一种透水混凝土的清洁装置及基于此装置的清洁方法与流程

1.本发明涉及海绵城市建设领域，具体涉及一种透水混凝土的清洁装置及基于此装置的清洁方法。


背景技术：

2.海绵城市的建设如火如荼，但是，养护海绵城市的设备和方法都存在缺陷，尤其是针对透水混凝土内，透水孔洞被阻塞影响透水性的问题，没有很好的解决方案。经研究发现，阻塞透水孔洞的物质主要是细小的沙粒和有机质组成的聚合体，细小的沙粒来源于雨水，有机质来源于腐烂的树叶、凋零的花朵、包裹植物种子的絮状物，阻塞物在透水混凝中为浅层分布，深度不超过1厘米。透水混凝土内的阻塞物不能使用常规的扫地车清理，由于透水混凝土表面及内部都存在连续的孔洞，旋转的扫地车扫帚只会把阻塞物从透水混凝土的浅层推向更深层，扫地车的抽吸管管口与透水混凝土的接触面存在大量漏气，吸气力量微弱，无法吸出阻塞物。在公开的创新方案中也没有成熟的方案可用，例如：申请号201922250142.4，海绵城市透水体的清洁养护装置，使用该装置清洁透水砖的前提是要给透水砖充满水，才能将阻塞物从透水砖中吸出，而透水混凝土的透水率高达25％，远大于透水砖，注入的清洁用水会迅速向外扩散，使用该装置清洁透水混凝土路面或广场势必要造成大量的水资源浪费；申请号201910220381.7海绵城市透水路面清洁无人车，利用高压水喷射透水混凝土表面，再收集和过滤含有阻塞物的泥水达到清洗透水混凝土的目的，该方法不但会造成大量的水资源浪费，而且高压水会掏空透水混凝土的基础，甚至造成透水混凝土体下陷；申请号201710430182.x一种基于反向水流冲洗的阻塞透水混凝土原位透水性恢复装置与恢复方法，利用真空产生的负压将向下喷射到透水混凝土中的水通过吸气管反向抽回水箱并过滤，从公知常识可知，利用一条竖向管道由下向上提水的条件是这条管道中不能有空气，使用该装置清洗透水混凝土必然要大量喷水，排开该发明中吸气管管口处的所有空气，才能形成连续的水流带出阻塞物，同样是一个耗水量惊人的方案，难以在实际工作中应用。


技术实现要素：

3.本发明提出一种透水混凝土的清洁装置及基于此装置的清洁方法，利用集成水路和气路的复合清洗头拔除透水混凝土上的浅层阻塞物，具有清洗深度可控，不伤及透水混凝土基础的优点，本清洁装置耗水量小，杜绝了水资源浪费，具有很高的使用效费比。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案是：
5.一种透水混凝土的清洁装置，包括可以自动行走的电动车，所述电动车的车架1上设有真空泵2、水箱3，所述车架1下部设有复合清洗头4、洗头清理盘5，所述复合清洗头4通过垂直往复机构6和水平回转机构7与车架1连接，所述复合清洗头4包括内部的吸气盘401和外部的束水罩402，所述吸气盘401通过抽气管8连接真空泵2，所述吸气盘401下部设有吸气嘴401
‑
1，所述吸气嘴401
‑
1内设有分离阻塞物的挂网401
‑1‑
1，所述束水罩402内设有喷
水口402
‑
1，所述喷水口402
‑
1通过输水管9连接水箱3，所述洗头清理盘5固定于复合清洗头4的回转圆周之上，所述洗头清理盘5下部设有促使阻塞物从挂网401
‑1‑
1上脱离的震荡器501，所述洗头清理盘5通过回水管10连接水箱3，所述回水管10上设有回水泵11、过滤器12。
6.方案进一步是，所述抽气管8上设有增强抽气效果的缓冲真空罐13，缓冲真空罐13上设有导通或隔断与吸气盘401之间气路的真空阀14。
7.方案进一步是，所述束水罩402、吸气嘴401
‑
1的材质为橡胶材料，所述吸气嘴401
‑
1的数量为1个或多个，所述吸气嘴401
‑
1开口的总面积占束水罩402开口面积的90％以上。
8.方案进一步是，所述水平回转机构7包括固定于车架上的外套701和穿接于外套之中的内套702，所述内、外套之间设有轴承703，所述内套702由摆角电机15或摆角推杆16牵引摆动。
