通风装置的制作方法

本发明涉及隧道施工设备技术领域，具体而言，涉及一种通风装置。

背景技术：

在采煤、采矿或隧道工程中，通常将不断向前推进的工作面称为“掌子面”。特长隧道钻爆法施工过程中，为了保障隧道处于新鲜风流中，常使用抽出式通风方式。但抽出式通风的有效吸程短，容易产生涡流。同时为了减小爆破飞石对风管的损伤，风管末端不能靠近掌子面。

为了解决这一难题，通常爆破前需在掌子面附近的顶板处安装导轨装置，导轨上配有滑轮，滑轮连接柔性自由伸缩管头，通过管头收缩可实现风管置于有效吸程内。爆破后，电动机控制滑轮延伸风管至掌子面处，实现安全有效的通风作业。

但这种通风方式伴随着掌子面的推进需要不断地在顶板处安装导轨和滑轮装置，导致材料消耗量和人工作业量增大。同时，施工人员在顶板高处进行作业具有一定的风险，安装导轨所采用的膨胀螺丝会破坏顶板，产生冒顶的安全隐患。另外，在导轨上装配的通风管采用的是折叠式风筒，这种风筒刚度硬度较低，通风过程中磨损较大，使用寿命短，不符合抽出式通风配备硬直管的要求。更为重要的是，在掌子面的通风过程中，由于无法预知有毒有害气体的排出情况，轻则增加额外的通风时间、加长施工周期，重则发生中毒事故。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种通风装置，以解决现有技术中在对隧道进行通风时需要不断在隧道顶部安装导轨和滑轮装置而增大材料消耗和人工作业量的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种通风装置，包括：风筒组件，风筒组件包括多个风筒，多个风筒依次套设，且相邻两个风筒之间可相对移动；行走机构，行走机构包括升降机构和具有车轮的底座，升降机构的第一端设置在底座上，升降机构的第二端支撑风筒组件。

进一步地，升降机构包括多个升降架，多个升降架间隔设置在底座上，并在第一电机的驱动下带动风筒组件进行升降以调节风筒组件的高度。

通风装置还包括安全监测装置，安全监测装置包括：空气检测传感器，设置在风筒组件上，空气检测传感器用于检测掌子面处的有毒有害气体的浓度并发送浓度检测信号；信号收发单元，信号收发单元与空气检测传感器电连接，信号收发单元将接收到的浓度检测信号传送至安全区域。

进一步地，信号收发单元为无线传输模块。

进一步地，安全监测装置还包括：测距仪，测距仪设置在风筒组件上，以检测风筒组件与掌子面之间的间距并发送距离信号。其中，测距仪与信号收发单元电连接，信号收发单元将接收到的距离信号传送至安全区域。

进一步地，安全监测装置还包括监测器，监测器设置在风筒组件上，以监测掌子面处的情况并发送环境信号。其中，监测器与信号收发单元电连接，信号收发单元将接收到的环境信号传送至安全区域。

进一步地，监测器包括图像监测仪，图像监测仪监测掌子面处的图像并发送图像信号。

进一步地，风筒为套筒结构，套筒结构的筒壁具有夹层，夹层中设置有传动机构，相邻两个风筒通过传动机构相对移动。

进一步地，传动机构包括：主动链轮；从动链轮，主动链轮与从动链轮分别设置在风筒的两端，主动链轮通过链条带动从动链轮转动，从动链轮的外缘设置有齿形结构；齿条，一个风筒中的从动链轮与其相邻的风筒中的齿条啮合，以使相邻的两个风筒相对移动。

进一步地，通风装置还包括：第二电机，第二电机驱动行走机构移动；第三电机，第三电机与主动链轮驱动连接；控制模块，控制模块与第二电机和/或第三电机信号连接。

进一步地，通风装置还包括具有神经网络分析功能的分析单元，分析单元与控制模块通讯，分析单元能够根据当前通风装置将有毒有害气体排尽的时间确定下次通风装置的通风时长。

进一步地，分析单元与信号收发单元电连接并发送分析信号，信号收发单元将接收到的分析信号传送至安全区域。

进一步地，分析单元集成在监测器内。

应用本发明的技术方案，通过在风筒组件上设置行走机构，随着掌子面的不断推进，行走机构可将风筒组件不断朝向掌子面移动，从而解决了现有技术中使用通风装置对隧道进行通风时需要不断在隧道顶部安装导轨和滑轮装置而导致增大材料消耗和人工作业量的问题。

此外，通过设置升降机构，一方面对风筒组件起到支撑的效果，另一方面，可以根据隧道内的环境，及时调整风筒组件的高度情况，避免风筒组件与障碍物相撞，导致风筒组件损坏等问题。这样，还能提高隧道通风装置的运动自由度，提高隧道通风装置的运行和使用可靠性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的通风装置处于展开状态时的结构示意图；

