CN113897922B - 一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置及方法，主要包括浮式平台，浮式平台上左右安装有轨道槽，叉臂门架小车和吸浆泵小车沿轨道槽前后移动；叉臂门架小车包括叉臂，叉臂滑动地设置在门架上并通过门架上的卷扬机提升装置驱动上下移动；门架一侧与小车连接，小车通过行走电机、齿轮齿条机构前后移动；叉臂上固定安装有吸浆管和高压水管，吸浆管和高压水管输出端与喷吸一体式清淤头相接；吸浆管的输入端与吸浆泵小车上的弹性吸浆管、吸浆泵依次连接，吸浆泵的输出端与弹性排浆管连接；高压水管的输入端与浮式平台上的潜水泵相接。本发明提供的一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置及方法，结构小巧、运行可靠、操作方便。

Description

一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置及方法

技术领域

本发明涉及清淤装置，尤其是一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置及方法。

背景技术

水工闸门门格清淤是闸门设备日常维护和定期检修的一项重要工作，其主要内容为清理沉积在门格内（主要为水下部分）的淤泥，以减轻闸门运行时的荷载，方便后续闸门的检查和修理工作的开展。水工闸门门格清淤与传统航道疏浚清淤不同，有其自身特殊性。主要是闸门门格空间一般较小，例如葛洲坝二号船闸下游人字门，单个门格内长360厘米，宽266厘米，高100厘米，外侧上下挡板高20厘米，入口高度仅60厘米；葛洲坝三号船闸下游人字门，单个门格内长190厘米，宽168厘米，高100厘米，外侧上下挡板高20厘米，入口高度仅60厘米。门体不允许受到重力撞击损伤，一些常见的清淤船舶和清淤设备无法直接投入使用。目前主要是利用潜水员水下作业，或是抽水排干待闸门露出后人工锹铲、水冲的方式进行清理，效率不高，时间上对后续闸门检修也有一定影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置及方法，结构小巧、运行可靠、操作方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，包括浮式平台，浮式平台上左右安装有轨道槽，叉臂门架小车和吸浆泵小车横跨于浮式平台的开口之上并沿轨道槽前后移动；

所述叉臂门架小车包括叉臂，叉臂滑动地设置在门架上并通过门架上的卷扬机提升装置驱动上下移动；门架一侧与小车连接，小车上安装有行走电机，行走电机通过T型齿轮箱驱动齿轮沿轨道槽上的齿条前后移动；所述叉臂上固定安装有吸浆管和高压水管，吸浆管和高压水管输出端与喷吸一体式清淤头相接；吸浆管的输入端与吸浆泵小车上的弹性吸浆管、吸浆泵依次连接，吸浆泵的输出端与弹性排浆管连接；高压水管的输入端与浮式平台上的潜水泵相接。

所述轨道槽为C型钢轨道，C型钢轨道前端封闭限位，后端设有可控制封闭和开启的挡板。

所述叉臂门架小车和吸浆泵小车独立安装并沿轨道槽各自独立地前后移动。

所述浮式平台为钢质U形浮式平台，轨道槽固定在浮式平台开口的长边两侧。

所述吸浆泵小车的进浆口安装有带引水灌注口阀门的弯头，弯头与弹性吸浆管连接，弹性吸浆管另一端与叉臂上垂直安装的止回阀相接。

所述弹性排浆管经管道滚轮支架和管道浮筒引至指定区域。

所述喷吸一体式清淤头包括快换吸浆管头，快换吸浆管头一端与吸浆管连接、另一端设有吸浆口；快换吸浆管头外壁上安装有分水腔体，分水腔体一端与高压水管连接、另一端与喷嘴连接。

所述快换吸浆管头最前端安装有拦污罩。

一种适用于闸门门格的水下清淤方法，包括以下步骤：

S1：将轨道槽固定安装在U形浮式平台开口的长边两侧，前端封闭限位，顶面固定安装齿条；

S2：将叉臂门架小车的小车和吸浆泵小车从轨道槽的后端依次推入，锁定轨道槽后端的挡板防止小车退出；将行走电机和配套的T型齿轮箱和驱动齿轮安装在小车上，驱动齿轮与齿条啮合调整良好后，螺栓固定；

