專利名稱：庫內(nèi)水能除泥系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水庫庫底排除污泥的技術(shù)及裝備，特別是利用水的自身能量的除泥技術(shù)和清淤機(jī)械。
國內(nèi)外許多蓄水工程，諸如水庫、發(fā)電廠欄河大壩等，初建時(shí)工程浩大，耗資甚巨，然而，卻受不了上游泥沙的沖刷，十年、八載蓄水量就減少三分之一，甚至二分之一，就因?yàn)橛倌喑练e，使農(nóng)田用水逐年減少，發(fā)電廠則缺水發(fā)電量減少，設(shè)備閑置。這是當(dāng)前迫切需要解決的問題。目前用來清淤的設(shè)備主要是挖泥船，采用挖泥鏟或連續(xù)式挖泥斗，對(duì)于海港、河道有人采用沉罩注高壓水沖化淤泥，再抽吸罩內(nèi)濁水將泥排出。但是上述辦法需大量資金購置設(shè)備，小型水利工程負(fù)擔(dān)不起，且山區(qū)道路狹窄，無法運(yùn)輸。
本發(fā)明的目的是提供一套利用水的勢能清除庫底淤泥的高效率成套設(shè)備及其使用方法，并且達(dá)到投資少、見效快、便于運(yùn)輸、使用可靠的目的。
本發(fā)明的構(gòu)思是基于利用水的自流，排除水中泥沙，挖掘、攪拌泥沙的機(jī)械則靠水能作為動(dòng)力。水的過飽和含量為15%，如果水庫泄放的水中含泥量達(dá)到10%，則一個(gè)蓄水?dāng)?shù)百萬米3的水庫，每年可清除淤泥數(shù)十萬米3。
所述除泥系統(tǒng)由三部分組成指揮操作平臺(tái)1，水能除泥機(jī)2，浮動(dòng)軌道9(見圖1)。指揮操作平臺(tái)包括一個(gè)雙體浮船1-1，每船由三個(gè)組件連接組合成為一體，兩船之間有兩根拉桿1-9，將兩船連成操作平臺(tái)，其上裝有與平臺(tái)垂直又自身平行的三個(gè)龍門架1-2，龍門架上有行車1-3，行車的軌道與龍門架縱向連接，平臺(tái)1上還有空氣壓縮機(jī)1-5，電氣控制室1-4，兩個(gè)平移牽引機(jī)1-6，4個(gè)定位絞車1-7和兩個(gè)縱向牽引機(jī)1-8組成。水能除泥機(jī)2包括一個(gè)水輪機(jī)2-2(見圖2)，其軸端安裝一個(gè)挖掘輪2-1，其尾水管是伸縮節(jié)的內(nèi)管2-10，套在連接蛇形軟管2-6另一端的伸縮節(jié)外管2-11之內(nèi)，伸縮節(jié)伸縮范圍5-8米，外管上有一個(gè)蝸桿蝸輪減速器2-4，其軸端有兩個(gè)齒輪2-3，與固定于內(nèi)管上的兩根齒條2-5嚙合，外管上還有兩根支桿2-7，齒條與支桿均穿入內(nèi)管的8個(gè)與12個(gè)固定座圈2-13之中固定和滑動(dòng)。內(nèi)管2-10上方裝一主氣室2-9，其兩側(cè)各裝一個(gè)副氣室2-8，氣室之間有氣管2-12連通。浮動(dòng)軌道9包括軌道浮體9-8與浮軌道木9-6構(gòu)成軌道基礎(chǔ)(見圖4、5)，其上固定槽形鋼軌9-2，每段長度6-10米，鋼軌上有跑車9-3，其地輪在鋼軌上滑行，跑車減速器軸端的滑輪9-4緊靠鋼軌內(nèi)側(cè)，跑車靠平臺(tái)一側(cè)有三個(gè)彎角滑輪9-5，兩個(gè)平臺(tái)牽引機(jī)1-6的纜繩9-7經(jīng)中間的彎角滑輪牽引水能除泥機(jī)2(見圖6)，此外還受到行車1-3的纜繩1-11牽引，其余兩個(gè)彎角滑輪由四個(gè)定位絞車1-7的纜繩9-7牽引，兩個(gè)縱向牽引機(jī)1-8的纜繩1-10在浮動(dòng)軌道張緊纜繩9-11的中點(diǎn)牽引，平臺(tái)與軌道呈六點(diǎn)牽引，浮軌道木9-6則由予埋纜繩9-1牽引。
蛇形軟管6相互對(duì)接延長，其出水口與水庫大壩8的泄水道7內(nèi)口相接，軟管由浮體5的纜繩4吊掛。空氣壓縮機(jī)1-5的壓縮空氣管3沿纜繩4入水后連接主氣室2-9，主、副氣室之間由氣管2-12接通。
