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一种自行筏式河道清淤装置

阅读：519发布：2020-05-22

专利汇可以提供一种自行筏式河道清淤装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出一种自行筏式河道清淤装置。它是一种以河水发电装置为动力系统、以筏单元板块或其组合体为载运工具、以水体流动力为自行动力的移动式连续清淤装置。本发明采用带钻头的螺旋清淤机在河底沙床中直接挖掘泥沙，用相互绑定的装有带式运输机的筏单元板块，组成移动浮桥式运输通道，接力式的将泥沙直接送到堤岸，解决了传统清淤机械效率低、运输难等瓶颈问题。浮动机通过挡水裙与水车式水动机组合及采用双壁浮动汽缸，使得浮力和水流发电能力都得到提高。在施工过程中修建的河水发电装置或发电站，既可满足自行筏式河道清淤装置的用电需求，也可接入电网，取得治理一条河流留下一份电力遗产的双重经济效益。，下面是一种自行筏式河道清淤装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自行筏式河道清淤装置，包括使用水动机械、筏单元板块、浮动机和磁动机技术，其特征在于所述的自行筏式河道清淤装置是一种以河水发电装置为动力系统、以筏单元板块或其组合体为载运工具、以水体流动力为自行动力的移动式连续清淤工作系统，包括装有水动机械、浮动机和磁动机发电装置的发电平台或发电站、装有挖掘式和/或扬升式机械的清淤平台和装有带式运输机或其他连续运输机械的运输平台，筏单元板块按照筏式人工岛的建造方法制造，先由工厂化生产的筏单元节在清淤现场组装成筏单元板块(4)，再由筏单元板块组装成各个功能性工作平台，清淤平台布置在河道清淤点，运输平台布置在清淤平台的侧后翼，组成移动浮桥式运输通道，运输平台最末一个筏单元板块安装高倾角的连续运输机，卸料口开在堤岸上方，发电平台可随清淤和运输平台一起移动，也可固定在一个地点，建成既可满足清淤工程需要也可接入电网的发电装置或发电站。
2.根据权利要求1所述的自行筏式河道清淤装置，其特征在于所述的清淤平台包括挖掘式清淤平台和扬升式清淤平台，扬升式清淤平台是用一个筏单元板块替代河道清淤船船体，用电力驱动系统取代螺旋式水动机、螺旋桨式水动机和水车式水动机组成的机械动力系统，挖掘式清淤平台在一个筏单元板块的头部安装螺旋清淤机或改进型斗轮挖掘机或斗轮取料机为清淤机械，加或不加带式运输机(1)，改进型斗轮挖掘机或斗轮取料机取消行走装置，直接以筏单元板块顶层为底架，清淤平台安装可升降和转向的机动浆轮(8)、沙中舵(9)和自行式犁泥机(10)，尾部与最靠近的运输平台筏单元板块的头部作转盘式铰链连接，在平台上安装中心控制室(3)，中心控制室内装有对全套自行筏式河道清淤装置进行统一操控的电子控制系统。
3.根据权利要求2所述的自行筏式河道清淤装置，其特征在于所述的螺旋清淤机装设在一个升降控制架上，由一个带内螺纹叶片的钻头(5)和一个弯曲螺旋运输机(7)通过内接钢管连接而成，钢管由支架支撑，钢管内部由辐条和轮毂支撑，轮毂内设有螺旋运输机末端轴承(6)，钢管外壁后端与螺旋运输机的管壁或料槽固定连接，前端与钻头呈轴承(6)连接，钻头外壁套装齿轮传动装置和驱动装置(3)，钻头的连接、传动和驱动装置都设置在套管或其他水密性密封空间内，卸料口通过卸料导流槽与运输机械的传送装置对接，这样的螺旋清淤机可以并排地设置多个。
4.根据权利要求1所述的自行筏式河道清淤装置，其特征在于所述的运输平台由一个以上装有带式运输机(1)或其他连续运输机械的筏单元板块组成，各筏单元板块之间沿侧边呈绑定式连接，最靠近清淤平台的筏单元板块的头部与清淤平台的尾部直接连接，各个筏单元板块从清淤平台到堤岸依次向后错开1/5-1/2个身位，整体呈雁行式排列，前一个筏单元板块运输机的卸载装置与后一个筏单元板块运输机的装载装置相对接，卸料后的传送带由水帘喷洒代替清扫装置，最接近堤岸的筏单元板块安装倾斜运输能力强的带式或螺旋式运输机，并使其卸料口位于堤岸的上方，每个筏单元板块都独立安装螺旋桨或浆轮、舵和自行式犁泥机(10)以及电子控制系统，筏单元板块上所有机械装置都按电子控制系统的指令工作。
5.根据权利要求1所述的自行筏式河道清淤装置，其特征在于所述的发电平台主要装设水流发电和浮力发电装置，磁力发电只作为补充性和辅助性装置使用，水流发电和浮力发电可以分别独立使用，也可以组合成河水混合动力发电装置，独立的水流发电装置以筏单元板块为承载体，架设水车式水动机或悬挂模块式组装的螺旋桨式水动机组进行发电，在筏单元板块的居中部位设置一个可升降的筏排，在筏排上安装模块式组装的螺旋桨式水动机组，将筏排和水动机组沉到设计深度的水流中，就形成悬挂式水流发电装置，在筏单元板块(13)居中部位间隔地设置水车式水动机(12)和浮动机(15)，使二者共用一个中心传动主轴(14)同向旋转，并在浮动机周围设置挡水裙(16)，挡水裙的下边缘与浮动机下链轮(17)的水平直径齐平，浮动机(15)的浮动汽缸用圆形或非圆形双壁汽缸，就构成河水混合动力发电装置，水流发电及河水混合动力发电装置用作移动式发电装置时，可替代一个或多个运输平台的筏单元板块，形成具有发电和运输双重功能的筏单元板块，固定式发电装置或发电站，在岸边或岸上设独立的浮力发电装置，在河中设水流发电或河水混合动力发电装置，固定式浮力发电装置选择靠近主河槽的堤岸修筑蓄水池，水池内蓄水水位与河槽年平均水位相等，自然进水口修在水池底部，通过引水管道与河槽底部相连，人工进水口开在水池蓄水位上部，排水口直接或通过管道连到堤外渠道或低洼处，冬季结冰的发电站要建暖房保护蓄水池，固定式发电装置或发电站通过沿岸布设的输配电线路或沿水流方向布设的、由小型筏排支撑的电缆进行送电。
6.根据权利要求5所述的自行筏式河道清淤装置，其特征在于所述的圆形或非圆形双壁汽缸有底部相连的内外两个汽缸壁，内壁(21)通过封油与重力活塞(20)贴合，外壁(22)与重力活塞(20)的顶面合围成气室(18)，并有支架(19)支撑，重力活塞(20)和汽缸内壁(21)的横截面可以是圆形、半圆形、半月形或其他适于油封的几何形。

