CN109372046B - 阻气型环保装舱溢流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于疏浚工程技术领域，涉及一种阻气型环保装舱溢流装置，用于疏浚行业中耙吸挖泥船装舱溢流。本发明通过在溢流筒上方开设溢流栅门，使得低浓度泥浆从四周多入口分散进入，同时在溢流栅门外侧安装可以调节高度的密闭式阻气罩，密闭式阻气罩的功能主要是阻止外部空气进入溢流筒内，同时控制装舱过程中合理的溢流量，通过调节密闭式阻气罩的升降高度，可以使溢流栅门始终位于舱内液面以下，阻隔外部空气进入。与现有溢流筒相比，本发明运行过程中始终处于被液体包围的全封闭状态，阻隔外部空气的进入，有效防止空气产生的气泡吸附在细颗粒混合物上加大混合物的扩散范围，造成对周边海域水体的浑浊和生态的影响，同时还能合理调配装舱溢流量。

Description

阻气型环保装舱溢流装置
技术领域
本发明属于疏浚工程技术领域，涉及一种阻气型环保装舱溢流装置，用于疏浚行业中耙吸挖泥船装舱溢流。
背景技术
疏浚行业中，耙吸挖泥船常用装舱溢流工艺来提高船舶有效装载量。施工中通过泥舱尾部的井式溢流筒将舱内表层的低浓度泥浆溢出。溢流时由于高速水流向筒内低处流动，受地球自转科自力影响，会形成定常有旋流动，如图1所示。通过方程求解可得旋涡内部压力分布公式为
Figure BDA0001825023940000011
当旋涡中心r＝0，Vθ＝0，旋涡中心的相对压力为
Figure BDA0001825023940000012
产生负压，旋涡中心处会吸入空气，当空气与泥浆颗粒接触处的压力低于液体饱和蒸气压时，将会吸附在细颗粒表面形成气泡，当细颗粒混合物浮力大于重力时，就会漂浮在水面上加大混合物的扩散范围，造成对周边海域水体的浑浊和生态的影响。
针对井式溢流筒存在的缺陷，几十年来不断进行了改进，最具代表性的创新装置是在溢流筒内加装阀门结构，如图2所示。该阀门结构安装在溢流筒内，通过调节阀门的开度，改变溢流筒的出口面积。溢流过程中，由于入口面积大，出口面积小，导致杂物极易堵塞在筒内，另外由于阀门调节会使溢流量不稳定，在阀门处容易形成空隙，使空气易进入筒内，造成对施工与环境的影响。
发明内容
本发明的目的，就是为了克服现有技术上存在的缺陷而提供一种新型的阻气型环保装舱溢流装置。该阻气型环保装舱溢流装置采用全封闭溢流筒，运行过程中始终保持溢流筒处于一个全封闭状态，以阻止外部空气的进入溢流筒内，防止空气产生的气泡吸附在细颗粒混合物上加大混合物的扩散范围，造成对周边海域水体的浑浊和生态的影响，同时还可控制装舱过程中合理的溢流量，这是现有装舱溢流技术中没有而迫切需要的。
本发明的目的可通过以下技术方案来实现：
通过在溢流筒上方开设溢流栅门，使得低浓度泥浆从四周多入口分散进入，(而不再是中心通道进入)，进一步在溢流栅门外侧安装可以调节高度的密闭式阻气罩，密闭式阻气罩的功能主要是阻止外部空气进入溢流筒内，同时控制装舱过程中合理的溢流量，通过调节密闭式阻气罩的升降高度，可以使溢流栅门始终位于舱内液面以下，阻隔外部空气进入。作业时还需要通过液位传感器监测舱内液位变化，当监测到舱内液面Hw发生变化时，控制密闭式阻气罩上升或下降，从而改变溢流栅门的泥浆过流面积Sf，以调整到合适的溢出流量。
具体的，本发明提供的阻气型环保装舱溢流装置包括溢流筒、溢流栅门、密闭式阻气罩、阻气罩升降机构、排气阀、支架以及控制系统。
其中，溢流筒安装于舱内，且其底部与舱内底面处于同一水平位置。溢流栅门安装在溢流筒圆锥盘上方，沿边线一圈均匀布设，总面积不小于溢流筒入口面积的1-1.5倍。阻气罩升降机构通过支架固定在溢流筒圆锥盘上方。密闭式阻气罩安装在阻气罩升降机构下方，并套在溢流栅门外侧，工作时沿溢流栅门上下移动。进一步，阻气罩升降机构包括可上下移动的伸缩杆，伸缩杆的底端与密闭式阻气罩的顶部连接。
装舱溢流过程中，为防止装置内外压差过大，影响溢流筒的升降调节，在溢流筒上部安装一个排气阀，调节装置内外部气压平衡。
进一步，在密闭式阻气罩的顶部设置两扇应急活动门，平时关闭，当整个装置出现问题无法工作时，打开应急活动门进行卸泥。
