CN109680749B - 一种自动清淤船 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动清淤船，包括船体、淤泥翻动机构、障碍物清除机构、淤泥输送机构、行走机构、脱水装置、控制装置和供电装置；淤泥翻动机构布置在船体底部前端，用于翻动淤泥并通过淤泥输送机构将翻动的淤泥输送至脱水装置；障碍物清除机构布置在船体底部前端，用于清除淤泥翻动机构周围的障碍物；行走机构布置在船体底部后端，用于驱使船体运行；脱水装置布置在船体上，用于将淤泥输送机构输送的淤泥进行脱水处理；控制装置布置在船体上，用于控制各机构或装置的运行；供电装置布置在船体上，用于为上述各机构或装置供电。通过本发明，可针对水下水草等缠绕物多、底泥含水率高的河道湖泊进行清淤工作，且结构简单，操作方便。

Description

一种自动清淤船

技术领域

本发明属于自动化及清淤设备技术领域，特别涉及一种自动清淤船。

背景技术

目前市场上对水下水草等缠绕物多、底泥含水率高的河道湖泊多采用船载挖掘机对池底的进行挖掘清淤工作，该种清淤方式存在如下缺点：1)采用设备较大，不适于窄河道的清淤工作；2)清理周期较长，清理时作业环境差；3)易造成二次污染，产生恶臭；4)需要动用的人力物力较多。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开一种自动清淤船，可针对水下水草等缠绕物多、底泥含水率高的河道湖泊进行清淤工作，且结构简单，操作方便。

具体技术方案如下：

一种自动清淤船，包括船体、淤泥翻动机构、障碍物清除机构、淤泥输送机构、行走机构、脱水装置、控制装置和供电装置；其中：所述淤泥翻动机构布置在船体底部前端，用于翻动淤泥并通过淤泥输送机构将翻动的淤泥输送至脱水装置；所述障碍物清除机构布置在船体底部前端，用于清除淤泥翻动机构周围的障碍物；所述行走机构布置在船体底部后端，用于驱使船体运行；所述脱水装置布置在船体上，用于将淤泥输送机构输送的淤泥进行脱水处理；所述控制装置布置在船体上，用于控制各机构或装置的运行；所述供电装置布置在船体上，用于为上述各机构或装置供电。

作为一种优选方案，所述淤泥翻动机构包括齿耙、齿耙螺旋轴、螺旋电机和平行布置的两组前端连杆；所述前端连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端固定于船体底部前端，另一端通过铰链和第二连杆活动连接；所述齿耙螺旋轴通过轴承固定在两组前端连杆末端之间并与所述第二连杆垂直；所述齿耙被构造为由多根固定在所述齿耙螺旋轴上的齿条组成；所述螺旋电机与所述控制装置连接，用于驱动所述齿耙螺旋轴带动所述齿耙在竖直方向旋转。

作为一种优选方案，所述障碍物清除机构包括链式刀片、链式刀片固定框和水平旋转电机，所述链式刀片固定框固定在两组前端连杆末端之间并呈水平方向布置；所述链式刀片被构造为由套设在所述链式刀片固定框外周的链条以及固定在链条上的多个刀片组成；所述水平旋转电机与所述控制装置连接，用于驱动所述链条带动刀片沿所述链式刀片固定框外周转动。

作为一种优选方案，所述齿耙螺旋轴布置在所述链式刀片固定框的框内；所述链式刀片固定框框内的空间足够容纳所述齿耙螺旋轴带动所述齿耙在竖直方向旋转。

作为一种优选方案，所述淤泥输送机构包括吸泥泵、吸泥管和排泥管；所述吸泥泵固定于前端连杆或船体上，并与所述控制装置连接，其输入端与吸泥管连接，输出端与排泥管连接；所述吸泥管被构造为通过吸泥泵的作用吸附淤泥翻动机构翻起的淤泥；所述排泥管还与所述脱水装置连接。

作为一种优选方案，所述脱水装置包括污泥进料泵、污泥搅拌器、脱水机、干泥仓和储泥仓；所述储泥仓用于接收淤泥输送机构输送的淤泥；所述污泥搅拌器与所述控制装置连接，用于搅拌所述储泥仓内储存的淤泥；所述污泥进料泵与所述控制装置连接，用于将储泥仓内储存的淤泥泵入所述脱水机的进料端；所述脱水机与所述控制装置连接，用于对泵入的淤泥进行泥水分离；所述干泥仓与所述脱水机的出料端连接，用于储存脱水后的干泥。

