CN112982365B

CN112982365B - 一种风能供电螺杆型水下真空预压设备

Info

Publication number: CN112982365B
Application number: CN202110201406.6A
Authority: CN
Inventors: 史吏; 王家昊
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2041-02-23
Also published as: CN112982365A

Abstract

一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，包括：外筒体，其上部紧密插接排水管，排水管的进水口与螺旋抽气机构的出水口连通；风力发电机构，安装在外筒体顶端，包括叶轮风力发电装置和驱动装置；螺旋抽气机构，安装于外筒体内腔，包括螺旋抽气管、转轴和螺旋输送叶片，螺旋抽气管上、下两端分别与外筒体的内壁密封接触；转轴上端与驱动装置刚性连接；螺旋输送叶片固装于转轴上，螺旋输送叶片的外边缘与螺旋抽气管的内壁固连；和针管，针管的上端敞开、底端封闭，针管的管壁上布设可与所述针管内腔相通的通气孔；外部包覆土工布。本发明的有益效果是：采用螺旋抽气管利用风力供电将水下土体中的水和气抽出并从排水管中排出，充分利用了风力资源。

Description

一种风能供电螺杆型水下真空预压设备

技术领域

本发明涉及一种风能供电螺杆型水下真空预压设备。

背景技术

真空预压法具有技术可靠、经济合理、工期较短等优点，已广泛应用于港口、公路、水利工程等领域，取得了巨大的经济效益和社会效益。但将该项技术拓展于水下软基的技术研究及应用却一直未能得到很好的实现。目前水下真空预压技术应用于工程实例的仅在潮间带内，利用落潮进行施工，对施工时间和范围有一定的局限性，操作复杂耗费人力。

发明内容

本发明目的旨在弥补现有技术的不足，提供一种有效的风能供电螺杆型水下真空预压设备，应用范围广，可在一定水深的条件下工作，并且可通过风能供电自行操作。

本发明所述的一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，其特征在于，包括：

外筒体，为中空的管状结构，所述外筒体的上部侧壁紧密插接一排水管，并且所述排水管的进水口与所述螺旋抽气机构的出水口相连通，用于将螺旋抽气机构抽取的物质引至所述外筒体外部；

风力发电机构，安装在外筒体的顶端，包括叶轮风力发电装置和驱动装置，所述叶轮风力发电装置的输电端与所述驱动装置的供电端电连接，用于将风能转化为电能以向驱动装置供电；所述驱动装置的输出轴与所述螺旋抽气机构的动力输入端刚性连接，用于驱动螺旋抽气机构抽气或抽水；

螺旋抽气机构，安装于所述外筒体的内腔，包括螺旋抽气管、转轴以及螺旋输送叶片，所述螺旋抽气管为上下贯通的中空管状结构，所述螺旋抽气管同轴设置于所述外筒体内腔，并且所述螺旋抽气管的上、下两端分别与所述外筒体的内壁密封接触；所述转轴同轴插入所述螺旋抽气管内，所述转轴的上端与所述驱动装置刚性连接，下端延伸至所述螺旋抽气管的底部；所述螺旋输送叶片固装于所述转轴上，并且所述螺旋输送叶片的上、下两端延伸至所述螺旋抽气管的上、下端开口处，所螺旋输送叶片的外边缘与所述螺旋抽气管的内壁固连；

以及针管，为设置于所述外管体下方的中空管状结构，所述针管的上端敞开，形成与所述外筒体下端进口相连通的上管口，所述针管的底端封闭，所述针管的管壁上布设可与所述针管内腔相通的通气孔；所述针管外部包覆土工布。

进一步，所述水下真空预压设备还包括监控装置，所述监控装置安装在所述叶轮风力发电装置上，并悬于所述排水管的出水口上方，所述监控装置的供电端与所述叶轮风力发电装置的输电端电连接，用于实时监控水下真空预压设备的工作情况。

进一步，所述排水管横向紧密插接于位于所述螺旋抽气机构上方的所述外筒体内腔，并且所述排水管的内端抵触所述外筒体的内壁；所述排水管的上部设有用于穿设所述转轴的转轴孔，且所述转轴孔的直径与所述转轴的直径相同；位于所述转轴孔的下方的排水管管壁上设有连通螺旋抽气管的进水口。

进一步，所述螺旋抽气管的外壁与所述外筒体的内壁之间具有间隙，并在间隙处从上到下设置若干个沿径向排布的圆环；所述圆环套设于所述螺旋抽气管的外壁上，其内环面与所述螺旋抽气管的外壁固连，所述圆环的外侧端部呈半圆弧形，并与所述外筒体内壁对应位置的第一内凹圆形轨道无缝搭接，第一内凹圆形轨道的横截面呈与所述外侧端部相同的半圆弧形。

