CN107761658B - 用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构；属于水利设施技术领域；其技术要点包括安装于水利设施进水口的混凝土泥沙导除主体，所述混凝土泥沙导除主体的上表面沿水流方向依序设有第一缓冲沉泥沙单元和第二缓冲沉泥消单元，在第一缓冲沉泥沙单元的背水面设有导泥沙机构，在第二缓冲沉泥沙单元的迎水面上沿宽度方向设有泥沙收集导除单元；本发明旨在提供一种结构紧凑、排沙效果好的用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构；用于水利设施的泥沙导除。

Description

用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构

技术领域

本发明涉及一种市政工程中水利设施的辅助结构，更具体地说，尤其涉及一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构。

背景技术

泥沙淤积是水利设施普遍存在的问题，由于泥沙淤积，使得水库的有效库容逐年减少，电站的调节性能降低，影响大坝上游工程的使用和安全，同时对沿河两岸工农业生产造成很大隐患。国内有大量的电站因为冲排沙问题没解决，水库淤积影响电站运行，甚至会影响电站安全和设计使用寿命。因此，泥沙问题是每个电站设计要考虑的关键性问题。在国内，常见的冲沙防淤措施有设置冲沙泄洪孔、拦砂坝、导沙堤、水库上游的拦排沙设施，以及水土保持等措施，但这些措施没有有效的解决电站泥沙问题，而且有些措施工程量大、造价高、冲排沙效果不好。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺点，提供一种结构紧凑、排沙效果好的用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构。

为了解决上述问题，本发明采用如下方案：

一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构，包括安装于水利设施进水口的混凝土泥沙导除主体，所述混凝土泥沙导除主体的上表面沿水流方向依序设有第一缓冲沉泥沙单元和第二缓冲沉泥消单元，在第一缓冲沉泥沙单元的背水面设有导泥沙机构，在第二缓冲沉泥沙单元的迎水面上沿宽度方向设有泥沙收集导除单元。

所述泥沙收集导除单元包括设置在第二导流上坡面上的安装平台、设置在安装平台上的沉泥沙室、设置在沉泥沙室开口部的第一联动密封组件和设置在沉泥沙室底部的排泥沙道；在沉泥沙室底部设有排泥沙孔，在排泥沙道内设有与排泥沙孔相对应的密封机构，所述密封机构由支撑架和设置在支撑架上且与排泥沙孔相对应的密封胶塞组成；支撑架底部连接有升降驱动机构；在混凝土泥沙导除主体上设有与排泥沙通道相导通的进水孔，在进水孔内设有第二联动密封组件，第一、二联动密封组件均与支撑架连接，在始初状态下，第一联动密封组件处于开启状态，第二联动密封组件处于封闭状态。

当升降驱动机构带动支撑架下移时，第一联动密封组件封闭沉泥沙室开口部同时第二联动密封组件开启进水孔，收集的泥沙从排泥沙孔进入排泥沙道并在进水孔进入的水流的冲刷下排出。

上述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构中，所述第一缓冲沉泥消单元由第一导流平面、第一导流上坡面和第一导流下坡面组成，所述导泥沙机构设置在第一导流下坡面上；所述第二缓冲沉泥沙单元由第二导流平面、第二导流上坡面和第二导流下坡面组成，所述泥沙收集导除单元设置在第二导流上坡面上；所述第一导流上坡面的上端比第二导流上坡面的上端高0.8-1m。

上述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构中，所述导泥沙机构由支架及间隔且平行设置在支架上的若干导泥沙网板构成；各层导泥沙网板的上端均位于第一导流上坡面上端的上侧且各层导泥沙网板的上端呈阶梯式排列。

上述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构中，所述沉泥沙室的下部空间大于上部空间；所述沉泥沙室内沿长度方向设有若干隔板，隔板将沉泥沙室分隔成若干独立的腔室，在各腔室底部均成形有漏斗形的导沙部，各腔室均对应有独立的泥沙入口和排泥沙孔。

上述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构中，所述排泥沙孔沿轴向的深度为4-6cm；所述密封胶塞的高度为5-7cm。

上述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构中，位于沉泥沙室中部的支撑架底部设有压紧传力弹簧，在压紧传力弹簧对应的排泥沙道底面设有安装槽，在安装槽内由下至上依序设有压力传感器、密封胶垫和密封传力板，压紧传力弹簧夹紧在支撑架与密封传力板之间；所述压力传感器与外部控制单元电路连接。

