CN111648429A - 一种地下沉沙池除沙装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下沉沙池除沙装置与方法，本发明装置通过控制系统移动泥沙推板，自动清除实验室地下沉沙池底的泥沙；除沙箱通过土压力计感知箱体泥沙量，达到设置报警值，控制系统提醒管理人员，操作控制系统清理除沙箱中的泥沙；除沙箱底板通过卡扣打开，简化除沙箱内的泥沙清除流程，结构简单、操作方便，解决地下沉沙池人工除沙操作麻烦的问题。

Description

一种地下沉沙池除沙装置与方法

技术领域

本发明具体涉及一种地下沉沙池除沙装置与方法，属于实验基础设施技术领域。

背景技术

在高校一流学科水利工程建设中，河道泥沙冲淤实验、河流水域含沙量实验等与水中泥沙相关的科研课题非常多，所以与水利相关专业的重点高校泥沙实验室非常重要。在高科技智能化实验平台大力推广下，实验设备基本实现了智能化操作，实验场地也采用了类似企业“7S”标准严格操作管理，实验环境对温、湿、尘要求较高，但是目前高校实验场地一般比较有限，地下沉沙池是高校实验室常采用的方式。

地下沉沙池泥沙清理主要靠人工先抽水，再进入狭小空间进行铲除、清理和搬运，不仅费时费力，影响实验进度，沉沙池出口清除的泥沙和水很容易弄脏精品实验室的环境，严重违背了智能化高效实验室的建设理念，所以依靠人工清理的地下沉沙池也急需要采取其他除沙装置来替代。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中的不足，提供一种地下沉沙池除沙装置与方法，解决了实验室地下沉沙池人工泥沙清理难题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种地下沉沙池除沙装置，包括清理系统、除沙系统以及控制系统，

所述清理系统位于沉沙池内部，包括泥沙推板、第一土压力计以及第一盖板；所述除沙系统包括通道、步进电机、除沙箱以及安装在除沙箱内的第二土压力计；所述第二土压力计与控制系统相连，

所述第一土压力计安装在沉沙池的池底，与控制系统相连，控制系统连接步进电机，所述步进电机驱动泥沙推板移动；

所述通道设置在沉沙池侧面，所述除沙箱位于通道内，能够沿着通道移动；所述除沙箱的上部与沉沙池底部的出沙口连接，所述出沙口右侧内部设置有第一盖板，所述步进电机驱动第一盖板移动。

结合第一方面，进一步的，所述沉沙池内的底部还安装有高压水枪，所述高压水枪可调方向，与控制系统相连。

进一步的，所述沉沙池内的底部设有摄像头，用来监控沉沙沉底部推板与墙壁之间的沙子，确保沉沙池周边不沉积泥沙。

进一步的，所述步进电机通过驱动丝杆，带动与丝杆通过滑块链接的泥沙推板移动。

进一步的，所述出沙口右侧外部还设置有第二盖板，所述第二盖板与设置在沉沙池底部的轨道连接。

进一步的，所述除沙箱底部活动连接有底板，其中底板一端铰接沙箱底部，另一端与除沙箱卡合连接。

进一步的，所述沉沙池的底部设置丝杆，丝杆外周螺纹连接有套筒，套筒与泥沙推板连接。

进一步的，所述泥沙推板通过嵌套在丝杆上的滑块调节高度。

进一步的，所述通道包括垂直轨道和水平轨道，所述水平轨道伸入沉沙池下方。

第二方面，本发明还提供了一种地下沉沙池除沙方法，包括如下步骤：

步骤a：第一土压力计将信号传输给控制系统，达到预设值，控制系统通过步进电机移动泥沙推板，将泥沙推向出沙口；

步骤b：第二土压力计将信号传输给控制系统，达到预设值，步骤b停止工作，同时控制系统将信息推送给管理人员；

步骤c：管理人员操作控制系统，启动步进电机，通过转动丝杆将第一盖板移至出沙口，操作千斤顶使除沙箱下降2-5cm距离；启动步进电机，移动第二盖板至除沙箱上部；

步骤d：启动步进电机，将除沙箱沿通道移出；

步骤e：打开除沙箱的底板，清除箱内泥沙；

步骤f：启动步进电机，将除沙箱通过通道移至出沙口下方，启动步进电机，打开第二盖板，启动千斤顶将除沙箱向上移动与出沙口紧密连接，再通过步进电机打开第一盖板。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明通过控制系统移动泥沙推板，自动清除实验室地下沉沙池底的泥沙；

