一种隧道溶洞有轨排水出泥设备的制作方法

本发明涉及工程隧道施工，特别涉及一种隧道溶洞有轨排水出泥设备。

背景技术：

1、工程隧道施工中进行排水出泥是为了确保施工区域的排水畅通，避免积水影响工程进展和工作安全。在隧道施工过程中，常常会有大量的水和泥浆产生，如果不及时排出，会导致隧道内部积水严重，影响工人作业和施工进度。

2、成痂淤泥是指隧道施工中排出的泥浆在排水管道或设备中沉积并逐渐形成固态物质。成痂淤泥往往具有较高的粘性和黏性，难以清理。因为隧道施工中的泥浆中含有大量的细小颗粒和悬浮物质，这些物质容易沉积在排水管道和设备中，并形成成痂淤泥。

3、传统的排水设备通常采用管道和泵站等方式进行排水。但是，成痂淤泥的存在导致管道内壁不光滑，通水条件变差，影响了排水效果。而且成痂淤泥具有较强的粘附性，很容易附着在排水设备的表面，使得设备运行不畅，甚至堵塞排水系统。

4、发明人发现：手动清理成痂淤泥需要工人进入狭窄的排水管道或设备内部进行清理，作业空间狭小且环境复杂，存在安全风险。由于成痂淤泥的黏附性强，单凭手动操作难以完全清除淤泥，往往只能清理部分淤泥，难以彻底解决问题。

5、发明人还发现：传统的排水出泥设备也难以处理成痂淤泥现象，因为传统设备对于成痂淤泥的处理能力有限，传统设备往往依靠水压来清理淤泥，但成痂淤泥的黏附性强，仅靠水压的机械力往往难以将淤泥完全清除。无法有效清理粘附在管道壁上的淤泥，导致堵塞和通水不畅。

6、为此，提出一种隧道溶洞有轨排水出泥设备。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例希望提供一种隧道溶洞有轨排水出泥设备，即依靠水压来清理淤泥，但成痂淤泥的黏附性强，仅靠水压的机械力往往难以将淤泥完全清除；本技术的目的是解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；

2、本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种隧道溶洞有轨排水出泥设备，在目标溶洞或隧道内可选择性铺设轨道，本技术中包括调节机构和以环形阵列式布置于所述调节机构外部的运载单元；所述调节机构包括用以同步调节每个所述调节机构之间的间距的线性自由度，以适配不同大小的溶洞隧道；所述运载单元通过动轮组件带动整体出泥设备自走于溶洞隧道内；所述调节机构的前部设有通过万向角度调节的模式用以检测溶洞淤泥方位的检测机构，所述运载单元的外部搭载有清淤组件，用于对定向的淤泥做清淤出泥作业。

3、在本方案中：该隧道溶洞有轨排水出泥设备的实施方式包括以下几个组成部分：在目标溶洞或隧道内可以选择性地铺设轨道，以便设备在其中移动。调节机构包括线性自由度，用于同步调节每个调节机构之间的间距，以适应不同大小的溶洞隧道。运载单元通过动轮组件带动整体出泥设备在溶洞隧道内进行自主移动。检测机构位于调节机构的前部，通过万向角度调节的模式，用于检测溶洞淤泥的方位。清淤组件安装在运载单元的外部，用于对定向的淤泥进行清淤出泥作业。

4、其中在一种实施方式中：所述调节机构包括作为出泥设备主体结构的机架和对称滑动配合于所述机架上的两个移动架；所述运载单元还包括连接臂，所述连接臂的一端铰接于所述机架上，所述连接臂的另一端安装有所述动轮组件；

5、在本方案中：调节机构由机架和两个移动架组成，机架是出泥设备的主体结构，而移动架对称滑动配合于机架上。运载单元包括连接臂，连接臂的一端铰接在机架上，连接臂的另一端安装有动轮组件。调节机构的线性自由度用于同步调节每个运载单元的连接臂相对于机架的倾斜角度。通过控制移动架的滑动，可以调节每个运载单元之间的间距，以适应不同大小的溶洞隧道。动轮组件由一个电机驱动的轮体组成，该轮体与连接臂配合转动。装置的前后两端对称布置有两组运载单元，每组运载单元以环形阵列的形式排布，实现了装置的前后支撑于溶洞隧道。由于这种布置模式，只需要在面向溶洞内部的运载单元上装载清淤组件。

6、其中在一种实施方式中：所述调节机构还包括安装于所述机架上的用于输出所述线性自由度的线性模组，所述线性模组由第一旋转执行器驱动；支撑臂的一端和另一端分别铰接于所述移动架和所述连接臂的中部。

7、在本方案中：调节机构除了包括机架和移动架外，还包括安装于机架上的线性模组，用于输出线性自由度。线性模组由第一旋转执行器驱动。此外，还引入了支撑臂，其中一端铰接于移动架，另一端铰接于连接臂的中部。当线性模组输出线性自由度时，驱动移动架滑动于机架，支撑臂随着空间位置的变化支撑或放下连接臂，从而调节每个运载单元之间的间距，以适应不同大小的溶洞隧道。

