一种市政下水管道智能清淤疏通车的制作方法

本发明涉及一种市政下水管道智能清淤疏通车。

背景技术：

目前市政下水管道大多采用人工掏挖或人工配合吸污车进行，工作环境恶劣，空间狭窄，如遇突发情况无法及时避让，危及施工人员的人身安全。一般吸污车无固液分离功能，吸满一罐需要外运倾倒，工作效率低且易造成二次污染。其次采用机械掏挖和使用联合疏通车，其中机械掏挖工作效率低且清理不彻底。虽然联合疏通车能反冲洗，但是对于大管径横管里面的淤泥效果不佳且需要大量的清洁水源，无法彻底清淤疏通。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种市政下水管道智能清淤疏通车，能自动清理市政下水管道内的污物，并对清理后污物进行分类并回收利用。

本发明的技术方案为，一种市政下水管道智能清淤疏通车，包括汽车底盘及安装在汽车底盘上的副车架，还包括：

管道机器人，用于对市政下水管道内的污物进行打散及清理；

动力线组，用于提供机器人系统能源及控制线缆；

卷管器，控制动力组卷曲伸缩；

吸污装置，安装在副车架上，用于抽吸管道内已打散的污物；

固液分离装置，安装在副车架上，对吸污装置抽吸的污物进行固液分离；

污水循环利用装置，对固液分离装置分离后的废水回收利用。

优选地，吸污装置包括包括真空泵、真空罐体、从管道内抽吸污物的吸污管，所述真空罐体顶端设有通向真空罐体内部的进料弯头，所述吸污管与进料弯头连接。

优选地，真空罐体内设有外壁设有孔的孔板箱，所述进料弯头底端通入孔板箱内；所述孔板箱的底端设有粗料排口，并在粗料排口的上方设有粗料螺旋叶片；进料弯头上设有进料气动闸阀。

优选地，管道机器人包括机器人箱体、机器人箱体下方的两条平行的行走履带、机器人箱体前端的可绕自身轴线旋转的铣削头、机器人箱体前端的喷头、机器人箱体后端的刮板，刮板的顶端与机器人箱体铰接，并在机器人箱体的下方设有调整刮板位置的刮板定位机构；所述铣削头安装在铣削摆臂上，铣削摆臂通过销轴与机器人箱体连接，并在机器人箱体内设有控制铣削摆臂旋转的铣削摆臂旋转机构；机器人箱体的前端设有摄像头。

优选地，刮板定位机构包括设在刮板前方的刮板定位板、伸缩杆与刮板定位板连接的刮板定位油缸。

优选地，机器人箱体顶部设有与行走履带平行的传力履带，所述传力履带通过顶升机构与机器人箱体连接；所述顶升机构包括剪叉臂和传力油缸，所述剪叉臂的顶端与传力履带连接，剪叉臂的底端与传力油缸连接。

优选地，行走履带由液压马达驱动，并通过减振杆与机器人箱体底部连接。

优选地，动力线组包括动力油管、高压水管及控制线缆。

优选地，卷管器包括水平的滚筒安装座、滚筒、驱动滚筒转动的滚筒转动机构、吸污管引导支撑机构，所述滚筒通过轴承座安装在滚筒安装座上，动力线组绕装在滚筒上。

优选地，所述卷管器还设有卷管器底座、一级伸缩油缸，所述一级油缸的一端连接卷管器底座，另一端连接滚筒安装座，所述卷管器底座通过回转驱动安装在真空罐上。

优选地，滚筒顶面还设有压紧绕装在滚筒上的动力线组的压管器，压管器一端铰接于滚筒安装座，并设有气缸推动压管器压紧动力线组。

优选地，吸污管引导支撑机构包括向滚筒安装座外侧伸出的吸污管引导架、安装在吸污管引导架上的滚轮、二级伸缩油缸，所述二级伸缩油缸的一端连接滚筒安装座，二级伸缩油缸的另一端连接吸污管引导架；所述吸污管绕过滚轮的上方。

优选地，滚筒的外侧设有万向轮，所述万向轮与吸污管引导架连接，所述动力线组的一端绕过万向轮。

优选地，滚筒转动机构包括固定在滚筒外周的外齿圈、固定在轴承座上的液压马达，所述外齿圈与液压马达通过小齿轮啮合传动。

优选地，固液分离装置包括设在真空罐体内的液下排污泵、与液下排污泵出口连接的一级旋流器、进口与一级旋流器溢流管连接的管道排污泵、进口与管道排污泵出口连接的二级旋流器、振动筛；所述振动筛设在一级旋流器与二级旋流器的下方；所述振动筛与立式螺旋机连接，立式螺旋机的出口与存料斗连接。

