CN110273350A - 一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，包括自动加料、机械运输和填料摊铺三大系统，所述自动加料系统包括振动电机、振动筛和加料筒。其中机械运输系统包括行车、湿地外墙圈梁支架、电源操作箱和伸缩式输送履带机。填料摊铺系统包括填料储存室、电控拍门、伸缩式振捣锤和伸缩式摊铺刮料板。本发明的水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置构思新颖，设计合理，使用方便，巧妙地将自动加料、机械运输和填料摊铺系统进行组合，特别适合应用在无立管和排水管的水平潜流人工湿地填料摊铺过程中，避免挖掘机等重型机械进入湿地内部破坏防渗层；同时与湿地填料的人工摊铺作业相比，提高了水平潜流人工湿地填料的填装效率和均匀度，具有较强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及水环境治理的人工湿地处理技术领域，特别地涉及一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置。
背景技术
利用潜流人工湿地进行水质净化是水环境处理领域常用的生态工程措施。潜流人工湿地主要包括垂直潜流和水平潜流人工湿地两种类型。滤料是潜流人工湿地的基质与载体，支撑着人工湿地动植物与微生物的生命过程，滤料对污染物的成功截留为后续植物吸收创造良好条件，是出水水质的重要保证。潜流人工湿地不同级配的填料根据作用来分，一般有排水层、滤料层和覆盖层。因此，湿地填料装填过程需要层层摊铺，工序较多，目前主要的摊铺手段是重型机械摊铺和人工摊铺，但两种方式都存在一定的弊端。重型机械摊铺方式一般是指挖掘机等重型设备进入人工湿地内部，通过运输、铲平、夯实等方式进行装填，这种方式的弊端是容易破坏人工湿地的排水管和防渗层，且过度的挤压填料容易造成孔隙率降低，进而影响水质净化效果。人工摊铺方式利用人工摊平，湿地填料按照级配逐一分层铺装，单层铺装合格后进行下一层铺装；这种方式的弊端是工作效率低下，且铺装均匀程度较低。与垂直潜流人工湿地不同的是，水平潜流人工湿地中不设置导气管和排水管，因此设计机械化的高效能水平潜流人工湿地填料摊铺装置，在实际施工时具有更积极的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，实现机械化摊铺填料，提高摊铺质量和效率。为此，本发明采用以下技术方案：
一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：包括自动加料系统、机械运输系统和填料摊铺系统，所述自动加料系统包括振动电机、振动筛和加料筒；所述机械运输系统包括行车、湿地外墙圈梁支架、伸缩式输送履带机，所述行车设置支架、配重，伸缩式输送履带机的后端和支架连接，伸缩式输送履带机的前端架设在行走式填料储存室上，所述伸缩式输送履带机的宽度和湿地外墙圈梁支架的间距相适配，所述伸缩式输送履带机设置伸缩桁架，伸缩桁架设置桁架支撑杆，桁架支撑杆支撑在湿地外墙圈梁支架上；所述填料摊铺系统设置在自动加料系统的前端，包括所述行走式填料储存室，填料储存室设置万向轮，填料储存室底部设置填料出口上部设置填料入口，填料储存室内设置电控门，以承接填料和开闭填料出口；在填料储存室的后方还设置伸缩式振捣锤、伸缩式摊铺刮料板。
在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
所述伸缩式输送履带机设置花纹履带、履带收放装置、处在后端的履带滚轴和处在前端的履带圆柱轮毂。
所述振动电机采用交流三项异步振动电机，内装有偏心块和圆柱轴承，振动形式为椭圆形摇动振动；所述振动筛为不锈钢材质圆形筛网，架设在加料筒上部的槽内。
所述行车设有行车万向轮；所述行车万向轮位于行车的底部，共有四组，每组两个，行车万向轮可以朝各个方向转动，方便行车运动；所述行车支架为等边三角形结构，边长为160～200cm；所述配重的重心垂线位于行车重心线的后侧。
