專利名稱：隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于對隧道空氣污染物治理裝置中凈化材料模塊進行自動搬運 和更換、以及可對凈化材料進行吹掃的裝置。涉及機械傳動、隧道空氣污染物治理等技術領 域。
背景技術：
隨著城市化進程的不斷加快，公路隧道的建設對緩解中心城區主干道路的交通擁 堵，減少路面環境污染發揮著越來越重要的作用。但由于隧道均為半封閉結構，隧道內外空 氣交換速度較慢，汽車排出的尾氣在隧道內累積，當有害氣體達到一定濃度后就會對人體 健康產生不良影響。研究表明，隧道內空氣污染物種類繁多，主要包括顆粒物(PM)、一氧化 碳(CO)、碳氫化合物(THC)和氮氧化物(NOx)等，如不及時排出，將嚴重影響隧道內駕乘人員 的行車安全和身體健康。目前，隧道內廢氣一般采用高空風塔或地面風塔群排放，但這種排 放方式并沒有使污染物總量減少，所排放的污染物在高空擴散后又會造成區域性污染；同 時，在中心城區建設幾十米高的隧道廢氣排放風塔，往往與周邊景觀難以協調，影響市容市 貌。當前，國內外公認的解決方案是，在排放時，應先對隧道內的混合污染物進行凈化處理， 實現達標排放。隨著城市交通需求量不斷增大，為緩解城市交通壓力，更多的城市隧道將建成并 投入使用，隧道內由于機動車尾氣排放引發的污染問題也將變得更加嚴峻，開展治理隧道 空氣污染的研究及應用已迫在眉睫。現在治理隧道空氣污染裝置主要包括靜電除塵裝置、 凈化材料催化與吸附裝置。其中凈化材料涂覆在蜂窩陶瓷等載體上，通過將涂有凈化材料 的蜂窩陶瓷組合成一個模塊。放置在凈化材料整體框架上。凈化材料模塊整體重量較重， 人工進行搬運、更換不僅費力，而且不安全。而且凈化材料模塊使用一段時間后，會有一定 的灰塵堆積在蜂窩陶瓷小孔內，需要高壓氣流將灰塵吹出蜂窩陶瓷小孔，凈化材料的自動 搬運、更換和吹掃裝置就應運而生了。目前，國內并沒有對凈化材料模塊進行自動搬運、更換和吹掃裝置的相關專利。
發明內容
本發明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種隧道空氣凈化材料模塊自 動搬運、更換和吹掃裝置，用于隧道空氣治理裝置中凈化材料模塊的搬運、更換以及對凈化 材料模塊的吹掃。為達到上述目的，本發明的構思是本發明由導軌、行走機構、升降機構、伸縮機 構、吹掃結構、防傾斜結構、精確定位機構、以及智能控制系統組成。通過行走機構沿著導軌 行走以及通過升降機構，實現了對凈化材料框架的指定位置進行搬運、更換以及對指定凈 化材料模塊進行吹掃。采用防傾斜結構保證了整個裝置在更換過程中不會因為伸縮叉架向 前伸出而導致前傾，在吹掃過程中不因高壓氣體的噴出造成的反沖力而導致后傾。根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案一種隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置，包括設置在隧道內的凈化材 料架和輔設于凈化材料架前的導軌，其特征在于
(1)有一個由底板通過四根立桿固定連接頂板構成的凈化材料模塊搬運架，所述底板 通過一個行走機構擱置于所述導軌上，使凈化材料模塊搬運架能沿導軌長度方向運動；
(2)所述凈化材料模塊搬運架上裝有一個升降機構，在所述升降機構上裝有一個伸縮 機構，被搬運的凈化材料模塊擱置于所述伸縮機構上；
(3)所述凈化材料模塊搬運架的頂部裝有一個防傾斜機構；
(4)所述凈化材料模塊搬運架上裝有一個吹掃裝置，對凈化材料架(9)上的凈化材料 模塊進行噴吹掃除積塵。所述導軌是由兩根平行放置的導軌組成，導軌與凈化材料框架平行放置。行走機 構的四個行走輪在導軌上行走
