一種自行筏式河道清淤裝置制造方法
【專利摘要】本發明提出一種自行筏式河道清淤裝置。它是一種以河水發電裝置為動力系統、以筏單元板塊或其組合體為載運工具、以水體流動力為自行動力的移動式連續清淤裝置。本發明采用帶鉆頭的螺旋清淤機在河底沙床中直接挖掘泥沙，用相互綁定的裝有帶式運輸機的筏單元板塊，組成移動浮橋式運輸通道，接力式的將泥沙直接送到堤岸，解決了傳統清淤機械效率低、運輸難等瓶頸問題。浮動機通過擋水裙與水車式水動機組合及采用雙壁浮動汽缸，使得浮力和水流發電能力都得到提高。在施工過程中修建的河水發電裝置或發電站，既可滿足自行筏式河道清淤裝置的用電需求，也可接入電網，取得治理一條河流留下一份電力遺產的雙重經濟效益。
【專利說明】一種自行筏式河道清淤裝置
(-)【技術領域】。
[0001]本發明涉及自行筏式河道清淤裝置【技術領域】。
(二)【背景技術】。
[0002]隨著全球性異常天氣的增多，江河發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積物的長期淤滯，水道變淺變窄，容洪能力變差，加之原有的防洪堤壩過矮過窄，且多為綿延數十公里以上的壟狀壩體，一旦遭遇超強洪水，發生洪澇災害幾乎是不可避免的。因此，全面清理加深河道、修建高地型全天候防洪堤岸已經成為最緊迫的水利工程任務。傳統水利工程技術和裝備耗能高、效率低、施工進度緩慢，難當此任。本發明人在《一種水動機械及其使用方法和用途》(申請號:201010000419.9)專利申請中提出了一種以水車式水動機等為動力裝置、以泥漿揚升機等為清淤裝置的河道清淤船。同時，還提出了用河道清出的泥沙在灘涂和堤岸造地的技術方案。由于這種河道清淤船采用的是單一船載水動機械，動力機械與清淤裝置直接傳動連接，輸出的又是泥水混合物，這就使得該套裝置存在動力不充足、不便于使用通用機械和清淤效率不夠高的技術缺陷，從而限制了該裝置的使用范圍。本發明就是要造出一種新裝置，使之能夠充分利用河流自生資源，高效地清除河道泥沙，經濟快速地修筑全天侯防洪堤壩。
(三)
【發明內容】
。
[0003]本發明所要解決的技術問題有三:一是怎樣為移動工作的清淤平臺提供河流自生的可再生能源動力；二是怎樣快速高效地清除河道泥沙；三是怎樣連續不斷地將泥沙直接搬運到堤岸上。
[0004]本發明所采用的技術方案是:
[0005]制造一種自行筏式河道清淤裝置，包括使用水動機械及河道清淤船、筏式人工島、浮力發動機和磁動機技術。自行筏式河道清淤裝置是一種以河水發電裝置為動力系統、以筏單元板塊或其組合體為載運工具、以水體流動力為自行動力的移動式連續清淤工作系統，包括裝有水動機械、浮動機和磁動機發電裝置的發電平臺或發電站、裝有挖掘式和/或揚升式機械的清淤平臺和裝有帶式運輸機或其他連續運輸機械的運輸平臺。筏單元板塊按照筏式人工島的建造方法制造，先由工廠化生產的筏單元節在清淤現場組裝成筏單元板塊，再由筏單元板塊組裝成各個功能性工作平臺。清淤平臺布置在河道清淤點。運輸平臺布置在清淤平臺的側后翼，組成移動浮橋式運輸通道。運輸平臺最末一個筏單元板塊安裝高傾角的連續運輸機，卸料口開在堤岸上方。發電平臺可隨清淤和運輸平臺一起移動，也可固定在一個地點，建成既可滿足清淤工程需要也可接入電網的發電裝置或發電站。
