CN111809584B - 一种联动式水体清污装置 - Google Patents

Abstract

本发明属水利工程于技术领域，具体涉及一种联动式水体清污装置，所述清污装置包括动力轴、驱动机构、联动套、升降机构和伸缩式拦污机构；所述驱动机构固定设置在岸边的基础结构上；所述升降机构设置在动力轴的上部，所述伸缩式拦污机构包括驱动室和可折叠的拦污栅；所述拦污栅包括多个并列设置的拦污栅单元；所述拦污栅单元包括第一拦污片、第二拦污片、刀具和过滤网；所述第一拦污片和第二拦污片的中部交叉在一起，并在交叉处设置有竖轴形成剪刀形的拦污栅单元；本发明中的拦污栅具有可伸长、可回缩、可转动和可升降的功能，便于污物的打捞，同时多套装置可交替工作，实现不间断作业，减少人力，经济且工作效率高。

Description

一种联动式水体清污装置

技术领域

本发明属水利工程于技术领域，具体涉及一种联动式水体清污装置。

背景技术

目前大多数水电站特别是河床径流式水电站进水口拦污栅前均堆积了大量污物，如水草、树枝和落叶等。这些污物一般漂浮在水体水面处，它们的存在增大了电站进水口的水头损失，影响发电效益，特别是在洪水期，电站清污更面临着巨大的压力，因污物堵塞拦污栅，导致机组无法满负荷运行的现象经常出现，因此为阻拦河流漂浮的污物进入电站进水口，减小污物对拦污栅的压力，防止拦污栅破坏，保证水电站的发电出力，确保水利工程运行安全，人们需要在水电站拦污栅前一定范围内安装拦污结构，防止污物在拦污栅前堆积。

随着工业生产的发展，水上漂浮的污物增多，水环境保护刻不容缓，拦污清污设备必不可少，而现有的清污设备操作困难麻烦，无法实现拦污清污一体化作业，且耗费大量人力、物力，已无法满足水上污物及时清理的需求。同时水电站及泵站运行管理中，拦污栅前清污问题是直接关系到工程运行是否正常、安全的重要问题。

现有的拦污结构，虽然具有一定的拦污能力，但是由于结构上存在的缺陷，在使用时功能单一，使用麻烦，由于污染物往往相互缠绕在一起，拦截过多清理难度大，尤其在水体中将拦截的污染物与周围污染物分离并转运至岸边难度大，拦截过少清理频次高，需要投入惹人力成本高，效益低，给清理人员带来了困扰，因此研究一种联动式水体清污装置是必要的。

发明内容

针对现有设备存在的缺陷和问题，本发明提供一种联动式水体清污装置，有效的解决了现有设备中存在的使用麻烦，拦污能力差，且将污染物转运至岸边的施工成本高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种联动式水体清污装置，所述清污装置包括动力轴、驱动机构、联动套、升降机构和伸缩式拦污机构；所述驱动机构固定设置在岸边的基础结构上，所述动力轴沿竖向设立在驱动机构的上方，并在驱动机构的驱动下转动；所述动力轴的外侧圆周沿竖向设置有限位肋条，所述联动套的内壁上开有与限位套匹配的限位槽，联动套套装在传动轴上，且使限位条与限位槽匹配套装在一起；所述升降机构设置在动力轴的上部，并与联动套连接，使联动套能沿动力轴提升或下降；所述伸缩式拦污机构包括驱动室和可折叠的拦污栅；所述拦污栅包括多个并列设置的拦污栅单元；所述拦污栅单元包括第一拦污片、第二拦污片、刀具和过滤网；所述第一拦污片和第二拦污片的中部交叉在一起，并在交叉处设置有竖轴形成剪刀形的拦污栅单元；所述过滤网设置在第一拦污片和第二拦污片内，从而在迎水面处形成连续的拦污网；所述刀具设置在第一拦污片和第二拦污片迎水面的端部；前侧的第一拦污片和第二拦污片的末端分别与后侧的第二拦污片和第一拦污片首端铰接在一起形成了可折叠的拦污栅主体；所述驱动室包括驱动单元、液压缸和装配座；所述装配座安装在联动套上，并在其上下两侧开有滑槽，所述驱动单元呈剪刀状结构，其两支片末端分别铰接在第一拦污片和第二拦污片的前侧中部，其前侧沿竖向固定设置有第二驱动杆和第一驱动杆；第一驱动杆和第二驱动杆的上下两端装在滑槽内，装配座的左右两侧设置有用于驱动第一驱动杆和第二驱动杆的液压缸。

