CN110593333A - 一种水压冲吸泥复合的水下装置 - Google Patents

一种水压冲吸泥复合的水下装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水压冲吸泥复合的水下装置，属于水下作业工具领域，其包括支架、水下电机、离心泵、电磁开关阀组、射流泵及复合冲吸泥喷头。支架将水下电机、离心泵和射流泵固定，以安装在潜器外侧；水下电机驱动离心泵作为动力源；离心泵出口连接电磁开关阀组进口；电磁开关阀组第一个出口连接到冲泥喷头的进口，第二个出口连接到射流泵工作液体进口；射流泵的被吸液体进口连接吸泥喷头出口；复合冲吸喷头将离心泵提供的高压水通过喷嘴射出，冲击水下物体，清除沉积的泥沙，吸泥喷头通过射流泵在吸泥喷头出口形成的负压将浑浊泥沙水吸入，从潜器艉部排出。本发明作业深度更深，效率更高，且可有效解决冲刷造成的大量悬沙影响观察以及重新沉积。

Description

一种水压冲吸泥复合的水下装置
技术领域
本发明属于水下作业工具领域，更具体地，涉及一种水压冲吸泥复合的水下装置。
背景技术
世界水域面积占地球的表面积为71％，在人类过去和未来的发展中将发挥重要的作用。水下有大量沉没的物体，包括失事飞机和轮船的壳体和货物，以及人类大量水下土木工程建筑，海洋、河流及水库的堤坝等。随着我国水利事业的蓬勃发展，水电工程建设取得了举世瞩目的成就。我国已拥有水库大坝9.8万余座，是世界上拥有水库大坝最多的国家，其中95％以上为土石坝，是上个世纪80年代以前建设的老坝。同时我国也是世界上拥有200米级以上高坝最多的国家，目前世界建成的200米级以上高坝77座，我国有20座，占26％；在建的200米级以上高坝19座，我国就有12座，占63％。虽然近10年来我国进行了大规模的病险水库除险加固，但水库大坝数量多，土石坝多，安全性较差，深水大坝的安全事关大事，因此开展大坝安全检测与维护工作具有重要意义。
我国特殊的地质条件，使水库中含沙量高，导致在大坝坝面附着有大量的泥沙。在检测大坝坝面时，为了保证准确的观察到是否有裂缝及裂缝的宽窄与深浅，必须将大坝坝面的泥沙清除，并且保证坝面附近水域清澈。
目前清除大坝坝面泥沙采取潜水员人工清除和现有的单一冲刷工具的方法，使用这种方法有以下几个局限：清除的泥沙迅速扩散到坝面附近水域，导致坝面附近水域变浑浊，不能及时的检测到坝面裂缝的具体数据；潜水员下潜深度有限，只能清除较浅深度的坝面泥沙，导致对大坝检测不全面；人工清除存在着很大的安全风险，效率也低。
因此，如何设计出一个能在大深度环境下完成清除坝面泥沙，及时吸走坝面附近浑浊水，并且可以稳定工作的水下水压冲泥吸泥复合装置是目前亟需解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种水压冲吸泥复合的水下装置，由此解决目前清除大坝坝面泥沙采取潜水员人工清除和现有的单一冲刷工具的方式存在一定局限性的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种水压冲吸泥复合的水下装置，包括：支架、水下电机、离心泵、电磁开关阀组、射流泵及复合冲吸喷头；
所述支架将所述水下电机、所述离心泵及所述射流泵固定，以安装在潜器外侧；所述水下电机用于驱动所述离心泵作为动力源；所述离心泵的出口连接所述电磁开关阀组的进口；所述电磁开关阀组的第一个出口与所述复合冲吸喷头中的冲泥喷头的进口连接，所述电磁开关阀组的第二个出口与所述射流泵的工作液体进口连接；所述射流泵的被吸液体进口与所述复合冲吸喷头中的吸泥喷头的出口连接；所述复合冲吸喷头用于将所述离心泵提供的高压水通过所述冲泥喷头出口射出，以进行冲洗操作；所述吸泥喷头通过所述射流泵在所述吸泥喷头出口形成的负压将浑浊水吸入，到达所述射流泵的出口，再从潜器艉部排出。
优选地，所述复合冲吸喷头还包括：若干个冲泥喷嘴和提手；
所述提手用于被潜器的机械手夹持，以控制所述复合冲吸喷头的运动位置，各所述冲泥喷嘴用于将由所述复合冲吸喷头将所述离心泵提供的高压水射出，以进行冲洗操作。
优选地，所述冲泥喷头的结构为环形，所述若干个冲泥喷嘴的轴线与所述冲泥喷头的环轴线向内成预设角度并通过螺纹连接于所述冲泥喷头上。
优选地，所述吸泥喷头的结构呈喇叭状，所述吸泥喷头的直径自入口壳体一端到出口壳体的一端逐渐减小。
优选地，所述冲泥喷头与所述吸泥喷头同轴线且焊接在所述吸泥喷头入口一端。
优选地，所述电磁开关阀组包括第一电磁开关阀和第二电磁开关阀；
