庫內水能除泥系統的製作方法

2023-09-17 09:38:25 1

專利名稱：庫內水能除泥系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於水庫庫底排除汙泥的技術及裝備，特別是利用水的自身能量的除泥技術和清淤機械。
國內外許多蓄水工程，諸如水庫、發電廠欄河大壩等，初建時工程浩大，耗資甚巨，然而，卻受不了上遊泥沙的衝刷，十年、八載蓄水量就減少三分之一，甚至二分之一，就因為淤泥沉積，使農田用水逐年減少，發電廠則缺水發電量減少，設備閒置。這是當前迫切需要解決的問題。目前用來清淤的設備主要是挖泥船，採用挖泥鏟或連續式挖泥鬥，對於海港、河道有人採用沉罩注高壓水衝化淤泥，再抽吸罩內濁水將泥排出。但是上述辦法需大量資金購置設備，小型水利工程負擔不起，且山區道路狹窄，無法運輸。
本發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備及其使用方法，並且達到投資少、見效快、便於運輸、使用可靠的目的。
本發明的構思是基於利用水的自流，排除水中泥沙，挖掘、攪拌泥沙的機械則靠水能作為動力。水的過飽和含量為15%，如果水庫洩放的水中含泥量達到10%，則一個蓄水數百萬米3的水庫，每年可清除淤泥數十萬米3。
所述除泥系統由三部分組成指揮操作平臺1，水能除泥機2，浮動軌道9(見圖1)。指揮操作平臺包括一個雙體浮船1-1，每船由三個組件連接組合成為一體，兩船之間有兩根拉杆1-9，將兩船連成操作平臺，其上裝有與平臺垂直又自身平行的三個龍門架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1上還有空氣壓縮機1-5，電氣控制室1-4，兩個平移牽引機1-6，4個定位絞車1-7和兩個縱向牽引機1-8組成。水能除泥機2包括一個水輪機2-2(見圖2)，其軸端安裝一個挖掘輪2-1，其尾水管是伸縮節的內管2-10，套在連接蛇形軟管2-6另一端的伸縮節外管2-11之內，伸縮節伸縮範圍5-8米，外管上有一個蝸杆蝸輪減速器2-4，其軸端有兩個齒輪2-3，與固定於內管上的兩根齒條2-5嚙合，外管上還有兩根支杆2-7，齒條與支杆均穿入內管的8個與12個固定座圈2-13之中固定和滑動。內管2-10上方裝一主氣室2-9，其兩側各裝一個副氣室2-8，氣室之間有氣管2-12連通。浮動軌道9包括軌道浮體9-8與浮軌道木9-6構成軌道基礎(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緊靠鋼軌內側，跑車靠平臺一側有三個彎角滑輪9-5，兩個平臺牽引機1-6的纜繩9-7經中間的彎角滑輪牽引水能除泥機2(見圖6)，此外還受到行車1-3的纜繩1-11牽引，其餘兩個彎角滑輪由四個定位絞車1-7的纜繩9-7牽引，兩個縱向牽引機1-8的纜繩1-10在浮動軌道張緊纜繩9-11的中點牽引，平臺與軌道呈六點牽引，浮軌道木9-6則由予埋纜繩9-1牽引。
蛇形軟管6相互對接延長，其出水口與水庫大壩8的洩水道7內口相接，軟管由浮體5的纜繩4吊掛。空氣壓縮機1-5的壓縮空氣管3沿纜繩4入水後連接主氣室2-9，主、副氣室之間由氣管2-12接通。
水能除泥機2的水輪機2-2可用密封潛水電動機2-14置換(如圖8)，電動機軸端聯結行星減速器2-15，挖掘輪2-1又套裝在行星減速器輸出軸上，電動機的動力電纜與壓縮氣管3及纜繩4成束。
本發明可以解決大量水庫、電站、池塘淤泥成患的問題，使頻臨報廢的水庫得到新生，優點如下(1)除操縱該系統裝備所需電力外，清除淤泥完全利用水的勢能，因此大量節約能耗。(2)除泥工效高。對排水量3-4米3/秒的水庫清淤，每日可排泥萬米3，當年可完成一個水庫清淤工作。(3)拆裝方便，利於運輸可供山區水庫使用。(4)造價及使用費低於大型挖泥船。


