УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОЧИСТКИ СТЕНОВЫХ ИЛИ ПОЛОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
DEVICE AND METHOD OF CLEANING WALL AND FLOOR SURFACES

Изобретение относится к размещаемому на рельсовом транспортном средстве устройству для очистки стеновых или половых поверхностей, в частности внутри туннелей или разделительных поверхностей, например верхних строений путей или стен туннелей, причем устройство содержит несколько расположенных с обеих сторон всасывающего отверстия воздушных сопел для сжатого воздуха. Кроме того, изобретение относится к оборудованному таким устройством рельсовому транспортному средству и способу эксплуатации устройства.
Туннели, стены и потолки подвергаются постоянному сильному загрязнению проезжающими по туннелю транспортными средствами, из-за чего с равными интервалами требуются меры по очистке.
Для этого подходят устройства описанного выше рода, используемые для поверхностной очистки железнодорожных линий местного сообщения в качестве существенной составной части мер по их текущему содержанию. Из-за возрастающего загрязнения путевого оборудования мусором, а также песком для тормозных систем и металлической пылью от износа рельсов нужны все более широкие меры, чтобы решить проблему поверхностной очистки и, тем самым, улучшить не только внешний вид путевого оборудования, но и достичь упругости щебеночного верхнего строения за счет уменьшения загрязнения.
В этих решениях запыленный воздух очищается либо сухими, либо мокрыми фильтрами. Такие решения часто не дают нужного эффекта, если связанные щебневыми камнями загрязнения не захватываются всасывающим потоком.
Из публикации WO 2010/075828 известно устройство для очистки стен и потолков туннелей, а также для отсоса и очистки балластных постелей, у которого за счет наклонного положения воздушных сопел в зоне очистки вырабатывается постоянный вихрь, создающий необходимую для функционирования завесу повышенного давления. При этом за счет наклонного положения воздушных сопел во всасывающее тело всасываются ослабленные или отделенные грязевые частицы.
Решение, известное из публикации DE 9203164 U1, касается размещаемого на рельсовом транспортном средстве или транспортном средстве для обращения по разным видам дорог устройства для очистки полотна железной дороги, содержащего опускаемый всасывающий ящик и, по меньшей мере, одно пневмосопло в нем, причем всасывающий ящик и пневмосопло связаны соответственно с всасывающим аппаратом и компрессором, установленными на транспортном средстве.
Из публикации DE 1244221 В известно размещаемое на автомобиле устройство для очистки стрелок или рельсов, содержащее два сопловых ящика, установленных на колейном вагоне и за счет этого перемещающихся по рельсам. В каждом сопловом ящике приблизительно посередине находится всасывающее сопло, соединенное посредством гибкого шланга с котлом транспортного средства. Выступающий вбок за оба рельса всасывающий ящик содержит несколько распределенных по всей его ширине пневмосопел из эластичного материала.
На практике недостатком оказалось то, что при всасывании может произойти турбулентное перемешивание подводимого сжатого воздуха с отклоненным от поверхности, содержащим частицы загрязнения, воздухом. В частности, при очистке полотна железной дороги, при которой поток сжатого воздуха попадает не на плоские, в основном, поверхности, а на весь рельеф, возникающие при этом завихрения могут снизить производительность очистки.
В основе изобретения лежит задача создания таких устройств и способа, с помощью которых становится возможным повышение производительности очистки, которая может быть реализована со сравнительно небольшими затратами. В частности, согласно изобретению, должно быть достигнуто повышение эффективности очистки.
Эта задача решается, согласно изобретению, посредством устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения. Другие варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению, предусмотрено устройство, у которого рядом с всасывающим отверстием соответственно рядами расположены, по меньшей мере, два воздушных сопла, заключающих между собой всасывающее отверстие, причем к рядам сопел подводится сжатый воздух таким образом, что давление в ряду сопел, расположенном в направлении движения транспортного средства перед всасывающим отверстием, ниже, чем давление в другом ряду сопел. При этом изобретение исходит из того факта, что, по меньшей мере, одно из всасывающих отверстий окружено первым рядом сопел, расположенным в направлении движения рельсового транспортного средства перед всасывающим отверстием, и расположенным за ним вторым рядом сопел так, что зона всасывания образована и ограничена рядами сопел. За счет того, что соответствующий подвод давления регулируется так, что оно в переднем в направлении движения ряду сопел ниже, чем в заднем ряду сопел, между этими рядами захватываются загрязнения любого рода, например объекты, пыль или прочие отложения. Если они не захватываются всасывающим отверстием непосредственно при переезде через них, то они могут перемещаться относительно сильным направленным течением сжатого воздуха заднего ряда сопел в направлении движения, т.е. подхватываться, причем передний ряд сопел одновременно образует ограничитель транспортировки загрязнений. За счет этого загрязнения подхватываются почти синхронно с движением рельсового транспортного средства, т.е., в частности, не дальше, чем до первого ряда сопел, и не выходят вперед за пределы переднего ряда сопел. Последний действует, тем самым, в качестве стены сжатого воздуха, которая при первом переезде через загрязнения не вытесняет их, а действует в качестве ограничителя для транспортированных вперед задним рядом сопел загрязнений. При этом за счет ограничения участка половой поверхности под всасывающим отверстием происходит существенное повышение эффективности.