它设置有电源操作箱，电源操作箱含有总开关、履带调速按钮、行车运动的手动控制按钮和电控门的自动控制开关。
所述伸缩式输送履带机一端架设在行车上，另一端架设在填料储存室上；所述花纹履带由高分子材料聚氯乙烯制成，表面有横道凸纹和斜道凸纹两种纹路，两种纹路交错在花纹履带上分布；所述横道凸纹与花纹履带传输方向垂直，所述斜道凸纹的倾斜角为30～45°，且相邻两段斜道凸纹的倾斜方向分别朝着中心线的左边和右边；所述履带收放装置上缠绕充足的花纹履带，可以保证达到伸缩桁架的伸长长度；履带滚轴的转动动力由电源操作箱控制马达提供，转动频率为3～5转每秒；填料储存室的填料入口设置在圆柱轮毂之前，圆柱轮毂的直径比履带滚轴的直径小，履带滚轴转动后，利用履带滚轴与花纹履带之间的静摩擦力使花纹履带在传送桁架上沿着水平方向运动。
所述伸缩桁架由三级可伸缩的短桁架组成，其中一级桁架为主桁架，还包含了二级桁架和二级桁架支撑杆、三级桁架和三级桁架支撑杆；所述二级桁架和三级桁架的长度为3～5m；所述二级桁架支撑杆和三级桁架支撑杆分别由紧固销轴固定在二级桁架和三级桁架的侧面；二级桁架支撑杆和三级桁架支撑杆为多节结构，可以逐节伸长，伸长距离受紧固轴销控制，支撑杆的底部架设在湿地外墙圈梁支架上。
所述填料储存室为长方体结构，填料储存室的长度与花纹履带的宽度匹配，宽度为20～30cm，高度正好低于伸缩式输送履带机的物料输出位置；所述电控门安装在填料储存室的侧壁上，电控门的尺寸同填料储存室的横截面尺寸相当，根据填料需求通过调节电控门展开角度的大小控制卸料量，防止填料过快下泄。
所述工字卡槽卡在湿地外墙圈梁支架上，工字卡槽与上部的填料储存室铆接，工字卡槽内安装万向轮；所述万向轮是一种活动脚轮，万向轮可以保证整个填料摊铺系统前端的稳定，同时可以随机械运输系统的运动方向进行角度调整。
所述伸缩式振捣锤和伸缩式摊铺刮料板位于填料储存室的后部，均固定在传送桁架上；所述伸缩式振捣锤的连杆为多节结构，连杆最深可以到达湿地填料层的最低点；所述伸缩式振捣锤可以根据湿地填料的填充程度逐节伸长或缩短，振捣锤的最大长度与填料储存室的深度匹配，工作时受振动电机驱使，可以产生每秒3～5次的往复式上下振动，使填料在竖向上均匀堆叠；所述伸缩式摊铺刮料板的连杆为多节结构，刮料板的长度与填料储存室的长度匹配，连杆向下运动时，使得刮料板最深可以达到湿地填料层的最低点；根据湿地填料的填充程度，所述伸缩式摊铺刮料板可以逐节伸长或缩短，工作时受电机驱使，产生每秒1～2次的前后往复式摆动，摆幅为15～20°，使填料在水平方向上均匀摊铺。
本发明对于水平潜流人工湿地能够实现机械化摊铺填料，缩短人工往返搬运物料的距离，能极大的加快湿地施工进度，降低劳动强度，减少人力成本，提高摊铺质量和效率，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置的结构示意图。
图2为本发明的水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置的行车结构示意图。
图3-1和3-2分别为本发明的花纹履带结构平面和剖面示意图。
图4为本发明的桁架和桁架支撑杆结构图。
图5为本发明的填料储存室和电控门结构示意图。
图6为本发明的伸缩式振捣锤和伸缩式摊铺刮料板示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明为一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，包括自动加料系统、机械运输系统和填料摊铺系统。其中，自动加料系统包括振动电机4、振动筛5和加料筒6。机械运输系统包括行车7、行车万向轮8、行车三角支架9、混凝土配重10、湿地外墙圈梁支11架、伸缩式输送履带机13、花纹履带14、履带收放装置17、履带滚轴18、圆柱轮毂19和伸缩桁架20；填料摊铺系统包括行走式填料储存室26、电控门27、卸料车万向轮28、工字卡槽29、伸缩式振捣锤30、伸缩式摊铺刮料板31和紧固销轴32。