说明书全文

一种自行筏式河道清淤装置

技术领域

[0001] 本发明涉及自行筏式河道清淤装置技术领域。

背景技术

[0002] 随着全球性异常天气的增多，江河发生流域性大洪水已不再是小概率事件。江河中下游河道由于泥沙沉积物的长期淤滞，水道变浅变窄，容洪能力变差，加之原有的防洪堤坝过矮过窄，且多为绵延数十公里以上的垄状坝体，一旦遭遇超强洪水，发生洪涝灾害几乎是不可避免的。因此，全面清理加深河道、修建高地型全天候防洪堤岸已经成为最紧迫的水利工程任务。传统水利工程技术和装备耗能高、效率低、施工进度缓慢，难当此任。本发明人在《一种水动机械及其使用方法和用途》(申请号：201010000419.9)专利申请中提出了一种以水车式水动机等为动力装置、以泥浆扬升机等为清淤装置的河道清淤船。同时，还提出了用河道清出的泥沙在滩涂和堤岸造地的技术方案。由于这种河道清淤船采用的是单一船载水动机械，动力机械与清淤装置直接传动连接，输出的又是泥水混合物，这就使得该套装置存在动力不充足、不便于使用通用机械和清淤效率不够高的技术缺陷，从而限制了该装置的使用范围。本发明就是要造出一种新装置，使之能够充分利用河流自生资源，高效地清除河道泥沙，经济快速地修筑全天侯防洪堤坝。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题有三：一是怎样为移动工作的清淤平台提供河流自生的可再生能源动力；二是怎样快速高效地清除河道泥沙；三是怎样连续不断地将泥沙直接搬运到堤岸上。