Кроме того, устройство может содержать рядом с всасывающим отверстием, по меньшей мере, один, позиционируемый на расстоянии от очищаемой стеновой или половой поверхности воздушный дефлектор, посредством которого подводимый рядами сопел сжатый воздух после попадания на стеновую или половую поверхность отклоняется сначала между нею и воздушным дефлектором, в основном, параллельно поверхности. При этом изобретение исходит из того факта, что кпд и, тем самым, эффективность устройства при работе можно существенно повысить тогда, когда, по меньшей мере, одна существенная доля созданного воздушного течения не турбулентная, а проходит, в основном, ламинарно параллельно стеновой или половой поверхности. Такое ламинарное воздушное течение достигается, согласно изобретению, простым образом за счет локального отделения друг от друга воздушных сопел и всасывающего отверстия в сочетании с зоной течения, в которой подаваемый воздушный поток направляется воздушным дефлектором, в основном, параллельно поверхности очищаемого объекта. В результате возникает определенная форма течения, которая четко разделяется на зону, в частности зону отклонения подводимого сжатого воздуха параллельно очищаемой поверхности, и другую зону во впускной области всасывающего отверстия. Таким образом, без проблем достигается отделение друг от друга подаваемого и всасываемого воздушных течений, и предотвращается нежелательная зона смешивания. Благодаря этому можно повысить производительность очистки и уменьшить требуемую мощность агрегата. Оказалось, что за счет равномерного воздушного течения можно уменьшить его требуемую для отвода частиц грязи скорость. Кроме того, можно, не изменяя положения устройства относительно поверхности, очищать существенно большую площадь, поскольку очищающее действие не ограничено областью первого попадания на поверхность, а включает в себя охватываемые воздухом между нею и воздушным дефлектором участки стеновой или половой поверхности.
При этом обещающим особенно большой успех является тот факт, что к каждому ряду сопел в зависимости от зарегистрированного блоком управления направления движения рельсового транспортного средства по отношению к другому ряду сопел подводится более высокое или более низкое давление, так что функция всасывания является надежной в обоих направлениях движения.
Далее предпочтительно, если воздушные сопла имеют ориентацию с наклоном к половой поверхности, т.е., в частности, образуют с ней острый угол, и если воздушные сопла наклонены так, что, по меньшей мере, задний ряд сопел направлен на участок половой поверхности под всасывающим отверстием. За счет этого наклона воздушное течение отклоняется на половую поверхность таким образом, что загрязнения транспортируются в направлении движения и могут подхватываться вплоть до отсоса.
Кроме того, за счет наклонного расположения воздушных дефлекторов относительно половой поверхности, т.е., в частности, за счет постоянного приближения к ней, можно, начиная от внешней краевой зоны воздушного дефлектора до всасывающего отверстия, достичь за счет соплового эффекта ускорения воздушного течения.
Другой, также особенно отвечающий практике вариант осуществления изобретения достигается, напротив, также тогда, когда воздушные дефлекторы позиционируются параллельно очищаемой стеновой или половой поверхности, что обеспечивает постоянную скорость течения сжатого воздуха по всему перекрываемому соответствующим дефлектором участку.
В другом, также особенно целесообразном варианте предложенного устройства воздушные сопла или дефлекторы настраиваются для регулирования ориентации, в частности, сообща поворотно-подвижно, в частности расположены подвижно или поворотно-подвижно, для быстрого приспосабливания к разному характеру очищаемой поверхности. Например, в зоне расширенного полотна пути, находящегося в зоне остановок, можно осуществить соответствующее установочное движение, чтобы достичь сплошного отсоса.
