CN114472258B - 一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统，包括中部清扫机以及铰接设置于中部清扫机两侧的侧部清扫机，中部清扫机中的中部吸尘腔以及侧部清扫机中的侧部吸尘腔均同一输渣管道的下端相连通，输渣管道的上端指向设置于皮带机上的垃圾储箱内，皮带机在隧道内沿纵向通长布置。本发明的优点是：清扫机利用钢制壳体、具有弹性钢丝毛刷的水平清扫轮盘以及具有若干排钢丝刷的横向辊轴实现对大质量浮渣的清扫入腔；浮渣清扫系统通过将中部清扫机与侧部清扫机进行铰接组合使用，来适应隧道的弧形底面；利用输渣管道以将中部吸尘腔以及侧部吸尘腔中的浮渣快速转移至皮带机上的垃圾储箱内运出，且全管道封闭，可避免尘土飞扬。

Description

一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统

技术领域

本发明属于隧道清扫技术领域，具体涉及一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统。

背景技术

现有技术中，土压平衡盾构机采用皮带输送渣土，将渣土输送到用于运出渣土的电瓶车中。在运输渣土以及施工过程中，渣土掉落以及杂物四散是在所难免的事情，再加上砂浆运输车冲洗及清洗注浆管路的浆液，导致台车范围内都会有落渣。目前所采用的清理方式主要是人工进行清扫，并将清扫的浮渣存放在渣袋中。但是人工清扫的方式不仅费时费力，而且渣袋的存放也会影响电瓶车的正常通行空间。

除此之外，盾构隧道的底面呈弧形曲面，且弧形底面上分布有若干盾构管片的螺栓孔，造成弧形底面上凹凸不平，不易清扫的情况。因此本领域技术人员急需一种能够实现自动化清扫隧道弧形底面浮渣的清扫输运系统。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统，该浮渣清扫输运系统通过在中部清扫机的两侧在分别铰接设置侧部清扫机并进行侧部清扫机的角度调节，以适应隧道弧形底面的清扫工况，通过在侧部清扫机底面设置可升降式横向辊轴来适应隧道底面上间隔分布的若干螺栓孔，通过设置输渣管道来将浮渣实时转移至皮带机上的垃圾储箱内向外运出；通过人力骑行来提供动力，避免电力驱动可能引发的瓦斯爆炸。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于隧道弧形底面上的浮渣清扫输运系统，其特征在于所述浮渣清扫输运系统包括中部清扫机以及铰接设置于所述中部清扫机两侧的侧部清扫机，所述中部清扫机中的中部吸尘腔以及所述侧部清扫机中的侧部吸尘腔均同一输渣管道的下端相连通，所述输渣管道的上端指向设置于皮带机上的垃圾储箱内，所述皮带机在隧道内沿纵向通长布置；

所述中部清扫机包括一钢制壳体，所述钢制壳体的底面前部开设有第一方型吸尘口且在所述第一方型吸尘口的两侧分别设置有一水平清扫轮盘；所述第一方型吸尘口与所述钢制壳体内的中部吸尘腔相连通，所述中部吸尘腔内设置有一横向辊轴且所述横向辊轴的表面上间隔分布有若干排钢丝刷；所述钢制壳体的后端同所述输渣管道相连通；

所述侧部清扫机包括一弧形箱体，所述弧形箱体与所述钢制壳体之间铰接并设有角度调节机构，所述弧形箱体的底面前部外侧设置有纵向辊轴且所述纵向辊轴的表面上间隔分布有若干排钢丝刷；所述弧形箱体的底面后部内侧设置有一第二方型吸尘口，所述第二方型吸尘口与所述弧形箱体内的侧部吸尘腔相连通，所述侧部吸尘腔内设置有一可升降式横向辊轴且所述可升降式横向辊轴的表面上间隔分布有若干排钢丝刷；所述侧部吸尘腔的后端同所述输渣管道相连通。

所述输渣管道的下端分叉为三个前端接口，分别同所述中部吸尘腔的后端以及两侧的所述侧部吸尘腔的后端相接通，所述输渣管道内设置有回转式传输带，所述回转式传输带上间隔分布有若干横隔板。

其中一个所述主动齿轮经中部齿轮传动机构传动所述钢制壳体内的所述横向辊轴和所述水平清扫轮盘；所述中部齿轮传动机构包括：所述横向辊轴的转轴外端固定设置有第一从动齿轮，所述主动齿轮与所述第一从动齿轮之间经链圈形成传动连接；所述横向辊轴的转轴最外端还设置有第二从动齿轮，所述第二从动齿轮与所述水平清扫轮盘的竖向转轴上的第三从动齿轮经链圈形成传动连接，所述第三从动齿轮与所述水平清扫轮盘之间通过两个锥齿轮形成动力传动；

