CN104294873A - 一种水力自耕式吸泥头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水力自耕式吸泥头，其特征在于它包括钢管、叶轮组、整流片、主动轴、从动轴、齿轮组、轴承、耕犁、过滤网和保护罩，其中：钢管内设置叶轮组和整流片，整流片固定在钢管内壁，主动轴从整流片中心的轴承内穿过，齿轮组固定在主动轴和从动轴上，轴承内嵌在齿轮内，耕犁焊接在齿轮组上，过滤网套在钢管的进水口，保护罩将所述各部件封装在内。本发明可利用外部输沙管道中高速水流的能量驱动本发明钢管内的叶轮高速转动，使得最终作用在耕犁上的力量能够轻松地搅起沉淀在库底的淤泥，无需外加其它动力源装置即可达到对水库水下清淤排沙一体化效果。

Description

一种水力自耕式吸泥头

技术领域

    本发明属于水利工程技术领域，特别是涉及用于清除水库内淤积泥沙的一种水力自耕式吸泥头。

 

背景技术   

我国现有水库8.6万座，多数是在20世纪50—60年代兴建的，缺乏有效的排沙设计，多年运行之后已普遍出现泥沙淤积现象，严重削减了水库的兴利库容。水库泥沙淤积使水库库容减小，降低蓄水能力，特别是西北地区，河流来沙量大，被泥沙淤积的水库甚至完全丧失水库功能。部分水库设计有排沙底孔，但只能将排沙底孔口门附近的泥沙排走，且大流量排沙浪费水资源。

水库水下清淤，利用水库大坝上下游压力差，将高含沙水流排出库外，是当前最为高效节能的清淤措施，但因库底泥沙板结，吸泥头的吸力有限，需要配置动力搅动库底泥沙，提高排沙清淤效率。

中国专利申请CN85203938 提出一种“改进型水力吸泥装置”，该装置包括分离式控制牵引系统，一个耕刮吹吸式吸泥头和钢管间设橡胶加筋软接头构成的输泥管道及浮吊输泥管的浮箱；分离式控制牵引系统的特征是控制，牵引设备分散布置，牵引力直接作用于吸泥头，吸泥头水下位置通过钢丝绳由起吊卷扬机控制；耕刮吹吸式吸泥头特征是以耕犁直接耕起淤积泥沙，耕犁、进泥口，弧形刮泥板对称布置，内设活动导流板和喷嘴；橡胶加筋软接头的特征是以钢筋为环筋，钢丝绳为纵筋构成管网骨架，粘结橡胶形成管壁。该装置的不足是需要大型柴油机作为动力拖动耕刮吹吸式吸泥头。

中国专利申请201220747104提出一种“水力工程清淤装置”，该装置包括支架、抽管，其特征在于所述的支架前端设有震动装置，震动装置一侧设有抽管头，还包括吊升机，吊升机上设有吸力泵，抽管一端连接有吸力泵，另一端连接有抽管头，所述的吊升机通过钢丝绳与支架连接。该装置采用震动的方式将淤泥震动松软，再通过吸力泵的吸力，将淤泥由抽管头吸入抽管，将淤泥排走。该装置的不足同样是需要提供很大的动力能量来震动淤泥，并用吸力泵将泥沙排出。

 

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种水力自耕式吸泥头，本发明可利用外部输沙管道中高速水流的能量驱动本发明钢管内的叶轮高速转动，使得最终作用在耕犁上的力量能够轻松地搅起沉淀在库底的淤泥，无需外加其它动力源装置即可达到对水库水下清淤排沙一体化效果。

根据本发明提出的一种水力自耕式吸泥头，其特征在于它包括钢管、叶轮组、整流片、主动轴、从动轴、齿轮组、轴承、耕犁、过滤网和保护罩，其中：所述钢管内设置叶轮组和整流片，整流片固定在钢管内壁，主动轴从整流片中心的轴承内穿过，齿轮组固定在主动轴和从动轴上，轴承内嵌在齿轮内，耕犁焊接在齿轮组上，过滤网套在钢管的进水口，保护罩将所述各部件封装在内。

本发明的实现原理是：本发明的钢管内设置叶轮组，利用输沙管道中高速水流的能量驱动钢管内叶轮高速转动，使得对叶轮组的冲力在主动轴上产生了扭力；主动轴与从动轴5之间通过齿轮组变速，增大了在耕犁上的扭矩；钢管下端设置轴承，轴承外设置齿轮，耕犁的固定端在轴承与齿轮之间随着齿轮转动，搅动库底淤泥，并可通过调整耕犁的力臂即离轴心距离来调整其扭力。

本发明与现有技术相比其显著优点在于：一是本发明能够利用外部输沙管道中高速水流的能量驱动本发明钢管内的叶轮高速转动，由主动轴旋转并通过变速齿轮带动从动轴旋转，再通过第二组变速齿轮带动耕犁旋转，增大了耕犁的扭矩，使得最终作用在耕犁上的力量能够轻松地搅起沉淀在库底的淤泥，泥沙通过绞吸头和输沙管排出到水库下游，发挥出最大的工作效率。二是本发明不需要外加其它动力源装置，即可达到对水库水下清淤排沙一体化效果，节能环保，且清淤排沙的运行成本显著降低。