进一步的，所述驱动机构包括动力箱、支撑轴座和驱动电机；所述动力箱固定在岸边的基础结构上，支撑轴座沿竖向固定在动力箱内，所述动力轴的底部转动嵌套在支撑轴座内，所述动力轴上有滚子轴承和推力轴承，并在两轴承之间套装有从动齿轮，驱动电机的转轴上套装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合。

进一步的，所述动力轴上套装有定位套，所述定位套位于从动齿轮的上部，并通过连杆固定在动力箱上。

进一步的，所述升降机构包括升降箱、卷扬机和钢丝吊绳；所述升降箱固定在动力轴的顶部，钢丝吊绳的底部固定在联动套的上部，并沿竖向延伸至卷扬机的绳轮上。

进一步的，所述第一拦污片和第二拦污片中部沿竖向间隔设置有多个水平的隔板，隔板的中部转动套装在竖轴上，隔板将过滤网分为多段。

进一步的，所述装配座包括左侧板、右侧板、上轨道和下轨道，所述左侧板右侧板根部分别固定在联动座的左右两侧，上轨道和下轨道的两端分别固定在左侧板和右侧板的外侧，所述上轨道和下轨道的内侧相对面上开有滑槽。

进一步的，所述液压缸的设置方向与滑槽的设置方向相同。

0进一步的，所述驱动单元的高度小于拦污栅单元的高度。

0本发明的有益效果：本发明设置了动力轴和联动套，两者通过限位肋条匹配套装，动力轴能被其底部的驱动机构驱动实现转动，联动套能被固定在动力轴上部的升降机构驱动实现升降，同时在联动套上设置了装配座，装配座上安装有拦污栅和液压缸，并由液压缸驱动拦污栅的伸缩功能，且拦污栅能随联动套一起转动和升降。

由此可知，本发明中的拦污栅具有可伸长、可回缩、可转动和可升降的功能，各功能对应的工况如下：伸长功能对应的将拦污栅以展开状态投放至水体中进行污染物拦截；回缩功能对应的将收集的污染物夹紧，并在夹紧时能利用其端部的刀具将污染物切断，使收集在拦污栅内的污染物与外部的污染物分离；转动功能对应的将拦污栅转运至水体上方或者转运至岸边；升降功能对应的将拦污栅深入水体或者将拦污栅从水体中提出。

本发明提供了一种联动式水体清污装置，此装置运行灵活，适用性强，拦污结构具有可联动伸缩，可装配的特点，能应用于多种水利工程，具有拦污和清污一体化作业的功能，操作方便，自动化程度高，是水体清污结构的一大创新，大大的降低了水体清污的难度，提高了工作效率，具有巨大的经济、环境和社会效益。

本装置为可装配式设计，尺寸可调节，便于运输且适应不同工作需求和工作环境，拦污结构可联动伸缩，便于污物的打捞，同时多套装置可交替工作，实现不间断作业，减少人力，经济且工作效率高，做到有效的处理上述问题，市场潜力巨大，前景广阔。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为拦污栅的结构示意图。

