CN102839746A

CN102839746A - 渠道环保水下清淤车

Info

Publication number: CN102839746A
Application number: CN2012103645413A
Authority: CN
Inventors: 陈明金
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2012-12-26

Abstract

渠道环保水下清淤车，包括车体、行走机构，车体前端安装清泥工作机构，车体上安装密闭舱；清泥工作机构包括切泥组件、泥浆泵，泥浆泵输入端设置在切泥组件处，输出端连接有排泥管；密闭舱内安装驱动装置、主控制器；行走机构与驱动装置传动连接；主控制器包括信号传输装置并通过该信号传输装置与一远程控制装置通讯连接；泥浆泵、驱动装置分别与所述主控制器连接并根据主控制器输出的控制信号动作；还包括浮筒，与车体相对固定，浮筒通过输气管与气泵连接，输气管上设置有控制阀；气泵、控制阀与主控制器连接并根据主控制器输出的控制信号动作。它能够在城市河道、箱涵、工业水池、沟渠、暗渠等环境下干净、高效地清除水底淤泥。

Description

渠道环保水下清淤车

技术领域

本发明涉及一种用于城市河道、箱涵、工业水池、沟渠、暗渠的清除淤泥的机械设备。

背景技术

随着我国经济的发展，城市化建设速度的加快。由于受施工条件的限制，河道暗渠不能及时清淤，天长日久造成对城市的卫生环境影响很大。近年来，国家对城市排水系统的疏浚和环保提出了更高的要求，城市河道的治理愈来愈受重视。

传统的疏浚机械如挖泥船等在狭小的空间内难以使用，而现有人工和清淤设备清淤效率不够理想且安全故障频发。

一种结构简单、小型、可靠的渠道环保水下清淤车的研发需求日益迫切，该种形式的清淤方式能够实现带水作业，不影生产线的正常工作。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种渠道环保水下清淤车，它能够在城市河道、箱涵、工业水池、沟渠、暗渠等环境下干净、高效地清除水底淤泥。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：该渠道环保水下清淤车，包括车体及支撑车体的行走机构，所述车体的前端安装有清泥工作机构，车体上安装有密闭舱；

所述清泥工作机构包括有切泥组件、泥浆泵，泥浆泵的输入端设置在切泥组件处，泥浆泵的输出端连接有排泥管；

所述密闭舱内部安装有驱动装置、主控制器；所述行走机构与所述驱动装置传动连接；所述主控制器包括信号传输装置并通过该信号传输装置与一远程控制装置通讯连接；所述泥浆泵、驱动装置分别与所述主控制器连接并根据主控制器输出的控制信号动作；

还包括浮筒，与所述车体相对固定，所述浮筒通过输气管与气泵连接，所述输气管上设置有控制阀；所述气泵、控制阀与所述主控制器连接并根据主控制器输出的控制信号动作。

优选的：所述切泥组件包括两组螺旋搅刀、控制两组螺旋搅刀升降的升降机构及罩在两组螺旋搅刀上的防泥浆扩散罩；

每组螺旋搅刀包括一搅刀主轴及螺旋绕置固设在搅刀主轴上的搅刀刀片；两搅刀主轴在同一水平面内呈八字形排列设置，且两搅刀主轴的前端的间距大于后端的间距；所述泥浆泵的输入端位于两搅刀主轴的后端之间；两搅刀主轴可绕自身轴线转动的设置在搅刀支架上，搅刀主轴通过传动装置与所述驱动装置连接；

所述防泥浆扩散罩的前端敞开设为搅泥口，防泥浆扩散罩由顶板、左侧板、右侧板连接而成；所述左侧板、右侧板之间的间距沿由前向后的方向逐渐减小；

所述升降机构包括液压缸及液压缸支撑架，所述液压缸的活塞杆与所述搅刀支架连接；所述液压缸与所述驱动装置连接。

优选的：所述泥浆泵的输入端上封盖有筛板，在筛板的另一侧设有杂物切碎装置；该杂物切碎装置包括铰刀及铰刀轴，铰刀轴与所述驱动装置传动连接。

优选的：所述行走机构包括履带式行走装置，履带式行走装置包括两组履带总成，两组履带总成分别设置在车体的两侧，所述履带总成上设有用于涨紧履带的涨紧机构。

优选的：所述行走机构还包括有行走辅助用螺旋桨，所述螺旋桨设置在密闭舱的后方，螺旋桨的安装轴穿过所述密闭舱的舱体并在舱体内与所述驱动装置传动连接，所述螺旋桨的安装轴与密闭舱的舱体之间密封；所述密闭舱内固设有平衡装置，所述平衡装置包括装有水的密闭容器及设置在容器内壁上的测水探头，该测水探头至少设有两个，且分别设置在密闭容器左右两侧的内壁上，且密闭容器左右两侧的内壁上的测水探头位于同一水平面上；所述主控制器根据所述测水探头测得的密闭容器内的水位信号判断密闭舱是否倾斜并根据结果对所述浮筒连接的气泵、控制阀及所述驱动装置输出控制信号。