[0004] 本发明所采用的技术方案是：

[0005] 制造一种自行筏式河道清淤装置，包括使用水动机械、筏单元板块、浮动机和磁动机技术。自行筏式河道清淤装置是一种以河水发电装置为动力系统、以筏单元板块或其组合体为载运工具、以水体流动力为自行动力的移动式连续清淤工作系统，包括装有水动机械、浮动机和磁动机发电装置的发电平台或发电站、装有挖掘式和/或扬升式机械的清淤平台和装有带式运输机或其他连续运输机械的运输平台。筏单元板块按照筏式人工岛的建造方法制造，先由工厂化生产的筏单元节在清淤现场组装成筏单元板块，再由筏单元板块组装成各个功能性工作平台。清淤平台布置在河道清淤点。运输平台布置在清淤平台的侧后翼，组成移动浮桥式运输通道。运输平台最末一个筏单元板块安装高倾角的连续运输机，卸料口开在堤岸上方。发电平台可随清淤和运输平台一起移动，也可固定在一个地点，建成既可满足清淤工程需要也可接入电网的发电装置或发电站。

[0006] 清淤平台包括挖掘式清淤平台和扬升式清淤平台。扬升式清淤平台是用一个筏单元板块替代河道清淤船船体，用电力驱动系统取代螺旋式水动机、螺旋桨式水动机和水车式水动机组成的机械动力系统。挖掘式清淤平台在一个筏单元板块的头部安装螺旋清淤机或改进型斗轮挖掘机或斗轮取料机为清淤机械，加或不加带式运输机。改进型斗轮挖掘机或斗轮取料机取消行走装置，直接以筏单元板块顶层为底架。清淤平台安装可升降和转向的机动浆轮、沙中舵和自行式犁泥机，尾部与最靠近的运输平台筏单元板块的头部作转盘式铰链连接。在平台上安装中心控制室。中心控制室内装有对全套自行筏式河道清淤装置进行统一操控的电子控制系统。

[0007] 螺旋清淤机装设在一个升降控制架上，由一个带内螺纹叶片的钻头和一个弯曲螺旋运输机通过内接钢管连接而成。钢管由支架支撑，钢管内部由辐条和轮毂支撑。轮毂内设有螺旋运输机末端轴承。钢管外壁后端与螺旋运输机的管壁或料槽固定连接，前端与钻头呈轴承连接。钻头外壁套装齿轮传动装置和驱动装置。钻头的连接、传动和驱动装置都设置在套管或其他水密性密封空间内。卸料口通过卸料导流槽与运输机械的传送装置对接。这样的螺旋清淤机可以并排地设置多个。

[0008] 运输平台由一个以上装有带式运输机或其他连续运输机械的筏单元板块组成。各筏单元板块之间沿侧边呈绑定式连接。最靠近清淤平台的筏单元板块的头部与清淤平台的尾部直接连接。各个筏单元板块从清淤平台到堤岸依次向后错开1/5-1/2个身位，整体呈雁行式排列。前一个筏单元板块运输机的卸载装置与后一个筏单元板块运输机的装载装置相对接。卸料后的传送带由水帘喷洒代替清扫装置。最接近堤岸的筏单元板块安装倾斜运输能力强的带式或螺旋式运输机，并使其卸料口位于堤岸的上方。每个筏单元板块都独立安装螺旋桨或浆轮、舵和自行式犁泥机以及电子控制系统。筏单元板块上所有机械装置都按电子控制系统的指令工作。

