一種基于泥沙流變的流化促沖裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，包括：殼體、承載部件、進流部件、減振連接件、供流部件、振動單元、導流部件和補流部件；殼體設置在承載部件上，殼體的上部設有用于與進流部件聯通的孔，在殼體的底部開有用于與補流部件聯通的若干孔；進流部件設置在殼體前端側壁上，進流部件的上端連接減振連接件；供流部件設置在殼體內的上部，供流部件的前端與進流部件聯通，供流部件的底部與導流部件聯通；振動單元設置在殼體底部，振動單元的上部設置有進流口用于與導流部件聯通；補流部件設置在承載部件底部。本發明集成一體化，易安裝、拆卸，能在不同待處理區域反復使用，操作簡單，施工安全，廣泛適用于水庫、港池、航道等的清淤工程。
【專利說明】
一種基于泥沙流變的流化促沖裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及水利工程及水環境保護工程技術領域，具體地，涉及一種基于泥沙流變的流化促沖裝置。
【背景技術】
[0002]據2013年的普查，庫容10萬方及10萬方以上的水庫我國就有9.8萬余座。大型水庫約756座，其總庫容為7499.85億m3，占全國水庫總庫容的80.45%。中型水庫4938座，其總庫容為1119.76億m3 ；小型水庫93308座，其總庫容為703.51億m3。
[0003]全球水庫泥沙淤積問題相當嚴重。據統計，全球范圍內每年由于泥沙淤積水庫庫容的損失率約為I%，相當于500億m3的年庫容損失率。美國的年平均庫容損失率為0.22%，津巴布韋超過了 0.5%，摩洛哥約為0.7%，士耳其約為1.2%。我國水庫泥沙淤積問題更為嚴重。我國七大江河的年輸沙量高達23億t，成為這些水庫泥沙淤積的巨大來源，截至1981年我國水庫總淤積量達115億m3，占統計水庫總庫容的14.2 %，年平均庫容損失率高達2.3%。
[0004]針對水庫普遍存在的泥沙淤積問題，將我國常用的泥沙防治方法歸納總結為減少入庫泥沙、排沙沖沙出庫和機械清淤三類。減少入庫泥沙的方法主要包括:在水庫上游采取攔沙方法，減少入庫泥沙，是防止和減少水庫淤積的最根本辦法，常見方法有水土保持、修建攔泥壩、引洪放淤以及繞庫排渾等。排沙沖沙出庫方法包括排沙出庫和水力沖沙兩種類型。機械清淤利用設備直接將水庫淤沙挖除排出，實現減淤。常見清淤機械設備有挖泥船和水力吸泥清淤系統等。但對于淤泥質的粘性底床，由于粘性泥沙的粘滯力很高，難于沖刷或開挖，現有常規的方法在面對粘性泥沙時的清淤效率很低，因此亟待工藝上的創新與綜合措施的實施。
[0005]經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利申請號:200610162661.Χ，專利名稱為:水庫清淤裝置，該專利是一種水庫清淤裝置，是由多節管子組聯而成的Y字型結構，它在水庫中能以自然水壓為動力，高濃度小流量不間斷的向庫外排放泥沙，從而達到恢復庫容，增加發電量改善航道之目的，同時它還具有結構簡單，工作可靠等特點。其主要不足之處在于:I)無法沖動粘滯性高的底泥，在處理細顆粒粘性淤泥時，無法起到很好的效果2)裝置靈活性差，難以控制清淤位置與清淤深度。
[0006]中國專利申請號為:201310627643.4，專利名稱為:清淤船用耙吸裝置，該專利包括:括耙殼，耙殼由側面板和后端的后蓋圍成，在耙殼的前端留有淤泥進口，在耙殼的后端下面設有淤泥排口，排口處連接有淤泥排管;所述的耙殼內排列有豎向的多個隔板，在耙殼外側設有與高壓水槍相連接的供水管，供水管連接有多個分水管，分水管的端頭位于耙殼的下方。由于在耙殼內側有隔板，不但增加了耙殼的強度，而且使淤泥分別通過相鄰隔板之間進入，保證殼體內腔吸入的淤泥盡量均勻;供水管通過管路與船舶上的高壓供水裝置相接，供水裝置的水源為作業區域的海水或河水等，供水時，高壓水可自分水管射出，由于分水管連接在耙吸裝置處，使耙吸所處位置的沉積的淤泥被擊潰，與水混合形成松散的泥漿，便于被泥漿栗吸入。其不足之處主要在于:1)在處理高固結的粘性底泥時，由于底泥強度太高，高壓水沖刷的方法難以取得很好的效果;2)高壓水沖刷的能量利用率低，其能量不能直接作用于剪切泥土，能量損耗大;3)高壓水沖刷會造成大量底泥懸揚，造成環境污染。
【發明內容】
[0007]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種能夠流化泥質底床，大幅提尚底泥沖刷率的流化促沖裝置，所述裝置集成一體化，易安裝、拆卸，能在不同待處理區域反復使用，操作簡單，施工安全。