进一步，所述螺旋抽气管的下边缘呈半圆弧形，并与所述外筒体底部内表面对应位置设置的第二内凹圆形轨道无缝搭接，所述第二内凹圆形轨道的横截面呈与所述螺旋抽气管的下边缘相同的半圆弧形。

进一步，所述排水管出水口方向水平，位于所述叶轮风力发电装置的叶轮后方。

进一步，所述转轴截面光滑呈圆形，转轴的下端与所述螺旋输送叶片的下端平齐。

进一步，所述土工布厚度在1.5~5mm之间，等效直径小于0.075mm。

本发明的有益效果是：

1)不受场地的约束，在一定的水深范围内都可进行施工;

2)利用风力资源供电，节能环保，可以自行工作;

3)一块区域预压完可用于其他区域，可重复利用，节省成本;

4)具体安装步骤与海上风机基本一致，技术经验有保证;

5)监控系统可以远程监控出水口的流量，判断真空预压情况。

附图说明

图1为为本发明的结构示意图；

图2为针管的结构详图；

图3为螺旋抽气管以轨道形式连接外筒体的详图；

图4为外筒体下部圆形轨道示意图；

图5为排水管详图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

参照附图：

实施例1 本发明所述的一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，包括：

外筒体4，为中空的管状结构，所述外筒体4的上部侧壁紧密插接一排水管3，并且所述排水管3的进水口33与所述螺旋抽气机构7的出水口相连通，用于将螺旋抽气机构7抽取的物质引至所述外筒体4外部；

风力发电机构，安装在外筒体4的顶端，包括叶轮风力发电装置1和驱动装置6，所述叶轮风力发电装置1的输电端与所述驱动装置6的供电端电连接，用于将风能转化为电能以向驱动装置供电；所述驱动装置6的输出轴与所述螺旋抽气机构7的动力输入端刚性连接，用于驱动螺旋抽气机构抽气或抽水；

螺旋抽气机构7，安装于所述外筒体4的内腔，包括螺旋抽气管72、转轴71以及螺旋输送叶片73，所述螺旋抽气管72为上下贯通的中空管状结构，所述螺旋抽气管72同轴设置于所述外筒体4内腔，并且所述螺旋抽气管72的上、下两端分别与所述外筒体4的内壁密封接触；所述转轴71同轴插入所述螺旋抽气管72内，所述转轴71的上端与所述驱动装置6刚性连接，下端延伸至所述螺旋抽气管的底部；所述螺旋输送叶片73固装于所述转轴71上，并且所述螺旋输送叶片的上、下两端延伸至所述螺旋抽气管72的上、下端开口处，所螺旋输送叶片的外边缘与所述螺旋抽气管72的内壁固连；

以及针管5，为设置于所述外管体4下方的中空管状结构，所述针管5的上端敞开，形成与所述外筒体4下端进口相连通的上管口51，所述针管5的底端52封闭，所述针管5的管壁上布设可与所述针管5内腔相通的通气孔53；所述针管5外部包覆土工布54。

所述水下真空预压设备还包括监控装置2，所述监控装置2安装在所述叶轮风力发电装置上，并悬于所述排水管的出水口上方，所述监控装置的供电端与所述叶轮风力发电装置的输电端电连接，用于实时监控水下真空预压设备的工作情况。

所述排水管3横向紧密插接于位于所述螺旋抽气机构7上方的所述外筒体4内腔，并且所述排水管3的内端抵触所述外筒体4的内壁；所述排水管3的上部设有用于穿设所述转轴71的转轴孔32，且所述转轴孔32的直径与所述转轴71的直径相同，转轴71与转轴孔32间没有缝隙，可以防止抽出的水漏进驱动装置6和叶轮风力发电装置1；位于所述转轴孔32的下方的排水管3管壁上设有连通螺旋抽气管72的进水口33。

所述螺旋抽气管72的外壁与所述外筒体4的内壁之间具有间隙，并在间隙处从上到下设置若干圆环8；所述圆环8套设于所述螺旋抽气管72的外壁上，其内环面82与所述螺旋抽气管72的外壁固连，所述圆环8的外侧端部81呈半圆弧形，并与所述外筒体4内壁对应位置的第一内凹圆形轨道41无缝搭接，第一内凹圆形轨道41的横截面呈与所述外侧端部81相同的半圆弧形。

所述螺旋抽气管72的下边缘呈半圆弧形，并与所述外筒体4底部内表面对应位置设置的第二内凹圆形轨道42无缝搭接，所述第二内凹圆形轨道42的横截面呈与所述螺旋抽气管72的下边缘721相同的半圆弧形。

