TWI798145B

TWI798145B - 河川淤泥自動清除系統及部件

Info

Publication number: TWI798145B
Application number: TW111130078A
Authority: TW
Inventors: 王子信; 王珏人; 王梅芳
Original assignee: 王子信; 王珏人; 王梅芳
Priority date: 2022-08-10
Filing date: 2022-08-10
Publication date: 2023-04-01
Also published as: TW202407190A

Abstract

本發明包括：一沉澱池、一抽泥潛艇、至少二泥水分離機、至少二淤泥風乾場、一淤泥輸送帶、及一乾泥儲存場，其中：該沉澱池設一電動閘門高度約為河川水深的一半，得攔截中下層的河水，使河川上層乾淨的河水得加速流到下游，而中下層含有淤泥顆粒粗大笨重的泥分子，得在該沉澱池裡打轉漂浮慢慢的沉澱堆積在該沉澱池底；該抽泥潛艇在該沉澱池底來回攪拌將泥水抽送到該泥水分離機將泥水分離後，水排入該沉澱池裡，淤泥輸送到該淤泥風乾場風乾後，經該淤泥輸送帶輸送到該乾泥儲存場儲存待運，再做利用。

Description

河川淤泥自動清除系統及部件

本發明屬於水利工程技術領域，具體是河川淤泥自動清除系統及部件。

隨著科技的發達，影響人類最重大的議題之一，就是水資源的匱乏和治理的問題。然水資源的開發和治理，人類迄今仍然沒有太大的突破，致河川淤泥阻塞，影響疏洪和灌溉的功能；水庫淤泥堆積，影響蓄水、防洪、灌溉、發電的功能；因此，乾旱、水災、土石流，仍然頻頻發生，耕種面積因而不足，糧食產量因而不夠，部分貧困地區飢寒交迫，已嚴重影響人類的生存，刻不容緩，急待解決。

有鑑於此，如何利用現代科技，開發水資源，有效治理河川和水庫的淤泥，防止水患乾旱發生，引水灌溉農田，增產糧食、畜牧、養殖、造林~等，徹底解決民生用水、農耕用水、工業用水等一系列問題值得深入探討解決。

本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，提供河川淤泥自動清除系統及部件。

為實現上述目的，本發明採用了如下技術方案：

第一方面優選：

〝河川淤泥自動清除系統〞，包括：一沉澱池、一抽泥潛艇、至少二泥水分離機、一淤泥風乾場、一淤泥輸送帶、及一乾泥儲存場，其中：

所述沉澱池：高度依河川的水深決定，且必須比河川的水深多5米，長度與河川的寬度相同，寬度10米以上得容納所述抽泥潛艇在該沉澱池底來回攪拌清除淤泥；該沉澱池設一水位高度監控器；進一步而言，該沉澱池，設一支柱、一電動閘門、一馬達、一傳動齒輪；該電動閘門的高度約為河川水深的一半，得攔截河川中下層一半的河水，使河川上層乾淨的河水因水分子的粒子細小輕浮能夠加速流到下游，而中下層的河水因含有顆粒粗大笨重的淤泥，會被該電動閘門攔截而在該沉澱池的上面打轉漂浮慢慢的往下沉澱堆積在該沉澱池底；當該沉澱池裡的該水位高度監控器，發現該沉澱池的水位比河川下游的水位高時，即表示河川上游的進水量比下游的出水量大，此時，該沉澱池裡的該馬達就會自動打開帶動該傳動齒輪轉動該電動閘門，將該電動閘門往下拉，開大一點，使河川水流的速度加快；當該沉澱池的水位低於河川下游的水位，即表示河川上游的進水量比下游的出水量小，此時，該電動閘門就會自動往上拉，關小一點，使河川上下游的流量保持平衡順暢運行；倘若下雨、下豪雨、刮颱風、河川雨量瞬間暴增，河川上游的水位暴漲，該沉澱池的水位暴增遠高於下游的水位，此時，該電動閘門就會自動全部打開，使河川上下游的河水毫無阻攔及時消化暴增的雨量，不會造成水災或土石流的風險。

