CN1279249C - 履带式水下生态精确薄层清淤机 - Google Patents

Abstract

一种履带式水下生态精确薄层清淤机，属于环保技术领域。由主体系统、液压控制系统、吸泥系统、行走系统组成，主体系统是整体的支撑，吸泥系统设置在主体系统的前方，行走系统设置在主体系统的下方，主体系统包括：箱体、支撑杆、支架、照明装置、摄像监视装置，连接方式：箱体的中部与支架相连，支架与支撑杆相连，箱体的上部，照明装置与摄像监视装置分别与箱体的上部连接，照明装置与摄像监视装置均进行360°旋转，箱体内设置液压控制系统，箱体中部设置吸泥系统，支撑杆、支架与吸泥系统连接，箱体下部与行走系统对称连接。本发明具有尺寸小、重量轻、结构简单、操作方便特点，特别适用于我国广大的河道、湖泊、水库等天然水体的水质净化工程。

Description

履带式水下生态精确薄层清淤机

技术领域

本发明涉及一种机械驱动的清淤机，特别涉及一种可以在水下自动行走，自动监控的履带式水下生态精确薄层清淤机，属于环保技术领域。

背景技术

传统的清淤方式大多为采用人工拖耙，劳动强度很高，有的采用船式带泵抽吸，由于体积庞大，搬运不便，且造价高，有的采用普通泥浆泵潜入水下在岸上用绞车拖曳，泥泵密封，使用寿命短，岸上需拖曳机械配合，整机造价高。而针对目前大型天然水体包括：河道、湖泊、水库等清淤，由于目前天然水体大多数都作为城市居民的饮用水水源地，因此其清淤方式不能象传统的工程清淤那样，对水底淤泥进行深吸“地毯式”的清淤，这样做的后果不仅会严重污染水源地水质，更为严重的是它将破坏水底生态，导致水体自身失去其应有的自净能力，造成更为严重的水源地水质污染。

根据检索，与本发明相类似的专利申请号为：90214681.5，名称为：半封闭自绞自吸自走的水下吸泥机，该技术自述为：它有吸送、绞泥、动力、行走四系统。吸送有泥浆泵及其管道，吸泥头有犁刀轴及多把犁刀，动力系统有四个电机和传动齿轮箱、驱动轴等，行走系统有绞龙和挂浆等。驱动轴是可以改变长短的多节式半封闭长轴，绞泥在半封闭吸头壳内工作，与水相隔，泥浆浓度高。绞龙带动所有器械自动行走。上述装置对水域周边的地理环境有较高的要求，其工程实施方式是传统的工程清淤，对水下底泥实施“深挖”的水利清淤，这对水下底栖生态系统造成了极大的破坏，只适用于对拓宽、加深河道、航道工程水利清淤需要，这不仅加大了清淤水体水生生态恢复的投资成本，而且无法适应江、河、湖、库等水质净化工程的生态清淤要求，不能进行生态清淤作业。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种履带式水下生态精确薄层清淤机。使其可以精确定位，以精确薄层清淤为主的生态清淤；能够在高低及软硬相差较大的淤泥层中自如行走，适应水下复杂的土层条件，避免了装置因陷入淤泥中所产生的阻力，具有简单、省力、重量轻、清淤效率高、省能的特点。。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明由主体系统、液压控制系统、吸泥系统、行走系统组成，整机的连接方式为：主体系统是整体的支撑，吸泥系统设置在主体系统的前方，与主体系统连接，行走系统设置在主体系统的下方，液压控制系统与主体系统相接。主体系统包括：箱体、支撑杆、支架、照明装置、摄像监视装置，连接方式为：箱体的中部与支架相连，支架与支撑杆相连，在箱体的上部，照明装置与摄像监视装置分别与箱体的上部连接，照明装置与摄像监视装置均可进行360°旋转，主体系统的箱体内设置液压控制系统，主体系统的箱体中部设置吸泥系统，主体系统的支撑杆、支架与吸泥系统连接，主体系统的箱体下部与行走系统对称连接。

