CN107100222A - 一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，包括装置机架，固定于装置机架的上支撑横梁和下支撑横梁，沿下支撑横梁底部轨道做左、右水平移动的端梁和主梁，沿主梁底部做前、后水平移动的水平移动装置运行机构和水平移动装置，固定于上支撑横梁的承重平台、淤泥砂储存池和动力、电力及控制系统，以及固定于水平移动装置上的伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管；上支撑横梁和下支撑横梁共同作用使整个发明装置沿边壁闸门槽上、下移动并保证整个装置的稳定性。本发明装置利用遥感操控技术，通过装置各部件的协调配合作用，利用一喷一吸一抓的工作原理，能在水下对底部闸门槽内淤积的淤泥砂进行全方位高效地清理，以保证闸门顺利下闸。

Description

一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置

技术领域

本发明涉及水利水电工程和机械工程技术领域，具体涉及一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置。

背景技术

我国国民经济水平的迅速提升，在推动社会进步的同时，也在很大程度上促进了水利水电工程的建设和发展，在经济发展的有效带动下，我国水利水电工程建设事业也取得了巨大的成就。

随着我国社会经济的不断发展，水利水电工程项目建设越来越多，在其施工过程中，导截流是其中比较关键的一个环节，对水利工程的质量起着重要的作用。而在施工导截流方案中，导流隧洞是常用的方案。施工导流隧洞是水电水利工程中重要的临时建筑物，导流洞封堵闸门的顺利下闸封堵是工程下闸蓄水的关键。

导流隧洞的布置高程一般都较低，且进口的中心线一般与主河道呈斜交，运行状况较差。流经导流洞闸门槽的水流挟带有复杂的成份，其中包括有沿水流底层运动的河床推移质如泥沙、卵石、块石及沉木等。由于导流洞的进口高程较低，水流挟带着各种颗粒物质等将全部由此通过，一旦导流，将持续运行多年。由于导流洞过流时间长，流态复杂，水质情况、推移质的特性具有很大的不确定性，因此常常会有淤泥砂等杂物驻留在底部门槽内。虽然目前有门槽保护框、门槽箱形保护装置等门槽保护措施，但这对防止石块、泥沙淤积在底部门槽内并无太大效果，仍会有许多淤泥砂淤积在底部门槽内。

导流洞封堵闸门的下闸封堵一般在枯水期，此时流速低，底部闸门槽内更容易淤积杂物，此时若不能将这些杂物清理干净，势必会影响闸门的顺利下闸，进而影响整个水利工程的进程和效益。

在本发明装置完成之前，未发现对导流隧洞底部门槽中淤积的淤泥砂进行清理的、利用遥感技术操控的机械装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于遥感操控技术、利用高压喷射、真空吸收和抓斗抓取一喷一吸一抓原理的施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，以保证导流隧洞在封堵蓄水时能顺利下闸。

本发明的技术方案如下：

本发明一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，由装置机架、吊耳、承重平台、上支撑横梁、下支撑横梁、端梁、主梁、水平移动装置运行机构、水平移动装置、伸缩式真空吸管、伸缩式抓斗、伸缩式高压喷管、十字型高压喷头、高压喷嘴、淤泥砂储存池、动力、电力及控制系统和滚动装置组成。

所述装置机架为无底面的箱形结构，其左、右两侧面在下支撑横梁以下部分为镂空的门形结构，保证主梁左、右移动时不受装置机架的限制；装置机架作为整个发明装置的框架，对上支撑横梁和下支撑横梁有着支撑固定作用，是整个装置的主要受力、传力和保护结构；

所述装置机架上固定有吊耳，通过闸门启闭机的牵拉作用使整个装置上、下移动；

所述上支撑横梁与承重平台及装置机架固定，下支撑横梁与轨道及装置机架固定；下支撑横梁为底边不封闭的箱形梁，该箱形梁底边构成下支撑横梁底部的轨道；下支撑横梁截面尺寸按受力稳定性确定，其宽度满足运用要求且略大于底部闸门槽宽度，以保证淤泥砂作用部件（伸缩式真空吸管、伸缩式抓斗和伸缩式高压喷管的总称）在底部闸门槽内的前、后移动范围大于底部闸门槽宽度；

所述上支撑横梁和下支撑横梁的两端均安装滚动装置，上支撑横梁与其两端的滚动装置联合支撑在边壁闸门槽中，下支撑横梁与其两端的滚动装置联合支撑在边壁闸门槽中，使整个装置能沿边壁闸门槽上下移动；下支撑横梁与上支撑横梁联合作用，在装置运行时能保证整个装置的稳定性；