S3：将电源控制箱和吸浆泵安装在吸浆泵小车上，螺栓固定；

S4：将叉臂门架小车的门架和小车通过销轴和斜撑相连接。门架上安装固定卷扬机提升装置，将卷筒上的钢丝绳抽出，依次穿过门架上的滑轮组后锁定；

S5：启动卷扬机提升装置收紧钢丝绳，将叉臂的安装架上提至露出水面，卷扬机停机锁定；

S6：将叉臂固定在安装架上，刚性的吸浆管和高压水管通过管箍固定在叉臂上，刚性的吸浆管的前端与喷吸一体式清淤头通过法兰盘相接，后端经直角弯头与止回阀通过法兰盘相接；高压水管一端与喷吸一体式清淤头的进水口连接，另一端与设置在浮式平台尾部的潜水泵相接；

S7：用合适长度的弹性吸浆管将止回阀与吸浆泵的进浆口相接；用合适长度的弹性排浆管连接吸浆泵的出浆口，经管道滚轮支架和管道浮筒引至指定区域；

S8：门格清淤作业前，先确认叉臂已提出水面并回收至浮式平台内部，移动浮式平台至作业区域，使叉臂正对着待清淤的门格，系泊牢固，弹性排浆管的末端通过绳索牵引至指定排放水域并固定；

S9：接通电源控制箱并运行，控制卷扬机提升装置驱动叉臂下降至水下合适深度，控制行走电机驱动叉臂门架小车前进，使叉臂前端的喷吸一体式清淤头伸入至门格内，继续调整直至清淤头落在淤泥中；

S10：每次清淤作业首次启动吸浆泵前，需打开引水灌注口阀门灌注引水，灌满后关闭阀门。再启动潜水泵和吸浆泵，开始清淤作业；

S11:单个门格淤泥清理完毕，需先控制卷扬机提升装置和行走电机，使叉臂回收至浮式平台内部，再移泊浮式平台至下一个门格，重复S8-S10步骤继续进行清淤作业；

S12：单次门格清淤作业全部完成后，需使叉臂提出水面并回收至浮式平台内部，切断电源控制箱供电，再移动浮式平台至指定区域存放。

本发明一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置及方法，具有以下技术效果：

1）、通过在叉臂上设置吸浆管道和高压水管，吸浆管道和高压水管前端安装有喷吸一体式清淤头，吸浆管道后端与吸浆泵相接，高压水管后端与潜水泵相接。并通过在叉臂门架小车上的提升卷扬机和行走电机共同作用，可控制清淤头下潜伸入水下闸门门格内淤泥部位，再启动潜水泵和吸浆泵即可开始清淤。本装置结构小巧、运行可靠、操作方便。

2）、采用喷吸一体化清淤头，结构简单，使用方便，成本低，冲吸一体的工作方式对闸门门格没有破坏性，既保护了水下重要设备又提高了清淤效率。

3）、针对闸门门格的特点和工作环境进行优化，整套装置体积小、重量轻、机动灵活，适合在有限的空间作业，可在排干检修时随水位下落逐层清淤，排干后可通过吊车吊运转移或出场，不占用后续检修的场地空间。

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为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的左视图。

图4为本发明的俯视图。

图5为本发明中叉臂门架小车的结构示意图。

图6为本发明中吸浆泵小车的结构示意图。

图7为本发明中喷吸一体式清淤头的局部结构示意图。

图8为本发明中喷吸一体式清淤头的结构示意图。

图9为本发明中快换吸浆管头的结构示意图。

图10为本发明中分水腔体的结构示意图。

图中：轨道槽1，齿条1-1，叉臂门架小车2，叉臂2-1，门架2-2，小车2-3，卷扬机提升装置2-4，销轴2-5，斜撑2-6，行走电机2-7，止回阀2-8，吸浆管2-9，高压水管2-10，喷吸一体式清淤头2-11，吸浆泵小车3，电源控制箱3-1，吸浆泵3-2，弯头3-3，弹性吸浆管3-4，引水灌注口阀门3-5，弹性排浆管3-6，管道滚轮支架3-7，管道浮筒3-8，快换吸浆管头11-1，分水腔体11-2，喷嘴11-3，拦污罩11-4。

具体实施方式

如图1-6所示，一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，包括轨道槽1、叉臂门架小车2、吸浆泵小车3，该装置安装在钢质U形浮式平台上，钢质U形浮式平台浮于水面上，非固定安装，可移动地对闸门门格逐个清淤作业。

