(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210877679.7 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 广西北投 交通养护科技 集团有限公 司 地址 530029 广西壮 族自治区南宁市良秀 区五象大道金 龙路2号广西能源大厦 申请人 西南交通大 学　 成都扬华源动新材 料科技有限公司 (72)发明人 蒋雅君　肖华荣　骆俊晖　黄海峰　 廖来兴　罗资清　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 石艳红 (51)Int.Cl. B08B 9/043(2006.01)B08B 9/045(2006.01) B08B 13/00(2006.01) E21F 16/02(2006.01) E21F 17/00(2006.01) (54)发明名称 隧道排水系统清洗装置与方法及清洗半球 构造设计方法 (57)摘要 本发明公开的隧道排水系统清洗装置与方 法及清洗半球构造设计方法， 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。 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。 所述 注液管由若干管节拼接而成。 本发 明适用隧道排 水系统各种直径的圆形管道， 同时可以实现长距 离管道冲刷清洗， 提高隧道养护效率， 降低养护 成本。 同时， 通过对清洗半球结构 装置设计， 使 其 能够达到最佳清洗效果， 还可以节约大量冲洗液 体， 满足绿 色施工， 响应节约资源倡导。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 115488114 A 2022.12.20 CN 115488114 A 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：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115488114 A 2θ ＝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 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115488114 A 3