其中两个所述主动齿轮经侧部齿轮传动机构传动所述弧形箱体内的所述可升降式横向辊轴以及所述纵向辊轴；

其中剩余的所述主动齿轮驱动所述输渣管道内的所述回转式传输带。

所述水平清扫轮盘的外缘上间隔设置有一圈弹性钢丝毛刷，所述弹性钢丝毛刷的外端部延伸至所述方型吸尘口的覆盖区域。

所述弹性钢丝毛刷呈弧形下弯状，所述弹性钢丝毛刷的外端下垂至地面。

所述钢制壳体的底面设置有三个走行轮，三个所述走行轮之间构成三角平衡分布，所述弹性钢丝毛刷的外端下垂高度与所述走行轮最下端相齐平。

所述弧形箱体的内侧顶部与所述钢制壳体的外侧顶部之间设置有铰接装置以构成铰接；所述角度调节机构包括固定设置于所述钢制壳体顶面外侧的立杆，所述弧形箱体的顶面设置有一滑槽，所述滑槽的两侧壁面上设置有若干限位孔，在所述立杆与所述滑槽之间设置有一斜拉杆，所述斜拉杆的上端与所述立杆铰接，所述斜拉杆的下端具有通孔，通过将所述斜拉杆上的所述通孔与所述滑槽上的所述限位孔中穿设销轴以实现对所述弧形箱体的限位固定。

所述弧形箱体上的所述第二方型吸尘口的位置经所述角度调节机构调节后对应于隧道弧形底面上的螺栓孔位置，所述可升降式横向辊轴上的钢丝刷延伸至所述螺栓孔内；所述可升降式横向辊轴经一升降机构安装于所述弧形箱体上，所述升降机构包括主动凸轮以及与所述主动凸轮相配合的从动轮盘，所述从动轮盘可旋转式固定于所述可升降式横向辊轴的驱动箱体上，以带动所述驱动箱体和所述可升降式横向辊轴作规律性上下升降运动。

所述钢制壳体的顶面铰接设置有一推拉操作杆。

本发明的优点是：

（1）清扫机利用钢制壳体、具有弹性钢丝毛刷的水平清扫轮盘以及具有若干排钢丝刷的横向辊轴实现对大质量浮渣的清扫入腔；

（2）浮渣清扫系统通过将中部清扫机与侧部清扫机进行铰接组合使用，来适应隧道的弧形底面；

（3）通过在侧部清扫机底面设置可升降式横向辊轴，使其上的钢丝刷能够向下伸入，以适应隧道底面上间隔分布的若干螺栓孔；

（4）利用输渣管道以将中部吸尘腔以及侧部吸尘腔中的浮渣快速转移至皮带机上的垃圾储箱内运出，提高了清扫效率和运输效率，且全管道封闭，可避免尘土飞扬；

（5）通过人力骑行来传动各机构转动，避免电力驱动可能引发瓦斯爆炸的风险。

附图说明

图1为本发明中隧道弧形地面的浮渣清扫输运系统示意图；

图2为本发明中浮渣清扫输运系统放大示意详图；

图3为本发明中浮渣清扫输运系统的底部平面布置示意图；

图4为本发明中的中部清扫机的纵向剖视图；

图5为本发明中骑行小车上的主动齿轮并联同步转动示意图；

图6为本发明中居中设置的主动齿轮与钢制壳体内横向辊轴以及水平清扫轮盘之间的传动连接示意图。

实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6，图中各标记分别为：浮渣清扫系统1、中部清扫机1a、侧部清扫机1b、隧道2、钢制壳体3、弧形箱体4、中部吸尘腔5、横向辊轴6、钢丝刷7、水平清扫轮盘8、弹性钢丝毛刷9、推拉操作杆10、可升降式横向辊轴11、钢丝刷12、纵向辊轴13、钢丝刷14、角度调节机构15、螺栓孔16、第二方型吸尘口17、走行轮18、第一方型吸尘口19、前端接口20、前端接口21、输渣管道22、侧部吸尘腔24、垃圾储箱28、皮带机29、主动齿轮32、脚踏板33、链圈34、第一从动齿轮35、第二从动齿轮36、链圈37、第三从动齿轮38、锥齿轮39。

