专利名称：大管径污水管道清淤系统的淤泥作业装置的制作方法
技术领域：
本发明属于市政给排水管网工程技术领域，具体涉及针对大管径污水管道清淤的
淤泥作业装置。
背景技术：
随着城市规模的扩大和用水量的不断增多，城市的排水量也越来越大，排水管道 管径也越来越大，目前我国的排水管道管径最大已达3m以上，大管径污水管道清淤工作也
日益繁重。 目前国内外主要清淤方法有绞车清淤法、高压水射流清淤法和水冲刷清淤法。它 们都有各自的缺点和不足绞车清淤法适用各种管径的管道但该法需要人工下井送竹片， 井下非常恶劣的工作环境给工人带来极大不便，危害工人的健康，甚至会危害工人的生命； 高压水射流清淤法由于成本过高和冲刷效果的原因，通常只限于用于小于1. 3m直径的管 道，难以在大管径管道中推广；水冲刷清淤法要求管道本身必须有一定流量，淤泥不宜过多 (20%左右)，且上游的水不能从其它支路流走，同时保证不使上游水回流进入附近建筑物， 适用范围也大为受限。 另外还有通沟机清淤和Sielwolf系统清淤，其中通沟机清淤要求管壁规则光滑 且污物不能太多，且在大管径管道中难以操作；而Sielwolf清淤系统体积庞大且价格昂 贵，使用也大为受限。 以上这些方法都有各自的不足，且都不太适合大管径污水管道的清淤。
发明内容
本发明针对以上现有管道清淤方法和设备存在的问题，以及对大管径污水管道清
淤的不适用性，提出一种大管径污水管道清淤系统的淤泥作业装置，实现对大管径污水管
道的清淤，且无需人员下到管中作业，设备简单，成本及运行费用低，体积小，操作灵活。
本发明提出的大管径污水管道清淤系统的淤泥作业装置具有以下结构 它由一个井下清淤小船和地面操作控制系统构成，井下清淤小船通过缆绳和控制
线与地面操作控制系统连接。 所述井下清淤小船包括船体和安装在船体上的水下搅拌装置。船体上还安装有摄 像头，摄像头通过信号线连接地面的摄像头显示控制屏或通过无线方式与地面的摄像头显 示控制屏通讯。 所述地面操作控制系统包括缆绳、滑轮组、导杆、绞车以及控制箱，所述导杆与检 查井或地面相对固定，所述滑轮组安装在导杆上，缆绳通过滑轮组分别连接船体和绞车，控 制箱通过控制线连接水下搅拌装置。 本装置是整个清淤系统的一部分，工作是需要与设置在待清淤管段下游的污水过 水控制装置配合使用。 淤泥作业装置使用时，先由设置在待清淤管段下游的污水过水控制装置将管道中的污水控制在一定水位，这个水位是清淤小船方便工作的水位。 然后再将清淤小船从待清淤管段上游的检查井中放到清淤管道中，架好导杆，理 好缆绳。启动清淤小船上的高速防水电机，搅拌螺旋桨在电机的带动下开始作业将管底的 淤泥搅起，工作过程中清淤小船上的摄像头将拍摄的污水管中的情况传到地面上的摄像头 显示控制屏，地上工作人员通过观察显示控制屏来操作绞车，通过缆绳根据需要不断地调 节管中清淤小船的位置和方向。 最后，一个工作管段完成搅动作业后，关闭电动机，将清淤小船从管道中提出，并 通过设置在待清淤管段下游的污水过水控制装置迅速放掉之前在被清淤管道中累积的污 水，使被搅起的淤泥随水流冲走，由此达到清淤目的。
本发明的优点如下 本发明适用于大管径污水管道的清淤，无需人工下到管中作业，清淤过程简单且
淤泥采用流体输送方式耗能少，设备体积小，操作灵活，造价低，清淤效果好。且因配有摄像 头等设备，本装置除了用于清淤外还可以用作探测装置下井进入污水管中探测污水管中的
淤积和破损情况。
图1是使用本淤泥作业装置的清淤系统的工作原理图；图2是使用淤泥作业装置的本清淤系统中清淤管段上游检查井平面示意3是使用淤泥作业装置的本清淤系统中清淤管段下游检查井平面示意4是清淤小船的结构示意图；图4A是清淤小船的平面图；图4B是图4A的A-A剖面图；图4C是图4A的B-B剖面图；图5是本淤泥作业装置的中导杆构造示意图；图6是清淤系统中圆柱形充气橡胶闸门的结构示意图；图6A是圆柱形充气橡胶闸门的平面示意图； 图6B是图6A的C-C剖面图 图6C是图6A的D-D剖面图 图中l-高速防水电机
3-浮箱 5-浮箱支架
7-缆绳 9-滑轮 11-连接三通
13-控制箱
15-纟交车 17-清淤管道
19-空气软管 21-90°连接弯头
2-搅拌螺旋桨 4-连接角钢 6-摄像头 8-缆绳整合器 10-30°弯头 12-导杆
14-摄像头显示控制屏 16-导杆支撑 18-充放气装置 20-闸门控制杆 22-球形万向接头
23-连接四通 25-充气橡胶皮囊 27-清淤管段上游检查井 29-下游管道
24-可伸縮支撑骨架短管 26-孔洞