[0008]為實現以上目的，本發明采用了以下技術方案:
[0009]本發明提供一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，包括:殼體、承載部件、進流部件、減振連接件、供流部件、振動單元、導流部件和補流部件;其中:殼體設置在承載部件上，殼體的上部設有用于與進流部件聯通的孔，在殼體的底部開有用于與補流部件聯通的若干孔;進流部件設置在殼體前端側壁上，進流部件的上端連接減振連接件;供流部件設置在殼體內的上部，供流部件的前端與進流部件聯通，供流部件的底部與導流部件聯通;振動單元設置在殼體底部，振動單元的上部設置有進流口用于與導流部件聯通;補流部件設置在承載部件底部；
[0010]減振連接件連接用于提供高壓流體的外部高壓栗，高壓流體通過進流部件進入供流部件，并通過多個導流部件分配至各振動單元中，使各振動單元產生高頻振動，由于振動作用，底床泥沙被流化，補流部件自動插入底床中；通過補流部件流入底床的補流，底床進一步被流化。
[0011 ]優選地，所述殼體由金屬或高強度非金屬材料制成，殼體設置在泥撬上，用于為所述裝置的其它部件提供保護外殼。
[0012]優選地，所述泥撬由金屬或高強度非金屬材料制成，作為承載平臺，使所述裝置在泥面上平穩前進以防止陷入底床。
[0013]優選地，所述進流管是外部流管與供流部件之間的連接通道，使得流體能夠流入供流部件中。
[0014]優選地，所述減振接頭由非金屬彈性材料制成，用于消減振動對外部的影響，減小振動能量損耗。
[0015]優選地，所述供流部件是在殼體內部上方隔離出的一蓄流腔室，用于將流體均勻分配至各振動單元。
[0016]優選地，所述振動單元為將高壓流體產生的動能轉化為高頻振動的振動器；多個振動單元安裝在殼體底部，作為振動流化作用的發生器。
[0017]優選地，所述導流部件是聯通供流室與振動單元的漏斗形管道，使得供流室中的流體能高速流入振動單元中，為振動單元提供動力。
[0018]優選地，所述補流部件為由高強度材料制成的空心圓柱;補流部件設置在承載部件底部并與殼體底部所開的孔聯通，用于將振動單元產生的振動傳遞到底床泥沙，并將殼體內的流體補入作用面以沖洗泥沙。
[0019]進一步的，所述裝置進一步包括拖曳部件，拖曳部件設置在殼體前部，用于將所述裝置拖曳至指定區域。
[0020]優選地，所述拖曳部件由高強度金屬材料制成，拖曳部件連接所述殼體與外部動力源，外部動力源通過拖曳部件拖曳所述裝置前進。
[0021]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0022]本發明通過振動作用將淤積泥沙流化，大幅降低底泥粘滯力，可以顯著提高底泥沖刷率，大幅增強了底床的清淤效率;使用流動發生的振動方式，能耗低，并且能通過補流進一步加強促沖效果;定點振動的方式使得清淤位置可控，清淤深度可控，作用范圍可控，提高了清淤作業的可控性;本發明裝置集成一體化，易安裝、拆卸，能在不同待處理區域反復使用，操作簡單，施工安全。本發明廣泛適用于為水庫，港池，航道等的清淤工程。
【附圖說明】
[0023]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0024]圖1為本發明一實施例整體結構不意圖；
[0025]圖2為本發明一實施例局部剖視示意圖；
[0026]圖中:殼體1、泥撬2、進流管3、減振接頭4、供流室5、振動單元6、導流管7、補流柱8、拖纜9。
【具體實施方式】
[0027]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0028]為便于理解具體技術方案，以下實施例中，承載部件采用泥撬為例，進流部件采用進流管為例，減振連接件采用減振接頭為例，供流部件采用供流室為例，導流部件采用導流管為例，補流部件采用補流柱為例，應當理解的是，在其他實施例中，這些部件也可以采用其他的實現形式，只要能實現本發明中所對應的功能即可。
[0029]實施例1
[0030]如圖1-2所示，本實施例提供一種液動振動器支持的流化促沖裝置，該裝置由殼體1、泥撬2、進流管3、減振接頭4、供流室5、振動單元6、導流管7、補流柱8和拖纜9構成，其中:殼體I設置在泥撬2上，在殼體I的上部開孔與進流管3聯通，在殼體I的底部開有數孔與補流柱8聯通;進流管3設置在殼體I前端側壁上，進流管3的上端連接減振接頭4;供流室5設置在殼體I內上部，供流室5的前端與進流管3聯通，供流室5的下部與多個導流管7聯通;振動單元6設置在殼體I底部，振動單元6的上部進流口與導流管7聯通;補流柱8設置在泥撬2底部；拖纜9設置在殼體I前部。
