适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备及自清洁方法与流程

1.本发明涉及空气净化领域，具体涉及适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备及自清洁方法。


背景技术：

2.随着城市汽车交通量的增加，越来越多的城市通过引入城市隧道来缓解城市交通压力，可以在不占用宝贵的地面资源前提下增加城市交通通过能力。然而隧道自身是一个相对密闭的空间，本身不利于污染物的扩散，在隧道内汽车行驶过程中，会通过汽车尾气排放，轮胎磨损、刹车磨损、路面磨损等原因产生大量的颗粒物等空气污染物，并在隧道内不断累积。一方面降低了隧道内的可见度影响行车安全，另一方面对隧道内驾乘人员以及隧道口附近居民都会产生健康危害，因此有必要采取有效的净化措施，降低隧道内颗粒物浓度。
3.然而，在隧道运营过程中，目前大多数隧道因空气净化设备成本过高并未采取主动的空气净化措施。现有的空气净化设备，一部分需要人工定期更换集尘模块，且每个车道的空气净化设备需单独更换集尘模块，运维成本高，占用车道时间长、导致运维期间交通组织难度大；另一部分采用水洗方式定期清洁集尘模块，占用空间较大，且需要配备专门的供水管路和水净化处理设备，难以在隧道内部狭小空间分散式布置。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中的不足，本发明提供适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备，解决了隧道空气净化设备清洁运维成本高，占用车道时间长、占用空间较大，难以在隧道内部狭小空间分散式布置的问题。
5.为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备：包括底座框架、连接于底座框架的集尘机构、自清洁机构、搬运机构、高压放电机构；集尘机构包含多个横向拼接的集尘模块；自清洁机构包括搬运轮一a、搬运电机一a，搬运电机一a驱动搬运轮一a纵向移动集尘模块中的集尘板；高压放电机构包括多个横向拼接的高压放电模块，高压放电模块包括固定在底座框架的固定部分和可移动的高压放电极板，集尘模块包括固定在底座框架的固定部分和可移动的集尘板；搬运机构用于搬运集尘模块中的集尘板或高压放电极板往返集尘机构与自清洁机构，所述自清洁机构用于对集尘板、高压放电极板进行清洁。
6.优选，前述的适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备：所述自清洁机构还包括刮刀、清洁框架、刮刀驱动装置、底部集尘箱，所述刮刀通过刮刀驱动装置固定于清洁框架，用于刮落集尘板或高压放电极板表面的灰尘，刮刀驱动装置用于驱动刮刀运动，底部集尘
箱用于收集刮刀刮落的灰尘。
7.优选，前述的适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备：集尘模块的固定部分包括集尘模块框架、搬运轮二b、搬运电机二b，集尘模块的可移动部分包括集尘板，集尘板通过滑轨一a与集尘模块框架连接，搬运电机二b驱动搬运轮二b，带动滑轨一a沿纵向方向移动至搬运机构，集尘模块框架与滑轨一a相匹配。
8.优选，前述的适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备：高压放电模块的固定部分包括高压放电模块框架、搬运轮三c、搬运电机三c，高压放电模块的可移动部分还包括连接于高压放电极板的滑轨二b和高压供电模块，高压放电模块框架与滑轨二b相匹配。
9.优选，前述的适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备：各高压放电模块的可移动部分通过滑轨二b与高压放电模块框架连接，搬运电机三c用于驱动搬运轮三c，带动滑轨二b移动搬运机构。