8、其中在一种实施方式中：所述线性模组优选为滚珠丝杠，所述第一旋转执行器优选为第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴与所述滚珠丝杠的螺纹杆固定连接，所述滚珠丝杠的移动螺母与所述移动架固定连接。

9、在本方案中：线性模组采用滚珠丝杠作为优选选择，而第一旋转执行器采用第一伺服电机作为优选选择。第一伺服电机的输出轴与滚珠丝杠的螺纹杆固定连接，而滚珠丝杠的移动螺母与移动架固定连接。

10、其中在一种实施方式中：所述清淤组件包括固设于所述机架上的架体，和以环形阵列的形式安装于所述架体上的第二旋转执行器，所述第二旋转执行器驱动有第一铰臂作旋转调节，第二铰臂的一端和另一端分别铰接于所述第一铰臂的端部和连接台上；所述连接台上安装有用于检测溶洞淤泥方位的检测件。

11、在本方案中：清淤组件包括固设于机架上的架体，并且以环形阵列的形式安装在架体上的第二旋转执行器。第二旋转执行器通过驱动第一铰臂进行旋转调节，而第二铰臂的一端和另一端分别铰接于第一铰臂的端部和连接台上。连接台上安装有用于检测溶洞淤泥方位的检测件。在使用时，第二旋转执行器驱动第一铰臂进行旋转调节，从而带动第二铰臂通过连接台进行角度调节。这种驱动模式形成了一个闭环的传动链，使得连接台可以根据每个第二旋转执行器均匀且循环输出不同的转动量，从而实现均匀的万向角度调节。检测件随之被驱动不断地探测溶洞隧道内成痂淤泥的方位。

12、其中在一种实施方式中：所述第二旋转执行器优选为第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴与所述第一铰臂的端部固定连接。

13、在本方案中：通过采用第二伺服电机作为动力源，实现了对第一铰臂的精准控制，为清淤组件的旋转调节提供了可靠的动力驱动和精准控制。

14、其中在一种实施方式中：所述清淤组件包括两个相互相对但不直接接触的盘体，两个所述盘体之间以其中轴线为基准，并依此环形阵列式排布有至少六个第一直线执行器，所述第一直线执行器用于对一个所述盘体作角度调节；一个所述盘体设于连接臂前部，具体来说，所述清淤组件还包括固定连接于所述连接臂上的第二直线执行器，所述第二直线执行器用于调节所述盘体相对于所述连接臂的间距，另一个所述盘体上安装有第三旋转组件，所述第三旋转组件旋转驱动刀具作清淤作业。

15、在本方案中：清淤组件通过多个执行器和旋转组件的协同作用，实现了多维度调节和多功能的清淤作业，提高了清淤效率和清淤质量。

16、其中在一种实施方式中：所述第一直线执行器优选为第一伺服电缸，所述第一伺服电缸的缸体和活塞杆均分别通过万向节联轴器万向铰接于两个所述盘体相互相对的各自一面上；两两相邻的两个所述第一伺服电缸相互之间呈v形或倒v形排布，以相互增加各自的极限行程量及控制精度；所述第二直线执行器优选为第二伺服电缸，所述第二伺服电缸的缸体和活塞杆分别固定连接于所述连接臂上和一个所述盘体上。

17、在本方案中：通过第一伺服电缸和第二伺服电缸的组合，实现了盘体角度调节和间距调节的灵活性和精确性，为清淤组件的调节提供了可靠的动力驱动和精准控制。

18、其中在一种实施方式中：所述刀具为三爪弧型，所述刀具由偏心轴驱动旋转。用于对成痂淤泥钻掘出呈方形的破坏槽，而非传统形式的圆形破坏槽。

19、在本方案中：通过采用三爪弧型刀具和偏心轴的驱动，实现了高效的钻掘作业和方形破坏槽的形成。这提高了清淤的效率、质量和彻底性，更好地满足了清淤作业的需求。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、一、自适应性：本发明采用了调节机构和运载单元的组合，能够适应不同大小的溶洞隧道。调节机构的线性自由度和运载单元的移动能力使得设备可以灵活调整间距和位置，以适应不同工作环境和要求。

22、二、自动化操作：本发明具备自动化检测成痂淤泥方位的能力，通过检测机构实现对溶洞淤泥方位的自动感知。同时，设备能够自动化地进行点对点破坏淤泥的操作，提高了作业的自动化程度，降低了人工操作的需求。

23、三、高效清淤：采用三爪弧型刀具和方形破坏槽设计，能够高效地钻掘并击碎成痂淤泥。刀具的旋转和切割作业以及方形破坏槽的形成，提高了清淤作业的效率和质量，使得清除成痂淤泥更加彻底。

24、四、精确性和控制性：通过线性模组、伺服电缸等控制装置的使用，实现了对清淤组件和刀具的精确调节和控制。自动化的检测和调节机制，使得设备能够准确定位淤泥的位置并进行精确的清理，提高了清淤的准确性和控制性。

25、五、提高安全性：自动化的操作和精确的控制减少了人工干预和风险，降低了操作人员的工作风险和环境风险，提高了工作的安全性。