所述抽泥潛艇：設一動力系統，可帶動一左後輪及一右後輪，推著一前輪前進或後退；該前輪的上面設一轉軸連接一電動方向盤，可帶動該前輪向左或向右行駛；該抽泥潛艇的船頭設一淤泥攪拌機，可將該沉澱池底粘稠的淤泥和水一起攪拌成混濁的泥水後，藉一抽泥軟管將泥水抽送到河川岸邊的所述泥水分離機裡；該抽泥軟管藉多根固定座將該抽泥軟管固定裝設在該抽泥潛艇上，使該抽泥軟管可隨該抽泥潛艇前後移動清除淤泥；該抽泥潛艇的船頭設一探照燈、一攝像頭、及一密封電腦，透過電腦分析攝像頭所傳來的畫面了解該沉澱池底淤泥堆積的狀況，駕駛該抽泥潛艇來回清除淤泥；倘若泥水混濁嚴重，攝像頭傳來的畫面不清楚，無法辨識判讀時，該抽泥潛艇的四周設一防撞軟墊，電腦即駕駛該抽泥潛艇慢速往左靠，當碰到該沉澱池的左邊牆壁時，再往後退碰到後面的牆壁時，即設為起始點，開始依照電腦所設定的路線和速度駕駛該抽泥潛艇在該沉澱池底來回全面清除淤泥；由於該沉澱池比河川深5米，河川上游帶來的大量淤泥其分子的顆粒粗大笨重，遠大於水分子的粒子細小輕浮，當顆粒粗大笨重的淤泥被該沉澱池的該電動閘門攔截，無法直接流到下游時，淤泥就會在該沉澱池的上面打轉徘徊慢慢的往下沉澱，堆積在5米深的該沉澱池底，因該沉澱池的地板系鋼筋水泥結構與河川的泥土結構不同，該抽泥潛艇的該淤泥攪拌機很容易在該沉澱池底的鋼筋水泥地板上來回行駛，將淤泥和水一起攪拌成混濁的泥水抽送到岸邊的該泥水分離機裡；該抽泥潛艇的船艙底下設一電動閘門，當該電動閘門的開關打開時，水即洶湧衝進船艙，待船艙進滿水後，該抽泥潛艇即下沉到該沉澱池底進行淤泥清除工作，船艙上面也設一電動閘門，可排出船艙內的積水使該抽泥潛艇可上浮進行維護；該抽泥潛艇的後面設一螺旋槳，及一船舵，當該抽泥潛艇上浮進行維護時，電腦可駕駛該抽泥潛艇找到岸邊的維護地點，靠岸進行維護。

所述泥水分離機：系在該沉澱池的岸邊至少設二台泥水分離機，彼此串聯，往復循環使用；倘設六台泥水分離機，則，該抽泥潛艇的該抽泥軟管將混濁的泥水抽送到第一台的泥水分離機灌滿後，隨即關閉該台泥水分離機裡的一進水電動閘門的開關，停止進水，並同時打開第二台的泥水分離機裡的該進水電動閘門的開關，將混濁的泥水改送到第二台的泥水分離機裡；同理，改送到第三台、第四台、第五台、第六台的泥水分離機裡，如此，周而復始，往復循環，使該抽泥潛艇的該抽泥軟管送來的混濁泥水能夠及時消化進行泥水分離；該泥水分離機設有兩層外殼，內層外殼設一旋轉桶，該旋轉桶由一第二馬達，帶動一第二傳動齒輪，轉動該旋轉桶旋轉；該旋轉桶的桶壁設有許多的細孔，其內層的桶壁緊貼一層半透膜，水可透過該半透膜由桶壁的細孔外溢，淤泥無法透過該半透膜外溢；該旋轉桶的中心設一葉片輪，該葉片輪的上下設兩個軸承固定該葉片輪，幫助該葉片輪穩定旋轉，該葉片輪由一第一馬達，帶動一第一傳動齒輪，轉動該葉片輪旋轉；當第一台泥水分離機灌滿泥水，泥水改送第二台泥水分離機時，該第一台泥水分離機裡的兩台馬達即同時啟動開始旋轉；第一台馬達帶動第一傳動齒輪，慢速轉動該葉片輪不斷攪拌翻動淤泥以幫助泥水快速分離；第二台馬達帶動第二傳動齒輪，高速帶動該旋轉桶旋轉，藉離心力將水甩出該旋轉桶，水甩出該旋轉桶後儲存在外層的一外殼桶裡；淤泥則被該旋轉桶內的該半透膜阻隔而留在該旋轉桶裡；儲存在外層該外殼桶底分離出來的水，藉一排水電動閘門把一排水管的開關打開，將水排回該沉澱池裡；儲存在該旋轉桶裡的淤泥，隨即啟動兩台馬達同時高速旋轉將該葉片輪及該旋轉桶上面殘留的淤泥，甩落在該旋轉桶底，再打開該泥水分離機的該進水電動閘門的開關，放進一些泥水與淤泥一起攪拌，使淤泥變成粘稠狀，藉一排泥電動閘門把一排泥管的開關打開，隨即藉一抽水泵有如飛機上的抽水馬桶，將粘稠的淤泥抽送排入所述淤泥風乾場裡。