[0006]清淤平臺包括挖掘式清淤平臺和揚升式清淤平臺。揚升式清淤平臺是用一個筏單元板塊替代河道清淤船船體，用電力驅動系統取代螺旋式水動機、螺旋槳式水動機和水車式水動機組成的機械動力系統。挖掘式清淤平臺在一個筏單元板塊的頭部安裝螺旋清淤機或改進型斗輪挖掘機或斗輪取料機為清淤機械，加或不加帶式運輸機。改進型斗輪挖掘機或斗輪取料機取消行走裝置，直接以筏單元板塊頂層為底架。清淤平臺安裝可升降和轉向的機動漿輪、沙中舵和自行式犁泥機，尾部與最靠近的運輸平臺筏單元板塊的頭部作轉盤式鉸鏈連接。在平臺上安裝中心控制室。中心控制室內裝有對全套自行筏式河道清淤裝置進行統一操控的電子控制系統。
[0007]螺旋清淤機裝設在一個升降控制架上，由一個帶內螺紋葉片的鉆頭和一個彎曲螺旋運輸機通過內接鋼管連接而成。鋼管由支架支撐，鋼管內部由輻條和輪轂支撐。輪轂內設有螺旋運輸機末端軸承。鋼管外壁后端與螺旋運輸機的管壁或料槽固定連接，前端與鉆頭呈軸承連接。鉆頭外壁套裝齒輪傳動裝置和驅動裝置。鉆頭的連接、傳動和驅動裝置都設置在套管或其他水密性密封空間內。卸料口通過卸料導流槽與運輸機械的傳送裝置對接。這樣的螺旋清淤機可以并排地設置多個。
[0008]運輸平臺由一個以上裝有帶式運輸機或其他連續運輸機械的筏單元板塊組成。各筏單元板塊之間沿側邊呈綁定式連接。最靠近清淤平臺的筏單元板塊的頭部與清淤平臺的尾部直接連接。各個筏單元板塊從清淤平臺到堤岸依次向后錯開1/5-1/2個身位，整體呈雁行式排列。前一個筏單元板塊運輸機的卸載裝置與后一個筏單元板塊運輸機的裝載裝置相對接。卸料后的傳送帶由水簾噴灑代替清掃裝置。最接近堤岸的筏單元板塊安裝傾斜運輸能力強的帶式或螺旋式運輸機，并使其卸料口位于堤岸的上方。每個筏單元板塊都獨立安裝螺旋槳或漿輪、舵和自行式犁泥機以及電子控制系統。筏單元板塊上所有機械裝置都按電子控制系統的指令工作。
[0009]發電平臺主要裝設水流發電和浮力發電裝置，磁力發電只作為補充性和輔助性裝置使用。水流發電和浮力發電可以分別獨立使用，也可以組合成河水混合動力發電裝置。獨立的水流發電裝置以筏單元板塊為承載體，架設水車式水動機或懸掛模塊式組裝的螺旋槳式水動機組進行發電。在筏單元板塊的居中部位設置一個可升降的筏排，在筏排上安裝模塊式組裝的螺旋槳式水動機組，將筏排和水動機組沉到設計深度的水流中，就形成懸掛式水流發電裝置。在筏單元板塊居中部位間隔地設置水車式水動機和浮動機，使二者共用一個中心傳動主軸同向旋轉，并在浮動機周圍設置擋水裙，擋水裙的下邊緣與浮動機下鏈輪的水平直徑齊平，浮動機的浮動汽缸用圓形或非圓形雙壁汽缸，就構成河水混合動力發電裝置。水流發電及河水混合動力發電裝置用作移動式發電裝置時，可替代一個或多個運輸平臺的筏單元板塊，形成具有發電和運輸雙重功能的筏單元板塊。固定式發電裝置或發電站，在岸邊或岸上設獨立的浮力發電裝置，在河中設水流發電或河水混合動力發電裝置。固定式浮力發電裝置選擇靠近主河槽的堤岸修筑蓄水池，水池內蓄水水位與河槽年平均水位相等。自然進水口修在水池底部，通過引水管道與河槽底部相連。人工進水口開在水池蓄水位上部。排水口直接或通過管道連到堤外渠道或低洼處。冬季結冰的發電站要建暖房保護蓄水池。固定式發電裝置或發電站通過沿岸布設的輸配電線路或沿水流方向布設的、由小型筏排支撐的電纜進行送電。
[0010]圓形或非圓形雙壁汽缸有底部相連的內外兩個汽缸壁。內壁通過封油與重力活塞貼合。外壁與重力活塞的頂面合圍成氣室，并有支架支撐。重力活塞和汽缸內壁的橫截面可以是圓形、半圓形、半月形或其他適于油封的幾何形。