图2示出了图1中的通风装置处于收缩状态时的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、风筒组件；11、风筒；20、行走机构；21、底座；22、升降机构；30、安全监测装置；31、空气检测传感器；32、信号收发单元；33、测距仪；34、监测器；40、传动机构；41、主动链轮；42、从动链轮；43、链条；44、齿条；50、控制模块；60、导向轮；1、第一电机；2、第二电机；3、第三电机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为解决现有技术中在使用通风装置对隧道进行通风时需要不断在隧道顶部安装导轨和滑轮装置而导致增大材料消耗和人工作业量的问题，本发明提供了一种通风装置。

如图1和图2所示，通风装置包括风筒组件10和行走机构20。其中，风筒组件10包括多个风筒11，多个风筒11依次套设，且相邻两个风筒11之间可相对移动；行走机构20包括升降机构22和具有车轮的底座21，升降机构22的第一端设置在底座21上，升降机构22的第二端支撑风筒组件10。

通过在风筒组件10上设置行走机构20，随着掌子面的不断推进，行走机构20可将风筒组件10不断朝向掌子面移动，从而解决了现有技术中使用通风装置对隧道进行通风时需要不断在隧道顶部安装导轨和滑轮装置而导致增大材料消耗和人工作业量的问题。

此外，通过设置升降机构，一方面对风筒组件起到支撑的效果，另一方面，可以根据隧道内的环境，及时调整风筒组件的高度情况，避免风筒组件与障碍物相撞，导致风筒组件损坏等问题。这样，还能提高隧道通风装置的运动自由度，提高隧道通风装置的运行和使用可靠性。

具体地，在使用时，将该通风装置置于隧道中，将风筒组件10与风机连接，打开风筒组件10，以使多个风筒11相对伸出，再通过行走机构20将风筒组件10移动到隧道的掌子面的附近处，打开风机，掌子面处的有毒有害气体即可从风筒组件中抽出隧道外，新鲜空气进入隧道中并朝掌子面处流动，从而达到降低掌子面处有毒有害气体的浓度的目的。由于行走机构20包括升降机构22，因而可以通过升降机构来调节风筒组件10的高度，从而可以避免风筒组件10与隧道顶板的较低处发生碰撞而导致损坏的问题。

在本实施例中，使用了5个风筒，为了便于描述，从左至右依次编号为第一风筒、第二风筒、第三风筒、第四风筒及第五风筒。为了便于与风机连接，在第一风筒的左侧设置有法兰盘。可选的，在本实施例中，通风装置处于图1中的展开状态时，长度为15米，高度为5米；在其处于图2所示的收缩状态时，长度为4米，高度为2.5米。当然，也可根据实际需要对通风装置的实际尺寸进行调整，例如增加或减少风筒个数。

从图1和图2可以看出，升降机构22包括多个升降架，多个升降架间隔设置在底座21上，并在第一电机1的驱动下带动风筒组件10进行升降以调节风筒组件10的高度。设置多个升降架，可以减小各升降架的支撑力，起到保护升降架的目的。

在本实施例中，通风装置还包括安全监测装置30，安全监测装置30包括空气检测传感器31和信号收发单元32。其中，空气检测传感器31设置在风筒组件10上，空气检测传感器31用于检测掌子面处的有毒有害气体的浓度并发送浓度检测信号；信号收发单元32与空气检测传感器31电连接，信号收发单元32将接收到的浓度检测信号传送至安全区域。这里的“安全区域”主要指无有毒有害气体的区域，可以是在隧道外也可以是在隧道内。当施工人员在安全区域内发现信号收发单元32发过来的浓度检测信号显示有毒有害气体已排除干净时，可以关闭风机，继续开始施工。具体而言，空气检测传感器31设置在相对于其他风筒更靠近掌子面的第五风筒上，以便检测掌子面处也即隧道最深处的有毒有害气体的浓度。

可选的，为了减少施工现场线路过多而互相缠绕，信号收发单元32可采用无线传输模块，例如基于zigbee无线信号实现信号的无线传送。

此外，安全监测装置30还包括测距仪33，测距仪33设置在风筒组件10上，以检测风筒组件10与掌子面之间的间距并发送距离信号。其中，测距仪33与信号收发单元32电连接，信号收发单元32将接收到的距离信号传送至安全区域。处于安全区域的施工人员发现信号收发单元32传过来的距离信号显示通风装置到达预定位置时可以控制通风装置停止前进，从而避免风筒组件10与掌子面发生碰撞造成损坏。

进一步地，安全监测装置30还包括监测器34，监测器34设置在风筒组件10上，以监测掌子面处的情况并发送环境信号。其中，监测器34与信号收发单元32电连接，信号收发单元32将接收到的环境信号传送至安全区域，以便于在安全区域的施工人员可以观测到掌子面处的情况，并为下一步施工工作做准备。可选的，监测器34包括图像监测仪，图像监测仪监测掌子面处的图像并发送图像信号。监测器34也可是视频监测仪。