实施例：如图1-6所示，本实施例具体涉及一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统，该浮渣清扫输运系统1设置在隧道2的弧形底面上，盾构隧道2是由盾构管片在环向和纵向上拼装组成的，因此在弧形底面上间隔分布有若干螺栓孔16，浮渣清扫输运系统主要包括居中设置的中部清扫机1a以及铰接设置于中部清扫机1a两侧的侧部清扫机1b，侧部清扫机1b在角度调节机构15的角度调节控制下，以适应隧道2的弧形底面和螺栓孔16的间隔分布，实现隧道2内浮渣的自动化高效清除；此外，中部清扫机1a内的中部吸尘腔5以及侧部清扫机1b内的侧部吸尘腔24均同输渣管道22相连通，输渣管道22的上端指向设置于皮带机29上的垃圾储箱28内，该皮带机29在隧道2内沿纵向通长布置。

如图1-4所示，中部清扫机1a包括钢制壳体3，钢制壳体3的底面上开设有第一方型吸尘口19，第一方型吸尘口19与钢制壳体3内的中部吸尘腔5相连通；在第一方型吸尘口19的两侧分别设置有一水平清扫轮盘8，水平清扫轮盘8距隧道2的底面具有一定的距离，在水平清扫轮盘8的外缘部上间隔设置有一圈的弹性钢丝毛刷9，弹性钢丝毛刷9的外端延伸至第一方型吸尘口18所在的区域，弹性钢丝毛刷9呈弧形下弯状，弹性钢丝毛刷9的外端下垂至地面，在水平清扫轮盘8带动弹性钢丝毛刷9高速旋转的过程中，借助于弹性钢丝毛刷9的刚性，可将隧道地面上的浮渣清扫至第一方型吸尘口19的区域内，需要说明的是，图2中为了清楚显示各部件的结构，因此弹性钢丝毛刷9未下垂至隧道2的弧形底面上进行展示；在前述的中部吸尘腔5内还设置有一横向辊轴6，横向辊轴6的主体位于中部吸尘腔5内，横向辊轴6的表面上间隔设置有若干排钢丝刷7，钢丝刷7的外端部在高速旋转过程中最低点可至钢制壳体3底面或者更下方一些，以使经水平清扫轮盘8清扫至第一方型吸尘口19区域内的浮渣可以进一步被高速旋转的横向辊轴6及其上的钢丝刷7引导至中部吸尘腔5内。

如图1-4所示，中部吸尘腔5的竖向截面呈梯形状，在其后端面底部具有收窄且向外凸出的接口，该凸出的接口用于同输渣管道22的前端接口21相接通，中部吸尘腔5的斜面可便于引导被吸入的浮渣落入至后端接口位置。

如图1-3所示，侧部清扫机1b包括弧形箱体4，弧形箱体4的底面呈弧形轮廓，弧形箱体4的顶部内侧与钢制壳体3的顶部外侧之间通过铰接装置实现铰接，以便于在角度调节机构15的调节下旋转角度以适应弧形底面以及其上的螺栓孔16的分布。在弧形箱体4的底面前部外侧设置有纵向辊轴13且纵向辊轴13的表面上间隔分布有若干排钢丝刷14，钢丝刷14的外端可同隧道2弧形底面相接触；在弧形箱体4的底面后部内侧设置有第二方型吸尘口17，第二方型吸尘口17与弧形箱体4内的侧部吸尘腔24相连通，侧部吸尘腔24内设置有一可升降式横向辊轴11，可升降式横向辊轴11的表面上间隔分布有若干排钢丝刷12，可升降式横向辊轴11可在升降机构的驱动下进行上下升降以便于针对螺栓孔16内的浮渣进行针对性的清除；此外，侧部吸尘腔24的后端同输渣管道22的前端接口20相连通，侧部吸尘腔24位于相对高位，因此在重力势能下浮渣能够滑落至前端接口20中。在工作时，位于前部的纵向辊轴13高速旋转，借助其钢丝刷14以将弧形底面相对高位的浮渣清扫至低位，并经位于后部的可升降式横向辊轴11经其钢丝刷12清扫至侧部吸尘腔24中。

如图1、2所示，角度调节机构15包括竖向固定设置于钢制壳体3顶面外侧的立杆，弧形箱体4的顶面设置有一滑槽，滑槽沿环向布置，滑槽的两侧壁面上设置有若干限位孔，在立杆与滑槽之间设置有一斜拉杆，斜拉杆的上端与立杆的上端相铰接，斜拉杆的下端具有通孔，通过将斜拉杆上的通孔与滑槽上的限位孔中穿设销轴以实现对弧形箱体4的限位固定，使其确保某个角度固定，并使其第二方型吸尘口17与弧形底面上的螺栓孔16位置相对应。进一步对可升降式横向辊轴11进行说明，可升降式横向辊轴11由驱动箱体驱动旋转，在驱动箱体的转轴末端固定设置有从动轮盘，该从动轮盘同一主动凸轮相配合，主动凸轮的轮廓根据隧道内的螺栓孔16的纵向间隔距离进行设计，从动轮盘随主动凸轮的外轮廓做上下升降运动，以在工作过程中，能够驱动可升降式横向辊轴11及其驱动箱体在没有螺栓孔16的位置上升至高位，而当途经螺栓孔16位置时能够下降至螺栓孔16内，使可升降式横向辊轴11上的钢丝刷12清扫螺栓孔16内的浮渣。

