CN111139923A - 基于冲击扰动原理的高压气清淤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，在污水管内设置与污水管同一横向的高压气管，高压气管朝向污水管底部的下底面沿水流方向设置多个孔洞，高压气管中充高压气，高压气沿多个孔洞向污水管底部的淤泥冲击，通过高压气冲击扰动实现淤泥随水流移动。本发明的清淤方法大大提高了传统清淤方法的清淤效果及效率，节省了工作量，降低了施工成本。

Description

基于冲击扰动原理的高压气清淤方法

技术领域

本发明涉及市政排水管清淤技术领域。更具体地说，本发明涉及基于冲击扰动原理的高压气清淤方法。

背景技术

在市政排水管道内，因污水中含有泥沙，会在管壁内(主要是底部)造成淤积，最初清淤的工作都是依靠人工，现有也有一些机械设备或者机器人帮助清淤，但是工作量较大。现在也有通过水力清淤，即从上游放水流下来，将淤积的泥沙带走，因为考虑到管道的坡度比较平缓，水量小，流速小，泥沙沉积不易启动，冲淤效果不好，耗费水量，因此实用性也不强。

发明内容

本发明的一个目的是提供基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，大大提高了传统清淤方法的清淤效果及效率，节省了工作量，降低了施工成本。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，在污水管内设置与污水管同一横向的高压气管，高压气管朝向污水管底部的下底面沿水流方向设置多个孔洞，高压气管中充高压气，高压气沿多个孔洞向污水管底部的淤泥冲击。

优选的是，所述孔洞呈倾斜状态以使得从高压气管内喷出的高压气倾斜且沿着水流的方向。

优选的是，喷出的高压气与水流方向的倾斜角度为30°至60°。

优选的是，所述孔洞呈竖直状态，所述高压气管在每个孔洞处均固定有竖直的辅助管，其管道恰好与所述孔洞连通，所述辅助管朝向水流方向的侧面还连通有支管，其管道与所述辅助管的管道连通，所述支管呈倾斜状态且沿着水流的方向。

优选的是，所述辅助管下方还设置有辅助块，其外径大于两倍的辅助管直径，所述辅助管的管道贯通至辅助块下方；所述辅助块外侧面均匀间隔通过合页铰接有多根扰动杆，其与所述支管错开设置以保证扰动杆不干涉支管中高压气的喷出；所述扰动杆下端为向上朝向辅助管倾斜的斜面，所述高压气管直径、所述辅助管的高度、所述扰动杆的长度三者之和大于所述污水管的直径。

优选的是，高压气管压力可调。

优选的是，所述辅助管上还设置有密封清理机构，其包括：

密封垫，其由钢垫片和橡胶垫两部分一体成型，所述钢垫片包括中心的圆形和固定于圆形外侧并与圆形一体成型的矩形，所述橡胶垫将钢垫片包裹于其中以使得密封垫为圆形结构，所述钢垫片中心的圆形直径略小于辅助管的管道直径，所述橡胶垫的直径略大于所述辅助管的管道直径，所述密封垫通过钢垫片的矩形端部铰接于所述辅助管的管道内并呈水平状态，所述密封垫铰接处与所述支管在水平方向上对称设置于辅助管的管道两侧，且所述密封垫位于所述支管的上方；

推杆，其间隔位于所述密封垫的正下方，所述推杆一端位于所述辅助管的管道内、另一端水平从密封垫铰接处下方穿出所述辅助管外，所述推杆位于辅助管管壁的部分具有向下凸出设置的推块，其靠近辅助管管道内壁设置，所述辅助管管壁在推杆的下方具有向下凹陷的凹槽，其内设置有水平的弹簧和推块，所述弹簧一端固定连接推块、另一端固定于凹槽远离辅助管管道内壁的槽壁上；