如图1所示，自动加料系统位于整个机械运输系统和填料摊铺系统的上方。加料筒6的填料可以由操作人员从外部加入；根据填料的粒径需要，在加料筒6中可放置不同规格的不锈钢材质圆形振动筛5，振动筛孔径为4～36mm。振动电机4连接振动筛，当开启电源操作箱12的总开关时，振动电机4开始自动呈椭圆形摇动振动，使得振动筛面上粒径小于等于振动筛孔径的填料落入加料筒6中，然后掉落在机械传输系统的花纹履带14上。
伸缩式输送履带机13设置伸缩桁架20、履带收放装置17、履带滚轴18、圆柱轮毂19组成。所述花纹履带形成循环圈路，圆柱轮毂19处在循环圈路的前端，所述履带滚轴18处在循环圈路的后部，所述履带收放装置17处在履带滚轴18的下方，履带收放装置17可以由在履带循环路径上的位置浮动的多个滚筒构成，履带从这些滚筒穿过，当伸缩桁架20伸长时，滚筒间距缩短，从而将履带“放出”，当伸缩桁架20缩回时，滚筒间距扩大，从而将履带“收回”。
履带滚轴18的直径10cm，转动动力由电源操作箱12驱动马达提供，并由皮带传输动力，转速为3～5圈每秒，利用履带滚轴18与花纹履带14之间的静摩擦力使花纹履带14在伸缩桁架20上沿着水平方向运动。圆柱轮毂19设置在填料储存室26的入口处上方，垂直花纹履带14的运动方向，直径为8cm，形成一个缓坡从而使履带上的填料滑入填料储存室中。
如图2所示，行车7是机械运输系统的组成部分，位于湿地池子的外部，决定整套装置的位置。行车主体由包括正三角形行车支架9、混凝土配重10和行车万向轮8。行车正三角支架8的边长为160～200cm，具有良好的稳定性；行车万向轮8位于行车7的底部，共有四组，每组两个，行车万向轮8可以朝各个方向转动，方便行车7运动。混凝土配重10由两块混凝土预制板组成，它的重心垂线位于行车7重心线之后，起到稳定行车的作用。伸缩式输送履带机13的车尾部分安装在行车上，比如，伸缩式输送履带机13的后端履带滚筒安装在行车的三角支架9上。
如图3所示，花纹履带由高分子材料聚氯乙烯制成，表面有横道凸纹15和斜道凸纹16两种纹路，两种纹路交错在花纹履带上分布；横道凸纹15与花纹履带传输方向垂直，两根横道凸纹15的间距为10cm；斜道凸纹16的倾斜角为30～45°，且相邻两段斜道凸纹的倾斜方向分别朝着中心线的左、右两边。相邻两根斜道凸纹16之间的距离为1cm，凸纹的高度为3mm。花纹履带14在伸缩式输送履带机13上运动时，由于横道凸纹15和斜道凸纹16的摩擦作用，使填料与花纹履带14之间不会产生强烈的相对运动，提高填料运输效率的同时也延长了花纹履带14的使用寿命。
如图4所示，伸缩桁架20为三级桁架，分别为一级桁架21、二级桁架22、三级桁架24，其伸缩动力可以是人工推动，也可通过液压或电动驱动伸缩，所述桁架为伸缩式输送履带机13的前部伸缩机架，圆柱轮毂19与伸缩桁架20的前端刚性连接，随着填料摊铺范围扩大可以由近及远的伸长，其伸长时，履带收放装置17相应放出履带，每一级桁架的长度为3～5m，第一级之后的每一级桁架的端点有一根桁架支撑杆，分别为二级桁架支撑杆23、三级桁架支撑杆25，桁架支撑杆由紧固销轴32固定在每一级桁架的侧面，当二级桁架22或三级桁架24逐渐伸长时，桁架支撑杆会以紧固销轴为圆心转动；桁架支撑杆为多节结构，可以逐节伸长，伸长距离受紧固轴销控制，桁架支撑杆的底部架设在湿地外墙圈梁支架11上。
如图5所示，行走式填料储存室26属于机械摊铺装置的前端部分，填料储存室26的室壁左右两侧各开一个孔，并通过插销与圆柱轮毂19的滚轴进行铆接，这样，当伸缩桁架伸长时，行走式填料储存室26也随之前行，当伸缩桁架回缩时，行走式填料储存室26也随之后退。电控门27的转动轴固定在填料储存室26的侧壁上，可以绕转动轴做0～90°的旋转。当承接花纹履带14上的填料时，电控门27处于水平状态而关闭填料储存室26的底部出口；当填料装满或装至额定量时，电控门27转动打开，角度逐渐增大至90°，填料储存室26中的填料从底部出口全部落入湿地池子中。如湿地需要继续进行填料摊铺作业，此时电控门27恢复到水平状态，关闭底部出口并承接新的填料，且伸缩式输送履带机13继续向前伸长移动。如已结束该条线路的摊铺作业，则填料储存室26随伸缩式输送履带机13退回到一级桁架21的起点处。