如图1-4所示，在钢制壳体3的底部设置有至少三个走行轮18，确保三个走行轮18的分布能够形成稳定的三角支撑形式，从而稳定支撑钢制壳体4的走行。此外，在钢制壳体4的顶面铰接设置有一根推拉操作杆8，工作人员在清扫过程中只需手持推拉操作杆8即可。

如图1、3所示，皮带机29在隧道2内沿纵向通长布置，在皮带机29上设置如图1所示的敞口垃圾储箱28，垃圾储箱28随皮带机29在隧道2内缓慢移动。输渣管道22的主体管道呈倾斜向上设置，其下端分叉为三个前端接口，即前端接口20和21，前端接口21同中部清扫机1a内的中部吸尘腔5后端相连通，前端接口20同侧部清扫机1b内的侧部吸尘腔24后端相连通；输渣管道22的上端指向垃圾储箱28，在输渣管道22内设置有回转式传输带，且在其传输带表面间隔分布有若干横隔板，随着回转式传输带的旋转，横隔板可将浮渣向上移运并输送至垃圾储箱28内；需要说明的是，浮渣清扫输运系统1的移动速度与皮带机29的速度相同，因此输渣管道22的上端可以始终确保指向垃圾储箱28内，当垃圾储箱28内装满浮渣后，关停浮渣清扫输运系统1，在皮带机29上再次放置一个新的垃圾储箱28。

如图5、6所示，为了防止矿井隧道内可能发生瓦斯爆炸的隐患，本实施例需要为横向辊轴6和水平清扫轮盘8提供由人施加的动力，因此，在钢制壳体3的前部连接了一骑行小车，如图5所示，骑行小车上设置有四组并联且同步转动的主动齿轮32，相邻的三个主动齿轮32之间经U型脚踏板33固定连接以驱动各主动齿轮32同步转动。

其中第一个主动齿轮32经中部齿轮传动机构传动钢制壳体3内的横向辊轴6和水平清扫轮盘8；中部齿轮传动机构包括：横向辊轴6的转轴外端固定设置有第一从动齿轮35，主动齿轮32与第一从动齿轮35之间经链圈34形成传动连接；横向辊轴6的转轴最外端还设置有第二从动齿轮36，第二从动齿轮36与水平清扫轮盘8的竖向转轴上的第三从动齿轮38经链圈37形成传动连接，第三从动齿轮38与水平清扫轮盘8之间通过两个锥齿轮39形成动力传动。

其中第二和第三个主动齿轮32经侧部齿轮传动机构传动弧形箱体4内的可升降式横向辊轴11以及纵向辊轴13。对于侧部齿轮传动机构的结构组成与中部齿轮传动机构的结构相同，故在此不再赘述。

其中第四个主动齿轮32经链圈直接传动输渣管道22内的回转式传输带的主动轮轴，以为回转式传输带提供动力源。

本实施例的有益效果在于：

（1）清扫机利用钢制壳体、具有弹性钢丝毛刷的水平清扫轮盘以及具有若干排钢丝刷的横向辊轴实现对大质量浮渣的清扫入腔；

（2）浮渣清扫系统通过将中部清扫机与侧部清扫机进行铰接组合使用，来适应隧道的弧形底面；

（3）通过在侧部清扫机底面设置可升降式横向辊轴，使其上的钢丝刷能够向下伸入，以适应隧道底面上间隔分布的若干螺栓孔；

（4）利用输渣管道以将中部吸尘腔以及侧部吸尘腔中的浮渣快速转移至皮带机上的垃圾储箱内运出，提高了清扫效率和运输效率，且全管道封闭，可避免尘土飞扬；

（5）通过人力骑行来传动各机构转动，避免电力驱动可能引发瓦斯爆炸的风险。

Claims (5)

1.一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统，其特征在于所述浮渣清扫输运系统包括中部清扫机以及铰接设置于所述中部清扫机两侧的侧部清扫机，所述中部清扫机中的中部吸尘腔以及所述侧部清扫机中的侧部吸尘腔均同一输渣管道的下端相连通，所述输渣管道的上端指向设置于皮带机上的垃圾储箱内，所述皮带机在隧道内沿纵向通长布置；