固定杆，其固定于所述辅助管的外侧壁上且水平紧挨位于所述推杆的正上方；

定位杆，其固定于所述辅助管的外侧壁上且水平位于所述推杆的正下方，所述定位杆上表面具有向下凹陷的水平定位槽；

铰接杆，其竖向设置且下端位于定位槽内，所述铰接杆的上端位于其上方的高压气管管壁处，所述铰接杆的上端固定有弹性清理片，其呈匹配高压气管管壁的弧形且沿高压气管的径向具有长度，此长度保证相邻的孔洞处的清理片互相不干涉，所述铰接杆与所述推杆另一端接触处通过弹性带连接，所述铰接杆与所述固定杆的外端滑动铰接；

限位杆，其固定于所述辅助管的外侧壁上且水平位于所述固定杆的正上方，所述限位杆具有上下贯通的水平通道，其恰好允许铰接杆竖向穿过；

其中，所述推杆一端完全位于辅助管管道内时，所述铰接杆上端呈远离辅助管的方向倾斜且铰接杆从上至下依次位于限位杆的水平通道最外侧、定位杆的定位槽最内侧。

优选的是，所述辅助管的管道内还设置有限位密封片，其为环形且水平固定于所述辅助管的管道内，所述限位密封片的内径略大于所述钢垫片中心圆形的直径，所述限位密封片紧贴所述密封垫的正上方设置。

优选的是，所述推杆的一端紧贴所述辅助管的管道内壁且为从端面向上表面倾斜的斜面，所述钢垫片的中心圆形在与矩形对称的一侧还设置有另一矩形钢片，其下方固定有竖直的辅助杆，其下端恰好位于所述推杆斜面的上方。

优选的是，所述辅助管管壁在推杆的上方具有滑轨，所述推杆上对应设置有与滑轨相配合的滑轮。

本发明至少包括以下有益效果：

通过高压气管喷出的高压气对污水管底部沉积的淤泥进行冲击扰动，使其“动”起来，在水流的作用下，跟随水流一起流动，从而达到清淤的效果，相较于传统的人工清淤或机械清淤，其清淤效率更高，相较于传统的水力清淤，其清淤效果更好。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的纵截面示意图；

图2为本发明的横截面示意图；

图3为本发明高压气管的其中一种实施方式纵截面示意图；

图4为本发明高压气管的另一种实施方式纵截面示意图；

图5为本发明密封清理机构的结构示意图；

图6为本发明密封垫的结构示意图。

附图标记说明：

1、污水管，2、高压气管，3、孔洞，4、辅助管，5、支管，6、辅助块，7、扰动杆，8、密封垫，9、推杆，10、推块，11、固定杆，12、定位杆，13、铰接杆，14、限位杆，15、限位密封片，16、辅助杆，17、钢垫片，18、橡胶垫。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至2所示，本发明提供一种基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，对污水管1的淤泥进行高压气冲击扰动实现淤泥随水流移动。

具体为：在污水管1内设置与污水管1同一横向的高压气管2，高压气管2朝向污水管1底部的下底面沿水流方向设置多个孔洞3，高压气管2中充高压气，高压气沿多个孔洞3向污水管1底部的淤泥冲击。

在上述技术方案中，本发明在市政排水污水管1内布置一条高压气管2，管的底部有小的孔洞3，需要清淤的时候，在高压气管2内充高压空气，通过底部孔洞3对污水管1的底部泥沙进行扰动，同时高压气管2充气后从横截面上占据污水管1道的过流断面。在补水流量一定的前提下，可增大过流的流速，综上，可改善管道的水力清淤效果。高压气管2只在底部有孔，因为淤泥只在污水管1底部堆积。高压气管2底部喷气还能通过反作用力将高压气管2本身的重量抵消，避免浮力不够，高压气管2沉在污水管1底部阻碍水流流动。污水管1在一定距离会设置检查井，高压气管2的距离一般参照检查井的间距，高压气清淤分段进行。

在另一种技术方案中，如图3所示，所述孔洞3呈倾斜状态以使得从高压气管2内喷出的高压气倾斜且沿着水流的方向。喷出的高压气与水流方向的倾斜角度为30°至60°。高压气倾斜喷出且沿水流方向对污泥的冲击效果最好。

在另一种技术方案中，如图4所示，所述孔洞3呈竖直状态，所述高压气管2在每个孔洞3处均固定有竖直的辅助管4，其管道恰好与所述孔洞3连通，所述辅助管4朝向水流方向的侧面还连通有支管5，其管道与所述辅助管4的管道连通，所述支管5呈倾斜状态且沿着水流的方向。

