CN211006632U - 变直径长短搭配冻结除污装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变直径长短搭配冻结除污装置，包括钢板外壳，钢板外壳底部设置多根平行的竖直向下延伸的冻结管，冻结管的外壳与钢板外壳为一体结构，冻结管内腔与钢板外壳内腔相通；钢板外壳内由上至下由隔板分为彼此独立的三层，上层中填充有保温绝热材料，中层为低温介质流入层，下层为低温介质流出层，低温介质流入层与每个冻结管中竖直设置的底部开口的冻结回路相通，冻结回路与冻结管外壳之间有把冻结回路的底部开口和钢板外壳中的下层相连通的空隙；中层与钢板外壳一端的进液口相通，下层与钢板外壳相对另一端的出液口相通；冻结管为变直径冻结管，且相邻的冻结管长度不相等。其结构简单，使用方便，能够应用于清淤、取样和打捞工作。

Description

变直径长短搭配冻结除污装置

技术领域

本实用新型涉及一种土建技术，尤其是一种变直径长短搭配冻结除污装置。

背景技术

目前，很多河流区域存在比较严重的污染问题，给人们的日常生产与生活造成了极为不良的影响。从有关调查分析发现，很多地区过度的关注经济发展，从而忽视了经济发展之下所造成的很多社会问题。我国的水利部分认识到河水污染的问题，各级政府都把河水的清淤洁水作为整治城乡水环境、提高水资源综合利用效益、建设社会主义新农村和现代化城市的民心工程。传统的清淤技术存在施工效率低、成本高、施工安全系数小、易造成河水二次污染等缺点。为了保证河水清淤期间做到不停航、不停排、不停灌、不影响养殖、不影响交通、不影响旅游、不影响正常供水，亟待研发出一种新型的水下清淤技术来取代断水清淤技术而应用于清淤疏浚实践中。

另外，对于江河、湖泊、海洋的水底浅层沉积物的取样工作在进行沉积物物质分析和水质分析时是非常重要的一个环节，从而确定江河、湖泊、海洋被污染的情况。取样的目的不只是对江河、湖泊、海洋中的水进行分析化验，而且应当对江河、湖泊、海洋中的水底浅层沉积物进行分析化验，从而更全面地对污染情况进行评价。目前，在现有的江河、湖泊、海洋中的水底浅层沉积物进行取样的装置，由于使用卷扬设备直接把取样头从水面上靠其重力进入到水底浅层沉积物中，由于水的阻力作用，使取样头进入的部位面积小，不利于取样。因此，亟待研发出一种新型的水下沉积物取样装置来进行沉积物的物质分析和水质分析。

同时，在进行水下打捞作业时，主要采用封舱压水抽水、抬吊、浮筒抬举、泡沫粒子抬举及充气气囊抬举等方法，但当采用封舱压水抽水和浮筒抬举时，很多情况下很难进行封舱或者将浮筒放入打捞物中；当采用泡沫粒子抬举法时，泡沫粒子很难在打捞物中布置和回收；当采用充气气囊抬举法时，充气气囊有爆炸的危险。另外，当打捞物装有污染物或有放射性的物体时，亟待研发出一种新型的水下打捞物体的装置。