所述端梁和主梁固定为一整体，可沿下支撑横梁底部的轨道做左、右移动；端梁、主梁的结构与桥式起重机的端梁和主梁的结构相似；端梁支撑在下支撑横梁底部的轨道上，使端梁和主梁在动力驱动下沿轨道左右运动；主梁的主要作用是为水平移动装置和水平移动装置运行机构提供前后移动的轨道；

所述水平移动装置和水平移动装置运行机构固定为一整体，可沿主梁做前、后运动；水平移动装置在步进电机或者伺服电机的作用下能够水平旋转180°，使与其固定一体的伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管水平换位，以保证底部闸门槽两端的淤泥砂清理；水平移动装置运行机构是水平移动装置与主梁的连接件，它是水平移动装置沿主梁前、后运动的动力装置和支撑装置；

所述伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管与水平移动装置固定为一整体，可随水平移动装置一起移动；伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管都分为两段，在水平移动装置以下部分均为刚性管道，在水平移动装置以上部分均为柔性管道；所述刚性管道为套入式可伸缩管道，其结构与自动伸缩杆和挖掘机套入式伸缩臂的结构相似，其中与水平移动装置固结段为固定体，其他段为移动体，收缩时，其全部管道可收缩于装置机架内；刚性管道可通过行程油缸或者伸缩缸来控制其进行伸缩；考虑水流作用、淤泥砂储存池容量、装置的简单复杂性等因素，刚性管道管径可选为底部闸门槽宽度的1/5～1/4；

所述伸缩式高压喷管端部安装有高压喷嘴和十字型高压喷头；十字型高压喷头为可旋转360°的十字型高压喷头，其能向下喷出高压的十字型水流；在十字型水流的水力劈裂作用下，低流速下固定于底部闸门槽内的淤泥砂容易被冲散而被伸缩式真空吸管吸收；

所述伸缩式真空吸管内安装伸缩式抓斗，用于抓起底部门槽内具有一定体积（大体积的块石、沉木等）的杂物并移出底部闸门槽；伸缩式抓斗是用伸缩操作杆操控的小型抓斗，其不用时可收缩隐藏于装置机架中，使用时可通过伸缩操作杆将其从伸缩式真空吸管中伸出；

所述承重平台与上支撑横梁固定在一起，其中线位于上支撑横梁中点处，以有利于整个装置的稳定平衡；

所述淤泥砂储存池用于存放伸缩式真空吸管所吸收的淤泥砂，其安装于承重平台底部中心处，以有利于整个装置的稳定平衡；动力、电力及控制系统安装于承重平台上部中心处，其是整个发明装置的动力、电力处理系统，采用遥感技术进行操控，可对发明装置伸缩机构进行伸缩控制和对淤泥砂作用部件（伸缩式真空吸管、伸缩式抓斗和伸缩式高压喷管的总称）进行工作和三维运动控制；

所述滚动装置安装于上支撑横梁和下支撑横梁两端，用于使整个发明装置沿闸门槽上、下移动和传递上支撑横梁和下支撑横梁所受之力。

本发明的工作原理是：在遥感操控技术下，利用已有的闸门启闭机的牵拉作用、通过上、下支撑横梁及其端部的滚动装置，使整个发明装置沿边壁闸门槽上、下移动到一定位置；对淤泥砂作用部件进行适当伸缩，使淤泥砂作用部件能对底部闸门槽内的淤泥砂等杂物进行作用；整个发明装置完成正确定位后，通过遥控技术控制水平移动装置做前后左右移动，使淤泥砂作用部件作用于底部闸门槽全范围内的淤泥砂等杂物，并通过高压喷射、真空吸收和抓斗抓取一喷一吸一抓的工作原理对淤泥砂等杂物进行高效的清理。

本发明的有益效果是：

1、本发明装置能对施工导流隧洞底部闸门槽中的淤泥砂进行高效清理，保证需要时顺利下闸。本发明装置全程采用遥感操作技术，操作具有较高的准确性、连贯性，生产效率高。通过已有的闸门启闭机的牵拉作用，利用遥感技术对各伸缩结构进行操控，使整个发明装置沿边壁闸门槽上、下运动并完成正确定位，鉴于发明装置结构的特定设计，故可保证淤泥砂作用部件能在底部闸门槽全范围内作用，避免了水下作业时难以确定底部闸门槽位置的难题，能快速准确地定位底部闸门槽位置；利用遥感操控技术，操控水平移动装置进行前后左右移动，使淤泥砂作用部件作用于底部闸门槽全范围内的淤泥砂等杂物，进而清除底部闸门槽内的全部淤泥砂等杂物；利用真空吸收和高压喷射一喷一吸的作用，再加上抓斗的辅助作用，装置对淤泥砂等杂物的清理彻底、高效。