凈化材料框架用于放置凈化材料模塊。凈化材料模塊可以是由涂覆有凈化材料的蜂窩 陶瓷緊密的組合放置在金屬框架中，組成一個模塊。凈化材料模塊不限于此種形式。當把所 需的凈化材料均放置在凈化材料框架上，然后擺放在隧道空間內，使得隧道內所有的空氣 都流經涂覆有凈化材料的蜂窩陶瓷或其它載體，達到催化吸附隧道空氣中污染物的目的。所述行走機構是由同定在裝置底板上的行走電機、鏈輪鏈條傳動副、四個安裝在 裝置底部的行走輪、行走輪軸組成的。行走電機通過行走電機支承板與底板相連接。鏈輪 與電機輸出端固定連接，組成鏈輪鏈條傳動副。所述伸縮機構由電機，固定在升降平臺下的伸縮電機、同步帶輪、同步齒形帶、伸 縮叉架、固定連接件、絲桿以及伸縮導軌組成。伸縮電機動力輸出端與同步帶輪相連接，同 步帶輪通過皮帶與另一同步帶輪相連接。當需要將凈化材料模塊搬出凈化材料框架中時， 伸縮叉架伸出，伸入到凈化材料模塊底部，完全接觸后，通過升降機構慢慢提升伸縮叉架， 使凈化材料模塊與凈化材料框架脫離，然后伸縮叉架慢慢收回。所述防傾斜結構是由安裝在自動搬運、更換和吹掃裝置的型鋼框架結構上方的導 向輪和固定在軌道上方的T型鋼結構組成，通過安裝頂部限位輪，頂部限位輪與頂部限位 板的兩側緊密接觸，頂部限位輪隨著裝置在導軌上運動在頂部限位板上進行滾動。此防傾 斜結構保證了整個裝置在更換過程中不因伸縮叉架上的模塊伸出而前傾，在吹掃過程中不 因高壓氣體的噴出而后傾。所述精確定位機構，它由布置在凈化材料自動搬運和吹掃裝置行程路線上的光電 傳感器、行程開關等組成。智能控制系統，它通過獲取精確行走機構的信號來控制升降機 構、升縮機構中的動力電機，進而實現將凈化材料模塊放入或搬出凈化材料結構框架中指 定的位置以及對指定凈化材料模塊進行吹掃。防傾斜結構保證了整個裝置在更換過程中不 因伸縮叉架上的模塊伸出而前傾，在吹掃過程中不因高壓氣體的噴出而后傾。有密封裝置，它具有一定彈性的密封件，密封結構底部固定在凈化材料框架上，每 一個凈化材料模塊放入凈化材料框架后，都與一個密封裝置緊密接觸。當凈化材料模塊放 入凈化材料框架中時，通過施加一定的推力使得密封裝置處于被壓縮狀態，保證了密封裝 置的密封效果。所述吹掃裝置是吹掃總管垂直固定在底板上，吹掃總管通過底部的連接管與連 接高壓氣源的管道連接。高壓氣體通過吹掃管上的噴嘴噴出，氣流以較快速度通過凈化材料模塊中的蜂窩陶瓷的小孔，將附著在小孔內的粉塵等吹出小孔，從而達到吹掃凈化材料 模塊的目的。吹掃裝置可在智能控制系統的控制下，通過控制行走機構和升降機構的運動， 對指定的凈化材料模塊進行吹掃。上述智能控制系統是以可編程序邏輯控制器(PLC)為核心的系統，輸入端連接通 訊電器、行程開關及光電傳感器，分別安裝在搬運和吹掃裝置行程路線上，輸出端連接繼電 器及接觸器，分別與行走機構、升降機構及伸縮機構中的電機相連接。本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實際性特點和顯著優點本 發明設有行走機構和升降機構及伸縮機構，實現對凈化材料架的指定位置進行搬運、更換 以及對指定凈化材料模塊進行吹掃，設有防傾斜機構，防止搬運架發生傾斜；設有吹掃裝置 進行自動吹掃。
圖1本發明裝置總體結構示意圖； 圖2本發明裝置底部局部放大圖； 圖3本發明裝置中部局部放大圖； 圖4本發明裝置頂部局部放大圖5行走機構示意圖(圖2中A向視圖)； 圖6升降機構立體示意圖； 圖7伸縮機構示意圖(圖6中B向視圖)；
圖8凈化材料架及凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置綜合立體示意圖。
具體實施例方式
