CN108360591A - 一种用于清洗曝气头装置的水下清淤作业车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于清洗曝气头装置的水下清淤作业车，包括小车本体，小车本体内置吸泥泵，还包括与所述吸泥泵的进泥口相连通的曝气头清洗组件，所述曝气头清洗组件包括：连接所述吸泥泵的进泥口的吸泥软管；竖向设置的硬质吸泥管，顶部与所述吸泥软管衔接、底部设置清洗刷；驱动所述清洗刷转动的动力组件；以及用于调整所述清洗刷清洗位置的操控机械手。本发明可进入池底机构较复杂的构筑物内，对曝气头进行精准的有效的节能的清洗，并能同时将清淤污泥排出池体，很好的解决了曝气头的堵塞问题。

Description

一种用于清洗曝气头装置的水下清淤作业车

技术领域

本发明涉及一种水下清淤设备，具体涉及一种用于清洗曝气头装置的水下清淤作业车。

背景技术

目前，国家对污水处理的重视程度越来越高，然而，污泥作为污水处理中不可避免的衍生品，其清淤处置等问题也越来越受关注。对于河道、湖泊、管道、厌氧污泥池等结构较简单的构筑物的清淤技术的研究越来越多。

但是，目前针对池底结构较复杂，如含有曝气头或曝气管结构的清淤的研究较少，随着好氧池的长期运行，曝气头堵塞现象越来越严重，这会导致：1)风机荷载过大，从而影响风机的正常运行；2)整个运行耗能增大，增加运行成本；3)传氧效率降低，影响好氧池中微生物的正常生长。

发明内容

本发明针对好氧池中曝气头的清淤，提供一种用于清洗曝气头装置的水下清淤作业车，可进入池底机构较复杂的构筑物内，对曝气头进行精准的有效的节能的清洗，并能同时将清淤污泥排出池体，很好的解决了曝气头的堵塞问题。

一种用于清洗曝气头装置的水下清淤作业车，包括小车本体，小车本体内置吸泥泵，还包括与所述吸泥泵的进泥口相连通的曝气头清洗组件，所述曝气头清洗组件包括：

连接吸泥泵进泥口的吸泥软管；

竖向设置的硬质吸泥管，顶部与所述吸泥软管衔接、底部设置清洗刷；

驱动所述清洗刷转动的动力组件；

以及用于调整所述清洗刷清洗位置的操控机械手。

桨叶和清洗刷通过联动轴连接；硬质管连接操控机械手，操控机械手可转动和伸缩，能较好的调整清洗刷的清洗位置，清洗刷转动，对曝气头进行清洗，吸泥泵将污泥吸入吸泥管最终排出池体，完成清洗。

优选地，所述动力组件包括：

竖向设于所述硬质吸泥管中的联动轴，所述清洗刷固定连接在该联动轴底端；

固定在所述联动轴上的至少一组桨叶。

吸泥泵抽吸时产生的水力流动带动桨叶高速旋转，从而带动联动轴高速转动，实现清洗刷转动清洗。

进一步优选地，所述桨叶的板面与硬质吸泥管的横截面呈10～45°夹角，桨叶整体向下倾斜。向下倾斜的角度优选为30～45°。

桨叶整体向下倾斜即桨叶的外边缘低于桨叶与联动轴的固定处。更有利于水流扰动带动桨叶转动，吸泥泵抽吸时产生的水力流动带动轴向和横向都有一定角度偏转的桨叶高速旋转，从而带动联动轴高速转动，此时，固定在联动轴上的清洗刷便能转动，从而实现对曝气头的清洗，清洗刷清洗的污泥经由吸泥罩及时抽吸进入吸泥管，最终排出池体，完成清洗。

进一步优选地，所述联动轴位于硬质吸泥管中心处，且通过轴承及固定钢丝条固定于硬质吸泥管内壁。

进一步优选地，所述联动轴上设置两组桨叶，每组桨叶包括至少三片对称设置的桨叶。本发明优选采用双层桨叶设置，吸泥泵抽吸时产生的水力流动从而给清洗刷的转动提供更大的动力。两组桨叶位于联动轴的不同高度处，进一步优选，两组桨叶之间的间距为30-60cm，两层桨叶在水平投影面上的夹角为0-60°。更进一步地，两组桨叶交错布置。

