CN112593592A - 一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,该碎石清淤装置包括浮体、汲取载体、增速组件、压差组件、碎石组件,所述汲取载体与浮体管道连接,汲取载体内设置有增速组件和碎石组件,所述压差组件设置在浮体上,所述压差组件增大外界气压与浮体内部气压的压力差,所述增速组件通过转动增加淤泥的汲取量。汲取载体在浮体的带动下自适应水深及水下地形变化,汲取载体通过增速组件对水下淤泥及碎石进行汲取,并通过管道将其传输到浮体上,从而减少淤泥及碎石对水利工程的影响,同时,增速组件通过转动增加淤泥提取量,提高清淤效率,本发明具有负压汲取碎石清淤的效果。
Description
技术领域
本发明涉及碎石清淤技术领域,具体为一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置。
背景技术
水利工程是为了控制、利用、保护地表以及地下的水资源与环境而修建的各项工程建设的总称。在进行水利工程的建设时,需要建设航道来保证船舶的正常运行,航道指在江、河、湖、海等水域为船舶航行所规定或设置的船舶航行通道,其中,航道分为天然航道和人工航道两类,按其使用条件又分为山区航道、平原航道、渠化航道、进港航道、经济航道。
航道和水库是水利工程的重要组成部分,承担了通航、调洪、灌溉等重要水利任务,为了避免航道底部泥沙沉淀过多导致航道变浅变窄,避免泥沙淤积影响水库的有效库容、制约其调蓄洪水、防灾减灾等能力,人们需要定期进行清淤作业。在水利工程中水下清淤工作极为重要,若长期不进行清淤,可能会导致淤泥沉积,会导致水利工程瘫痪,并且,一旦发生汛情则会引发严重的后果。为了避免航道底部泥沙沉淀过多导致航道变浅变窄,避免泥沙淤积影响水库的有效库容、制约其调蓄洪水、防灾减灾等能力,人们需要定期进行清淤作业。
现有的清淤装置在通过大功率淤泥泵抽取淤泥并对淤泥进行挖除时,淤泥泵对淤泥的抽取时可能会引起管道堵塞,且淤泥的沉淀中会有大量碎石,易对淤泥泵的管道造成损伤以及堵塞,影响清淤效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,该碎石清淤装置包括浮体、汲取载体、增速组件、压差组件、碎石组件,所述汲取载体与浮体管道连接,汲取载体内设置有增速组件和碎石组件,所述压差组件设置在浮体上,所述压差组件增大外界气压与浮体内部气压的压力差,所述增速组件通过转动增加淤泥的汲取量。汲取载体在浮体的带动下自适应水深及水下地形变化,汲取载体通过增速组件对水下淤泥及碎石进行汲取,并通过管道将其传输到浮体上,从而减少淤泥及碎石对水利工程的影响,同时,增速组件通过转动增加淤泥提取量,提高清淤效率,本发明具有负压汲取碎石清淤的效果。
作为优选技术方案,所述汲取载体包括底板,所述底板上端两端均设置有竖板,两组所述竖板之间设置有盖板;所述增速组件与底板转动连接,所述碎石组件位于增速组件的一侧,碎石组件与底板滑动连接;所述盖板下方两侧设置有沉浮舱。底板为汲取载体在水底淤泥上的行走提供支撑力,同时为竖板及盖板的安装提供支撑,竖板对盖板的安装提供支撑,底板、竖板及盖板相互配合形成空腔,为汲取载体提供一定的浮力,防止汲取载体深陷淤泥中,盖板上端与浮体进行绳索连接,使汲取载体从浮体处获得前进动力,增速组件通过孔径的不断缩小提高浊水(浊水即大量混合淤泥的水)的流速速度,同时,增速组件通过转动对淤泥进行搅拌,增大淤泥的提取范围,增加淤泥的提取量,同时通过搅拌使浊水的密度增加,增速组件通过增速及增加密度的浊水提高对水底碎石的提取效率,碎石组件使水底较大的石头碎裂成小块,方便增速组件对碎石进行提取,沉浮舱为汲取载体的上升和下降提供支撑。
作为优选技术方案,所述底板下端设置有若干组滑刀,若干组所述滑刀上均设置有破泥板,所述底板上位于破泥板的上方设置有进水口,底板中部位置设置有汲取槽;所述增速组件包括搅泥板,所述搅泥板设置在汲取槽中,搅泥板与底板转动连接。滑刀在底板的带动下对淤泥进行切割,方便搅泥板对淤泥进行搅动,破泥板安装在滑刀的前端,破泥板对结块的淤泥进行冲击,使淤泥分散开,并使淤泥进行翻滚,增加底板前端的淤泥进入量,同时,两组滑刀之间的破泥板相互配合对石块进行支撑,使石块在水流的冲击和淤泥的推动下通过进水口移动到底板上,汲取槽为搅泥板的安装提供空间,搅泥板下方没有滑刀,搅泥板通过转动对切割后的淤泥进入搅拌,使大量的淤泥水在负压的挤压下被传输到浮体上。