[0031]本實施例中，所述殼體I是由不銹鋼鋼板制作的高0.5m、寬6m、長3m的長方體，其作用是為裝置的其它部件提供保護外殼。
[0032]本實施例中，所述泥撬2由2cm厚鋼板制成，作為承載平臺，使其在泥面上平穩前進。
[0033]本實施例中，所述進流管3是由不銹鋼管材制成的直徑0.1m、高0.2m的圓管，作為外部水管與供流室5之間的連接通道。
[0034]本實施例中，所述減振接頭4是由橡膠材料制成的圓柱形連接頭，其作用是消減由殼體I傳來的振動對外部的影響，減小振動能量損耗。
[0035]本實施例中，所述供流室5是由不銹鋼板在殼體I內部上方隔離出來的一個高
0.1m、寬6m、長3m的蓄水腔室，其作用是將水均勻分配至各振動單元6。
[0036]本實施例中，所述振動單元6是24個頻率可達10Hz的液動振動器，分為4排6列均勻分布殼體I底部，作為振動流化作用的發生器。
[0037]本實施例中，所述導流管7是由耐壓1.6mpa的PE材料制成的漏斗形圓管，其作用是將供流室5中的水導入振動單元6之中。
[0038]本實施例中，所述補流柱8是由5mm壁厚鋼管制成的直徑為5cm的空心圓柱，設置在泥撬2底部，與殼體I底部所開的孔聯通，其作用是將振動單元6產生的振動傳遞到底床泥沙，并將殼體I內的水補入作用面，沖洗泥沙，加強促沖效果。
[0039]本實施例中，所述拖纜9是直徑9.3mm的鋼絲繩，連接所述裝置與外部動力源，外部動力源通過拖纜9拖曳整個所述裝置前進。
[0040]本實施例所述裝置運行時:將所述裝置放至床面，通過拖纜9在指定作業區域內拖曳前進;外部高壓水栗通過管道連接到減振接頭4處供水，高壓水通過進流管3進入供流室5，并通過導流管7分配至各振動單元6，使其產生高頻振動；由于振動作用，底床泥沙被流化，補流柱8自動插入底床中；通過補流柱8流入底床的補水，底床進一步被流化，顯著降低補流柱8周圍底床泥沙的粘滯力，從而大幅提尚其沖刷率，達到尚效節能、且清游位置和范圍可控的清淤效果。
[0041]應當理解的是，本實施例中所述裝置的拖纜9也可以省略，可以采用其他的手段將整個裝置運到所在作業區域。
[0042]實施例2
[0043]如圖1-2所示，本實施例提供一種氣動振動器支持的流化促沖裝置，該裝置由殼體
1、泥撬2、進流管3、減振接頭4、供流室5、振動單元6、導流管7、補流柱8和拖纜9構成，其中:殼體I設置在泥撬2上，在殼體I的上部開孔與進流管3聯通，在殼體I的底部開有數孔與補流柱8聯通;進流管3設置在殼體I前端側壁上，進流管3的上端連接減振接頭4;供流室5設置在殼體I內上部，供流室5的前端與進流管3聯通，供流室5的下部與多個導流管7聯通;振動單元6設置在殼體I底部，振動單元6的上部進流口與導流管7聯通;補流柱8設置在泥撬2底部；拖纜9設置在殼體I前部。
[0044]本實施例中，所述殼體I是由不銹鋼鋼板制作的高0.3m、寬6m，長3m的長方體，其作用是為裝置的其它部件提供保護外殼。
[0045]本實施例中，所述泥撬2由2cm厚鋼板制成，作為承載平臺，使其在泥面上平穩前進。
[0046]本實施例中，所述進流管3是由不銹鋼管材制成的直徑0.05m、高0.2m的圓管，作為外部進氣管與供流室5之間的連接通道。
[0047]本實施例中，所述減振接頭4是由橡膠材料制成的圓柱形連接頭，其作用是消減由殼體I傳來的振動對外部的影響，減小振動能量損耗。
[0048]本實施例中，所述供流室5是由不銹鋼板在殼體I內部上方隔離出來的一個高0.05m、寬6m、長3m的腔室，其作用是將氣體均勻分配至各振動單元6中。
[0049]本實施例中，所述振動單元6是24個頻率可達200Hz的氣動振動器，分為4排6列均勻分布殼體I底部，作為振動流化作用的發生器。
[0050]本實施例中，所述導流管7是由耐壓1.6mpa的PE材料制成的漏斗形圓管，其作用是將供流室5的氣體導入振動單元6之中。
[0051]本實施例中，所述補流柱8是由5mm壁厚鋼管制成的直徑為5cm的空心圓柱，設置在泥撬2底部，與殼體I底部所開的孔聯通，其作用是將振動單元6產生的振動傳遞到底床泥沙，并將殼體I內的氣體補入作用面，沖洗泥沙，加強促沖效果。
[0052]本實施例中，所述拖纜9是直徑9.3mm的鋼絲繩，連接所述裝置與外部動力源，外部動力源通過拖纜9拖曳整個所述裝置前進。