轨道槽1固定在U形浮式平台开口的长边两侧，叉臂门架小车2和吸浆泵小车3横跨于U形浮式平台开口之上，叉臂门架小车2和吸浆泵小车3的滚轮均设置在轨道槽1内，两小车可沿轨道槽各自独立地前后移动。叉臂2-1上下滑动时，止回阀2-8与吸浆泵3-2之间的距离会产生变化，连接两者的弹性吸浆管3-4一般采用钢丝缠绕橡胶抽砂管，虽可一定程度弯曲，但还是很硬的，压缩时可能会挤压叉臂影响其上下滑动或造成管道自身损坏，为该消除不利影响，故将两小车设计为各自独立移动，叉臂上下滑动时会带动弹性吸浆的末端前进或后退，两小车的间距因此会产生相应的变化。

进一步地，轨道槽1为C型钢轨道，前端封闭限位，后端可控制封闭和开启，便于小车安装和退出；轨道槽1顶面固定安装有齿条1-1。

进一步地，叉臂门架小车2的叉臂2-1可上下滑动地设置在门架2-2的竖直导槽内，叉臂2-1通过滑轮组及钢丝绳与门架2-2上固定安装的卷扬机提升装置2-4连接，卷扬机提升装置2-4用于驱动叉臂2-1上下移动；门架2-2通过销轴2-5和斜撑2-6与小车2-3连接；小车2-3上固定安装有行走电机2-7，通过T型齿轮箱和驱动齿轮与齿条1-1相啮合，用于驱动小车2-3前后移动。

进一步地，吸浆泵小车3上固定安装有电源控制箱3-1和吸浆泵3-2；吸浆泵3-2的进浆口经弯头3-3、弹性吸浆管3-4与叉臂2-1上垂直安装的止回阀2-8相接，弯头上设有引水灌注口阀门3-5；吸浆泵3-2的出浆口连接合适长度的弹性排浆管3-6，经管道滚轮支架3-7和管道浮筒3-8引至指定区域。

进一步地，叉臂2-1上固定安装有刚性的吸浆管2-9和高压水管2-10，前端与喷吸一体式清淤头2-11相接；叉臂2-1后端的吸浆管2-9经垂直安装的止回阀2-8和弹性吸浆管3-4与吸浆泵3-2相接，高压水管2-10经弹性的耐压水管与设置在浮式平台尾部的潜水泵4相接。

喷吸一体式清淤头2-11包括快换吸浆管头11-1、分水腔体11-2、喷嘴11-3和拦污罩11-4。

快换吸浆管头11-1的后端为吸浆管道接口11-1-1，前端为吸浆口11-1-2。吸浆管道接口11-1-1经吸浆管2-9与吸浆泵3-2连接，将打散的泥浆抽吸至指定区域。

分水腔体11-2固定在快换吸浆管头11-1前端的外壁上。分水腔体11-2前端周向设有螺纹孔11-2-1，每个螺纹孔11-2-1处可拆卸安装有喷嘴11-3，喷嘴11-3呈环形分布。在分水腔体11-2后端连通有高压水管接口11-2-2。高压水管接口11-2-2经高压水管2-10与潜水泵4连接，高压水流进入分水腔体11-2后从各喷嘴11-3喷出，将清淤头周边沉积的淤泥打散形成悬移质泥浆。

在分水腔体11-2的最前端安装有拦污罩11-4。在防止较大的异物吸入损坏吸泥泵的同时，也保护喷嘴不被碰撞损坏。

这里的吸浆管道接口11-1-1和高压水管接口11-2-2均采用国标扳把式快速接头，可以在清淤头发生堵塞时快速更换，大大提高工作效率。

这里的喷嘴11-3可调整角度，更换方便，还可以根据淤泥特点自行组合以获得最佳冲淤效果。

或者，喷吸一体式清淤头2-11采用如如图5所示的结构。

进一步地，电源控制箱3-1面板设有电源总启动、停止按钮，配合工业无线遥控开关，可单人控制叉臂的升降进退、吸浆泵和潜水泵的启停。

一种适用于闸门门格的清淤方法，包括如下步骤：

S1：将轨道槽1固定安装在U形浮式平台开口的长边两侧，前端封闭限位，顶面固定安装有齿条1-1。

S2：将叉臂门架小车2的小车2-3和吸浆泵小车3从轨道槽1的后端依次推入，锁定后端挡板防止小车退出；将行走电机2-7和配套的T型齿轮箱和驱动齿轮安装在小车2-3上，驱动齿轮与齿条1-1啮合调整良好后，螺栓固定。