水能除泥機(jī)2的水輪機(jī)2-2可用密封潛水電動(dòng)機(jī)2-14置換(如圖8)，電動(dòng)機(jī)軸端聯(lián)結(jié)行星減速器2-15，挖掘輪2-1又套裝在行星減速器輸出軸上，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力電纜與壓縮氣管3及纜繩4成束。
本發(fā)明可以解決大量水庫、電站、池塘淤泥成患的問題，使頻臨報(bào)廢的水庫得到新生，優(yōu)點(diǎn)如下(1)除操縱該系統(tǒng)裝備所需電力外，清除淤泥完全利用水的勢能，因此大量節(jié)約能耗。(2)除泥工效高。對(duì)排水量3-4米3/秒的水庫清淤，每日可排泥萬米3，當(dāng)年可完成一個(gè)水庫清淤工作。(3)拆裝方便，利于運(yùn)輸可供山區(qū)水庫使用。(4)造價(jià)及使用費(fèi)低于大型挖泥船。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)配置2水能除泥機(jī)結(jié)構(gòu)示意3指揮操作平臺(tái)平面布置4(a)平臺(tái)側(cè)視圖(b)浮動(dòng)軌道剖視5平臺(tái)與浮動(dòng)軌道聯(lián)結(jié)6平臺(tái)與跑車牽引除泥機(jī)示意7水庫除泥操作示意8潛水電動(dòng)機(jī)置換水輪機(jī)示意圖結(jié)合附圖詳述操作使用方法如下首先在水庫縱向水面架設(shè)浮動(dòng)軌道9兩條，每條長100-150米，(由5-10米長的鋼軌連成)兩軌間距100-150米，軌道兩側(cè)用予埋纜繩9-1張緊，兩頭用纜繩9-11張緊，前方用鐵錨10張緊，指揮操作平臺(tái)1各條纜繩與浮動(dòng)軌道張緊定位，連接部位如前述。纜繩1-11及兩條9-10吊掛水能除泥機(jī)2，蛇形軟管10一頭套接除泥機(jī)，另一頭套接水庫泄水通道7接口，用纜繩4將蛇形軟管吊在浮體5上，纜繩4的長度由測深決定。壓縮空氣管3與除泥機(jī)主氣室2-9連接，其漂浮高度由氣室2-8及2-9的氣壓決定，用電控調(diào)壓閥調(diào)節(jié)氣室的平衡氣壓。
使用時(shí)，先關(guān)閉水庫放水閘門，空氣壓縮機(jī)1-5向除泥機(jī)充氣，行車1-3起吊將除泥機(jī)提至水面，開放水閘，將除泥機(jī)放到庫底，水流沖擊水輪機(jī)2-7帶動(dòng)挖掘輪2-1旋轉(zhuǎn)，泥水混合排出水庫。除泥機(jī)受纜繩1-11牽引，只作升、降運(yùn)動(dòng)，纜繩9-10牽引才能橫向移動(dòng)。因此除泥機(jī)清除污泥所作扇形運(yùn)動(dòng)，需要操作平臺(tái)1的六點(diǎn)牽引協(xié)調(diào)動(dòng)作。當(dāng)前進(jìn)除泥時(shí)，一個(gè)軌道向另一個(gè)軌道運(yùn)動(dòng)，先縱向前進(jìn)，后橫向右移，平臺(tái)到達(dá)兩軌道中線時(shí)，要先縱向后退，后橫向右移;反向時(shí)先縱向前進(jìn)，后橫向左移，到達(dá)中線時(shí)，先縱向后退，后橫向左移。浮動(dòng)軌道長度不足則拆后接前，循環(huán)使用，蛇形軟管則進(jìn)接退拆，直到整個(gè)軌道區(qū)間掃描完畢，再后退掃描返回原地。然后，平移軌道及平臺(tái)一個(gè)掃描寬度，再進(jìn)行另一道掃描，重復(fù)前述程序，直到水庫清淤作業(yè)完成。
由于水庫面積多為不規(guī)則形狀，因此不可能做到庫底掃描無遺漏，一般除淤面積為60-80%即可達(dá)標(biāo)。對(duì)于弧形掃描死角，可利用除泥機(jī)伸縮節(jié)延長掃描半徑5～8米，平臺(tái)上有伸縮節(jié)的程序控制數(shù)字顯示，在伸縮節(jié)上還有兩個(gè)行程開關(guān)，當(dāng)減速器撞擊行程開關(guān)時(shí)，伸縮運(yùn)動(dòng)即自行仃止。
