CN112796362B - 吸沙船及吸沙头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种吸沙船及吸沙头，一种吸沙船，船体上设有吸沙泵，船体还通过连杆与吸沙头连接；所述的吸沙头包括一吸沙罩，吸沙罩与连杆铰接，吸沙罩内设有水平布置并转动的碎沙辊，吸沙罩通过吸沙管与吸沙泵连通，吸沙罩包括四个侧壁和顶壁，吸沙罩的底部开放。所述的碎沙辊中，辊体上设有多个刀杆，刀杆的端头设有刀片，辊体的两端设有辊轴。通过改进的吸沙头的结构，通过采用的碎沙辊的结构，能够避免对河床的破坏，使在采沙施工过程中，河床仍大致保持平整，且在整个施工过程中，吸沙操作都在吸沙罩内完成，且吸沙罩内为负压工况，避免搅拌的沙被水流带走，减少水土流失。

Description

吸沙船及吸沙头

技术领域

本发明涉及放淤固堤的取沙领域，特别是一种吸沙船及吸沙头。

背景技术

某河流的放淤固堤工程比较集中，施工工期要求较短。在施工过程中，若施工船只在一岸取沙，因为设备较为密集，取沙半径大大减少，造成取沙设备取沙困难，施工效率降低，有效资源浪费严重，施工成本大大提高，难以按时按量完成施工要求。

现有技术中未见较好的解决方案。

现有的吸沙船通常采用搅拌头和吸沙管进行组合的方式，进行施工，该方式存在的问题是，搅拌头产生的泥块大小难以控制，含沙水的含沙量难以控制，当含沙量较高时，容易堵塞吸沙管，而当含沙量较低时，又造成吸沙效率太低。尤其是，搅拌头和吸沙管的组合结构，容易破坏河床，使河床底部不平整。现有的搅拌头结构，也容易使扬起的沙顺水流失，使水土流失增大。而且现有的吸沙船还存在吸沙头维护和控制不便的问题。例如中国专利文献CN204803945U中记载的一种河道吸泥船的吸泥装置即存在上述的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种吸沙船及吸沙头，能够提高放淤固堤施工中的取沙效率，加快施工进度，优选的方案中，改进的吸沙船能够使河底在取沙后仍能保持河床平整，且能够进一步提高取沙效率，减少水土流失，并能够减少取沙难度，便于吸沙头的维护和控制。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种吸沙船，船体上设有吸沙泵，船体还通过连杆与吸沙头连接；

所述的吸沙头包括一吸沙罩，吸沙罩与连杆铰接，吸沙罩内设有水平布置并转动的碎沙辊，吸沙罩通过吸沙管与吸沙泵连通，吸沙罩包括四个侧壁和顶壁，吸沙罩的底部开放。

优选的方案中，所述的碎沙辊中，辊体上设有多个刀杆，刀杆的端头设有刀片，辊体的两端设有辊轴。

优选的方案中，在吸沙罩与吸沙管连接的位置设有集沙罩，集沙罩与吸沙管连接的一端截面积较小，与吸沙罩连接的一端截面积较大；

所述的碎沙辊的转动方向为，从下向上的接近集沙罩，以将含沙水甩进集沙罩。

优选的方案中，在吸沙罩的顶壁前侧设有进水口。

优选的方案中，船体上还设有射流泵，射流泵通过射流管与吸沙罩连接，射流管的端头弯向集沙罩的方向。

优选的方案中，所述的吸沙船的船体为双体船，在船体上设有门架，吸沙座安装在门架上，吸沙座与连杆铰接，连杆与吸沙头的吸沙罩铰接；

吸沙头位于双体船的两个分船体之间。

优选的方案中，所述的分船体中，浮箱船体与驱动船体活动套接，以使浮箱船体能够沿着驱动船体上下浮动；

所述的驱动船体靠近两端的位置设有轮，其中至少一个为驱动轮，板履带绕过轮，在板履带上设有与履带大致垂直的板，驱动船体的吃水线位于轮的轴的下方或与轴平齐。

一种用于上述的吸沙船的吸沙头，它包括一吸沙罩，吸沙罩与连杆铰接，吸沙罩内设有水平布置并转动的碎沙辊，吸沙罩通过吸沙管与吸沙泵连通，吸沙罩包括四个侧壁和顶壁，吸沙罩的底部开放；