最优选地，所述桨叶分上下两层，间隔30-60cm，每层均设有3片桨叶，两层桨叶交错布置，桨叶的板面相对于硬质吸泥管横截面夹角为10-45°，桨叶固定在联动轴上，整体向下倾斜30～45°。

硬质吸泥管与吸泥软管通过连接头衔接，硬质吸泥管材质为不锈钢，长度为1m左右。

优选地，所述硬质吸泥管下部还设有向下呈喇叭口的吸泥罩，所述清洗刷的刷头伸出至吸泥罩下方。

优选地，所述操控机械手包括可伸缩的大臂和固定长度的小臂，大臂的一端关节处通过第一关节驱动机构与小车主体侧壁连接、另一端通过第二关节驱动机构与小臂一端关节处连接，小臂另一端与硬质吸泥管连接。

进一步优选地，所述大臂为两级套筒液压油缸，所述第一关节驱动机构和第二关节驱动机构均包括旋转油缸对应的铰接轴。

旋转油缸也可采用关节电机替代，小臂与硬质吸泥管的外侧壁连接，小臂与硬质吸泥管之间可以固定连接也可采用关节驱动机构连接，优选地，本实施方式中小臂与硬质吸泥管之间采用关节结构连接。

液压操纵杆分为大臂和小臂两节，所述大臂关节处通过旋转油缸和相应铰接轴安装于动力系统箱体上，大臂由两级套筒液压油缸组成，通过两个油缸操纵杆不同幅度的伸缩和举升；所述小臂一端通过旋转油缸和铰接轴与大臂连接，另一端与吸泥口相连，小臂可通过旋转油缸实现不同幅度的举升。

为解决清淤小车对曝气头的干扰或损坏问题，优选地，所述小车本体顶部设置浮力组件，所述浮力组件包括：

浮力仓，浮力仓上设置进出水口，进出水口处设置电磁阀；

设于所述浮力仓内的弹性气囊；

以及用于向所述弹性气囊内充气或吸气的浮力调节气泵。

所述进出水口位于浮力仓的下部。

浮力仓内设有弹性气囊，弹性气囊与浮力调节气泵连接，所述浮力调节气泵设充气口和真空口，向所述气囊内充气或吸气，从而控制清淤装置在水中的高度；浮力仓侧下方设有出水口，出水口由电磁阀控制开启和关闭；上浮时，气泵通过充气口向气囊内泵入气体，气囊体积增大，打开电磁阀，浮力仓内的水从出水口排出，清淤装置上升；下沉时，气泵吸气，气囊体积减小，打开电磁阀，水进入浮力仓，清淤装置下降；电磁阀和浮力调节气泵均由电机驱动。

浮力调节气泵设置于浮力仓充气口下部；电磁阀和浮力调节气泵的电机即小车本体内的电机，受控于本体内的控制箱。

进一步优选地，所述小车本体上还设置前后推进器、左右推进器和上下推进器。推进器本身均采用现有技术实现。

上下推进器位于小车本体顶部、前后推进器位于小车本体尾部、左右推进器位于小车本体侧部，弹性气囊呈环形位于小车本体顶部，利用环形气囊和上下推进器实现清淤作业车在水下的上下移动；另外，在作业车尾部及侧面设置前后推进器和左右推进器，实现清淤作业车在水下的前后、左右移动。

优选地，所述小车本体底部设置位置传感器。

小车本体本身采用本领域常规清淤车车体即可，小车本体内还设置液压传动系统、电机和控制器，电机驱动所述吸泥泵。

所述位置传感器接入控制器，所述液压传动系统、电机、吸泥泵、各推进器、各控制阀及其他电气设备均均接入并受控于控制器。

底部设置距离传感器，其将数据传输到控制系统，通过控制气囊和推进器来调节作业车在水下的精确位置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)清淤作业车通过气囊和推进器能实现在水下前后、左右、上下移动；

2)吸泥泵抽吸时产生的水力流动带动吸泥管内桨叶旋转，从而带动清洗刷转动，利用柔性清洗刷对表面被污泥覆盖的曝气头实现清洗，清洗刷的转动是通过桨叶高速旋转时产生的水力流动产生的，清洁节能；