 

附图说明

图1是本发明提出的一种水力自耕式吸泥头的结构剖面示意图。

 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

结合图1，本发明提出的一种水力自耕式吸泥头，它包括钢管（1）、叶轮组（2）、整流片（3）、主动轴（4）、从动轴（5）、齿轮组（6）、轴承（7）、耕犁（8）、过滤网（9）和保护罩（10），其中：所述钢管（1）内设置叶轮组（2）和整流片（3），整流片（3）固定在钢管（1）内壁，主动轴（4）从整流片（3）中心的轴承内穿过，齿轮组（6）固定在主动轴（4）和从动轴（5）上，轴承（7）内嵌在齿轮内，耕犁（8）焊接在齿轮组（6）上，过滤网（9）套在钢管（1）的进水口，保护罩（10）将所述各部件封装在内。

本发明进一步的优选方案是：叶轮组2的叶轮为3～5片；整流片（3）的数量与叶轮组（2）的叶轮数量相同，整流片（3）的安装倾角与叶轮组（2）的叶轮正交设置；齿轮组（6）的材质为28MnCr5齿轮钢，能够保证满足扭矩的条件下取最大的转速比；耕犁（8）齿尖上镶入耐磨抗拉的铬镍钼合金钢。

本发明的使用过程为：本发明作为水下清淤排淤一体化装置的自耕式吸泥头，利用外部高速水流从钢管（1）底部管口流入，驱动第1个叶轮，经第1组整流叶片，驱动第2个叶轮，经第2组整流叶片，驱动第3个叶轮，主动轴（4）与叶轮（2）同步旋转，通过齿轮组（6）带动从动轴（5）转动，从动轴（5）下端的齿轮组（6）带动内设轴承（7）的耕犁（8）的齿轮转动，从而疏松底泥，使得高含沙水流从管口吸入沿着输沙管排到水库下游。

本发明的具体实施例。以提供直径为320mm无缝钢管的水力自耕式吸泥头为例，本发明各部件的具体尺寸及设计要求如下：

钢管（1）：采用φ320mm无缝钢管、管壁厚10mm；钢管（1）的进水口安装过滤网（9），防止长纤维物质吸入管内缠住叶轮。

叶轮组（2）：采用5叶轴流式水轮机，转轮轮毂直径100mm；叶轮组（2）设有3个转动叶轮，以增大水流对叶轮的冲力。

整流片（3）：采用轮毂的直径与叶轮组（2）的叶轮相同，均为100mm，5个整流片的方向与叶轮组（2）的叶轮正交设置；在叶轮组（2）的第2、3个叶轮前安装整流片（3），以调准水流方向，增大水流对叶轮的正向冲力。

主动轴（4）：采用40CrMn材料、直径为φ50mm。

从动轴（5）：采用40CrMn材料、直径φ50mm。

齿轮组（6）：设置大小齿轮，主动轮12齿，从动轮120齿，两组齿轮减速，使叶轮组（2）与耕犁（8）的转速比为100：1，增大耕犁（8）的扭矩。

轴承（7）：内径320mm、外径420mm。

耕犁（8）：连接到齿轮，随齿轮一起做圆周运动。

过滤网（9）：为方形过滤网，长800mm×宽600mm，固定在保护罩（10）的管口、网眼50mm×50mm。

保护罩（10）：采用1mm不锈钢材料、长800mm×宽600mm×高1500mm；应确保整个吸头安装在保护罩（10）内，以防止碰撞造成从动轴（5）变形，防止水中杂物卡住齿轮，影响工作效率。

本发明的具体实施方式中凡未涉到的说明属于本技术领域的公知技术，可参考公知技术加以实施。

本发明经反复试验验证，取得了满意的应用效果。

Claims (5)

1.一种水力自耕式吸泥头，其特征在于它包括钢管（1）、叶轮组（2）、整流片（3）、主动轴（4）、从动轴（5）、齿轮组（6）、轴承（7）、耕犁（8）、过滤网（9）和保护罩（10），其中：所述钢管（1）内设置叶轮组（2）和整流片（3），整流片（3）固定在钢管（1）内壁，主动轴（4）从整流片（3）中心的轴承内穿过，齿轮组（6）固定在主动轴（4）和从动轴（5）上，轴承（7）内嵌在齿轮内，耕犁（8）焊接在齿轮组（6）上，过滤网（9）套在钢管（1）的进水口，保护罩（10）将所述各部件封装在内。

2.根据权利要求1所述的一种水力自耕式吸泥头，其特征在于叶轮组（2）的叶轮为3～5片。

3.根据权利要求1所述的一种水力自耕式吸泥头，其特征在于整流片（3）的数量与叶轮组（2）的叶轮数量相同，整流片（3）的安装倾角与叶轮组（2）的叶轮正交设置。

4.根据权利要求1所述的一种水力自耕式吸泥头，其特征在于齿轮组（6）的材质为28MnCr5齿轮钢。

5.根据权利要求1所述的一种水力自耕式吸泥头，其特征在于耕犁（8）齿尖上镶入耐磨抗拉的铬镍钼合金钢。