优选地，污水循环装置包括污水箱，所述污水箱的出水口连接回水管，所述回水管通入市政管道的上游井。

优选地，污水箱的出水口还设有高压泥浆泵，高压泥浆泵的出水口设有两条管路，一条管路与机器人箱体前端的喷头连接，另一条管路连接小卷管器；二级旋流器的溢流管与污水箱连接。

本发明所述智能清淤疏通车能适应多种淤塞情况，利用管道机器人打撒及铣削淤泥并将其刮致窨井，管道机器人具有行走、铣削淤泥、高压冲洗及刮送淤泥等功能，并自带摄像测距定位系统，能有效的查看管道内的情况及实时监测管道机器人的具体位置并可查看施工情况，为施工参数的设定及后期管道修复提供依据。真空吸污系统与固液分离系统有机结合，实现连续工作及淤泥现场分离，有效的提高了施工效率。分离出的固体淤泥由存料斗暂存以待装卸，处理过的污水一部分供给高压冲洗系统，多余的则排会下水管道，合理利用水资源，减少二次污染。

附图说明

图1为本发明所述清淤疏通车的系统原理图；

图2为本发明所述清淤疏通车的施工示意图；

图3为本发明所述清淤疏通车的结构主视图；

图4为本发明所述清淤疏通车的结构俯视图；

图5为本发明所述真空罐体的结构示意图。

图6为本发明所述管道机器人的结构主视图；

图7为本发明所述管道机器人的结构侧视图；

图8为本发明所述管道机器人的结构仰视图；

图9为本发明所述管道机器人的顶升机构的结构示意图；

图10为本发明所述卷管器的结构主视图；

图11为本发明所述卷管器的结构侧视图；

图12为本发明所述卷管器的结构俯视图；

图13为本发明所述压管器的示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的总体方案为，管道机器人前进铣削污泥，或者高压冲洗淤泥，后退时将横管道内的淤泥刮送到下游窨井内。通过真空吸污的方式将淤泥抽吸致真空罐6，再通过液下排污泵13将泥水混合物排到固液分离系统进行固液分离，分离后的固体由存料斗19暂存以待装卸，处理过的污水一部分供给高压冲洗系统，多余的则排会下水管道。

如图3、图4所示，一种市政下水管道智能清淤疏通车，包括汽车底盘1及安装在汽车底盘上的副车架2，还包括：

管道机器人，用于对市政下水管道内的污物进行打散及清理；

动力线组21，用于提供机器人系统能源及控制线缆；

卷管器，控制动力组卷曲伸缩；

吸污装置，安装在副车架2上，用于抽吸管道内已打散的污物；

固液分离装置，安装在副车架2上，对吸污装置抽吸的污物进行固液分离；

污水循环利用装置，对固液分离装置分离后的废水回收利用。

吸污装置包括真空泵3、真空罐体6、从管道内抽吸污物的吸污管9，吸污管9从下游井68通入抽吸污泥等污物，真空罐体6顶端设有通向真空罐体6内部的进料弯头10，所述吸污管9与进料弯头10连接。

如图5所示，真空罐体6内设有外壁带孔的孔板箱65，进料弯头10底端通入孔板箱65内；所述孔板箱65的底端设有粗料排口，并在粗料排口的上方设有粗料螺旋叶片12。

进料弯头10上设有进料气动闸阀64。

固液分离装置包括设在真空罐体6内的液下排污泵13、与液下排污泵13出口连接的一级旋流器14、进口与一级旋流器14溢流管连接的管道排污泵16、进口与管道排污泵出口连接的二级旋流器17、振动筛15；所述振动筛15设在一级旋流器14与二级旋流器17的下方；所述振动筛15与立式螺旋机18连接，立式螺旋机18的出口与存料斗19连接；二级旋流器17的溢流管与污水箱66连接。

底盘1自带的全功率取力器通过万向联轴器与变速箱07连接并将动力通过电磁离合器传递给小皮带轮8，通过皮带9驱动水环式真空泵3，电磁离合器控制真空泵3启停。水环真空泵03进气口5连接真空罐6，开启真空泵对真空罐06抽气，当达到一定压力开启进料气动闸阀64即可开始吸污。

