物可通过视觉传感器1.5进行分析反馈，从而对软管4.6进行定位和位置调整。

步骤3：当底部软管4.6到达指定位置后，红外传感器3.1向数控操作装置3.2进行反馈，从而传输到显示屏3.2.1上，此时按下控制按钮3.2.2，负压吸尘装置4开始工作，线轮4.3电机驱动吸尘泵4.7运行，带动吸收分离装置4.8运行。

视觉传感器1.5确定废物的位置，吸收分离装置4.8进行工作，吸入钻井废弃物后，根据钻井废弃物颗粒大小进行分离，并将指定钻井废弃物回收到废料回收筒4.10。

步骤4：负压吸尘装置4工作完成后，此时四个卷扬机1.2电机分别驱动卷扬机1.2完成对钢丝绳1.3的卷收，同步的，卷管器4.2、卷线器4.5和链轮2.4分别带动软管4.6、电线4.5和链条2.2卷收，线轮4.3电机驱动线轮4.3完成对吸尘泵4.7的控制，矩形板1.4向上移动。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种自适应式深井下废物的清理装置，其特征在于，包括卷扬升降装置（1）、链轮传动装置（2）、数控检测装置（3）、负压吸尘装置（4）；

所述卷扬升降装置（1）包括矩形壳体（1.1）、卷扬机（1.2）、钢丝绳（1.3）、矩形板（1.4）、视觉传感器（1.5），所述矩形板（1.4）水平悬空设置于所述矩形壳体（1.1）的正下方，所述链轮传动装置（2）包括链轮（2.1）、链条（2.2），所述卷扬机（1.2）、所述链轮（2.1）、所述链条（2.2）设置于所述矩形壳体（1.1）内；

所述矩形壳体（1.1）内底面靠近四个边分别设有卷扬机（1.2），四个所述卷扬机（1.2）均设有两个并排的卷筒，两个并排连接的卷筒上缠绕所述钢丝绳（1.3），四个所述卷扬机（1.2）的两个并排的卷筒上方设有所述链轮（2.1），四个所述链轮（2.1）上设有所述链条（2.2），所述链条（2.2）和所述钢丝绳（1.3）竖直向下固定在所述矩形板（1.4）上端面的四个方向，所述链条（2.2）设置于所述钢丝绳（1.3）之间；

所述负压吸尘装置（4）包括保护箱（4.1）、卷管器（4.2）、软管（4.6）、吸收分离装置（4.8）、支架（4.9），所述保护箱（4.1）设置于所述矩形壳体（1.1）的上端，所述保护箱（4.1）内底面设有卷管器（4.2），所述卷管器（4.2）上设有所述软管（4.6），所述软管（4.6）穿过所述保护箱（4.1）下底面与所述吸收分离装置（4.8）连接，所述吸收分离装置（4.8）通过支架（4.9）固定于所述矩形板（1.4）的上端面；

所述矩形板（1.4）下底面设有用于控制四个所述链条（2.2）的所述视觉传感器（1.5），通过所述视觉传感器（1.5）识别周围环境，控制四个所述链条（2.2）作为整体组件使所述矩形板（1.4）朝指定方向移动，所述软管（4.6）被四个所述链条（2.2）限制柔性窜动、且跟随所述矩形板（1.4）同向移动；

所述数控检测装置（3）包括红外传感器（3.1）、数控操作装置（3.2），所述红外传感器（3.1）设置于所述矩形板（1.4）的底部，用于接收钻井废弃物位置信息，并将钻井废弃物位置信息传递至所述数控操作装置（3.2），所述数控操作装置（3.2）设置于所述矩形壳体（1.1）的背部下方；

所述卷扬机（1.2）的电机驱动卷筒使所述钢丝绳（1.3）完成收放，所述链轮（2.1）的电机驱动所述链轮（2.1）使所述链条（2.2）完成收放，由所述卷管器（4.2）的电机驱动所述卷管器（4.2）使所述软管（4.6）完成收放，上述电机同步运转，使所述钢丝绳（1.3）、所述链条（2.2）、所述软管（4.6）作为一个整体组件移动。

2.根据权利要求1所述的自适应式深井下废物的清理装置，其特征在于，所述负压吸尘装置（4）还包括线轮（4.3）、电线（4.4）、卷线器（4.5）、吸尘泵（4.7）、废料回收筒（4.10）；

