通風裝置的製作方法
2023-09-21 01:55:10 1
本發明涉及隧道施工設備技術領域，具體而言，涉及一種通風裝置。
背景技術：
在採煤、採礦或隧道工程中，通常將不斷向前推進的工作面稱為「掌子面」。特長隧道鑽爆法施工過程中，為了保障隧道處於新鮮風流中，常使用抽出式通風方式。但抽出式通風的有效吸程短，容易產生渦流。同時為了減小爆破飛石對風管的損傷，風管末端不能靠近掌子面。
為了解決這一難題，通常爆破前需在掌子面附近的頂板處安裝導軌裝置，導軌上配有滑輪，滑輪連接柔性自由伸縮管頭，通過管頭收縮可實現風管置於有效吸程內。爆破後，電動機控制滑輪延伸風管至掌子面處，實現安全有效的通風作業。
但這種通風方式伴隨著掌子面的推進需要不斷地在頂板處安裝導軌和滑輪裝置，導致材料消耗量和人工作業量增大。同時，施工人員在頂板高處進行作業具有一定的風險，安裝導軌所採用的膨脹螺絲會破壞頂板，產生冒頂的安全隱患。另外，在導軌上裝配的通風管採用的是摺疊式風筒，這種風筒剛度硬度較低，通風過程中磨損較大，使用壽命短，不符合抽出式通風配備硬直管的要求。更為重要的是，在掌子面的通風過程中，由於無法預知有毒有害氣體的排出情況，輕則增加額外的通風時間、加長施工周期，重則發生中毒事故。
技術實現要素：
本發明的主要目的在於提供一種通風裝置，以解決現有技術中在對隧道進行通風時需要不斷在隧道頂部安裝導軌和滑輪裝置而增大材料消耗和人工作業量的問題。
為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種通風裝置，包括：風筒組件，風筒組件包括多個風筒，多個風筒依次套設，且相鄰兩個風筒之間可相對移動；行走機構，行走機構包括升降機構和具有車輪的底座，升降機構的第一端設置在底座上，升降機構的第二端支撐風筒組件。
進一步地，升降機構包括多個升降架，多個升降架間隔設置在底座上，並在第一電機的驅動下帶動風筒組件進行升降以調節風筒組件的高度。
通風裝置還包括安全監測裝置，安全監測裝置包括：空氣檢測傳感器，設置在風筒組件上，空氣檢測傳感器用於檢測掌子面處的有毒有害氣體的濃度並發送濃度檢測信號；信號收發單元，信號收發單元與空氣檢測傳感器電連接，信號收發單元將接收到的濃度檢測信號傳送至安全區域。
進一步地，信號收發單元為無線傳輸模塊。
進一步地，安全監測裝置還包括：測距儀，測距儀設置在風筒組件上，以檢測風筒組件與掌子面之間的間距並發送距離信號。其中，測距儀與信號收發單元電連接，信號收發單元將接收到的距離信號傳送至安全區域。
進一步地，安全監測裝置還包括監測器，監測器設置在風筒組件上，以監測掌子面處的情況並發送環境信號。其中，監測器與信號收發單元電連接，信號收發單元將接收到的環境信號傳送至安全區域。
進一步地，監測器包括圖像監測儀，圖像監測儀監測掌子面處的圖像並發送圖像信號。
進一步地，風筒為套筒結構，套筒結構的筒壁具有夾層，夾層中設置有傳動機構，相鄰兩個風筒通過傳動機構相對移動。
進一步地，傳動機構包括：主動鏈輪；從動鏈輪，主動鏈輪與從動鏈輪分別設置在風筒的兩端，主動鏈輪通過鏈條帶動從動鏈輪轉動，從動鏈輪的外緣設置有齒形結構；齒條，一個風筒中的從動鏈輪與其相鄰的風筒中的齒條嚙合，以使相鄰的兩個風筒相對移動。
進一步地，通風裝置還包括：第二電機，第二電機驅動行走機構移動；第三電機，第三電機與主動鏈輪驅動連接；控制模塊，控制模塊與第二電機和/或第三電機信號連接。
進一步地，通風裝置還包括具有神經網絡分析功能的分析單元，分析單元與控制模塊通訊，分析單元能夠根據當前通風裝置將有毒有害氣體排盡的時間確定下次通風裝置的通風時長。