本發明的優選實施例結合附圖詳述如下 實施例1 參見圖1和圖8，本隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置，包括 設置在隧道內的凈化材料架9和輔設于凈化材料架9前的導軌1，其特征在于(1)、有一個 由底板8通過四根立桿32固定連接頂板7構成的凈化材料模塊搬運架，所述底板8通過一 個行走機構2擱置于所述導軌1上，使凈化材料模塊搬運架能沿導軌1長度方向運動；(2)、 所述凈化材料模塊搬運架上裝有一個升降機構3，在所述升降機構3上裝有一個伸縮機構 4，被搬運的凈化材料模塊擱置于所述伸縮機構4上；( 、所述凈化材料模塊搬運架的頂部 裝有一個防傾斜機構5 ； (4)、所述凈化材料模塊搬運架上裝有一個吹掃裝置6，對更換下來 的凈化材料模塊進行噴吹掃除積塵。實施例2 本實施例與實施例1基本相同，特別之處如下在圖2和圖5中，1為導 軌，驅動電機21是驅動裝置沿著導軌1行走的電機，故稱為行走電機，行走電機21通過支 承板27固定在底板8上，行走電機21的主軸與鏈輪26c相連接，鏈條25將鏈輪^aJ6b、 26c連接起來，鏈輪26a和輪軸Ma固定連接，輪軸2 在靠近兩端的位置分別與行走輪 22a、22d固定連接，輪軸24b在靠近兩端的位置分別與行走輪22b、22c固定連接，輪軸的兩 端插入支承板的圓孔中。參見圖2和圖6，升降機構3的結構升降電機31固定連接在底板8上，其主軸穿 過底板3上的圓孔與同步輪36a相連接，同步齒形帶將同步輪36a、36b、36c連接起來，其中 同步輪36b和同步輪36c的型號、大小完全相同，同步輪36b與絲桿34a固定連接，而同步輪36c則與絲桿34b固定連接，因而，當升降電機運轉時，在主動輪36a的驅動下，分別與從 動輪36b、36c連接的絲桿33a、3!3b將以同樣大小的速度進行轉動，如圖4中所示，絲桿33a、 33b的上端分別與絲桿套37a、37b連接，絲桿套34a、34b固定連接在升降板2側，當升降電 機運行時，通過絲桿33a、3!3b分別與絲桿套34a、34b的傳動，實現升降平臺的上升或下降運 動，而絲桿套37a、37b起到了定位絲桿的作用。從圖3、圖6以及圖7中可以看出，伸縮機構4的結論伸縮電機46通過支承板47a 固定在升降板37上，伸縮電機的主軸與同步帶輪4 固定連接，同步齒形帶45連接同步帶 輪4 和同步帶輪44b，同步帶輪44b與絲桿49的一端固定連接。絲桿套42與絲桿49進 行嚙合傳動，絲桿套42通過絲桿連接件48與伸縮叉架41固定連接，當伸縮電機運動時，轉 動的電機主軸帶動同步帶輪4 進行轉動，從而帶動同步齒形帶進行運動，同時同步帶輪 44b在同步齒形帶的帶動下進行轉動，從而帶動絲桿49進行轉動，最后通過絲桿49和絲桿 套42的嚙合傳動，滑塊43a、44b均固定連接在伸縮叉架(41)上，同時在升降板37上安裝 兩條平行的滑動導軌(38a、38b)，使得伸縮叉架在絲桿的轉動驅動下，通過滑塊43和滑動 導軌38的配合，可以平滑的前伸或后縮，通過控制伸縮電機的正方轉就可以達到控制伸縮 叉架前伸還是后退的目的，通過調節伸縮電機的轉速就可以控制前伸或后退的運動速度。從圖6中可見，防傾斜機構5的結構通過在裝置頂部安裝限位輪52a、52b，可以 使得在裝置沿著導軌1移動的過程中，輪子在頂部限位板51上面進行滾動，并不影響裝置 沿著導軌方向上的運動，而當進行凈化材料的更換時，需要將支承凈化材料模塊的伸縮叉 架41伸出的時候，如果沒有采用頂部限位，則整個裝置會朝著伸縮叉架伸出的方向傾斜。 可見，安裝限位輪以及限位T型板，可以防止裝置傾斜的出現，其中限位T型板與隧道整體 結構固定連接在一起，確保T型板不會因為限位輪對其的推力而出現移動甚至變形。參見圖1、圖3和圖4，所述吹掃裝置6由吹掃管61和噴嘴62組成，其中，吹掃管 61 一端與高壓氣源相連接，噴嘴62均布于吹掃管61上。當需要將凈化材料模塊進行裝入凈化材料架9時，首先，控制自動搬運、更換和吹 掃裝置回到裝料的地點，即回到控制原點，通過機械裝置或人力將凈化材料模塊放置在伸 縮叉架41上，然后通過PLC控制器發出控制信號控制行走電機沿著導軌向指定位置移動， 通過光電開關、限位開關反饋的信號，在裝置到達指定位置后，行走電機停止運轉。