2、本发明装置便捷灵活，适用性强。本发明装置结构简单，有些结构采用套入式伸缩结构，收缩后，整个装置比较规则，体积不大，使用时便于搬运，不用时便于存放；使用时，利用遥感操控技术对整个发明装置进行操控，对淤泥砂作用部件（伸缩式真空吸管、伸缩式抓斗和伸缩式高压喷管的总称）可实现三维运动，操作简单，运行灵活；本发明装置不仅可以用于施工导流隧洞底部闸门槽的淤泥砂的清理，也可用于其他会发生淤积的闸门槽的清理，适用性好。

3、本发明装置经济安全，原理简单。本发明装置所采用的原理均为一些常见的简单原理，所采用的技术均为现今已有的成熟简单技术；本发明装置全程采用遥感操控技术，操作人员只需携带轻巧的发射系统，自由走动并选择最佳（安全）视觉位置实行操作，消除了以往由于视线不清、环境恶劣或指挥配合不当等因素造成的事故隐患，保证了安全操作。操作可由一人单独承担，无需他人指挥,节省了人力资源。 使用本发明装置后，无需再使用人力进行水下作业，节省了大量的人力、物力，经济安全。

附图说明

图1为本发明实施例装置结构简图的主视图。

图2为本发明实施例装置结构简图的侧视图。

图3为本发明实施例的装置运用示意图。

图4是本发明实施例淤泥砂作用部件的结构原理简图，其中(a)为淤泥砂作用部件三维运动大样图,(b)为伸缩式真空吸管及伸缩式抓斗端部大样图，（c）为伸缩式高压喷管端部横剖面大样图。

图中标记：1—吊耳、2—装置机架、3—上支撑横梁、4—下支撑横梁、5—端梁、6—主梁、7—水平移动装置运行机构、8—水平移动装置、9—伸缩式真空吸管、10—伸缩式高压喷管、11—伸缩式抓斗、12—十字型高压喷头、13—高压喷嘴、14—承重平台、15—淤泥砂储存池、16—动力、电力及控制系统、17—滚动装置、18—边壁闸门槽、19—底部闸门槽、20—闸门启闭机。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施示例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-4所示，本发明一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，由装置机架2、吊耳1、承重平台14、上支撑横梁3、下支撑横梁4、端梁5、主梁6、水平移动装置运行机构7、水平移动装置8、伸缩式真空吸管9、伸缩式抓斗11、伸缩式高压喷管10、十字型高压喷头12、高压喷嘴13、淤泥砂储存池15、动力、电力及控制系统16和滚动装置17组成。使用时，按步骤对各部件进行操作，通过各部件的协调合作达到清理施工导流隧洞底部门槽淤泥砂的效果。

所述装置机架2为无底面的箱形结构，其左、右两侧面在下支撑横梁4以下部分为镂空的门形结构，其用于支撑固定上支撑横梁3和下支撑横梁4，是整个发明装置的主要受力、传力和保护结构；装置机架2满足一定荷载强度要求，其宽度满足运用要求，能保证整个装置顺利进入闸门槽；

所述吊耳1与装置机架2固定，满足一定的强度要求，能承受装置自身重力及其他一些附加阻力；闸门启闭机20通过对吊耳1的牵拉作用使整个装置上、下移动；

所述上支撑横梁3和下支撑横梁4的两端均安装滚动装置17，上支撑横梁3与其两端的滚动装置17联合支撑在边壁闸门槽18中，下支撑横梁4与其两端的滚动装置17联合支撑在边壁闸门槽18中，使整个装置能沿边壁闸门槽18上下移动；

所述下支撑横梁4为底边不封闭的箱形梁，该箱形梁底边构成下支撑横梁4底部的轨道；其截面尺寸按受力稳定性确定，其宽度满足运用要求且略大于底部闸门槽19宽度；

所述端梁5和主梁6固定为一整体，可沿下支撑横梁4底部的轨道做左、右移动；端梁5、主梁6均满足一定强度要求，其结构与单梁桥式起重机的端梁和主梁的结构相似。端梁5支撑在下支撑横梁4底部的轨道上，使端梁5和主梁6在动力驱动下沿轨道左、右运动；主梁5的主要作用是为水平移动装置8和水平移动装置运行机构7提供前后移动的轨道；

