CN106087855B - 一种基于泥沙流变的流化促冲装置 - Google Patents
一种基于泥沙流变的流化促冲装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于泥沙流变的流化促冲装置，包括：壳体、承载部件、进流部件、减振连接件、供流部件、振动单元、导流部件和补流部件；壳体设置在承载部件上，壳体的上部设有用于与进流部件联通的孔，在壳体的底部开有用于与补流部件联通的若干孔；进流部件设置在壳体前端侧壁上，进流部件的上端连接减振连接件；供流部件设置在壳体内的上部，供流部件的前端与进流部件联通，供流部件的底部与导流部件联通；振动单元设置在壳体底部，振动单元的上部设置有进流口用于与导流部件联通；补流部件设置在承载部件底部。本发明集成一体化，易安装、拆卸，能在不同待处理区域反复使用，操作简单，施工安全，广泛适用于水库、港池、航道等的清淤工程。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程及水环境保护工程技术领域，具体地，涉及一种基于泥沙流变的流化促冲装置。
背景技术
据2013年的普查，库容10万方及10万方以上的水库我国就有9.8万余座。大型水库约756座，其总库容为7499.85亿m3，占全国水库总库容的80.45％。中型水库4938座，其总库容为1119.76亿m3；小型水库93308座，其总库容为703.51亿m3。
全球水库泥沙淤积问题相当严重。据统计，全球范围内每年由于泥沙淤积水库库容的损失率约为1％，相当于500亿m3的年库容损失率。美国的年平均库容损失率为0.22％，津巴布韦超过了0.5％，摩洛哥约为0.7％，士耳其约为1.2％。我国水库泥沙淤积问题更为严重。我国七大江河的年输沙量高达23亿t，成为这些水库泥沙淤积的巨大来源，截至1981年我国水库总淤积量达115亿m3，占统计水库总库容的14.2％，年平均库容损失率高达2.3％。
针对水库普遍存在的泥沙淤积问题，将我国常用的泥沙防治方法归纳总结为减少入库泥沙、排沙冲沙出库和机械清淤三类。减少入库泥沙的方法主要包括：在水库上游采取拦沙方法，减少入库泥沙，是防止和减少水库淤积的最根本办法，常见方法有水土保持、修建拦泥坝、引洪放淤以及绕库排浑等。排沙冲沙出库方法包括排沙出库和水力冲沙两种类型。机械清淤利用设备直接将水库淤沙挖除排出，实现减淤。常见清淤机械设备有挖泥船和水力吸泥清淤系统等。但对于淤泥质的粘性底床，由于粘性泥沙的粘滞力很高，难于冲刷或开挖，现有常规的方法在面对粘性泥沙时的清淤效率很低，因此亟待工艺上的创新与综合措施的实施。
经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号：200610162661.X，专利名称为：水库清淤装置，该专利是一种水库清淤装置，是由多节管子组联而成的Y字型结构，它在水库中能以自然水压为动力，高浓度小流量不间断的向库外排放泥沙，从而达到恢复库容，增加发电量改善航道之目的，同时它还具有结构简单，工作可靠等特点。其主要不足之处在于：1)无法冲动粘滞性高的底泥，在处理细颗粒粘性淤泥时，无法起到很好的效果2)装置灵活性差，难以控制清淤位置与清淤深度。
中国专利申请号为：201310627643.4，专利名称为：清淤船用耙吸装置，该专利包括：括耙壳，耙壳由侧面板和后端的后盖围成，在耙壳的前端留有淤泥进口，在耙壳的后端下面设有淤泥排口，排口处连接有淤泥排管；所述的耙壳内排列有竖向的多个隔板，在耙壳外侧设有与高压水枪相连接的供水管，供水管连接有多个分水管，分水管的端头位于耙壳的下方。由于在耙壳内侧有隔板，不但增加了耙壳的强度，而且使淤泥分别通过相邻隔板之间进入，保证壳体内腔吸入的淤泥尽量均匀；供水管通过管路与船舶上的高压供水装置相接，供水装置的水源为作业区域的海水或河水等，供水时，高压水可自分水管射出，由于分水管连接在耙吸装置处，使耙吸所处位置的沉积的淤泥被击溃，与水混合形成松散的泥浆，便于被泥浆泵吸入。其不足之处主要在于：1)在处理高固结的粘性底泥时，由于底泥强度太高，高压水冲刷的方法难以取得很好的效果；2)高压水冲刷的能量利用率低，其能量不能直接作用于剪切泥土，能量损耗大；3)高压水冲刷会造成大量底泥悬扬，造成环境污染。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种能够流化泥质底床，大幅提高底泥冲刷率的流化促冲装置，所述装置集成一体化，易安装、拆卸，能在不同待处理区域反复使用，操作简单，施工安全。