進一步地，分析單元與信號收發單元電連接並發送分析信號，信號收發單元將接收到的分析信號傳送至安全區域。
進一步地，分析單元集成在監測器內。
應用本發明的技術方案，通過在風筒組件上設置行走機構，隨著掌子面的不斷推進，行走機構可將風筒組件不斷朝向掌子面移動，從而解決了現有技術中使用通風裝置對隧道進行通風時需要不斷在隧道頂部安裝導軌和滑輪裝置而導致增大材料消耗和人工作業量的問題。
此外，通過設置升降機構，一方面對風筒組件起到支撐的效果，另一方面，可以根據隧道內的環境，及時調整風筒組件的高度情況，避免風筒組件與障礙物相撞，導致風筒組件損壞等問題。這樣，還能提高隧道通風裝置的運動自由度，提高隧道通風裝置的運行和使用可靠性。
除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照附圖，對本發明作進一步詳細的說明。
附圖說明
構成本發明的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1示出了本發明的通風裝置處於展開狀態時的結構示意圖；
圖2示出了圖1中的通風裝置處於收縮狀態時的結構示意圖。
其中，上述附圖包括以下附圖標記：
10、風筒組件；11、風筒；20、行走機構；21、底座；22、升降機構；30、安全監測裝置；31、空氣檢測傳感器；32、信號收發單元；33、測距儀；34、監測器；40、傳動機構；41、主動鏈輪；42、從動鏈輪；43、鏈條；44、齒條；50、控制模塊；60、導向輪；1、第一電機；2、第二電機；3、第三電機。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的術語在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本發明的實施例。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
為解決現有技術中在使用通風裝置對隧道進行通風時需要不斷在隧道頂部安裝導軌和滑輪裝置而導致增大材料消耗和人工作業量的問題，本發明提供了一種通風裝置。
如圖1和圖2所示，通風裝置包括風筒組件10和行走機構20。其中，風筒組件10包括多個風筒11，多個風筒11依次套設，且相鄰兩個風筒11之間可相對移動；行走機構20包括升降機構22和具有車輪的底座21，升降機構22的第一端設置在底座21上，升降機構22的第二端支撐風筒組件10。
通過在風筒組件10上設置行走機構20，隨著掌子面的不斷推進，行走機構20可將風筒組件10不斷朝向掌子面移動，從而解決了現有技術中使用通風裝置對隧道進行通風時需要不斷在隧道頂部安裝導軌和滑輪裝置而導致增大材料消耗和人工作業量的問題。
此外，通過設置升降機構，一方面對風筒組件起到支撐的效果，另一方面，可以根據隧道內的環境，及時調整風筒組件的高度情況，避免風筒組件與障礙物相撞，導致風筒組件損壞等問題。這樣，還能提高隧道通風裝置的運動自由度，提高隧道通風裝置的運行和使用可靠性。
具體地，在使用時，將該通風裝置置於隧道中，將風筒組件10與風機連接，打開風筒組件10，以使多個風筒11相對伸出，再通過行走機構20將風筒組件10移動到隧道的掌子面的附近處，打開風機，掌子面處的有毒有害氣體即可從風筒組件中抽出隧道外，新鮮空氣進入隧道中並朝掌子面處流動，從而達到降低掌子面處有毒有害氣體的濃度的目的。由於行走機構20包括升降機構22，因而可以通過升降機構來調節風筒組件10的高度，從而可以避免風筒組件10與隧道頂板的較低處發生碰撞而導致損壞的問題。