所述第一电磁开关阀的第一出口通过第一连接硬管及第一连接软管与所述冲泥喷头的进口连接；所述第二电磁开关阀的第二出口通过第二连接硬管与所述射流泵的工作液体进口连接。
优选地，所述第一电磁开关阀和所述第二电磁开关阀并联。
优选地，所述射流泵的被吸液体进口通过第二连接软管与所述吸泥喷头出口连接。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明的水下水压冲泥吸泥复合装置复合冲吸喷头射出的高压水直接冲击坝面泥沙，导致该局部水域浑浊，影响对坝面情况的观察；将射流泵的被吸流体进口与复合冲吸喷头的吸泥喷头出口连接，通过射流泵的内部形成负压，将冲洗产生的浑浊泥沙水通过吸泥口吸入，到达射流泵的出口，并经过管道从潜器艉部排出，保证坝面附近水域清澈，便于对坝面情况的观察。
2、本发明的水下水压冲泥吸泥复合装置使用的电磁开关阀组由两个单独的电磁开关阀并联组成，控制设备的运行方式：1)只冲不吸；2)只吸不冲；3)冲吸同步。根据不同的水域环境，选用相应的运行方式，提高了水下冲吸泥设备使用的灵活性，可提高工作效率。
3、本发明的水下水压冲泥吸泥复合装置将冲吸喷头集成一体。若干个冲泥喷嘴轴线与冲泥喷头环轴线向内成预设角度，使从这些喷嘴流射出的高压水集中冲击到坝面的一整块面积，将该面积的泥沙一次性清除完毕。
4、本发明的水下水压冲泥吸泥复合装置冲泥喷头与吸泥喷头同轴线焊接在吸泥喷头的进口，根据流体流动特性，当冲泥喷头工作时，冲洗坝面泥沙产生的部分浑浊水会自动流入吸泥喷头的进口，沿管路从潜器艉部排出，使浑浊泥沙水减少。
5、本发明的水下水压冲泥吸泥复合装置安装在潜器外侧，冲吸泥复合喷头通过软管与该设备连接，潜器的机械手夹持复合冲吸喷头的提手控制其运动，使操作简单方便。
6、本发明的水下水压冲泥吸泥复合装置整体结构一体化，结构紧凑，简单。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种水压冲吸泥复合的水下装置的整体结构图；
图2是本发明实施例提供的一种复合冲吸喷头结构图；
图3是本发明实施例提供的一种电磁开关阀组结构图；
图4是本发明实施例提供的一种射流泵结构图；
在所有的附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-复合冲吸喷头，1.1-提手，1.2-吸泥喷头，1.3-冲泥喷头，1.4-喷嘴，2-水下电机，3-电磁开关阀组，4-支架，5-离心泵，6-射流泵，7-第一连接硬管，8-第二连接硬管，9-第一连接软管，10-第二连接软管，1-1-吸泥喷头进口，1-2-冲泥喷头出口，1-3-冲泥喷头进口，1-4-吸泥喷头出口，3-1-阀组进口，3-2-阀组3.1出口，3-3-阀组3.2出口，6-1-工作液体进口，6-2-被吸液体进口，6-3-出口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种水压冲吸泥复合的水下装置，主要针对潜器水下作业中有效清除沉积物，如清除大坝坝面泥沙、水下沉船及其它沉没物体上的沉积物等，研制的具有冲泥与排泥功能于一体的水下水压冲泥吸泥复合装置，实现大深度，高效率的清除。同时该装置也可用于水下沉船、飞机、沉雷等沉没物的表面沉积泥沙的清除，以及水下开沟等水下作业。
如附图1所示。本发明涉及一种水压冲吸泥复合的水下装置，主要包括复合冲吸喷头1，水下电机2，电磁开关阀组3，支架4，离心泵5，射流泵6，第一连接硬管7，第二连接硬管8，第一连接软管9，第二连接软管10。支架4将水下电机2、离心泵5和射流泵6固定，然后整体安装在潜器外侧；水下电机2驱动离心泵5作为系统动力源；离心泵5出口通过管路与电磁开关阀组3进口3-1连接；如图3所示，电磁开关阀组3内的第一电磁开关阀3.1的出口3-2通过第一连接硬管7及第一连接软管9与冲泥喷头进口1-3连接；电磁开关阀组3内的第二电磁开关阀3.2的出口3-3通过第二连接硬管8与射流泵6的工作液体进口6-1连接；如图4所示，射流泵6的被吸液体进口6-2通过第二连接软管10与吸泥喷头出口1-4连接；如图2所示，复合冲吸喷头1的提手1.1被潜器的机械手夹持，控制其运动位置，复合冲吸喷头1将离心泵5提供的高压水通过冲泥喷头的喷嘴1.4(即冲泥喷头出口1-2)射出，冲击到坝面，清除坝面泥沙；由离心泵5提供的高压水流过第二电磁开关阀3.2的出口3-3，作为工作流体从射流泵6的工作液体进口6-1进入，在其内部形成负压，输送的浑浊泥沙水即被吸入，到达射流泵6的出口6-3，最后随管路从潜器艉部排出。