风筒11为套筒结构，套筒结构的筒壁具有夹层，夹层中设置有传动机构40，相邻两个风筒11通过传动机构40相对移动。在本实施例中，以左边为前面，相邻的两个风筒11，前一个风筒11的内空腔直径略小于后一个风筒11的内空腔的直径，且前一个风筒11的最大外径大于后一个风筒11的最大外径，即后一个风筒11的夹层位于前一个风筒11的夹层中。相邻两个风筒11之间，通过两夹层中的传动机构40的配合，实现两个风筒11的相对移动，进而实现整个风筒组件10的伸缩。当掌子面距离风机较远时，通过在风机的风管上连接风筒组件10并使各风筒11伸出以延长抽风管道，从而能有效避免风机因其吸程短且为了防止飞石破坏而不能靠近掌子面进行通风作业而导致掌子面处的通风效果不良的问题。

可选的，为了保持各风筒11的同轴度，在夹层中还设置有导向轮60，前一个风筒11的夹层中的导向轮60与后一个风筒11的外壁接触，以起到支撑作用。并且当相邻两个风筒11相对移动时，导向轮60能够起到减小相对移动的摩擦力的作用。

可选的，传动机构40包括：主动链轮41；从动链轮42，主动链轮41与从动链轮42分别设置在风筒11的两端，主动链轮41通过链条43带动从动链轮42转动，从动链轮42的外缘设置有齿形结构；齿条44，一个风筒11中的从动链轮42与其相邻的风筒11中的齿条44啮合，以使相邻的两个风筒11相对移动。由于传动机构40具有一定的重量，可使用高强度的材料制造风筒11。同时，为了防止风筒组件10在完全展开的情况下由于失衡导致倾斜，风筒有采用轻质材料制成，如铝合金，并且在底座21上增加配重。

可选的，通风装置还包括：第二电机2，第二电机2驱动行走机构20移动；第三电机3，第三电机3与主动链轮41驱动连接；控制模块50，控制模块50与第二电机2和/或第三电机3信号连接。在安全区域的施工人员，通过操作控制模块50即可控制第二电机2和/或第三电机3的运行，进而控制行走机构20的移动和/或传动机构40的传动。可选的，控制模块50还可与第一电机1信号连接，以控制升降机构22的升降。可选的，还可将信号收发单元32与控制模块50信号连接，从而实现在通风作业中实现无人操作。

可选的，通风装置还包括具有神经网络分析功能的分析单元，分析单元与控制模块50通讯，分析单元能够根据当前通风装置将有毒有害气体排尽的时间确定下次通风装置的通风时长。通过设置分析单元，分析单元能够根据有毒有害气体的排尽时间，经过神经网络分析和计算，预估下次通风装置的通风时长。这样，当通风装置进入隧道内作业时，可以实现自动化操作，提高通风装置的智能程度。

进一步可选的，分析单元与信号收发单元32电连接并发送分析信号，信号收发单元32将接收到的分析信号传送至安全区域。与前述的安全监测装置相同，分析单元也可以将分析结果向外传输，以供工作人员更好地监控通风装置的工作状态。

为了提高通风装置的集成度，分析单元集成在监测器34内。这样，优化通风装置的外形，并降低部件损坏的风险。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

通过在风筒组件上设置行走机构，随着掌子面的不断推进，行走机构可将风筒组件不断朝向掌子面移动，从而解决了现有技术中使用通风装置对隧道进行通风时需要不断在隧道顶部安装导轨和滑轮装置而导致增大材料消耗和人工作业量的问题。

本装置自带无线信号传输模块，可使施工人员处于安全区域不与有毒有害气体相接触的情况下通过无线传输模块传递信号给中央控制模块进而对装置行走、伸缩风筒升降、伸缩风筒的收缩及监控装置的远程控制，较现有的铺设电线和设置开关进行控制更加便捷实用。

本装置的空气检测传感器可对掌子面处的有毒有害气体浓度进行实时监测，监测数据通过无线传输模块传输至安全区域，通过安全区域内的接收器接收解码并将数据显示在显示屏上从而达到实时监测效果，免去了由于无法得知掌子面有毒有害气体浓度，在排尽有毒有害气体后仍继续进行通风所消耗的时间和成本，同时也可以避免了工人在有毒有害气体未排除干净的情况下进入掌子面进行施工。

本装置的测距仪可监测伸缩风筒末端与掌子面的距离，通过无线传输模块将数据传至安全区域，使施工人员及时掌握爆破后的推进长度；同时在风筒伸长过程中使管头与掌子面的距离保持在安全范围，并调节至合适位置，达到最佳的通风效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。