所述线轮（4.3）设置于所述保护箱（4.1）的内顶面，所述卷线器（4.5）设置于所述保护箱（4.1）的内底面，所述吸尘泵（4.7）设置于所述吸收分离装置（4.8）上方，所述电线（4.4）分别控制所述吸尘泵（4.7）和所述吸收分离装置（4.8）的工作，所述电线（4.4）与所述线轮（4.3）、所述卷线器（4.5）连接，通过所述线轮（4.3）电机和所述卷线器（4.5）电机分别控制所述吸尘泵（4.7）和所述吸收分离装置（4.8）的升降；

所述废料回收筒（4.10）设置于所述保护箱（4.1）的背部上方，与所述保护箱（4.1）伸出的所述软管（4.6）连接，用于回收钻井废弃物。

3.根据权利要求2所述的自适应式深井下废物的清理装置，其特征在于，所述吸收分离装置（4.8）设有吸收端和分离端，所述吸收分离装置（4.8）的吸收端穿过所述矩形板（1.4）的中间，吸收端和分离端为漏状型结构，两漏状型小口连接，吸收端的大口负责吸收钻井废弃物，经过漏状型小口分离指定大小的钻井废弃物颗粒。

4.根据权利要求3所述的自适应式深井下废物的清理装置，其特征在于，所述数控操作装置（3.2）包括显示屏（3.2.1）、控制按钮（3.2.2），所述显示屏（3.2.1）用于显示所述红外传感器（3.1）接收的钻井废弃物位置信息，所述控制按钮（3.2.2）用于对所述显示屏（3.2.1）上的信息进行相关操作。

5.利用权利要求4所述的自适应式深井下废物的清理装置的清理方法，其特征在于，方法包括：

步骤1：启动设备，在所述数控操作装置（3.2）的显示屏输入指令，设置清理对象和清除时间，此时电机开始工作，自适应式深井下废物的清理装置接收指令向指定清理地点前进；

步骤2：所述卷扬机（1.2）电机分别驱动四个所述卷扬机（1.2）开始工作，同时四个所述链轮（2.1）释放四根所述链条（2.2）；

所述卷管器（4.2）电机和所述卷线器（4.5）电机同步驱动所述卷管器（4.2）和所述卷线器（4.5）分别释放所述软管（4.6）和所述电线（4.4），所述线轮（4.3）电机驱动所述线轮（4.3）释放所述电线（4.4）控制所述吸尘泵（4.7）的升降和工作；

所述软管（4.6）和所述链条（2.2）同时连接在水平悬空于所述矩形壳体（1.1）正下方的所述矩形板（1.4）上；四根所述链条（2.2）固定于所述矩形板（1.4）上端面靠近四条边位置，四根所述链条（2.2）之间相互限制位移，每根所述链条（2.2）朝同一方向运动，限制所述软管（4.6）的柔性窜动；

步骤3：当底部所述软管（4.6）到达指定位置后，所述红外传感器（3.1）向所述数控操作装置（3.2）进行反馈，从而传输到所述数控操作装置（3.2）的显示屏上，此时按下所述数控操作装置（3.2）的控制按钮，所述负压吸尘装置（4）开始工作，所述线轮（4.3）电机驱动所述吸尘泵（4.7）运行，带动所述吸收分离装置（4.8）运行；

所述视觉传感器（1.5）确定废物的位置，所述吸收分离装置（4.8）进行工作，吸入钻井废弃物后，根据钻井废弃物颗粒大小进行分离，并将指定钻井废弃物回收到所述废料回收筒（4.10）；

步骤4：所述负压吸尘装置（4）工作完成后，此时四个所述卷扬机（1.2）电机分别驱动所述卷扬机（1.2）完成对所述钢丝绳（1.3）的卷收，同步的，所述卷管器（4.2）、所述卷线器（4.5）和所述链轮（2.4）分别带动所述软管（4.6）、所述电线（4.5）和所述链条（2.2）卷收，所述线轮（4.3）电机驱动所述线轮（4.3）完成对所述吸尘泵（4.7）的控制，所述矩形板（1.4）向上移动。

6.根据权利要求5所述的自适应式深井下废物的清理装置的清理方法，其特征在于：步骤2中，所述矩形板（1.4）的底部安装所述视觉传感器（1.5），前进过程中如有障碍物可通过所述视觉传感器（1.5）进行分析反馈，从而对所述软管（4.6）进行定位和位置调整。

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