进一步地，冲泥喷头1.3的结构为环形，若干个冲泥喷嘴的轴线与冲泥喷头1.3的环轴线向内成预设角度并通过螺纹连接。吸泥喷头1.2的结构呈喇叭状，吸泥喷头1.2的直径自入口壳体一端到出口壳体的一端逐渐减小。冲泥喷头1.3与吸泥喷头1.2同轴线且焊接在吸泥喷头1.2的入口1-1一端。
其中，预设角度可以根据实际需要确定，例如15度，具体采用何种角度本发明实施例不做唯一性限定。
工作过程：
工况一：只冲不吸，启动水下电机2，开启第一电磁开关阀3.1，关闭第二电磁开关阀3.2。水下电机2驱动离心泵5运转产生高压水，高压水从第一电磁开关阀3.1出口3-2流出，通过冲泥喷头1.3的出口1-2快速喷出冲击到大坝表面，清除大坝表面泥沙。
工况二：只吸不冲，启动水下电机2，关闭第一电磁开关阀3.1，开启第二电磁开关阀3.2。水下电机2驱动离心泵5运转产生高压水，高压水通过第二电磁开关阀3.2出口3-3，从射流泵6工作液体进口6-1进入，使射流泵6内部形成负压，将坝面附近浑浊泥沙水通过吸泥喷头1.2的吸泥口1-1吸入，到达射流泵6的出口6-3，并经过管道从潜器艉部排出。
工况三：冲吸复合，启动水下电机1，开启第一电磁开关阀3.1，开启第二电磁开关阀3.2。水下电机2驱动离心泵5运转产生高压水，一部分高压水流过第一电磁开关阀3.1通过冲泥喷头1.3快速喷出冲击到大坝表面，清除大坝表面沉积物；一部分高压水流过第二电磁开关阀3.2从射流泵6的工作液体进口6-1进入，使射流泵6内部形成负压，将冲洗产生的浑浊泥沙水通过吸泥喷头1.2的吸泥口1-1吸入，到达射流泵6的出口6-3，并经过管道从潜器艉部排出。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水压冲吸泥复合的水下装置，其特征在于，包括：支架、水下电机、离心泵、电磁开关阀组、射流泵及复合冲吸喷头；
所述支架将所述水下电机、所述离心泵及所述射流泵固定，以安装在潜器外侧；所述水下电机用于驱动所述离心泵作为动力源；所述离心泵的出口连接所述电磁开关阀组的进口；所述电磁开关阀组的第一个出口与所述复合冲吸喷头中的冲泥喷头的进口连接，所述电磁开关阀组的第二个出口与所述射流泵的工作液体进口连接；所述射流泵的被吸液体进口与所述复合冲吸喷头中的吸泥喷头的出口连接；所述复合冲吸喷头用于将所述离心泵提供的高压水通过所述冲泥喷头出口射出，以进行冲洗操作；所述吸泥喷头通过所述射流泵在所述吸泥喷头出口形成的负压将浑浊水吸入，到达所述射流泵的出口，再从潜器艉部排出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述复合冲吸喷头还包括：若干个冲泥喷嘴和提手；
所述提手用于被潜器的机械手夹持，以控制所述复合冲吸喷头的运动位置，各所述冲泥喷嘴用于将由所述复合冲吸喷头将所述离心泵提供的高压水射出，以进行冲洗操作。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述冲泥喷头的结构为环形，所述若干个冲泥喷嘴的轴线与所述冲泥喷头的环轴线向内成预设角度并通过螺纹连接于所述冲泥喷头上。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述吸泥喷头的结构呈喇叭状，所述吸泥喷头的直径自入口壳体一端到出口壳体的一端逐渐减小。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述冲泥喷头与所述吸泥喷头同轴线且焊接在所述吸泥喷头入口一端。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁开关阀组包括第一电磁开关阀和第二电磁开关阀；
所述第一电磁开关阀的第一出口通过第一连接硬管及第一连接软管与所述冲泥喷头的进口连接；所述第二电磁开关阀的第二出口通过第二连接硬管与所述射流泵的工作液体进口连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一电磁开关阀和所述第二电磁开关阀并联。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射流泵的被吸液体进口通过第二连接软管与所述吸泥喷头出口连接。
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