在上述技术方案中，辅助管4和支管5的设置可使得同一个孔洞3喷出的高压气同时朝前倾斜和朝向竖直喷出，对污泥的扰动冲击更强烈。另外辅助管4的设置还能起到支撑高压气管2的作用，即使在不进行喷气时，也能避免高压气管2浮力不够而沉在污水管1底部阻碍水流流动，同时也能避免高压气管2的管壁上沉积污泥。支管5的最低点高度要高于辅助管4最低点的高度，另外支管5的倾斜角度与上一种实施方式一致，呈30°至60°。

在另一种技术方案中，所述辅助管4下方还设置有辅助块6，其外径大于两倍的辅助管4直径，所述辅助管4的管道贯通至辅助块6下方；所述辅助块6外侧面均匀间隔通过合页铰接有多根扰动杆7，其与所述支管5错开设置以保证扰动杆7不干涉支管5中高压气的喷出；所述扰动杆7下端为向上朝向辅助管4倾斜的斜面，所述高压气管2直径、所述辅助管4的高度、所述扰动杆7的长度三者之和大于所述污水管1的直径。

在上述技术方案中，辅助块6的设置不影响喷气的顺利进行，另外辅助块6的面积大，能起到更好支撑高压气管2的作用。扰动杆7可绕着辅助块6外侧转动，多根扰动杆7呈圆周分布于辅助块6外侧，在高压气管2充气实现上下移动时，通过扰动杆7的设置，多根扰动杆7的下端可靠近或远离辅助块6，实现对污泥的进一步扰动，加快了清淤的过程。当高压气管2运动至位于污水管1顶端时，所述扰动杆7也呈向外的倾斜状态，保证了在高压气管2向下运动时，扰动杆7也能向外张开至污泥中对污泥进行扰动。

在另一种技术方案中，高压气管2压力可调，根据冲淤效果，高压气管2内从孔洞3中喷出的高压气流能将沉积的泥沙吹动就可以了，泥沙动起来后就比较容易跟着水流流走，从而实现清淤。

在另一种技术方案中，如图5和图6所示，所述辅助管上还设置有密封清理机构，其包括：

密封垫8，其由钢垫片17和橡胶垫18两部分一体成型，所述钢垫片17包括中心的圆形和固定于圆形外侧并与圆形一体成型的矩形，所述橡胶垫18将钢垫片17包裹于其中以使得密封垫8为圆形结构，所述钢垫片17中心的圆形直径略小于辅助管的管道直径，所述橡胶垫18的直径略大于所述辅助管的管道直径，所述密封垫8通过钢垫片17的矩形端部铰接于所述辅助管的管道内并呈水平状态，所述密封垫8铰接处与所述支管在水平方向上对称设置于辅助管的管道两侧，且所述密封垫8位于所述支管的上方；

推杆9，其间隔位于所述密封垫8的正下方，所述推杆9一端位于所述辅助管的管道内、另一端水平从密封垫8铰接处下方穿出所述辅助管外，所述推杆9位于辅助管管壁的部分具有向下凸出设置的推块10，其靠近辅助管管道内壁设置，所述辅助管管壁在推杆9的下方具有向下凹陷的凹槽，其内设置有水平的弹簧和推块10，所述弹簧一端固定连接推块10、另一端固定于凹槽远离辅助管管道内壁的槽壁上；

固定杆11，其固定于所述辅助管的外侧壁上且水平紧挨位于所述推杆9的正上方；

定位杆12，其固定于所述辅助管的外侧壁上且水平位于所述推杆9的正下方，所述定位杆12上表面具有向下凹陷的水平定位槽；

铰接杆13，其竖向设置且下端位于定位槽内，所述铰接杆13的上端位于其上方的高压气管管壁处，所述铰接杆13的上端固定有弹性清理片，其呈匹配高压气管管壁的弧形且沿高压气管的径向具有长度，此长度保证相邻的孔洞处的清理片互相不干涉，所述铰接杆13与所述推杆9另一端接触处通过弹性带连接，所述铰接杆13与所述固定杆11的外端铰接；