10.优选，前述的适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备：所述底座框架包括轨道、吊装机构，轨道沿垂直于隧道方向，且位于集尘机构后方，吊装机构位于底座框架四角以及边缘，数量与长度可调节。
11.优选，前述的适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备：所述搬运机构包括搬运机构框架、行走轮、行走电机、搬运轮四d、搬运电机四d，行走轮跨立在底座框架的轨道上方，行走电机驱动行走轮纵向移动，搬运电机四d驱动搬运轮四d纵向移动。
12.优选，前述的适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备：所述底座框架还包括用于覆盖高压放电机构与集尘机构的前过滤网、后过滤网，前过滤网、后过滤网的宽度及高度与高压放电机构、集尘机构相适应，且位置与高压放电机构、集尘机构相适应。
13.优选，前述的适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备：还包括配套传感器，所述传感器包括位置传感器、前颗粒物传感器、后颗粒物传感器，位置传感器位于搬运机构侧边，前颗粒物传感器位于集尘机构框架，后颗粒物传感器位于集尘机构框架。
14.一种分散式自清洁空气净化设备的自清洁方法：包含对集尘板的清洁和对高压放电极板的清洁；集尘板的清洁包含以下步骤：搬运机构移动至需清洁的集尘模块后方，确定停止时机；搬运机构框架与集尘模块框架对齐后，集尘模块随滑轨一a移动至搬运机构；搬运机构携带集尘模块返回自清洁机构后方，搬运电机一a、搬运电机四d带动搬运轮一a、搬运轮四d转动，推动滑轨一a沿纵向方向移动集尘模块至自清洁机构内；刮刀驱动装置驱动刮刀贴合于集尘板运动，确保刮刀刚好贴合集尘模块的集尘板，刮刀自动刮去集尘板表面的灰尘，使灰尘落入底部集尘箱内；自清洁机构清洁完毕后，集尘模块随滑轨一a移动至搬运机构，搬运机构携带集尘模块返回原位置后方，搬运电机二b、搬运电机四d带动搬运轮二b、搬运轮四d转动，推动滑轨一a沿纵向方向移动集尘模块至原位置；高压放电极板的清洁包含以下步骤：搬运机构移动至需清洁的高压放电模块后方，确定停止时机；搬运机构框架与高压放电模块框架对齐后，搬运电机二b、搬运电机三c、搬运电机四d带动搬运轮二b、搬运轮三c、搬运轮四d转动，推动滑轨二b沿纵向方向移动高压放电模
块，穿过集尘机构移动至搬运机构；搬运机构携带高压放电模块返回自清洁机构后方，搬运电机一a、搬运电机四d带动搬运轮一a、搬运轮四d转动，推动滑轨二b沿纵向方向移动高压放电模块至自清洁机构内；刮刀驱动装置驱动刮刀贴合于高压放电模块的高压放电极板运动，确保刮刀刚好贴合高压放电模块的高压放电极板，刮刀自动刮去高压放电极板表面的灰尘，使灰尘落入底部集尘箱内；自清洁机构清洁完毕后，高压放电模块随滑轨二b移动至搬运机构，搬运机构携带高压放电模块返回原位置后方，搬运电机二b、搬运电机三c、搬运电机四d带动搬运轮二b、搬运轮三c、搬运轮四d转动，推动滑轨二b沿纵向方向移动高压放电模块至原位置。
15.本发明所达到的有益效果：本发明提出的分散式空气净化设备可安装于隧道内射流风机同一高度，利用原有射流风机带来的通风，无需改变隧道原有通风设计。通过使用可移动式集尘模块与自清洁装置，能够保持净化设备的长期有效运行。通过将可移动式集尘模块移动至隧道一侧进行自清洁，降低了运维的频率要求以及运维期间的交通组织难度，大大节约了人力和物力资源，降低了维护成本，方便后期在不封闭隧道前提下开展空气净化设备维护。
附图说明