所述淤泥風乾場：其上面及兩邊裝設數個大型的熱風機，其下面裝設多排淤泥攪拌滾輪，該排淤泥攪拌滾輪的兩邊設一滾輪傳動架，可帶動該排淤泥攪拌滾輪慢速上下滾動攪拌淤泥進行風乾；該淤泥風乾場設一濕度計，及一淤泥推板，當該濕度計偵測到淤泥已風乾時，該滾輪傳動架就會將該排淤泥攪拌滾輪轉動到該淤泥風乾場的頂端後，再快速旋轉將殘留在該排淤泥攪拌滾輪上面的淤泥甩掉，此時，裝設在該淤泥風乾場下面的該淤泥推板，隨即將已風乾的淤泥推送到持續不斷在該淤泥風乾場旁邊來回旋轉的所述淤泥輸送帶上。

所述淤泥輸送帶：為現成設備，始終持續不斷在該淤泥風乾場旁邊來回旋轉，將已風乾的淤泥輸送到所述乾泥儲存場裡儲存。

所述乾泥儲存場：可將乾泥集中儲存以方便運送，再作處理加以利用。

本河川淤泥自動清除系統得視各河川的使用狀況，每隔一段距離裝設一套，既可確保整條河川水質清澈乾淨。

第二方面優選：

〝水庫淤泥自動清除系統〞，包括：一抽泥潛艇、至少二泥水分離機、一淤泥風乾場、一淤泥輸送帶、及一乾泥儲存場，其中：所述抽泥潛艇、所述泥水分離機、所述淤泥風乾場、所述淤泥輸送帶及所述乾泥儲存場，均與第一方面優選的〝河川淤泥自動清除系統〞的對應設備完全相同。

第三方面優選：

〝河川淤泥自動清除系統部件〞，其特徵在於：如第一方面優選的〝所述抽泥潛艇〞。

第四方面優選：

〝河川淤泥自動清除系統部件〞，其特徵在於：如第一方面優選的〝所述泥水分離機〞。

第五方面優選：

〝河川淤泥自動清除系統部件〞，其特徵在於：如第一方面優選的〝所述淤泥風乾場〞。

綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是：本河川淤泥自動清除系統，可自動清除河川與水庫的淤泥，避免河川淤泥阻塞河道，以發揮河川疏洪和灌溉的功能；避免水庫淤泥堆積，降低水庫蓄水、防洪、灌溉、發電的功能，防患水災乾旱發生，廣增農地，做好水土保持，讓大片荒地、沙漠，變為良田，實為水資源開發和治理的重要課題。