所述水平移动装置8和水平移动装置运行机构7固定为一整体，可沿主梁6做前、后运动；水平移动装置8在步进电机或者伺服电机的作用下能够水平旋转180°，使与其固定一体的伸缩式真空吸管9和伸缩式高压喷管10水平换位；水平移动装置运行机构7是水平移动装置8与主梁6的连接件，它是水平移动装置8沿主梁6前、后运动的动力装置和支撑装；

所述伸缩式真空吸管9和伸缩式高压喷管(10)与水平移动装置8固定为一整体，可随水平移动装置8一起移动；伸缩式真空吸管9和伸缩式高压喷管10都分为两段，在水平移动装置8以下部分均为刚性管道，在水平移动装置8以上部分均为柔性管道；所述刚性管道为套入式可伸缩管道，其结构与自动伸缩杆和挖掘机套入式伸缩臂的结构相似，其中与水平移动装置8固结段为固定体，其他段为移动体，收缩时，其全部管道可收缩于装置机架2内；刚性管道可通过行程油缸或者伸缩缸来控制其进行伸缩；考虑水流作用、淤泥砂储存池15容量、装置的简单复杂性等因素，刚性管道管径可选为底部闸门槽19宽度的1/5～1/4；刚性管道满足一定强度要求，在水流作用下可稳定工作，并能将所受之力通过上、下支撑横梁及其端部的滚动装置传递给边壁闸门槽18，进而保证整个发明装置的稳定性；柔性管道为可随意弯曲和伸缩的柔性管道；

所述伸缩式高压喷管10端部安装有高压喷嘴13和十字型高压喷头12；十字型高压喷头12为可旋转360°的十字型高压喷头，其能向下喷出高压的十字型水流；

所述伸缩式真空吸管9内安装伸缩式抓斗11，用于抓起底部门槽内具有一定体积大体积的块石、沉木等的杂物并移出底部闸门槽19；伸缩式抓斗11是用伸缩操作杆操控的小型抓斗，其不用时可收缩隐藏于装置机架2中，使用时可通过伸缩操作杆将其从伸缩式真空吸管9中伸出；

所述承重平台14与上支撑横梁3固定在一起，其中线位于上支撑横梁3中点处；

所述淤泥砂储存池15用于存放伸缩式真空吸管9所吸收的淤泥砂；淤泥砂储存池15安装于承重平台14底部中心处；淤泥砂储存池满足一定强度要求，其容量满足运用要求；在淤泥砂储存池中设有净化装置，进入淤泥砂储存池的浑水经过沉积、分离及净化后所得的清水可用于高压喷射，这样既减小了淤泥砂储存池的容量要求，又可循环使用水，提高水的利用率；

所述动力、电力及控制系统16是整个发明装置的动力、电力处理系统，利用遥感控制技术，可对发明装置伸缩机构进行伸缩控制和对淤泥砂作用部件（伸缩式真空吸管、伸缩式抓斗和伸缩式高压喷管的总称）进行工作和三维运动控制；动力、电力及控制系统12安装于承重平台14上部中心处；

所述滚动装置17用于使整个发明装置沿闸门槽上、下移动和传递上支撑横梁3和下支撑横梁4所受之力；滚动装置17安装于上支撑横梁3和下支撑横梁4两端，满足一定强度和尺寸要求，其结构原理与闸门上的支承行走装置相同，只需依据发明装置的需要做相应改造即可。

本实施例装置具体操作时，包括以下步骤：

步骤1：使用前，检查装置是否完好，保证安全。

步骤2：使用时，利用已有的闸门启闭机将装置吊入边壁闸门槽入口处，使上、下支撑横梁两端的滚动装置与边壁闸门槽的埋件相契合。

步骤3：利用已有的闸门启闭机的牵拉作用及发明装置的自重，使发明装置沿边壁闸门槽18下降到合适位置，通过遥感技术操控装置的伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管进行适当伸缩，使伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管能作用于底部闸门槽内的淤泥砂。

步骤4：待整个发明装置完成定位后，通过遥感操控技术，使伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管开始工作，并操控水平移动装置，使伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管做前后左右移动，对底部闸门槽全范围内的淤泥砂进行清理。在底部闸门槽两端时，使水平移动装置旋转180°，水平交换伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管的位置，保证在行进过程中，伸缩式高压喷管始终位于伸缩式真空吸管之前。

步骤5：若闸门槽内的淤泥砂全部清理完后，闸门槽内还残留有体积较大的块石、沉木等杂物时，停止伸缩式真空吸管的作业，启动伸缩操作杆操控伸缩式抓斗工作，对闸门槽内体积较大的块石、沉木等杂物进行清理。