16.图1为本发明实施例中适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备总体布局的俯视图；图2为本发明实施例中适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备总体布局的主视图；图3为本发明实施例中高压放电模块中可移动部分的主视图；图4为本发明实施例中高压放电模块中固定部分的主视图；图5为本发明实施例中集尘模块中可移动部分的主视图；图6为本发明实施例中集尘模块中固定部分的主视图；图7为本发明实施例中自清洁机构的主视图；图8为本发明实施例中自清洁机构的俯视图；图9为本发明实施例中搬运机构的主视图；图10为本发明实施例中搬运机构的俯视图；图11为本发明实施例中刮刀的截面图；附图标记的含义：1、底座框架；2、高压放电机构；3、集尘机构；4、自清洁机构；5、搬运机构；6、电源；7、电路机构；8、传感器；11、底板；12、左挡板；13、右挡板；14、前挡板；15、后挡板；16、前过滤网；17、后过滤网；18、轨道；19、吊装机构；20、高压放电模块；21、高压放电模块框架；22a、搬运轮一；23a、搬运电机一；22b、搬运轮二；23b、搬运电机二；22c、搬运轮三；23c、搬运电机三；22d、搬运轮四；23d、搬运电机四；24a、滑轨一；24b、滑轨二；25、高压供电模块；26、高压放电极板；30、集尘模块；31、集尘模块框架；32、集尘供电模块；33、集尘板；41、清洁框架；42、刮刀；43、刮刀驱动装置；44、底部集尘箱；51、搬运机构框架；52、行走轮；53、行走电机；81、位置传感器；82、前颗粒物传感器；83、后颗粒物传感器；421-刮刀本体；
422-刮刀座；423-导向杆；424-限位腔体；425-弹簧；426-限位柱；427-限位挡圈；428-t型槽；431-拉绳；432-滑轮；433-导轨；434-往复驱动件。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.如图1-10所示，本实施例公开了适用于隧道的分散式自清洁空气净化设备，包括底座框架1、高压放电机构2、集尘机构3、自清洁机构4、搬运机构5、电源6、电路机构7以及配套传感器8等。底座框架1与隧道顶部连接，高压放电机构2位于底座框架1中部靠近前侧位置，搬运机构5位于底座框架1中部靠近后侧位置，集尘机构位于底座框架1中部高压放电机构2和搬运机构5之间，电路机构7位于高压放电机构2及集尘机构3上方，电源6、自清洁机构4位于底座1两侧。
19.底座框架1又可以进一步分为底板11、左挡板12、右挡板13、前挡板14、后挡板15、前过滤网16、后过滤网17、轨道18、吊装机构19。
20.左挡板12、右挡板13位于底座框架1两侧；前挡板14、后挡板15宽度及高度与自清洁机构4一致，且位置与自清洁机构4对齐；所述前过滤网16、后过滤网17宽度及高度与高压放电机构2、集尘机构3一致，且位置与高压放电机构2、集尘机构3对齐；轨道18沿垂直于隧道方向，位于集尘机构3后方。
21.底座框架1通过位于四角以及边缘的吊装机构19与隧道顶部连接。可根据隧道实际宽度调节吊装机构19数量，吊装机构19长度可根据空气净化设备与隧道顶部距离调节长度，最终调节到空气净化设备高度与隧道原有射流风机高度保持一致，可以直接利用隧道射流风机带来的气流。
22.为了防止体积较大物体进入，高压放电机构2与集尘机构3前后分别设有前过滤网16、后过滤网17，从而保护高压放电机构2与集尘机构3。
23.自清洁机构4前后分别设有前挡板14、后挡板15，防止气流进入自清洁机构4将清洁过程中掉落的大量灰尘再次吹走，保证清洁过程中掉落的灰尘落入集尘箱44中，方便检修过程中直接更换底部集尘箱44进行集中处理。
24.同时，高压放电机构2、集尘机构3均采用模块化设计。高压放电机构2由多个高压放电模块20横向拼接组成，集尘机构3由多个集尘模块30横向拼接组成，可根据隧道宽度调整模块数量；高压放电模块20与集尘模块30宽度、高度一致，可共用高压放电模块框架21、集尘模块框架31、滑轨一24a、滑轨二24b，置于前方的高压放电模块20也可通过滑轨二24b经过高压放电模块框架21最终移动至搬运机构5，由搬运机构5将其移动至隧道一侧，便于模块出现故障时拆卸维修。