吸沙罩的前端设有延伸部，且吸沙罩的铰接后的重心位于靠前端的位置，以使吸沙罩的前端先接触河底，从而提高吸沙效率，也更好防止搅起的泥沙被水冲走；

在吸沙罩的顶壁前侧设有进水口；

在吸沙罩与吸沙管连接的位置设有集沙罩，集沙罩与吸沙管连接的一端截面积较小，与吸沙罩连接的一端截面积较大。

优选的方案中，所述的碎沙辊中，辊体上设有多个刀杆，刀杆的端头设有刀片，辊体的两端设有辊轴；

刀片倾斜布置，即刀片与辊体的法线相比倾斜，以提高切削效率；而且刀片与辊体的轴线相比倾斜，以便于进刀和减小每次泥沙的粒径；避免出现堵塞吸沙管的情形；

辊体的两端设有辊轴，至少一端的辊轴与驱动装置连接。

优选的方案中，所述的碎沙辊的转动方向为，从下向上的接近集沙罩，以将含沙水甩进集沙罩。

本发明提供的一种环保吸沙船及吸沙头，通过改进的吸沙头的结构，通过采用的碎沙辊的结构，能够避免对河床的破坏，使在采沙施工过程中，河床仍大致保持平整，且在整个施工过程中，吸沙操作都在吸沙罩内完成，且吸沙罩内为负压工况，避免搅拌的沙被水流带走，减少水土流失。采用的碎沙辊与吸沙罩的组合结构，还能够利用碎沙辊的离心力，提高吸沙效率，减少吸沙泵的功率消耗；设置的射流泵和射流管能够进一步提高吸沙效率。且高压射流还能够击碎大块的泥土，避免吸沙泵的堵塞，减少设备磨损。采用的双体船结构，运行平稳，操作灵活，非常适合岸边取沙作业。采用浮箱船体和驱动船体的组合结构，能够大幅降低驱动能耗，进一步提高操控性能。采用的门架式吸沙结构，便于吸沙头的维护，且整个船体受力均衡，不易倾覆。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构俯视结构示意图。

图2为本发明中浮桥体的俯视结构示意图。

图3为本发明中浮桥体的横截面结构示意图。

图4为本发明中吸沙船的俯视结构示意图。

图5为本发明中双体船体的主视结构示意图。

图6为本发明中吸沙头的侧视结构示意图。

图7为本发明中吸沙头的俯视结构示意图。

图8 为本发明中碎沙辊的侧视结构示意图。

图9为本发明中碎沙辊的俯视结构示意图。

图中：输沙管1，浮桥体2，浮桥箱体21，系锚板22，联系梁3，连接梁4，锚链5，吸沙船6，双体船体61，浮箱船体611，驱动船体612，履带板613，张紧轮614，驱动轮615，吸沙泵62，吸沙管621，门架立柱63，射流泵64，射流管641，门架65，吸沙座66，卷扬装置661，支撑轮662，连杆67，吸沙头68，吸沙罩681，辊座682，驱动马达683，碎沙辊684，刀片6841，辊体6842，刀杆6843，辊轴6844，进水口685，吃水线7。

具体实施方式

实施例1：

如图1~3中，一种跨河采砂施工装置，在河道设有由多个浮桥体2组成的跨河浮桥，在浮桥上固设有输沙管1，输沙管1的一端与吸沙船6连接，输沙管1的另一端连接到对岸。

优选的方案中，所述的浮桥体2中，两个浮桥箱体21之间通过多个连接梁4固定连接，构成浮桥体2，在浮桥箱体21上设有用于连接锚链5的系锚板22。

优选的方案中，在浮桥箱体21的顶部还设有用于固定输沙管1的安装座。

优选的方案如图1中，浮桥体2的顶部焊接有多个联系梁3，本例中的浮桥体2采用槽钢，联系梁3通过加强筋与浮桥体2的顶部焊接连接，本例中采用两根平行布置的联系梁3，联系梁3位于靠近浮桥体2两端的位置，在联系梁3的两端端头设有销孔，在将浮桥体2装配成浮桥时，通过钢销将两个浮桥体2的联系梁3穿过销孔连接在一起。

浮桥荷载计算如下：

1、钢管自重

输沙管1的钢管直径为350mm，壁厚3mm，两端法兰盘重18kg。

钢管自重=3.14×0.35×0.003×5×7.8×1000+18=146kg。

钢管内水重=πd/22×L×r水。=3.14×0.35×0.35×5×1000=481kg。

冗余条件下：三条充满水钢管重量为3×481+146=1881kg。

2、联系梁采用的槽钢重：5×31.9×2=701.8kg.