所述排水管的出水口31方向水平，位于所述叶轮风力发电装置1的叶轮11后方。

所述转轴71截面光滑呈圆形，转轴71的下端与所述螺旋输送叶片73的下端平齐。

所述土工布54厚度在1.5~5mm之间，等效直径小于0.075mm。

所述驱动装置为马达，所述马达的马达转轴61作为输出轴与所述转轴的上端刚性连接。

所述通气孔均为圆形小孔。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，其特征在于，包括：

外筒体（4），为中空的管状结构，所述外筒体（4）的上部侧壁紧密插接一排水管（3），并且所述排水管（3）的进水口（33）与螺旋抽气机构（7）的出水口相连通，用于将螺旋抽气机构（7）抽取的物质引至所述外筒体（4）外部；

风力发电机构，安装在外筒体（4）的顶端，包括叶轮风力发电装置（1）和驱动装置（6），所述叶轮风力发电装置（1）的输电端与所述驱动装置（6）的供电端电连接，用于将风能转化为电能以向驱动装置供电；所述驱动装置（6）的输出轴与所述螺旋抽气机构（7）的动力输入端刚性连接，用于驱动螺旋抽气机构抽气或抽水；

螺旋抽气机构（7），安装于所述外筒体（4）的内腔，包括螺旋抽气管（72）、转轴（71）以及螺旋输送叶片（73），所述螺旋抽气管（72）为上下贯通的中空管状结构，所述螺旋抽气管（72）同轴设置于所述外筒体（4）内腔，并且所述螺旋抽气管（72）的上、下两端分别与所述外筒体（4）的内壁密封接触；所述转轴（71）同轴插入所述螺旋抽气管（72）内，所述转轴（71）的上端与所述驱动装置（6）刚性连接，下端延伸至所述螺旋抽气管的底部；所述螺旋输送叶片（73）固装于所述转轴（71）上，并且所述螺旋输送叶片的上、下两端延伸至所述螺旋抽气管（72）的上、下端开口处，所螺旋输送叶片的外边缘与所述螺旋抽气管（72）的内壁固连；

以及针管（5），为设置于所述外筒体（4）下方的中空管状结构，所述针管（5）的上端敞开，形成与所述外筒体（4）下端进口相连通的上管口（51），所述针管（5）的底端（52）封闭，所述针管（5）的管壁上布设与所述针管（5）内腔相通的通气孔（53）；所述针管（5）外部包覆土工布（54）。

2.如权利要求1所述的一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，其特征在于：还包括监控装置（2），所述监控装置（2）安装在所述叶轮风力发电装置上，并悬于所述排水管的出水口上方，所述监控装置的供电端与所述叶轮风力发电装置的输电端电连接，用于实时监控水下真空预压设备的工作情况。

3.如权利要求2所述的一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，其特征在于：所述排水管（3）横向紧密插接于位于所述螺旋抽气机构（7）上方的所述外筒体（4）内腔，并且所述排水管（3）的内端抵触所述外筒体（4）的内壁；所述排水管（3）的上部设有用于穿设所述转轴（71）的转轴孔（32），且所述转轴孔（32）的直径与所述转轴（71）的直径相同；位于所述转轴孔（32）的下方的排水管（3）管壁上设有连通螺旋抽气管（72）的进水口（33）。

4.如权利要求1、2或3所述的一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，其特征在于：所述螺旋抽气管（72）的外壁与所述外筒体（4）的内壁之间具有间隙，并在间隙处从上到下设置若干圆环（8）；所述圆环（8）套设于所述螺旋抽气管（72）的外壁上，其内环面（82）与所述螺旋抽气管（72）的外壁固连，所述圆环（8）的外侧端部（81）呈半圆弧形，并与所述外筒体（4）内壁对应位置的第一内凹圆形轨道（41）无缝搭接，第一内凹圆形轨道（41）的横截面呈与所述外侧端部（81）相同的半圆弧形。

5.如权利要求1、2或3所述的一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，其特征在于：所述螺旋抽气管（72）的下边缘呈半圆弧形，并与所述外筒体（4）底部内表面对应位置设置的第二内凹圆形轨道（42）无缝搭接，所述第二内凹圆形轨道（42）的横截面呈与所述螺旋抽气管（72）的下边缘（721）相同的半圆弧形。

6.如权利要求4所述的一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，其特征在于：所述排水管的出水口（31）方向水平，位于所述叶轮风力发电装置（1）的叶轮（11）后方。

7.如权利要求6所述的一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，其特征在于：所述转轴（71）截面光滑呈圆形，转轴（71）的下端与所述螺旋输送叶片（73）的下端平齐。

8.如权利要求1所述的一种风能供电螺杆型水下真空预压设备，其特征在于：所述土工布（54）厚度在1.5~5mm之间，等效直径小于0.075mm。