钻爆法开挖隧道快速除尘装置及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910333426.1 (22)申请日 2019.04.24 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南 路932号 (72)发明人 夏毅敏肖雪萌张亚洲闫锋 何源福吴宏炜杨雷乔硕 王洋 (51)Int.Cl. E21F 5/04(2006.01) (54)发明名称 钻爆法开挖隧道快速除尘装置及方法 (57)摘要 本发明提供一种钻爆法开挖隧道快速除尘 装置及方法， 包括捕尘器、 水雾产生装置、 摄像装 置、 多级除尘机构、 移动小车。 水雾产生装置。

2、喷洒 水雾对高浓度含尘气体进行加湿处理， 多自由度 全方位捕尘器将含尘气体吸入送至多级除尘机 构， 经过多级除尘机构的多次除尘， 干净空气输 出。 本发明通过捕尘器的多自由度全方位捕尘， 多级除尘机构除尘， 能实现在狭长施工空间高浓 度粉尘气体的除尘净化， 除尘路径较短， 大大缩 短除尘时间、 提高除尘效率， 实现了高效、 快速、 全方位除尘。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 110107339 A 2019.08.09 CN 110107339 A 1.一种快速除尘装置， 应用于钻爆法开挖的隧道， 其特征在于： 所述除尘装置包括捕尘 器、 水雾产生装置、 摄像装置、 多级除尘机构。

3、、 小车； 所述捕尘器、 水雾产生装置、 多级除尘机构均安置于小车上； 所述捕尘器与多级除尘机构相连， 钻爆产生的粉尘通过捕尘器捕捉直接传送至多级除 尘机构； 所述水雾产生装置位于捕尘器上部， 用于产生水雾， 起到降低温度、 加湿空气、 结合粉 尘的作用。 所述摄像装置位于水雾产生装置上部， 通过摄像确定含尘区域并传输至外部控制器。 2.根据权利要求1所述的快速除尘装置， 其特征在于： 所述捕尘器为多自由度全方位捕 尘器， 包括捕尘管、 上回转盘、 伸缩软管、 下回转盘、 排尘管、 电机、 旋转杆、 伸缩杆、 第一伸缩 液压缸、 第二伸缩液压缸， 所述捕尘管与伸缩软管上端活动相连， 捕尘管穿过。

4、上回转盘且通 过轴套与上回转盘相接， 所述第二伸缩液压缸上端与捕尘管壁相连、 下端与上回转盘相连， 所述第一伸缩液压缸其上端与上回转盘相连、 下端与下回转盘相连， 所述伸缩杆对称设置 且其上端与上回转盘相连、 下端与下回转盘相连， 所述电机通过旋转杆与下圆盘相连。 3.根据权利要求1所述的快速除尘装置， 其特征在于： 所述水雾产生装置包括水雾转换 器和水箱， 所述水雾转换器包括多个雾化喷洒头， 装置出口置于捕尘器入口前端， 用于向所 述捕尘器入口前端的方向喷洒水雾， 所述水箱通过柔性水管与水雾转换器相连。 4.根据权利要求1所述的快速除尘装置， 其特征在于： 所述摄像装置包括一红外摄像 机， 。

5、所述红外摄像机置于水雾转换器上， 通过连接卡板与水雾转换器及捕尘器相连， 实现同 步转动。 5.根据权利要求1所述的快速除尘装置， 其特征在于： 所述多级除尘机构包括第一除尘 机构、 第二除尘机构、 第三除尘机构， 实现多级净化污染气体。 6.根据权利要求5所述的快速除尘装置， 其特征在于： 所述第一除尘机构包括一储水密 封箱体， 所述储水密封箱体顶部有一进气口， 侧面有一出气口， 捕尘器的出口通过排尘管与 储水密封箱体进气口相连， 排尘管壁与储水密封箱体内壁采用机械密封方式。 7.根据权利要求5所述的快速除尘装置， 其特征在于： 所述第二除尘机构包括一竖直向 上筒体， 筒体内部设有多个挡风板。