3、浮桥吃水深度计算：

3.1、浮桥体自重3378kg；

3.2、充满水的3条钢管重1881kg；

3.3、浮桥体连接槽钢重702kg；

总重量3378+1881+702=5961kg。

浮桥体平面面积：1.7×2×5=17m²

浮桥体吃水深度为：5.961/17=0.35m。

根据经验数据，并考虑工作环境的特殊性，长时间受力，浪压力的不稳定性，钢丝绳直径选定16mm。

本发明的浮桥尤其适用于一岸取沙船只较多，工程量较大，时间又紧的施工工程。一岸取沙船只集中，取沙半径小，难以完成任务，而对岸又有较好的沙场。大河河流流量1500m3/s以下，大河河流流量超过1500m³/s时应拆除浮桥。也适于河道相对狭窄，弯道处。这种条件下采用本发明的浮桥跨河取沙，施工成本会较大降低，施工效率大大提高。一般说来，第一次制作浮桥跨河取沙时应考虑淤沙工程量，工程量应该在30万m³以上时较为经济，以后重复使用时，15万m³以上效益就比较显著。

本发明的浮桥应用于大河流量1500m³/s以下，浮桥的位置应该选在河道较窄的弯道处，一端处在险工坝头，另一端处在滩地的位置。

本发明的跨河浮桥与传统浮桥相比具有安装、拆卸、运输方便、用时短、造价低，输沙管道铺设简捷，管道出现故障时维修方便；简易式跨河浮桥的应用与较多的船只一岸集中取沙相比，具有抽沙浓度高，移船时间少，施工效率高等优点。

实施例2：

优选的方案如图4~9中，所述的吸沙船6中，船体上设有吸沙泵62，优选采用离心泵，根据水沙工况，对于含泥量高的河段，也可以采用柱塞式多缸泥浆泵，例如三川德青产的多柱塞泵，船体还通过连杆67与吸沙头68连接；优选的，本例中的连杆67采用液压驱动的伸缩式连杆67。且连杆67能够在重力作用下，自适应的旋转。以使吸沙头68平贴河床底部的沙滩。

所述的吸沙头68包括一吸沙罩681，吸沙罩681与连杆67铰接，吸沙罩681内设有水平布置并转动的碎沙辊684，吸沙罩681通过吸沙管621与吸沙泵62连通，吸沙罩681包括四个侧壁和顶壁，吸沙罩681的底部开放。由此结构，被碎沙辊684切削的泥沙与水混合后被吸沙管621吸入，由于吸沙罩681的存在，不会被水将搅起的泥沙冲走。且采用有水平布置的碎沙辊684，能够具有较大的工作面，配合连接多个吸沙管621的结构，进一步加大吸沙效率。如本例中，则采用了一个吸沙罩681连接两个吸沙管621的结构。

优选的方案如图8、9中所示，所述的碎沙辊684中，辊体6842上设有多个刀杆6843，本例中的刀杆6843成放射状布置，刀杆6843的端头设有刀片6841。优选的，本例中的刀片6841倾斜布置，包括刀片6841与辊体6842的法线相比倾斜，以提高切削效率；刀片6841与辊体6842的轴线相比倾斜，以便于进刀和减小每次泥沙的粒径。避免出现堵塞吸沙管621的情形。辊体6842的两端设有辊轴6844。至少一端的辊轴6844与驱动装置连接，本例中采用了液压驱动的驱动马达683。可选的，采用电机或内燃机以链驱动方式驱动碎沙辊684旋转也是可行的。辊轴6844通过辊座682与吸沙罩681连接，在吸沙罩681的两侧侧壁设有从上到下布置的多个安装孔，以便于根据工况调节辊座682的高程。例如含泥较多工况中，辊座682被调节到较高的位置，而在含泥较少工况中，辊座682被调节到较低的位置。

