专利名称：用于重型机械现场清洗的清洗和再循环装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于重型机械现场清洗的清洗和再循环装置及方法。所述装置可以是能够移动的或者固定在现场，并且尤其适用于清洗林业设备，例如拖拉机。
清洗林业设备的传统方法包括使用与抽水机相连接的水龙带(所述抽水机由消防栓供水)、增压清洗机或附近的小溪或河流。
传统方法的主要缺点之一在于，由于脏的洗涤水泼在地上并渗透入河流和湖泊中，从而造成环境污染。另外，传统方法需要使用大量的水，通常大约为300-350升。
清洗林业车辆的另一个方法是，等待一段时间，在机械不用的时候把它开到车库，在车库中用高压水喷射流来清洗。但是，这种方法要使用大量淡水，通常大约为9000升。此外，废水没有经过再循环利用，并且从林业车辆上洗下的污染物最终到达下水道系统中。并且由于不能在林木现场使用这种方法对机械进行定期清洗，增加了发生火灾的几率，并污染了环境。
因为用过的洗涤水被排放到市政下水道或直接进入地面，商用车和卡车的清洗已经成为公众关心和政府规章调节的焦点。如果允许用过的洗涤水中的油、水、肥皂、泥土和其它化学物质的混合物排放到下水道或渗入地下，则会对环境产生危害。
本技术领域中的已知技术为美国专利5669982和5560782(LATIMER)，其说明了用于现场清洗小汽车、卡车和其它类型机械的移动清洗机。这些清洗机装备了水处理系统。典型的卡车是自给自足的，因为它们包含所有清洗目的所需设备，例如，蓄水池、肥皂喷射器、喷头、水龙带、发动机舱或承载器和排水容器。在清洗过程中，废水被排放到排水容器中，并被运回到清洗器内以进行再循环。美国专利5423339(LATIMER)说明了一种用洗涤水处理物件的装置。其中使用了由三个不相连部分(一个中心部分和两个侧部)组成的清洗垫。
然而，由LATIMER所披露的水处理系统并不适用于清洗油脂和碳氢化合物，其目的是去除沙子或盐粒。因此再循环过程的效率是有限的，并且需要更多的清水，这对于那些没有水或缺水的边远的地区是很不方便的。此外，没有设置垫子来遮盖车辆的轮子。因此，落到车轮上的脏水直接渗进地下，这对环境是有害的。
清洗林业车辆或重型车辆遇到的问题之一是操作者面临的危险，这些操作者一边爬上车一边引导洗涤水龙带，很有可能摔落，造成重伤甚至死亡。
本发明的目的也在于提供一种水再循环装置，当操作者爬到要清洗的车辆上时，能够较安全地操作所述装置。
本发明的目的也在于提供一种水再循环装置，能够对从脏的机械上落下的废液进行最大程度的净化。
根据本发明，提供了一种清洗和再循环装置，用于重型机械的现场清洗，其包括支撑架；洗涤液贮存罐，其安装在所述支撑架上，用于贮存洗涤液；
洗涤水龙带装置，其连接在贮存罐上，用于向重型机械上喷射洗涤液；适宜于在重型机械下伸展的排水容器，其用于收集废液混合物，所述废液混合物来源于喷射到重型机械上并从其上落下的洗涤液；抽吸水龙带装置，其用于从所述排水容器中抽取废液混合物；旋风分离器，其安装在所述支撑架上并与所述抽吸水龙带装置相连接，用于接收废液混合物并把废液混合物中的粗糙固体与液体分离；沉淀罐，其安装在所述支撑架上并位于旋风分离器之下；泵和过滤装置，其安装在所述支撑架上，并在所述沉淀罐和洗涤液贮存罐之间伸展，用于从沉淀罐中泵出并过滤液体，并把液体输送进洗涤液贮存罐中；和升降装置，其安装在支撑架上，用于可移动地支撑操作者，使之能够围绕重型机械喷洒洗涤液。
根据本发明，还提供了一种重型机械的现场清洗方法，包括如下步骤在重型机械下放置排水容器，用于收集从重型机械上落下的废液混合物；使用连接到洗涤液贮存罐上的洗涤水龙带装置向重型机械喷射洗涤液；使用与旋风分离器相连接的抽吸水龙带装置将废液混合物从排水容器中抽出，所述旋风分离器把废液混合物的粗糙固体与液体分离并在沉淀罐上延伸；并且从所述沉淀罐中泵出并过滤液体，然后把所述液体运送到所述洗涤液贮存罐中。
图2是清洗和再循环车辆和通过由
图1所示的吊车支撑的旋转轨所得到的清洗范围的示意性俯视图；图3是图1所示支撑操作者的旋转轨和安全吊带的侧面图；图4是图3所示的圆形区A的放大视图；图5是图3所示的圆形区B的放大视图；图6和图7是根据本发明的清洗和再循环车辆的侧视图，其中吊车分别处于伸展和缩回位置；图8、图9和图10分别是设有根据本发明的清洗和再循环装置的车辆的俯视图和相对侧面的截面图；图11是根据本发明的优选实施方案的排水容器的俯视图；图12和图13分别是说明了液体流过根据本发明的优选实施方案的清洗和再循环装置主要元件的示意性侧视图和俯视图。