6、， 筒体下部设有排水孔， 筒壁上设有一进气口和一出气 口， 筒体的进气口与储水密封装置出气口相连通。 8.根据权利要求5所述的快速除尘装置， 其特征在于： 所述第三除尘机构由一偏心风机 和出气筒组成， 出气筒设有一进气口和一出气口， 偏心风机吸气口通过风管与筒体出气口 相连， 偏心风机出气口与出气筒进气口相连， 出气筒出气口与大气相通。 9.根据权利要求1所述的快速除尘装置， 其特征在于： 所述小车安装有给车轮提供动力 的液压马达。 10.一种除尘方法， 应用于权利要求1至9任一项所述的快速除尘装置， 其特征在于， 所 述方法包括： 通过摄像系统确定含尘区域， 移动小车至含尘区域； 通过水雾产。

7、生装置向含尘区域喷洒水雾， 降低温度， 增加空气湿度， 结合粉尘； 通过捕尘器捕获粉尘； 通过多级除尘机构清除粉尘， 输出干净空气。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110107339 A 2 钻爆法开挖隧道快速除尘装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种钻爆法开挖隧道的快速除尘装置及方法。 背景技术 0002 钻爆法施工为我国地下洞室群、 隧洞、 矿井等的主要施工方式之一， 钻爆法施工全 称 “钻眼爆破法施工” ， 指用炸药爆破来破碎岩体， 开出洞室的一种施工方法。 但这种施工方 式会产生大量烟气、 粉尘等有害气体， 而在狭长施工空间内通风效果差， 粉尘难以排出， 除 尘问题十分突出。

8、。 良好的施工除尘不仅是劳动安全的必须， 也是创造良好施工环境条件， 提 高工作效率， 加快施工进度的重要保证， 因此， 对于粉尘如何高效、 快速、 全方位的清除尤其 重要。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种用于钻爆法开挖隧道的快速除尘装置及方法， 它通过 液压及电机协同驱动实现捕尘器全方位捕尘， 同时经过多级除尘机构， 从而到达高效、 快 速、 全方位除尘的效果。 0004 本发明提供一种快速除尘装置， 包括捕尘器、 水雾产生装置、 摄像装置、 多级除尘 机构、 小车； 0005 所述捕尘器、 水雾产生装置、 多级除尘机构均安置于小车上； 0006 所述捕尘器与多级除尘机构相连，。

9、 钻爆产生的粉尘通过所述捕尘器捕捉直接传送 至所述多级除尘机构； 0007 所述水雾产生装置位于捕尘器上部， 用于产生水雾， 起到降低温度、 加湿空气、 结 合粉尘的作用； 0008 所述摄像装置位于水雾产生装置上部， 通过摄像确定含尘区域并传输至外部控制 器。 0009 所述捕尘器为多自由度全方位捕尘器， 包括捕尘管、 伸缩软管、 排尘管、 上回转盘、 下回转盘、 伸缩杆、 第一伸缩液压缸、 第二伸缩液压缸、 电机， 所述捕尘管与伸缩软管上端活 动相连， 捕尘管穿过上回转盘且通过轴套与上回转盘相接， 所述第二伸缩液压缸上端与捕 尘管壁相连、 下端与上回转盘相连， 所述第一伸缩液压缸其上端与上。

10、回转盘相连、 下端与下 回转盘相连， 所述伸缩杆对称设置且其上端与上回转盘相连、 下端与下回转盘相连， 所述电 机通过旋转杆与下圆盘相连； 0010 所述水雾产生装置包括水雾转换器和水箱， 所述水雾转换器包括多个雾化喷洒 头， 装置出口置于捕尘器入口前端， 用于向所述捕尘器入口前端的方向喷洒水雾， 所述水箱 通过柔性水管与水雾转换器相连； 0011 所述摄像装置置于所述水雾转换器上方， 通过连接卡板与水雾转换器及捕尘器相 连， 实现同步转动。 0012 所述多级除尘机构包括第一除尘机构、 第二除尘机构、 第三除尘机构， 实现多级净 说明书 1/4 页 3 CN 110107339 A 3 化污。

11、染气体； 0013 所述第一除尘机构包括一储水密封箱体， 所述储水密封箱体顶部有一进气口， 侧 面有一出气口， 捕尘器的出口通过排尘管与储水密封箱体进气口相连， 排尘管壁与储水密 封箱体内壁采用机械密封方式； 0014 所述第二除尘机构包括一竖直向上筒体， 所述竖直向上筒体内部设有多个挡风 板， 筒体下部设有排水孔， 筒壁上设有一进气口和一出气口， 筒体的进气口与储水密封装置 出气口相连通； 0015 所述第三除尘机构由一偏心风机和出气筒组成， 出气筒设有一进气口和一出气 口， 偏心风机吸气口通过风管与筒体出气口相连， 偏心风机出气口与出气筒进气口相连， 出 气筒出气口与大气相通； 0016 。

12、所述小车安装有给车轮提供动力的液压马达， 液压马达的壳体与车轮固定， 液压 马达主体部分安装在车轮的轮毂内， 接收外部输入信号后电机驱动液压马达转动， 带动小 车行进； 0017 本发明提供一种除尘方法， 应用于上述的快速除尘装置， 所述除尘方法包括： 0018 通过摄像装置确定含尘区域， 移动小车至含尘区域； 0019 通过水雾产生装置向含尘区域喷洒水雾， 降低温度， 增加空气湿度， 结合粉尘； 0020 通过捕尘器全方位捕获粉尘并将其传输至除尘机构； 0021 通过多级除尘机构清除粉尘， 输出干净空气。 0022 本发明提供的一种钻爆法开挖隧道的快速除尘装置及方法， 通过摄像装置确定含 尘。

13、区域， 遥控小车抵达含尘区域， 采用水雾产生装置向含尘区域产生水雾， 降低含尘区域的 温度， 增加空气的湿度并与粉尘初步混合， 减弱粉尘飞扬的现象， 捕尘器全方位吸入粉尘后 经过多级除尘系统， 将净化后的空气排放出去， 实现了全方位、 高效、 快速除尘。 0023 本发明与现有技术相比， 本发明结构紧凑， 使用方便， 能遥控控制小车抵达含尘区 域， 利用水雾产生装置提前加湿粉尘气体， 全方位捕尘后将捕获粉尘传输至多级除尘机构， 通过多级除尘机构大大提高了除尘效率， 同时除尘路径较短可达到快速除尘目的。 0024 附图 0025 图1为本发明除尘装置结构示意图。 0026 图2为本发明捕尘器及水。

14、雾产生装置正视图。 0027 图3为本发明除尘装置左视图。 0028 图4为本发明第二除尘机构与第三除尘机构正视图。 0029 图中标号： 摄像装置1、 捕尘管2、 水雾转换器3、 上回转盘4、 伸缩软管5、 下回转盘6、 排尘管7、 储水密封箱体8、 竖直向上筒体9、 小车10、 偏心风机11、 液压马达12、 出气筒13、 电 机14、 水箱15、 旋转杆16、 伸缩杆17、 第一伸缩液压缸18、 第二伸缩液压缸19、 柔性水管20、 挡 风板21、 雾化喷洒头22。 具体实施方式 0030 在本发明的描述中， 需要说明的是， 如出现术语 “中心” 、“上” 、“下” 、“左” 、“右” 。

15、、 “竖直” 、“水平” 、“内” 、“外” 等， 其指示方向或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 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 说明书 2/4 页 4 CN 110107339 A 4 的方位， 因此不能理解为本发明的限制， 另外， 若出现 “第一” 、“第二” 、“第三” 仅用于描述目 的， 而不能理解为指示或暗示的相对重要性。 0031 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确规定和限定， 如出现术语 “安 装” 、“相连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体连 接； 可以是。

16、直接连接， 也可以是通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件的内部连通。 对于 本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。 0032 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。 0033 由图1所示， 本发明提供的快速除尘装置包括捕尘器、 水雾产生装置、 摄像装置1、 多级除尘机构、 小车18， 捕尘器、 水雾产生装置、 多级除尘机构均安置于小车18上， 摄像装置 1摄像确定含尘区域并传输至外部控制器， 外部控制器发出信号后， 电机14驱动液压马达12 转动带动小车10行进移动至含尘区域， 即可启动除尘装置进行除尘。 多级除尘机构包括第 一除尘机构、 。

17、第二除尘机构、 第三除尘机构。 0034 由图2、 3所示， 捕尘器包括捕尘管2、 上回转盘4、 伸缩软管5、 下回转盘6、 排尘管7、 电机14、 旋转杆16、 伸缩杆17、 第一伸缩液压缸18、 第二伸缩液压缸19， 捕尘管2与伸缩软管2 上端活动相连， 捕尘管2穿过上回转盘4且通过轴套与上回转盘4相接， 第二伸缩液压缸19上 端与捕尘管2相连、 下端与上回转盘4相连， 通过第二伸缩液压缸19的伸缩运动实现捕尘管2 的摆动； 第一伸缩液压缸18其上端与上回转盘4相连、 下端与下回转盘6相连， 伸缩杆17对称 设置且其上端与上回转盘4相连、 下端与下回转盘6相连， 通过第一伸缩液压缸18的伸。

18、缩运 动带动伸缩软管2的伸缩， 实现捕尘管2的上下运动； 电机14通过旋转杆16与下回转盘6相 连， 通过电机14带动旋转杆16的旋转实现整个装置的旋转运动。 水雾产生装置包括水雾转 换器3和水箱15， 水雾转换器包括多个雾化喷洒头22， 装置出口置于捕尘器入口前端且与捕 尘器入口相连实现同步转向， 水箱通过柔性水管16与水雾转换器相连， 清水经柔性水管20 流至水雾转换器3， 通过雾化喷洒头22向捕尘器入口前端的方向喷洒水雾， 降低爆破面温 度、 加湿空气、 结合粉尘， 形成尘粒。 0035 由图3所示， 第一除尘机构包括一储水密封箱体8， 含大量粉尘的气体经过排尘管7 从储水密封箱体8进口。

19、进入， 以一定速度冲击水面， 其中大部分尘粒由于重量加大或与水黏 附后留在水中， 水面因气体的运动而形成一抛物线型的水滴、 水雾、 泡沫区域， 含尘气体在 此区域内又进一步净化， 第一次除尘完成。 0036 由图4所示， 第二除尘机构包括一竖直向上筒体9， 筒壁上设有一进气口和一出气 口， 进气口位置低于出气口， 筒体内部设有多个挡风板21， 被初步净化的含尘气体从进气口 进入， 由于气体湿度较大， 粉尘与水滴结合， 与内部挡板撞击或急剧改变气流方向时， 惯性 使得带尘水滴与气体分离， 顺着挡板流下， 通过筒体下部的排水孔排出， 被净化的气体向上 爬升顺着出气口进入第三除尘机构， 第二次除尘完。

20、成。 第三除尘机构包括一偏心风机11和 一出气筒13， 出气筒13设有一进气口和一出气口， 偏心风机11吸气口通过风管与筒体出气 口相连， 由于气体中可能还含有部分较小水滴与粉尘的结合物， 含尘气体进入到偏心风机 11内后， 粉尘随着细小水滴被甩到偏心风机11的内壁上， 这样粉尘就从气体中被分离出来， 第三次除尘完成， 偏心风机11出气口与出气筒13进气口相连， 干净空气沿着出气筒13排入 外部。 0037 本发明提供了一种除尘方法， 应用于上述快速除尘装置所述方法包括： 说明书 3/4 页 5 CN 110107339 A 5 0038 F1： 通过摄像装置确定含尘区域， 移动小车至含尘区域； 0039 F2： 通过水雾产生装置向钻爆面喷洒水雾， 降低钻爆区域温度， 增加空气湿度， 结 合粉尘； 0040 F3： 通过捕尘器全方位捕获粉尘并将其传输至除尘机构； F4： 通过多级除尘机构清 除粉尘， 输出干净空气。 说明书 4/4 页 6 CN 110107339 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 110107339 A 7 图3 图4 说明书附图 2/2 页 8 CN 110107339 A 8 。