一种隧道岩溶水排水系统结晶高效破除机器人装置

本发明属于隧道岩溶水排水系统结晶处理，尤其涉及一种隧道岩溶水排水系统结晶高效破除机器人装置。

背景技术：

1、隧道作为现代交通建设的重要组成部分，承担着连接城市的重要任务。然而，在隧道施工过程中，水是一个不可忽视的问题。特别是在高山区域的隧道施工中，地下水的渗入是一个常见的难题。当地下水渗入隧道时，随着地下水的蒸发，水中的溶质会逐渐浓缩，当溶质浓度达到一个临界值时，固体溶质会开始结晶。结晶的形成不仅与固体溶质的浓度有关，还与温度、湿度等环境因素有关。此外，结晶的形成还受到隧道排水系统中水流速度、管道材质等因素的影响。

2、在理解了结晶形成的机制后，我们可以采取一系列的防治措施来避免結晶的形成。首先，针对结晶形成机制中的浓度因素，我们可以通过增加排水系统的处理能力来降低溶质的浓度。一种有效的方法是增加排水系统中的过滤设备，以去除隧道排水中的溶质。此外，可以考虑在排水系统中加入化学药剂，如防结晶剂，来抑制结晶的形成。这些药剂可以与溶质发生化学反应，减少其浓度，从而防止结晶的形成。其次，对于环境因素的影响，我们可以通过控制温度、湿度来诚缓结晶的速度。特别是在隧道施工过程中，可以采取加热或加湿的方式来改变隧道内部的环境条件。这样可以有效地延缓结晶的形成，诚少结晶带来的问题。此外，还需要注意隧道排水系统中的水流速度和管道材质。如果水流速度过慢，会导致溶质在管道中停留的时间过长，增加结晶的机会。因此，在设计和施工隧道排水系统时，需要合理选择管道的材质和尺寸，以保证水流速度适当。综上所述，隧道排水系统结晶形成机制与防治技术的研究具有重要的意义。通过了解结晶形成的机制，可以采取相应的防治措施，减少结晶带来的问题。这将有助于提高隧道的可持续运营能力，确保隧道工程的安全和可靠性。未来的研究可以进一步深入地探索结晶形成的机制，寻找更加有效的防治技术，为隧道排水系统的设计和施工提供科学依据。

3、但是，在隧道岩溶水排水系统已经形成结晶后并对系统排水造成一定堵塞后，则再通过上述方法来处理结晶的问题则就收效甚微了，需要高效快速地破除结晶，以免排水系统的堵塞给隧道安全带来风险。在隧道岩溶水排水系统中，结晶的形成一般主要集中在由环向盲管的下端即横向排水管流向侧水沟的管口处、以及侧水沟和中心水沟的底部。但是，在对排水沟内以及横向排水管的管口处的结晶进行尽快处理时，目前主要还是依靠人工来对结晶进行清理，需要逐一打开排水沟上的水沟盖板，工作量比较大，且对结晶的破除效率比较低。尤其是逐一打开中心水沟上的盖板，需要将在整个隧道内拦出一定宽度的防护区，工人才能对在中心排水沟内的结晶进行破除，导致对隧道内的交通造成很大影响。

技术实现思路

1、为解决隧道岩溶水排水系统已经形成结晶且造成一定堵塞的情况下，手动对结晶进行破除效率低，且需要逐一打开排水沟盖板导致工作量巨大、并对隧道交通内影响很大的技术问题，本发明提供一种隧道岩溶水排水系统结晶高效破除机器人装置。

2、本发明是这样实现的，一种隧道岩溶水排水系统结晶高效破除机器人装置，包括：用于使整个机器人装置在排水沟内行驶的电动遥控行驶车，所述电动遥控行驶车的上方装配有用于对排水管和排水沟内的结晶进行破除的破除机构；用于调节破除机构高度的升降电机，所述升降电机固定安装在所述电动遥控行驶车的顶部，所述升降电机的输出轴顶端固定安装有支撑板；其中，所述支撑板上安装有用于对破除机构进行移动的移动机构，所述移动机构上设置有用于对破除机构进行旋转的旋转机构，所述旋转机构上设置有用于对破除机构的朝向进行切换的朝向切换机构，所述破除机构设置在朝向切换机构上。

3、优选的，所述移动机构包括有两个固定板、两个限位滑杆、螺杆、调节电机和安装座，两个所述固定板均固定安装在所述支撑板的顶部，两个所述限位滑杆均固定安装在两个所述固定板相互靠近的一侧，所述螺杆转动安装在两个所述固定板上，所述调节电机固定安装在任意一个所述固定板的一侧，且所述调节电机的输出轴与螺杆的一端固定连接，所述安装座滑动套设在两个所述限位滑杆上且螺纹套设在所述螺杆上，所述旋转机构设置在安装座上。

4、优选的，所述旋转机构包括有第二壳体、工字型轴承座、安装轴、步进电机和两个第二齿轮，所述工字型轴承座固定安装在所述第二壳体的底部内壁上，且所述工字型轴承座延伸至所述第二壳体的下方且与所述安装座的顶部固定连接，所述安装轴贯穿工字型轴承座且通过轴承与工字型轴承座转动连接，所述步进电机固定安装在所述第二壳体内，两个所述第二齿轮分别固定套设在所述安装轴的顶端和所述步进电机的输出轴上，且两个所述第二齿轮相啮合。