清洗和再循环装置1可以安装在卡车5上，因而易于在林区运输。卡车5可以设有安装在支撑架21上的封闭集装箱7，在集装箱7里安装了一些清洗设备。卡车也可以设有可缩回的稳定支架22。
卡车5还可以装备卷轴23，在卷轴23上缠绕着柔软的排水容器。本发明优选使用的排水容器25示于图11中。
请参照图11，本发明优选使用的排水容器25由三个单独的地面条带27组成，所述地面条带27能够被拉长并通常为矩形。这些地面条带27由不透水材料制成，用于收集废水以达到再循环的目的。每一个地面条带27都有可膨胀的外围凸缘。优选地再设置两个单独的遮盖条带29，其通常为矩形，安装在要被清洗的车辆的每对侧轮上，进而使得落到遮盖条带29上的水能导入地面条带27上。优选地，地面条带27和遮盖条带29由具有弹性和柔韧性的材料(可以是乙烯树脂)构成。
如图12所示，也可以用一个更简单的排水容器31。这种类型的排水容器31在美国专利NO.5423339(LATIMER)中有说明。
请参照图1至图7，卡车5还设有升降系统，其安装在卡车5的支撑架21上，用于移动地支撑操作者在需要清洗的重型机械之上或环绕所述机械。升降系统可以由具有伸缩臂35的可缩回的吊车33组成，在伸缩臂35的末端悬吊着清洗机械的操作者。在伸缩臂35的末端还可以设置一个用于携带操作者的吊篮37。升降系统可以装有旋转轨39，其可以如图中所示连接到吊篮37的底部，或直接连接到伸缩臂35上。
请参照图6和7，其说明了安装在卡车5上的所述清洗和再循环装置1，其中吊车33分别处于伸展和缩回位置请参照图3至图5，旋转轨39可分离地与枢轴41相连接，所述枢轴41具有衬垫或减震器43、垫片45和固定栓47。安全带卷轴49可滑动地安装在钢缆51上，此钢缆51连接在轨道39的每一个末端40上。尼龙带53一端缠绕在卷轴49的内部，并且另一端连接到吊带装置57的后部挂钩55上，确保拿着水龙带水枪61的操作者59的安全。
在使用中，操作者59能够沿着由旋转轨39确定的径向轴自由地移动。如图2所示，操作者59因此能够在由旋转轨39的长度确定的圆周63内部任意移动。此外，安全吊带装置57和安全带53使操作者能够在需要清洗的机械的顶端缓慢地上下移动。但是，如果操作者由于各种原因而落下，尤其当机械的表面很滑时，安全带能立即阻止操作者的下落，其与小汽车的安全带功能相同。
为了增加旋转轨39和枢轴41的强度，在每个旋转轨39的末端67与吊篮37的顶端69之间可以设置一对钢缆65。
请参照图8，其说明了集装箱7内部携带的主要清洗部件。为了使用者的舒适和自主，集装箱7可以设有这样一些日用品，如炉子9、厨房台11、卫生间13、侧窗15、通道门17，这些通常都设置在集装箱7的一侧。还设置了电控板103，用来控制清洗和再循环装置1的主要部件。
清洗和再循环装置1的主要部件位于集装箱7的另一侧，通过梯子19很容易到达。集装箱7安装了洗涤液贮藏罐71，用于贮存洗涤液。贮存罐71连接到清洗机73上，清洗机73可以是电动的、水力的、或燃料驱动的。清洗机73有一个泵，用于把贮存罐71的液体抽出。为了获得更好的清洗效果，优选地具有一个用于加热液体的加热器。
请参照图12，清洗机73连接到一个或多个水龙带75上，每一个水龙带都缠绕在支撑卷轴77上。排水容器31收集从被清洗的机械上落下的废液混合物。抽吸水龙带79从排水容器31中抽出废液混合物。如果需要，可以使用把排水容器31的每一部分连接到水龙带79上的排水管(未出示)。所述抽吸水龙带79被连接到真空泵81和旋风分离器83上。旋风分离器83接收废液混合物，并把废液混合物中的粗糙的固体与液体分离。沉淀罐85被放置在旋风分离器83的下面，滤网84在二者之间伸展。粗糙固体沉落在沉淀罐85的底部并进入污水罐87，所述污水罐87可以定期清空。沉淀罐85可以设有可移动的垂直板(未出示)，用于加速沉淀罐85底部的固体沉淀。这些垂直板可以由操作者手工操纵或自动运行。还可以通过吸收剂除去表面油。
可以用气胎、涡轮导流盘或电力泵来代替真空泵81，但它们在用于此目时通常不够坚固，并且也易于堵塞。由于有利地应用了旋风分离器83中的离心力，因此使用真空泵和旋风分离器比仅使用沉淀罐85更有效。