25.本发明的自清洁方法包含对集尘板33的清洁和对高压放电极板26的清洁。
26.集尘板33的清洁包含以下步骤：由程序预先设定的定期清洁周期、以及前颗粒物传感器82、后颗粒物传感器83测量出的集尘模块30实时空气净化效果，共同确定集尘模块30清洁需求时间，向搬运机构5发送搬运指令，同时断开该集尘模块30供电。
27.搬运机构5收到搬运指令后，根据集尘模块30位置，开启行走电机53带动行走轮52
转动、移动至需清洁的集尘模块30后方，由搬运机构5上安装的位置传感器81确定行走轮52停止时机。
28.搬运机构框架51与集尘模块框架31对齐后，搬运机构5、集尘模块30内搬运电机四23d、搬运电机二23b同时正向运转，带动搬运轮四22d、搬运轮二22b转动，从而推动滑轨一24a沿纵向方向移动至搬运机构5，移动过程中集尘模块30的集尘供电模块32自动脱离电路机构7。
29.集尘模块30随滑轨一24a移动至搬运机构5上后，搬运机构5携带集尘模块30返回自清洁机构4后方。
30.搬运机构框架51与自清洁机构部框架41对齐后，搬运机构5、自清洁机构内搬运电机四23d、搬运电机一23a同时反向运转，带动搬运轮四22d、搬运轮一22a转动，从而推动滑轨一24a沿纵向方向移动至自清洁机构4内。
31.自清洁机构4清洁完毕后，搬运机构、自清洁机构内搬运电机四23d、搬运电机一23a同时正向运转，带动搬运轮四22d转动、搬运轮一22a，从而推动滑轨一24a沿纵向方向移动至搬运机构5。
32.清洁后集尘模块30随滑轨一24a移动至搬运机构5上后，搬运机构5携带集尘模块30返回原位置后方。
33.搬运机构框架51与集尘模块框架31对齐后，搬运机构、集尘模块内搬运电机四23d、搬运电机二23b同时反向运转，带动搬运轮四22d、搬运轮二22b转动，从而推动滑轨一24a沿纵向方向移动至集尘模块30原位置，返回原位置过程中，集尘供电模块32自动与电路机构7连接。
34.完成以上步骤后，由系统再次为该集尘模块30供电。
35.自清洁机构4位于底座框架1左侧，由清洁框架41、刮刀42、刮刀驱动装置43、底部集尘箱44、搬运轮一22a、搬运电机一23a组成；刮刀42通过刮刀驱动装置43固定在清洁框架41上，固定的位置可保证集尘模块30进入自清洁机构4后刮刀42位于集尘板33两侧，同时，可通过刮刀驱动装置43驱动刮刀42运动。
36.在需清洁集尘模块30从搬运机构5移动至自清洁机构4时，由刮刀驱动装置43驱动刮刀42沿着集尘板33的表面运动，此时，通过让自清洁机构、搬运机构内的搬运电机四23d带动搬运轮四22d进行正向/反向转动，可以让集尘模块30沿纵向方向前后移动，在此过程中，刮刀42可以自动刮去集尘板33表面的灰尘，使灰尘落入底部集尘箱44中。
37.底部集尘箱44采用可拆卸结构，方便空气净化设备检修人员在检修过程中对其进行拆卸、清理和更换。
38.高压放电极板26的清洁包含以下步骤：由程序预先设定的定期清洁周期、以及前颗粒物传感器82、后颗粒物传感器83测量出的高压放电模块20实时空气净化效果，共同确定高压放电模块20清洁需求时间，向搬运机构5发送搬运指令，同时断开该高压放电模块20供电。
39.搬运机构5收到搬运指令后，根据高压放电模块20位置，开启行走电机53带动行走轮52转动、移动至需清洁的高压放电模块20处，由搬运机构5上安装的位置传感器81确定行走轮52停止时机。
40.搬运机构框架51与高压放电模块框架21对齐后，搬运机构5、高压放电模块20内搬
运电机四23d、搬运电机三23c、搬运电机二23b同时正向运转，带动搬运轮四22d、搬运轮三22c、搬运轮二22b转动，从而推动滑轨二24b沿纵向方向移动至搬运机构5。