9.方案进一步是，所述垂直往复机构6是曲柄摇杆机构或齿轮齿条传动机构，驱动曲柄或齿轮的转动电机17固定在水平旋转机构7的内套702之上，复合清洗头4的升降轴18穿接于内套702的中心孔内并由垂直往复机构6的摇杆或齿条牵引上下运动。
10.方案进一步是，所述洗头清理盘5下部设有的震荡器501是气泡发生器或超声波发生器。
11.方案进一步是，所述输水管9上设有使输水管向束水罩402内输水速度大于从束水罩402内向透水混凝土泄水速度的压水器19，所述压水器包括套筒、柱塞，所述套筒上分别设有进水口1901、出水口1902，所述柱塞由电动推杆1903或曲柄摇杆机构带动往复运动。
12.方案进一步是，所述清洁装置中的电动车、真空泵、回水泵、垂直往复机构、水平回转机构、真空阀、震荡器、压水器由plc集中控制。
13.基于透水混凝土的清洁装置的清洁方法，所述方法的具体步骤是：
14.第一步，启动真空泵2抽除缓冲真空罐13中的空气；
15.第二步，转动电机17通过垂直往复机构6带动复合清洗头4向下压触透水混凝土表面到达低位；
16.第三步，压水器19从水箱3中抽水注入束水罩402之内，一部分水下渗进入透水混凝土内部，还未渗入透水混凝土的水在吸气嘴401
‑
1周围形成阻隔吸气嘴401
‑
1水平方向漏气的水幕；
17.第四步，延迟1
‑
2秒开启真空阀14，利用大气与缓冲真空罐13内部的气压差，形成抽气通道，吸气嘴401
‑
1周围及渗入透水混凝土内的水在负压和气流的共同作用下形成水雾，该水雾在抽气通道中流动与透水混凝土浅层中的阻塞物结合成潮湿的团状体，随即该团状体被上升气流从透水混凝土中拔出，溅射到吸气嘴401
‑
1内壁以及挂网401
‑1‑
1上；
18.第五步，垂直往复机构6带动复合清洗头4上升至高位，水平回转机构7中的摆角电机15或摆角推杆16动作，水平回转机构7中的内套702相对于外套701转动，固定于内套702上的垂直往复机构6携带复合清洗头4旋转移动到洗头清理盘5上方；
19.第六步，垂直往复机构6带动复合清洗头4下降至中位，复合清洗头4进入洗头清理盘5之内，压水器19向洗头清理盘5内输水，吸气嘴401
‑
1完全浸入水中启动震荡器501，挂网401
‑1‑
1上的阻塞物在超声波或气泡的作用下分离；
20.第七步，垂直往复机构6带动复合清洗头4上升至高位，水平回转机构7中的摆角电机15或摆角推杆16动作，水平回转机构7中的内套702相对于外套701偏转，复合清洗头4回
转移位到工作区上空，同时，回水泵11启动，将洗头清理盘5内水抽回水箱3，阻塞物被过滤器12的滤芯分离；
21.第八步，电动车向前移动一个设定的工作步距，开始下一个位置的清洁工作。
22.方案进一步是，所述高位是垂直往复机构6提升复合清洗头4所能到达的最高位置；所述低位是复合清洗头4与待清洁的透水混凝土接触的位置；所述中位是复合清洗头4上的吸气嘴401
‑
1完全深入到洗头清理盘5盘口之下的高度位置。
23.本发明的有益效果是：
24.1.本清洁装置对透水混凝土的清洁是在水和气的共同作用下完成，由大气和缓冲真空罐之间的气压力差产生的气流是主动力，起主要作用，束水罩中的水起优化气路、增加气阻、减小阻塞物与透水混凝土之间的结合力的作用，因次，本清洁装置的耗水量很小，对待清理透水混凝土抽吸一次的用水量只要满足覆盖住束水罩与吸气嘴之间的缝隙即可；
25.2.本清洁装置中的缓冲真空罐具有避免真空泵中进水损害其使用寿命的作用，同时，缓冲真空罐内部具有一定的容积，这个容积内在真空阀打开前处于高真空状态，在真空阀打开有利于增大抽气管中气体流动的时间和强度，提升清洁效果；
26.3.本清洁装置解决了其他技术手段使用大量水浸泡透水混凝土的弊端，保护透水混凝土基础，避免透水混凝土下陷、开裂，延长使用寿命。
附图说明