作为优选技术方案,所述搅泥板下端设置有副板,所述副板外侧端面上设置有若干组搅泥齿,副板下端设置有若干组增泥齿,所述搅泥板与副板均为滤网结构,所述搅泥板外侧设置有齿轮带;所述底板上设置有液压缸,所述液压缸与齿轮带转动连接。副板为搅泥齿及增泥齿的安装提供支撑,搅泥板和副板均为滤网结构,减小对淤泥水的阻挡,从而增加淤泥水的进入量,提高清淤效率,搅泥齿对滑刀切割后的淤泥进行再次打散并进行搅动,增泥齿对被切割后的淤泥的下方淤泥进行搅动,在增加清淤量的同时提高淤泥水的密度,从而提高对碎石的提取效率,液压缸上安装有齿轮,齿轮与齿轮带相互配合,为搅泥板的转动提供基础。
作为优选技术方案,所述增速组件包括增速壳,所述增速壳上端与盖板固定,增速壳下端与底板固定,增速壳位于搅泥板正上方,增速壳下端呈八字型。增速壳与底板、搅泥板相互配合形成对淤泥进行汲取的负压空间,同时,增速壳通过八字型的设置,使得增速壳的传输管径不断减少,进而提高对淤泥水的传输速度,增速壳下端呈八字型,上端安装有传输管,传输管对淤泥水和碎石进行传输。
作为优选技术方案,所述底板上位于进水口的上方设置有支撑板,所述支撑板另一端与增速壳固定;所述碎石组件包块液压缸、碎石板,所述液压缸设置在支撑板上端,所述碎石板位于支撑板下方,所述液压缸与碎石板固定。支撑板为液压缸的安装提供支撑,同时安装在增速壳和底板之间,进而对底板前端起到支撑作用,碎石板在液压缸的带动下对底板上的石块进行压碎,便于增速壳对碎石进行传输。
作为优选技术方案,所述浮体一端设置有负压舱,浮体上位于负压舱的一侧设置有迫降舱,所述负压舱上设置有单向阀,负压舱上设置有水车,所述水车的另一端位于迫降舱的上方。负压舱为负压空间在水底汲取淤泥和碎石提供动力,由于负压舱与水面之间存在液位差,从而使水底的淤泥水被挤压进负压空间中,并通过管道进入到负压舱中,迫降舱通过碎石和滤网迫使淤泥水降速,缩短淤泥水的平稳时间,从而加快淤泥水的沉降和过滤,单向阀对负压舱中的空气进行排放,当水底的淤泥水进入到负压舱中时,负压舱中的空间减小,负压舱中的空气被挤压出负压舱,当水车对负压舱中的淤泥水进行抽取传输时,负压舱中的空间增加,进而使得负压舱中的压力减小,进而增加负压舱与外界大气压之间的压力差,通过负压舱中的负压的存在,增加负压舱中淤泥水的进入速度,进一步提高对淤泥的提取量。
作为优选技术方案,所述迫降舱上倾斜设置有隔板,所述隔板靠近水车的一侧设置有分选板,隔板远离水车的一侧设置有滤板,所述隔板靠近水车的一端向下设置有折角。隔板对迫降舱中的淤泥水进行分隔,同时为分选板和滤板的安装提供支撑,分选板对淤泥水和碎石进行分选,使碎石沿着隔板移动到滤板上,使淤泥水透过分选板流到滤板下方,同时,隔板通过折角设置,使隔板为数字7的结构,隔板通过折角对迫降舱内部进行进一步的分隔,使刚进入的淤泥水和进行沉降的淤泥水进行分隔,减少淤泥水之间的混合,加快淤泥水的沉降和处理。
作为优选技术方案,所述底板及若干组所述滑刀的一端呈雪橇状,若干组所述滑刀的横截面为三角形,若干组所述破泥板的前端呈倒置的刀尖状。滑刀和底板呈雪橇状,使底板和滑刀更好的适应水底,同时,通过雪橇状的设置使得底板前端获得一定的托举力,避免底板和滑刀陷入淤泥中,滑刀呈三角状,提高滑刀结构稳定性的同时提高对淤泥的切割能力,破泥板前端呈刀尖状,使破泥板可以将结块的淤泥冲击开,使淤泥分块,同时,破泥板呈倒置的刀尖状,并位于滑刀的两侧,两组滑刀之间的破泥板相互配合可以对石块进行传输,使石块在淤泥的推动和淤泥水的冲击下移动到底板上。
作为优选技术方案,所述底板上端位于碎石板下方设置有阻板,所述阻板上端面为凹面,阻板上端面上设置有若干组斜槽,所述碎石板下端面为凹面,碎石板下端面上设置有若干组斜槽。阻板为陡坡结构,且上端面为凹面,阻板通过凹面和斜槽提高对石块的阻力,碎石板与阻板相互配合使石块被压碎,碎石板下端面为凹面,通过两个凹面之间的相互配合对石块在底板上的位置进行固定,防止石块在水流的冲击下在底板上滑动,进而提高碎石效率。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