为实现以上目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明提供一种基于泥沙流变的流化促冲装置，包括：壳体、承载部件、进流部件、减振连接件、供流部件、振动单元、导流部件和补流部件；其中：壳体设置在承载部件上，壳体的上部设有用于与进流部件联通的孔，在壳体的底部开有用于与补流部件联通的若干孔；进流部件设置在壳体前端侧壁上，进流部件的上端连接减振连接件；供流部件设置在壳体内的上部，供流部件的前端与进流部件联通，供流部件的底部与导流部件联通；振动单元设置在壳体底部，振动单元的上部设置有进流口用于与导流部件联通；补流部件设置在承载部件底部；
减振连接件连接用于提供高压流体的外部高压泵，高压流体通过进流部件进入供流部件，并通过多个导流部件分配至各振动单元中，使各振动单元产生高频振动，由于振动作用，底床泥沙被流化，补流部件自动插入底床中；通过补流部件流入底床的补流，底床进一步被流化。
优选地，所述壳体由金属或高强度非金属材料制成，壳体设置在泥撬上，用于为所述装置的其它部件提供保护外壳。
优选地，所述泥撬由金属或高强度非金属材料制成，作为承载平台，使所述装置在泥面上平稳前进以防止陷入底床。
优选地，所述进流管是外部流管与供流部件之间的连接通道，使得流体能够流入供流部件中。
优选地，所述减振接头由非金属弹性材料制成，用于消减振动对外部的影响，减小振动能量损耗。
优选地，所述供流部件是在壳体内部上方隔离出的一蓄流腔室，用于将流体均匀分配至各振动单元。
优选地，所述振动单元为将高压流体产生的动能转化为高频振动的振动器；多个振动单元安装在壳体底部，作为振动流化作用的发生器。
优选地，所述导流部件是联通供流室与振动单元的漏斗形管道，使得供流室中的流体能高速流入振动单元中，为振动单元提供动力。
优选地，所述补流部件为由高强度材料制成的空心圆柱；补流部件设置在承载部件底部并与壳体底部所开的孔联通，用于将振动单元产生的振动传递到底床泥沙，并将壳体内的流体补入作用面以冲洗泥沙。
进一步的，所述装置进一步包括拖曳部件，拖曳部件设置在壳体前部，用于将所述装置拖曳至指定区域。
优选地，所述拖曳部件由高强度金属材料制成，拖曳部件连接所述壳体与外部动力源，外部动力源通过拖曳部件拖曳所述装置前进。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过振动作用将淤积泥沙流化，大幅降低底泥粘滞力，可以显著提高底泥冲刷率，大幅增强了底床的清淤效率；使用流动发生的振动方式，能耗低，并且能通过补流进一步加强促冲效果；定点振动的方式使得清淤位置可控，清淤深度可控，作用范围可控，提高了清淤作业的可控性；本发明装置集成一体化，易安装、拆卸，能在不同待处理区域反复使用，操作简单，施工安全。本发明广泛适用于为水库，港池，航道等的清淤工程。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例整体结构示意图；
图2为本发明一实施例局部剖视示意图；
图中：壳体1、泥撬2、进流管3、减振接头4、供流室5、振动单元6、导流管7、补流柱8、拖缆9。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为便于理解具体技术方案，以下实施例中，承载部件采用泥撬为例，进流部件采用进流管为例，减振连接件采用减振接头为例，供流部件采用供流室为例，导流部件采用导流管为例，补流部件采用补流柱为例，应当理解的是，在其他实施例中，这些部件也可以采用其他的实现形式，只要能实现本发明中所对应的功能即可。
实施例1
