[发明专利]隧道排水系统清洗装置与方法及清洗半球构造设计方法

权利要求书

1.一种隧道排水管清洗装置，其特征在于：包括清洗管，清洗管包括注液管，所述注液管周侧连通设置有伸缩管，所述伸缩管远离注液管的一端螺纹连接有清洗半球。

2.根据权利要求1所述的一种隧道排水管清洗装置，其特征在于：所述清洗半球包括壳状的圆柱段和半球段，所述半球段端部设置有V型槽，V型槽内设置有反滤层，所述半球段上还设置有喷嘴罩。

3.根据权利要求2所述的一种隧道排水管清洗装置，其特征在于：所述注液管由若干管节拼接而成。

4.一种隧道排水管清洗方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，确定排水管的位置并进行钻孔检查，从而确定排水管内各段管道内径以及管道内部的堵塞情况；

S2，将若干管节拼接成清洗管，并根据排水管内各段管道的内径调节伸缩管的长度，使得清洗半球与排水管内壁间距在15-20cm之间；然后将拼接好的注液管沿着将要清洗的排水管内壁缓慢放入至指定位置；

S3，通过清洗管将有压液体注入；有压液体通过伸缩管流入到清洗半球，通过V型槽喷嘴喷射而出，有压液体喷射到排水管内，并部分附着在内壁上；

S4，通过转动注液管带动伸缩管和清洗半球同步转动，且增加回旋，可对排水管道全方位清洗；

S5，清洗完毕后，将清洗装置收回。

5.一种清洗半球的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，定义V型槽的半角为开槽半角α，开槽深度为t，清洗半球所射出的射流水两侧的外轮廓切线之间的夹角为扩散角为θ，半球段的半径为r，圆柱段直径为d，圆柱段长度为L，有压液体的流量为q；

其中，随着V型槽开槽半角α增大，射流水的厚度的增加，使射流水的表面张力増大，从而使射流水不易扩散，最终导致扩散角θ减小，清洗范围减小；并且当V型槽开槽半角增大时，使出口截面积增大，从而流量增大；

由开槽半角与扩散角度、流量关系求得最佳开槽角度：

扩散角度与开槽半角关系：

θ＝a₁+b₁×α (1)

式中：θ—扩散角度；α—开槽半角；a₁、b₁—比例系数，其中b₁＜0，60°≥α≥25°；

流量与开槽半角关系：

q＝a₂+b₂×α (2)

式中：q—流量；α—开槽半角；a₂、b₂—比例系数，其中b₂＞0，60°≥α≥25°；

由q＝θ可得，开槽半角若计算求得开槽半角α不在60°≥α≥25°范围内，则取α＝60°；

步骤2，由开槽深度t与扩散角θ、流量q的关系求得合适的开槽深度t：

V型槽开槽深度t的增大，喷射角逐渐增大，流量逐渐减小；

由开槽深度与扩散角度、流量关系求得合适的开槽深度：

扩散角度与开槽深度关系：

θ＝a₃+b₃×t (3)

式中：θ—扩散角度；t—开槽深度；a₃、b₃—比例系数，其中b₃＞0，0≤t≤0.3mm

流量与开槽深度关系：

q＝a₄+b₄×t (4)

式中：q—流量；t—开槽深度；a₄、b₄—比例系数，其中b₄＜0，0≤t≤0.3mm由q＝θ可得：有两种情况：第一，在0≤t≤0.3mm范围内无交点，则取t＝0.1～0.2mm；第二，在0≤t≤0.3mm范围内相交，可得

步骤3，确定射流压力：从V型喷嘴出口到管壁内壁不考虑能量损失：

式中：F—射流打击力；d₁—当量直径；P—射流压力

其中当量直径d₁等于弧形喷嘴直径

当射流打击力等于门限压力，由式(5)可得出射流打击力临界值：

射流压力与射流速度关系：

式中：υ—射流速度；k—比例系数

将射流打击力临界值代入式(6)，可得出射流速度临界值：

单位时间内，通过喷嘴的流量