液压控制系统包括：控制器、液压油箱，液压传动部件、液压管，连接方式为：控制器通过液压管与液压油箱相接，液压油箱通过液压管与液压传动部件相接，液压油箱通过液压管分别与液压马达、液压马达、液压马达相接。控制器通过电线与主体系统的照明装置相接，控制器通过电线又与主体系统的摄像监视装置相接，液压油箱受控制器的控制，并外接电线置于陆上，由人员操作控制。

吸泥系统包括：抽吸式潜水泵、防护滤网、螺旋式铰刀、液压马达、吸泥管、排泥管、升降杆，连接方式为：抽吸式潜水泵的中部与支撑杆相接，抽吸式潜水泵可以支撑杆为轴心可进行90°旋转。抽吸式潜水泵的上部与升降杆相接，升降杆与液压传动部件相接，抽吸式潜水泵与防护滤网相连，防护滤网与螺旋式铰刀的两端相连，螺旋式铰刀被置于防护滤网的空心实体内，液压马达与螺旋式铰刀相接，液压马达通过液压管与液压油箱相接，吸泥管的一端与抽吸式潜水泵的进口相连，排泥管的一端与抽吸式潜水泵的出口相连。抽吸式潜水泥泵通过主体系统的支撑杆、支架支撑和相连，升降杆设置于主体系统的箱体中部。抽吸式潜水泥泵的上部通过升降杆与液压控制系统的液压传动部件相连，并通过液压传动部件在液压控制系统控制下进行上下运动，控制吸泥系统的上抑与下倾角度。

行走系统包括：主动轮、橡胶履带、从动轮、液压马达、液压马达，连接方式为：主动轮与箱体左右两侧相接，主动轮通过橡胶履带与从动轮相关联，两组液压马达分别与主动轮相接，两组液压马达通过液压管分别与液压油箱相接。

该发明的工作原理是：由陆上操作人员向控制器发生指令，控制器根据指令控制液压油箱通过输油管驱动吸泥系统，升降调节系统，动力行走系统进行工作。当行走系统的液压马达开始工作时，主动轮可进行顺时针或逆时针旋转，当主动轮顺时针旋转，通过与主动轮相接的橡胶履带，可带动从动轮与主动轮同向旋转，从而使本发明向后运动，反之则向前运动。吸泥系统首先由螺旋式铰刀进行“同向”运动，将淤泥通过防护滤网移至吸泥管，抽吸式潜水泥泵的功能是将螺旋式铰刀从河底切割下的泥与水通过吸泥管吸到泵内，并通过排泥管排向指定区域。其中防护滤网一方面可防止螺旋式铰刀在工作时，两侧发生淤发生渗漏，从而造成二次污染，另一方面可防止大尺寸的杂物被吸入，使吸泥管堵塞，因此本发明可做到精确清淤，在基本保持下层淤泥原状的情况下，将上层被污染的淤泥清除，达到精确薄层清淤、生态清淤的目的，其挖泥浓度最高可达70％。

控制器还可通过液压油箱，经液压管控制液压传动部件进行上下运动，另外操作人员还可通过照明装置和监视摄像头观察水下地形地貌，以便操作人员及时调整清淤方向及清淤的深浅度，达到精确定位。当液压传动部件向上时，与液压传动部件相接的升降杆可带动抽吸式潜水泥泵下倾，从而使螺旋式铰刀下倾，调整清淤深度。通过液压管控制液压传动部件进行上下运动，可控制吸泥系统的上抑与下倾角度，做到精确薄层清淤。通过升降调节系统控制吸泥系统的清淤深度，通过动力控制系统控制本发明的清淤方向，由于采用了履带式传动装置，因此使得本发明着地面积大，能够在各种地形及土质的水底行进自如。

目前天然水体大多数都作为城市居民的饮用水水源地，因此水源地水体的清淤方式不能象传统的工程清淤那样，对水底淤泥进行深吸“地毯式”的清淤，这样做的后果不仅会严重污染水源地水质，更为严重的是它将破坏原有水底生态，导致水体自身失去其应有的自净能力，造成更为严重的水源地水质污染。现将生态清淤与工程清淤的区别列表如下：

