CN110965530B

CN110965530B - 导轨式清污装置

Info

Publication number: CN110965530B
Application number: CN201911222318.3A
Authority: CN
Inventors: 韩宇平; 吴德丰; 王春颖; 李鑫
Original assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Current assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2039-12-03
Also published as: CN110965530A

Abstract

本发明公开了一种导轨式清污装置，包括导轨主体、拦污栅和清污机，所述的导轨主体用以套装清污机，所述的拦污栅位于水轮机进水口前侧，所述的清污机位于拦污栅前侧，清污机包括清污外框和滑轮枕木以及清污耙，清污外框和滑轮枕木固定为一体且设置吊环并连接有提升缆绳，通过提升缆绳被提升机构控制升降运动；当某个拦污栅需要清污时，用吊机吊清污机至该拦污栅的导轨中的清污槽。下放清污机前，把清污耙拉起并用卡栓卡住不让其落下，用缆绳系住卡栓，一同下放。待清污机到达拦污栅底部时，在坝顶拉缆绳把卡栓拉开，清污耙在弹簧拉力作用下缓慢下落在栅条间隔处。然后用吊机把清污机吊起，即可把拦污栅上附着的污物清除。

Description

导轨式清污装置

技术领域

本发明属于水电工程拦污清污设备技术领域，具体涉及可用于水电站、泵站进水口的拦污和清污的装置。

背景技术

随着我国暴雨洪水增多，现有的大量水电站拦污栅设计暴露出很多不足，如进水口附近水流缓慢处泥沙容易淤积、拦污栅易堵塞、拦污栅更换与清污不方便等问题。遇上洪水垃圾众多使拦污栅需要紧急更换时，现有的拦污栅不能在更换的同时起到拦污的作用。在更换过程中，可能有大量污物进入水轮机，极易损坏水轮机。若是污物众多时不更换拦污栅，拦污栅又可能堵塞，甚至被污物压垮，造成严重后果。所以亟需一种拦污彻底、清污方便、更换方便且安全的拦污栅。

发明内容

本发明提供一种导轨式清污装置，是专门用于水电站防洪拦污的拦污装置，具有可对进水口进行泥沙冲淤、可按污物尺寸与方向进行分级拦污、拦污栅清污方便、可清除拦污栅上方的水面漂浮物、可阻止在拦污栅更换时污物进入水轮机、可阻止鱼类进入水轮机等特点。用以解决目前水电站面临的众多棘手难题。

实现上述目的所采用的技术方案：一种导轨式清污装置，包括导轨主体、拦污栅和清污机，所述的导轨主体用以套装清污机，所述的拦污栅位于水轮机进水口前侧，所述的清污机位于拦污栅前侧，清污机包括清污外框和滑轮枕木以及清污耙，清污外框和滑轮枕木固定为一体且设置吊环并连接有提升缆绳，通过提升缆绳被提升机构控制升降运动；清污耙包括多根并列平行的上直杆，各上直杆的下端沿弧形弯曲后其末端为下铲齿，清污外框上设置有杆转轴，清污耙上端铰接于该杆转轴且能够摆动，在清污外框与清污耙中部连接有拉簧，清污机与拦污栅配合使用，将清污机的滑轮枕木和铲沙锥与拦污栅表面贴合，将下铲齿位于拦污栅的各栅条体间隙内。

清污耙上端铰接于杆转轴且能够摆动，清污耙被拉簧驱动但当清污机下落至轨道底部后，清污耙自然下垂并且将下铲齿位于拦污栅的各栅条体间隙内。

在所述滑轮枕木的底部向下固定有铲沙锥，各铲沙锥末端为锥形，且末端间隔设置有让位孔，所述清污耙的各下铲齿贯穿于对应的铲沙锥让位孔。

在清污外框的上端还设置有耙深控制螺钉滚轮，上直杆上端超出杆转轴的一端支撑在该耙深控制螺钉滚轮，旋转调节耙深控制螺钉滚轮能够改变上直杆的改变程度。

在所述清污外框的杆转轴外侧套装有轴滑套，轴滑套相对于杆转轴能够滑动，杆转轴的外端分别设置远近定位孔用于分别安装清栅条污物插销和清横梁污物插销，清污耙固定在所述轴滑套上，通过选择装配清栅条污物插销或清横梁污物插销用于改变清污耙相对于轴滑套的横向偏移位置。