所述工字卡槽29卡在湿地外墙圈梁支架11上，工字卡槽29与上部的填料储存室26铆接，工字卡槽29内安装卸料车万向轮28；所述卸料车万向轮28是一种活动脚轮，卸料车万向轮28可以保证整个填料摊铺系统3前端的稳定，同时可以随机械运输系统2的运动方向进行角度调整。
如图6所示，伸缩式振捣锤30和伸缩式摊铺刮料板31位于填料储存室26的后部，其安装架固定在填料储存室26上，且伸缩式摊铺刮料板31位于伸缩式振捣锤30的后部。伸缩式振捣锤30的连杆为多节结构，连杆最深可以达到湿地填料层的最低点；伸缩式振捣锤30可以根据湿地填料的填充程度逐节伸长或缩短，工作时受振动电机驱使，可以产生每秒3～5次的往复式上下运动，使填料在竖向上均匀堆叠，振捣锤30的最大长度等于填料储存室的深度；伸缩式摊铺刮料板31的连杆为多节结构，刮料板31的长度等于填料储存室的长度，宽度为10～15cm，厚度为1～2cm。连杆向下运动时，使得刮料板最深可以达到湿地填料层的最低点。根据湿地填料的填充程度可以逐节伸长或缩短，工作时受电机驱使，产生每秒1～2次的前后往复式摆动，摆幅为15～20°，使填料在水平方向上均匀摊铺。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护不限于此，任何本技术领域的技术人员所能想到本技术方案技术特征的等同的变化或替代，都涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：包括自动加料系统(1)、机械运输系统(2)和填料摊铺系统(3)，所述自动加料系统(1)包括振动电机(4)、振动筛(5)和加料筒(6)；所述机械运输系统(2)包括行车(7)、湿地外墙圈梁支架(11)、伸缩式输送履带机(13)，所述行车设置支架(9)、配重(10)，伸缩式输送履带机(13)的后端和支架(9)连接，伸缩式输送履带机(13)的前端架设在行走式填料储存室(26)上，所述伸缩式输送履带机的宽度和湿地外墙圈梁支架(11)的间距相适配，所述伸缩式输送履带机(13)设置伸缩桁架(20)，伸缩桁架(20)设置桁架支撑杆，桁架支撑杆支撑在湿地外墙圈梁支架(11)上；所述填料摊铺系统(3)设置在自动加料系统(1)的前端，包括所述行走式填料储存室(26)，填料储存室(26)设置万向轮(28)，填料储存室底部设置填料出口上部设置填料入口，填料储存室内设置电控门(27)，以承接填料和开闭填料出口；在填料储存室(26)的后方还设置伸缩式振捣锤(30)、伸缩式摊铺刮料板(31)。
2.如权利要求1所述的一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：所述伸缩式输送履带机(13)设置花纹履带(14)、履带收放装置(17)、处在后部的履带滚轴(18)和处在前端的履带圆柱轮毂(19)。
3.权利要求1所述的一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：所述振动电机(4)采用交流三项异步振动电机，内装有偏心块和圆柱轴承，振动形式为椭圆形摇动振动；所述振动筛(5)为不锈钢材质圆形筛网，架设在加料筒(6)上部的槽内。
4.根据权利要求1所述的一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：所述行车(7)设有行车万向轮(8)；所述行车万向轮(8)位于行车(7)的底部，共有四组，每组两个，行车万向轮(8)可以朝各个方向转动，方便行车(7)运动；所述行车支架(9)为等边三角形结构，边长为160～200cm；所述配重(10)的重心垂线位于行车(7)重心线的后侧。
5.如权利要求1所述的一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：它设置有电源操作箱(12)，电源操作箱(12)含有总开关、履带调速按钮、行车(7)运动的手动控制按钮和电控门(27)的自动控制开关。