[0009] 发电平台主要装设水流发电和浮力发电装置，磁力发电只作为补充性和辅助性装置使用。水流发电和浮力发电可以分别独立使用，也可以组合成河水混合动力发电装置。独立的水流发电装置以筏单元板块为承载体，架设水车式水动机或悬挂模块式组装的螺旋桨式水动机组进行发电。在筏单元板块的居中部位设置一个可升降的筏排，在筏排上安装模块式组装的螺旋桨式水动机组，将筏排和水动机组沉到设计深度的水流中，就形成悬挂式水流发电装置。在筏单元板块居中部位间隔地设置水车式水动机和浮动机，使二者共用一个中心传动主轴同向旋转，并在浮动机周围设置挡水裙，挡水裙的下边缘与浮动机下链轮的水平直径齐平，浮动机的浮动汽缸用圆形或非圆形双壁汽缸，就构成河水混合动力发电装置。水流发电及河水混合动力发电装置用作移动式发电装置时，可替代一个或多个运输平台的筏单元板块，形成具有发电和运输双重功能的筏单元板块。固定式发电装置或发电站，在岸边或岸上设独立的浮力发电装置，在河中设水流发电或河水混合动力发电装置。固定式浮力发电装置选择靠近主河槽的堤岸修筑蓄水池，水池内蓄水水位与河槽年平均水位相等。自然进水口修在水池底部，通过引水管道与河槽底部相连。人工进水口开在水池蓄水位上部。排水口直接或通过管道连到堤外渠道或低洼处。冬季结冰的发电站要建暖房保护蓄水池。固定式发电装置或发电站通过沿岸布设的输配电线路或沿水流方向布设的、由小型筏排支撑的电缆进行送电。

[0010] 圆形或非圆形双壁汽缸有底部相连的内外两个汽缸壁。内壁通过封油与重力活塞贴合。外壁与重力活塞的顶面合围成气室，并有支架支撑。重力活塞和汽缸内壁的横截面可以是圆形、半圆形、半月形或其他适于油封的几何形。

[0011] 本发明的有益效果在于：

[0012] 1、用筏式单元板块代替船体不仅便于现场组装、造价低廉，而且吃水深度小，便于在较浅水条件下工作；2、使用浮动发电、水流发电和磁力发电为混合动力，将发电装置单独设置成一个功能平台，所有机械装置都由电动机来驱动，这就防止了在水动力条件变差时动力不足的问题，也便于选用各种通用机械装置，便于进行电子自动化控制；3、采用挖掘式清淤机械特别是螺旋清淤机进行水下清淤，直接采掘输出泥沙沉积物，与输出泥水混合物相比，清淤效率明显提高；4、用移动式运输单元板块在清淤平台侧后方雁行式排列，既能给清淤平台提供推动力，又将清淤平台的泥沙连续运输出来并直接送到堤岸，解决了制约清淤效率的运输瓶颈问题，使得高效快速清淤成为可能；5、采用可升降的浆轮作为支撑和行走工具、用沙中舵作为转向机构、用自行式犁泥机作制动机构，并用中心控制室的电子控制系统统一控制各个单元板块的所有机械装置，可以使庞大的河道清淤装置在协调可控的状态下工作；6、河水混合动力发电装置采用挡水裙为浮力发电提供不受水流干扰的静水工作条件的同时，还为相邻的水车式水流发电装置提供了人造急流条件。挡水裙的下边缘与浮动机下链轮的水平直径齐平，使通过下链轮下半个圆周的浮动汽缸的尾部受到水流冲击，使浮力发电又叠加了水流发电效果，增强了浮力发电能力；7、固定式发电装置或发电站的建立，在完成清淤工作任务的同时，也完成了河水发电站的建设任务，治理一条河流留下一系列电力遗产，取得双重重大经济效益；8双壁汽缸比起单壳汽缸气室的空间更大、汽缸的长度可以变短，可以在同样长的传动链条上放置更多的浮动汽缸，同时也增大了汽缸的横截面积，在挡水裙的下部可以受到更大的水流冲击力，从而能显著提高浮力发电的能力。附图说明

