CN107859006A - 一种水坝拦污栅固体污物清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水坝拦污栅固体污物清理装置，包括设于拦污栅进水侧的清污耙、设于清污耙上方并铰接的配重车、驱动配重车运动及清污耙翻耙的牵引机构、固设于清污栅上方基座并与之平行的轨道、设于牵引机构底部并与轨道配合的行走机构，配重车通过两侧导轮与拦污栅两侧导轨或栅条滚动配合；清污耙“C”形倒扣于拦污栅且上部与配重车铰接及中下部与牵引机构翻耙缆索连接，清污耙设有插入拦污栅内的耙齿；牵引机构包括底部固设行走机构的机架、机架上部的主轴，主轴与电机驱动减速器输出轴连接且绕接有升降缆索和翻耙缆索，升降缆索与配重车连接，机架设升降翻耙缆索的液压翻耙机构。本发明具有结构简单、工作稳定可靠、清渣效率高的特点。

Description

一种水坝拦污栅固体污物清理装置

技术领域

本发明属于水利设备技术领域，具体涉及一种结构简单、工作稳定可靠、清渣效率高、节能降耗的水坝拦污栅固体污物清理装置。

背景技术

能源是人类活动的物质基础。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。随着人们对环境的重视程度日益提高，清洁能源得到了快速发展。水能作为自然界的再生性能源，随着水文循环，重复再生，而水能利用的主要形式之一是水力发电。水力发电在水能转化为电能的过程中不发生化学变化，不排泄有害物质，对环境影响小，因此水力发电所获得的是一种清洁的能源。但是，在水电站的库区常常会漂浮很多树枝、树叶、垃圾袋等固体污物，所以都会在引水渠前池以及大坝进水口设置拦污栅或拦网等结构进行拦截，以阻挡固体污物进入水轮机中，以免造成水头损失和设备的损坏。在拦污栅在使用的过程中，长时间承受大量的杂物堆积，如不及时清理，不仅会造成进水口的堵塞，还会降低水流量，造成水头的损失，影响发电机组的正常运行，所以需要对拦污栅进行清理。

现有技术中，对于小型水电站的拦污栅部分采用人工清理，不仅清理工人工作量繁重、清污不及时、效率低下，而且还存在安全隐患。而对于中大型水电站及部分小型水电站，一般采用清污机进行清理。现有的清污机主要采用工作原理简单、成本较低的齿耙式结构，其通过升降机构的钢丝绳缠绕在卷筒上，卷筒正反旋转以控制齿耙上升或下降，实现齿耙下降插污，抓污后上升。但是，齿耙式清污机由于齿耙两端上下沿容易因水流变化、固体污物阻挡等产生偏移，造成齿耙整体倾斜，导致上下运行不平稳，甚至卡死，严重导致钢索拉断；为了防止上述情况的发生，往往采取加大工作间隙的方式，然而随着间隙加大，又会造成齿耙左右摆动，容易导致栅条间污物清理不干净乃至齿耙两侧的导轮及钢索脱轨，造成齿耙卡死或钢索的严重磨损，影响清污机的工作状态和使用寿命；另外，由于齿耙插污力的大小仅靠齿耙的自重，而齿耙一般不会做的太重，因此存在齿耙遇到浮力较大污物时既难以下沉到有效工作位置，而且齿耙也会因阻力的不均匀而造成倾斜，容易导致爪污上升时污物清理不干净、卡死乃至钢索脱轨的严重问题；此外，现有的齿耙式清污机通过上部的升降机构来实现清污，对于中大型水电站的多个拦污栅的设置，需要对应设置多台清污机来实现清污，不仅成本高，而且对于固体污物相对较少的水电站来说，大部分时候清污机都处于间歇工作状态，清污机的使用效率较低，而维护成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种结构简单、工作稳定可靠、清渣效率高、节能降耗的水坝拦污栅固体污物清理装置。