优选的方案如图6、7中，在吸沙罩681与吸沙管621连接的位置设有集沙罩622，集沙罩622与吸沙管621连接的一端截面积较小，与吸沙罩681连接的一端截面积较大；

所述的碎沙辊684的转动方向为，从下向上的接近集沙罩622，以将含沙水甩进集沙罩622。由此结构，提高吸沙效率，或者能够减小吸沙泵62的功率。

优选的方案如图7中，在吸沙罩681的顶壁前侧设有进水口685。由此方案，避免沙被水冲走，优选的，根据吸沙泵62的功率，该进水口685的大小还能够被调节。进一步优选的，吸沙罩681的前端，即图6中的右侧，设有延伸部，且吸沙罩681的铰接后的重心位于靠后端的位置，由此方案，以使吸沙罩681的前端先接触河底，从而提高吸沙效率，也更好防止搅起的泥沙被水冲走。

优选的方案如图4、6、7中，船体上还设有射流泵64，射流泵64通过射流管641与吸沙罩681连接，射流管641的端头弯向集沙罩622的方向。由此结构，射流管641射出的高速水流能够裹挟含水泥沙向集沙罩622方向运行，起到辅助吸沙的作用，进一步提高吸沙效率。而且高速水流还能够使块状的泥沙进一步破碎。

优选的方案如图4、5中，所述的吸沙船6的船体为双体船，在船体上设有门架65，吸沙座66安装在门架65上，吸沙座66与连杆67铰接，连杆67与吸沙头68的吸沙罩681铰接；优选的，如图5中，在吸沙座66上设有卷扬装置661，卷扬装置661的钢丝绳绕过位于吸沙座66前端的支撑轮662与连杆67固定连接。由此方案以调节连杆67的倾角。

吸沙头68位于双体船的两个分船体之间；由此结构，无需设置悬臂结构的连杆67，船体的受力较为均衡，降低对船的驱动功率的需求，降低能耗。

所述的分船体中，浮箱船体611与驱动船体612活动套接，以使浮箱船体611能够沿着驱动船体612上下浮动；

所述的驱动船体612靠近两端的位置设有轮，其中至少一个为驱动轮615，板履带613绕过轮，在板履带613上设有与履带大致垂直的板，驱动船体612的吃水线7位于轮的轴的下方或与轴平齐。该结构，能够进一步提高功率利用效率，进一步降低能耗。采用浮箱船体611与驱动船体612活动套接的方案，使驱动船体612能够始终确保在最佳驱动水位。本发明中的船体612驱动非常方便，尤其是在取沙工况中，驱动转向，往复运动均非常方便。本发明的优选采用电驱动，必要的话采用柴油机或LNG驱动也是可行的。本发明中下放的吸沙头68，能够自适应的紧贴河床，配合船的往复扫描运动，本发明能够使工作位置的河床大致保持平整，并减少水土流失。本发明的吸沙头68结构，也能够被用于其他结构的船体中。

实施例3:

一种采用上述的跨河采砂施工装置的方法，包括以下步骤：

S1、在工厂制作浮桥箱体21，在现场利用连接梁4将两个浮桥箱体21组合成浮桥体2；

S2、第一个浮桥体2两端采用钢丝绳固定于边岸上，联系梁3与浮桥体2固定连接；

S3、在河中投入石锚，所述的石锚为填充有石头的钢筋笼，石锚投入到每个浮桥体2上游70~100米的位置，石锚的钢丝绳扣上系上浮筒，以在固定浮桥体2时便于连接；

S4、将联系梁3与第二浮桥体2固定连接，第二个浮桥体2通过船从下游顶住第二浮桥体2并拖至预定位置，第二个浮桥体2的联系梁3与第一个联系梁3之间通过钢销固定连接，在将石锚的钢丝绳与第二个浮桥体2固定连接；

依次类推，直到整个横跨整个河道的浮桥安装完毕；

S5、在浮桥上铺设输沙管1，吸沙船6与输沙管1的一端连接；

通过以上步骤，实现跨河采砂施工。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。在不冲突的前提下，本发明中的技术方案能够互相的组合使用。

Claims (5)