作为一种优选方案，所述行走机构包括行走齿轮，平行布置的两组行走连杆，以及与所述行走连杆配套的牵引链条、牵引链条旋转电机和液压装置；所述行走连杆一端固定于船体底部后端，另一端通过轴承与所述行走齿轮连接；所述行走齿轮布置在两组行走连杆之间并与其垂直；所述牵引链条的一端连接行走齿轮，另一端连接牵引链条旋转电机；所述牵引链条旋转电机固定在行走连杆上，为变频电机，并与所述控制装置连接，用于带动所述牵引链条转动；所述液压装置固定在船体底部后端，并与所述控制装置连接，用于控制所述行走连杆摆动。

作为一种优选方案，所述控制装置配置有液位检测系统，根据检测的液位信息，通过液压装置控制行走连杆的摆动角度，从而控制所述船体的运行水深。

作为一种优选方案，所述控制装置分别与淤泥翻动机构、淤泥输送机构、行走机构、脱水装置和供电装置连接，通过控制供电装置对其它机构或装置的供电，从而控制各机构或装置的运行。

作为一种优选方案，该自动清淤船还包括牵引机构，所述牵引机构包括牵引绳和牵引电机，所述牵引电机布置在目的地岸边，所述牵引绳一端固定在船头，另一端固定在牵引电机。

本发明具有如下有益效果：

(1)通过淤泥翻动机构将池底淤泥翻起，并通过淤泥输送机构送入脱水装置进行脱水处理，同时通过障碍物清除机构可以轻松清除水底的一些缠绕物，防止淤泥翻动机构在运行时被勾住，影响运行效果。

(2)可通过控制行走机构中行走连杆的摆动角度使船体运行在不同水深，可通过控制行走机构中牵引链条旋转电机的转速来控制行走齿轮的旋转速度，从而调整船体的运行速度。例如，当池体底泥含水率过大，泥层厚度深时，通过调节行走机构中行走连杆的摆动角度使齿轮悬浮于水中，同时，可通过控制行走机构中牵引链条旋转电机的旋转速度，使行走齿轮高速旋转，从而推动船体快速前行。

(3)可通过控制装置中液位检测系统检测的液位数据自动控制船体适应在不同水深下工作。

(4)可通过牵引机构控制船体的运行方向，以适应更大更宽江河湖泊的清淤工作。

(5)本发明将淤泥翻动机构和障碍物清除机构的配合使用，特别适用于水草等缠绕物较多、底泥含水率高的河道湖泊，并结合具有液位检测系统的控制装置、可调整摆动角度的行走机构的、以及牵引机构应用，可实现全自动清淤。

附图说明

图1为实施例中自动清淤船的结构示意图；

图2为实施例中自动清淤船的局部放大示意图；

图3为实施例中自动清淤船的电路连接示意图；

附图说明：1-船体，2-叠螺脱水机，3-储泥仓，4-干泥仓，5-污泥进料泵，6-污泥搅拌机，7-排泥管，8-排水管，9-吸泥泵，10-吸泥管，11-链式刀片，12-前端连杆、前端连杆121、前端连杆12，13-铰链，14-连杆铰链，15-行走连杆，16-行走齿轮，17-牵引链条，18-齿耙螺旋轴，19-蓄电设备，20-齿耙，21-螺旋电机，22-水平旋转电机，23-链式刀片固定框，24-液压装置，25-牵引绳，26-牵引电机，27-牵引链条旋转电机，28-控制设备。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明，下面将对实施案例或现有发明描述中所使用的附图做简单的介绍。

结合图1至图3所示，实施例中公开一种自动清淤船的较佳实施例，能对河道湖泊中的淤泥进行清理作业，其主要包括船体1，设置在船体1底部前端的淤泥翻动机构和障碍物清除机构，设置在船体1底部后端为行走机构，设置在船体1上的脱水装置、控制装置和供电装置，以及淤泥输送机构。具体介绍如下：

船体1作为船上各种机构和装置的载体，为各种机构和装置提供支撑和连接。

淤泥翻动机构主要包括前端连杆12、铰链14、齿耙20、齿耙螺旋轴18和螺旋电机21。前端连杆12具有左右对称布置的两组，每组均由前端连杆121和前端连杆122两根组成，前端连杆121的一端固定于在船体1底部前端，另一端通过铰链14与前端连杆122活动连接。这里的铰链14为活动铰链，可在重力或者其他外力作用下自由旋转，从而适应不同水深下的工作。齿耙螺旋轴18为圆柱状结构，且一端带有螺旋电机21，具体可将螺旋电机21与齿耙螺旋轴18同轴焊接固定在一起，齿耙螺旋轴18两端通过轴承安装在前端连杆122的末端，螺旋电机21通过电缆与控制装置连接，由控制装置控制启停，可为齿耙螺旋轴18逆时针旋转提供动力。齿耙20可通过焊接方式固定在齿耙螺旋轴18上，其主要由沿齿耙螺旋轴18轴向等间距布置的多组齿组构成，具体的，每个齿组具有多根周向等间距焊接在齿耙螺旋轴18上的单个齿条。