请参照图8、图9、图10和图13，抽吸泵89连接到沉淀罐85上，用于把废液抽进一系列的过滤器86中，过滤器86的修改或拆除依赖于所需的特别公差。第一种此类过滤器是超声波微型滤网91。本发明中优选使用的超声波微型滤网是由加拿大魁北克的圣-劳伦的Aquarius Services&Technology公司提供的USCMS2619(商标)超声波微型滤网。这个滤网通过机械产生的超声波作用提供高效率的50微米大小颗粒的固-液分离以及进行自清洗。超声波滤网91可以连接到排水管93以执行其回洗清洗。超声波滤网91连接到过压泵95上，进而依次连接到另一个旋风分离器97和纳米过滤模块99上。排水管93既连接到超声波微型滤网91上也连接到纳米过滤模块99上。纳米过滤模块99设有隔膜，此隔膜可减少小于33ppm的颗粒浓度。可以在纳米过滤模块99之后安装气味过滤器101。这个过滤器101可以对废水进行臭氧处理，以消灭能够阻塞通道并产生臭味的细菌。然后净化水返回洗涤液贮存罐71，完成闭路再循环过程。在过滤阶段过程中可以优选地加入一些产品，例如用于稳定pH值，这些物品随后可以通过排水管93的回流运行而除去，并且没有回到贮存罐71。为了将pH值稳定在大约6.5，可以自动地加入碳酸钠。也可以设置多种类型的过滤器，如砂滤器、活性炭过滤器等等，这依赖于特别的应用和所需的水纯度。
清洗和再循环装置1优选地需要三个操作者两个操作者用高压喷枪清洗机械，第三个操作者指导操作和监控系统。对机械的清洗优选地在有轻微的斜坡的路面上进行以利于水的流动，对林业机械在林区附近进行。排水容器地面条带27放在地面上，它们的侧边缘可以用空气压缩机充气。清洗操作主要集中在发动机、机舱、液压泵、变速箱、电控板和线路以及林业车辆的散热器。对林业车辆这些主要部分的清洗除去了能导致林业车辆的热量聚集和火灾的油、油脂、泥土和其它残余物。
林业车辆的实际的清洗花大约35分钟左右，包括以每分钟45.5升(10加仑每分钟)的速度持续20分钟的连续水流。因此对于常规的车辆，全部的耗水量是大约908升，对于具有伐木头的拖拉机这样的较大的车辆，全部耗水量可能是1800升。林业车辆的清洗在污水罐中产生平均20升的固体污染物。本系统中所包含的总水量大约为6360升(1400加仑)，沉淀罐容量为1360升。
清洗每台车辆的失水量为45至50升。这些损失是由加热器中的水蒸发(2％)、溅射到排水容器的外边的水(1％)以及与污染物混合并落入机械中的水(7％)造成的。
用传统的在室内车库清洗机械的方法会花费很长时间，其中包括每小时中50分钟的持续水流。用每小时提供22.7升的清洗机，这相应的总消耗量为9080升。产生平均100升的固体污染物。
相反，如果改用本发明的两台清洗和再循环装置，以6800升的水储备量在2.5小时的持续水流过程中，那么与上述的传统车库系统的9080升相比，同样原因下，仅有大约341升(5％)的损失。
本发明的清洗和再循环装置有能把再循环水中的污染物很好地降到33ppm以下的优点。此外，清洗和再循环装置的升降系统使得操作者更彻底和更安全地清洗车辆。
虽然结合附图对本发明的优选实施方案进行了详细说明，但应理解到，本发明不仅限制于这些精确的实施方案中，不脱离本发明的范围和精神下可以进行各种变化和完善。
权利要求
1.一种清洗和再循环装置，用于重型机械的现场清洗，其包括支撑架；洗涤液贮存罐，其安装在所述支撑架上，用于贮存洗涤液；洗涤水龙带装置，其连接在所述贮存罐上，用于向重型机械上喷射洗涤液；适宜于在重型机械下伸展的排水容器，其用于收集废液混合物，所述废液混合物来源于喷射到重型机械上并从其上落下的洗涤液；抽吸水龙带装置，其用于从所述排水容器中抽取废液混合物；旋风分离器，其安装在所述支撑架上并与所述抽吸水龙带装置相连接，用于接收废液混合物并把废液混合物中的粗糙固体与液体分离；沉淀罐，其安装在所述支撑架上并位于旋风分离器之下；泵和过滤装置，其安装在所述支撑架上，并在所述沉淀罐和洗涤液贮存罐之间伸展，用于从沉淀罐中泵出并过滤液体，并把液体输送至洗涤液贮存罐中；和升降装置，其安装在支撑架上，用于可移动地支撑操作者，使之能够围绕重型机械喷洒洗涤液。
2.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，其中所述洗涤水龙带装置包括加热器，其用于在向重型机械上喷射洗涤液之前加热洗涤液。
3.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，其中所述洗涤水龙带装置包括一个安装在所述支撑架上的卷轴和围绕所述卷轴缠绕的水龙带。