优选的：所述气泵设置在密闭舱内；所述的控制阀为电磁三位换向阀。

优选的：所述清泥工作机构的左右两侧分别设有导向轮，所述导向轮的安装轴竖直设置。

优选的：还包括一用于置于地面上卷绕排泥管的卷管架，卷管架通过绕一横置的主轴转动的安装在支座上；主轴内沿轴向设有轴向孔，主轴的侧壁上设有与该轴向孔相通的径向通孔；所述排泥管穿过径向通孔进入主轴内的轴向孔，并由轴向孔的另一端引出至主轴外；卷管架的主轴与一设置在所述支座上的电机传动连接。

优选的：所述的车体上还设有潜水摄像头、红外线强光灯，潜水摄像头与所述主控制器之间通讯连接，所述主控制器对红外线强光灯输出灯光控制信号。

优选的：所述密闭舱的舱体顶部设有通气管，通气管的顶端设置有排风扇；舱体外还设有超声波探测器；舱体内设置有湿度传感器，湿度传感器与所述主控制器连接；所述泥浆泵的输入端处设有污泥浓度计，该污泥浓度计与所述主控制器连接。本发明的有益效果是：本发明的技术方案能实现水下清淤作业，即带水作业，不影响正常的生产生活，且具有结构简单，远程控制，使用方便，淤泥清除率高，施工成本低等特点，作业深度可达3米以上，能较好适应城市河道、暗渠等环境工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为实施例中清淤车车体外形结构示意图；

图3为实施例中清泥工作机构处的俯视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为图4中铰刀的结构示意图；

图6为实施例中行走机构中螺旋桨的传动结构示意图；

图7为实施例中行走机构中履带总成的结构示意图；

图8为实施例中通过浮筒与气泵实现上浮和下潜的结构原理示意图；

图9为实施例中卷管架的主轴的局部剖视结构示意图；

图10为实施例中平衡装置的结构示意图；

图11为实施例中平衡装置的工作状态的结构示意图；

图12为实施例中的筛板的主视图；

图13为图12的A-A视图；

图14为图12的B-B视图；

图15为实施例中清淤车车体左视图；

图中：1车体，2清泥工作机构，201泥浆泵，202螺旋搅刀，203搅刀主轴，204搅刀刀片，205搅刀支架，206液压马达，207防泥浆扩散罩，208顶板，209左侧板，210右侧板，211筛板，212铰刀，213铰刀轴，214排泥管，215液压缸，216液压缸支撑架，3密闭舱，4液压站气站集成模块，6主控制器，7履带总成，71驱动轮，72履带，8螺旋桨，9液压马达，10小伞齿轮，11大伞齿轮，12大直齿轮，13小直齿轮，14电磁离合器，15动力输出轴，16浮筒，17气泵，18电磁三位换向阀，181左电磁铁，182右电磁铁，19卷管架，20主轴，201轴向孔，202径向通孔，21支座，22导向轮，23超声波探测器，24通气管，25密闭容器，26测水探头，27排风扇，28涨紧机构。

具体实施方式

如图1、2所示，该渠道环保水下清淤车主要包括车体1、行走机构，所述车体的前端安装有清泥工作机构2，车体上安装有密闭舱3。

该密闭舱3焊接在车体1上，密闭舱3由底部6mm厚钢板，侧面3mm厚钢板及加强肋板焊接成。

该密闭舱3内部安装有驱动装置、主控制器。其驱动装置包括液压马达、液压缸、气泵。密闭舱3内部设置了液压站气站集成模块4，用于为液压马达、液压缸、气泵提供源动力。液压站气站集成模块4中的电机与所述主控制器6连接并根据主控制器6输出的控制信号动作。

如图6、7所示，该渠道环保水下清淤车的行走机构包括履带式行走装置，履带式行走装置包括两组履带总成7，两组履带总成7分别设置在车体1的两侧。所述履带总成上设有用于涨紧履带的涨紧机构28。该行走机构还包括有行走辅助用螺旋桨8，所述螺旋桨8也设置有两个，均位于密闭舱3的后方。