一般水庫作業(yè)，流量大于3米3/秒，排水含泥量為9-15%。對(duì)于流量小于3米3/秒的水庫或池塘，水能除泥機(jī)的水輪機(jī)可用潛水電動(dòng)機(jī)于流量小于3米/秒的水庫或池塘，水能除泥機(jī)的水輪機(jī)可用潛水電動(dòng)機(jī)2-15代替。
模擬試驗(yàn)舉例根據(jù)水力學(xué)模型試驗(yàn)原理，制作一個(gè)貫流軸伸式水輪機(jī)模型，伸縮節(jié)長1.2米，伸縮范圍0.85米，蛇形軟管直徑0.145米，在水深為0.5米、1米、1.5米三種狀態(tài)用自由出流公式

計(jì)并制作了三角堰、矩形堰和量水箱進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如下

權(quán)利要求
1.一種包括龍門架1-2、行車1-3、空氣壓縮機(jī)1-5、電氣控制室1-4、浮船1-1、浮體5和蛇形軟管6的庫內(nèi)水能除泥系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括指揮操作平臺(tái)1，其兩側(cè)的浮動(dòng)軌道9及水能除泥機(jī)2，平臺(tái)1靠纜繩9-7、1-10牽引浮動(dòng)軌道作縱向、橫向移動(dòng)和定位，并用纜繩1-11、9-10牽引水能除泥機(jī)，使之升降和平移。
2.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于所述指揮操作平臺(tái)1的雙體浮船1-1由拉桿1-9聯(lián)結(jié)的兩支船組成，其上還有三個(gè)互相平行的龍門架1-2，龍門架上裝有行車1-3，空氣壓縮機(jī)1-5，電氣控制室1-4，平移牽引機(jī)1-6，定位絞車1-7和縱向牽引機(jī)1-8。
3.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于所述水能除泥機(jī)是一個(gè)水輪機(jī)2-2，其軸端安裝一個(gè)挖掘輪2-1，尾水管是伸縮節(jié)的內(nèi)管2-10，套于連接蛇形軟管2-6的伸縮節(jié)外管2-11之內(nèi)，在固定于外管的蝸桿蝸輪減速器2-4驅(qū)使下，內(nèi)管相對(duì)于外管伸縮運(yùn)動(dòng)，伸縮范圍5-8米，內(nèi)管上有一個(gè)主氣室2-9，兩側(cè)各有一個(gè)副氣室2-8，氣室之間由氣管2-12連通。
4.如權(quán)利要求1、3所述系統(tǒng)，其特征在于所述伸縮節(jié)內(nèi)管2-10與外管2-11上各裝有固定座圈2-13 8個(gè)和12個(gè)，上部有兩根與內(nèi)管固定連接的齒條2-5，下部有兩根支桿2-7，均穿過內(nèi)管與外管的固定座圈2-13，減速器2-4軸端有兩個(gè)齒輪2-3與二齒條2-5嚙合，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條往復(fù)移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于所述浮動(dòng)軌道9由軌道浮體9-8與浮軌道木9-6形成基礎(chǔ)，其上固定鋼軌9-2，跑車9-3放在鋼軌上，其地輪靠鋼軌水平大面，滑輪9-4靠鋼軌內(nèi)側(cè)面，三個(gè)彎角滑輪9-5借助纜繩與指揮操作平臺(tái)1聯(lián)結(jié)。
6.如權(quán)利要求1、2所述系統(tǒng)，其特征在于所述指揮操作平臺(tái)1的雙體浮船1-1船身為可拆卸結(jié)構(gòu)，由六個(gè)組件聯(lián)結(jié)構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1、2所述系統(tǒng)，其特征在于所述指揮操作平臺(tái)1的4個(gè)定位絞車1-7用纜繩9-7牽引跑車9-3的4個(gè)邊彎角滑輪9-5，兩個(gè)縱向牽引機(jī)1-8用纜繩1-10牽引纜繩9-11的中點(diǎn)，形成六點(diǎn)牽引定位。