然后通 過開啟升降電機31提升升降板37、伸縮叉架41以及裝載在伸縮叉架41上的凈化材料模塊 直至到達指定高度，此時的高度一般要比凈化材料模塊放入凈化材料架9后的實際高度要 2-5mm,然后通過控制伸縮電機46，通過絲桿結構驅動伸縮貨叉41深入指定的凈化材料架9 中，然后控制升降電機使凈化材料模塊的位置下降，直至放置到凈化材料架9的托架91上， 而密封裝置92是具有一定彈性的可壓縮結構，密封結構92底部固定在凈化材料架9上，當 凈化材料模塊放置在凈化材料架9時，密封裝置92處于壓縮狀態，使得密封裝置92與凈化 材料架9緊密接觸。當需要對凈化材料模塊進行更換時，其將凈化材料取出的過程與上述過程恰恰相反。當需要對指定凈化材料模塊進行吹掃時，將吹掃總管61底部的連接管與連接高 壓氣源的管道連接，通過行走機構，當裝置運動到指定位置后，打開連接吹掃總管與高壓管 道的電磁閥，高壓氣體通過吹掃管上的噴嘴62噴出，氣流以較快速度通過凈化材料模塊中的蜂窩陶瓷的小孔，將附著在小孔內的粉塵等吹出小孔，從而達到吹掃凈化材料模塊的目 的。
權利要求
1.一種隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置，包括設置在隧道內的凈化 材料架(9)和輔設于凈化材料架(9)前的導軌(1 )，其特征在于a.有一個由底板(8)通過四根立桿(32)固定連接頂板(7)構成的凈化材料模塊搬運 架，所述底板(8)通過一個行走機構(2)擱置于所述導軌(1)上，使凈化材料模塊搬運架能 沿導軌(1)長度方向運動；b.所述凈化材料模塊搬運架上裝有一個升降機構(3)，在所述升降機構(3)上裝有一 個伸縮機構(4)，被搬運的凈化材料模塊擱置于所述伸縮機構(4)上；c.所述凈化材料模塊搬運架的頂部裝有一個防傾斜機構(5)；d.所述凈化材料模塊搬運架上裝有一個吹掃裝置(6)，對凈化材料架(9)上的凈化材 料模塊進行噴吹掃除積塵。
2.根據權利要求1所述的隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置，其特征 是在于所述導軌(1)由兩根平行放置的導軌組成；所述這機構(2)由一個行走電機(21)、兩 個鏈輪(26a、26b)和一個鏈條(25)組成的鏈輪傳動副、四個安裝在搬運和吹掃裝置底部的 行走輪(2h、22b、22c、22d)、兩個行走輪軸(2^、24b)組成；所述行走電機(21)通過行走電 機支承板(27)與底板(8)相連接；一個鏈輪(26c)與行走電機(21)輸出端固定連接，另外 兩個鏈輪(26a,26b)分別與輪軸(24a,24b)固定連接；三個鏈輪(26a,26b、26c)成直線排列 而均與鏈條(25)相嚙合，組成鏈輪鏈條傳動副。
3.根據權利要求1所述的隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置，其特征 是在于所述升降機構由升降電機(31)、同步帶輪(36a、36b、36c)、同步齒形帶(35)、升降板 (37)、滑動軸承、絲桿套(3如、34b)以及絲桿(33a、33b)組成；所述升降電機(31)固定在底 板(8)上；所述一個同步帶輪(36b)與升降電機(31)的輸出端固定連接，另外2個同步帶 輪(36a、36c)分別與2個絲桿(3;3b、33a)的一端固定連接；所述3個同步帶輪(36a、36b、 36c)與同步齒形帶(35)共同組成一個傳動副；升降板(37)上，升降板(37)和四根導向立 柱(3h、32b、32c、32d)通過滑動軸承相連接；所述絲桿套(3^、34b)與升降板(37)固定連 接；所述絲桿與絲桿套是兩根絲桿(33a、3!3b)與兩個絲桿套(3^、34b)組成一個絲桿傳動 副；所述的絲桿(33a、3!3b)的一端與同步帶輪(36c、36b)相連接，另一端與頂部支架(7)相 連接。
