一种隧道仰拱的清扫装置及方法与流程

本发明涉及仰拱施工领域，具体涉及一种隧道仰拱的清扫装置及方法。

背景技术：

1、隧道仰拱是隧道衬砌结构的重要组成部分，承担着改善围岩受力、提供施工通道等功能。在隧道施工过程中，仰拱表面会堆积大量碎石、废渣等杂物，若不及时清理将影响后续施工质量。目前，仰拱清理多采用人工清扫方式，劳动强度大、效率低，且隧道内作业环境恶劣，粉尘浓度高，对施工人员健康危害较大。现有的一些机械清扫装置在应用于隧道仰拱清扫时存在不足：一是仰拱呈弧形结构，清扫装置难以自适应弧形面的高低起伏，导致清扫不彻底；二是清扫过程中清扫板容易将杂质推过收集位置，使杂质无法有效落入收集装置，影响收集效率；三是清扫装置的驱动部件在清扫过程中持续承受较大的反作用力，影响使用寿命。

2、因此，为解决上述存在的问题，针对性的设计一种隧道仰拱的清扫装置及方法。

技术实现思路

1、本发明就是针对上述中所存在的问题，针对性地设计一种隧道仰拱的清扫装置及方法，本装置能够适应弧形仰拱面，通过往复的方式进行清扫，并将杂质运输通过吸尘器收集清理。

2、为实现上述目的，本发明提供一种隧道仰拱的清扫装置，包括：往复清扫装置、驱动装置、扩展板、输送装置和收集装置，所述扩展板固定设置在栈桥的底面，所述扩展板的两侧且位于所述栈桥移动方向的前端设置有所述驱动装置，所述往复清扫装置安装在栈桥的底部，所述扩展板的两侧均设置有所述往复清扫装置，且驱动装置与所述往复清扫装置连接，所述输送装置安装在所述扩展板的底部，所述收集装置安装在所述输送装置的底部且置于地基上。

3、进一步的，所述往复清扫装置包括：吊装架、摆动杆、移动轮和连杆，所述吊装架固定连接在所述栈桥的底部，所述摆动杆转动连接在所述吊装架上，所述摆动杆的底部设置有移动轮，同一侧的所述往复清扫装置设置有两组摆动杆，两所述摆动杆之间连接有所述连杆，所述连杆上设置有清扫板，两所述摆动杆的顶部之间连接有摆动轴，所述驱动装置与摆动轴连接带动所述摆动杆摆动。

4、进一步的，所述摆动杆包括：主杆、伸缩杆、弹簧和限位杆，所述主杆为底部开口的筒形结构且上部转动连接在所述吊装架上，所述伸缩杆滑动连接在所述主杆内部，所述伸缩杆的顶部开设有滑槽，所述限位杆固定连接在所述主杆内壁的顶部且与滑槽滑动连接，所述弹簧套设在所述限位杆上且位于伸缩杆的顶部与主杆的内部顶壁之间，所述连杆设置在两伸缩杆之间。

5、进一步的，还包括提升装置和限位开关，所述提升装置安装在连杆上且与所述清扫板连接，所述限位开关安装在所述主杆的侧部且与所述提升装置信号连接。

6、进一步的，所述提升装置包括：直线驱动装置、联动板、滑杆、套筒、固定卡环、活动卡环、弹力件、限位板和卡块，所述直线驱动装置安装在所述连杆上，所述联动板安装在所述直线驱动装置的伸缩端，所述联动板的两端均设置有所述滑杆，所述套筒设置在所述连杆上，所述滑杆与所述连杆滑动连接，且穿过连杆与套筒与所述清扫板固定连接，所述套筒的内壁两侧分别通过弹力件设置有卡块，所述卡块朝向滑杆的一端设置有坡形结构，所述滑杆从下往上依次固定连接有所述固定卡环、滑动连接有活动卡环，所述固定卡环的外圈设置的坡形结构与卡块上坡形结构互相平行，所述活动卡环上的坡形结构与固定卡环上的坡形结构相反，所述活动卡环与固定卡环之间设置有弹力件，所述限位板固定连接在滑杆上且位于所述活动卡环的上部。