步骤6：闸门槽内的淤泥砂等杂物全部清理完后，通过遥感技术操控装置的伸缩式真空吸管、伸缩式抓斗及伸缩式高压喷管进行收缩并隐藏于装置机架内；通过闸门启闭机的牵拉作用，将装置吊至岸上。

步骤7：对装置各部件进行清理维护，将装置存放于安全之处待下次使用。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

包括装置机架，固定于装置机架的上支撑横梁和下支撑横梁，作用于下支撑横梁底部的端梁和主梁，安装于主梁底部的水平移动装置运行机构和水平移动装置，固定于上支撑横梁的承重平台、淤泥砂储存池和动力、电力及控制系统，以及固定于水平移动装置上的伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管；其中，

所述装置机架上固定有吊耳，通过闸门启闭机的牵拉作用使整个装置上、下移动；

所述上支撑横梁和下支撑横梁的两端均安装滚动装置，上支撑横梁与其两端的滚动装置联合支撑在边壁闸门槽中，下支撑横梁与其两端的滚动装置联合支撑在边壁闸门槽中，使整个装置能沿边壁闸门槽上下移动；

所述下支撑横梁底部具有轨道；端梁和主梁固定为一整体，可沿下支撑横梁底部的轨道做左、右移动；

所述水平移动装置和水平移动装置运行机构固定为一整体，可沿主梁做前、后运动；水平移动装置可水平旋转180°，使与其固定一体的伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管水平换位；

所述伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管与水平移动装置固定为一整体，可随水平移动装置一起移动；

所述伸缩式真空吸管内安装伸缩式抓斗，用于抓起底部门槽内具有一定体积的杂物并移出底部闸门槽；

所述淤泥砂储存池用于存放伸缩式真空吸管所吸收的淤泥砂；

所述动力、电力及控制系统是整个发明装置的动力、电力处理系统，可对发明装置伸缩机构进行伸缩控制和对淤泥砂作用部件进行工作和三维运动控制，所述淤泥砂作用部件为伸缩式真空吸管、伸缩式抓斗和伸缩式高压喷管的总称；

所述滚动装置用于使整个发明装置沿闸门槽上、下移动和传递上支撑横梁和下支撑横梁所受之力。

2.根据权利要求所述的一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

所述上支撑横梁与承重平台及装置机架固定，下支撑横梁与轨道及装置机架固定，二者共同使整个发明装置沿边壁闸门槽上、下移动并保证整个装置的稳定性；端梁和主梁固定后沿下支撑横梁上的轨道做左、右水平移动；水平移动装置在水平移动装置运行机构作用下沿主梁做前、后水平移动。

3.根据权利要求所述的一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

所述伸缩式真空吸管和伸缩式高压喷管都分为两段，在水平移动装置以下部分均为刚性管道，在水平移动装置以上部分均为柔性管道；其中刚性管道为套入式可伸缩管道，与水平移动装置固结段为固定体，其他段为移动体，收缩时，其全部管道可收缩于装置机架内。

4.根据权利要求所述的一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

所述伸缩式抓斗是用伸缩操作杆操控的小型抓斗；伸缩式抓斗不用时收缩隐藏于装置机架中，使用时通过伸缩操作杆将其从伸缩式真空吸管中伸出，并对底部闸门槽中具有一定体积的杂物进行抓取并移出底部闸门槽。

5.根据权利要求所述的一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

所述伸缩式高压喷管端部安装有高压喷嘴和十字型高压喷头；十字型高压喷头为可旋转360°的十字型高压喷头，其能向下喷出高压的十字型水流。

6.根据权利要求所述的一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

所述下支撑横梁为底边不封闭的箱形梁，该箱形梁底边构成下支撑横梁底部的轨道。

7.根据权利要求所述的一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

所述装置机架为无底面的箱形结构，其左、右两侧面在下支撑横梁以下部分为镂空的门形结构，保证主梁左、右移动时不受装置机架的限制；装置机架作为整个发明装置的框架，对上支撑横梁和下支撑横梁有着支撑固定作用，是整个装置的主要受力、传力和保护结构。

8.根据权利要求所述的一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

所述承重平台与上支撑横梁固定在一起，其中线位于上支撑横梁中点处。

9.根据权利要求所述的一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

所述淤泥砂储存池安装于承重平台底部中心处；动力、电力及控制系统安装于承重平台上部中心处。

10.根据权利要求所述的一种施工导流隧洞底部门槽淤泥砂清理装置，其特征在于：

所述滚动装置安装于上支撑横梁和下支撑横梁两端。