[0011]本發明的有益效果在于:
[0012]1、用筏式單元板塊代替船體不僅便于現場組裝、造價低廉，而且吃水深度小，便于在較淺水條件下工作；2、使用浮動發電、水流發電和磁力發電為混合動力，將發電裝置單獨設置成一個功能平臺，所有機械裝置都由電動機來驅動，這就防止了在水動力條件變差時動力不足的問題，也便于選用各種通用機械裝置，便于進行電子自動化控制；3、采用挖掘式清淤機械特別是螺旋清淤機進行水下清淤，直接采掘輸出泥沙沉積物，與輸出泥水混合物相比，清淤效率明顯提高；4、用移動式運輸單元板塊在清淤平臺側后方雁行式排列，既能給清淤平臺提供推動力，又將清淤平臺的泥沙連續運輸出來并直接送到堤岸，解決了制約清淤效率的運輸瓶頸問題，使得高效快速清淤成為可能；5、采用可升降的漿輪作為支撐和行走工具、用沙中舵作為轉向機構、用自行式犁泥機作制動機構，并用中心控制室的電子控制系統統一控制各個單元板塊的所有機械裝置，可以使龐大的河道清淤裝置在協調可控的狀態下工作；6、河水混合動力發電裝置采用擋水裙為浮力發電提供不受水流干擾的靜水工作條件的同時，還為相鄰的水車式水流發電裝置提供了人造急流條件。擋水裙的下邊緣與浮動機下鏈輪的水平直徑齊平，使通過下鏈輪下半個圓周的浮動汽缸的尾部受到水流沖擊，使浮力發電又疊加了水流發電效果，增強了浮力發電能力；7、固定式發電裝置或發電站的建立，在完成清淤工作任務的同時，也完成了河水發電站的建設任務，治理一條河流留下一系列電力遺產，取得雙重重大經濟效益；8雙壁汽缸比起單殼汽缸氣室的空間更大、汽缸的長度可以變短，可以在同樣長的傳動鏈條上放置更多的浮動汽缸，同時也增大了汽缸的橫截面積，在擋水裙的下部可以受到更大的水流沖擊力，從而能顯著提高浮力發電的能力。
(四)【專利附圖】
【附圖說明】。
[0013]圖1、清淤平臺示意圖。I—帶式運輸機，2—驅動裝置3—中心控制室，4—筏單元板塊，5——鉆頭，6——軸承，7——螺旋運輸機，8——漿輪，9——沙中舵，10——自行式犁泥機，11—河底沙床。
[0014]圖2、河水混合動力發電裝置。12——水車式水動機，13——筏單元板塊，14——共用中心傳動主軸，15——浮動機，16——擋水裙，17——下鏈輪。
[0015]圖3、雙壁式浮動汽缸。18——氣室，19——支架，20——重力活塞，21——內壁，22——外壁。
(五)【具體實施方式】。
[0016]實施例一，黃河下游某段河道的清淤工作
[0017]1、河流水文地貌特征。河道呈東西走向，有河槽、心灘、邊灘及河漫灘，寬IOkm,南北兩岸有黃河大堤，堤現聞3m,寬9m。大堤聞出堤外地面8m。主河槽向南岸侵蝕，最大水深6m,向北水逐漸變淺，Ikm外出露灘地，枯水期主河槽寬400m，灘地北部有分流河道。
[0018]2、工程任務。將主河道南起600m清淤加深，南北兩岸各新修建高出現灘地6m的新堤岸，堤岸上為生產生活用地。