41.高压放电模块20随滑轨二24b穿过集尘机构3移动至搬运机构5上后，搬运机构5携带高压放电模块20返回自清洁机构4后方。
42.搬运机构框架51与自清洁机构部框架41对齐后，搬运机构5、自清洁机构内搬运电机四23d、搬运电机一23a同时反向运转，带动搬运轮四22d、搬运轮一22a转动，从而推动滑轨二24b沿纵向方向移动至自清洁机构4内。
43.自清洁机构4清洁完毕后，搬运机构、自清洁机构内搬运电机四23d、搬运电机一23a同时正向运转，带动搬运轮四22d、搬运轮一22a转动，从而推动滑轨二24b沿纵向方向移动至搬运机构5。
44.清洁后高压放电模块20随滑轨二24b移动至搬运机构5上后，搬运机构5携带高压放电模块20返回原位置后方。
45.搬运机构框架51与高压放电模块框架21对齐后，搬运机构、高压放电模块内搬运电机四23d、搬运电机三23c、搬运电机二23b同时反向运转，带动搬运轮四22d、搬运轮三22c、搬运轮二22b转动，从而推动滑轨二24b沿纵向方向移动至高压放电模块20原位置。
46.在需清洁高压放电模块200从搬运机构5移动至自清洁机构4时，由刮刀驱动装置43驱动刮刀42贴合高压放电模块20的高压放电极板26运动，此时，通过让自清洁机构、搬运机构内的搬运电机四23d带动搬运轮四22d进行正向/反向转动，可以让高压放电模块20沿纵向方向前后移动，在此过程中，刮刀42可以自动刮去高压放电极板26表面的灰尘，使灰尘落入底部集尘箱44中。
47.以上过程中，高压放电机构2、集尘机构3的用电由电源6通过电路机构7进行供电，自清洁机构4、搬运机构5以及传感器8用电由电源6直接通过电缆线供电。
48.结合图8及图11：在刮刀42清理灰尘的过程中，被清理的对象（集尘板33、高压放电极板26）可以被相应的搬运电机及搬运轮驱动相对于刮刀42运动，但为了提升清理效率及清理的清洁程度，同时保证刮刀42能够紧密贴合于所清洁的对象。本实施例的刮刀42包括刮刀本体421及刮刀座422，刮刀座422的一侧有t型槽428，另一侧通过至少两根导向杆423连接于刮刀本体421，刮刀本体421可相对于导向杆423滑动，并且导向杆423外表面套接有弹簧425。弹簧425的两端分别顶住刮刀本体421、刮刀座422，用于驱动刮刀本体421向远离刮刀座422的方向运动。同时为了限制刮刀本体421相对于刮刀座422的移动幅度，刮刀本体421还设有限位腔体424，刮刀座422通过限位柱426连接限位腔体424，并且限位柱426的一端有插入至限位腔体424的限位挡圈427，限位挡圈427在限位腔体424内的运动幅度就是刮刀本体421相对于刮刀座422的伸缩幅度。刮刀本体421的前端还有毛刷，便于将清洁对象清理干净，同时还可以起到抑尘的效果。
49.前述的刮刀驱动装置43包括拉绳431、导轨433及往复驱动件434，t型槽428卡在t型槽428上，并可沿着t型槽428滑动，每个导轨433的两端都安装有滑轮432，拉绳431分别连接在刮刀座422的两侧，拉绳431的另一端通过滑轮432连接于往复驱动件434。当往复驱动件434往复运动时，即可驱动所有刮刀42沿着相应的导轨433往复滑动，能够实现对清理对象的多次清洁。其中的往复驱动件434属于现有技术，例如气缸、丝杠组件等。
50.相对于现有技术，本发明提出的分散式空气净化设备可安装于隧道内射流风机同
一高度，利用原有射流风机带来的通风，无需改变隧道原有通风设计。通过使用可移动式集尘模块与自清洁装置，能够保持净化设备的长期有效运行。通过将可移动式集尘模块移动至隧道一侧进行自清洁，降低了运维的频率要求以及运维期间的交通组织难度，大大节约了人力和物力资源，降低了维护成本，方便后期在不封闭隧道前提下开展空气净化设备维护。
51.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。