27.下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
28.图1是本发明的俯视图；
29.图2是本发明的仰视图；
30.图3是本发明的复合清洗头结构示意图；
31.图4是本发明的吸气盘、吸气嘴、挂网的结构示意图；
32.图5是本发明的水路、气路结构示意图；
33.图6是本发明的水平回转机构、垂直往复机构结构示意图；
34.图7是本发明的水平回转机构使用摆角推杆的结构示意图；
35.图8是本发明的压水器结构示意图。
36.图中：1车架、2真空泵、3水箱、4复合清洗头、401吸气盘、401
‑
1吸气嘴、401
‑1‑
1挂网、402束水罩、402
‑
1喷水口、5洗头清理盘、501震荡器、6垂直往复机构、7水平回转机构、701外套、702内套、8抽气管、9输水管、10回水管、11回水泵、12过滤器、13缓冲真空罐、14真空阀、15摆角电机、16摆角推杆、17转动电机、18升降轴、19压水器、1901进水口、1902出水口、1903电动推杆。
具体实施方式
37.一种透水混凝土的清洁装置，见图1、图2所示，包括可以自动行走的电动车，电动车的车架1上设有真空泵2、水箱3，本事实例中的真空泵为抽气速度不低于8升的双级旋片式真空泵，车架1下部设有复合清洗头4、洗头清理盘5，复合清洗头4通过垂直往复机构6和水平回转机构7与车架1连接。复合清洗头4的结构，见图3、图4所示，包括内部的吸气盘401和外部的束水罩402，吸气盘401通过抽气管8连接真空泵2，抽气管8上设有增强抽气效果的
缓冲真空罐13，见图5所示，缓冲真空罐13上设有导通或隔断与吸气盘401之间气路的真空阀14。抽气管8包括硬管段和软管段，软管段在本实施例中采用焊接波纹管，用于真空阀14与复合清洗头4之间的连接，以适应复合清洗头4升降和旋转的需要。吸气盘401下部设有吸气嘴401
‑
1，吸气嘴401
‑
1内设有分离阻塞物的挂网401
‑1‑
1，束水罩402内设有喷水口402
‑
1，喷水口402
‑
1通过输水管9连接水箱3，洗头清理盘5固定于复合清洗头4的回转圆周之上，洗头清理盘5下部设有促使阻塞物从挂网401
‑1‑
1上脱离的震荡器501。洗头清理盘5下部设有的震荡器501是气泡发生器或超声波发生器。洗头清理盘5通过回水管10连接水箱3，回水管10上设有回水泵11、过滤器12。过滤器12中部设有圆筒状的钢丝网滤芯，洗头清理盘5内的水由钢丝网滤芯内到外穿过，阻塞物附着在钢丝网滤芯上，过滤后的水回流到水箱3之内。通过束水罩402、吸气嘴401
‑
1的材质为橡胶材料。吸气嘴401
‑
1的数量为1个或多个，吸气嘴401
‑
1开口的总面积占束水罩402开口面积的90％以上。水平回转机构7、垂直往复机构6，见图6所示，包括固定于车架上的外套701和穿接于外套之中的内套702，内、外套之间设有轴承703，内套702上口是一个平盘，平盘的边缘上设有齿或平盘面上设有摆角推杆16的连接座，摆角电机15输出轴上设有齿轮，摆角电机15的转动牵引内套702转动，摆角推杆16牵引内套702转动，见图7所示，摆角推杆16一端连接车架1，另一端连接内套702上口平盘面上的摆角推杆16的连接座，使用摆角推杆16的好处是结构简单。垂直往复机构6是曲柄摇杆机构或齿轮齿条传动机构，驱动曲柄或齿轮的转动电机17固定在水平旋转机构7的内套702的平盘面之上，复合清洗头4的升降轴18穿接于内套702的中心孔内并由垂直往复机构6的摇杆或齿条牵引上下运动。输水管9上设有使输水管向束水罩402内输水速度大于从束水罩402内向透水混凝土泄水速度的压水器19，见图8所示，压水器包括套筒、柱塞，套筒上分别设有进水口1901、出水口1902，进水口1901、出水口1902内分别装有单向阀，柱塞的移动，两个单向阀开闭，完成从水箱抽水，向束水罩中喷水的动作，柱塞由电动推杆1903或曲柄摇杆机构带动往复运动。