障碍物清除机构主要包括链式刀片11、水平旋转电机22和链式刀片固定框23。链式刀片固定框23通过角铁连接前端连杆122且呈水平方向固定，具体的，链式刀片固定框23可设计成矩形框架结构，角铁的一端焊接在前端连杆122上，另一端焊接在链式刀片固定框23上，从而将链式刀片固定框23固定在水平方向。水平旋转电机22固定在链式刀片固定框23一端，通过电缆与控制装置连接，为链式刀片固定框23提供水平旋转的动力以带动链式刀片11在水平方向运转。

结合图2所示，需要说明的是，障碍物清除机构在水平方向的尺寸大于淤泥翻动机构，即链式刀片固定框23的框内足矣容纳齿耙螺旋轴18和齿耙20的安装和运行。在运行时，齿耙螺旋轴18在螺旋电机21的驱动下带动齿耙20在竖直方向旋转，链式刀片固定框23在水平旋转电机22的驱动下带动链式刀片11在水平方向旋转，且相互独立不影响。

链式刀片11主要由链条和焊接在链条上的刀片组成，链式刀片固定框23与链式刀片11通过类似滚珠轴承的方式进行连接，其中水平旋转电机22运转时通过链条带动刀片绕链式刀片固定框23转动，以清除缠绕物。

具体的，船体1运行时，供电装置通过电缆为螺旋电机21和水平旋转电机22提供电力，螺旋电机21带动齿耙螺旋轴18呈现在竖直方向逆时针旋转，通过齿耙20的作用将池底淤泥翻起。翻起的淤泥通过吸泥泵9的作用被吸泥管10吸入并通过排泥管7泵入船体1上的储泥仓3中。与此同时，水平旋转电机22带动链式刀片11在水平方向进行旋转，运转的刀片的刀锋可以在移动过程中清除水草等一些障碍物。通过障碍物清除机构的配合使用，可防止淤泥翻动机构在运行过程中被水底的水草等缠绕物勾住，导致螺旋电机21卡死损坏，而且链式刀片11运转时也可扰动池底淤泥，更利于淤泥的吸取。

行走机构主要包括行走连杆15、行走齿轮16、牵引链条17、铰链13、牵引链条旋转电机27和液压装置24。行走连杆15通过铰链13活动连接在船体1底部后端，与船体1底面形成一夹角，行走齿轮16通过轴承安装在行走连杆15末端。牵引链条旋转电机27固定在行走连杆15上，采用变频控制，牵引链条17一端套设在行走齿轮16上，另一端套设在牵引链条旋转电机27上，通过牵引链条旋转电机27为其提供运转的动力。液压装置24一端固定于船体1底部，另一端连接行走连杆15，并通过电缆与控制装置连接，用于调整行走连杆15的角度。

在运行时，牵引链条旋转电机27在竖直方向旋转，通过牵引链条17带动行走齿轮16逆时针转动。行走机构通过液压装置24控制行走连杆15与船底面的角度来调节行走齿轮16的高度。通过牵引链条17低速转动带动行走齿轮16轴的低速旋转，行走齿轮16与底泥间的相互作用力，从而推动船体1向前移动。

当池体底泥含水率过大，泥层厚度较深时，其他装置正常运行清除底泥，而行走齿轮16可能会陷入淤泥中无法运行，此时，可通过控制装置驱使液压装置24调节行走连杆15的角度使行走齿轮16悬浮于水中，并通过控制装置控制牵引链条旋转电机27高速转动带动牵引链条17和行走齿轮16高速旋转，以推动船体1前行。可见，船体1通过控制装置调节后端的行走连杆15角度能实现在不同水深下的清淤工作。

脱水装置主要包括污泥进料泵5、叠螺脱水机2、干泥仓4、储泥仓3、污泥搅拌器6和排水管8，叠螺脱水机2放置于干泥仓4和储泥仓3上部，污泥进料泵5固定在储泥仓3上部。需要说明的是，这里的叠螺脱水机2也可以采用离心脱水机替代，但考虑到的船体的形状和大小，叠螺脱水机更加适合小型船只。

淤泥输送机构主要包括吸泥泵9、吸泥管10和排泥管7，吸泥泵9固定在连杆122上，其输入端与吸泥管10连接，输出端与排泥管7连接，以将吸附的淤泥输送至脱水装置的储泥仓3内。