上述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构中，所述升降驱动机构由设置在排泥沙道底部的安装室、设置在安装室开口部的承重板、设置在安装室内的若干安装座、夹设在安装座与承重板之间的升降油缸及设置在安装室内的液液压站组成；升降油缸的活塞杆自由端穿过承重板与支撑架铰接；在升降油缸活塞杆与承重板的接触部之间设有密封组件。

上述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构中，所述密封组件由设置在承重板上的导向滑套、设置在导向滑套上端的密封填料及设置在密封填料上端的密封压板组成；所述液压站连接有外部控制单元。

上述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构中，所述第一联动密封组件由设置在沉泥沙室开口部的安装环、与安装环相配合的第一密封胶塞及连接第一密封胶塞和支撑架的第一连杆组成；所述安装环沿轴向的截面呈等腰梯形结构，所述第一密封胶塞由与安装环相配合的圆台形密封部、一体成型在圆台形密封部顶部的球面导水部、一体成型在圆台形密封部底部的柱形密封部及一体成型在柱形密封部底部的连接部组成，连接部与第一连杆连接。

上述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构中，所述第二联动密封组件由第二密封胶塞和连接第二密封胶塞及支撑架的第二连杆组成；所述进水孔由上至下由依序设置的第一柱形密封孔、圆台形密封孔、第二柱形密封孔和导水孔组成；第一柱形密封孔、第二柱形密封孔和导水孔的内径依序逐渐增大；所述第二密封胶塞由与第一柱形密封孔相适应的第一柱形密封部、与圆台形密封孔相适应的圆台形密封部和与第二柱形密封孔相适合的第二柱形密封部组成，第一柱形密封部、圆台形密封部和第二柱形密封部为一体成型的整体结构，所述第二连杆连接第二柱形密封部和支撑架。

本发明采用上述结构后，采用第一、二缓冲沉泥沙单元形成的高低阶梯及多坡面结构，实现对泥沙的有效沉积，防止泥沙随水流流动；然后通过导泥沙机构对泥沙作进步的引导，最终通过泥沙收集导除单元对泥沙进行引导和清除；同时，为了实现泥沙的自动排除，防止泥沙堵塞，通过第一、二联动密封组件配合，实现水流对排泥沙通道的直接冲刷；进一步地，为了实现对泥沙的有效清除，避免泥沙在沉泥沙室内堆积团化，将沉泥沙室设置成上小下大，并采用隔板分隔成若干小腔室，进一步避免团化堵塞现象的发现，使泥沙可以顺利排出；为方便排泥沙，在排泥沙道底部设置有密封机构和升降驱动机构，并与压力传感器配合，实现泥沙的自动排出。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是图2中B-B处的剖视结构示意图

图4是图2中C处的局部放大示意图

图5是图2中D处的局部放大示意图

图6是图2中E处的局部放大示意图

图中：混凝土泥沙导除主体1、第一缓冲沉泥沙单元2、第一导流平面2a、第一导流上坡面2b、第一导流下坡面2c、第二缓冲沉泥消单元3、第二导流平面3a、第二导流上坡面3b、第二导流下坡面3c、导泥沙机构4、支架4a、导泥沙网板4b、泥沙收集导除单元5、安装平台5a、沉泥沙室5b、排泥沙道5c、排泥沙孔5d、进水孔5e、隔板5f、导沙部5g、泥沙入口5h、第一柱形密封孔5i、圆台形密封孔5j、第二柱形密封孔5k、导水孔5l、第一联动密封组件6、安装环6a、第一密封胶塞6b、第一连杆6c、圆台形密封部6d、球面导水部6e、柱形密封部6f、连接部6g、密封机构7、支撑架7a、密封胶塞7b、升降驱动机构8、安装室8a、承重板8b、安装座8c、升降油缸8d、液压站8e、第二联动密封组件9、第二密封胶塞9a、第二连杆9b、第一柱形密封部9c、圆台形密封部9d、第二柱形密封部9e、压紧传力弹簧10、压力传感器11、密封胶垫12、密封传力板13、导向滑套14、密封填料15、密封压板16。