限位杆14，其固定于所述辅助管的外侧壁上且水平位于所述固定杆11的正上方，所述限位杆14具有上下贯通的水平通道，其恰好允许铰接杆13竖向穿过；

其中，所述推杆9一端完全位于辅助管管道内时，所述铰接杆13上端呈远离辅助管的方向倾斜且铰接杆13从上至下依次位于限位杆14的水平通道最外侧、定位杆12的定位槽最内侧。

在上述技术方案中，为了防止污泥中的水或者泥进入到辅助管和支管的管道内，并通过孔洞进入到高压气管内，同时高压气管在污水管中沉积会在管壁粘附很多污泥，需要对污泥进行适当的清理，防止高压气管自重过重，影响清淤效果，因此，在辅助管上设置了本发明的密封清理机构。密封垫8由两部分一体成型，钢垫片17为硬质材料，而橡胶垫18为软性材质，钢垫片17保证了密封垫8的完整成型性，而橡胶垫18保证了密封性，水和污泥在密封垫8的隔离作用下不会进入至高压气管中。密封垫8还有一个作用，当高压气管充满高压气进行冲击污泥时，密封垫8在高压气的强烈冲击下，会向下转动，从而推动推杆9向外水平移动，初始状态时，整个装置如图5所示，铰接杆13在固定杆11的铰接处上方的长度远大于下方的长度，因此推杆9只需要推动较小的距离即可实现铰接杆13上方移动较大的距离，从而清理片可移动的距离长，能刮出高压气管管壁外大部分的面积的污泥。清理片为弹性清理片，其可以适应铰接杆13竖直后的空间压缩，比如弹性清理片接触高压气管管壁的为硬质钢片，而与铰接杆13连接的部分也是硬质钢片，中间部分采用弹性较高的弹性块连接填充。铰接杆13与固定杆11不仅铰接还能发生相对滑动，即滑动铰接，如固定杆11端部与一个滑轮铰接，铰接杆13具有内凹的滑槽，滑轮不脱离地配合于滑槽内。限位杆14的水平通道用于对铰接杆13的上部进行限位，稳定其位置。在推杆9向外运动时，弹簧被压缩，当高压气停止后，在弹簧的反弹力作用下，推杆9被推回至最初的状态，同时推杆9的向辅助管管道内运动时，还能推动密封垫8回到最初的水平状态，整个过程不需要人工操作，完全靠高压气来控制，简单方便实用。

在另一种技术方案中，所述辅助管的管道内还设置有限位密封片15，其为环形且水平固定于所述辅助管的管道内，所述限位密封片15的内径略大于所述钢垫片17中心圆形的直径，所述限位密封片15紧贴所述密封垫8的正上方设置。限位密封片15的设置与密封垫8紧密配合，实现更好地密封，同时实现对密封垫8位置的限制。

在另一种技术方案中，所述推杆9的一端紧贴所述辅助管的管道内壁且为从端面向上表面倾斜的斜面，所述钢垫片17的中心圆形在与矩形对称的一侧还设置有另一矩形钢片，其下方固定有竖直的辅助杆16，其下端恰好位于所述推杆9斜面的上方。密封垫8在高压气的冲击下向下转动时，通过辅助杆16的顶推以及斜面的配合，实现推杆9能顺利向外运动，让出高压气通道。

在另一种技术方案中，所述辅助管管壁在推杆9的上方具有滑轨，所述推杆9上对应设置有与滑轨相配合的滑轮。滑轨和滑轮配合保证了推杆9在较小的推力作用下即可实现向内向外移动。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，在污水管内设置与污水管同一横向的高压气管，高压气管朝向污水管底部的下底面沿水流方向设置多个孔洞，高压气管中充高压气，高压气沿多个孔洞向污水管底部的淤泥冲击。

2.如权利要求1所述的基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，所述孔洞呈倾斜状态以使得从高压气管内喷出的高压气倾斜且沿着水流的方向。

3.如权利要求2所述的基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，喷出的高压气与水流方向的倾斜角度为30°至60°。