图3为图2中所示A处的放大图。

图4为拦污栅的框架结构示意图。

图5为图4的俯视图。

图6为驱动机构的结构示意图。

图7为装配座的结构示意图。

图8为动力轴的结构示意图。

图9为实施例4的结构示意图。

图中的标号为：1为驱动机构，11为动力箱，12为支撑轴座，13为定位套，14为连杆，15为主动齿轮，16为从动齿轮，17为推力轴承，18为滚子轴承，2为动力轴，21为主转轴，22为外套筒，23为限位肋条；3为联动套，31为限位槽；4为升降机构，41为钢丝吊绳，5为装配座，51为左侧板，52为右侧板，53为上轨道，54为下轨道，55为滑槽；6为伸缩式拦污机构，61为驱动单元，611为第一驱动杆，612为第二驱动杆，62为拦污栅单元，621为第一拦污片，622为第二拦污片，63为刀具，64为过滤网，65为隔板，66为竖轴；7为对拉钢丝绳，71为限位环，72为升降环，8为扣件，81为限位螺栓，9为辅助架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：本实施例旨在提供一种联动式水体清污装置，主要用于拦截水体的水草、垃圾等污染物，并实现自动化清理，针对现有拦污结构在使用时由于污染物缠绕在一起，在清理时难度大的问题，本实施例提供了一种运行灵活，联动式的水体清污装置。

如图1所示，该清污装置包括动力轴2、驱动机构1、联动套3、升降机构4和伸缩式拦污机构6；动力轴2作为联动结构，其沿竖向设置，升降机构4固定在动力轴2的上方，并随动力轴2转动而转动；驱动机构1位于动力轴2底部，并固定与岸边，下面对各结构单独说明。

如图6所示，所述驱动机构1包括动力箱11、支撑轴座12、驱动电机和传动齿轮组；所述动力箱11固定在岸边修建的基础结构上，支撑轴座12沿竖向固定在动力箱11的底板上，支撑轴座12的上部设置有中空的腔体，所述动力轴2的底部转动嵌套在腔体内；所述传动齿轮组包括套固在动力轴2上的从动齿轮16和套固在驱动电机转轴上的主动齿轮15，所述动力轴2上有滚子轴承18和推力轴承17，并在两轴承之间套装有从动齿轮16，驱动电机的转轴上套装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，驱动电机安装在动力箱11内或者外侧，所述动力轴2上套装有定位套13，所述定位套13位于从动齿轮16的上部，并通过连杆14固定在动力箱11上，且本实施例中主动齿轮15的轮径小于从动齿轮16的轮径，从而使动力轴2能在驱动电机的驱动下缓慢转动，并根据驱动电机的不同转向实现联动套3的顺时针转动或者逆时针转动，在动力箱的上部可对应设置有密封套，且确保动力箱的密封性，保护其内部设备。

所述动力轴2的外侧圆周沿竖向设置有限位肋条23，限位肋条23呈长方形结构，且间隔设置在动力轴2的外侧圆周上，所述联动套3的内壁上开有与限位套匹配的限位槽31，联动套3套装在动力轴2上，且使限位肋条22与限位槽31匹配套装在一起；本实施例中限位肋条23与限位槽匹配配合能防止联动套发生自由转动，并将联动套受到的扭力传递给动力轴，并由动力轴于驱动电机的齿轮传动部分克服扭力，动力轴2包括位于中心的中转轴21和套装在中转轴21外侧的外套筒22，限位肋条23设置在外套筒22外侧，并与限位槽匹配，使联动套与动力轴匹配套装，使联动套能随动力轴一起转动，且能沿动力轴升降。

所述升降机构4包括升降箱、卷扬机和钢丝吊绳41；所述升降箱固定在动力轴2的顶部，钢丝吊绳41的底部固定在联动套3的上部，并沿竖向延伸至卷扬机的绳轮上；具体的卷扬机安装在升降箱内，联动套的上部开有固定孔或者设置有固定环，钢丝吊绳固定在固定孔或者固定环内，由此本实施例中整个升降机构能随动力轴一起转动，并利用卷扬机承受联动套和伸缩式拦污机构的自重，在同时在卷扬机的作用下使联动套沿动力轴向下或者向下移动。