具体实施方式

参阅图1至图6所示，本发明的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构，包括安装于水利设施进水口的混凝土泥沙导除主体1，所述混凝土泥沙导除主体1的上表面沿水流方向依序设有第一缓冲沉泥沙单元2和第二缓冲沉泥消单元3，所述第一缓冲沉泥消单元2由第一导流平面2a、第一导流上坡面2b和第一导流下坡面2c组成，所述导泥沙机构4设置在第一导流下坡面2c上；所述第二缓冲沉泥沙单元3由第二导流平面3a、第二导流上坡面3b和第二导流下坡面3c组成，所述第一导流上坡面2b的上端比第二导流上坡面3b的上端高0.8-1m，设置合理的高度，使水流在流经第一导流上坡面后，在第二导流平面区域形成流速较慢的回流，使泥沙得到有效沉降。

同时，为提高泥沙的沉降效率，在第一缓冲沉泥沙单元2的背水面设有导泥沙机构4，所述导泥沙机构4由支架4a及间隔且平行设置在支架4a上的若干导泥沙网板4b构成；各层导泥沙网板4b的上端均位于第一导流上坡面2b上端的上侧且各层导泥沙网板4b的上端呈阶梯式排列。导泥沙网板可以在不阻水流的情况下，起到对泥沙的引导作用，使泥沙尽可能沉降，同时，阶梯式排列，可以使泥沙均匀进入各层导泥沙网板。

在第二缓冲沉泥沙单元3的迎水面上沿宽度方向设有泥沙收集导除单元5。在本实施例中，所述泥沙收集导除单元5设置在第二导流上坡面3上，所述泥沙收集导除单元5包括设置在第二导流上坡面上的安装平台5a、设置在安装平台5a上的沉泥沙室5b、设置在沉泥沙室5b开口部的第一联动密封组件6和设置在沉泥沙室5b底部的排泥沙道5c。在沉泥沙室5b底部设有排泥沙孔5d，所述排泥沙孔5d沿轴向的深度为4-6cm，所述沉泥沙室5b的下部空间大于上部空间，可以避免上部泥沙过重而在室内形成团结，造成泥沙清除时排沙不畅。同时，为进一步避免沉泥沙室内的泥沙出现上部过重的问题，所述沉泥沙室5b内沿长度方向设有若干隔板5f，隔板5f将沉泥沙室5b分隔成若干独立的腔室，使得各腔室内的泥沙总量进一步降低，相应地，泥沙总重也得到降低，位于底部的泥沙所受压力减小，团结情况得到解决，确保排泥沙时的顺畅。优选地，在各腔室底部均成形有漏斗形的导沙部5g，导沙部可以使泥沙排除得更加干净彻底。各腔室均对应有独立的泥沙入口5h和排泥沙孔5d。

所述第一联动密封组件6由设置在沉泥沙室5b开口部的安装环6a、与安装环6a相配合的第一密封胶塞6b及连接第一密封胶塞6b和支撑架7a的第一连杆6c组成；所述安装环6a沿轴向的截面呈等腰梯形结构，所述第一密封胶塞6b由与安装环6a相配合的圆台形密封部6d、一体成型在圆台形密封部6d顶部的球面导水部6e、一体成型在圆台形密封部6d底部的柱形密封部6f及一体成型在柱形密封部6f底部的连接部6g组成，连接部6g与第一连杆6c连接。

相应地，在混凝土泥沙导除主体1上设有与排泥沙通道5c相导通的进水孔5e，在进水孔5e内设有第二联动密封组件9，所述第二联动密封组件9由第二密封胶塞9a和连接第二密封胶塞9a及支撑架7a的第二连杆9b组成；所述进水孔5e由上至下由依序设置的第一柱形密封孔5i、圆台形密封孔5j、第二柱形密封孔5k和导水孔5l组成；第一柱形密封孔5i、第二柱形密封孔5k和导水孔5l的内径依序逐渐增大；所述第二密封胶塞9a由与第一柱形密封孔5i相适应的第一柱形密封部9c、与圆台形密封孔5j相适应的圆台形密封部9d和与第二柱形密封孔5k相适合的第二柱形密封部9e组成，第一柱形密封部9c、圆台形密封部9d和第二柱形密封部9e为一体成型的整体结构，所述第二连杆9b连接第二柱形密封部9e和支撑架7a，第一、二联动密封组件6,9均与支撑架7a连接，在始初状态下，第一联动密封组件6处于开启状态，第二联动密封组件9处于封闭状态。两个联动密封组件配合，尽可能减少水流进入排泥沙道内，同时又可以保证排泥沙道内泥沙的移动顺畅。

在排泥沙道5c内设有与排泥沙孔5d相对应的密封机构7，所述密封机构7由支撑架7a和设置在支撑架7a上且与排泥沙孔5d相对应的密封胶塞7b组成，所述密封胶塞7a的高度为5-7cm，当升降驱动机构7带动密封机构6下移时，收集的泥沙从排泥沙孔5d进入排泥沙道5c排出。