3)清洗刷由液压臂控制，能实现伸缩，从而更精准的完成清洗作业；

4)清洗作业车底部设置距离传感器，确保作业车悬浮位置精准，避免对曝气头装置及管道造成破坏等不利影响。

附图说明

图1是本发明清淤车的结构示意图。

图2是硬质吸泥管内部构造示意图。

图3和图4是硬质吸泥管的截面视图。

图中所示附图标记如下：

1-清洗刷 2-吸泥罩 3-硬质吸泥管

4-连接头 5-吸泥软管 6-操控机械手

7-进出水口 8-弹性气缸 9-上下推进器

10-浮力仓 11-左右推进器 12-排泥管

13-前后推进器 14-吸泥泵 15-距离传感器

16-固定钢丝条 17-联动轴 18-固定轴承

19-桨叶

61-大臂 62-小臂 63-第一关节驱动机构

64-第二关键驱动机构

具体实施方式

如图1～图4所示，一种用于清洗曝气头的水下清淤作业车，包括小车本体、吸泥组件、浮体组件和推进组件。

小车本体可采用常用清淤车，包括密封箱体，密封箱体内安装控制箱、液压传动系统、电机和吸泥泵14，控制箱、液压传动系统、电机和吸泥泵均采用常规水下清淤车设备及连接方式。

吸泥组件设于小车本体前端，包括清洗刷1、硬质吸泥管3、吸泥软管5和操控机械手6，吸泥软管5一端口伸入密封箱体内与吸泥泵的进泥口连接，另一端口与硬质吸泥管3通过连接头4连接，硬质吸泥管3竖向设置，为不锈钢材质，硬质吸泥管底部开口处衔接一端吸泥罩2，吸泥罩呈向下的喇叭口状，清洗刷1位于吸泥罩下方，刷头伸出吸泥罩外，驱动清洗刷转动的动力组件位于硬质吸泥管3内，动力组件如图2～图4所示，包括一根竖向设置且位于硬质吸泥管中心处的联动轴17和固定在联动轴上的至少一组桨叶，联动轴通过固定轴承18和固定钢丝条16固定于硬质吸泥管内壁，固定钢丝条设置若干层，每层中固定钢丝条以联动轴为中心发散状分布，固定轴承位于固定钢丝条的中心处，联动轴依次贯穿对应的固定轴承，清洗刷1固定在联动轴的底部。

桨叶设置为若干组，分别位于联动轴的不同高度处，本实施方式中设置两组，两组之间的间距为30～60cm，每组桨叶包括至少三片(本实施方式中以三片为例)对称设置的桨叶19，水平投影面上两层桨叶之间的夹角为0～60度。桨叶19整体向下倾斜设置，即桨叶的外边缘低于桨叶与联动轴固定处，桨叶的板面于硬质吸泥管横截面呈10-45°夹角，吸泥泵抽吸时产生的水力流动带动轴向和横向都有一定角度偏转的桨叶高速旋转，从而带动联动轴高速转动，此时，固定在联动轴上的清洗刷便能转动，从而实现对曝气头的清洗，清洗刷清洗的污泥经由吸泥罩及时抽吸进入吸泥管，最终排出池体，完成清洗。

操控机械手6包括可伸缩的大臂61和固定长度的小臂62，大臂的一端关节处通过第一关节驱动机构63与密封箱体侧壁连接、另一端通过第二关节驱动机构64与小臂一端关节处连接，小臂另一端与硬质吸泥管2外壁连接，大臂为两级套筒液压油缸，第一关节驱动机构和第二关节驱动机构均包括旋转油缸对应的铰接轴，旋转油缸也可采用关节电机替代，小臂与硬质吸泥管之间可以固定连接也可采用关节驱动机构连接，本实施方式中，小臂与吸泥口通过关节驱动机构连接。

浮力组件设于小车本体顶部，包括浮力仓10和弹性气囊8，弹性气囊8设于浮力仓10内，浮力仓底部设置进出水口7，进出水口处设置电磁阀，弹性气囊由浮力调节气泵充气或吸气，浮力调节气泵带有充气口和真空口，充气口用于向弹性气囊内充气、真空口用于从弹性气囊内吸气。