密闭舱3内的液压站气站集成4提供源动力给液压马达9输出动力，经由小伞齿轮10与大伞齿轮11减速传于履带总成7上的驱动轮71，带动履带72。当需要螺旋桨8推进时，液压马达9输出动力经大直齿12与小直齿13减速，再由电磁离合器14将动力传于动力输出轴15上的螺旋桨8。实现清淤车的运行。

同侧的螺旋桨、履带总成共用一个液压马达。即驱动行走机构的液压马达设置有两个，分别驱动左侧、右侧行走机构。

当两侧履带以相同速度转动时，该清淤车完成前进/后退动作，当两侧履带一转一停时，清淤车完成原地向左/右的转动。

安装螺旋桨的动力输出轴与密闭舱之间、安装履带总成中驱动轮的动力轴与密闭舱之间均做密封处理，防止进水。

如图10所示，密闭舱3内中心处固设有平衡装置，所述平衡装置包括装有水的密闭容器25及设置在容器内壁上的测水探头26，该测水探头至少设有两个，且分别设置在密闭容器左右两侧的内壁上，且密闭容器25左右两侧的内壁上的测水探头位于同一水平面上。主控制器6根据测水探头26测得的密闭容器25内的水位信号判断密闭舱3是否倾斜（即设备整体是否倾斜），主控制器6根据判断结果对浮筒16连接的气泵、电磁三位换向阀18及所述驱动装置输出控制信号。

当水位没过一侧的测水探头26时，如图11所示，该侧的测水探头26将信息传递给主控制器6，主控制器6做出响应同时控制气泵和同一侧驱动装置的电磁离合器。其中，气泵向倾斜一侧的浮筒充气排出部分水，使机器重新达到平衡；同时电磁离合器闭合启动螺旋桨推动机器前进，直至该侧的测水探头脱离水面，清淤车重新处于平衡状态，此时气泵停止工作，电磁离合器断电重新回到分离状态。

如图2、3、4所示，清泥工作机构2包括有切泥组件、泥浆泵201。所述泥浆泵201与所述主控制器6连接并根据主控制器6输出的控制信号动作。

所述切泥组件包括两组螺旋搅刀202、控制两组螺旋搅刀升降的升降机构及罩在两组螺旋搅刀上的防泥浆扩散罩207。

每组螺旋搅刀202包括一搅刀主轴203及螺旋绕置固设在搅刀主轴上的搅刀刀片204。两搅刀主轴203可绕自身轴线转动的设置在搅刀支架205上，搅刀主轴203通过齿轮传动装置与液压马达206的输出端连接。

两搅刀主轴203在同一水平面内呈八字形排列设置，如图2、3所示，且两搅刀主轴203的前端的间距大于后端的间距。螺旋搅刀202转动时，将淤泥搅动。两螺旋搅刀202的前端之间即为清泥的宽度范围。

泥浆泵201的输入端位于两搅刀主轴203的后端之间，也即位于两螺旋搅刀202后端之间。

其防泥浆扩散罩207的前端敞开设为搅泥口，防泥浆扩散罩207由顶板208、左侧板209、右侧板210连接而成；所述左侧板209、右侧板210之间的间距沿由前向后的方向逐渐减小。防泥浆扩散罩207将搅起的泥浆控制在一定范围内，由泥浆泵201实时抽出，防止泥浆扩散，泥浆泵201抽取过多的水，有利于提高清淤效率。该防泥浆扩散罩17的外形由流体动力学分析计算而得，经过实际验证，具有良好的水动力性能，能够大幅提高泥浆泵201的性能，提高淤泥的清除率与泥浆的浓度。在泥浆泵201的输入端处可设污泥浓度计，该污泥浓度计与所述主控制器6连接，将采集到的污泥浓度数据传输至主控制器6处理。

该泥浆泵201的输入端上封盖有筛板211，如图12、13、14所示，在筛板211的另一侧设有杂物切碎装置。如图5所示，该杂物切碎装置包括铰刀212及铰刀轴213，铰刀轴213通过齿轮传动装置也与液压马达206连接。即液压马达206同步驱动铰刀212、螺旋搅刀202。泥浆泵在抽取泥浆时，泥浆中的杂物（例如塑料袋、布片等）即可通过高速转动的铰刀212切碎，经过筛板211一起被泥浆泵201抽出，防止泥浆泵201工作过程中被泥浆中的杂物阻塞。