5、优选的，所述安装座的顶部固定安装有稳定环块，所述工字型轴承座上设有环形槽，环形槽内设置有若干个滚珠，所述滚珠与所述稳定环块滚动连接，所述稳定环块由两个相同的半环块组成。

6、优选的，所述破除机构包括有第一壳体、双轴电机、齿柱、延长杆和破除磨头，所述双轴电机安装在所述第一壳体内，所述齿柱固定安装在所述双轴电机的其中一个输出轴上，且所述齿柱与所述双轴电机的输出轴同圆心设置，所述齿柱的外壁上开设有等间距环形分布的齿牙，所述延长杆转动安装在所述第一壳体的一侧，所述延长杆的一端延伸至所述第一壳体内并开设有齿牙槽，所述齿柱通过齿牙与所述延长杆的齿牙槽内相啮合，所述破除磨头装配在所述延长杆的一端。

7、优选的，所述破除磨头的一侧设置有若干个底刮齿，且所述破除磨头的侧边上设置有若干个边刮齿，所述边刮齿和底刮齿均与所述破除磨头一体成型，所述破除磨头的一侧固定安装有安装盖，所述安装盖与所述延长杆的一端固定连接。

8、优选的，所述朝向切换机构包括有两个连接板、固定轴、支撑块、齿杆、蜗杆、两个第一齿轮和蜗轮，两个所述连接板均固定安装在所述第二壳体的一侧，两个所述固定轴固定安装在两个所述连接板相互靠近的一侧，所述第一壳体转动套设在所述固定轴上，所述支撑块固定安装在所述第一壳体的内壁上，所述齿杆和蜗杆转动安装在所述支撑块上，两个所述第一齿轮分别固定套设在所述齿杆和所述蜗杆上，且两个所述第一齿轮相啮合，所述蜗轮固定套设在所述固定轴上，所述蜗杆与所述蜗轮相啮合，所述齿杆上也开设有等间距环形分布的齿牙，所述双轴电机的一个输出轴上也开设有齿牙槽，所述齿杆通过齿牙与所述双轴电机输出轴上的齿牙槽相适配。

9、优选的，所述第一壳体的一侧开设有检修口，并固定安装有第一侧盖，所述第二壳体的一侧开设有检修口，并固定安装有第二侧盖。

10、优选的，所述第一壳体内还设有用于移动双轴电机以使其驱动朝向切换机构的切换组件，所述切换组件包括有两个第一电动推杆和两个滑块，两个所述第一电动推杆均固定安装在所述第一壳体的一侧，两个所述滑块分别固定安装在两个所述第一电动推杆的输出杆固定连接，且两个所述滑块均与所述双轴电机固定连接，且所述第一壳体的顶部内壁和底部内壁上均开设有滑槽，两个所述滑块分别与两个所述滑槽滑动连接。

11、优选的，所述破除磨头的一侧开设有安装腔，所述安装腔内固定安装有安装盒，所述安装盒内安装有无线针孔红外摄像机，所述安装盒和所述安装腔的一侧内壁上均开设有通孔，所述通孔内固定安装有透明钢化玻璃，所述电动遥控行驶车的前段固定安装有主红外摄像头，且所述电动遥控行驶车上安装有无线传输设备和控制器，用于信号的传输以使操作者使用遥控设备控制机器人装置，所述无线传输设备配备的无线传输天线安装在电动遥控行驶车上，所述电动遥控行驶车上还安装有电池箱，所述电池箱内安装有用于为装置供电的电池组。

12、优选的，所述支撑板上还设有用于将破除打碎的结晶集中成堆的推堆机构，所述推堆机构包括有安装板、倒u型框、两个侧刮板、两个固定杆、两个弹簧、后刮板和第二电动推杆，所述安装板设置在所述支撑板上，所述倒u型框设于所述安装板的底部且与所述安装板一体成型，两个所述侧刮板分别铰接在所述倒u型框的两边，所述后刮板铰接在所述倒u型框上，且所述后刮板与所述倒u型框一体成型，所述第二电动推杆铰接在所述安装板的底部，且所述第二电动推杆的输出杆与所述后刮板的一侧相铰接，两个所述固定杆均固定安装在所述支撑板的顶部，所述安装板滑动套设在两个所述固定杆上，两个所述弹簧分别滑动套设在两个所述固定杆上，两个所述固定杆的顶端均固定安装有挡块。

13、优选的，两个所述侧刮板之间设置有用于根据排水沟的宽度对两个侧刮板的开合角度进行调节的调节机构，所述调节机构包括两个铰接座、两个丝杆和套筒，两个所述铰接座分别铰接在两个所述侧刮板相互靠近的一侧，两个所述丝杆分别铰接在两个所述铰接座上，两个所述丝杆上的螺纹旋向相反，所述套筒螺纹套设在两个所述丝杆上，所述套筒外壁上设置有防滑纹路。

14、与相关技术相比较，本发明提供的隧道岩溶水排水系统结晶高效破除机器人装置具有如下有益效果：

15、本方案中利用电动遥控行驶车在排水沟内行驶，通过升降电机调节破除机构的高度，通过旋转机构可对破除机构进行旋转，朝向切换机构则用于切换破除机构的朝向，使其即可自动对管口内结晶进行破除，也可对排水沟底部结晶进行破除处理，且可对破除的结晶进行推进使其积聚成堆，方便人工清理，大大减少人工清理的工作量，提高清理效率，降低对交通的影响，从而确保隧道的安全和正常运行。