茲為使貴審查委員對本發明產品的技術特徵及所達成的功效，有更進一步的了解與認識，謹佐以較佳的實施例圖，按圖再度逐一詳加闡述如後：

1:沉澱池

11:支柱

12:電動閘門

13:馬達

14:傳動齒輪

2:抽泥潛艇

21:抽泥軟管

221:前輪

222:左後輪

223:右後輪

23:螺旋槳

24:淤泥攪拌機

25:固定座

26:探照燈

27:攝像頭

28:進水電動閘門

29:排水電動閘門

3:泥水分離機

31:排水管

32:排泥管

33:進水電動閘門

34:葉片輪

35:半透膜

36:旋轉桶

37:軸承

371A:第一傳動齒輪

371B:第二傳動齒輪

372A:第一馬達

372B:第二馬達

391:排水電動閘門

392:排泥電動閘門

4:淤泥風乾場

41:淤泥攪拌滾輪

42:滾輪傳動架

43:熱風機

44:淤泥推板

5:輸送帶

6:乾泥儲存場

圖1為本發明整體系統的立體結構示意圖；圖2為本發明未含淤泥自動清除設備的整體系統示意圖；圖3為本發明未含淤泥自動清除設備的側面部分示意圖；圖4為本發明電動閘門及抽泥潛艇的整體結構示意圖；圖5為本發明抽泥潛艇的結構示意圖；圖6為本發明泥水分離機的結構示意圖；圖7為本發明泥水分離機的側視圖；圖8為本發明淤泥風乾場該排淤泥攪拌滾輪結構示意圖；圖9為本發明淤泥風乾場淤泥風乾後該排淤泥攪拌滾輪轉到頂端快速旋轉甩掉淤泥的作業示意圖。

以下結合附圖1~9，進一步說明本發明〝河川淤泥自動清除系統及部件〞的具體實施方式。本發明河川淤泥自動清除系統及部件不限於以下實施例的描述。

實施例1：

本實施例給出〝河川淤泥自動清除系統〞的具體實施方式，如圖1所示，包括：一沉澱池1、一抽泥潛艇2、至少二泥水分離機3、一淤泥風乾場4、一淤泥輸送帶5、及一乾泥儲存場6，其中：

所述沉澱池1：如圖1~圖3所示，高度依河川的水深決定，且必須比河川的水深多5米，長度與河川的寬度相同，寬度10米以上足以讓淤泥有時間在該沉澱池1裡慢慢沉澱，並得容納所述抽泥潛艇2在該沉澱池1底來回攪拌清除淤泥；該沉澱池1設一水位高度監控器(圖中未示)；進一步而言，如圖1~圖3所示，該沉澱池1設一支柱11、一電動閘門12、一馬達13、一傳動齒輪14；該電動閘門12的高度約為河川水深的一半，得攔截河川中下層一半的河水，使河川上層乾淨的河水因水分子的粒子細小輕浮能夠加速流到下游；而中下層的河水因含有顆粒粗大笨重的淤泥，會被該電動閘門12攔截而在該沉澱池1的上面打轉漂浮慢慢的往下沉澱堆積在5米深的該沉澱池1底；如圖1~圖3所示，當該沉澱池1裡的該水位高度監控器，發現該沉澱池1的水位比河川下游的水位高時，即表示河川上游的進水量比下游的出水量大，此時，該沉澱池1裡的該馬達13就會自動打開帶動該傳動齒輪14轉動該電動閘門12，將該電動閘門12往下拉，開大一點，使河川水流的速度加快；當該沉澱池1的水位低於河川下游的水位，即表示河川上游的進水量比下游的出水量小，此時，該電動閘門12就會自動往上拉，關小一點，使河川上下游的進水量和出水量保持平衡順暢運行；倘若下雨、下豪雨、刮颱風、河川雨量瞬間暴增，河川上游的水位暴漲，該沉澱池1的水位暴增遠高於下游的水位，此時，該電動閘門12就會自動全部打開，使河川上下游的河水毫無阻攔及時消化暴增的雨量，不會造成水災或土石流的風險。