1、本发明中,浮体通过负压舱对水面之间的液位差为汲取载体汲取水底淤泥提供动力,使混合后的浊水在自然界的压力下进入到负压舱中,并通过进入到负压舱中的浊水对负压舱空间的压缩,使负压舱中的空气排出,通过浊水与水车的相互配合使负压舱中产生负压,增大负压舱与外界的压力舱,进而增加汲取载体对淤泥的汲取效率。
2、本发明中,汲取载体通过滑刀对淤泥进行切割,并通过搅泥板对淤泥进行搅拌,使淤泥大量与水混合后进入到负压空间中,通过搅泥板的搅拌增加对淤泥汲取的范围,增加淤泥的汲取量,而且通过搅拌增加了浊水的密度,并通过收缩的管径增加了水的流动速度,通过密度和速度的改变,提高了对碎石的提取效率,减小了碎石对水利工程的影响。
3、本发明中,通过滤网对碎石的承载,使碎石与滤网相互配合形成对淤泥水进行过滤的过滤层,迫降舱通过碎石和滤网迫使淤泥水降速,缩短淤泥水的平稳时间,从而加快淤泥水的沉降和处理,使得抽出上来的淤泥和水分离,使得水可以快速回流,进而避免生态系统被破坏。
4、本发明中,隔板通过折角设置,使隔板为数字7的结构,隔板通过折角对迫降舱内部进行进一步的分隔,使刚进入的淤泥水和进行沉降的淤泥水进行分隔,减少淤泥水之间的混合,加快淤泥水的沉降和处理,提高对淤泥的处理效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是本发明的浮体内部结构示意图;
图3是本发明的汲取载体内部结构示意图;
图4是本发明的汲取载体前视结构示意图。
图中:1、浮体;2、汲取载体;1-1、负压舱;1-2、迫降舱;1-3、水车;1-4、隔板;1-5、分选板;1-6、滤板;2-1、底板;2-2、竖板;2-3、盖板;2-4、滑刀;2-5、破泥板;2-6、阻板;2-7、沉浮舱;3-1、搅泥板;3-2、副板;3-3、增速壳;4-1、碎石板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4,本发明提供技术方案:一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,该碎石清淤装置包括浮体1、汲取载体2、增速组件、压差组件、碎石组件,本实施例中浮体1优选为船体,汲取载体2与浮体1管道连接,且汲取载体2上端面通过两组绳索分别与浮体1的两侧连接,绳索为汲取载体2的移动进行动力传输,汲取载体2内从左往右安装有增速组件和碎石组件,压差组件安装在浮体1的左端。
浮体1左端安装有负压舱1-1,负压舱1-1上端通过板材封堵,负压舱1-1内部右端倾斜安装有水车1-3(本实施例中的水车1-3结构在申请号为CN201911234368.3的专利中已公开),水车1-3的上端穿过板材,负压舱1-1上开设有排气孔,且排气孔中安装有单向阀,负压舱1-1左下方开设有进泥口,并在进泥口外侧固定有进泥管,浮体1上位于负压舱1-1的右侧安装有迫降舱1-2,水车1-3的右端位于迫降舱1-2的上方,水车1-3和负压舱1-1组成压差组件,压差组件通过单向阀和水车1-3增大外界与负压舱1-1之间的压力差,进而增加淤泥的汲取量和淤泥水的进入速度。
迫降舱1-2上倾斜固定有隔板1-4,隔板1-4左端向下垂直弯折,使弯折的那部分垂直向下,隔板1-4左端在弯折处固定连接有分选板1-5,分选板1-5为滤网结构,隔板1-4右端固定安装有滤板1-6,滤板1-6水平设置,滤板1-6为滤网结构,分选板1-5另一端与水车1-3固定,分选板1-5及滤板1-6均与迫降舱1-2固定。
进一步的,浮体1上在迫降舱1-2的一侧设置有抽水泵和淤泥泵,抽水泵对碎石上方沉降后的水进行抽取,并其回流到航道或水库中,当需要对沉降下的淤泥进行处理时,淤泥泵对沉降下来的淤泥进行抽取,使得淤泥在浮体1的其他位置进行后续的处理。