项目	生态清淤	工程清淤
			生态要求	为水生植物恢复创造条件	无
工程目标	清除存在于底泥中污染物	增加水体容积，维持航行深度
			边界要求	按污染土层分布确定	底面平坦，断面规则
清淤泥层深度	较薄，一般小于1米	较厚，一般几米至几十米

对颗粒物扩散限制	避免扩散及颗粒物再悬浮	不作限制
			施工精度	5-10厘米	20-50厘米
设备选型	标准设备改造或专用设备	标准设备
			工程监控	专项分析严格监控	一般控制

本发明根据生态清淤的要求对被污染底泥实施精确薄层清淤，通过水底清淤机械将水下重污染底泥(精确到10厘米)清除，这样可在不破坏水下生态环境的基础下，将水底含有大量污染物质的泥层去除，使水体的“内源”污染得到控制。

本发明通过对水下污染底泥实施清淤，既可使污染底泥的量减少，又可使底泥中的污染物的总量减少，使水体中的污染物总量有机污染物、重金属、非金属无机物(氮、磷等)得到有效去除，经检测，本发明生态清淤后，对水体污染物的去除效果如下表所示：

	有机污染物(％)	重金属(％)	非金属无机物(％)
				生态清淤前	100	100	100
生态清淤后	40～50	60～70	30～40

与本发明相比，传统的清淤机械由于不具备生态薄层清淤的功能，传统的清淤机械不但会破坏水底原有生态环境，而且也无法将含污染物质的底泥清除，不能有效去除了水体“内源”污染，对水体的生态恢复及动植物的再生与繁衍造成不利影响。

本发明具有实质性特点：

1、本发明由于采用了履带式行走系统，使得本发明在水下着地面积大，且接地压力小、振动小、牵引力大等特点，能够在各种复杂地形及土质的水底环境前进后退及转弯。

2、本发明可通过照明装置和监视摄像头观察水下地形地貌，以便操作人员及时调整清淤方向及清淤的深浅度，达到精确定位，精确清淤的“生态清淤”标准。

3、由于本发明采用了水下液压马达驱动吸泥系统及行走系统，不仅改善了泥浆的吸入性能，提高了工作效率，而且简化了传动形式，省却了减速箱、高弹离合器等常规设备。

4、本发明可做到精确清淤，可保持下层淤泥原状的情况下，将上层“污染淤泥”清除，在保护原有水下生态不受破坏的基础上，达到精确薄层清淤、生态清淤的目的。

本发明是针对我国江、河、湖、库等天然水域及饮用水水源地水质日益恶化，亟待治理而设计的，它具有尺寸小、重量轻、结构简单、操作方便、价格低廉、工效高等特点，它在传统的水利清淤方面有很大的突破，特别适用于我国广大的河道、湖泊、水库等天然水体的水质净化工程。本发明达到了的“生态清淤”的要求，其平均清淤厚度为5～10厘米，在施工过程中分别对不同排距的排泥气压和出泥口浓度实施测试，排泥气压与排距成正比，出泥深度变化不大，基本相同。同时反复对不同水深条件下吸泥作业的周边水体扰动及悬浮质有无扩散进行观测证明，本发明在作业过程中既不会对周边水体造成剧烈扰动，更不会形成悬浮类胶体状物质的再悬浮和扩散，从而彻底避免了清淤过程中的二次污染。

附图说明

图1本发明结构示意图(一)

图2本发明结构示意图(二)

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明由主体系统1、液压控制系统2、吸泥系统3、行走系统4组成，整机的连接方式为：主体系统1是整体的附着支撑，吸泥系统3设置在主体系统1的前方，与主体系统1连接，行走系统4设置在主体系统1的下方，行走系统4的上部与主体系统1连接，液压控制系统2设置在主体系统1内部，液压控制系统2与主体系统1相接。