本发明是这样实现的：包括设置于拦污栅进水侧的清污耙、设置于清污耙上方并与之铰接的配重车、设置于拦污栅上方且用于驱动配重车上下运动及清污耙翻耙的牵引机构、固定设置于清污栅上方的基座并与清污栅平行的轨道、固定设置于牵引机构底部并与轨道滚动配合的行走机构，所述配重车通过分设两侧的导轮与固定设置于拦污栅两侧的导轨或拦污栅的栅条滚动配合；所述清污耙成“C”形结构倒扣于拦污栅上，所述清污耙的上部与配重车的下部铰接且中部或下部与牵引机构的翻耙缆索连接，所述清污耙远离配重车的一端设置有插入拦污栅内的耙齿；所述牵引机构包括底部固定设置有行走机构的机架、设置于机架上部的主轴，所述主轴一端与电机驱动的减速器之输出轴连接，所述主轴分别绕接有升降缆索和翻耙缆索，所述升降缆索的另一端与配重车的上部连接，所述机架中部设置有升降翻耙缆索的翻耙机构。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明通过在清污耙上端设置与拦污栅两侧的导轨或栅条滚动配合的配重车，既能根据不同使用场所和污物性质及浮力大小调整配重，以增加清污耙下沉的重量，从而增大清污耙的插污力，使之能够下沉到有效工作位置以清除固体污物，而且通过配重车的导轮配合对清污耙的下沉及上升过程形成导向，有效避免清污耙倾斜卡死和污物清理不干净；特别是配重车导轮设置内轮缘或外轮缘与导轨或栅条的侧面配合，能够有效避免拦污栅及配重车的脱轨和卡死问题，从而提高工作时的稳定可靠性能；

2、本发明通过底部的行走机构与基座上的轨道配合，上部的牵引机构能够沿轨道移动，而下部的清污耙及配重车与拦污栅分离式结构且与上部牵引机构通过缆索连接，从而使清污耙及配重车能够随牵引机构沿轨道移动，使得本发明能够根据需要在多个拦污栅之间移动清污，实现一套本发明对应多个拦污栅的能力，从而有效提高清污效率和降低采购及使用成本；

3、本发明通过设置能够升降翻耙缆索的翻耙机构，特别是液压式翻耙机构，能够有效克服现有技术中的缆索牵引摆动式结构翻耙结构复杂、力矩小、稳定性差的问题；

4、本发明在上部机架上设置能够涨紧升降缆索和/或翻耙缆索的涨紧弹簧，能够有效解决缆索在翻耙受水流冲击、污物阻挡时的松弛和抖动问题，从而有效避免缆索易脱出导向轮造成缆索磨损加剧和阻力增大的难题。

5、本发明通过在清污耙下端的两侧设置耙轮并在下端设置耙齿，通过耙轮与导轨或栅条滚动配合，能有效降低清污耙与拦污栅之间的摩擦阻力，而耙齿伸入栅条间清污，又能有效清除栅条间的固体污物；特别是在清污耙的“C”形耙架两侧面和/或背面固定设置滤网或分布多个通孔的滤板，能够对中小固体污物形成过滤结构，既能提高清污效果，又能滤除水和微小杂物，从而有效降低清污耙的上升重量，实现以较小功率驱动来实现清污，整体节能降耗。

6、本发明在耙架中部的横梁上的换向轮，翻耙缆索与换向轮滚动配合且一端与近耙齿的横梁固定连接，使得翻耙缆索对清污耙的提升力作用于换向轮和相对远端的近耙齿的横梁，通过杠杆效应，能够有效降低翻耙缆索打开清污耙所需的力，从而也能够有效降低翻耙所需功率，节约能源消耗。