[0019]3、工程實施。枯水期采取地面施工辦法對出露的灘地進行挖掘清理。在南北兩岸各修建一座固定式河水發電站。施工前用揚升式清淤平臺將主河道內的泥沙揚升至分支河道分岔口處，堵塞分支河道。在施工現場組裝自行筏單元板塊4，每個單元板塊寬15m，長25m。清淤單元板塊4并列安裝6個口徑80cm的螺旋清淤機7，分左右型，左型安裝在板塊前端右側，右型則安裝在左側，配三臺帶式運輸機I。每個運輸單元板塊也配備三臺帶式運輸機I。清淤從南北兩側向中間進行，北側使用左型清淤機，南側使用右型清淤機，順流向東清淤。南側從距南岸50m處開始清淤，將三個組裝好的運輸單元板塊從左向右依次向后錯開1/3個身位，從側面相互綁定。最左側的為頭筏，其頭部中間用連接架與清淤平臺尾部臺架做鉸鏈連接。最右側的為尾筏，安裝三臺傾角70°的螺旋運輸機7，卸料口直接對著排土機。將從發電站輸變電設備上引出的電纜的卷線盤設置在尾筏上，向三個運輸單元板塊和清淤平臺的各個電動機械送電。通過升降架將螺旋清淤機鉆頭5降到河底沙床11表面IOcm以下的泥沙層中，鉆頭在向前鉆進時通過內置螺紋狀葉片將泥沙推到螺旋運輸機7的末端，螺旋運輸機7把泥沙卸載到清淤平臺的帶式運輸機I上，然后再傳遞到運輸平臺首筏的運輸機上，直至通過尾筏的螺旋機和岸上的排土機將泥沙直接排布在堤岸上，便完成了從挖掘到運輸再到排土的一條龍連續工作程序。當清淤平臺需要調整方向時，使用沙面漿輪8和沙中舵9系統，同時通過中心控制室3指揮運輸平臺的首筏、尾筏及其臨近的筏單元板塊做差異性驅動或制動，連同舵裝置做出相應動作。當水流推力過大時，降下自行式犁泥機10加以制動。當需要向河道內遷移清淤平臺時，只需在運輸平臺的首筏和尾筏之間加入運輸筏單元板塊即可。清淤和運輸平臺都有漿系統，可逆流倒退，重新開始下一個清淤進程。北側也照此方法從北岸向中間清淤，當兩側的清淤裝置在河道中相遇時，整個河段的清淤工作即告完成。
【權利要求】
1.一種自行筏式河道清淤裝置，包括使用水動機械及河道清淤船、筏式人工島、浮力發動機和磁動機技術，其特征在于所述的自行筏式河道清淤裝置是一種以河水發電裝置為動力系統、以筏單元板塊或其組合體為載運工具、以水體流動力為自行動力的移動式連續清淤工作系統，包括裝有水動機械、浮動機和磁動機發電裝置的發電平臺或發電站、裝有挖掘式和/或揚升式機械的清淤平臺和裝有帶式運輸機或其他連續運輸機械的運輸平臺，筏單元板塊按照筏式人工島的建造方法制造，先由工廠化生產的筏單元節在清淤現場組裝成筏單元板塊(4)，再由筏單元板塊組裝成各個功能性工作平臺，清淤平臺布置在河道清淤點，運輸平臺布置在清淤平臺的側后翼，組成移動浮橋式運輸通道，運輸平臺最末一個筏單元板塊安裝高傾角的連續運輸機，卸料口開在堤岸上方，發電平臺可隨清淤和運輸平臺一起移動，也可固定在一個地點，建成既可滿足清淤工程需要也可接入電網的發電裝置或發電站。
2.根據權利要求1所述的自行筏式河道清淤裝置，其特征在于所述的清淤平臺包括挖掘式清淤平臺和揚升式清淤平臺，揚升式清淤平臺是用一個筏單元板塊替代河道清淤船船體，用電力驅動系統取代螺旋式水動機、螺旋槳式水動機和水車式水動機組成的機械動力系統，挖掘式清淤平臺在一個筏單元板塊的頭部安裝螺旋清淤機或改進型斗輪挖掘機或斗輪取料機為清淤機械，加或不加帶式運輸機(I)，改進型斗輪挖掘機或斗輪取料機取消行走裝置，直接以筏單元板塊頂層為底架，清淤平臺安裝可升降和轉向的機動漿輪(8)、沙中舵(9)和自行式犁泥機(10)，尾部與最靠近的運輸平臺筏單元板塊的頭部作轉盤式鉸鏈連接，在平臺上安裝中心控制室(3)，中心控制室內裝有對全套自行筏式河道清淤裝置進行統一操控的電子控制系統。