4.根据权利要求3所述的清洗和再循环装置，其中所述洗涤水龙带装置包括一个安装在所述支撑架上的附加卷轴和安装在所述附加卷轴上的附加水龙带。
5.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，其中所述排水容器包括不透水的地面条带，具有用于安装在重型机械的侧面和下面的外围液体保持凸缘；和遮盖条带，其用于安装在重型机械的车轮上，以使废液混合物流到地面条带中。
6.根据权利要求5所述的清洗和再循环装置，其中所述地面条带和遮盖条带由柔软和有弹性的材料制成。
7.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，其中所述抽吸水龙带装置包括连接到旋风分离器上的水龙带。
8.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，其中所述旋风分离器设有在抽吸水龙带中产生吸力的真空泵和在所述旋风分离器与所述沉淀罐之间伸展的过滤器。
9.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，还包括安装在所述支撑架上并与所述沉淀罐相连接的污水罐，其用于储存来自沉淀罐的污水。
10.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，其中所述泵和过滤装置包括与过压泵相连的超声波微型滤网，所述过压泵与纳米过滤模块相连接，所述纳米过滤模块与气味过滤器相连接。
11.根据权利要求10所述的清洗和再循环装置，其中所述泵和过滤装置还包括排水管，其连接到超声过滤器和纳米过滤模块上。
12.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，其中所述升降装置包括具有固定在支撑架上的基座的吊车和可移动臂。
13.根据权利要求12所述的清洗和再循环装置，其中所述升降装置还包括固定在所述可移动臂的末端用于运送操作者的吊篮。
14.根据权利要求12所述的清洗和再循环装置，其中所述升降装置还包括用枢轴连接到所述臂末端的加长轨道，和悬挂于轨道上用于跟随在重型机械周围移动的操作者的安全吊带装置。
15.根据权利要求14所述的清洗和再循环装置，其中所述安全吊带装置设有在轨道下面滑动的卷轴以及可调节地缠绕在所述卷轴上的安全带。
16.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，其中所述支撑架构成了移动装置的构件。
17.根据权利要求16所述的清洗和再循环装置，其中所述移动装置为卡车。
18.根据权利要求1所述的清洗和再循环装置，还包括安装在支撑架上的控制板，其用于可控制地操作洗涤水龙带装置、旋风分离器、泵和过滤装置以及升降装置。
19.一种重型机械的现场清洗方法，包括如下步骤在重型机械下放置排水容器，用于收集从重型机械上落下的废液混合物；使用连接到洗涤液贮存罐上的洗涤水龙带装置向重型机械喷射洗涤液；使用与旋风分离器相连接的抽吸水龙带装置将废液混合物从排水容器中抽出，所述旋风分离器把废液混合物的粗糙固体与液体分离并在沉淀罐上延伸；并且从所述沉淀罐中抽出并过滤液体，然后把所述液体运送到所述洗涤液贮存罐中。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括如下步骤用连接在吊车上的吊篮移动围绕重型机械喷射洗涤液的操作者。
21.根据权利要求19所述的方法，还包括如下步骤将围绕重型机械喷射洗涤液的操作者用安全带固定在用枢轴连接到吊车上的轨上。
全文摘要
一种用于重型机械(3)的现场清洗的清洗和再循环装置(1)。所述装置有一个支撑架(21)，其上设置了洗涤液储藏罐。与罐相连接的洗涤水龙带装置向重型机械上喷射洗涤液。位于重型机械下面的排水容器(25)收集从重型机械上落下的废液混合物。废液混合物由与旋风分离器相连接的抽吸水龙带吸收，所述旋风分离器将粗糙的固体与液体分离。泵和过滤装置通过从在分离器下面的沉淀罐中抽出液体、过滤并把它输送到洗液储藏罐而进行再循环使用。安放在支撑机构上的升降系统(35)被用于可移动地支撑围绕重型机械喷射洗涤液的操作者。
文档编号C02F1/78GK1440340SQ01812320
公开日2003年9月3日 申请日期2001年7月5日 优先权日2000年7月5日
发明者克里斯蒂安·马蒂安 申请人:克里斯蒂安·马蒂安