除沙箱通过土压力计感知箱体泥沙量，达到设置报警值，控制系统提醒管理人员，操作控制系统将除沙箱中的泥沙清除；除沙箱底板通过卡扣打开，简化除沙箱内的泥沙清除流程。

附图说明

图1是本发明实施例一种地下沉沙池除沙装置安装位置示意图；

图2是本发明实施例沉沙池内部结构示意图；

图3是本发明实施例除沙箱结构示意图；

图中：1、沉沙池；1.1、出沙口；2.1、第一盖板；2.2、第二盖板；3.1、第一丝杆；3.2、第二丝杆；3.3、第三丝杆；4.1、第一泥沙推板；4.2、第二泥沙推板；5.1、第一土压力计；5.2、第二土压力计；6、高压水枪；8、摄像头；9、千斤顶；10、除沙箱；10.1、底板、11、L型通道；11.1、水平轨道；11.2、垂直轨道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种地下沉沙池除沙装置与方法，该除沙装置包括清理系统、除沙系统以及控制系统，主要有除沙箱10、第一盖板2.1、第一土压力计5.1、第二土压力计5.2、第一泥沙推板4.1、第二泥沙推板4.2、第一丝杆3.1、第二丝杆3.2、第三丝杆3.3、高压水枪6、摄像头8以及密封圈、L型通道11步进电机等。

如图2所示为沉沙池1的内部结构示意图，清理系统安装在地下的沉沙池1中，沉沙池1内部底板留有方形的出沙口1.1，安装在沉沙池1底部的一角隅处，规格为800*800mm。

沉沙池1的内部底板安装带套筒的第一丝杆3.1、第二丝杆3.2和第三丝杆3.3，第一泥沙推板4.1两端与第一丝杆3.1、第二丝杆3.2通过滑块连接组成H型，第二泥沙推板4.2与第三丝杆3.3通过滑块连接组成T字形，第一泥沙推板4.1和第二泥沙推板4.2均通过支架固定在丝杆上。其中第二泥沙推板4.2与第一泥沙推板4.1垂直，用于将第一泥沙推板4.1推过来的沙子推向除沙箱10。驱动方式是：步进电机驱动第一丝杆3.1、第二丝杆3.2，移动第一泥沙推板4.1；步进电机驱动第三丝杆3.3，移动第二泥沙推板4.2。

本发明实施所用第一土压力计5.1和第二土压力计5.2为无线式，用来计算泥沙堆积厚度。沉沙池1的内部可以安装2支或多支具有报警功能的第一土压力计5.1，将第一土压力计5.1挖槽安装在池底，与池底面相齐平。当沙子堆积到一定深度，到达阀值时，第一土压力计5.1将信号传输给控制系统，控制系统启动步进电机，通过第一泥沙推板4.1和第二泥沙推板4.2，将沙子推向出沙口1.1。其中第一泥沙推板4.1和第二泥沙推板4.2的高度可以调节，嵌套在丝杆上的滑块，设置三个卡槽固定推板，正常情况下，泥沙堆积不超过推板高度的2/3时，推板固定在最底部卡槽，去程推板紧贴沉沙池1的池底推动泥沙运动，回程升高到中间卡槽，移回原位，防止泥沙带回；当泥沙堆积厚度为2/3 ~1时，去程推板高度时固定在中间卡槽，回程上升一个卡槽；泥沙堆积厚度大于推板高度时，推板固定在最上部卡槽，回程不变。

沉沙池1底部四个边各安装1个可调节方向的高压水枪和1个摄像头，利用摄像头8监测沙子堆积情况以及整个除沙过程，当监测到第一泥沙推板4.1、第二泥沙推板4.2与墙壁间附着泥沙较多时，启动高压水枪6清理附着泥沙，确保沉沙池1周边不沉积泥沙。

如图3所示为除沙箱10的结构示意图，除沙箱10的底部四个角处有角钢支撑，第二土压力计5.2固定嵌在四个角的角钢上。

如图1所示为一种地下沉沙池除沙装置安装位置示意图，地下沉沙池1旁边设置L型通道，L型通道垂直方向为竖井，竖井墙壁安装的垂直轨道11.2为两个双轨道，水平方向伸入沉沙池1的底部，布置水平轨道11.1，通过步进电机启动控制装置，除沙箱10能够沿着轨道移出，L型通道11内还设有排水沟。

出沙口1.1位于L型水平拐角处，出沙口1.1的下部放置除沙箱10，除沙箱10上部通过密封圈与出沙口1.1紧密连接。除沙箱10底座位置安装一个液压千斤顶，千斤顶顶面与水平轨道11.1齐平，用于抬升除沙箱10，使除沙箱10上部与出沙口1.1紧密连接。当除沙箱10装满沙子时，土压力计监控模块会将信息传输到控制系统，控制系统启动步进电机，通过转动丝杆将盖板移至出沙口1.1。出沙口周边装有密封圈，防止除沙箱与出沙口连接处漏水。

可实施的，当除沙箱10未移动前，打开高压水枪6，把出沙口1.1处的沙子冲离出沙口1.1，通过高清摄像头监控，出沙口1.1周边无沙时，推动第一盖板2.1密封出沙口1.1。