4.如权利要求1所述的基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，所述孔洞呈竖直状态，所述高压气管在每个孔洞处均固定有竖直的辅助管，其管道恰好与所述孔洞连通，所述辅助管朝向水流方向的侧面还连通有支管，其管道与所述辅助管的管道连通，所述支管呈倾斜状态且沿着水流的方向。

5.如权利要求4所述的基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，所述辅助管下方还设置有辅助块，其外径大于两倍的辅助管直径，所述辅助管的管道贯通至辅助块下方；所述辅助块外侧面均匀间隔通过合页铰接有多根扰动杆，其与所述支管错开设置以保证扰动杆不干涉支管中高压气的喷出；所述扰动杆下端为向上朝向辅助管倾斜的斜面，所述高压气管直径、所述辅助管的高度、所述扰动杆的长度三者之和大于所述污水管的直径。

6.如权利要求1所述的基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，高压气管压力可调。

7.如权利要求4所述的基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，所述辅助管上还设置有密封清理机构，其包括：

密封垫，其由钢垫片和橡胶垫两部分一体成型，所述钢垫片包括中心的圆形和固定于圆形外侧并与圆形一体成型的矩形，所述橡胶垫将钢垫片包裹于其中以使得密封垫为圆形结构，所述钢垫片中心的圆形直径略小于辅助管的管道直径，所述橡胶垫的直径略大于所述辅助管的管道直径，所述密封垫通过钢垫片的矩形端部铰接于所述辅助管的管道内并呈水平状态，所述密封垫铰接处与所述支管在水平方向上对称设置于辅助管的管道两侧，且所述密封垫位于所述支管的上方；

推杆，其间隔位于所述密封垫的正下方，所述推杆一端位于所述辅助管的管道内、另一端水平从密封垫铰接处下方穿出所述辅助管外，所述推杆位于辅助管管壁的部分具有向下凸出设置的推块，其靠近辅助管管道内壁设置，所述辅助管管壁在推杆的下方具有向下凹陷的凹槽，其内设置有水平的弹簧和推块，所述弹簧一端固定连接推块、另一端固定于凹槽远离辅助管管道内壁的槽壁上；

固定杆，其固定于所述辅助管的外侧壁上且水平紧挨位于所述推杆的正上方；

定位杆，其固定于所述辅助管的外侧壁上且水平位于所述推杆的正下方，所述定位杆上表面具有向下凹陷的水平定位槽；

铰接杆，其竖向设置且下端位于定位槽内，所述铰接杆的上端位于其上方的高压气管管壁处，所述铰接杆的上端固定有弹性清理片，其呈匹配高压气管管壁的弧形且沿高压气管的径向具有长度，此长度保证相邻的孔洞处的清理片互相不干涉，所述铰接杆与所述推杆另一端接触处通过弹性带连接，所述铰接杆与所述固定杆的外端滑动铰接；

限位杆，其固定于所述辅助管的外侧壁上且水平位于所述固定杆的正上方，所述限位杆具有上下贯通的水平通道，其恰好允许铰接杆竖向穿过；

其中，所述推杆一端完全位于辅助管管道内时，所述铰接杆上端呈远离辅助管的方向倾斜且铰接杆从上至下依次位于限位杆的水平通道最外侧、定位杆的定位槽最内侧。

8.如权利要求7所述的基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，所述辅助管的管道内还设置有限位密封片，其为环形且水平固定于所述辅助管的管道内，所述限位密封片的内径略大于所述钢垫片中心圆形的直径，所述限位密封片紧贴所述密封垫的正上方设置。

9.如权利要求7所述的基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，所述推杆的一端紧贴所述辅助管的管道内壁且为从端面向上表面倾斜的斜面，所述钢垫片的中心圆形在与矩形对称的一侧还设置有另一矩形钢片，其下方固定有竖直的辅助杆，其下端恰好位于所述推杆斜面的上方。

10.如权利要求9所述的基于冲击扰动原理的高压气清淤方法，其特征在于，所述辅助管管壁在推杆的上方具有滑轨，所述推杆上对应设置有与滑轨相配合的滑轮。

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