在本實施例中，使用了5個風筒，為了便於描述，從左至右依次編號為第一風筒、第二風筒、第三風筒、第四風筒及第五風筒。為了便於與風機連接，在第一風筒的左側設置有法蘭盤。可選的，在本實施例中，通風裝置處於圖1中的展開狀態時，長度為15米，高度為5米；在其處於圖2所示的收縮狀態時，長度為4米，高度為2.5米。當然，也可根據實際需要對通風裝置的實際尺寸進行調整，例如增加或減少風筒個數。
從圖1和圖2可以看出，升降機構22包括多個升降架，多個升降架間隔設置在底座21上，並在第一電機1的驅動下帶動風筒組件10進行升降以調節風筒組件10的高度。設置多個升降架，可以減小各升降架的支撐力，起到保護升降架的目的。
在本實施例中，通風裝置還包括安全監測裝置30，安全監測裝置30包括空氣檢測傳感器31和信號收發單元32。其中，空氣檢測傳感器31設置在風筒組件10上，空氣檢測傳感器31用於檢測掌子面處的有毒有害氣體的濃度並發送濃度檢測信號；信號收發單元32與空氣檢測傳感器31電連接，信號收發單元32將接收到的濃度檢測信號傳送至安全區域。這裡的「安全區域」主要指無有毒有害氣體的區域，可以是在隧道外也可以是在隧道內。當施工人員在安全區域內發現信號收發單元32發過來的濃度檢測信號顯示有毒有害氣體已排除乾淨時，可以關閉風機，繼續開始施工。具體而言，空氣檢測傳感器31設置在相對於其他風筒更靠近掌子面的第五風筒上，以便檢測掌子面處也即隧道最深處的有毒有害氣體的濃度。
可選的，為了減少施工現場線路過多而互相纏繞，信號收發單元32可採用無線傳輸模塊，例如基於zigbee無線信號實現信號的無線傳送。
此外，安全監測裝置30還包括測距儀33，測距儀33設置在風筒組件10上，以檢測風筒組件10與掌子面之間的間距並發送距離信號。其中，測距儀33與信號收發單元32電連接，信號收發單元32將接收到的距離信號傳送至安全區域。處於安全區域的施工人員發現信號收發單元32傳過來的距離信號顯示通風裝置到達預定位置時可以控制通風裝置停止前進，從而避免風筒組件10與掌子面發生碰撞造成損壞。
進一步地，安全監測裝置30還包括監測器34，監測器34設置在風筒組件10上，以監測掌子面處的情況並發送環境信號。其中，監測器34與信號收發單元32電連接，信號收發單元32將接收到的環境信號傳送至安全區域，以便於在安全區域的施工人員可以觀測到掌子面處的情況，並為下一步施工工作做準備。可選的，監測器34包括圖像監測儀，圖像監測儀監測掌子面處的圖像並發送圖像信號。監測器34也可是視頻監測儀。
風筒11為套筒結構，套筒結構的筒壁具有夾層，夾層中設置有傳動機構40，相鄰兩個風筒11通過傳動機構40相對移動。在本實施例中，以左邊為前面，相鄰的兩個風筒11，前一個風筒11的內空腔直徑略小於後一個風筒11的內空腔的直徑，且前一個風筒11的最大外徑大於後一個風筒11的最大外徑，即後一個風筒11的夾層位於前一個風筒11的夾層中。相鄰兩個風筒11之間，通過兩夾層中的傳動機構40的配合，實現兩個風筒11的相對移動，進而實現整個風筒組件10的伸縮。當掌子面距離風機較遠時，通過在風機的風管上連接風筒組件10並使各風筒11伸出以延長抽風管道，從而能有效避免風機因其吸程短且為了防止飛石破壞而不能靠近掌子面進行通風作業而導致掌子面處的通風效果不良的問題。