汲取载体2包括底板2-1,底板2-1上端面的左右两端均垂直固定有竖板2-2,两组竖板2-2之间固定有盖板2-3,底板2-1、竖板2-2及盖板2-3相互配合形成空间,为汲取载体2提供一定的浮力,盖板2-3下方左右两端固定有沉浮舱2-7,当沉浮舱2-7中灌满水时,汲取载体2沉入水底,当沉浮舱2-7中的水排尽时,汲取载体2浮出水面。
底板2-1下端面固定有若干组滑刀2-4,若干组滑刀2-4的右端均有破泥板2-5,底板2-1上位于破泥板2-5的左上方开设有进水口,底板2-1中部位置开设有汲取槽,汲取槽的中间位置水平开设有转动槽,底板2-1上位于进水口的上方固定有支撑板,支撑板另一端与增速组件固定。
底板2-1及若干组滑刀2-4的一端呈雪橇状,若干组滑刀2-4的横截面为三角形,若干组破泥板2-5的前端呈倒置的刀尖状。
底板2-1上端面位于支撑板的下方固定有阻板2-6,阻板2-6为坡体,且上端面为凹面,阻板2-6上端面开设有若干组斜槽。
增速组件包括搅泥板3-1,搅泥板3-1转动安装在汲取槽中,搅泥板3-1外侧固定有齿轮带,齿轮带位于转动槽中,底板2-1上固定有液压缸,液压缸通过齿轮与齿轮带转动连接。
搅泥板3-1下端固定有副板3-2,副板3-2外侧端面上焊接有若干组搅泥齿,副板3-2下端焊接有若干组增泥齿,搅泥板3-1与副板3-2均为滤网结构。
增速组件还包括增速壳3-3,增速壳3-3上端穿过盖板2-3并与盖板2-3固定,增速壳3-3下端与底板2-1固定,增速壳3-3位于搅泥板3-1正上方,增速壳3-3下端呈八字型,增速壳3-3右侧与支撑板的左端固定,上端为传输管,传输管与进泥管连通,传输管及进泥管靠近负压舱1-1一端的管径小于靠近增速壳3-3一端的管径,通过管径的变化,使淤泥水的速度上升,进而增大对管道中碎石的冲击力。
碎石组件位于增速组件的右侧,碎石组件包块液压缸、碎石板4-1,液压缸固定安装在支撑板上端,碎石板4-1位于支撑板下方,液压缸与碎石板4-1固定,碎石板4-1与支撑板滑动连接。
碎石板4-1下端面为凹面,碎石板4-1下端面上开始有若干组斜槽,碎石板4-1与阻板2-6相互配合使石块被压碎,碎石板4-1下端面为凹面,通过两个凹面之间的相互配合对石块在底板2-1上的位置进行固定,防止石块在水流的冲击下在底板2-1上滑动,进而提高碎石效率。
本发明的工作原理:
当需要对航道和水库进行清淤处理时,将浮体1和汲取载体2放置到水中,由于负压舱1-1与水面存在液位差,使得负压舱1-1中被灌入水,当汲取载体2落在水底时,水车1-3对负压舱1-1中的水进行抽取,由于前期进入到水位干净的水,当干净的水被灌输到迫降舱1-2中,抽水泵将干净的水传输到航道和水库中。
浮体1在水面上行走,同时通过绳索对盖板2-3进行牵引,使盖板2-3带动整个汲取载体2在水中行走,当汲取载体2在水底行走时,底板2-1上的滑刀2-4和破泥板2-5对淤泥进行切割,同时,破泥板2-5通过行走对前方的碎石进行支撑,使碎石在水流和淤泥的推动下进入到底板上,并在液压缸和碎石板4-1以及阻板2-6的相互配合下被冲压成小块,当碎石板4-1上抬时,碎石板4-1对进水口的上端进行封堵,使水从进水口的下端和阻挡2-6上方流过,由于,进水口的口径大于碎石板4-1与底板2-1之间的距离,从而使得碎石板4-1与底板2-1之间的流速增大,从而使碎石在淤泥水的冲击下移动到搅泥板3-1上。
在滑刀2-4对淤泥进行切割后,搅泥板3-1通过副板3-2、搅泥齿及增泥齿对淤泥进行搅拌,使淤泥进入到负压空间中,并通过淤泥汲取范围的增大,使得淤泥水的密度增加,从而提高对碎石的提取效率。
淤泥水和碎石通过进泥管进入到负压舱1-1中,并在水车1-3的传输下落在分选板1-5上,分选板1-5对淤泥水和碎石进行分选,使碎石移动到滤板1-6上,从而形成过滤层,而淤泥水则位于过滤层的下方,随着淤泥水的不断增多,淤泥水通过碎石形成的过滤层得到过滤,过滤下来的水被抽水泵传输回航道和水库,而沉降下来的淤泥则被淤泥泵抽取后进入后续的处理。
通过负压舱1-1和汲取载体2的相互配合,从而实现了对航道和水库的淤泥处理。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:该碎石清淤装置包括浮体(1)、汲取载体(2)、增速组件、压差组件、碎石组件,所述汲取载体(2)与浮体(1)管道连接,汲取载体(2)内设置有增速组件和碎石组件,所述压差组件设置在浮体(1)上,所述压差组件增大外界气压与浮体内部气压的压力差,所述增速组件通过转动增加淤泥的汲取量。