所述伸缩式拦污机构包括驱动室和可折叠的拦污栅；所述驱动室包括驱动单元、液压缸和装配座；所述装配座安装在联动套上，并在其上下两侧开有滑槽，本实施例中装配座5安装在联动套3上，具体结构包括左侧板51、右侧板52、上轨道53和下轨道54，所述左侧板51和右侧板52根部分别固定在联动座3的左右两侧，上轨道53和下轨道54的两端分别固定在左侧板51和右侧板52的外侧，所述上轨道53和下轨道54的内侧相对面上开有滑槽55；左侧板和右侧板之间的空间为液压缸的安装提供安装区域，上轨道和下轨道不仅加强了左侧板和右侧板的连接强度，同时拦污栅的安装的驱动杆安装提供了滑动区域。

所述拦污栅6包括多个并列设置的拦污栅单元62，本实施例中驱动单元61安装在装配座5上，拦污栅单元62并排设置有多个，并位于驱动单元的后侧；所述驱动单元61的高度小于拦污栅单元62的高度。

具体的所述拦污栅单元包括第一拦污片621、第二拦污片622、刀具63和过滤网64；所述第一拦污片621和第二拦污片622结构相同为金属材质制成，具有一定的强度，且两拦污片的中部交叉在一起，并在交叉处设置有竖轴66形成剪刀形的拦污栅单元；且第一拦污片621和第二拦污片622的上下两端设置有挡板，所述过滤网64设置在第一拦污片621和第二拦污622片内，从而在迎水面处形成连续的拦污网；所述刀具63设置在第一拦污片621和第二拦污片622迎水面的端部；即挡板、刀具、竖轴和过滤网围成了收集区，收集区背面为过滤网和竖轴连接形成的V形结构，前侧喇叭状开口且朝向迎水面，同时本实施例中过滤网只设置在迎水面处（在第一拦污片和第二拦污片交叉的背面没有设置过滤网），结构合理。

同时前侧的第一拦污片621和第二拦污片622的末端分别与后侧的第二拦污片和第一拦污片首端铰接在一起；从而拦污栅单元前后铰接在一起形成了连续的拦污栅本体。

所述驱动单元61呈剪刀状结构，其两支片末端分别铰接在第一拦污片621和第二拦污片622的前侧中部，其前侧沿竖向固定设置有第二驱动杆612和第一驱动杆611；第一驱动杆611和第二驱动杆612的上下两端套装在滑槽55内，装配座5的左右两侧设置有用于驱动第一驱动杆和第二驱动杆的液压缸，具体的液压缸为倾斜设置，其两端部分别铰接在装配座和驱动杆上。

由此本发明中的拦污栅具有可伸长、可回缩、可转动和可升降的功能，下面对各功能对应的工况如下：

伸长：利用液压缸驱动第一驱动杆和第二驱动杆向中部移动，使拦污栅以展开状态投放至水体中进行污染物拦截，即收集区的开口打开，污染物能顺利进入收集区内，或者将拦污栅转运至岸边后将收集区内的污染物取出。

回缩：利用液压缸驱动第一驱动杆和第二驱动杆向两侧移动，使拦污栅单元逐渐缩紧，将收集的污染物夹紧，并在夹紧时能利用其端部的刀具将污染物切断，使收集在拦污栅内的污染物与外部的污染物分离，避免污染物缠连过多，超过驱动电机的负荷，并以回缩状态旋转至岸边，然后在驱动液压缸将拦污栅展开，释放污染物。

转动：利用驱动电机驱动动力轴缓慢转动，且联动套、升降机构和伸缩式拦污栅机构一体转动，从岸边转运至水体上方或者从从水体上方转运至岸边。

升降：利用卷扬机与联动套连接，卷扬机释放钢丝吊绳，联动套上负载在自身重力的作用下下降，将拦污栅深入水体，卷扬机回卷钢丝吊绳，能将拦污栅从水体中提出。

由此本实施例还具有如下特点：（1）本发明可部件装配式连接，拦污结构可进行尺寸调节以适用于不同的工作环境；（2）实现拦污清污一体化作业，节约人力，降低水利工程运行维护成本；（3）拦污结构可联动伸缩，方便污物打捞；（4）实现多套装置交替配合，不间断作业，效率高。