中国专利CN 103696415 A公布了一种用于水下冻结的节能型冻结管，它包括冻结管、供液管和回液管；冻结管顶端固定有封闭盖板，冻结管局部冻结标高处设隔板；在封闭盖板和隔板之间填充有保温材料；供液管穿过封闭盖板和隔板伸至冻结管底部；回液管穿过封闭盖板和隔板并与供液管形成管内回路；冻结管外设有外套管；外套管上端高于水面，下端压入河底土中；外套管与冻结管之间设有保温板。用能阻止冻结过程中未冻结区冷量的损失，避免浪费并确保了冻结效果。该专利主要突出水下冻结管的节能作用，即在江、河底至水面这段区域，通过设置外套管、外套管与冻结管之间的保温板、封闭盖板和隔板之间的保温材料这3部分来起到节能作用，而在江、河底以下的冻结管与常规的地层冻结管一样。该技术的主要特点是能阻止冻结过程中未冻结区域冷量的损失，避免浪费并确保冻结效果。但是其并不能实用用于水下清淤、取样和打捞工作。该技术对于水下清淤工作而言，所形成的冻土帷幕厚度小，清淤效率极低，并且起拔过程容易出现断管现象；该技术对于水下取样工作而言，在江、河底冻结管的成孔施工时，极易扰动浅层沉积物；该技术对于水下打捞工作而言，与被打捞物接触面积小，极易发生在起吊过程中打捞物与冻结管脱离的事故，并且也极易出现断管现象。

中国专利CN 205276250 U公开了一种水下人工冻结板，包括钢板外壳，在钢板外壳内底部设置有冻结管，冻结管上部至钢板外壳内顶部填充有保温绝热材料，所述冻结管在钢板外壳内呈对称的迂回曲折状，其一端为进液口，进液口伸出钢板外壳与外部进液管连通，另一端为出液口，出液口伸出钢板外壳与外部出液管连通。该专利存在着如下技术不足：

1、冻结管布置在钢板外壳内部，并且呈对称的迂回曲折状，很难在现实生活中生产制造；

2、该专利是水下人工冻结板，其冻结深度不深，经研究最大冻结深度约1m。

3、该专利不利于大规模的取样和打捞。

中国专利CN205999882U公开了一种水下清淤、取样和打捞的人工冻结装置，包括俯视为矩形的钢板外壳，钢板外壳底部设置有若干平行的竖直向下延伸的冻结管外壳，且冻结管外壳与钢板外壳为一体结构，冻结管外壳内腔与钢板外壳内腔相通；钢板外壳内由上至下由隔板分为彼此独立的三层，上层中填充有保温绝热材料，中层为低温介质流入层，下层为低温介质流出层，低温介质流入层与每个冻结管外壳中竖直设置的底部开口的冻结回路相通，冻结回路与冻结管外壳之间有空隙，所述空隙把冻结回路的底部开口和钢板外壳中的下层相连通；所述中层与钢板外壳一端的进液口相通，下层与钢板外壳相对另一端的出液口相通。该专利由于采用等直径的冻结管，进行大规模打捞取样时，如若打捞物过重将会导致冻结管破坏。不利于进行小河道的打捞工程，对于浅层河道冻结管过于长，不便于打捞。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术中的水下清淤、取样和打捞亟待解决问题的不足，提供一种变直径长短搭配冻结除污装置，该冻结装置结构简单，使用方便，能够应用于清淤、取样和打捞工作。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种变直径长短搭配冻结除污装置，包括俯视为矩形的钢板外壳，钢板外壳底部设置有多根平行的竖直向下延伸的冻结管，且冻结管的外壳与钢板外壳为一体结构，冻结管内腔与钢板外壳内腔相通；钢板外壳内由上至下由隔板分为彼此独立的三层，上层中填充有保温绝热材料，中层为低温介质流入层，下层为低温介质流出层，低温介质流入层与每个冻结管中竖直设置的底部开口的冻结回路相通，冻结回路与冻结管外壳之间有空隙，所述空隙把冻结回路的底部开口和钢板外壳中的下层相连通；所述中层与钢板外壳一端的进液口相通，下层与钢板外壳相对另一端的出液口相通；所述冻结管为变直径冻结管，且相邻的冻结管长度不相等。