38.清洁装置中的电动车、真空泵、回水泵、垂直往复机构、水平回转机构、真空阀、震荡器、压水器由plc集中控制。本装置中的转动电机17、摆角电机15、拖动压水器19柱塞运动的曲柄摇杆机构的电机都采用伺服电机，电动车、真空泵、回水泵、垂直往复机构、水平回转机构、真空阀、震荡器、压水器由plc集中控制，可以根据工作场地的形状规划工作路线，根据阻塞物的分布情况确定工作步距。本事实例中，复合清洗头4前后设置，对阻塞物两次拔除，增强清洁效果。复合清洗头4与其安装支架采用铰链连接，复合清洗头4具有一定的活动摆角，有利于复合清洗头4与透水混凝土紧密接触。
39.基于透水混凝土的清洁装置的清洁方法，具体步骤是：
40.第一步，启动真空泵2抽除缓冲真空罐13中的空气；
41.第二步，转动电机17通过垂直往复机构6带动复合清洗头4向下压触透水混凝土表面到达低位；
42.第三步，压水器19从水箱3中抽水注入束水罩402之内，一部分水下渗进入透水混凝土内部，还未渗入透水混凝土的水在吸气嘴401
‑
1周围形成阻隔吸气嘴401
‑
1水平方向漏气的水幕；
43.第四步，延迟1
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2秒开启真空阀14，利用大气与缓冲真空罐13内部的气压差，形成抽气通道，吸气嘴401
‑
1周围及渗入透水混凝土内的水在负压和气流的共同作用下形成水
雾，该水雾在抽气通道中流动与透水混凝土浅层中的阻塞物结合成潮湿的团状体，随即该团状体被上升气流从透水混凝土中拔出，溅射到吸气嘴401
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1内壁以及挂网401
‑1‑
1上；
44.第五步，垂直往复机构6带动复合清洗头4上升至高位，水平回转机构7中的摆角电机15或摆角推杆16动作，水平回转机构7中的内套702相对于外套701转动，固定于内套702上的垂直往复机构6携带复合清洗头4旋转移动到洗头清理盘5上方；
45.第六步，垂直往复机构6带动复合清洗头4下降至中位，复合清洗头4进入洗头清理盘5之内，压水器19向洗头清理盘5内输水，吸气嘴401
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1完全浸入水中启动震荡器501，挂网401
‑1‑
1上的阻塞物在超声波或气泡的作用下分离；
46.第七步，垂直往复机构6带动复合清洗头4上升至高位，水平回转机构7中的摆角电机15或摆角推杆16动作，水平回转机构7中的内套702相对于外套701偏转，复合清洗头4回转移位到工作区上空，同时，回水泵11启动，将洗头清理盘5内水抽回水箱3，阻塞物被过滤器12的滤芯分离；
47.第八步，电动车向前移动一个设定的工作步距，开始下一个位置的清洁工作。
48.清洁方法中提到的高位是垂直往复机构6提升复合清洗头4所能到达的最高位置；低位是复合清洗头4与待清洁的透水混凝土接触的位置；中位是复合清洗头4上的吸气嘴401
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1完全深入到洗头清理盘5盘口之下的高度位置。
49.本清洁方法中，对透水混凝土的清洁，由大气和缓冲真空罐之间的气压差产生的气流作为传输动力，在清洁过程中起主要作用；束水罩中向下的喷水有两个功能：第一，它阻断了吸气嘴口处水平方向上的漏气通道，加强吸气嘴从其下方的透水混凝土中抽除阻塞物的力度；第二，在拔除阻塞物过程中，吸气嘴周边的水在负压和气流的共同作用下会生成水雾，该水雾与透水混凝土浅层中的阻塞物结合成潮湿的团状体，这些团状体和透水混凝土的结合力比干燥的阻塞物要小得多，易于被拔除，另外这些团状体透气性差，它们的存在进一步阻挡了气流通道，大气进入吸气嘴的通路收窄，气体流速加快，抽除阻塞物的力度更大。