圖1本發明系統配置2水能除泥機結構示意3指揮操作平臺平面布置4(a)平臺側視圖(b)浮動軌道剖視5平臺與浮動軌道聯結6平臺與跑車牽引除泥機示意7水庫除泥操作示意8潛水電動機置換水輪機示意圖結合附圖詳述操作使用方法如下首先在水庫縱向水面架設浮動軌道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1各條纜繩與浮動軌道張緊定位，連接部位如前述。纜繩1-11及兩條9-10吊掛水能除泥機2，蛇形軟管10一頭套接除泥機，另一頭套接水庫洩水通道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，用電控調壓閥調節氣室的平衡氣壓。
使用時，先關閉水庫放水閘門，空氣壓縮機1-5向除泥機充氣，行車1-3起吊將除泥機提至水面，開放水閘，將除泥機放到庫底，水流衝擊水輪機2-7帶動挖掘輪2-1旋轉，泥水混合排出水庫。除泥機受纜繩1-11牽引，只作升、降運動，纜繩9-10牽引才能橫向移動。因此除泥機清除汙泥所作扇形運動，需要操作平臺1的六點牽引協調動作。當前進除泥時，一個軌道向另一個軌道運動，先縱向前進，後橫向右移，平臺到達兩軌道中線時，要先縱向後退，後橫向右移;反向時先縱向前進，後橫向左移，到達中線時，先縱向後退，後橫向左移。浮動軌道長度不足則拆後接前，循環使用，蛇形軟管則進接退拆，直到整個軌道區間掃描完畢，再後退掃描返回原地。然後，平移軌道及平臺一個掃描寬度，再進行另一道掃描，重複前述程序，直到水庫清淤作業完成。
由於水庫面積多為不規則形狀，因此不可能做到庫底掃描無遺漏，一般除淤面積為60-80%即可達標。對於弧形掃描死角，可利用除泥機伸縮節延長掃描半徑5～8米，平臺上有伸縮節的程序控制數字顯示，在伸縮節上還有兩個行程開關，當減速器撞擊行程開關時，伸縮運動即自行仃止。
一般水庫作業，流量大於3米3/秒，排水含泥量為9-15%。對於流量小於3米3/秒的水庫或池塘，水能除泥機的水輪機可用潛水電動機於流量小於3米/秒的水庫或池塘，水能除泥機的水輪機可用潛水電動機2-15代替。
模擬試驗舉例根據水力學模型試驗原理，製作一個貫流軸伸式水輪機模型，伸縮節長1.2米，伸縮範圍0.85米，蛇形軟管直徑0.145米，在水深為0.5米、1米、1.5米三種狀態用自由出流公式