所述变直径冻结管的上半部分直径大于下半部直径，上、下部分圆滑过渡。

所述变直径冻结管的外表面上设置有螺纹。

所述变直径冻结管包括长变径冻结管和短变径冻结管，所述短变径冻结管长度为长变径冻结管长度的1/2、1/4或3/4。

所述多个冻结管呈阵列形布置，该种布置方式，冻结管均匀，对于水下清淤、打捞和取样，可以方便将其周围形成均匀的冻土帷幕。

所述冻结管下端为锥形，便于将整个装置沉入水底的淤泥中。

所述冻结回路的底部出口与冻结管内底部之间有间隙，方便低温介质流出。

所述钢板外壳的顶部上均匀对称设置有若干起吊点，用于通过起吊设备挂住起吊点将钢板外壳吊起，均匀对称设置起吊更方便，受力均匀，起吊稳定。

所述进、出液口分别与钢板外壳外部相对应的进液管和出液管连通。

所述保温绝热材料可以为珍珠岩粒状保温材料，该材料价格低，保温效果好，易于填充；也可以为PEF聚乙烯保温板，该材料泡沫为闭孔结构，具有隔热、保温、防结露、抗老化等特性，能有效阻止冻结过程中钢板外壳顶部的冷量损失。

所述钢板外壳成扁平的长方体状，该结构与水下清淤、取样及打捞时的物体接触面积大，扁平结构更有利于冻结管对钢板外壳底部的降温，提高工作效率。

本实用新型中，两种变直径垂直冻结管选用φ127×4.5mm和φ127×2.5mm无缝低碳钢管，变直径冻结管具有以下特点：冻结管由直径不同的两部分构成，上部分冻结强度大，范围大，提拉冻结装置时，可以防止因为冻结物过重导致冻结管断裂。变直径冻结管由于可以变化冻结管外壁的直径，因而可以在冻结地层时形成强冻结区和弱冻结区（冻结管外壁直径大的部分形成强冻结区，冻结管外壁直径小的部分形成弱冻结区），变直径冻结管冷凝剂在管内流速不受形状改变而改变，不影响冻结时间。水下清淤时，淤泥和污物分布情况不均匀时采用此种冻结管效果更佳，相对于漂浮物垃圾更具代表性。形成强弱冻结区可以避免尾部冻结区域过重，从水中提取时发生冻结管断裂事件，冻结范围未缩小。

该水下冻结装置冻结管排布方式是交错式长短不一的形式，具有以下优点：1、交错式长短不一的形式，不影响冷凝剂的流速，不影响不影响最终冻结时间，但影响前期交圈情况。容积更小能更快的使冻土帷幕达到交圈，此时已经达到一定强度，如若处理小范围，除污量不大时，可直接提取冻结装置。

2、交错式布置节省造价，但是冻结效果和冻结范围不受影响。

3、交错式布置是为了适应浅层小河道，针对浅层底部不均匀河道采用此种冻结管，能达到高校除污效果，达到节约能源损耗和资源使用。

4、交错式布置冻土帷幕能达到与不交错布置一样的范围，单根冻结管冻结范围1m，配合交错式，则相对节省了材料，同时达到同等清污效果。

低温介质从进液口流入钢板外壳中层，经中层的冻结回路流入钢板外壳底部的冻结管中，从冻结管底部循环回钢板外壳的下层，最后从出液口流出。不断地循环低温冷媒介质，从而将靠近人工冻结装置的物质冻结起来，形成冻土帷幕；当冻土帷幕厚度达到要求时，通过钢板外壳顶板上的4个起吊点，将人工冻结装置连同其冻结管管间及周围的冻土帷幕一起吊出水面，从而完成清淤、取样或打捞工作。

本实用新型对于水下清淤工作而言，可做到不停航、不停排、不停灌、不影响养殖、不影响交通、不影响旅游、不影响正常供水；对水下取样工作而言，可很好地对水下沉积物进行物质和水质取样；对于水下打捞工作而言，可以很有效的将具有污染物或有放射性的物体打捞上来而不会影响环境。本实用新型还具有一次取样、打捞和清淤的范围大、深度深等特点。