Далее особенно важным на практике является также вариант, в котором устройство позиционируется на разных расстояниях относительно поверхности. При этом предпочтительный эффект возникает за счет приспосабливаемой одновременно нужным образом к регулированию расстояния скорости течения между отсосом и поверхностью. На основе выявленной степени загрязнения можно согласовать течение с требуемой производительностью очистки за счет простого опускания или подъема устройства или воздушных дефлекторов.
Геометрия формы сечения всасывающего отверстия без проблем приспосабливается к соответствующим условиям эксплуатации. Например, всасывающее отверстие может быть реализовано с круглым впуском, который окружен единственным концентричным воздушным дефлектором. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения всасывающее отверстие, по меньшей мере, с двух противоположных друг другу сторон окружено рядами сопел, в результате чего образована, в основном, полосовидная всасывающая зона. За счет того, что, по меньшей мере, один периферийный участок всасывающего отверстия свободен от воздушных сопел, зона всасывания в сочетании с подвижным расположением устройства может достигать также плохо доступных участков, например углов, причем воздушные сопла не оказываются помехой.
Далее поверхность воздушного дефлектора может регулироваться, т.е. увеличиваться или уменьшаться, чтобы, таким образом, достичь оптимального приспосабливания к соответствующим условиям эксплуатации без внесения технических изменений.
Воздушные сопла могут располагаться во внешней краевой зоне воздушных дефлекторов или соединяться с ней. Особенно же предпочтительно, если несколько воздушных сопел установлены на общем держателе, причем они расположены преимущественно рядом друг с другом, например по прямой и на постоянном расстоянии друг от друга. Разумеется, при этом, согласно изобретению, не исключено, что для индивидуального управления к разным воздушным соплам одного ряда подается разное давление.
Далее значительное преимущество состоит в том, что держатель позиционируется с параллельной главной протяженности поверхности ориентацией, так что расстояние воздушных сопел от поверхности оказывается постоянным, по меньшей мере, для ее существенной части, и поэтому давление распределяется равномерно за счет попадающего на поверхность сжатого воздуха.
Эффективная всасывающая мощность достигается также тогда, когда ряды сопел имеют регулируемый угол наклона и/или регулируемое расстояние до поверхности, чтобы, таким образом, за счет изменения угла течения по отношению к главной протяженности поверхности достичь оптимально согласованной с данным видом загрязнений всасывающей мощности. Разумеется, изменение может осуществляться также во время подвода сжатого воздуха, чтобы, таким образом, нагружать приставшие частицы грязи переменными сжимающими нагрузками.
Кроме того, можно также варьировать расстояние воздушных сопел от всасывающего отверстия в плоскости параллельно поверхности, чтобы, таким образом, можно было соответственно приспособить воздействующую поверхность. Особенно же отвечающим практике является вариант, в котором воздушные сопла отстоят от всасывающего отверстия на расстояние поперек направления всасывания, по меньшей мере, 50 мм, в частности, по меньшей мере, 150 мм. При этом воздушные сопла могут примыкать к соответствующему воздушному дефлектору с периферийной стороны непосредственно, т.е., в основном, без зазора, или отстоять от него на подходящее расстояние. Например, воздушный дефлектор может отстоять от всасывающего отверстия на расстояние поперек направления всасывания от 50 до 300 мм, преимущественно от 80 до 120 мм, причем направление всасывания параллельно нормали к очищаемой поверхности.
В принципе, устройство подходит почти для любых шасси. Преимущественно оно образует вместе с грязесборником и приводным блоком автономный мобильный агрегат, который без проблем может использоваться в метрополитенах.
Разумеется, устройство не ограничено очисткой половых поверхностей. Напротив, за счет подвижного в нескольких горизонтальных и вертикальных положениях расположение устройства подходит в равной степени также для стеновых или потолочных поверхностей. Благодаря этому, следовательно, все сечение туннеля можно соответственно обрабатывать несколькими устройствами за один проход. Если должны очищаться только отдельные участки, то устройства, предназначенные для других областей, можно, при необходимости, использовать для очищаемых поверхностей, чтобы дополнительно повысить там производительность очистки.