吸污管9与进料弯头10连接，淤泥通过吸污管9、进料弯头10及进料气动闸阀66到达真空罐6。真空罐内置孔板箱65，较粗颗粒被截留在孔板箱65，当需要外排时，打开出料气动闸阀11通过液压马达驱动粗料螺旋叶片12旋转将物料挤出。较细的颗粒通过孔板箱65细孔到达罐内，由液压马达驱动的液下排污泵13安装于真空罐内，出口连接一级旋流器14进口，在液下排污泵13的作用下泥水混合物沿切线进入一级旋流器14内，粗颗粒从底流口排出到振动筛15。一级旋流器溢流口接管道排污泵16进口，增压泵出口接二级旋流器17进口，泥水混合物进一步分离，固体颗粒经底流到达振动筛15，溢流水到达污水箱66。固体颗粒在振动筛15的高频振动下继续脱水，以达到外运及填埋要求。振动筛脱水后的固体颗粒经立式螺旋机18输送到村料斗19暂存。存料斗能推出及翻转，方便卸料及装车。

污水循环利用装置包括污水箱66，污水箱66的出水口连接回水管69，所述回水管通入市政管道的上游井67。

污水箱的出水口还设有高压泥浆泵20，高压泥浆泵的出水口设有两条管路，一条管路与机器人箱体52前端的喷头54连接，另一条管路连接小卷管器22。回水冲洗管用于窨井的上游井，对小管径的管道采用小卷管器22进行高压反冲洗；两条管路均实现了废水的回收利用。

吸污装置采用水环式真空泵，其抽气量大能有效提高吸污深度及效果。通过吸管9将污泥吸入真空罐6内，真空罐6内的孔板箱65使较大颗粒被孔板箱65截留，当达到一定量后由螺旋叶片排出，较小的颗粒及泥水混合物到达真空罐6。由液下排污泵将真空罐6内的泥水混合物排到固液分离装置。固液分离装置由两级旋流器和一级振动筛组成。旋流器浓缩后排入振动筛15，由振动筛15高频振动进一步脱去淤泥内的水分，处理后的固体淤泥由存料斗19暂存、液体污水外排或者供应高压泥浆泵。该系统具有处理量大、运行成本低、投入设备少及能和真空吸污系统同时工作达到连续工作的目的，有效的提高了施工效率。

如图6、图7、图8所示，管道机器人包括机器人箱体52、机器人箱体52下方的两条平行的行走履带48、机器人箱体48前端的可绕自身轴线旋转的铣削头55、机器人箱体前端的喷头54、机器人箱体后端的刮板57，刮板57的顶端与机器人箱体52铰接，并在机器人箱体52的下方设有调整刮板57位置的刮板定位机构，，两条行走履带48能正、反转，实现管道机器人前进及后退要求，；所述铣削头55安装在铣削摆臂56上，铣削摆臂56通过销轴与机器人箱体52连接，并在机器人箱体52内设有控制铣削摆臂56旋转的铣削摆臂旋转机构，铣削摆臂旋转机构包括液压马达及减速齿轮，通过液压马达驱动减速齿轮，进而绕机器人箱体52轴线360度转动。

高压水通过安装在管道机器人前部的两个喷头54喷出并打撒淤泥。液压马达驱动的铣削头55安装于铣削摆臂56，铣削摆臂56通过液压马达及齿轮减速绕管道机器人轴线360度旋转，并带动铣削55头一起旋转(铣削头55既能自转铣削，又能公转铣削)。铣削及打撒的淤泥通过铣削头55锥体到达管道机器人下部，为淤泥刮送做好准备。铣削一定距离后，反转行走马达，进行淤泥刮送。

机器人箱体52的前端设有摄像头47，能实时传输管道内的情况为操作者提供依据及时调整施工方案。

刮板定位机构包括设在刮板前方的刮板定位板58、伸缩杆与刮板定位板连接的刮板定位油缸59。当管道机器人后退时，铰接于机器人箱体的刮板57在重力及淤泥反作用力的推动下，紧贴刮板定位板58，实现刮泥。如遇刮泥阻力大时，推出刮板定位油缸59使得刮板57处的淤泥往前移动，再退回到合适的位置以确保刮泥是的系统压力在规定值以内。

如图9所示，机器人箱体52顶部设有与行走履带48平行的传力履带49，所述传力履带49通过顶升机构与机器人箱体52连接；所述顶升机构包括剪叉臂51和传力油缸53，所述剪叉臂51的顶端与传力履带49连接，剪叉臂51的底端与传力油缸53连接。通过传力油缸53控制传力履带49举升的高度，使其紧贴管道臂以保证行走的摩擦力及不同管径的要求。传力油缸53带有压力传感器，通过调定压力控制油缸的拉力，使得传力履带49实时传递给管道机器人适当的压力。