S3：将电源控制箱3-1和吸浆泵3-2安装在吸浆泵小车3上，螺栓固定。

S4：将叉臂门架小车2的门架2-2和小车2-3通过销轴2-5和斜撑2-6相连接。门架2-2上安装固定卷扬机提升装置2-4，将卷筒上的钢丝绳抽出，依次穿过门架上的滑轮组后锁定。

S5：启动卷扬机提升装置2-4收紧钢丝绳，将叉臂2-1的安装架上提至露出水面，卷扬机停机锁定。

S6：将叉臂2-1固定在安装架上，刚性的吸浆管2-9和高压水管2-10通过管箍固定在叉臂2-1上，刚性的吸浆管2-9的前端与喷吸一体式清淤头2-11通过法兰盘相接，后端经直角弯头与止回阀2-8通过法兰盘相接；高压水管2-10一端与喷吸一体式清淤头2-11的进水口连接，另一端与设置在浮式平台尾部的潜水泵4相接。

S7：用合适长度的弹性吸浆管3-4将止回阀2-8与吸浆泵3-2的进浆口相接；用合适长度的弹性排浆管3-6连接吸浆泵3-2的出浆口，经管道滚轮支架3-7和管道浮筒3-8引至指定区域。

S8：门格清淤作业前，先确认叉臂2-1已提出水面并回收至浮式平台内部，移动浮式平台至作业区域，使叉臂2-1正对着待清淤的门格，系泊牢固，弹性排浆管3-6的末端通过绳索牵引至指定排放水域并固定。

S9：接通电源控制箱3-1并运行，控制卷扬机提升装置2-4驱动叉臂2-1下降至水下合适深度，控制行走电机2-7驱动叉臂门架小车2前进，使叉臂2-1前端的喷吸一体式清淤头2-11伸入至门格内，继续调整直至清淤头落在淤泥中。

S10：每次清淤作业首次启动吸浆泵3-2前，需打开引水灌注口阀门3-5灌注引水，灌满后关闭阀门。再启动潜水泵4和吸浆泵3-2，开始清淤作业。

S11:单个门格淤泥清理完毕，需先控制卷扬机提升装置2-4和行走电机2-7 ，使叉臂2-1回收至浮式平台内部，再移泊浮式平台至下一个门格，重复S8-S10步骤继续进行清淤作业。

S12：单次门格清淤作业全部完成后，需使叉臂2-1提出水面并回收至浮式平台内部，切断电源控制箱3-1供电，再移动浮式平台至指定区域存放。

Claims (9)

1.一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，其特征在于：包括浮式平台，浮式平台上左右安装有轨道槽（1），叉臂门架小车（2）和吸浆泵小车（3）横跨于浮式平台的开口之上并沿轨道槽（1）前后移动；

所述叉臂门架小车（2）包括叉臂（2-1），叉臂（2-1）滑动地设置在门架（2-2）上并通过门架（2-2）上的卷扬机提升装置（2-4）驱动上下移动；门架（2-2）一侧与小车（2-3）连接，小车（2-3）上安装有行走电机（2-7），行走电机（2-7）通过T型齿轮箱驱动齿轮沿轨道槽（1）上的齿条（1-1）前后移动；所述叉臂（2-1）上固定安装有吸浆管（2-9）和高压水管（2-10），吸浆管（2-9）和高压水管（2-10）输出端与喷吸一体式清淤头（2-11）相接；吸浆管（2-9）的输入端与吸浆泵小车（3）上的弹性吸浆管（3-4）、吸浆泵（3-2）依次连接，吸浆泵（3-2）的输出端与弹性排浆管（3-6）连接；高压水管（2-10）的输入端与浮式平台上的潜水泵（4）相接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，其特征在于：所述轨道槽（1）为C型钢轨道，C型钢轨道前端封闭限位，后端设有可控制封闭和开启的挡板。

3.根据权利要求1所述的一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，其特征在于：所述叉臂门架小车（2）和吸浆泵小车（3）独立安装并沿轨道槽（1）各自独立地前后移动。

4.根据权利要求1所述的一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，其特征在于：所述浮式平台为钢质U形浮式平台，轨道槽（1）固定在浮式平台开口的长边两侧。