泥浆泵201的输出端连接有排泥管214。泥浆泵201抽取的泥浆由排泥管214排出至指定位置。

排泥管214在工作过程中太沉重，不容易移动。为此，设置了一用于置于地面上卷绕排泥管的卷管架19，卷管架19通过绕一横置的主轴20转动的安装在支座21上；如图9所示，主轴20内沿轴向设有轴向孔201，主轴的侧壁上设有与该轴向孔相通的径向通孔202。所述排泥管214穿过径向通孔202进入主轴20内的轴向孔201，并由轴向孔201的另一端引出至主轴20外。卷管架19的主轴20与一设置在所述支座21上的电机传动连接。这样只需要利用卷管架19收放排泥管214即可，节省人力。

带动切泥组件升降的升降机构包括液压缸215及液压缸支撑架216，所述液压缸215的活塞杆与所述搅刀支架205连接。切泥组件的向上移动，可避免清淤车在爬坡过程中使工作组件与地面发生碰撞。

该清淤车的车体1两侧对称固设有浮筒16。如图8所示，浮筒16通过输气管与气泵17连接，所述输气管上设置电磁三位换向阀18。所述气泵17、电磁三位换向阀18与所述主控制器6连接并根据主控制器6输出的控制信号动作。

当需要下潜时，水进入浮筒16，增加重量下潜，当需要上浮时，气泵17向浮筒16注入空气，排除水，使清淤车上浮。

具体原理如图8所示：

当电磁三位换向阀18的左电磁铁181、右电磁铁182都不开启时，电磁三位换向阀18处于中位，即B的状态，此时，浮筒16内保持平衡即不进水，也不充气，整个清淤车处于前一个状态。

当左电磁铁181启动时，电磁三位换向阀18处于左位，即A状态，此时，浮筒16直接与外界相通，浮筒16进水排气，整个清淤车下潜。

当右电磁铁182启动时，电磁三位换向阀18处于右位，即C状态，此时，浮筒16直接与气泵17相通，浮筒16进气排水，整个清淤车上浮。当清淤车整体悬浮时，电磁离合器14吸合，动力输出轴15带动螺旋桨7-43启动，实现清淤车悬浮状态下的前进。

该清淤车的部件布局合理，重心低于浮心，能够抵抗水流的冲击，具备良好的水下工作性能。

为了防止清淤车在工作过程中行进时与周围障碍物发生碰撞，受到损坏，该清淤车在所述清泥工作机构的左右两侧分别设有导向轮22，所述导向轮22的安装轴竖直设置。所述的车体1上还可设潜水摄像头、红外线强光灯，潜水摄像头与所述主控制器之间通讯连接，所述主控制器对红外线强光灯输出灯光控制信号，便于操作者观测水下状况。密闭舱3的舱体外还设有超声波探测器23，如图15所示。该超声波探测器23能够识别水下清淤车周围障碍物，也防止发生碰撞损坏舱体，致使密闭舱3的舱体进水发生漏电事故。

所述密闭舱3的舱体顶部设有通气管24，通气管24的顶端设置有排风扇27；舱体内设置有湿度传感器，湿度传感器与所述主控制器连接。

所述主控制器6包括信号传输装置并通过该信号传输装置与一远程控制装置（即遥控器）通讯连接。操作者可以采用遥控器或遥控PC，通过无线通信控制该清淤车。该主控制器6采用嵌入式PC，完成功能选择、数据处理、轨迹生成等功能；采用AVRmega16单片机作为主控制器。

其实现的功能主要包括：

（1）污泥浓度计的自动化采集测量和显示：

正确读取污泥浓度计的数据，并将读取到数据通过RS-485传送到遥控器来，并显示出来。

且污泥浓度计将污泥浓度转化为信号传与AVRmega16单片机。该单片机根据该信号输出控制信号经继电器、电磁调速阀等附加装置控制液压缸215升降速度，实现不同浓度不同的清淤速度。

（2）超声波组网测距：

由于清淤车在行进的途中，可能会偏离了预定的方向，并可能与周围的墙体发生碰撞，所以通过超声波的组网测距来实时的监控清淤车与地下水沟的墙体的距离，通知人工输入，设定清淤车与墙体的最短距离，从而避免清淤车与墙体相撞。

使用超声波探测器23测量距离，并将两个或者多个超声波探测器23组网，AVRmega16单片机将采集到的距离信息即时的通过RS-485发送到遥控器，并即时显示，同时可以人工设定清淤车与墙体的最短距离，当超过设定的距离，报警提示操作人员。