因此，本发明具有结构简单、工作稳定可靠、清渣效率高、节能降耗的特点。

附图说明

图1为本发明结构原理示意图；

图2为图1之左视图；

图3为图1之拦污栅结构原理示意图；

图4为图3之右视图；

图5为图4之局部剖视放大图；

图中：1-拦污栅，2-清污耙，201-耙齿，202-耙架，203-横梁，204-换向轮，205-连接筋，206-铰接孔，207-滤板，208-耙轮，3-配重车，301-导轮，302-配重车甲，303-配重车乙，4-牵引机构，401-机架，402-主轴，403-电机，404-减速器，405-涨紧弹簧，406-升降卷扬轮，407-翻耙卷扬轮，408-导向轮，409-轴承座，5-基座，6-轨道，7-行走机构，701-大车轮，702-驱动机构，8-导轨，9-翻耙机构，901-液压缸，902-翻耙限位装置，10-翻耙缆索，11-升降缆索，12-支承辊。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1至5所示，本发明包括设置于拦污栅1进水侧的清污耙2、设置于清污耙2上方并与之铰接的配重车3、设置于拦污栅1上方且用于驱动配重车3上下运动及清污耙2翻耙的牵引机构4、固定设置于清污栅1上方的基座5并与清污栅1平行的轨道6、固定设置于牵引机构4底部并与轨道6滚动配合的行走机构7，所述配重车3通过分设两侧的导轮301与固定设置于拦污栅1两侧的导轨8或拦污栅1的栅条滚动配合；所述清污耙2成“C”形结构倒扣于拦污栅1上，所述清污耙2的上部与配重车3的下部铰接且中部或下部与牵引机构4的翻耙缆索10连接，所述清污耙2远离配重车3的一端设置有插入拦污栅1内的耙齿201；所述牵引机构4包括底部固定设置有行走机构7的机架401、设置于机架401上部的主轴402，所述主轴402一端与电机403驱动的减速器404之输出轴连接，所述主轴402分别绕接有升降缆索11和翻耙缆索10，所述升降缆索11的另一端与配重车3的上部连接，所述机架401中部设置有升降翻耙缆索10的翻耙机构9。

所述配重车3包括配重车甲302及配重车乙303，所述配重车甲302及配重车乙303相互之间铰接连接，所述配重车甲302和/或配重车乙303的两侧设置有两对导轮301。

所述液压翻耙机构9包括固定设置于机架401的液压缸901、设置于液压缸901顶部并置于翻耙缆索10下部并与翻耙缆索10滚动配合的翻耙轮、固定设置于机架401并置于翻耙轮上方的翻耙限位装置902，所述翻耙限位装置902的触点位于翻耙轮向上移动的上位点。

所述机架401固定设置有位于升降缆索11和/或翻耙缆索10上方的涨紧弹簧405，所述涨紧弹簧405的下端设置有套接于升降缆索11和/或翻耙缆索10的涨紧套或涨紧轮。

所述主轴402分布固定设置有升降卷扬轮406、翻耙卷扬轮407，所述升降卷扬轮406绕接有升降缆索11，所述翻耙卷扬轮407绕接有翻耙缆索10，所述机架401中部还分别设置有压紧升降缆索11和/或翻耙缆索10的导向轮408。

所述行走机构7包括设置于机架401底部并与轨道6滚动配合的大车轮701、驱动大车轮701转动的驱动机构702。

所述机架401的下端或基座5的上端拦污栅1一侧固定设置有支承升降缆索11和/或翻耙缆索10并与之滚动配合的支承辊12。

所述清污耙2包括设置于两侧成“C”形结构的耙架202、横向间隔固定设置于耙架202之间的横梁203、设置于耙架202中部的横梁203上的换向轮204、纵向间隔固定设置于相邻横梁203间的连接筋205，所述耙齿201固定设置于耙架202一端的横梁203上，所述翻耙缆索10与换向轮204滚动配合且一端与近耙齿201的横梁203固定连接，所述耙架202近耙齿201端的外侧分别设置耙轮208，所述耙轮208与导轨8或拦污栅1的栅条滚动配合，所述耙架202远离耙齿201的一端设置有与配重车3铰接的铰接孔206。