同时，在支撑架7a底部连接有升降驱动机构8，所述升降驱动机构8由设置在排泥沙道5c底部的安装室8a、设置在安装室8a开口部的承重板8b、设置在安装室8a内的若干安装座8c、夹设在安装座8c与承重板8b之间的升降油缸8d及设置在安装室8a内的液压站8e组成；升降油缸8d的活塞杆自由端穿过承重板8b与支撑架7a铰接。

当升降驱动机构8带动支撑架7a下移时，第一联动密封组件6封闭沉泥沙室开口部同时第二联动密封组件9开启进水孔5e，收集的泥沙从排泥沙孔5d进入排泥沙道5c并在进水孔5e进入的水流的冲刷下排出，；在升降油缸8d活塞杆与承重板8b的接触部之间设有密封组件，所述密封组件由设置在承重板8b上的导向滑套14、设置在导向滑套14上端的密封填料15及设置在密封填料15上端的密封压板16组成；所述液压站8e连接有外部控制单元。

为了实现泥沙的自动排出，位于沉泥沙室5b中部的支撑架7a底部设有压紧传力弹簧10，在压紧传力弹簧10对应的排泥沙道5c底面设有安装槽，在安装槽内由下至上依序设有压力传感器11、密封胶垫12和密封传力板13，压紧传力弹簧10夹紧在支撑架7a与密封传力板13之间；所述压力传感器11与外部控制单元电路连接。压紧传力弹簧，不仅可以传递压力，同时还可以起到压紧密封传力板和承重板的作用，避免水及泥沙进入压力传感器内影响其正常工作。

使用时，首先根据计算，通过外部控制单元为压力传感器设置相关参数。工作时，当压力传感器到达预设值时，说明沉泥沙室内的泥沙堆积到预定高度。此时，通过外部控制单元，控制液压站工作，液压站驱动升降油缸下移，此时，第一密封胶塞进入安装环内将沉泥沙室的入口密封，同时、密封胶塞从排泥沙孔内脱下、第二密封胶塞与进水孔脱离接触。沉泥沙室内的泥沙在自重及上部水压的作用下进入排泥沙道，同时高压水流从进水孔进入，冲刷泥沙使泥沙顺畅地从排泥沙道排至外部泥沙堆场内。在开启预定时间后，升降油缸上行，使密封胶塞重新塞回排泥沙孔内、同时第一、二联动密封组件复位，完成一次排泥沙工序。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (6)

1.一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构，包括安装于水利设施进水口的混凝土泥沙导除主体（1），其特征在于，所述混凝土泥沙导除主体（1）的上表面沿水流方向依序设有第一缓冲沉泥沙单元（2）和第二缓冲沉泥沙单元（3），在第一缓冲沉泥沙单元（2）的背水面设有导泥沙机构（4），在第二缓冲沉泥沙单元（3）的迎水面上沿宽度方向设有泥沙收集导除单元（5）；

所述第一缓冲沉泥沙单元（2）由第一导流平面（2a）、第一导流上坡面（2b）和第一导流下坡面（2c）组成，所述导泥沙机构（4）设置在第一导流下坡面（2c）上；所述第二缓冲沉泥沙单元（3）由第二导流平面（3a）、第二导流上坡面（3b）和第二导流下坡面（3c）组成，所述泥沙收集导除单元（5）设置在第二导流上坡面（3b）上；所述第一导流上坡面（2b）的上端比第二导流上坡面（3b）的上端高0.8-1m；

所述泥沙收集导除单元（5）包括设置在第二导流上坡面上的安装平台（5a）、设置在安装平台（5a）上的沉泥沙室（5b）、设置在沉泥沙室（5b）开口部的第一联动密封组件（6）和设置在沉泥沙室（5b）底部的排泥沙道（5c）；在沉泥沙室（5b）底部设有排泥沙孔（5d），在排泥沙道（5c）内设有与排泥沙孔（5d）相对应的密封机构（7），所述密封机构（7）由支撑架（7a）和设置在支撑架（7a）上且与排泥沙孔（5d）相对应的密封胶塞（7b）组成；支撑架（7a）底部连接有升降驱动机构（8）；在混凝土泥沙导除主体（1）上设有与排泥沙道（5c）相导通的进水孔（5e），在进水孔（5e）内设有第二联动密封组件（9），第一、二联动密封组件（6,9）均与支撑架（7a）连接，在始初状态下，第一联动密封组件（6）处于开启状态，第二联动密封组件（9）处于封闭状态；