经过计算，截污结构受到水流方向作用力约为3000N，垂直水流方向受到作用力约为200N。结构强度与刚度均满足实际需求，该设备单次拦污体积达到1.5m³，具有可行性。

本实施例工作时，将清污装置根据需要设置多道，由驱动机构提供动力使拦污结构在水中伸展开，每道拦污栅的长度相同或者不同，拦污结构前端的动力轴伸入岸边的支撑轴座内，并用定位套、滚子轴承和推力轴承加固以确保工作时设备不受水流的影响实现结构稳定。污物随着水流到达拦污结构的过滤网处，当拦污达到一定量时，液压缸工作使拦污结构收缩，将所拦杂质封闭在金属结构和特质过滤网形成的空间中，升降机构工作，使拦污结构上升并旋转至岸上一侧，液压缸再次工作使拦污结构伸展开，则封闭在过滤网中的污物在重力作用下自动掉落至河岸所设置的污物处理容器中运行灵活，适用性强，具有拦污和清污一体化作业的功能，自动化程度高，大大的降低了水体清污的难度，提高了工作效率，具有巨大的经济、环境和社会效益。

实施例2：本实施例与实施例1基本相同，其不同在于：本实施例对第一拦污片和第二拦污片的结构进一步限定。

所述第一拦污片621和第二拦污片622中部沿竖向间隔设置有多个水平的隔板65，隔板65的中部转动套装在竖轴66上，隔板65将过滤网64分为多段。

本实施例中在第一拦污片和第二拦污片内设置了隔板，过滤网设置在隔板之间，减小了单片过滤网64的高度（减小了但单片过滤网的大小），使过滤网的结构更加稳定，同时隔板65凸出过滤网，提高了第一拦污片和第二拦污片对污染物的夹持力度，并加强了第一拦污片和第二拦污片的自身结构强度，使其能承受迎水面的水体流速。

实施例3：本实施例对实施例1基本相同，其不同在于：本实施例对液压缸的设置方向进一步限定。

本实施例中将液压缸的设置方向与滑槽55的设置方向相同，由于第一驱动杆611和第二驱动杆612均沿滑槽55向两侧或者中部移动，因此将液压缸设置为与滑槽方向相同的方向，液压缸的两端可以固定在装配座和驱动杆上，并且减小了第一驱动杆611和第二驱动杆612与滑槽的摩擦力，降低了设备磨损，同时降低液压缸的可伸缩长度，降低了液压缸的规格要求，节约了成本。

实施例4：本实施例与实施例1基本相同，其不同在于：本实施例在河岸的两侧对应设置有清污装置。

河岸的两侧对应设置有清污装置，并在两清污装置背侧设置有对拉钢丝绳7，对拉钢丝绳7用于从拦污栅的后侧对拦污栅进一步加固，提高了拦污栅的承受水体流速的能力；河岸两侧固定设置有辅助架9，所述对拉钢丝绳7的两端设置有升降环71，所述升降环71套装在辅助架9上，并能沿辅助架9上下移动；所述装配座5的外侧设置有L形的扣件8，扣件8包括水平段和竖直段，水平段的内侧固定在装配座上，其外侧与竖直段的底部固定在一起，从而在水平段和竖直段之间形成了开口向上的限位区，对拉钢丝绳坐落在限位区内，并在卡扣8的上部外侧设置有将卡扣上口封闭的限位螺栓81，同时在对拉钢丝绳上设置有限位环72，当对拉钢丝绳坐落在限位区内时，限位环72顶触在扣件8的内侧面；升降环上设置有动力结构能驱使升降环沿辅助架提升或者下降，动力结构可以为液压缸，辅助架上设置有升降杆，升降杆的两侧设置有升降环，液压缸的推杆与升降杆连接，并驱使升降环沿辅助架提升或者下降。

本实施例中在拦污栅的背水侧设置了对拉钢丝绳7，在使用时对拉钢丝绳与拦污栅接触并承受拦污栅受到的水体流速冲击，提高了拦污栅的稳定性，在拦污栅拦污工况时，对拉钢丝绳坐落在扣件内，并通过限位螺栓进一步固定，防止其脱出扣件，使对拉钢丝绳与清污装置连为一体，用对拉钢丝绳的对拉力分担拦污栅受到水流的冲力；同时限位环顶触在扣件的内侧面，使扣件能分担对拉钢丝绳的拉力；当需要将拦污栅提升并转运至岸边时，首先打开限位螺栓，使限位区打开，驱动液压缸使对拉钢丝绳与装配座脱离，即使对拉钢丝绳与清污装置分离，然后将提升并旋转拦污栅至岸边。

Claims (6)

1.一种联动式水体清污装置，其特征在于：所述清污装置包括动力轴、驱动机构、联动套、升降机构和伸缩式拦污机构；所述驱动机构固定设置在岸边的基础结构上，所述动力轴沿竖向设立在驱动机构的上方，并在驱动机构的驱动下转动；所述动力轴的外侧圆周沿竖向设置有限位肋条，所述联动套的内壁上开有与限位套匹配的限位槽，联动套套装在传动轴上，且使限位条与限位槽匹配套装在一起；所述升降机构设置在动力轴的上部，并与联动套连接，使联动套能沿动力轴提升或下降；所述伸缩式拦污机构包括驱动室和可折叠的拦污栅；所述拦污栅包括多个并列设置的拦污栅单元；所述拦污栅单元包括第一拦污片、第二拦污片、刀具和过滤网；所述第一拦污片和第二拦污片的中部交叉在一起，并在交叉处设置有竖轴形成剪刀形的拦污栅单元；所述过滤网设置在第一拦污片和第二拦污片内，从而在迎水面处形成连续的拦污网；所述刀具设置在第一拦污片和第二拦污片迎水面的端部；前侧的第一拦污片和第二拦污片的末端分别与后侧的第二拦污片和第一拦污片首端铰接在一起形成了可折叠的拦污栅主体；所述驱动室包括驱动单元、液压缸和装配座；所述装配座安装在联动套上，并在其上下两侧开有滑槽，所述驱动单元呈剪刀状结构，其两支片末端分别铰接在第一拦污片和第二拦污片的前侧中部，其前侧沿竖向固定设置有第二驱动杆和第一驱动杆；第一驱动杆和第二驱动杆的上下两端装在滑槽内，装配座的左右两侧设置有用于驱动第一驱动杆和第二驱动杆的液压缸，所述驱动机构包括动力箱、支撑轴座和驱动电机；所述动力箱固定在岸边的基础结构上，支撑轴座沿竖向固定在动力箱内，所述动力轴的底部转动嵌套在支撑轴座内，所述动力轴上有滚子轴承和推力轴承，并在两轴承之间套装有从动齿轮，驱动电机的转轴上套装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，所述升降机构包括升降箱、卷扬机和钢丝吊绳；所述升降箱固定在动力轴的顶部，钢丝吊绳的底部固定在联动套的上部，并沿竖向延伸至卷扬机的绳轮上。

2.根据权利要求1所述的联动式水体清污装置，其特征在于：所述动力轴上套装有定位套，所述定位套位于从动齿轮的上部，并通过连杆固定在动力箱上。

3.根据权利要求1所述的联动式水体清污装置，其特征在于：所述第一拦污片和第二拦污片中部沿竖向间隔设置有多个水平的隔板，隔板的中部转动套装在竖轴上，隔板将过滤网分为多段。

4.根据权利要求1所述的联动式水体清污装置，其特征在于：所述装配座包括左侧板、右侧板、上轨道和下轨道，所述左侧板右侧板根部分别固定在联动座的左右两侧，上轨道和下轨道的两端分别固定在左侧板和右侧板的外侧，所述上轨道和下轨道的内侧相对面上开有滑槽。

5.根据权利要求1所述的联动式水体清污装置，其特征在于：所述液压缸的设置方向与滑槽的设置方向相同。

6.根据权利要求1所述的联动式水体清污装置，其特征在于：所述驱动单元的高度小于拦污栅单元的高度。