所述导轮301和/或耙轮208设置有与导轨8或拦污栅1的栅条侧面相配合并限制侧向移动的内轮缘或外轮缘。

所述清污耙2的两侧面和/或“C”形结构的耙架202背面固定设置有滤网或分布多个通孔的滤板207。

所述滤板207固定设置于“C”形结构的耙架202背面横梁203与连接筋205之间或其构成的方格内壁或外壁。

本发明工作原理和工作过程：

本发明通过在清污耙上端设置与拦污栅两侧的导轨或栅条滚动配合的配重车，既能增加清污耙下沉的重量，从而增大清污耙的插污力，且通过配重车的导轮配合对清污耙的下沉及上升过程形成导向，有效避免清污耙倾斜卡死和污物清理不干净；在清污耙下端的两侧设置耙轮并在下端设置耙齿，通过耙轮与导轨或栅条滚动配合，能有效降低清污耙与拦污栅之间的摩擦阻力，而耙齿伸入栅条间清污，又能有效清除栅条间的固体污物；通过底部的行走机构与基座上的轨道配合，上部的牵引机构能够沿轨道移动，而下部的清污耙及配重车与拦污栅分离式结构且与上部牵引机构通过缆索连接，从而使清污耙及配重车能够随牵引机构沿轨道移动，使得本发明能够根据需要在多个拦污栅之间移动清污，实现一套本发明对应多个拦污栅的能力，从而有效提高清污效率和降低采购及使用成本。进一步，通过设置能够升降翻耙缆索的翻耙机构，特别是液压式翻耙机构，能够有效克服现有技术中的缆索牵引摆动式结构翻耙结构复杂、力矩小、稳定性差的问题。更进一步，在上部机架上设置能够涨紧升降缆索和/或翻耙缆索的涨紧弹簧，能够有效解决缆索在翻耙受水流冲击、污物阻挡时的松弛和抖动问题，从而有效避免缆索易脱出导向轮造成缆索磨损加剧和阻力增大的难题。进一步，机架的下端或基座的上端拦污栅一侧固定设置有支承升降缆索和/或翻耙缆索并与之滚动配合的支承辊，通过设置支承辊，能够对缆索形成滚动支承，减少缆索的磨损和升降的牵引力，特别是设置于机架上的支承辊能随驱动机构移动，多个拦污栅不必设置过个支承辊，有效降低了结构的复杂性和成本。进一步，在耙架中部的横梁上的换向轮，翻耙缆索与换向轮滚动配合且一端与近耙齿的横梁固定连接，使得翻耙缆索对清污耙的提升力作用于换向轮和相对远端的近耙齿的横梁，通过杠杆效应，能够有效降低翻耙缆索打开清污耙所需的力，从而也能够有效降低翻耙所需功率，节约能源消耗。更进一步，在配重车的导轮和/或清污耙的耙轮设置内轮缘或外轮缘与导轨或栅条的侧面配合，能够有效避免拦污栅及配重车的脱轨和卡死问题，从而提高工作时的稳定可靠性能。再进一步，在清污耙的“C”形耙架两侧面和/或背面固定设置滤网或分布多个通孔的滤板，能够对中小固体污物形成过滤结构，既能提高清污效果，又能滤除水和微小杂物，从而有效降低清污耙的上升重量，实现以较小功率驱动来实现清污，整体节能降耗。综上所述，本发明具有结构简单、工作稳定可靠、清渣效率高、节能降耗的特点。

如图1至4所示，启动本发明的控制系统，控制驱动机构702带动大车轮702转动，使牵引机构4带动清污耙2及配重车3沿拦污栅1上侧基座5上轨道6移动至需要清污的拦污栅1上方停止；电机403反转驱动减速器404使得主轴402旋转，通过固定于主轴402上的升降卷扬轮406及翻耙卷扬轮407，同步将翻耙缆索10及升降缆索11松开，使清污耙2及配重车3落在清污耙1上；同时，控制液压缸901启动并顶起其上的翻耙缆索10，在放翻耙缆索10的同时使得清污耙2抬起（图1中虚线部分）；清污耙2在配重车3及自身重力的作用下，通过耙轮208及导轮301沿拦污栅1两侧的导轨8向下移动至有效工作位置停止。然后控制系统控制液压缸901降下，翻耙缆索10落下到正常状态，此时清污耙1在自身重量作用下落下并使耙齿201插入拦污栅1的栅条间，清污耙2与拦污栅1之间形成包围结构；控制系统控制电机403正传，翻耙缆索10及升降缆索11在升降卷扬轮406及翻耙卷扬轮407的带动下收紧，在升降缆索11的带动下，清污耙2在配重车3的牵引下上行并清除拦污栅1的栅条间的固体污物，清污耙2上行过程中，清除并带动上行的固体污物中的微小杂物及其中的水由滤板207中的孔洞漏出，清污耙2继续上行至倾倒位置，其中的固体污物自下部倾倒孔中倒出。如还需再次清理则重新控制电机403反转且液压缸901顶起即可。若需要清理其它拦污栅1，则继续控制电机403正传，使得清污耙2和配重车3脱离拦污栅后停止，重复上述过程即可。

Claims (10)