行走履带48由液压马达驱动，并通过减振杆50与机器人箱体52底部连接；减震杆50能吸收一部分障碍。

传力履带49由施力油缸推动剪叉臂51使其与管道顶部紧贴，并实时传递给管道机器人需要的行走摩擦力。当遇到障碍时施力油缸自动调节，以确保管道机器人安全。管道机器人带有水下摄像头，能实时传输管道内的情况为操作者提供依据及时调整施工方案。管道机器人打撒淤泥的方式有两种，一种是利用管道机器人前面的高压喷头54喷射出的高压水流打撒较细软的淤泥，另一种是利用铣削头55铣削板结或结块的淤泥。铣削摆臂56绕管道机器人轴线旋转的同时铣削头绕自身轴线旋转并铣削的方式铣削淤泥。根据管道内的具体情况确定行走及铣削的工作方式。铣削头55带锥面，被铣削的淤泥沿锥面到达管道机器人行走履带48下面，当达到一定的量时，管道机器人往后行走并进行刮泥。刮板57铰接于管道机器人后面，当管道机器人前进时不会给行走带来多余的阻力，当后退时则在自身重力及淤泥的切向分力的作用下紧贴刮板定位板58，实现刮泥。刮板定位板58由刮板定位油缸59控制，当后退行走阻力大时，推出刮板定位板58并带动刮板翻转一定的角度，把刮板57处的淤泥往前送，然后退回定位板继续行走。刮致窨井内的淤泥由真空吸污管9进行抽吸。

如图10、图11、图12所示，卷管器包括水平的滚筒安装座26、滚筒27、驱动滚筒27转动的滚筒转动机构、吸污管引导支撑机构，所述滚筒27通过轴承座31安装在滚筒安装座26上，动力线组21绕装在滚筒27上；还设有卷管器底座、一级伸缩油缸，所述一级油缸的一端连接卷管器底座，另一端连接滚筒安装座26。

卷管器底座23通过回转驱动24安装于真空罐6上，回转驱动24能带动卷管器左右摆动。一级伸缩油缸25一端铰接卷管器底座23，另一端铰接滚筒安装座26并控制滚筒27伸缩，以便调节施工范围。二级伸缩油缸28一端铰接滚筒安装座26，另一端铰接吸污管引导架29进一步提高施工范围。吸污管引导架29安装有尼龙滚轮30支撑吸污管09以保证吸污管的弯曲半径及伸缩顺畅。滚筒27通过轴承座连31接滚筒安装座26。固定在滚筒上的外齿圈32与固定在轴承座31上的液压马达通过小齿轮33啮合驱动滚筒27旋转。链条34带动往复丝杆37旋转，往复丝杆螺母38带动动力线管拨杆39随着滚筒27的旋转同步摆动，实现从滚筒27到拨杆39处的动力线管34基本垂直于滚筒27轴线，保证排管整齐。动力线组从拨杆39出来后经万向轮40到达管道机器人。

如图13所示，滚筒顶面还设有压紧绕装在滚筒上的动力线组21的压管器41，压管器一端铰接于滚筒安装座26，并设有气缸42推动压管器41压紧动力线组21。

动力线组21包括动力油管、高压水管及控制线缆，所述动力油管与高压水管通过3通路的旋转接头35与主系统连接，控制线缆通过电器滑环36与主系统连接。

管道机器人由液压绞车43将其掉入窨井，通过动力线接口44将动力及控制线缆连接到管道机器人内部的多路阀块45及相应的接口。通过控制线缆将信号传输到主系统，通过控制面板46实现对管道机器人的控制及监视。带灯摄像头47提供管道内照明及视频拍摄。

吸污管引导支撑机构包括向滚筒安装座26外侧伸出的吸污管引导架29、安装在吸污管引导架29上的滚轮30、二级伸缩油缸28，所述二级伸缩油缸28的一端连接滚筒安装座26，二级伸缩油缸26的另一端连接吸污管引导架29。

滚筒27的外侧设有万向轮40，所述万向轮40与吸污管引导架29连接，所述动力线组21的一端绕过万向轮40。

滚筒转动机构包括固定在滚筒27外周的外齿圈32、固定在轴承座31上的液压马达，所述外齿圈32与液压马达通过小齿轮33啮合传动。

动力线组21缠绕在卷管器上，通过旋转接头与主系统连接。当管道机器人前进时，卷管器与动力自动脱开，管道机器人带着动力线组21在管道内拖动，当管道机器人后退时，卷管器通过液压马达带动并回拉动力线组21并缠绕。卷管器的旋转速度与管道机器人的行走速度匹配，并由系统控制，如遇行走障碍时系统会自动调节卷管器马达的转速，从而实现自动收放线管。

底盘自带的侧取力器为液压系统60提供动力。电控箱61及控制面板46提供系统控制及程序设定。安装于真空罐6的风机62为下水管道进行通风，安装于真空罐6的清洗系统63提供作业完成后的设备清洗。