可選的，為了保持各風筒11的同軸度，在夾層中還設置有導向輪60，前一個風筒11的夾層中的導向輪60與後一個風筒11的外壁接觸，以起到支撐作用。並且當相鄰兩個風筒11相對移動時，導向輪60能夠起到減小相對移動的摩擦力的作用。
可選的，傳動機構40包括：主動鏈輪41；從動鏈輪42，主動鏈輪41與從動鏈輪42分別設置在風筒11的兩端，主動鏈輪41通過鏈條43帶動從動鏈輪42轉動，從動鏈輪42的外緣設置有齒形結構；齒條44，一個風筒11中的從動鏈輪42與其相鄰的風筒11中的齒條44嚙合，以使相鄰的兩個風筒11相對移動。由於傳動機構40具有一定的重量，可使用高強度的材料製造風筒11。同時，為了防止風筒組件10在完全展開的情況下由於失衡導致傾斜，風筒有採用輕質材料製成，如鋁合金，並且在底座21上增加配重。
可選的，通風裝置還包括：第二電機2，第二電機2驅動行走機構20移動；第三電機3，第三電機3與主動鏈輪41驅動連接；控制模塊50，控制模塊50與第二電機2和/或第三電機3信號連接。在安全區域的施工人員，通過操作控制模塊50即可控制第二電機2和/或第三電機3的運行，進而控制行走機構20的移動和/或傳動機構40的傳動。可選的，控制模塊50還可與第一電機1信號連接，以控制升降機構22的升降。可選的，還可將信號收發單元32與控制模塊50信號連接，從而實現在通風作業中實現無人操作。
可選的，通風裝置還包括具有神經網絡分析功能的分析單元，分析單元與控制模塊50通訊，分析單元能夠根據當前通風裝置將有毒有害氣體排盡的時間確定下次通風裝置的通風時長。通過設置分析單元，分析單元能夠根據有毒有害氣體的排盡時間，經過神經網絡分析和計算，預估下次通風裝置的通風時長。這樣，當通風裝置進入隧道內作業時，可以實現自動化操作，提高通風裝置的智能程度。
進一步可選的，分析單元與信號收發單元32電連接並發送分析信號，信號收發單元32將接收到的分析信號傳送至安全區域。與前述的安全監測裝置相同，分析單元也可以將分析結果向外傳輸，以供工作人員更好地監控通風裝置的工作狀態。
為了提高通風裝置的集成度，分析單元集成在監測器34內。這樣，優化通風裝置的外形，並降低部件損壞的風險。
從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果：
通過在風筒組件上設置行走機構，隨著掌子面的不斷推進，行走機構可將風筒組件不斷朝向掌子面移動，從而解決了現有技術中使用通風裝置對隧道進行通風時需要不斷在隧道頂部安裝導軌和滑輪裝置而導致增大材料消耗和人工作業量的問題。
本裝置自帶無線信號傳輸模塊，可使施工人員處於安全區域不與有毒有害氣體相接觸的情況下通過無線傳輸模塊傳遞信號給中央控制模塊進而對裝置行走、伸縮風筒升降、伸縮風筒的收縮及監控裝置的遠程控制，較現有的鋪設電線和設置開關進行控制更加便捷實用。
本裝置的空氣檢測傳感器可對掌子面處的有毒有害氣體濃度進行實時監測，監測數據通過無線傳輸模塊傳輸至安全區域，通過安全區域內的接收器接收解碼並將數據顯示在顯示屏上從而達到實時監測效果，免去了由於無法得知掌子面有毒有害氣體濃度，在排盡有毒有害氣體後仍繼續進行通風所消耗的時間和成本，同時也可以避免了工人在有毒有害氣體未排除乾淨的情況下進入掌子面進行施工。
本裝置的測距儀可監測伸縮風筒末端與掌子面的距離，通過無線傳輸模塊將數據傳至安全區域，使施工人員及時掌握爆破後的推進長度；同時在風筒伸長過程中使管頭與掌子面的距離保持在安全範圍，並調節至合適位置，達到最佳的通風效率。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。