控制系统能实时监测舱内液位高度Hw，并能发出信号给阻气罩升降机构，通过调节升降机构的伸缩杆的行程来控制密闭式阻气罩的高度Hf，使舱内液位高度Hw始终略微高于密闭式阻气罩的高度Hf，确保溢流栅门始终位于液面以下，阻隔外部空气的进入。
在本发明中，密闭式阻气罩的高度Hf可以通过阻气罩升降机构的伸缩杆的行程来计算。
进一步，控制系统包括液位传感器、处理器、信号传输器件。其中，信号传输器件分别与液位传感器、处理器、阻气罩升降机构进行连接；液位传感器设置于舱内，用于实时监测舱内液位高度Hw，并将实时的舱内液位高度Hw通过信号传输器件传输至处理器；阻气罩升降机构通过信号传输器件将其移动行程h实时传输至处理器；处理器用于根据阻气罩升降机构的移动行程h计算出密闭式阻气罩的高度Hf，并将舱内液位高度Hw与密闭式阻气罩的高度Hf进行实时对比，并通过信号传输器件控制阻气罩升降机构上下移动，以调整密闭式阻气罩的高度Hf，确保溢流栅门始终位于液面以下，阻隔外部空气的进入。
与现有的装舱溢流装置相比，本发明提供的阻气型环保装舱溢流装置具有以下创新点：
(1)本发明通过舱内液位监控，实时调节密闭式阻气罩的高度来控制溢流栅门的开启度，使溢流栅门始终位于舱内液面以下，可有效阻隔外部空气进入溢流筒内。
(2)本发明的单个溢流栅门入口面积远小于溢流筒出口面积，能有效阻止杂物进入堵塞溢流筒。
(3)本发明采用实时监控、数据采集、自动控制操作等新技术，可有效控制溢流量和舱内液面高度。
附图说明
图1为现有的耙吸挖泥船的溢流场景示意图；
图2为现有的安装有阀门的溢流筒的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的阻气型环保装舱溢流装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的耙吸挖泥船的泥舱的俯视示意图；
图5为本发明实施例提供的耙吸挖泥船的泥舱的侧视示意图；
图6为本发明实施例提供的阻气型环保装舱溢流装置的工作流程图。
附图标记说明
阻气型环保装舱溢流装置100、溢流筒1、溢流栅门2、密闭式阻气罩3、阻气罩升降机4、应急活动门5、排气阀6、支架7、液位传感器8、泥舱200、进舱系统300。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图3至图6所示，一种阻气型环保装舱溢流装置100包括溢流筒1、溢流栅门2、密闭式阻气罩3、阻气罩升降机构4、排气阀6、支架7以及控制系统。其中，溢流筒1、溢流栅门2、密闭式阻气罩3、阻气罩升降机构4、排气阀6、支架7固定安装在溢流筒1的圆锥盘上，并随溢流筒1一起升降。
进一步，溢流筒1安装于泥舱200内，且其底部与泥舱200的内底面处于同一水平位置，如图5所示。溢流栅门2固定在溢流筒1的圆锥盘上，并位于圆锥盘的上方，沿圆锥盘边线一圈均匀布设，溢流栅门2在全部完全敞开状态下的入口总面积不小于溢流筒入口面积的1-1.5倍；作为举例而非限定，溢流栅门2的形状可以是类似长方形。同时，溢流栅门2还与支架7焊接在一起；作为举例而非限定，支架可以是“门”型结构的，并通过其两侧底部与溢流栅门2焊接。阻气罩升降机构4安装在支架7上，并位于溢流筒1的圆锥盘上方。密闭式阻气罩3可以是底部开放的圆柱形罩子，其底面与溢流筒1的圆锥盘的面积相匹配；密闭式阻气罩3安装在阻气罩升降机构4的正下方，并紧密套在溢流栅门2外侧，其工作时可通过阻气罩升降机构4的驱动沿溢流栅门2上下移动。进一步，阻气罩升降机构4包括可上下移动的伸缩杆，伸缩杆的底端与密闭式阻气罩的顶部连接。作为举例而非限定，阻气罩升降机构4可以采用液压杆。
在装舱溢流过程中，为防止装置内外压差过大，影响溢流筒1的升降调节，在溢流筒1顶部安装一个排气阀6，以调节装置内外部气压平衡。在优选的实施方式中，排气阀6可以安装在密闭式阻气罩3的顶部。
进一步，在密闭式阻气罩3的顶部还设置有两扇应急活动门5，平时关闭，当整个装置出现问题无法工作时，打开应急活动5门进行卸泥。