主体系统1包括：箱体5、支撑杆6、支架7、照明装置8、摄像监视装置9，连接方式为：箱体5的中部与支架7相连，支架7与支撑杆6相连，在箱体5的上部，照明装置8与摄像监视装置9分别与箱体5的上部连接，照明装置8与摄像监视装置9均可进行360°旋转，主体系统1的箱体5内设置液压控制系统2，主体系统1的箱体5中部设置吸泥系统3，主体系统1的支撑杆6、支架7与吸泥系统3连接，主体系统1的箱体5下部与行走系统4对称连接。

液压控制系统2包括：控制器10、液压油箱11，液压传动部件12、液压管13，连接方式为：控制器10通过液压管13与液压油箱11相接，液压油箱11通过液压管13与液压传动部件12相接，液压油箱11通过液压管13分别与液压马达17、液压马达24、液压马达25相接，控制器10通过电线与主体系统1的照明装置8相接，控制器10通过电线又与主体系统1的摄像监视装置9相接，液压油箱11受控制器10的控制，并外接电线置于陆上，由人员操作控制。

吸泥系统3包括：抽吸式潜水泵14、防护滤网15、螺旋式铰刀16、液压马达17、吸泥管18、排泥管19、升降杆21，连接方式为：抽吸式潜水泵14的中部与支撑杆6相接，抽吸式潜水泵14可以支撑杆6为轴心可进行90°旋转。抽吸式潜水泵14的上部与升降杆21相接，升降杆21与液压传动部件12相接，抽吸式潜水泵14与防护滤网15相连，防护滤网15与螺旋式铰刀16的两端相连，螺旋式铰刀16被置于防护滤网15的空心实体内，液压马达17与螺旋式铰刀16相接，液压马达17通过液压管13与液压油箱11相接，吸泥管18的一端与抽吸式潜水泵14的进口相连，排泥管19的一端与抽吸式潜水泵14的出口相连，抽吸式潜水泥泵14通过主体系统1的支撑杆6、支架7支撑和相连，升降杆21设置于主体系统1的箱体5中部。

抽吸式潜水泥泵14的上部通过升降杆21与液压控制系统2的液压传动部件12相连，并通过液压传动部件12在液压控制系统2控制下进行上下运动，控制吸泥系统3的上抑与下倾角度。

行走系统4包括：主动轮20、橡胶履带22、从动轮23、液压马达24、液压马达25，连接方式为：主动轮20与箱体5左右两侧相接，主动轮20通过橡胶履带22与从动轮23相关联，液压马达24、液压马达25分别与主动轮20相接，液压马达24、液压马达25通过液压管13分别与液压油箱11相接。

本发明吸泥系统3设置由液压马达17驱动的螺旋式铰刀16，螺旋式铰刀16的切刀宽度为730mm，直径250mm，螺距90mm，刀片厚度3mm，旋转速度26r/min，切齿30齿，输出扭矩130N。

抽吸式潜水泥泵14的清水排量100m³，扬程12m，转速1450r/min，泥浆浓度30％～50％。行走系统4的爬坡能力为30°，前进速度2m/min。

Claims (8)

1、一种履带式水下生态精确薄层清淤机，由主体系统(1)、液压控制系统(2)、吸泥系统(3)、行走系统(4)组成，其特征在于，整机的连接方式为：主体系统(1)是整体的支撑，吸泥系统(3)设置在主体系统(1)的前方，行走系统(4)设置在主体系统(1)的下方，液压控制系统(2)与主体系统(1)相接，所述的主体系统(1)包括：箱体(5)、支撑杆(6)、支架(7)、照明装置(8)、摄像监视装置(9)，连接方式为：箱体(5)的中部与支架(7)相连，支架(7)与支撑杆(6)相连，在箱体(5)的上部，照明装置(8)与摄像监视装置(9)分别与箱体(5)的上部连接，照明装置(8)与摄像监视装置(9)进行360°旋转，主体系统(1)的箱体(5)内设置液压控制系统(2)，主体系统(1)的箱体(5)中部设置吸泥系统(3)，主体系统(1)的支撑杆(6)、支架(7)与吸泥系统(3)连接，主体系统(1)的箱体(5)下部与行走系统(4)对称连接。