3.根據權利要求1或2所述的自行筏式河道清淤裝置，其特征在于所述的螺旋清淤機裝設在一個升降控制架上，由一個帶內螺紋葉片的鉆頭(5)和一個彎曲螺旋運輸機(7)通過內接鋼管連接而成，鋼管由支架支撐，鋼管內部由輻條和輪轂支撐，輪轂內設有螺旋運輸機末端軸承(6)，鋼管外壁后端與螺旋運輸機的管壁或料槽固定連接，前端與鉆頭呈軸承 (6)連接，鉆頭外壁套裝齒輪傳動裝置和驅動裝置(3)，鉆頭的連接、傳動和驅動裝置都設置在套管或其他水密性密封空間內，卸料口通過卸料導流槽與運輸機械的傳送裝置對接，這樣的螺旋清淤機可以并排地設置多個。
4.根據權利要求1所述的自行筏式河道清淤裝置，其特征在于所述的運輸平臺由一個以上裝有帶式運輸機(I)或其他連續運輸機械的筏單元板塊組成，各筏單元板塊之間沿側邊呈綁定式連接，最靠近清淤平臺的筏單元板塊的頭部與清淤平臺的尾部直接連接，各個筏單元板塊從清淤平臺到堤岸依次向后錯開1/5-1/2個身位，整體呈雁行式排列，前一個筏單元板塊運輸機的卸載裝置與后一個筏單元板塊運輸機的裝載裝置相對接，卸料后的傳送帶由水簾噴灑代替清掃裝置，最接近堤岸的筏單元板塊安裝傾斜運輸能力強的帶式或螺旋式運輸機，并使其卸料口位于堤岸的上方，每個筏單元板塊都獨立安裝螺旋槳或漿輪、舵和自行式犁泥機(10)以及電子控制系統，筏單元板塊上所有機械裝置都按電子控制系統的指令工作。
5.根據權利要求1所述的自行筏式河道清淤裝置，其特征在于所述的發電平臺主要裝設水流發電和浮力發電裝置，磁力發電只作為補充性和輔助性裝置使用，水流發電和浮力發電可以分別獨立使用，也可以組合成河水混合動力發電裝置，獨立的水流發電裝置以筏單元板塊為承載體，架設水車式水動機或懸掛模塊式組裝的螺旋槳式水動機組進行發電，在筏單元板塊的居中部位設置一個可升降的筏排，在筏排上安裝模塊式組裝的螺旋槳式水動機組，將筏排和水動機組沉到設計深度的水流中，就形成懸掛式水流發電裝置，在筏單元板塊(13)居中部位間隔地設置水車式水動機(12)和浮動機(15)，使二者共用一個中心傳動主軸(14)同向旋轉，并在浮動機周圍設置擋水裙(16)，擋水裙的下邊緣與浮動機下鏈輪(17)的水平直徑齊平，浮動機(15)的浮動汽缸用圓形或非圓形雙壁汽缸，就構成河水混合動力發電裝置，水流發電及河水混合動力發電裝置用作移動式發電裝置時，可替代一個或多個運輸平臺的筏單元板塊，形成具有發電和運輸雙重功能的筏單元板塊，固定式發電裝置或發電站，在岸邊或岸上設獨立的浮力發電裝置，在河中設水流發電或河水混合動力發電裝置，固定式浮力發電裝置選擇靠近主河槽的堤岸修筑蓄水池，水池內蓄水水位與河槽年平均水位相等，自然進水口修在水池底部，通過引水管道與河槽底部相連，人工進水口開在水池蓄水位上部，排水口直接或通過管道連到堤外渠道或低洼處，冬季結冰的發電站要建暖房保護蓄水池，固定式發電裝置或發電站通過沿岸布設的輸配電線路或沿水流方向布設的、由小型筏排支撐的電纜進行送電。
6.根據權利要求1或4所述的自行筏式河道清淤裝置，其特征在于所述的圓形或非圓形雙壁汽缸有底部相連的內外兩個汽缸壁，內壁(21)通過封油與重力活塞(20)貼合，外壁(22)與重力活塞(20)的頂面合圍成氣室(18)，并有支架(19)支撐，重力活塞(20)和汽缸內壁(21)的橫截面可以是圓形、半圓形、半月形或其他適于油封的幾何形。
【文檔編號】E02F5/28GK103469839SQ201310416511
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】馬瑞志 申請人:馬瑞志