所述中部清扫机包括一钢制壳体，所述钢制壳体的底面前部开设有第一方型吸尘口且在所述第一方型吸尘口的两侧分别设置有一水平清扫轮盘；所述第一方型吸尘口与所述钢制壳体内的中部吸尘腔相连通，所述中部吸尘腔内设置有一横向辊轴且所述横向辊轴的表面上间隔分布有若干排钢丝刷；所述钢制壳体的后端同所述输渣管道相连通；

所述侧部清扫机包括一弧形箱体，所述弧形箱体与所述钢制壳体之间铰接并设有角度调节机构，所述弧形箱体的底面前部外侧设置有纵向辊轴且所述纵向辊轴的表面上间隔分布有若干排钢丝刷；所述弧形箱体的底面后部内侧设置有一第二方型吸尘口，所述第二方型吸尘口与所述弧形箱体内的侧部吸尘腔相连通，所述侧部吸尘腔内设置有一可升降式横向辊轴且所述可升降式横向辊轴的表面上间隔分布有若干排钢丝刷；所述侧部吸尘腔的后端同所述输渣管道相连通；

所述输渣管道的下端分叉为三个前端接口，分别同所述中部吸尘腔的后端以及两侧的所述侧部吸尘腔的后端相接通，所述输渣管道内设置有回转式传输带，所述回转式传输带上间隔分布有若干横隔板；

所述钢制壳体的前部连接有一骑行小车，所述骑行小车上设置有四组并联且同步转动的主动齿轮，相邻的三个所述主动齿轮之间经U型脚踏板固定连接以驱动各所述主动齿轮同步转动；

其中一个所述主动齿轮经中部齿轮传动机构传动所述钢制壳体内的所述横向辊轴和所述水平清扫轮盘；所述中部齿轮传动机构包括：所述横向辊轴的转轴外端固定设置有第一从动齿轮，所述主动齿轮与所述第一从动齿轮之间经链圈形成传动连接；所述横向辊轴的转轴最外端还设置有第二从动齿轮，所述第二从动齿轮与所述水平清扫轮盘的竖向转轴上的第三从动齿轮经链圈形成传动连接，所述第三从动齿轮与所述水平清扫轮盘之间通过两个锥齿轮形成动力传动；

其中两个所述主动齿轮经侧部齿轮传动机构传动所述弧形箱体内的所述可升降式横向辊轴以及所述纵向辊轴；

其中剩余的所述主动齿轮驱动所述输渣管道内的所述回转式传输带；

所述弧形箱体的内侧顶部与所述钢制壳体的外侧顶部之间设置有铰接装置以构成铰接；所述角度调节机构包括固定设置于所述钢制壳体顶面外侧的立杆，所述弧形箱体的顶面设置有一滑槽，所述滑槽的两侧壁面上设置有若干限位孔，在所述立杆与所述滑槽之间设置有一斜拉杆，所述斜拉杆的上端与所述立杆铰接，所述斜拉杆的下端具有通孔，通过将所述斜拉杆上的所述通孔与所述滑槽上的所述限位孔中穿设销轴以实现对所述弧形箱体的限位固定；

所述弧形箱体上的所述第二方型吸尘口的位置经所述角度调节机构调节后对应于隧道弧形底面上的螺栓孔位置，所述可升降式横向辊轴上的钢丝刷延伸至所述螺栓孔内；所述可升降式横向辊轴经一升降机构安装于所述弧形箱体上，所述升降机构包括主动凸轮以及与所述主动凸轮相配合的从动轮盘，所述从动轮盘可旋转式固定于所述可升降式横向辊轴的驱动箱体上，以带动所述驱动箱体和所述可升降式横向辊轴作规律性上下升降运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统，其特征在于所述水平清扫轮盘的外缘上间隔设置有一圈弹性钢丝毛刷，所述弹性钢丝毛刷的外端部延伸至所述方型吸尘口的覆盖区域。

3.根据权利要求2所述的一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统，其特征在于所述弹性钢丝毛刷呈弧形下弯状，所述弹性钢丝毛刷的外端下垂至地面。

4.根据权利要求3所述的一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统，其特征在于所述钢制壳体的底面设置有三个走行轮，三个所述走行轮之间构成三角平衡分布，所述弹性钢丝毛刷的外端下垂高度与所述走行轮最下端相齐平。

5.根据权利要求1所述的一种用于煤矿斜井弧形底面上的浮渣清扫输运系统，其特征在于所述钢制壳体的顶面铰接设置有一推拉操作杆。