（3）远距离RS-485通信：

由于清淤车在地下水沟行走的距离较远，目前至少需要行进100米以上，而简单的RS-232不能实现远距离的通信，现采用RS-485来实现远距离的通信，RS-485最远通信距离可以达到1200米，以目前的要求是至少100米来看，很好的达到了设计的要求。可以稳定通畅无错误的实现RS-485远距离通信。

（4）遥控器

内容：通过RS-485，可以将清淤车上采集的数据发送到工作人员持有的设备中去，而工作人员持有的设备就是所述的遥控器，遥控器上可以显示清淤车污泥浓度计测量的污泥浓度的值，组网超声波测量到墙体的距离。此外遥控器上设置输入装置，用于设定清淤车与墙体的最短距离，同时遥控器的显示屏可采用HS-LCD12864显示，这款液晶包含有中文字库，可以显示中文，可以满足需要显示的数据的需要。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

例如主控制器也可设置在密闭舱外等，只是结构复杂，不容易实现。

该渠道环保水下清淤车，车体前部可安装有前车盖，前车盖能起减少车体行走阻力作用及美观作用。

该渠道环保水下清淤车的密闭舱采用内外双焊接构造，保证密闭舱的密闭的可靠性。

该渠道环保水下清淤车，也可以采用电机作为动力装置代替液压马达，属于技术的等同替换，本领域内的普通技术人员很容易能够想到并实施。

Claims

1.渠道环保水下清淤车，其特征是：包括车体及支撑车体的行走机构，所述车体的前端安装有清泥工作机构，车体上安装有密闭舱；

2.根据权利要求1所述的渠道环保水下清淤车，其特征是：所述切泥组件包括两组螺旋搅刀、控制两组螺旋搅刀升降的升降机构及罩在两组螺旋搅刀上的防泥浆扩散罩；

3.根据权利要求1或2所述的渠道环保水下清淤车，其特征是：所述泥浆泵的输入端上封盖有筛板，在筛板的另一侧设有杂物切碎装置；该杂物切碎装置包括铰刀及铰刀轴，铰刀轴与所述驱动装置传动连接。

4.根据权利要求1所述的渠道环保水下清淤车，其特征是：所述行走机构包括履带式行走装置，履带式行走装置包括两组履带总成，两组履带总成分别设置在车体的两侧，所述履带总成上设有用于涨紧履带的涨紧机构。

5.根据权利要求1或4所述的渠道环保水下清淤车，其特征是：所述行走机构还包括有行走辅助用螺旋桨，所述螺旋桨设置在密闭舱的后方，螺旋桨的安装轴穿过所述密闭舱的舱体并在舱体内与所述驱动装置传动连接，所述螺旋桨的安装轴与密闭舱的舱体之间密封；所述密闭舱内固设有平衡装置，所述平衡装置包括装有水的密闭容器及设置在容器内壁上的测水探头，该测水探头至少设有两个，且分别设置在密闭容器左右两侧的内壁上，且密闭容器左右两侧的内壁上的测水探头位于同一水平面上；所述主控制器根据所述测水探头测得的密闭容器内的水位信号判断密闭舱是否倾斜并根据结果对所述浮筒连接的气泵、控制阀及所述驱动装置输出控制信号。

6.根据权利要求1所述的渠道环保水下清淤车，其特征是：所述气泵设置在密闭舱内；所述的控制阀为电磁三位换向阀。

7.根据权利要求1所述的渠道环保水下清淤车，其特征是：所述清泥工作机构的左右两侧分别设有导向轮，所述导向轮的安装轴竖直设置。

8.根据权利要求1所述的渠道环保水下清淤车，其特征是：还包括一用于置于地面上卷绕排泥管的卷管架，卷管架通过绕一横置的主轴转动的安装在支座上；主轴内沿轴向设有轴向孔，主轴的侧壁上设有与该轴向孔相通的径向通孔；所述排泥管穿过径向通孔进入主轴内的轴向孔，并由轴向孔的另一端引出至主轴外；卷管架的主轴与一设置在所述支座上的电机传动连接。

9.根据权利要求1所述的渠道环保水下清淤车，其特征是：所述的车体上还设有潜水摄像头、红外线强光灯，潜水摄像头与所述主控制器之间通讯连接，所述主控制器对红外线强光灯输出灯光控制信号。

10.根据权利要求1所述的渠道环保水下清淤车，其特征是：所述密闭舱的舱体顶部设有通气管，通气管的顶端设置有排风扇；舱体外还设有超声波探测器；舱体内设置有湿度传感器，湿度传感器与所述主控制器连接；所述泥浆泵的输入端处设有污泥浓度计，该污泥浓度计与所述主控制器连接。