2.根据权利要求1所述的一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:所述汲取载体(2)包括底板(2-1),所述底板(2-1)上端两端均设置有竖板(2-2),两组所述竖板(2-2)之间设置有盖板(2-3);所述增速组件与底板(2-1)转动连接,所述碎石组件位于增速组件的一侧,碎石组件与底板(2-1)滑动连接;所述盖板(2-3)下方两侧设置有沉浮舱(2-7)。
3.根据权利要求2所述的一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:所述底板(2-1)下端设置有若干组滑刀(2-4),若干组所述滑刀(2-4)上均设置有破泥板(2-5),所述底板(2-1)上位于破泥板(2-5)的上方设置有进水口,底板(2-1)中部位置设置有汲取槽;所述增速组件包括搅泥板(3-1),所述搅泥板(3-1)设置在汲取槽中,搅泥板(3-1)与底板(2-1)转动连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:所述搅泥板(3-1)下端设置有副板(3-2),所述副板(3-2)外侧端面上设置有若干组搅泥齿,副板(3-2)下端设置有若干组增泥齿,所述搅泥板(3-1)与副板(3-2)均为滤网结构,所述搅泥板(3-1)外侧设置有齿轮带;所述底板(2-1)上设置有液压缸,所述液压缸与齿轮带转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:所述增速组件包括增速壳(3-3),所述增速壳(3-3)上端与盖板(2-3)固定,增速壳(3-3)下端与底板(2-1)固定,增速壳(3-3)位于搅泥板(3-1)正上方,增速壳(3-3)下端呈八字型。
6.根据权利要求5所述的一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:所述底板(2-1)上位于进水口的上方设置有支撑板,所述支撑板另一端与增速壳(3-3)固定;所述碎石组件包块液压缸、碎石板(4-1),所述液压缸设置在支撑板上端,所述碎石板(4-1)位于支撑板下方,所述液压缸与碎石板(4-1)固定。
7.根据权利要求6所述的一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:所述浮体(1)一端设置有负压舱(1-1),浮体(1)上位于负压舱(1-1)的一侧设置有迫降舱(1-2),所述负压舱(1-1)上设置有单向阀,负压舱(1-1)上设置有水车(1-3),所述水车(1-3)的另一端位于迫降舱(1-2)的上方。
8.根据权利要求7所述的一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:所述迫降舱(1-2)上倾斜设置有隔板(1-4),所述隔板(1-4)靠近水车(1-3)的一侧设置有分选板(1-5),隔板(1-4)远离水车(1-3)的一侧设置有滤板(1-6),所述隔板(1-4)靠近水车(1-3)的一端向下设置有折角。
9.根据权利要求8所述的一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:所述底板(2-1)及若干组所述滑刀(2-4)的一端呈雪橇状,若干组所述滑刀(2-4)的横截面为三角形,若干组所述破泥板(2-5)的前端呈倒置的刀尖状。
10.根据权利要求9所述的一种用于水利工程的负压汲取碎石清淤装置,其特征在于:所述底板(2-1)上端位于碎石板(4-1)下方设置有阻板(2-6),所述阻板(2-6)上端面为凹面,阻板(2-6)上端面上设置有若干组斜槽,所述碎石板(4-1)下端面为凹面,碎石板(4-1)下端面上设置有若干组斜槽。
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