5.根据权利要求1所述的一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，其特征在于：所述吸浆泵小车（3）的进浆口安装有带引水灌注口阀门（3-5）的弯头（3-3），弯头（3-3）与弹性吸浆管（3-4）连接，弹性吸浆管（3-4）另一端与叉臂（2-1）上垂直安装的止回阀（2-8）相接。

6.根据权利要求1所述的一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，其特征在于：所述弹性排浆管（3-6）经管道滚轮支架（3-7）和管道浮筒（3-8）引至指定区域。

7.根据权利要求1所述的一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，其特征在于：所述喷吸一体式清淤头（2-11）包括快换吸浆管头（11-1），快换吸浆管头（11-1）一端与吸浆管（2-9）连接、另一端设有吸浆口；快换吸浆管头（11-1）外壁上安装有分水腔体（11-2），分水腔体（11-2）一端与高压水管（2-10）连接、另一端与喷嘴（11-3）连接。

8.根据权利要求7所述的一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置，其特征在于：所述快换吸浆管头（11-1）最前端安装有拦污罩（11-4）。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种适用于闸门门格的小型水下清淤装置进行清淤的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将轨道槽（1）固定安装在U形浮式平台开口的长边两侧，前端封闭限位，顶面固定安装齿条（1-1）；

S2：将叉臂门架小车（2）的小车（2-3）和吸浆泵小车（3）从轨道槽（1）的后端依次推入，锁定轨道槽（1）后端的挡板防止小车退出；将行走电机（2-7）和配套的T型齿轮箱和驱动齿轮安装在小车（2-3）上，驱动齿轮与齿条（1-1）啮合调整良好后，螺栓固定；

S3：将电源控制箱（3-1）和吸浆泵（3-2）安装在吸浆泵小车（3）上，螺栓固定；

S4：将叉臂门架小车的门架（2-2）和小车（2-3）通过销轴（2-5）和斜撑（2-6）相连接；门架（2-2）上安装固定卷扬机提升装置（2-4），将卷筒上的钢丝绳抽出，依次穿过门架上的滑轮组后锁定；

S5：启动卷扬机提升装置（2-4）收紧钢丝绳，将叉臂（2-1）的安装架上提至露出水面，卷扬机停机锁定；

S6：将叉臂（2-1）固定在安装架上，刚性的吸浆管（2-9）和高压水管（2-10）通过管箍固定在叉臂（2-1）上，刚性的吸浆管（2-9）的前端与喷吸一体式清淤头（2-11）通过法兰盘相接，后端经直角弯头与止回阀（2-8）通过法兰盘相接；高压水管（2-10）一端与喷吸一体式清淤头（2-11）的进水口连接，另一端与设置在浮式平台尾部的潜水泵（4）相接；

S7：用合适长度的弹性吸浆管（3-4）将止回阀（2-8）与吸浆泵（3-2）的进浆口相接；用合适长度的弹性排浆管（3-6）连接吸浆泵（3-2）的出浆口，经管道滚轮支架（3-7）和管道浮筒（3-8）引至指定区域；

S8：门格清淤作业前，先确认叉臂（2-1）已提出水面并回收至浮式平台内部，移动浮式平台至作业区域，使叉臂（2-1）正对着待清淤的门格，系泊牢固，弹性排浆管（3-6）的末端通过绳索牵引至指定排放水域并固定；

S9：接通电源控制箱（3-1）并运行，控制卷扬机提升装置（2-4）驱动叉臂（2-1）下降至水下合适深度，控制行走电机（2-7）驱动叉臂门架小车（2）前进，使叉臂（2-1）前端的喷吸一体式清淤头（2-11）伸入至门格内，继续调整直至清淤头落在淤泥中；

S10：每次清淤作业首次启动吸浆泵（3-2）前，需打开引水灌注口阀门（3-5）灌注引水，灌满后关闭阀门；再启动潜水泵（4）和吸浆泵（3-2），开始清淤作业；

S11:单个门格淤泥清理完毕，需先控制卷扬机提升装置（2-4）和行走电机（2-7 ），使叉臂（2-1）回收至浮式平台内部，再移泊浮式平台至下一个门格，重复S8-S10步骤继续进行清淤作业；

S12：单次门格清淤作业全部完成后，需使叉臂（2-1）提出水面并回收至浮式平台内部，切断电源控制箱（3-1）供电，再移动浮式平台至指定区域存放。

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