Если устройство используется для очистки стеновых или половых поверхностей, в частности внутри туннелей или прочих боковых или верхних ограничительных поверхностей, например верхнего строения путей и стен туннелей, причем устройство содержит несколько, расположенных с обеих сторон всасывающего отверстия воздушных сопел для сжатого воздуха, а несколько всасывающих отверстий покрывают, по меньшей мере, приблизительно все сечение туннеля, в частности полотно пути, стеновую и потолочную поверхности, оказывается, кроме того, особенно целесообразным, если устройство содержит блок управления и датчики для своевременной регистрации соответствующего расстояния или препятствий, ограничивающих свободное пространство. Для этого устройство может быть оснащено соответствующими датчиками измерения расстояния, например лазерными, ультразвуковыми, сонарными или лидарными, которые регистрируют зону в направлении движения устройства перед всасывающим отверстием, могут уже своевременно регистрировать возможные опасности столкновения. Всасывающие отверстия могут двигаться тогда без проблем в соответствующее положение, в частности смещенное назад отклоненное положение, чтобы обеспечить беспрепятственный проезд.
Далее предпочтительно, если всасывающая мощность всасывающего отверстия и/или производительность подвода сжатого воздуха к воздушным соплам регулируется, поскольку за счет этого можно дополнительно оптимизировать энергоэффективность. Для этого всасывающая мощность уменьшается настолько, что надежно достигается результат очистки без создания ненужно высокой всасывающей мощности.
Кроме того, дальнейшая оптимизация всасывающей мощности происходит тогда, когда охватывающий всасывающее отверстие всасывающий колпак или воздушный дефлектор для регулирования переменной ширины перекрываемой всасывающим колпаком поверхности установлен подвижно, в частности поворотно-подвижно. Для этого он может быть установлен поворотно-подвижно вокруг, в основном, вертикальной оси, отстоящей от середины продольной оси, так что поворотное движение приводит к увеличению боковой протяженности всасывающего отверстия.
Изобретение допускает различные варианты его осуществления. Для дальнейшего пояснения принципа его действия один из них изображен на чертежах и описан ниже. На чертежах представляют:
фиг.1 - рельсовое транспортное средство с несколькими предложенными устройствами в действии внутри туннеля закругленной формы сечения;
фиг.2 - рельсовое транспортное средство из фиг.1 в туннеле многоугольной формы сечения;
фиг.3 - перспективный вид предложенного устройства;
фиг.4 - вид сбоку устройства из фиг.3;
фиг.5 - вид сверху на устройство из фиг.3 и 4.
Устройство 1 для очистки образованной стеной или рельсовым полом поверхности 2 преимущественно в подземной части городских железных дорог или трамвайных путей более подробно поясняется ниже с помощью фиг.1-5.
Несколько устройств 1 установлены на рельсовом транспортном средстве 10 таким образом, что они в сочетании с кинематикой движения 11 (не показана) могут без проблем приспосабливаться почти ко всем обычным сечениям, в частности к изображенной на фиг.1 закругленной и изображенной на фиг.2 многоугольной формам сечения. При этом кинематика движения 11 обеспечивает также приспосабливание к желобчатым углублениям 12 в верхнем строении 13 пути или к кабельным опорам 14 на стенах 15 туннеля.
Как видно на фиг.3-5, устройство 1 включает в себя несколько установленных на общем держателе 3 воздушных сопел 4 для подводимого сжатого воздуха, которые расположены с обеих сторон выполненного в виде устья всасывающего отверстия 5 всасывающего колпака 6 и направлены наискось к поверхности 2. При этом всасывающее отверстие 5 окружено двумя примыкающими параллельно и без зазора к нему в горизонтальном направлении воздушными дефлекторами 7, каждый из которых реализован разъемно соединенной с всасывающим колпаком 6 деталью.
Держатели 3 воздушных сопел 4 позиционируются напротив внешнего края соответствующего воздушного дефлектора 7 с изменяемым расстоянием а на соответствующей поворотно-подвижной и регулируемой по длине в разных фиксируемых положениях консоли 8 таким образом, что воздушные сопла 4 наклонены в направлении всасывающего отверстия 5. За счет этого воздушные сопла 4 позиционируются с меньшим по сравнению с всасывающим отверстием 5 расстоянием b до поверхности 2.
Параллельное поверхности 2 расположение воздушных дефлекторов 7 в сочетании с горизонтальным отклонением течения подводимого воздуха приводит к тому, что сжатый воздух воздушных сопел 4 после попадания на очищаемую поверхность 2 сначала отклоняется между соответствующим воздушным дефлектором 7 и поверхностью 2 по стрелке 9 параллельно ей, а после повторного отклонения попадает во всасывающее отверстие 5. В результате при работе устанавливается почти ламинарное течение между воздушным дефлектором 7 и поверхностью 2, которое по сравнению с турбулентным в уровне техники, неопределенно отклоненным на очищаемой поверхности воздушным течением, обеспечивает существенно более высокую производительность очистки.