所述耙深控制螺钉滚轮为偏心轮，耙深控制螺钉滚轮通过固定轴铰接在清污外框内侧，耙深控制螺钉滚轮一侧凸出的部分能够推动上直杆末端转动，又在清污外框上设置有用于固定耙深控制螺钉滚轮的锁丝。

所述耙深控制螺钉滚轮为偏心轮，耙深控制螺钉滚轮通过固定轴铰接在清污外框内侧并安装有扭簧，耙深控制螺钉滚轮一侧凸出的部分连接有控制拉绳，通过改变控制拉绳能够使耙深控制螺钉滚轮转动，进而推动上直杆末端转动。

在所述滑轮枕木的后侧安装有机滚轮，包括底滚轮和侧滚轮，各滚轮支撑在对应轨道槽的槽底和槽侧壁。

本发明导轨式清污装置是专门用于水电站防洪拦污的拦污装置，具有拦污栅清污方便、可清除拦污栅上方的水面漂浮物、可阻止在拦污栅更换时污物进入水轮机、可阻止鱼类进入水轮机等特点。并且拦污栅拦污彻底、清污方便，清污机使用简单灵活，清漂机简单实用。本发明实用性强、功能多、能解决目前水电站面临的众多棘手难题，在已建好或在建的水电站均可应用。

本发明清污机高效率清污，是一种使用便捷、清污方便的清污机。对于大型水电站众多进水口的拦污栅，可以轮流使用吊用同一个清污机。当某个拦污栅需要清污时，用吊机吊清污机至该拦污栅的导轨中的清污槽。下放清污机前，把清污耙拉起并用卡栓卡住不让其落下，用缆绳系住卡栓，一同下放。待清污机到达拦污栅底部时，在坝顶拉缆绳把卡栓拉开，清污耙在弹簧拉力作用下缓慢下落在栅条间隔处。然后用吊机把清污机吊起，即可把拦污栅上附着的污物清除。然后再用吊机吊着清污机到达下一个需要清污的拦污栅上。

附图说明

图1是清污机的结构示意图。

图2是清污耙的结构示意图。

图3是清污机与拦污栅配合关系示意图。

图中标号：拦污栅3，35为栅条体，36为薄片横梁，清污机6，61为清污外框，611为控制拉绳，62为滑轮枕木，63为铲沙锥，64为机滚轮，65为上直杆，651为下铲齿，66为拉簧，67为杆转轴，68为耙深控制螺钉滚轮，69为支撑杆，69为轴滑套，691为清栅条污物插销，692为清横梁污物插销，清漂机7，71为漂机外框。

具体实施方式

实施例1：清污机设计如图1-图3所示，清污机6包括清污外框61和滑轮枕木62以及清污耙，清污外框61和滑轮枕木62固定为一体且设置吊环并连接有提升缆绳，清污耙包括多根并列平行的上直杆65，各上直杆65的下端沿弧形弯曲后其末端为下铲齿651，清污外框61上设置有杆转轴67，清污耙上端铰接于该杆转轴67且能够摆动，在清污外框61与清污耙中部连接有拉簧66，但清污耙自然下垂时，下铲齿651能够进入拦污栅3的各间隙内。

在所述滑轮枕木62的底部向下固定有铲沙锥63，各铲沙锥63末端为锥形，且末端间隔设置有让位孔，所述清污耙的各下铲齿651贯穿于对应的铲沙锥63让位孔。而且在滑轮枕木62的后侧安装有滚轮64，包括底滚轮和侧滚轮，各滚轮支撑在对应轨道槽的槽底和槽侧壁。