[0013] 图1、清淤平台示意图。1——带式运输机，2——驱动装置3——中心控制室，4——筏单元板块，5——钻头，6——轴承，7——螺旋运输机，8——浆轮，9——沙中舵，10——自行式犁泥机，11——河底沙床。

[0014] 图2、河水混合动力发电装置。12——水车式水动机，13——筏单元板块，14——共用中心传动主轴，15——浮动机，16——挡水裙，17——下链轮。

[0015] 图3、双壁式浮动汽缸。18——气室，19——支架，20——重力活塞，21——内壁，22——外壁。

具体实施方式

[0016] 实施例一，黄河下游某段河道的清淤工作

[0017] 1、河流水文地貌特征。河道呈东西走向，有河槽、心滩、边滩及河漫滩，宽10km，南北两岸有黄河大堤，堤坝高3m，宽9m。大堤高出堤外地面8m。主河槽向南岸侵蚀，最大水深6m，向北水逐渐变浅，1km外出露滩地，枯水期主河槽宽400m，滩地北部有分流河道。

[0018] 2、工程任务。将主河道南起600m清淤加深，南北两岸各新修建高出现滩地6m的新堤岸，堤岸上为生产生活用地。

[0019] 3、工程实施。枯水期采取地面施工办法对出露的滩地进行挖掘清理。在南北两岸各修建一座固定式河水发电站。施工前用扬升式清淤平台将主河道内的泥沙扬升至分支河道分岔口处，堵塞分支河道。在施工现场组装自行筏单元板块4，每个单元板块宽15m，长25m。清淤单元板块4并列安装6个口径80cm的螺旋清淤机7，分左右型，左型安装在板块前端右侧，右型则安装在左侧，配三台带式运输机1。每个运输单元板块也配备三台带式运输机
1。清淤从南北两侧向中间进行，北侧使用左型清淤机，南侧使用右型清淤机，顺流向东清淤。南侧从距南岸50m处开始清淤，将三个组装好的运输单元板块从左向右依次向后错开1/
3个身位，从侧面相互绑定。最左侧的为头筏，其头部中间用连接架与清淤平台尾部台架做铰链连接。最右侧的为尾筏，安装三台倾角70°的螺旋运输机7，卸料口直接对着排土机。将从发电站输变电设备上引出的电缆的卷线盘设置在尾筏上，向三个运输单元板块和清淤平台的各个电动机械送电。通过升降架将螺旋清淤机钻头5降到河底沙床11表面10cm以下的泥沙层中，钻头在向前钻进时通过内置螺纹状叶片将泥沙推到螺旋运输机7的末端，螺旋运输机7把泥沙卸载到清淤平台的带式运输机1上，然后再传递到运输平台首筏的运输机上，直至通过尾筏的螺旋机和岸上的排土机将泥沙直接排布在堤岸上，便完成了从挖掘到运输再到排土的一条龙连续工作程序。当清淤平台需要调整方向时，使用沙面浆轮8和沙中舵9系统，同时通过中心控制室3指挥运输平台的首筏、尾筏及其临近的筏单元板块做差异性驱动或制动，连同舵装置做出相应动作。当水流推力过大时，降下自行式犁泥机10加以制动。
当需要向河道内迁移清淤平台时，只需在运输平台的首筏和尾筏之间加入运输筏单元板块即可。清淤和运输平台都有浆系统，可逆流倒退，重新开始下一个清淤进程。北侧也照此方法从北岸向中间清淤，当两侧的清淤装置在河道中相遇时，整个河段的清淤工作即告完成。

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