如图1-2所示，本实施例提供一种液动振动器支持的流化促冲装置，该装置由壳体1、泥撬2、进流管3、减振接头4、供流室5、振动单元6、导流管7、补流柱8和拖缆9构成，其中：壳体1设置在泥撬2上，在壳体1的上部开孔与进流管3联通，在壳体1的底部开有数孔与补流柱8联通；进流管3设置在壳体1前端侧壁上，进流管3的上端连接减振接头4；供流室5设置在壳体1内上部，供流室5的前端与进流管3联通，供流室5的下部与多个导流管7联通；振动单元6设置在壳体1底部，振动单元6的上部进流口与导流管7联通；补流柱8设置在泥撬2底部；拖缆9设置在壳体1前部。
本实施例中，所述壳体1是由不锈钢钢板制作的高0.5m、宽6m、长3m的长方体，其作用是为装置的其它部件提供保护外壳。
本实施例中，所述泥撬2由2cm厚钢板制成，作为承载平台，使其在泥面上平稳前进。
本实施例中，所述进流管3是由不锈钢管材制成的直径0.1m、高0.2m的圆管，作为外部水管与供流室5之间的连接通道。
本实施例中，所述减振接头4是由橡胶材料制成的圆柱形连接头，其作用是消减由壳体1传来的振动对外部的影响，减小振动能量损耗。
本实施例中，所述供流室5是由不锈钢板在壳体1内部上方隔离出来的一个高0.1m、宽6m、长3m的蓄水腔室，其作用是将水均匀分配至各振动单元6。
本实施例中，所述振动单元6是24个频率可达100Hz的液动振动器，分为4排6列均匀分布壳体1底部，作为振动流化作用的发生器。
本实施例中，所述导流管7是由耐压1.6mpa的PE材料制成的漏斗形圆管，其作用是将供流室5中的水导入振动单元6之中。
本实施例中，所述补流柱8是由5mm壁厚钢管制成的直径为5cm的空心圆柱，设置在泥撬2底部，与壳体1底部所开的孔联通，其作用是将振动单元6产生的振动传递到底床泥沙，并将壳体1内的水补入作用面，冲洗泥沙，加强促冲效果。
本实施例中，所述拖缆9是直径9.3mm的钢丝绳，连接所述装置与外部动力源，外部动力源通过拖缆9拖曳整个所述装置前进。
本实施例所述装置运行时：将所述装置放至床面，通过拖缆9在指定作业区域内拖曳前进；外部高压水泵通过管道连接到减振接头4处供水，高压水通过进流管3进入供流室5，并通过导流管7分配至各振动单元6，使其产生高频振动；由于振动作用，底床泥沙被流化，补流柱8自动插入底床中；通过补流柱8流入底床的补水，底床进一步被流化，显著降低补流柱8周围底床泥沙的粘滞力，从而大幅提高其冲刷率，达到高效节能、且清淤位置和范围可控的清淤效果。
应当理解的是，本实施例中所述装置的拖缆9也可以省略，可以采用其他的手段将整个装置运到所在作业区域。
实施例2
如图1-2所示，本实施例提供一种气动振动器支持的流化促冲装置，该装置由壳体1、泥撬2、进流管3、减振接头4、供流室5、振动单元6、导流管7、补流柱8和拖缆9构成，其中：壳体1设置在泥撬2上，在壳体1的上部开孔与进流管3联通，在壳体1的底部开有数孔与补流柱8联通；进流管3设置在壳体1前端侧壁上，进流管3的上端连接减振接头4；供流室5设置在壳体1内上部，供流室5的前端与进流管3联通，供流室5的下部与多个导流管7联通；振动单元6设置在壳体1底部，振动单元6的上部进流口与导流管7联通；补流柱8设置在泥撬2底部；拖缆9设置在壳体1前部。
本实施例中，所述壳体1是由不锈钢钢板制作的高0.3m、宽6m，长3m的长方体，其作用是为装置的其它部件提供保护外壳。
本实施例中，所述泥撬2由2cm厚钢板制成，作为承载平台，使其在泥面上平稳前进。
本实施例中，所述进流管3是由不锈钢管材制成的直径0.05m、高0.2m的圆管，作为外部进气管与供流室5之间的连接通道。
本实施例中，所述减振接头4是由橡胶材料制成的圆柱形连接头，其作用是消减由壳体1传来的振动对外部的影响，减小振动能量损耗。
本实施例中，所述供流室5是由不锈钢板在壳体1内部上方隔离出来的一个高0.05m、宽6m、长3m的腔室，其作用是将气体均匀分配至各振动单元6中。
本实施例中，所述振动单元6是24个频率可达200Hz的气动振动器，分为4排6列均匀分布壳体1底部，作为振动流化作用的发生器。
本实施例中，所述导流管7是由耐压1.6mpa的PE材料制成的漏斗形圆管，其作用是将供流室5的气体导入振动单元6之中。
本实施例中，所述补流柱8是由5mm壁厚钢管制成的直径为5cm的空心圆柱，设置在泥撬2底部，与壳体1底部所开的孔联通，其作用是将振动单元6产生的振动传递到底床泥沙，并将壳体1内的气体补入作用面，冲洗泥沙，加强促冲效果。