7、进一步的，所述限位开关包括：侧板、长槽、滑块和信号开关，所述侧板固定连接在所述主杆的侧部，所述侧板上卡设有长槽，所述滑块可拆卸安装在所述长槽上，所述滑块上设置有信号开关，所述信号开关与提升装置信号连接，所述主杆的侧部开设有槽，所述伸缩杆的侧部设置有挡块，跟随所述伸缩杆的滑动，所述挡块在槽内滑动，并与所述信号开关抵接。

8、进一步的，所述输送装置包括：轨道、箱体、齿轮和滑轮，所述轨道为箱型结构，且底部开设有槽，所述轨道固定设置在所述扩展板的下部，所述轨道的内部设置有齿板，所述箱体的底部安装有收集装置，所述箱体的内部设置有电机，电机的输出轴伸出于箱体的顶部并安装有齿轮，齿轮穿过轨道底部的槽与齿板连接，所述滑轮安装在箱体的顶部，并支撑设置在所述轨道内部的底面上。

9、进一步的，所述收集装置包括：气缸、链板和铲边，若干拼接块首尾通过连接轴转动连接组成条形的拼接单元，若干拼接单元之间共用同一连接轴组成链板，所述链板之间通过转轴连接，所述铲边包覆设置在所述链板的侧部和端部链板的前端，连接板安装在所述链板上，所述气缸的一端与所述连接板转动连接，另一端与所述箱体的底部转动连接。

10、进一步的，所述驱动装置包括安装板和液压杆，所述安装板设置在所述栈桥的底部且位于所述扩展板的两侧，所述液压杆的两端分别与所述安装板和往复清扫装置的顶部转动连接。

11、本技术还公开了一种隧道仰拱的清扫装置的清扫方法，包括如下步骤：

12、步骤一：在栈桥运动到需要清扫的地基位置时，输送装置带动收集装置运动到位；

13、步骤二：收集装置通过气缸将链板下压张开，使其贴合弧形的地基面，并跟随输送装置运动，对地基最中间的部分进行铲扫；

14、步骤三：往复清扫装置在驱动装置的带动下，从上到下进行清扫，将杂质扫进收集装置的链板上；

15、步骤四：为防止往复清扫过程中，清扫板始终刮擦地基，导致远离链板的一侧上的杂质始终无法落入链板中，当清扫板贴近链板时，即摆动杆伸出距离最长时，通过限位开关驱动提升装置将清扫板抬起，根据往复清扫装置的往复摆动时间设置提升装置放下清扫板的时间，当往复清扫装置运动到需要清扫的范围中距离链板最远的位置时，将清扫板自动放下；

16、步骤五：重复清扫后，输送装置将链板回撤，将杂质带走，使用后方的工业吸尘器对链板上的杂质进行处理。

17、综上所述，本发明的一种隧道仰拱的清扫装置及方法具有如下的优点和有益技术效果：

18、1.本发明通过两侧的往复清扫装置与中部的链板式收集装置协同配合，实现仰拱全断面覆盖清扫，清扫无死角，收集效率高；

19、2.本发明提升装置采用固定卡环与活动卡环配合卡块构成双位棘轮锁止机构，在非提升状态下将清扫板锁止固定，避免直线驱动装置持续承受清扫板传递的反作用力，显著延长驱动部件使用寿命；

20、3.本发明通过限位开关与提升装置联动，在清扫板摆动至贴近链板时自动抬起，防止清扫板将杂质推过链板位置导致杂质无法落入收集装置，有效提高杂质收集率；

21、4.本发明摆动杆采用主杆与伸缩杆滑动配合的结构，配合弹簧实现自适应伸缩，使移动轮始终贴合弧形地基面，清扫装置对弧形仰拱的适应能力强；

22、5.本发明收集装置的链板采用拼接单元组装结构，柔性好，通过气缸下压后能够贴合弧形地基面进行铲扫，收集效果好且适用范围广；

23、6.本发明通过plc控制器实现往复清扫、提升、输送的全流程自动化控制，减少人工干预，降低劳动强度，提高清扫作业效率。