当升降驱动机构（8）带动支撑架（7a）下移时，第一联动密封组件（6）封闭沉泥沙室开口部同时第二联动密封组件（9）开启进水孔（5e），收集的泥沙从排泥沙孔（5d）进入排泥沙道（5c）并在进水孔（5e）进入的水流的冲刷下排出；

所述沉泥沙室（5b）的下部空间大于上部空间；所述沉泥沙室（5b）内沿长度方向设有若干隔板（5f），隔板（5f）将沉泥沙室（5b）分隔成若干独立的腔室，在各腔室底部均成形有漏斗形的导沙部（5g），各腔室均对应有独立的泥沙入口（5h）和排泥沙孔（5d）；

所述第一联动密封组件（6）由设置在沉泥沙室（5b）开口部的安装环（6a）、与安装环（6a）相配合的第一密封胶塞（6b）及连接第一密封胶塞（6b）和支撑架（7a）的第一连杆（6c）组成；所述安装环（6a）沿轴向的截面呈等腰梯形结构，所述第一密封胶塞（6b）由与安装环（6a）相配合的第一圆台形密封部（6d）、一体成型在第一圆台形密封部（6d）顶部的球面导水部（6e）、一体成型在第一圆台形密封部（6d）底部的柱形密封部（6f）及一体成型在柱形密封部（6f）底部的连接部（6g）组成，连接部（6g）与第一连杆（6c）连接；

所述第二联动密封组件（9）由第二密封胶塞（9a）和连接第二密封胶塞（9a）及支撑架（7a）的第二连杆（9b）组成；所述进水孔（5e）由上至下由依序设置的第一柱形密封孔（5i）、圆台形密封孔（5j）、第二柱形密封孔（5k）和导水孔（5l）组成；第一柱形密封孔（5i）、第二柱形密封孔（5k）和导水孔（5l）的内径依序逐渐增大；所述第二密封胶塞（9a）由与第一柱形密封孔（5i）相适应的第一柱形密封部（9c）、与圆台形密封孔（5j）相适应的第二圆台形密封部（9d）和与第二柱形密封孔（5k）相适合的第二柱形密封部（9e）组成，第一柱形密封部（9c）、第二圆台形密封部（9d）和第二柱形密封部（9e）为一体成型的整体结构，所述第二连杆（9b）连接第二柱形密封部（9e）和支撑架（7a）。

2.根据权利要求1所述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构，其特征在于，所述导泥沙机构（4）由支架（4a）及间隔且平行设置在支架（4a）上的若干导泥沙网板（4b）构成；各层导泥沙网板（4b）的上端均位于第一导流上坡面（2b）上端的上侧且各层导泥沙网板（4b）的上端呈阶梯式排列。

3.根据权利要求1所述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构，其特征在于，所述排泥沙孔（5d）沿轴向的深度为4-6cm；所述密封胶塞（7b）的高度为5-7cm。

4.根据权利要求1所述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构，其特征在于，位于沉泥沙室（5b）中部的支撑架（7a）底部设有压紧传力弹簧（10），在压紧传力弹簧（10）对应的排泥沙道（5c）底面设有安装槽，在安装槽内由下至上依序设有压力传感器（11）、密封胶垫（12）和密封传力板（13），压紧传力弹簧（10）夹紧在支撑架（7a）与密封传力板（13）之间；所述压力传感器（11）与外部控制单元电路连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构，其特征在于，所述升降驱动机构（8）由设置在排泥沙道（5c）底部的安装室（8a）、设置在安装室（8a）开口部的承重板（8b）、设置在安装室（8a）内的若干安装座（8c）、夹设在安装座（8c）与承重板（8b）之间的升降油缸（8d）及设置在安装室（8a）内的液压站（8e）组成；升降油缸（8d）的活塞杆自由端穿过承重板（8b）与支撑架（7a）铰接；在升降油缸（8d）活塞杆与承重板（8b）的接触部之间设有密封组件；所述液压站（8e）连接有外部控制单元。

6.根据权利要求5所述的一种用于市政工程中水利设施的自动泥沙导除结构，其特征在于，所述密封组件由设置在承重板（8b）上的导向滑套（14）、设置在导向滑套（14）上端的密封填料（15）及设置在密封填料（15）上端的密封压板（16）组成。