4.根據權利要求3所述的隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置，其特征 在于所述伸縮機構由一個伸縮電機(46)、兩個同步帶輪(Ma、44b)、一個同步齒形帶(45)、 一個伸縮叉架(41)、一個固定連接件(48)、一個伸縮絲桿(49)以及兩個滑塊(43a、43b)與 滑動導軌(38a、38b)組成；所述伸縮電機(46)通過支承板與所述升降板(37)固定連接；所 述兩個同步帶輪(Ma、44b)中一個同步帶輪(44a)與伸縮電機(46)動力輸出端相連接，另 一個同步帶輪(44b)與絲桿(49)的一端固定連接；兩個所述同步帶輪(Ma、44b)與所述同 步齒形帶(45組成一個同步皮帶傳動副；所述伸縮絲桿(49)的一端與一個同步帶輪(44b) 連接，另一端與固定在所述升降板(37)上的支承板(47c)相連接；所述伸縮叉架(41)通過 絲桿套連接件(48)與絲桿套(42)固定連接；所述伸縮叉架(41)的下面與兩個滑塊(43a、 43b )固定連接；所述兩個滑塊(43a、34b )中一個滑塊(43a )位于一個滑動導軌(38a )上，另 一個滑塊(4 )位于另一個滑動導軌(38b)上，兩個滑塊與滑動導軌組成滑動運動副；所述 兩個滑動導軌(38a、38b)均位于升降板(41)上，且相互平行。
5.根據權利要求1所述的隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置，其特征 在于所述防傾斜機構，由一個頂部限位板(51)和四個頂部限位輪(52)組成；所述頂部限位 板(51)與隧道整體結構通過連接件固定連接以固定其位置；所述頂部限位輪(52)的底座 與頂部支承板(7)固定連接，四個頂部限位輪(52)隨著行走機構(2)在導軌(1)上運動而 在頂部限位板(51)上滾動。
6.根據權利要求1所述的隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置，其特征 在于所述吹掃裝置(6)由吹掃管(61)和噴嘴(62)組成，其中，吹掃管(61) —端與高壓氣源 相連接，噴嘴(62)均布于吹掃管(61)上。
7.根據權利要求1所述的隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置，其特征 在于有一個智能控制系統，它是以可編程序邏輯控制器PLC為核心，輸入端連接通訊電器、 行程開關及光電傳感器，分別安裝在搬運和吹掃裝置行程路線上，輸出端連接繼電器及接 觸器，分別與行走機構(2)、升降機構(3)及伸縮機構(4)中的電機相連接。
全文摘要
本發明涉及一種隧道空氣凈化材料模塊自動搬運、更換和吹掃裝置。它包括導軌、行走機構、升降機構、伸縮機構、防傾斜結構和吹掃結構，通過行走機構沿著導軌行走以及通過升降機構，實現了對凈化材料架的指定位置進行搬運、更換以及對指定凈化材料模塊進行吹掃，防傾斜結構保證了整個裝置在搬運、更換和吹掃過程中不發生傾斜。此自動搬運、更換和吹掃裝置涉及機械傳動、隧道空氣治理等技術領域。
文檔編號B66F7/00GK102080567SQ20101056141
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月27日 優先權日2010年11月27日
發明者何丹農, 劉洋, 周潔, 姚煒, 張豪杰, 眭艷輝, 金彩虹 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司