脱水装置运行时通过吸泥泵9将池底的淤泥吸入储泥仓3进行搅拌并储存，而后污泥进料泵5运行，将储泥仓3中的淤泥打入叠螺脱水机2进行泥水分离，脱水后的干泥排入干泥仓4中储存，叠螺脱水机2排水通过排水管8排入河体中。

供电装置主要包含蓄电设备19，其由大容量贮电部件和太阳能电板组成。在靠岸时，可通对容量贮电部件进行充电以储存大量电能。太阳能电板布设在大容量贮电部件四周及顶板，并与大容量贮电部件连接，能随时自动充电。大容量贮电部件与控制装置连接，在船体运行时，在控制装置的控制下，为淤泥翻动机构、障碍物清除机构、行走机构、脱水装置等提供电力，保证船体上各装置的运行。

控制装置即控制设备28，其包含液位检测系统，通过检测液位从而控制行走机构的运行水深。结合图3所示，其通过电缆与螺旋电机21、水平旋转电机22、牵引链条旋转电机27、污泥进料泵5、叠螺脱水机2、吸泥泵9、污泥搅拌器6和液压装置24等连接，通过控制供电装置对各机构的供电，从而控制船体上各机构的启停，其中，还通过变频控制牵引链条旋转电机27的转速。当然，这里也可以采用另一种方式进行控制，即各装置或机构均与控制装置和供电装置连接，再通过控制装置控制它们的运行，这种方式相对前一种在电路设计上相对较复杂些，但也属于常规技术，此处不再赘述。

该自动清淤船主要针对目前水下水草等缠绕物多，底泥含水率高的河道湖泊进行清淤工作，而且结构简单，操作方便的自动清淤船。其工作原理如下：

自动清淤船在运行时利用前端障碍物清除机构中的链式刀片11清除水中水草等阻挡物，同时，齿耙20将水中沉积的底泥松动并翻起，翻起的底泥经吸泥管10吸入，并由吸泥泵9泵入排泥管7，然后通过排泥管7排入离心脱水装置中的储泥仓3进行搅拌并储存。污泥进料泵5运行时，将储泥仓3淤泥打入叠螺脱水机2中，进行泥水分离，脱水后的干泥排入干泥仓4中储存，叠螺脱水机2排水则通过排水管8排入河体中。同时船体1依靠行走机构带动船体前行，行走机构中牵引链条17低速转动带动行走齿轮16轴的低速旋转，通过行走齿轮16与底泥间的相互作用力推动船体1向前移动。通过调节后端的行走连杆15角度实现在不同水深下工作，最后船体行走机构带动下自动行进至指定位置，并将干泥仓4中的干泥输送至岸边进行进一步处理。

上述实施例所述的自动清淤船适用于较窄的河道清理，无需方向牵引即可实现河道清淤。进一步的，还可在船体前部设置牵引机构，通过牵引机构控制船体前进方向。牵引机构主要包括牵引绳25和牵引电机26。牵引电机26固定在岸边，牵引绳25一端固定在船头，另一端固定在牵引电机26上，牵引电机26运行速度与船体的运行速度保持相同(或者略大于船体的运行速度)，从而保证牵引绳25处于收紧状态，可以控制船体行进方向。通过牵引机构的作用，自动清淤船可在湖泊和较宽河道等环境进行清淤。

综上所述，本发明公开的自动清淤船通过障碍物清除机构中的链式刀片的来回运转可以轻松清除水底的一些缠绕物，防止淤泥翻动机构中的齿耙运行时被勾住，同时通过齿耙螺旋轴的转动将池底淤泥翻起，被吸泥泵的吸泥管吸入并通过排泥管排入储泥仓中进行收集，储泥仓自带污泥搅拌机，将污泥搅拌均匀，而后储泥仓的污泥被污泥进料泵吸入叠螺脱水机中进行脱水，干泥排至干泥仓中储存，水重新排入河体。控制装置还可根据检测到液位数据控制行走机构中行走连杆的角度，调节行走齿轮的高度，以适应在不同水深下工作。控制牵引链条旋转电机低速旋转，通过行走齿轮与底泥的相互作用推动船体向前移动。当池体底泥含水率过大，泥层厚度深时，可通过调节后方行走连杆的角度使行走齿轮悬浮于水中，调节牵引链条旋转电机的转速，使行走齿轮轴高速旋转，推动船体快速前行。