1.一种吸沙船，其特征是：船体上设有吸沙泵（62），船体还通过连杆（67）与吸沙头（68）连接；

所述的吸沙船（6）的船体为双体船，在船体上设有门架（65），吸沙座（66）安装在门架（65）上，吸沙座（66）与连杆（67）铰接，连杆（67）与吸沙头（68）的吸沙罩（681）铰接；

吸沙头（68）位于双体船的两个分船体之间；

所述的分船体中，浮箱船体（611）与驱动船体（612）活动套接，以使浮箱船体（611）能够沿着驱动船体（612）上下浮动；

所述的驱动船体（612）靠近两端的位置设有轮，其中至少一个为驱动轮（615），板履带（613）绕过轮，在板履带（613）上设有与履带大致垂直的板，驱动船体（612）的吃水线（7）位于轮的轴的下方或与轴平齐；

所述的吸沙头（68）包括一吸沙罩（681），吸沙罩（681）与连杆（67）铰接，吸沙罩（681）内设有水平布置并转动的碎沙辊（684），吸沙罩（681）通过吸沙管（621）与吸沙泵（62）连通，吸沙罩（681）包括四个侧壁和顶壁，吸沙罩（681）的底部开放；

在吸沙罩（681）与吸沙管（621）连接的位置设有集沙罩（622），集沙罩（622）与吸沙管（621）连接的一端截面积较小，与吸沙罩（681）连接的一端截面积较大；

所述的碎沙辊（684）的转动方向为，从下向上的接近集沙罩（622），以将含沙水甩进集沙罩（622）；

在吸沙罩（681）的顶壁前侧设有进水口（685）；

所述的碎沙辊（684）中，辊体（6842）上设有多个刀杆（6843），刀杆（6843）的端头设有刀片（6841），辊体（6842）的两端设有辊轴（6844）；

刀片（6841）倾斜布置，即刀片（6841）与辊体（6842）的法线相比倾斜，以提高切削效率；而且刀片（6841）与辊体（6842）的轴线相比倾斜，以便于进刀和减小每次泥沙的粒径；避免出现堵塞吸沙管（621）的情形；

辊体（6842）的两端设有辊轴（6844），至少一端的辊轴（6844）与驱动装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种吸沙船，其特征是：所述的碎沙辊（684）的转动方向为，从下向上的接近集沙罩（622），以将含沙水甩进集沙罩（622）。

3.根据权利要求1所述的一种吸沙船，其特征是：船体上还设有射流泵（64），射流泵（64）通过射流管（641）与吸沙罩（681）连接，射流管（641）的端头弯向集沙罩（622）的方向。

4.一种用于权利要求1~3任一项所述的吸沙船的吸沙头，其特征是：它包括一吸沙罩（681），吸沙罩（681）与连杆（67）铰接，吸沙罩（681）内设有水平布置并转动的碎沙辊（684），吸沙罩（681）通过吸沙管（621）与吸沙泵（62）连通，吸沙罩（681）包括四个侧壁和顶壁，吸沙罩（681）的底部开放；

吸沙罩（681）的前端设有延伸部，且吸沙罩（681）的铰接后的重心位于靠前端的位置，以使吸沙罩（681）的前端先接触河底，从而提高吸沙效率，也更好防止搅起的泥沙被水冲走；

在吸沙罩（681）的顶壁前侧设有进水口（685）；

在吸沙罩（681）与吸沙管（621）连接的位置设有集沙罩（622），集沙罩（622）与吸沙管（621）连接的一端截面积较小，与吸沙罩（681）连接的一端截面积较大；

所述的碎沙辊（684）中，辊体（6842）上设有多个刀杆（6843），刀杆（6843）的端头设有刀片（6841），辊体（6842）的两端设有辊轴（6844）；

刀片（6841）倾斜布置，即刀片（6841）与辊体（6842）的法线相比倾斜，以提高切削效率；而且刀片（6841）与辊体（6842）的轴线相比倾斜，以便于进刀和减小每次泥沙的粒径；避免出现堵塞吸沙管（621）的情形；

辊体（6842）的两端设有辊轴（6844），至少一端的辊轴（6844）与驱动装置连接。

5.根据权利要求4所述的一种吸沙头，其特征是：所述的碎沙辊（684）的转动方向为，从下向上的接近集沙罩（622），以将含沙水甩进集沙罩（622）。

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