所述抽泥潛艇2：如圖4、圖5所示，設一動力系統(圖中未示)，可帶動一左後輪222及一右後輪223，推著一前輪221前進或後退；該前輪221的上面設一轉軸(圖中未示)連接一電動方向盤(圖中未示)，可帶動該前輪221向左或向右行駛；如圖4、圖5所示，該抽泥潛艇2的船頭設一淤泥攪拌機24，可將該沉澱池1底粘稠的淤泥和水一起攪拌成混濁的泥水後，藉一抽泥軟管21將混濁泥水抽送到河川岸邊的所述泥水分離機3裡；該抽泥軟管21藉多根固定座25將該抽泥軟管21固定裝設在該抽泥潛艇2上，使該抽泥軟管21可隨該抽泥潛艇2前後移動清除淤泥；如圖4、圖5所示，該抽泥潛艇2的船頭設一探照燈26、一攝像頭27、及一密封電腦(圖中未示)，透過電腦分析攝像頭27所傳來的畫面了解該沉澱池1底淤泥堆積的狀況，駕駛該抽泥潛艇2來回清除淤泥；倘若泥水混濁嚴重，攝像頭27傳來的畫面不清楚，無法辨識判讀時，該抽泥潛艇2的四周設一防撞軟墊(圖中未示)，電腦即駕駛該抽泥潛艇2慢速往左靠，當碰到該沉澱池1的左邊牆壁時，再往後退碰到後面的牆壁時，即設為起始點，開始依照電腦所設定的路線和速度駕駛該抽泥潛艇2在該沉澱池1底來回全面清除淤泥；由於該沉澱池1比河川深5米，當顆粒粗大笨重的淤泥被該沉澱池1的該電動閘門12攔截，無法直接流到下游時，淤泥就會在該沉澱池1裡打轉漂浮慢慢的往下沉澱堆積在該沉澱池1底，因該沉澱池1的地板系鋼筋水泥結構與河川的泥土結構不同，該抽泥潛艇2的該淤泥攪拌機24很容易在該沉澱池1底的鋼筋水泥地板上來回行駛，將淤泥和水一起攪拌成混濁的泥水抽送到岸邊的該泥水分離機3裡；如圖4、圖5所示，該抽泥潛艇2的船艙底下設一電動閘門28，當該電動閘門28的開關打開時，水即洶湧衝進船艙，待船艙進滿水後，該抽泥潛艇2即下沉到該沉澱池1底進行淤泥清除工作；船艙上面也設一電動閘門29，可排出船艙內的積水使該抽泥潛艇2可上浮進行維護；該抽泥潛艇2的後面設一螺旋槳23，及一船舵(圖中未示)，當該抽泥潛艇2上浮進行維護時，電腦可駕駛該抽泥潛艇2找到岸邊的維護地點，靠岸進行維護。

所述泥水分離機3：如圖6、圖7所示，系在該沉澱池1的岸邊至少設二台泥水分離機3，彼此串聯，往復循環使用；倘設六台泥水分離機3，則，該抽泥潛艇2的該抽泥軟管21將混濁的泥水抽送到第一台的泥水分離機3灌滿後，隨即關閉該台泥水分離機3裡的一進水電動閘門33的開關，停止進水，並同時打開第二台的泥水分離機3裡的該進水電動閘門33的開關，將混濁的泥水改送到第二台的泥水分離機3裡；同理，改送到第三台、第四台、第五台、第六台的泥水分離機3裡，如此，從第一台到第六台周而復始往復循環使用，使該抽泥潛艇2的該抽泥軟管21送來的混濁泥水能夠及時消化進行泥水分離；如圖6、圖7所示，該泥水分離機3設有兩層外殼，內層外殼設一旋轉桶36，該旋轉桶36由一第二馬達372B，帶動一第二傳動齒輪371B，轉動該旋轉桶36旋轉；該旋轉桶36的桶壁設有許多密集的細孔，其內層的桶壁緊貼一層半透膜35，水可透過該半透膜35再由桶壁的細孔外溢，淤泥無法透過該半透膜35外溢；該旋轉桶36的中心設一葉片輪34，該葉片輪34的上下設兩個軸承37以固定該葉片輪34幫助該葉片輪34穩定旋轉，該葉片輪34由一第一馬達372A，帶動一第一傳動齒輪371A，轉動該葉片輪34旋轉；當第一台泥水分離機3灌滿泥水，泥水改送第二台泥水分離機3時，該第一台泥水分離機3裡的兩台馬達372A及372B即同時啟動開始旋轉；第一台馬達372A帶動第一傳動齒輪371A，慢速轉動該葉片輪34不斷攪拌翻動淤泥以幫助泥水快速分離；第二台馬達372B帶動第二傳動齒輪371B，高速帶動該旋轉桶36旋轉，藉離心力將水甩出該旋轉桶36，將水儲存在外層桶裡，淤泥則被該旋轉桶36的內層該半透膜35阻截而留在該旋轉桶36裡；儲存在外層該外殼桶底分離出來的水，藉一排水電動閘門391把一排水管31的開關打開，將水排回該沉澱池1裡；儲存在該旋轉桶36裡的淤泥，隨即啟動兩台馬達372A及372B同時高速旋轉將該葉片輪34及該旋轉桶36上面殘留的淤泥，甩落在該旋轉桶36底，並同時打開該泥水分離機3的該進水電動閘門33的開關，放進一些泥水與淤泥一起攪拌，使淤泥變成粘稠狀，再藉一排泥電動閘門392把一排泥管32的開關打開，藉一抽水泵(圖中未示)有如飛機上的抽水馬桶，將粘稠的淤泥抽送排入所述淤泥風乾場4裡。