以上实施例仅以说明本发明的技术方案而非限值，尽管通过上述优选实例已对本发明进行了详细描述，但相关技术人员应当理解，可以在细节上做等同修改和替换，而不偏离本发明权利要求书所限定范围。

Claims (7)

1.一种自动清淤船，其特征在于，包括船体、淤泥翻动机构、障碍物清除机构、淤泥输送机构、行走机构、脱水装置、控制装置和供电装置；其中：

所述淤泥翻动机构布置在船体底部前端，用于翻动淤泥并通过淤泥输送机构将翻动的淤泥输送至脱水装置；

所述障碍物清除机构布置在船体底部前端，用于清除淤泥翻动机构周围的障碍物；

所述行走机构布置在船体底部后端，用于驱使船体运行；

所述脱水装置布置在船体上，用于将淤泥输送机构输送的淤泥进行脱水处理；

所述控制装置布置在船体上，用于控制各机构或装置的运行；

所述供电装置布置在船体上，用于为上述各机构或装置供电；

所述淤泥翻动机构包括齿耙、齿耙螺旋轴、螺旋电机和平行布置的两组前端连杆；

所述前端连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端固定于船体底部前端，另一端通过铰链和第二连杆活动连接；所述齿耙螺旋轴通过轴承固定在两组前端连杆末端之间并与所述第二连杆垂直；所述齿耙被构造为由多根固定在所述齿耙螺旋轴上的齿条组成；所述螺旋电机与所述控制装置连接，用于驱动所述齿耙螺旋轴带动所述齿耙在竖直方向旋转；

所述障碍物清除机构包括链式刀片、链式刀片固定框和水平旋转电机，所述链式刀片固定框固定在两组前端连杆末端之间并呈水平方向布置；所述链式刀片被构造为由套设在所述链式刀片固定框外周的链条以及固定在链条上的多个刀片组成；所述水平旋转电机与所述控制装置连接，用于驱动所述链条带动刀片沿所述链式刀片固定框外周转动；所述齿耙螺旋轴布置在所述链式刀片固定框的框内；所述链式刀片固定框框内的空间足够容纳所述齿耙螺旋轴带动所述齿耙在竖直方向旋转。

2.如权利要求1所述的自动清淤船，其特征在于，所述淤泥输送机构包括吸泥泵、吸泥管和排泥管；所述吸泥泵固定于前端连杆或船体上，并与所述控制装置连接，其输入端与吸泥管连接，输出端与排泥管连接；所述吸泥管被构造为通过吸泥泵的作用吸附淤泥翻动机构翻起的淤泥；所述排泥管还与所述脱水装置连接。

3.如权利要求1所述的自动清淤船，其特征在于，所述脱水装置包括污泥进料泵、污泥搅拌器、脱水机、干泥仓和储泥仓；所述储泥仓用于接收淤泥输送机构输送的淤泥；所述污泥搅拌器与所述控制装置连接，用于搅拌所述储泥仓内储存的淤泥；所述污泥进料泵与所述控制装置连接，用于将储泥仓内储存的淤泥泵入所述脱水机的进料端；所述脱水机与所述控制装置连接，用于对泵入的淤泥进行泥水分离；所述干泥仓与所述脱水机的出料端连接，用于储存脱水后的干泥。

4.如权利要求1所述的自动清淤船，其特征在于，所述行走机构包括行走齿轮，平行布置的两组行走连杆，以及与所述行走连杆配套的牵引链条、牵引链条旋转电机和液压装置；所述行走连杆一端固定于船体底部后端，另一端通过轴承与所述行走齿轮连接；所述行走齿轮布置在两组行走连杆之间并与其垂直；所述牵引链条的一端连接行走齿轮，另一端连接牵引链条旋转电机；所述牵引链条旋转电机固定在行走连杆上，为变频电机，并与所述控制装置连接，用于带动所述牵引链条转动；所述液压装置固定在船体底部后端，并与所述控制装置连接，用于控制所述行走连杆摆动。

5.如权利要求4所述的自动清淤船，其特征在于，所述控制装置配置有液位检测系统，根据检测的液位信息，通过液压装置控制行走连杆的摆动角度，从而控制所述船体的运行水深。

6.如权利要求1所述的自动清淤船，其特征在于，所述控制装置分别与淤泥翻动机构、淤泥输送机构、行走机构、脱水装置和供电装置连接，通过控制供电装置对其它机构或装置的供电，从而控制各机构或装置的运行。

7.如权利要求1至6任意一项所述的自动清淤船，其特征在于，还包括牵引机构，所述牵引机构包括牵引绳和牵引电机，所述牵引电机布置在目的地岸边，所述牵引绳一端固定在船头，另一端固定在牵引电机。

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