計並製作了三角堰、矩形堰和量水箱進行檢驗，結果如下

權利要求
1.一種包括龍門架1-2、行車1-3、空氣壓縮機1-5、電氣控制室1-4、浮船1-1、浮體5和蛇形軟管6的庫內水能除泥系統，其特徵在於該系統還包括指揮操作平臺1，其兩側的浮動軌道9及水能除泥機2，平臺1靠纜繩9-7、1-10牽引浮動軌道作縱向、橫向移動和定位，並用纜繩1-11、9-10牽引水能除泥機，使之升降和平移。
2.如權利要求1所述系統，其特徵在於所述指揮操作平臺1的雙體浮船1-1由拉杆1-9聯結的兩支船組成，其上還有三個互相平行的龍門架1-2，龍門架上裝有行車1-3，空氣壓縮機1-5，電氣控制室1-4，平移牽引機1-6，定位絞車1-7和縱向牽引機1-8。
3.如權利要求1所述系統，其特徵在於所述水能除泥機是一個水輪機2-2，其軸端安裝一個挖掘輪2-1，尾水管是伸縮節的內管2-10，套於連接蛇形軟管2-6的伸縮節外管2-11之內，在固定於外管的蝸杆蝸輪減速器2-4驅使下，內管相對於外管伸縮運動，伸縮範圍5-8米，內管上有一個主氣室2-9，兩側各有一個副氣室2-8，氣室之間由氣管2-12連通。
4.如權利要求1、3所述系統，其特徵在於所述伸縮節內管2-10與外管2-11上各裝有固定座圈2-13 8個和12個，上部有兩根與內管固定連接的齒條2-5，下部有兩根支杆2-7，均穿過內管與外管的固定座圈2-13，減速器2-4軸端有兩個齒輪2-3與二齒條2-5嚙合，齒輪轉動，齒條往復移動。
5.如權利要求1所述系統，其特徵在於所述浮動軌道9由軌道浮體9-8與浮軌道木9-6形成基礎，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靠鋼軌內側面，三個彎角滑輪9-5藉助纜繩與指揮操作平臺1聯結。
6.如權利要求1、2所述系統，其特徵在於所述指揮操作平臺1的雙體浮船1-1船身為可拆卸結構，由六個組件聯結構成。
7.如權利要求1、2所述系統，其特徵在於所述指揮操作平臺1的4個定位絞車1-7用纜繩9-7牽引跑車9-3的4個邊彎角滑輪9-5，兩個縱向牽引機1-8用纜繩1-10牽引纜繩9-11的中點，形成六點牽引定位。
8.如權利要求1、2所述系統，其特徵在於所述空氣壓縮機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，並連至水能除機2的主氣室2-9，壓縮空氣進入主氣室後，經氣管2-12進入副氣室2-8。
9.如權利要求3所述系統，其特徵在於所述蛇形軟管6相互對接延長，其出水口與水庫大壩8的水庫洩水道7內口相接，蛇形軟管稍離庫底泥面，由浮體5的纜繩4吊掛。
10.如權利要求1-4所述系統，其特徵在於所述水能除泥機2由行車3的纜繩1-11及兩個平移牽引機1-6的纜繩9-10牽引升降與平移，其平移距離與於浮軌間距。
11.如權利要求1所述系統，其特徵在於所述水能除泥機2的水輪機2-2可用潛水電動機2-14置換，電動機軸端與行星減速器2-15聯結，挖掘輪2-1與行星減速器輸出軸聯結。
12.一種庫內水能除泥系統的使用方法，其特徵在於水庫水面架設兩條浮動軌道9，用庫邊予埋纜繩9-1使其定位，指揮操作平臺1利用纜繩9-7及1-10在軌道間六線牽引定位，並利用纜繩1-11及9-10三線牽引水能除泥機2作扇形掃描運動，利用水的勢能衝擊水輪機2-2，驅動挖掘輪2-1旋轉，將庫底泥、水混合物經水能除泥機、蛇形軟管6及水庫洩水道7排出庫外，水流含泥量9-15%。
13.如權利要求12所述使用方法，其特徵在於所述指揮操作平臺1牽引水能除泥機2，以出水口為起點向縱深發展，進行扇形掃描作業，浮動軌道9進接退拆，拆後接前，蛇形軟管進接退拆，到達終點後，邊倒退、邊掃描，直至回到起始位置，將指揮操作平臺1和浮動軌道作橫向移動一個掃描寬度，再重複掃描，直至掃描面積到達庫底面積的60-80%。
14.如權利要求12、13所述使用方法，其特徵在於所述水能除泥機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壓閥調節。
15.如權利要求12、13所述使用方法，其特徵在於所述水能除泥機到達弧形掃描死點時，利用其伸縮節可延長掃描半徑5-8米，其伸縮長度位置，由平臺1上的程控數字顯示裝置顯示，其伸縮終點由行程開關控制。
全文摘要
一種庫內水能除泥系統及使用方法，包括一個雙體浮船1-1、龍門架1-2、行車1-3、空壓機1-5構成的指揮操作平臺，水面上架設的兩條浮動軌道9和可以伸縮的水能除泥機2，其挖掘輪將泥水混合，經蛇形軟管2-6排出庫外，本發明利用水能排塗淤泥，使頻監報廢的水庫得以新生，工效高1萬米
文檔編號E02F5/28GK1065114SQ9110188
公開日1992年10月7日 申請日期1991年3月21日 優先權日1991年3月21日
發明者饒發忠 申請人:饒發忠