6.如权利要求2所述的一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：所述伸缩式输送履带机(13)一端架设在行车上，另一端架设在填料储存室(26)上；所述花纹履带(14)由高分子材料聚氯乙烯制成，表面有横道凸纹(15)和斜道凸纹(16)两种纹路，两种纹路交错在花纹履带(14)上分布；所述横道凸纹(15)与花纹履带(14)传输方向垂直，所述斜道凸纹(16)的倾斜角为30～45°，且相邻两段斜道凸纹的倾斜方向分别朝着中心线的左边和右边；所述履带收放装置(17)上缠绕充足的花纹履带(14)，可以保证达到伸缩桁架(20)的伸长长度；履带滚轴(18)的转动动力由电源操作箱(12)控制马达提供，转动频率为3～5转每秒；填料储存室(26)的填料入口设置在圆柱轮毂(19)之前，圆柱轮毂(19)的直径比履带滚轴(18)的直径小，履带滚轴(18)转动后，利用履带滚轴(18)与花纹履带(14)之间的静摩擦力使花纹履带(14)在传送桁架(20)上沿着水平方向运动。
7.如权利要求1所述的一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：所述伸缩桁架(20)由三级可伸缩的短桁架组成，其中一级桁架(21)为主桁架，还包含了二级桁架(22)和二级桁架支撑杆(23)、三级桁架(24)和三级桁架支撑杆(25)；所述二级桁架(22)和三级桁架(24)的长度为3～5m；所述二级桁架支撑杆(23)和三级桁架支撑杆(25)分别由紧固销轴(32)固定在二级桁架(22)和三级桁架(24)的侧面；二级桁架支撑杆(23)和三级桁架支撑杆(25)为多节结构，可以逐节伸长，伸长距离受紧固轴销(32)控制，支撑杆的底部架设在湿地外墙圈梁支架(11)上。
8.如权利要求1所述的一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：所述填料储存室(26)为长方体结构，填料储存室(26)的长度与花纹履带(14)的宽度匹配，宽度为20～30cm，高度正好低于伸缩式输送履带机(13)的物料输出位置；所述电控门(27)安装在填料储存室(26)的侧壁上，电控门(27)的尺寸同填料储存室(26)的横截面尺寸相当，根据填料需求通过调节电控门(27)展开角度的大小控制卸料量，防止填料过快下泄。
9.如权利要求1所述的一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：所述工字卡槽(29)卡在湿地外墙圈梁支架(11)上，工字卡槽(29)与上部的填料储存室(26)铆接，工字卡槽(29)内安装万向轮(28)；所述万向轮(28)是一种活动脚轮，万向轮(28)可以保证整个填料摊铺系统(3)前端的稳定，同时可以随机械运输系统(2)的运动方向进行角度调整。
10.如权利要求1所述的一种水平潜流人工湿地填料的机械摊铺装置，其特征在于：所述伸缩式振捣锤(30)和伸缩式摊铺刮料板(31)位于填料储存室(26)的后部，均固定在传送桁架(20)上；所述伸缩式振捣锤(30)的连杆为多节结构，连杆最深可以到达湿地填料层的最低点；所述伸缩式振捣锤(30)可以根据湿地填料的填充程度逐节伸长或缩短，振捣锤(30)的最大长度与填料储存室的深度匹配，工作时受振动电机驱使，可以产生每秒3～5次的往复式上下振动，使填料在竖向上均匀堆叠；所述伸缩式摊铺刮料板(31)的连杆为多节结构，刮料板的长度与填料储存室的长度匹配，连杆向下运动时，使得刮料板最深可以达到湿地填料层的最低点；根据湿地填料的填充程度，所述伸缩式摊铺刮料板(31)可以逐节伸长或缩短，工作时受电机驱使，产生每秒1～2次的前后往复式摆动，摆幅为15～20°，使填料在水平方向上均匀摊铺。
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2019
- 2019-06-18 CN CN201910524800.6A patent/CN110273350A/zh active Pending
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