附图说明

图1是本实用新型纵剖面结构示意图；

图2是本实用新型俯视图结构示意图；

其中，1、钢板外壳，2、长变直径冻结管，3、保温绝热材料，4、起吊点，5、进液口，6、出液口，7.短变直径冻结管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，变直径长短搭配冻结除污装置，包括俯视为矩形的钢板外壳1，钢板外壳1底部设置有多根平行的竖直向下延伸的冻结管，冻结管为变直径冻结管，且相邻的冻结管长度不相等。冻结管排布方式是交错式长短不一的形式，具有以下优点： 1、交错式长短不一的形式，不影响冷凝剂的流速，不影响不影响最终冻结时间，但影响前期交圈情况。容积更小能更快的使冻土帷幕达到交圈，此时已经达到一定强度，如若处理小范围，除污量不大时，可直接提取冻结装置。2、交错式布置节省造价，但是冻结效果和冻结范围不受影响。3、交错式布置是为了适应浅层小河道，针对浅层底部不均匀河道采用此种冻结管，能达到高校除污效果，达到节约能源损耗和资源使用。4、交错式布置冻土帷幕能达到与不交错布置一样的范围，单根冻结管冻结范围1m，配合交错式，则相对节省了材料，同时达到同等清污效果。

变直径冻结管分为长变直径冻结管2和短变直径冻结管7，长变直径冻结管2和短变直径冻结管7的上半部分直径均大于下半部直径，上、下部分圆滑过渡，短变径冻结管7长度为长变径冻结管长度的1/2、1/4或3/4。短变径冻结管7可根据现场环境进行长度调换，如果遇到凹凸不平地带取样时，选择为长变径冻结管1/2、1/4长度的短变径冻结管7；如若大型河道时，则可以选择为长变径冻结管3/4长度的短变径冻结管7，灵活可选择性是此多套装置优点。长短搭配式冻结管更节省耗材和能源损耗，针对浅层污染物具有更好除污能力。变直径冻结管的外表面上设置有螺纹，螺纹能够增加与其周围物质的结合强度。

冻结管与钢板外壳1为一体结构，冻结管外壳内腔与钢板外壳内腔相通；钢板外壳1内由上至下由隔板分为彼此独立的三层，上层中填充有保温绝热材料3，中层为低温介质流入层，下层为低温介质流出层，低温介质流入层与每个冻结管中竖直设置的底部开口的冻结回路相通，冻结回路与冻结管外壳之间有空隙，所述空隙把冻结回路的底部开口和钢板外壳中的下层相连通；所述中层与钢板外壳1一端的进液口5相通，下层与钢板外壳1相对另一端的出液口6相通。

多个冻结管呈阵列形布置，该种布置方式，冻结管均匀，对于水下清淤、打捞和取样，可以方便将其周围形成均匀的冻土帷幕。冻结管下端为锥形，便于将整个装置沉入水底的淤泥中。冻结回路的底部出口与冻结管外壳内底部之间有间隙。方便低温介质流出。

钢板外壳1的顶部上均匀对称设置有若干起吊点4，用于通过起吊设备挂住起吊点将钢板外壳1吊起，均匀对称设置起吊更方便，受力均匀，起吊稳定。进、出液口5、6分别与钢板外壳1外部相对应地进液管和出液管连通。保温绝热材料3可以为珍珠岩粒状保温材料，该材料价格低，保温效果好，易于填充；也可以为PEF聚乙烯保温板，该材料泡沫为闭孔结构，具有隔热、保温、防结露、抗老化等特性，能有效阻止冻结过程中钢板外壳顶部的冷量损失。