所述淤泥風乾場4：如圖8、圖9所示，其上面及兩邊裝設數個大型的熱風機43，其下面裝設多排淤泥攪拌滾輪41，該排淤泥攪拌滾輪41的兩邊設一滾輪傳動架42，該滾輪傳動架42可帶動該排淤泥攪拌滾輪41慢速上下滾動攪拌淤泥進行風乾；該淤泥風乾場4設一濕度計(圖中未示)，及一淤泥推板44，當該濕度計偵測到淤泥已風乾時，該滾輪傳動架42 會將該排淤泥攪拌滾輪41轉動到該淤泥風乾場4的頂端後，再快速旋轉該排淤泥攪拌滾輪41甩掉殘留在該排淤泥攪拌滾輪41上面的淤泥後，此時，裝設在該淤泥風乾場4下面的該淤泥推板44，隨即將已風乾的淤泥推送到持續不斷在該淤泥風乾場4旁邊來回旋轉的所述淤泥輸送帶5上。

所述淤泥輸送帶5：如圖9所示，為現成設備，始終持續不斷在該淤泥風乾場4旁邊來回旋轉，將已風乾的淤泥輸送到所述乾泥儲存場6裡儲存。

所述乾泥儲存場6：如圖1所示，可將乾泥集中儲存以方便運送，再作處理加以利用。

本河川淤泥自動清除系統得視各河川的使用狀況，每隔一段距離如200公里或其它(視情況而定)裝設一套，既可確保整條河川水質清澈乾淨。

實施例2：

本實施例給出〝水庫淤泥自動清除系統〞的具體實施方式，如圖1~圖9所示，包括：一抽泥潛艇2、至少二泥水分離機3、一淤泥風乾場4、一淤泥輸送帶5、及一干泥儲存場6，其中：所述抽泥潛艇2、所述泥水分離機3、所述淤泥風乾場4、所述淤泥輸送帶5、及所述乾泥儲存場6，如圖1~圖9所示，皆和上述實施例1的〝河川淤泥自動清除系統〞的對應設備完全相同。

實施例3：

本實施例給出〝河川淤泥自動清除系統部件〞的具體實施方式，如圖4、圖5所示，如實施例1中的〝所述抽泥潛艇2〞。

實施例4：

本實施例給出〝河川淤泥自動清除系統部件〞的具體實施方式，如圖6、圖7所示，如實施例1中的〝所述泥水分離機3〞。

實施例5：

本實施例給出〝河川淤泥自動清除系統部件〞的具體實施方式，如圖8、圖9所示，如實施例1中的〝所述淤泥風乾場4〞。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。