一种实施例

出沙口1.1右侧设有第一盖板2.1和第二盖板2.2，盖板驱动装置安装第一盖板2.1和第二盖板2.2之间。在移出除沙箱时，先移动第一盖板，目的是关闭沉沙池出沙口；再释放千斤顶承载力，使除沙箱离开出沙口一段距离，再启动盖板驱动装置移动第二盖板，目的是将除沙箱上口遮盖，防止除沙箱内的泥沙溢出。第一盖板2.1位于沉沙池里部，用于遮盖出沙口1.1，第一盖板2.1处于水平状态，通过步进电机启动上层丝杆，先将第一盖板2.1移到沉出沙口1.1，防止水沙从出口流出。第二盖板2.2位于沉沙池1的外部，用做除沙箱10的上口盖板，当除沙箱沙满后，操作千斤顶，除沙箱下降2cm的距离，启动下层丝杆，推动第二盖板2.2，将第二盖板2.2移至除沙箱1正上方，第二盖板2.2有卡槽，通过旋转一定角度，使盖板脱离沉沙池1底部设置的轨道，盖在除沙箱上口，防止箱体中的泥沙溢出。将除沙箱10依次沿着水平轨道11.1和垂直轨道11.2移出，从底板10.1接上可折叠不透水管道，按压卡扣，打开底板10.1，将箱内泥沙转移到泥沙搬运车。盖好底板10.1，再通过L型通道的垂直轨道11.2和水平轨道11.1将除沙箱10移至出沙口1.1下方，打开盖在除沙箱10上口的第二盖板2.2，启动千斤顶9，除沙箱10与出沙口1.1紧密连接后，打开第一盖板2.1，完成一次除沙流程。

另一种实施例

出沙口1.1右侧设有第一盖板2.1，管理人员操作控制装置，先盖上沉沙池1的第一盖板2.1，再释放千斤顶上抬力，使除沙箱10降到水平轨道11.1上，启动步进电机，将除沙箱10依次沿着水平轨道11.1和垂直轨道11.2移出。将除沙箱10除沙后，移至出沙口1.1下方，启动千斤顶9，除沙箱10与出沙口1.1紧密连接后，打开第一盖板2.1，完成除沙流程。

本发明一种地下沉沙池除沙装置与方法，提供一种结构简单、操作方便、自动控制、且使用灵活，解决地下沉沙池人工除沙带来的问题，对简化除沙工序，提高实验效率，配套智能化实验室平台建设起到很好的效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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，而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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种地下沉沙池除沙装置，其特征在于，包括清理系统、除沙系统以及控制系统，

所述清理系统位于沉沙池内部，包括泥沙推板、第一土压力计以及第一盖板；所述除沙系统包括通道、步进电机、除沙箱以及安装在除沙箱内的第二土压力计；所述第二土压力计与控制系统相连，

所述第一土压力计安装在沉沙池的池底，与控制系统相连，控制系统连接步进电机，所述步进电机驱动泥沙推板移动；

所述通道设置在沉沙池侧面，所述除沙箱位于通道内，能够沿着通道移动；所述除沙箱的上部与沉沙池底部的出沙口连接，所述出沙口右侧内部设置有第一盖板，所述步进电机驱动第一盖板移动。

2.根据权利要求1所述的一种地下沉沙池除沙装置，其特征在于，所述沉沙池内的底部还安装有高压水枪，所述高压水枪可调方向，与控制系统相连。

3.根据权利要求1所述的一种地下沉沙池除沙装置，其特征在于，所述沉沙池内的底部设有摄像头。

4.根据权利要求1所述的一种地下沉沙池除沙装置，其特征在于，所述步进电机通过驱动丝杆，带动与丝杆通过滑块链接的泥沙推板移动。

5.根据权利要求1所述的一种地下沉沙池除沙装置，其特征在于，所述出沙口右侧外部还设置有第二盖板，所述第二盖板与设置在沉沙池底部的轨道连接。

6.根据权利要求1所述的一种地下沉沙池除沙装置，其特征在于，所述除沙箱底部活动连接有底板，其中底板一端铰接沙箱底部，另一端与除沙箱卡合连接。

7.根据权利要求1所述的一种地下沉沙池除沙装置，其特征在于，所述沉沙池的底部设置丝杆，丝杆外周螺纹连接有套筒，套筒与泥沙推板连接。

8.根据权利要求7所述的一种地下沉沙池除沙装置，其特征在于，所述泥沙推板通过嵌套在丝杆上的滑块调节高度。

9.根据权利要求1所述的一种地下沉沙池除沙装置，其特征在于，所述通道包括垂直轨道和水平轨道，所述水平轨道伸入沉沙池下方。

10.一种地下沉沙池除沙方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a：第一土压力计将信号传输给控制系统，达到预设值，控制系统通过步进电机移动泥沙推板，将泥沙推向出沙口；

步骤b：第二土压力计将信号传输给控制系统，达到预设值，步骤b停止工作，同时控制系统将信息推送给管理人员；

步骤c：管理人员操作控制系统，启动步进电机，通过转动丝杆将第一盖板移至出沙口，操作千斤顶使除沙箱下降2-5cm距离；启动步进电机，移动第二盖板至除沙箱上部；

步骤d：启动步进电机，将除沙箱沿通道移出；

步骤e：打开除沙箱的底板，清除箱内泥沙；

步骤f：启动步进电机，将除沙箱通过通道移至出沙口下方，启动步进电机，打开第二盖板，启动千斤顶将除沙箱向上移动与出沙口紧密连接，再通过步进电机打开第一盖板。

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