本实施例中，所述拖缆9是直径9.3mm的钢丝绳，连接所述装置与外部动力源，外部动力源通过拖缆9拖曳整个所述装置前进。
应当理解的是，本实施例中所述装置的拖缆9也可以省略，可以采用其他的手段将整个装置运到所在作业区域。
本实施例所述装置运行时：将所述装置放至床面，通过拖缆9在指定作业区域内拖曳前进；外部高压气泵通过管道连接到减振接头4处供气，高压气体通过进流管3进入供流室5，并通过导流管7分配至各振动单元6，使其产生高频振动；由于振动作用，底床泥沙被流化，补流柱8自动插入底床中；通过补流柱8导入气体对流化底床的剪切作用，底床进一步被流化，显著降低补流柱8周围底床泥沙的粘滞力，从而大幅提高其冲刷率，达到高效节能、且清淤位置和范围可控的清淤效果。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，包括：壳体、承载部件、进流部件、减振连接件、供流部件、振动单元、导流部件和补流部件；其中：壳体设置在承载部件上，壳体的上部设有用于与进流部件联通的孔，在壳体的底部开有用于与补流部件联通的若干孔；进流部件设置在壳体前端侧壁上，进流部件的上端连接减振连接件；供流部件设置在壳体内的上部，供流部件的前端与进流部件联通，供流部件的底部与导流部件联通；振动单元设置在壳体底部，振动单元的上部设置有进流口用于与导流部件联通；补流部件设置在承载部件底部；
减振连接件连接用于提供高压流体的外部高压泵，高压流体通过进流部件进入供流部件，并通过多个导流部件分配至各振动单元中，使各振动单元产生高频振动，由于振动作用，底床泥沙被流化，补流部件自动插入底床中；通过补流部件流入底床的补流，底床进一步被流化。
2.根据权利要求1所述的一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，所述壳体由金属或高强度非金属材料制成，所述承载部件由金属或高强度非金属材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，所述进流部件是外部流管与供流部件之间的连接通道，使得流体能够流入供流部件中。
4.根据权利要求1所述的一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，所述减振连接件由非金属弹性材料制成，用于消减振动对外部的影响，减小振动能量损耗。
5.根据权利要求1所述的一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，所述供流部件是在壳体内部上方隔离出的一蓄流腔室，用于将流体均匀分配至各振动单元。
6.根据权利要求1所述的一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，所述振动单元为将高压流体产生的动能转化为高频振动的振动器，多个振动单元安装在壳体底部，作为振动流化作用的发生器。
7.根据权利要求1所述的一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，所述导流部件是联通供流部件与振动单元的漏斗形管道，使得供流部件中的流体能高速流入振动单元中，为振动单元提供动力。
8.根据权利要求1所述的一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，所述补流部件为由高强度材料制成的空心圆柱，补流部件设置在承载部件底部并与壳体底部所开的孔联通，用于将振动单元产生的振动传递到底床泥沙，并将壳体内的流体补入作用面以冲洗泥沙。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，所述装置进一步包括拖曳部件，拖曳部件设置在壳体前部，用于将所述装置拖曳至指定区域。
10.根据权利要求9所述的一种基于泥沙流变的流化促冲装置，其特征在于，所述拖曳部件由高强度金属材料制成，拖曳部件连接所述壳体与外部动力源，外部动力源通过拖曳部件拖曳所述装置前进。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |