CN112392083B - 一种用于水利工程的水下清淤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水利工程的水下清淤装置，包括清淤船体、翻搅装置、吸取装置、分离装置、浓缩装置和控制装置，所述清淤船体上设置有翻搅装置、吸取装置、分离装置和浓缩装置，所述控制装置分别与所述翻搅装置、吸取装置、分离装置和浓缩装置连接；本发明能够根据水下淤泥的硬度适时调节挖掘装置的挖掘角度以及挖掘转速；对于挖掘上来的淤泥进行两次处理，包括初步分离处理和浓缩处理，从而进一步提高了淤泥浓缩效果；通过控制装置分别与所述翻搅装置、吸取装置、分离装置和浓缩装置连接设置，提高了整个水下清淤装置整体工作的协调性、高效性和精确性。

Description

一种用于水利工程的水下清淤装置

技术领域

本发明属于水利施工技术领域，具体涉及一种用于水利工程的水下清淤装置。

背景技术

在桥梁的建设过程中，进行水下清淤是建设桥梁的重要环节。目前，用于水下清淤作业的装置主要有清淤船和水下清理设备；而水下清淤方式主要包括铲斗式清淤、绞吸式清淤和泵吸式清淤。然而现有的上述清淤设备智能控制水平不高，同时清理上来的淤泥含水量较高，使得含有大量水分的淤泥不便于后期的运输和保存，极大增加了作业成本，造成资源的严重浪费。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供了一种用于水利工程的水下清淤装置，包括清淤船体、翻搅装置、吸取装置、分离装置、浓缩装置和控制装置，所述清淤船体上设置有翻搅装置、吸取装置、分离装置和浓缩装置，所述控制装置分别与所述翻搅装置、吸取装置、分离装置和浓缩装置连接；

所述翻搅装置安装在所述清淤船体前端并下潜到水底，所述翻搅装置包括机壳总成、翻搅轴、翻搅驱动电机和侧吸口，所述机壳总成呈一侧敞开的卧式长圆筒形状，与敞口相对一侧的机壳总成的侧壁中间位置处设置有侧吸口，所述机壳总成内转动设置有翻搅轴，所述翻搅轴上的左右端部间隔设置有多个轴座，在所述轴座上沿其周向上均匀设置有多个动轴，所述翻搅轴上设置有多个第一锥齿轮，所述动轴上设置有与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述动轴的周壁上均布有挖掘刀，在所述翻搅轴的中间并靠近侧吸口的位置处设置有螺旋旋切刀，且在侧吸口两侧的螺旋旋切刀的旋向相反；

所述吸取装置包括泥浆泵，所述泥浆泵设置在所述清淤船体上，所述泥浆泵通过第一泥浆传输管道与所述侧吸口连接，所述侧吸口处设置有泥浆流量传感器和泥浆粘度传感器，所述泥浆泵通过第二泥浆传输管道与所述分离装置连接；

所述分离装置包括多个旋流式分离器，所述旋流式分离器的上部设置有溢流件；所述泥浆泵通过第二泥浆传输管道将混合泥浆泵入到多个所述旋流式分离器内，所述混合泥浆在旋流式分离器内通过离心力的作用下实现分离，分离出来的水通过所述溢流件排出，分离后的淤泥通过所述旋流式分离器底端排出到所述浓缩装置内；

所述浓缩装置包括浓缩箱体、淤泥传送带和加压单元，所述分离后的淤泥平铺在所述传送带上，所述传送带的上方设置有阳极电极板，所述传送带的下方设置有阴极电极板，所述阳极电极板和所述阴极电极板相对设置，所述加压单元设置在所述浓缩箱体的上部，所述加压单元包括加压板，所述阳极电极板设置在加压板的下表面；所述浓缩箱体的一端设置有排出口，实现对浓缩好的淤泥块进行排出；

所述控制装置包括翻搅装置控制单元、吸取装置控制单元、分离装置控制单元、浓缩装置控制单元、中央控制单元以及显示单元。

进一步的，所述加压单元还包括加压框架，所述加压框架的上部嵌设有套壳，所述套壳内设置有支撑板，所述支撑板上固定安装有液压缸，所述液压缸的液压杆连接所述加压板；所述中央控制单元控制所述加压板的升降；所述浓缩装置控制单元控制通入到所述阳极电极板和所述阴极电极板上的电压。

进一步的，所述翻搅装置还包括挖掘角度调节装置，所述挖掘调节装置能够调节所述翻搅轴上的挖掘装置的挖掘角度。

进一步的，所述泥浆流量传感器和泥浆粘度传感器将测得的泥浆流量值和泥浆粘度值信息上传给所述中央控制单元，所述中央控制单元根据上述信息向所述翻搅装置控制单元、吸取装置控制单元和分离装置控制单元发送指令，所述翻搅装置控制单元控制所述挖掘调节装置对所述翻搅轴上的挖掘装置的挖掘倾斜角度进行调节，同时调节翻搅驱动电机的转速；所述吸取装置控制单元控制泥浆泵的驱动量；所述旋流式分离器上端设置有流量阀，所述分离装置控制单元控制所述流量阀的流量。

进一步的，所述浓缩箱体内设置有出气管，所述出气管用于排出污泥浓缩过程中产生的蒸汽。

进一步的，所述旋流式分离器底端与所述浓缩装置之间设置有淤泥导出装置，所述淤泥导出装置包括提升绞龙和提升绞龙驱动电机。

进一步的，所述阳极电极板和所述阴极电极板尺寸大小相同；所述传送带上还设置有淤泥厚度检测器和淤泥硬度检测器，所述淤泥厚度检测器和淤泥硬度检测器将侧得的淤泥厚度值和淤泥硬度值信息上传给中央控制单元，所述中央控制单元向所述浓缩装置发出指令，从而根据上述信息控制所述加压板的下降高度大小以及施加到所述阳极电极板和所述阴极电极板上的电压值的大小。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该用于水利工程的水下清淤装置能够根据水下淤泥的硬度适时调节挖掘装置的挖掘角度以及挖掘转速，从而提高挖掘的适应性；能够适时测量清理上来的淤泥的硬度、淤泥量等，从而通过控制装置实施调节吸取装置，从而使得泥浆泵的驱动量与挖掘量相适应，提高了吸取效率，同时避免了资源浪费；对于挖掘上来的淤泥进行两次处理，包括初步分离处理和浓缩处理，初步分离装置具有多个旋流式分离器，经过所述旋流式分离器的离心分离，处理掉泥浆中的大部分水分；而后将初步分离后的淤泥进行浓缩处理，浓缩处理采用通电场与机械压缩结合的方式同时进行，在淤泥传送带的上下两侧设置阴阳极电极板，对电极板通电，使得电极板具有稳定的电场，在电场的作用下使得淤泥中的水分分离出，同时对传送带上的淤泥进行机械加压处理，从而进一步提高了淤泥浓缩效果；通过控制装置分别与所述翻搅装置、吸取装置、分离装置和浓缩装置连接设置，提高了整个水下清淤装置整体工作的协调性、高效性和精确性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步的理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用来理解本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明所述一种用于水利工程的水下清淤装置示意图；

图2是本发明中翻搅装置结构示意图；

图中附图标记：1.清淤船体 2.翻搅装置 3.吸取装置 4.分离装置 5.浓缩装置6.控制装置 201.机壳总成 202.翻搅轴 203.翻搅驱动电机 204.侧吸口 205.螺旋旋切刀301.泥浆泵 401.旋流式分离器 402.溢流件 501.浓缩箱体 502.淤泥传送带 503.阳极电极板 504. 阴极电极板 505.加压单元 506.加压板

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的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1-2，本发明提供一种技术方案：一种用于水利工程的水下清淤装置，包括清淤船体1、翻搅装置2、吸取装置3、分离装置4、浓缩装置5和控制装置6，所述清淤船体 1上设置有翻搅装置2、吸取装置3、分离装置4和浓缩装置5，所述控制装置6分别与所述翻搅装置2、吸取装置3、分离装置4和浓缩装置5连接；

所述翻搅装置2安装在所述清淤船体1前端并下潜到水底，所述翻搅装置2包括机壳总成201、翻搅轴202、翻搅驱动电机203和侧吸口204，所述机壳总成201呈一侧敞开的卧式长圆筒形状，与敞口相对一侧的机壳总成的侧壁中间位置处设置有侧吸口204，所述机壳总成内转动设置有翻搅轴202，所述翻搅轴202上的左右端部间隔设置有多个轴座，在所述轴座上沿其周向上均匀设置有多个动轴，所述翻搅轴202上设置有多个第一锥齿轮，所述动轴上设置有与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述动轴的周壁上均布有挖掘刀，在所述翻搅轴的中间并靠近侧吸口204的位置处设置有螺旋旋切刀，且在侧吸口两侧的螺旋旋切刀的旋向相反；

所述吸取装置3包括泥浆泵301，所述泥浆泵301设置在所述清淤船体上，所述泥浆泵 301通过第一泥浆传输管道与所述侧吸口连接，所述侧吸口处设置有泥浆流量传感器和泥浆粘度传感器，所述泥浆泵通过第二泥浆传输管道与所述分离装置连接；

所述分离装置4包括多个旋流式分离器401，所述旋流式分离器401的上部设置有溢流件402；所述泥浆泵301通过第二泥浆传输管道将混合泥浆泵入到多个所述旋流式分离器401 内，所述混合泥浆在旋流式分离器401内通过离心力的作用下实现分离，分离出来的水通过所述溢流件402排出，分离后的淤泥通过所述旋流式分离器401底端排出到所述浓缩装置内；

所述浓缩装置5包括浓缩箱体501、淤泥传送带502和加压单元505，所述分离后的淤泥平铺在所述传送带502上，所述传送带502的上方设置有阳极电极板503，所述传送带的下方设置有阴极电极板504，所述阳极电极板503和所述阴极电极板504相对设置，所述加压单元505设置在所述浓缩箱体的上部，所述加压单元包括加压板，所述阳极电极板设置在加压板的下表面；所述浓缩箱体的一端设置有排出口，实现对浓缩好的淤泥块进行排出；

所述控制装置6包括翻搅装置控制单元、吸取装置控制单元、分离装置控制单元、浓缩装置控制单元、中央控制单元以及显示单元。

所述加压单元还包括加压框架，所述加压框架的上部嵌设有套壳，所述套壳内设置有支撑板，所述支撑板上固定安装有液压缸，所述液压缸的液压杆连接所述加压板506；所述中央控制单元控制所述加压板506的升降；所述浓缩装置控制单元控制通入到所述阳极电极板 503和所述阴极电极板504上的电压。

所述翻搅装置2还包括挖掘角度调节装置，所述挖掘调节装置能够调节所述翻搅轴上的挖掘装置的挖掘角度。

所述泥浆流量传感器和泥浆粘度传感器将测得的泥浆流量值和泥浆粘度值信息上传给所述中央控制单元，所述中央控制单元根据上述信息向所述翻搅装置控制单元、吸取装置控制单元和分离装置控制单元发送指令，所述翻搅装置控制单元控制所述挖掘调节装置对所述翻搅轴上的挖掘装置的挖掘倾斜角度进行调节，同时调节翻搅驱动电机的转速；所述吸取装置控制单元控制泥浆泵的驱动量；所述旋流式分离器401上端设置有流量阀，所述分离装置控制单元控制所述流量阀的流量。

所述浓缩箱体内设置有出气管，所述出气管用于排出污泥浓缩过程中产生的蒸汽。

所述旋流式分离器401底端与所述浓缩装置之间设置有淤泥导出装置，所述淤泥导出装置包括提升绞龙和提升绞龙驱动电机。

所述阳极电极板503和所述阴极电极板504尺寸大小相同；所述传送带上还设置有淤泥厚度检测器和淤泥硬度检测器，所述淤泥厚度检测器和淤泥硬度检测器将测得的淤泥厚度值和淤泥硬度值信息上传给中央控制单元，所述中央控制单元向所述浓缩装置发出指令，从而根据上述信息控制所述加压板的下降高度大小以及施加到所述阳极电极板和所述阴极电极板上的电压值的大小。

具体的，当需要进行水下清淤作业时，将所述清淤船体行驶到作业位置，所述控制装置依次启动翻搅装置2、吸取装置3、分离装置4、浓缩装置5，所述翻搅装置潜入到待挖掘位置处进行翻搅挖掘，翻搅驱动电机203驱动翻搅轴旋转，翻搅轴的旋转带动其上设置在第一锥齿轮旋转，第一锥齿轮与动轴上设置的第二锥齿轮啮合，从而驱动动轴转动实现挖掘，另外，翻搅轴的转动还能带动其上设置的螺旋旋切刀的旋转，实现对淤泥的切割输送，由于在侧吸口两侧的螺旋旋切刀的旋向相反设置，使得机壳总成内挖掘起的淤泥向侧吸口不断输送，淤泥经过泥浆泵301的作用，使得泥浆在泥浆泵的作用下，经过传输管道不断输入到分离装置内，由于在所述侧吸口处设置有泥浆流量传感器和泥浆粘度传感器，使得控制装置对从侧吸口上吸入的淤泥的流量和粘度信息进行适时掌握，从而根据上述信息，控制装置能够对泥浆泵以及挖掘装置进行适时调节；而泥浆经过所述分离装置4的旋流式分离器401的初步分离后，分离出来的水将通过旋流式分离器401的上部设置的溢流件402排出；而分离后的淤泥通过所述旋流式分离器401底端排出到所述浓缩装置内；而为了提高淤泥的排出效率，在所述旋流式分离器底端与所述浓缩装置之间设置有淤泥导出装置，将淤泥导入到浓缩装置内的传送带502上，所述传送带502的上方设置有阳极电极板503，所述传送带的下方设置有阴极电极板504，所述阳极电极板503和所述阴极电极板504相对设置，对电极板通电，使得电极板具有稳定的电场，在电场的作用下使得淤泥中的水分分离出，同时对传送带上的淤泥进行机械加压处理，控制装置控制加压板的升降，从而进一步提高淤泥的排水率，当淤泥浓缩好后，淤泥经过浓缩箱体侧壁上设置的排出口排出，并将其运走。

以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种用于水利工程的水下清淤装置，包括清淤船体(1)、翻搅装置(2)、吸取装置(3)、分离装置(4)、浓缩装置(5)和控制装置(6)，所述清淤船体(1)上设置有翻搅装置(2)、吸取装置(3)、分离装置(4)和浓缩装置(5)，所述控制装置(6)分别与所述翻搅装置(2)、吸取装置(3)、分离装置(4)和浓缩装置(5)连接；其特征在于：

所述翻搅装置(2)安装在所述清淤船体(1)前端并下潜到水底，所述翻搅装置(2)包括机壳总成(201)、翻搅轴(202)、翻搅驱动电机(203)和侧吸口(204)，所述机壳总成(201)呈一侧敞开的卧式长圆筒形状，与敞口相对一侧的机壳总成(201)的侧壁中间位置处设置有侧吸口(204)，所述机壳总成(201)内转动设置有翻搅轴(202)，所述翻搅轴(202)上的左右端部间隔设置有多个轴座，在所述轴座上沿其周向上均匀设置有多个动轴，所述翻搅轴(202)上设置有多个第一锥齿轮，所述动轴上设置有与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述动轴的周壁上均布有挖掘刀，在所述翻搅轴(202)的中间并靠近侧吸口的位置处设置有螺旋旋切刀(205)，且在侧吸口(204)两侧的螺旋旋切刀(205)的旋向相反；所述翻搅装置(2)还包括挖掘角度调节装置，所述挖掘角度调节装置能够调节所述翻搅轴上的挖掘装置的挖掘角度；

所述吸取装置(3)包括泥浆泵(301)，所述泥浆泵(301)设置在所述清淤船体(1)上，所述泥浆泵(301)通过第一泥浆传输管道与所述侧吸口(204)连接，所述侧吸口(204)处设置有泥浆流量传感器和泥浆粘度传感器，所述泥浆泵(301)通过第二泥浆传输管道与所述分离装置连接；所述分离装置(4)包括多个旋流式分离器(401)，所述旋流式分离器(401)的上部设置有溢流件(402)；所述泥浆泵(301)通过第二泥浆传输管道将混合泥浆泵入到多个所述旋流式分离器(401)内，所述混合泥浆在旋流式分离器(401)内通过离心力的作用下实现分离，分离出来的水通过所述溢流件排出，分离后的淤泥通过所述旋流式分离器底端排出到所述浓缩装置(5)内；所述浓缩装置(5)包括浓缩箱体(501)、淤泥传送带(502)和加压单元(505)，所述分离后的淤泥平铺在所述传送带(502)上，所述传送带(502)的上方设置有阳极电极板(503)，所述传送带的下方设置有阴极电极板(504)，所述阳极电极板(503)和所述阴极电极板(504)相对设置，所述加压单元(505)设置在所述浓缩箱体(501)的上部，所述加压单元(505)包括加压板(506)，所述阳极电极板(503)设置在加压板(506)的下表面；所述浓缩箱体的一端设置有排出口，实现对浓缩好的淤泥块进行排出；所述阳极电极板(503)和所述阴极电极板(504)尺寸大小相同；所述传送带(502)上还设置有淤泥厚度检测器和淤泥硬度检测器；

所述控制装置(6)包括翻搅装置控制单元、吸取装置控制单元、分离装置控制单元、浓缩装置控制单元、中央控制单元以及显示单元；

所述泥浆流量传感器和泥浆粘度传感器将测得的泥浆流量值和泥浆粘度值信息上传给所述中央控制单元，所述中央控制单元根据上述信息向所述翻搅装置控制单元、吸取装置控制单元和分离装置控制单元发送指令，所述翻搅装置控制单元控制所述挖掘角度调节装置对所述翻搅轴上的挖掘装置的挖掘倾斜角度进行调节，同时调节翻搅驱动电机的转速；所述吸取装置控制单元控制泥浆泵的驱动量；所述旋流式分离器上端设置有流量阀，所述分离装置控制单元控制所述流量阀的流量；

所述淤泥厚度检测器和淤泥硬度检测器将侧得的淤泥厚度值和淤泥硬度值信息上传给中央控制单元，所述中央控制单元向所述浓缩装置发出指令，从而根据上述信息控制所述加压板的下降高度大小以及施加到所述阳极电极板和所述阴极电极板上的电压值的大小。

2.根据权利要求1所述的一种用于水利工程的水下清淤装置，其特征在于：所述加压单元(505)还包括加压框架，所述加压框架的上部嵌设有套壳，所述套壳内设置有支撑板，所述支撑板上固定安装有液压缸，所述液压缸的液压杆连接所述加压板(506)；所述中央控制单元控制所述加压板(506)的升降；所述浓缩装置控制单元控制通入到所述阳极电极板和所述阴极电极板上的电压。

3.根据权利要求1所述的一种用于水利工程的水下清淤装置，其特征在于：所述浓缩箱体(501)内设置有出气管，所述出气管用于排出污泥浓缩过程中产生的蒸汽。

4.根据权利要求3所述的一种用于水利工程的水下清淤装置，其特征在于：所述旋流式分离器(401)底端与所述浓缩装置(5)之间设置有淤泥导出装置，所述淤泥导出装置包括提升绞龙和提升绞龙驱动电机。

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