8.如權(quán)利要求1、2所述系統(tǒng)，其特征在于所述空氣壓縮機(jī)1-5的壓縮空氣管3沿吊掛浮體5和蛇形軟管6的纜繩4同束入水，并連至水能除機(jī)2的主氣室2-9，壓縮空氣進(jìn)入主氣室后，經(jīng)氣管2-12進(jìn)入副氣室2-8。
9.如權(quán)利要求3所述系統(tǒng)，其特征在于所述蛇形軟管6相互對(duì)接延長，其出水口與水庫大壩8的水庫泄水道7內(nèi)口相接，蛇形軟管稍離庫底泥面，由浮體5的纜繩4吊掛。
10.如權(quán)利要求1-4所述系統(tǒng)，其特征在于所述水能除泥機(jī)2由行車3的纜繩1-11及兩個(gè)平移牽引機(jī)1-6的纜繩9-10牽引升降與平移，其平移距離與于浮軌間距。
11.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于所述水能除泥機(jī)2的水輪機(jī)2-2可用潛水電動(dòng)機(jī)2-14置換，電動(dòng)機(jī)軸端與行星減速器2-15聯(lián)結(jié)，挖掘輪2-1與行星減速器輸出軸聯(lián)結(jié)。
12.一種庫內(nèi)水能除泥系統(tǒng)的使用方法，其特征在于水庫水面架設(shè)兩條浮動(dòng)軌道9，用庫邊予埋纜繩9-1使其定位，指揮操作平臺(tái)1利用纜繩9-7及1-10在軌道間六線牽引定位，并利用纜繩1-11及9-10三線牽引水能除泥機(jī)2作扇形掃描運(yùn)動(dòng)，利用水的勢能沖擊水輪機(jī)2-2，驅(qū)動(dòng)挖掘輪2-1旋轉(zhuǎn)，將庫底泥、水混合物經(jīng)水能除泥機(jī)、蛇形軟管6及水庫泄水道7排出庫外，水流含泥量9-15%。
13.如權(quán)利要求12所述使用方法，其特征在于所述指揮操作平臺(tái)1牽引水能除泥機(jī)2，以出水口為起點(diǎn)向縱深發(fā)展，進(jìn)行扇形掃描作業(yè)，浮動(dòng)軌道9進(jìn)接退拆，拆后接前，蛇形軟管進(jìn)接退拆，到達(dá)終點(diǎn)后，邊倒退、邊掃描，直至回到起始位置，將指揮操作平臺(tái)1和浮動(dòng)軌道作橫向移動(dòng)一個(gè)掃描寬度，再重復(fù)掃描，直至掃描面積到達(dá)庫底面積的60-80%。
14.如權(quán)利要求12、13所述使用方法，其特征在于所述水能除泥機(jī)在庫底的沉浮由氣室2-8及2-9的氣壓決定，其水下高度用測深裝置測定，氣室的平衡氣壓用電控調(diào)壓閥調(diào)節(jié)。
15.如權(quán)利要求12、13所述使用方法，其特征在于所述水能除泥機(jī)到達(dá)弧形掃描死點(diǎn)時(shí)，利用其伸縮節(jié)可延長掃描半徑5-8米，其伸縮長度位置，由平臺(tái)1上的程控?cái)?shù)字顯示裝置顯示，其伸縮終點(diǎn)由行程開關(guān)控制。
全文摘要
一種庫內(nèi)水能除泥系統(tǒng)及使用方法，包括一個(gè)雙體浮船1-1、龍門架1-2、行車1-3、空壓機(jī)1-5構(gòu)成的指揮操作平臺(tái)，水面上架設(shè)的兩條浮動(dòng)軌道9和可以伸縮的水能除泥機(jī)2，其挖掘輪將泥水混合，經(jīng)蛇形軟管2-6排出庫外，本發(fā)明利用水能排涂淤泥，使頻監(jiān)報(bào)廢的水庫得以新生，工效高1萬米
文檔編號(hào)E02F5/28GK1065114SQ9110188
公開日1992年10月7日 申請日期1991年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月21日
發(fā)明者饒發(fā)忠 申請人:饒發(fā)忠