浮力调节气泵设充气口和真空口，向弹性气囊内充气或吸气，从而控制清淤作业车在水中的高度；浮力仓侧壁下方设有进出水口，进出水口由电磁阀控制开启和关闭；上浮时，气泵通过充气口向气囊内泵入气体，气囊体积增大，打开电磁阀，浮力仓内的水从出水口排出，清淤装置上升；下沉时，气泵吸气，气囊体积减小，打开电磁阀，水进入浮力仓，清淤装置下降；电磁阀和浮力调节气泵均由电机驱动。

浮力调节气泵设置于浮力仓充气口下部；电磁阀和浮力调节气泵的电机即小车本体内的电机，受控于本体内的控制箱。

推进组件包括上下推进器9、前后推进器13和左右推进器11，上下推进器位于小车本体顶部，优选地，浮力仓可采用环形浮力仓，便于上下推进器在小车本体顶部的安装。，前后推进器位于小车本体尾部，左右推进器位于小车本体侧部。推进组件本身采用现有技术实现。

小车本体底部设置位置传感器，位置传感器接入控制箱内，液压传动系统、电机、吸泥泵、各推进器、各控制阀、操控机械手6的驱动部件及其他电气设备均均接入并受控于控制箱。

本发明的工作方式如下：

本发明的清淤小车在水下作业时，距离传感器其将数据传输到控制系统，通过控制弹性气囊和推进器来调节作业车在水下的精确位置。操纵机械手调整较好的调整清洗刷的清洗位置，吸泥泵抽吸时产生的水力流动带动轴向和横向都有一定角度偏转的桨叶高速旋转，从而带动联动轴高速转动，此时，固定在联动轴上的清洗刷便能转动，从而实现对曝气头的清洗，清洗刷清洗的污泥经由吸泥罩及时抽吸进入吸泥管，最终排出池体，完成清洗。

以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种用于清洗曝气头装置的水下清淤作业车，包括小车本体，小车本体内置吸泥泵，其特征在于，还包括与所述吸泥泵的进泥口相连通的曝气头清洗组件，所述曝气头清洗组件包括：

连接吸泥泵进泥口的吸泥软管；

竖向设置的硬质吸泥管，顶部与所述吸泥软管衔接、底部设置清洗刷；

驱动所述清洗刷转动的动力组件；

以及用于调整所述清洗刷清洗位置的操控机械手。

2.根据权利要求1所述水下清淤作业车，其特征在于，所述动力组件包括：

竖向设于所述硬质吸泥管中的联动轴，所述清洗刷固定连接在该联动轴底端；

固定在所述联动轴上的至少一组桨叶。

3.根据权利要求2所述水下清淤作业车，其特征在于，所述桨叶的板面与硬质吸泥管的横截面呈10～45°夹角，桨叶整体向下倾斜。

4.根据权利要求2所述水下清淤作业车，其特征在于，所述联动轴位于硬质吸泥管中心处，且通过轴承及固定钢丝条固定于硬质吸泥管内壁。

5.根据权利要求2水下清淤作业车，其特征在于，所述联动轴上设置两组桨叶，每组桨叶包括至少三片对称设置的桨叶。

6.根据权利要求2水下清淤作业车，其特征在于，所述硬质吸泥管下部还设有向下呈喇叭口的吸泥罩，所述清洗刷的刷头伸出至吸泥罩下方。

7.根据权利要求1所述水下清淤作业车，其特征在于，所述操控机械手包括可伸缩的大臂和固定长度的小臂，大臂的一端关节处通过第一关节驱动机构与小车主体侧壁连接、另一端通过第二关节驱动机构与小臂一端关节处连接，小臂另一端与硬质吸泥管连接。

8.根据权利要求1所述水下清淤作业车，其特征在于，所述小车本体顶部设置浮力组件，所述浮力组件包括：

浮力仓，浮力仓上设置进出水口，进出水口处设置电磁阀；

设于所述浮力仓内的弹性气囊；

以及用于向所述弹性气囊内充气或吸气的浮力调节气泵。

9.根据权利要求8所述水下清淤作业车，其特征在于，所述小车本体上还设置前后推进器、左右推进器和上下推进器。

10.根据权利要求1所述水下清淤作业车，其特征在于，所述小车本体底部设置位置传感器。