2、根据权利要求1所述的履带式水下生态精确薄层清淤机，其特征是，所述的液压控制系统(2)包括：控制器(10)、液压油箱(11)，液压传动部件(12)、液压管(13)，连接方式为：控制器(10)通过液压管(13)与液压油箱(11)相接，液压油箱(11)通过液压管(13)与液压传动部件(12)相接，液压油箱(11)通过液压管(13)分别与所述的吸泥系统(3)、行走系统(4)相接，控制器(10)通过电线与主体系统(1)的照明装置(8)相接，控制器(10)通过电线又与主体系统(1)的摄像监视装置(9)相接，液压油箱(11)受控制器(10)的控制，并外接电线置于陆上，由人员操作控制。

3、根据权利要求1所述的履带式水下生态精确薄层清淤机，其特征是，所述的吸泥系统(3)包括：抽吸式潜水泵(14)、防护滤网(15)、螺旋式铰刀(16)、液压马达(17)、吸泥管(18)、排泥管(19)、升降杆(21)，连接方式为：抽吸式潜水泵(14)的中部与支撑杆(6)相接，抽吸式潜水泵(14)可以支撑杆(6)为轴心可进行90°旋转，抽吸式潜水泵(14)的上部与升降杆(21)相接，升降杆(21)与液压传动部件(12)相接，抽吸式潜水泵(14)与防护滤网(15)相连，防护滤网(15)与螺旋式铰刀(16)的两端相连，螺旋式铰刀(16)被置于防护滤网(15)的空心实体内，液压马达(17)与螺旋式铰刀(16)相接，液压马达(17)通过液压管(13)与液压油箱(11)相接，吸泥管(18)的一端与抽吸式潜水泵(14)的进口相连，排泥管(19)的一端与抽吸式潜水泵(14)的出口相连，抽吸式潜水泵(14)通过主体系统(1)的支撑杆(6)、支架(7)支撑和相连，升降杆(21)设置于主体系统(1)的箱体(5)中部。

4、根据权利要求1或者3所述的履带式水下生态精确薄层清淤机，其特征是，吸泥系统(3)设置由液压马达(17)驱动的螺旋式铰刀(16)，螺旋式铰刀(16)的切刀宽度为730mm，直径250mm，螺距90mm，刀片厚度3mm，旋转速度26r/min，切齿30齿，输出扭矩130N。

5、根据权利要求3所述的履带式水下生态精确薄层清淤机，其特征是，所述的抽吸式潜水泵(14)的上部通过升降杆(21)与液压控制系统(2)的液压传动部件(12)相连，并通过液压传动部件(12)在液压控制系统(2)控制下进行上下运动，控制吸泥系统(3)的上抑与下倾角度。

6、根据权利要求3所述的履带式水下生态精确薄层清淤机，其特征是，抽吸式潜水泵(14)的清水排量100m³，扬程12m，转速1450r/min，泥浆浓度30％～50％，行走系统(4)的爬坡能力为30°，前进速度2m/min。

7、根据权利要求1所述的履带式水下生态精确薄层清淤机，其特征是，行走系统(4)包括：主动轮(20)、橡胶履带(22)、从动轮(23)、两液压马达(24、25)连接方式为：主动轮(20)与箱体(5)左右两侧相接，主动轮(20)通过橡胶履带(22)与从动轮(23)相关联，两液压马达(24、25)分别与主动轮(20)相接，两液压马达(24、25)通过液压管(13)分别与液压油箱(11)相接。

8、根据权利要求2所述的履带式水下生态精确薄层清淤机，其特征是，所述的液压油箱(11)通过液压管(13)分别与所述的吸泥系统(3)的液压马达(17)、与所述的行走系统(4)的两液压马达(24、25)相接。

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