1.一种水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于包括设置于拦污栅（1）进水侧的清污耙（2）、设置于清污耙（2）上方并与之铰接的配重车（3）、设置于拦污栅（1）上方且用于驱动配重车（3）上下运动及清污耙（2）翻耙的牵引机构（4）、固定设置于清污栅（1）上方的基座（5）并与清污栅（1）平行的轨道（6）、固定设置于牵引机构（4）底部并与轨道（6）滚动配合的行走机构（7），所述配重车（3）通过分设两侧的导轮（301）与固定设置于拦污栅（1）两侧的导轨（8）或拦污栅（1）的栅条滚动配合；所述清污耙（2）成“C”形结构倒扣于拦污栅（1）上，所述清污耙（2）的上部与配重车（3）的下部铰接且中部或下部与牵引机构（4）的翻耙缆索（10）连接，所述清污耙（2）远离配重车（3）的一端设置有插入拦污栅（1）内的耙齿（201）；所述牵引机构（4）包括底部固定设置有行走机构（7）的机架（401）、设置于机架（401）上部的主轴（402），所述主轴（402）一端与电机（403）驱动的减速器（404）之输出轴连接，所述主轴（402）分别绕接有升降缆索（11）和翻耙缆索（10），所述升降缆索（11）的另一端与配重车（3）的上部连接，所述机架（401）中部设置有升降翻耙缆索（10）的翻耙机构（9）。

2.根据权利要求1所述水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于所述翻耙机构（9）包括固定设置于机架（401）的液压缸（901）、设置于液压缸（901）顶部并置于翻耙缆索（10）下部并与翻耙缆索（10）滚动配合的翻耙轮、固定设置于机架（401）并置于翻耙轮上方的翻耙限位装置（902），所述翻耙限位装置（902）的触点位于翻耙轮向上移动的上位点。

3.根据权利要求2所述水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于所述机架（401）固定设置有位于升降缆索（11）和/或翻耙缆索（10）上方的涨紧弹簧（405），所述涨紧弹簧（405）的下端设置有套接于升降缆索（11）和/或翻耙缆索（10）的涨紧套或涨紧轮。

4.根据权利要求3所述水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于所述主轴（402）分布固定设置有升降卷扬轮（406）、翻耙卷扬轮（407），所述升降卷扬轮（406）绕接有升降缆索（11），所述翻耙卷扬轮（407）绕接有翻耙缆索（10），所述机架（401）中部还分别设置有压紧升降缆索（11）和/或翻耙缆索（10）的导向轮（408）。

5.根据权利要求2所述水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于所述行走机构（7）包括设置于机架（401）底部并与轨道（6）滚动配合的大车轮（701）、驱动大车轮（701）转动的驱动机构（702）。

6.根据权利要求1至5任意一项所述水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于所述机架（401）的下端或基座（5）的上端拦污栅（1）一侧固定设置有支承升降缆索（11）和/或翻耙缆索（10）并与之滚动配合的支承辊（12）。

7.根据权利要求6所述水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于所述清污耙（2）包括设置于两侧成“C”形结构的耙架（202）、横向间隔固定设置于耙架（202）之间的横梁（203）、设置于耙架（202）中部的横梁（203）上的换向轮（204）、纵向间隔固定设置于相邻横梁（203）间的连接筋（205），所述耙齿（201）固定设置于耙架（202）一端的横梁（203）上，所述翻耙缆索（10）与换向轮（204）滚动配合且一端与近耙齿（201）的横梁（203）固定连接，所述耙架（202）近耙齿（201）端的外侧分别设置耙轮（208），所述耙轮（208）与导轨（8）或拦污栅（1）的栅条滚动配合，所述耙架（202）远离耙齿（201）的一端设置有与配重车（3）铰接的铰接孔（206）。

8.根据权利要求7所述水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于所述导轮（301）和/或耙轮（208）设置有与导轨（8）或拦污栅（1）的栅条侧面相配合并限制侧向移动的内轮缘或外轮缘。

9.根据权利要求7所述水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于所述清污耙（2）的两侧面和/或“C”形结构的耙架（202）背面固定设置有滤网或分布多个通孔的滤板（207）。

10.根据权利要求9所述水坝拦污栅固体污物清理装置，其特征在于所述滤板（207）固定设置于“C”形结构的耙架（202）背面横梁（203）与连接筋（205）之间或其构成的方格内壁或外壁。