[0053]應當理解的是，本實施例中所述裝置的拖纜9也可以省略，可以采用其他的手段將整個裝置運到所在作業區域。
[0054]本實施例所述裝置運行時:將所述裝置放至床面，通過拖纜9在指定作業區域內拖曳前進;外部高壓氣栗通過管道連接到減振接頭4處供氣，高壓氣體通過進流管3進入供流室5，并通過導流管7分配至各振動單元6，使其產生高頻振動；由于振動作用，底床泥沙被流化，補流柱8自動插入底床中；通過補流柱8導入氣體對流化底床的剪切作用，底床進一步被流化，顯著降低補流柱8周圍底床泥沙的粘滯力，從而大幅提高其沖刷率，達到高效節能、且清淤位置和范圍可控的清淤效果。
[0055]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【主權項】
1.一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，包括:殼體、承載部件、進流部件、減振連接件、供流部件、振動單元、導流部件和補流部件;其中:殼體設置在承載部件上，殼體的上部設有用于與進流部件聯通的孔，在殼體的底部開有用于與補流部件聯通的若干孔;進流部件設置在殼體前端側壁上，進流部件的上端連接減振連接件;供流部件設置在殼體內的上部，供流部件的前端與進流部件聯通，供流部件的底部與導流部件聯通;振動單元設置在殼體底部，振動單元的上部設置有進流口用于與導流部件聯通;補流部件設置在承載部件底部； 減振連接件連接用于提供高壓流體的外部高壓栗，高壓流體通過進流部件進入供流部件，并通過多個導流部件分配至各振動單元中，使各振動單元產生高頻振動，由于振動作用，底床泥沙被流化，補流部件自動插入底床中；通過補流部件流入底床的補流，底床進一步被流化。2.根據權利要求1所述的一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，所述殼體由金屬或高強度非金屬材料制成，所述承載部件由金屬或高強度非金屬材料制成。3.根據權利要求1所述的一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，所述進流部件是外部流管與供流部件之間的連接通道，使得流體能夠流入供流部件中。4.根據權利要求1所述的一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，所述減振連接件由非金屬彈性材料制成，用于消減振動對外部的影響，減小振動能量損耗。5.根據權利要求1所述的一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，所述供流部件是在殼體內部上方隔離出的一蓄流腔室，用于將流體均勻分配至各振動單元。6.根據權利要求1所述的一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，所述振動單元為將高壓流體產生的動能轉化為高頻振動的振動器，多個振動單元安裝在殼體底部，作為振動流化作用的發生器。7.根據權利要求1所述的一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，所述導流部件是聯通供流室與振動單元的漏斗形管道，使得供流室中的流體能高速流入振動單元中，為振動單元提供動力。8.根據權利要求1所述的一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，所述補流部件為由高強度材料制成的空心圓柱，補流部件設置在承載部件底部并與殼體底部所開的孔聯通，用于將振動單元產生的振動傳遞到底床泥沙，并將殼體內的流體補入作用面以沖洗泥沙。9.根據權利要求1-8任一項所述的一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，所述裝置進一步包括拖曳部件，拖曳部件設置在殼體前部，用于將所述裝置拖曳至指定區域。10.根據權利要求9所述的一種基于泥沙流變的流化促沖裝置，其特征在于，所述拖曳部件由高強度金屬材料制成，拖曳部件連接所述殼體與外部動力源，外部動力源通過拖曳部件拖曳所述裝置前進。
【文檔編號】E02B3/02GK106087855SQ201610430422
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】喻國良, 張民曦, 王聞愷
【申請人】上海交通大學