钢板外壳1成扁平的长方体状，该结构与水下清淤、取样及打捞时的物体接触面积大，扁平结构更有利于冻结管对钢板外壳底部的降温，提高工作效率。

本实用新型中，两种变直径垂直冻结管选用φ127×4.5mm和φ127×2.5mm无缝低碳钢管，冻结回路中的供液管为φ45×4mm无缝钢管。变直径冻结管具有以下特点：冻结管由直径不同的两部分构成。变直径冻结管由于可以变化冻结管外壁的直径，因而可以在冻结地层时形成强冻结区和弱冻结区（冻结管外壁直径大的部分形成强冻结区，冻结管外壁直径小的部分形成弱冻结区）。水下清淤时，淤泥和污物分布情况不均匀时采用此种冻结管效果更佳，相对于漂浮物垃圾更具代表性。形成强弱冻结区可以避免尾部冻结区域过重，从水中提取时发生冻结管断裂事件，冻结范围未缩小。

低温介质从进液口流入钢板外壳中层，经中层的冻结回路流入钢板外壳底部的冻结管外壳中，从冻结管外壳底部循环回钢板外壳的下层，最后从出液口流出。不断地循环低温冷媒介质，从而将靠近人工冻结装置的物质冻结起来，形成冻土帷幕；当冻土帷幕厚度达到要求时，通过钢板外壳顶板上的4个起吊点，将人工冻结装置连同其冻结管管间及周围的冻土帷幕一起吊出水面，从而完成清淤、取样或打捞工作。本实用新型对于水下清淤工作而言，可做到不停航、不停排、不停灌、不影响养殖、不影响交通、不影响旅游、不影响正常供水；对水下取样工作而言，可很好地对水下沉积物进行物质和水质取样；对于水下打捞工作而言，可以很有效的将具有污染物或有放射性的物体打捞上来而不会影响环境。本实用新型还具有一次取样、打捞和清淤的范围大、深度深等特点。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种变直径长短搭配冻结除污装置，包括俯视为矩形的钢板外壳，钢板外壳底部设置有多个平行的竖直向下延伸的冻结管，且冻结管的外壳与钢板外壳为一体结构，冻结管内腔与钢板外壳内腔相通；钢板外壳内由上至下由隔板分为彼此独立的三层，上层中填充有保温绝热材料，中层为低温介质流入层，下层为低温介质流出层，低温介质流入层与每个冻结管中竖直设置的底部开口的冻结回路相通，冻结回路与冻结管外壳之间有空隙，所述空隙把冻结回路的底部开口和钢板外壳中的下层相连通；所述中层与钢板外壳一端的进液口相通，下层与钢板外壳相对另一端的出液口相通；其特征是，所述冻结管为变直径冻结管，且相邻的冻结管长度不相等。

2.如权利要求1所述的变直径长短搭配冻结除污装置，其特征是，所述变直径冻结管的上半部分直径大于下半部直径，上、下部分圆滑过渡。

3.如权利要求1所述的变直径长短搭配冻结除污装置，其特征是，所述变直径冻结管的外表面上设置有螺纹。

4.如权利要求1所述的变直径长短搭配冻结除污装置，其特征是，所述变直径冻结管包括长变径冻结管和短变径冻结管，所述短变径冻结管长度为长变径冻结管长度的1/2、1/4或3/4。

5.如权利要求1所述的变直径长短搭配冻结除污装置，其特征是，所述若干冻结管呈阵列形布置。

6.如权利要求1所述的变直径长短搭配冻结除污装置，其特征是，所述冻结回路的底部出口与冻结管外壳内底部之间有间隙。

7.如权利要求1所述的变直径长短搭配冻结除污装置，其特征是，所述钢板外壳的顶部上均匀对称设置有若干起吊点。

8.如权利要求1所述的变直径长短搭配冻结除污装置，其特征是，所述进、出液口分别与钢板外壳外部相对应地进液管和出液管连通。

9.如权利要求1所述的变直径长短搭配冻结除污装置，其特征是，所述保温绝热材料珍珠岩粒状保温材料或PEF聚乙烯保温板。

10.如权利要求1所述的变直径长短搭配冻结除污装置，其特征是，所述钢板外壳成扁平的长方体状。

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