控制系统能实时监测舱内液位高度Hw，并能发出控制信号给阻气罩升降机构4，通过调节升降机构4的伸缩杆的行程来控制密闭式阻气罩3的高度Hf，使舱内液位高度Hw始终略微高于密闭式阻气罩的高度Hf，确保溢流栅门2始终位于舱内液面以下，阻隔外部空气的进入。
在本发明中，密闭式阻气罩3的高度Hf可以通过阻气罩升降机构4的伸缩杆的行程来计算。作为举例而非限定，还可以设定初始状态下，密闭式阻气罩3将溢流栅门2完全封闭，此时阻气罩升降机构4的伸缩杆的行程设为0；而溢流筒1的内底部至溢流筒1圆锥盘的高度为H；当所述伸缩杆从初始状态向上移动时，其移动行程为h；则密闭式阻气罩的高度Hf＝H+h。
进一步，控制系统包括液位传感器8、处理器、信号传输器件。其中，信号传输器件分别与液位传感器8、处理器、阻气罩升降机构4进行连接；在优选的实施方式中，液位传感器8可以设置有多个，并均匀分布于泥舱200内，用于实时监测舱内液位高度Hw，并将实时的舱内液位高度Hw通过信号传输器件传输至处理器；阻气罩升降机构4通过信号传输器件将其移动行程h实时传输至处理器；处理器用于根据阻气罩升降机构4的移动行程h计算出密闭式阻气罩的高度Hf，并将舱内液位高度Hw与密闭式阻气罩的高度Hf进行实时对比，以及根据对比结果通过信号传输器件控制阻气罩升降机构4上升或下降，以调整密闭式阻气罩的高度Hf，从而改变溢流栅门2的泥浆过流面积Sf，以调整到合适的溢出流量，并确保溢流栅门2始终位于液面以下，阻隔外部空气的进入。
进一步，溢出流量的调节如下：
当密闭式阻气罩的高度Hf小于舱内液位高度Hw时，处理器控制阻气罩升降机构4上升，以增大溢流量；当密闭式阻气罩的高度Hf大于或等于舱内液位高度Hw时，处理器控制阻气罩升降机构4下降，以减小溢流量。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (7)

1.一种阻气型环保装舱溢流装置，包括溢流筒(1)，其特征在于：还包括溢流栅门(2)、密闭式阻气罩(3)、阻气罩升降机构(4)、控制系统；
所述溢流栅门(2)沿溢流筒(1)的入口边线一圈均匀纵向布设，所述密闭式阻气罩(3)紧密套设于所述溢流栅门(2)外侧，所述阻气罩升降机构(4)分别与所述密闭式阻气罩(3)及所述控制系统连接，所述控制系统用于对泥舱内液位进行监控，并实时控制所述阻气罩升降机构(4)调节所述密闭式阻气罩(3)的高度来控制溢流栅门(2)的开启度，以阻止外部空气进入溢流筒内。
2.根据权利要求1所述的阻气型环保装舱溢流装置，其特征在于：所述溢流筒(1)包括圆锥盘；
所述阻气罩升降机构(4)包括支架(7)；
所述溢流栅门(2)安装在所述圆锥盘上，并位于圆锥盘的上方，沿圆锥盘边线一圈均匀布设；所述阻气罩升降机构(4)通过支架(7)安装在溢流筒(1)上，并位于所述圆锥盘上方；所述密闭式阻气罩(3)被悬挂安装在阻气罩升降机构(4)的正下方，并紧密套在溢流栅门(2)外侧，其工作时通过阻气罩升降机构(4)的驱动沿溢流栅门(2)上下移动。
3.根据权利要求1所述的阻气型环保装舱溢流装置，其特征在于：所述溢流栅门(2)在完全敞开状态下的入口总面积不小于所述溢流筒(1)的入口面积的1-1.5倍。
4.根据权利要求1所述的阻气型环保装舱溢流装置，其特征在于：所述密闭式阻气罩(3)的顶部设置有应急活动门(5)；
当所述密闭式阻气罩(3)出现故障时，通过开启所述应急活动门(5)进行泥浆溢流。
5.根据权利要求1所述的阻气型环保装舱溢流装置，其特征在于：所述密闭式阻气罩(3)的顶部安装有排气阀(6)。
6.根据权利要求1所述的阻气型环保装舱溢流装置，其特征在于：工作状态下，所述溢流筒(1)安装于泥舱(200)内，且其底部与泥舱(200)的内底面处于同一水平位置。
7.根据权利要求1所述的阻气型环保装舱溢流装置，其特征在于：所述溢流栅门(2)、密闭式阻气罩(3)、阻气罩升降机构(4)整体固定在溢流筒(1)上，并可单独脱卸清洗或维修。
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