清污机6与拦污栅3配合使用，将清污机6的滑轮枕木62和铲沙锥63与拦污栅3表面贴合，将下铲齿651位于拦污栅3的各栅条体35间隙内。

清污机6产品稳定分析及具体尺寸的确定如下。

清污耙清污时才吊装进入清污槽，在水下清污时主要受到水流的冲击力。但是由于清污耙耙铲均为钢片制造，正面阻碍水流面积很小，水流冲击力可以由滑框与清污槽的滑轨抵消。稳定性可以保证。主要设计为弹簧的弹力设计。弹簧在本设计中的作用是防止清污耙在下方过程中过快而砸落在栅条上。

清污耙主要部分为耙钩。耙钩分为上直杆、竖杆和下铲齿，上直杆与下铲齿平行。清污时，将清污耙放下，铲齿上部落于栅条上，铲齿下沿落于栅条两侧。清污耙上提过程中即可将栅条上附着的污物带走。铲齿下沿设计成刚好能铲除横梁上附着的污物。由于栅条连接处与横梁相连的缝隙为1mm，为了使栅条能灵活调节，缝隙处需要加装防污物堵塞套圈。对于栅条间隙中横梁上附着的污物，由于栅条转动调节，会将其除去一部分。剩余部分污物可以调节清污耙对齐方向，使耙齿对准栅条间隙即可除去，如图2所示。

清污机6的相关设计计算如下。

根据拦污栅尺寸，设计清污耙的上直杆和下铲齿上沿的距离为14.5cm，铲齿上沿与下沿的距离为2cm，竖杆长14.5cm，直杆长1m。直杆与竖杆截面均为半径7.5mm的圆。4m宽的拦污栅，垂向方向共100排栅条，所以清污耙也设计100排耙齿。铲齿直杆10cm，铲齿为两片三角形钢片焊接而成。三角形为钝角120度。焊接处短边长4cm。

查相关资料知，普通钢密度为7.85*10³kg/m³，重力加速度取g＝10m/s²。

清污耙重量计算：

杆重M1＝n*ρ*v*g＝100*7.85*10³*1.145*π*0.0075²＝158.84N；

清污耙总重M＝M1+M2＝192.92N。

为了防止清污耙下落过快，破坏栅条，清污耙每排直杆上设置弹簧。弹簧最大伸缩长度20cm，最大弹力1N。总共100根弹簧。

综合上述计算得到：

清污耙的上直杆和下铲齿上沿的距离为14.5cm，铲齿上沿与下沿的距离为2cm，竖杆长14.5cm，直杆长1m。直杆与竖杆截面均为半径7.5mm的圆。

清污耙由100排耙齿构成。铲齿直杆10cm，铲齿为两片三角形钢片焊接而成。三角形为钝角120度。焊接处短边长4cm。

清污耙每排直杆上设置弹簧，总共100根弹簧。弹簧最大伸缩长度20cm，最大弹力1N。

当栅条污物较多需要清除拦污栅上附着的污物时，将清污机吊入清污槽。下放清污机时，清污耙卡栓缆绳需要留一端在坝顶，待清污机到达拦污栅底部时再拉卡栓缆绳，使清污耙落在栅条上。再用吊机将清污机缓慢往上拉，即可将栅条上所有污物清除。

实施例2：在实施例1基础上，又在清污外框61的上端还设置有耙深控制螺钉滚轮68，上直杆65上端超出杆转轴67的一端支撑在该耙深控制螺钉滚轮68，旋转调节耙深控制螺钉滚轮68能够改变上直杆65的改变程度。可以采用的方式是：设计耙深控制螺钉滚轮68为偏心轮，耙深控制螺钉滚轮68通过固定轴铰接在清污外框61内侧，耙深控制螺钉滚轮68一侧凸出的部分能够推动上直杆65末端转动，又在清污外框61上设置有用于固定耙深控制螺钉滚轮68的锁丝。

实施例3：在实施例2基础上，对耙深控制螺钉滚轮68采用不同的实施方式，本实施例中设计耙深控制螺钉滚轮68为偏心轮，耙深控制螺钉滚轮68通过固定轴铰接在清污外框61内侧并安装有扭簧，耙深控制螺钉滚轮68一侧凸出的部分连接有控制拉绳611，通过改变控制拉绳611能够使耙深控制螺钉滚轮68转动，进而推动上直杆65末端转动。

实施例4：在实施例1基础上，又在清污外框61的杆转轴67外侧套装有轴滑套69，轴滑套69相对于杆转轴67能够滑动，杆转轴67的外端分别设置远近定位孔用于分别安装清栅条污物插销691和清横梁污物插销692，清污耙固定在所述轴滑套69上，通过选择装配清栅条污物插销691或清横梁污物插销692用于改变清污耙相对于轴滑套69的横向偏移位置。

Claims

1.一种导轨式清污装置，包括导轨主体（2）和清污机（6），所述的导轨主体（2）用以套装清污机（6），所述的拦污栅（3）位于水轮机进水口前侧，所述的清污机（6）位于拦污栅（3）前侧，其特征在于，清污机（6）包括清污外框（61）和滑轮枕木（62）以及清污耙，清污外框（61）和滑轮枕木（62）固定为一体且设置吊环并连接有提升缆绳，通过提升缆绳被提升机构控制升降运动；清污耙包括多根并列平行的上直杆（65），各上直杆（65）的下端沿弧形弯曲后其末端为下铲齿（651），清污外框（61）上设置有杆转轴（67），清污耙上端铰接于该杆转轴（67）且能够摆动，在清污外框（61）与清污耙中部连接有拉簧（66）；在所述滑轮枕木（62）的底部向下固定有铲沙锥（63），各铲沙锥（63）末端为锥形，且末端间隔设置有让位孔，所述清污耙的各下铲齿（651）贯穿于对应的铲沙锥（63）让位孔；清污机（6）与拦污栅（3）配合使用，将清污机（6）的滑轮枕木（62）和铲沙锥（63）与拦污栅（3）表面贴合，将下铲齿（651）位于拦污栅（3）的各栅条体（35）间隙内；在清污外框（61）的上端还设置有耙深控制螺钉滚轮（68），上直杆（65）上端超出杆转轴（67）的一端支撑在该耙深控制螺钉滚轮（68），旋转调节耙深控制螺钉滚轮（68）能够改变上直杆（65）的改变程度。

2.根据权利要求1所述的导轨式清污装置，其特征在于，所述耙深控制螺钉滚轮为偏心轮，耙深控制螺钉滚轮通过固定轴铰接在清污外框内侧，耙深控制螺钉滚轮一侧凸出的部分能够推动上直杆末端转动，又在清污外框上设置有用于固定耙深控制螺钉滚轮的锁丝。

3.根据权利要求1所述的导轨式清污装置，其特征在于，所述耙深控制螺钉滚轮为偏心轮，耙深控制螺钉滚轮通过固定轴铰接在清污外框内侧并安装有扭簧，耙深控制螺钉滚轮一侧凸出的部分连接有控制拉绳，通过改变控制拉绳能够使耙深控制螺钉滚轮转动，进而推动上直杆末端转动。

4.根据权利要求1所述的导轨式清污装置，其特征在于，在所述清污外框（61）的杆转轴（67）外侧套装有轴滑套（69），轴滑套（69）相对于杆转轴（67）能够滑动，杆转轴（67）的外端分别设置远近定位孔用于分别安装清栅条污物插销（691）和清横梁污物插销（692），清污耙固定在所述轴滑套（69）上，通过选择装配清栅条污物插销（691）或清横梁污物插销（692）用于改变清污耙相对于轴滑套（69）的横向偏移位置。

5.根据权利要求1所述的导轨式清污装置，其特征在于，在所述滑轮枕木（62）的后侧安装有机滚轮（64），包括底滚轮和侧滚轮，各滚轮支撑在对应轨道槽的槽底和槽侧壁。

6.根据权利要求1所述的导轨式清污装置，其特征在于，清污耙上端铰接于杆转轴且能够摆动，清污耙被拉簧驱动但当清污机下落至轨道底部后，清污耙自然下垂并且将下铲齿位于拦污栅的各栅条体间隙内。