28-清淤管段下游检查井
具体实施例方式以下以使用淤泥作业装置的清淤系统为例来详细说明本装置的结构 参见图1、图2和图3，使用淤泥作业装置的清淤系统由淤泥作业装置和设置在待
清淤管段下游的污水过水控制装置组成。 淤泥作业装置包括井下清淤小船和清淤小船地上操作控制系统。 设置在待清淤管段下游的污水过水控制装置包括充气橡胶闸门以及充气橡胶闸
门地上充放气装置。 1、淤泥作业装置 (1)井下清淤小船，结合图1、图2、图4的图4A、图4B和图4C:它由两个浮箱3通 过四根连接角钢4连接而成，四根连接角钢固定在两浮箱的浮箱支架上。清淤小船上装有 一个高速防水电动机1、搅拌螺旋桨2和四个摄像头6。 浮箱3形状为长条形，高速防水电动机1和搅拌螺旋桨2装在两浮箱3的中间， 搅拌螺旋桨2方向斜向下即螺旋桨连接杆与水平面成一定夹角向下伸进水中，角度可取 60° 。四个摄像头6分别安装在两个浮箱的两头，摄像头均朝向小船的外侧，可与小船纵向 方向成45°夹角。 井下清淤小船工作时位于清淤管道17中，螺旋桨在电动机的带动下旋转搅动时 将淤泥搅起同时也提供一个使小船向前行走的推动力。螺旋桨应同时具有一定的硬度和柔 性，以保证螺旋桨在旋转工作时对水流的足够推动力和碰到坚硬物质时不至于损坏；螺旋 桨且应防缠绕以防止在工作时被缠绕物缠绕而影响作业。小船的四个角落安装的摄像头用 以观察污水管道中的情况以便为地上工作人员调整小船的工作位置和方向提供依据。
(2)清淤小船地上操作控制系统，结合图1、图2、图4的图4A、图4B和图4C :它由 一根可伸縮导杆12、滑轮9、导杆支撑16、两根缆绳7、一台绞车15、控制箱13、一个摄像头 显示控制屏14等组成。 清淤小船的两个浮箱上系两根缆绳7，两根缆绳一头系在地面上的绞车15上，一 头系在污水管道中的清淤小船上，分别通过安装在导杆12的四个滑轮9，在清淤小船浮箱 的这一头设一个缆绳整合器8，缆绳7穿过缆绳整合器8，工作人员操作绞车15通过调节缆 绳7来调节小船在管道中的工作位置和方向。缆绳整合器8可为两个30°的弯头焊接而 成，它使得小船工作时缆绳不至于晃动过于厉害而影响工作人员操作。绞车15和摄像头显 示控制屏14放在地面上离检查井lm远处。摄像头6通过信号线连接地面的摄像头显示控 制屏14或通过无线方式与地面的摄像头显示控制屏通讯。 导杆12插入到被清淤管段上游检查井27中，在地面上和检查井中分别用导杆支 撑16将导杆固定住。参见图5，导杆可伸縮，可由若干短钢管连接而成，这样导杆便可以伸 縮从而适应在不同深度的检查井中工作，同时也便于运输和存放。导杆的两端各接一个连 接三通11和30°弯头IO，从而在两端各装上两个滑轮9。
2、设置在待清淤管段下游的污水过水控制装置 参见图1、图3、图6的图6A、图6B和图6C，充气橡胶闸门包括圆柱形充气橡胶皮 囊25和定位机构，通过清淤管段下游检查井28放入工作位置。充气橡胶闸门工作时位于被 清淤管道的下游管道29中，地上充放气装置18通过空气软管19向充气橡胶闸门充放气。 充气橡胶闸门充气后起到拦水作用使被清淤管道中的水位上升以便清淤小船作业。
圆柱形充气橡胶皮囊25的大小可根据其所在管道大小的不同在一定范围内伸 縮，以适用于在不同直径的管道中工作。充气橡胶皮囊充气后的外径大小与被清淤管段下 游管道29的内径相等。充气橡胶皮囊25中心开圆形孔洞26，孔洞26的孔径为充气橡胶皮 囊外径的0. 6 0. 8倍，流量大时取上限，流量小时取下限。这样，充气橡胶皮囊在拦水的 同时使其具有一定的过水能力从而保证了被清淤管段中的水位在一定的合适高度而不至 于过高影响清淤小船工作或使上游管段产生倒灌现象。 充气橡胶皮囊25的一侧装有四个可伸縮支撑骨架短管24，它们起到橡胶闸门骨 架支撑的作用。可伸縮支撑骨架短管24始终要长于充气橡胶皮囊25的直径，这样在充气 橡胶皮囊充满气后可伸縮支撑骨架短管较橡胶皮囊多出来的那部分就卡在管口上，从而防 止了橡胶闸门被水流冲走。其中可伸縮支撑骨架短管24在竖直方向上的两根长得多一些 而横向上的两根长得少一些。可伸縮支撑骨架短管根据橡胶皮囊的大小自行伸縮。
可伸縮闸门控制杆20用以下放和提起橡胶闸门以及闸门充气时工作人员通过把 住控制杆来阻止闸门被冲走。可伸縮闸门控制杆20由若干短钢管连接而成，控制杆与充气 橡胶皮囊上的可伸縮支撑骨架短管24通过一个90。连接弯头21、一个球形万向接头22、一 个钢制连接四通23连接。因采用了球形万向接头22便使得闸门控制杆20和充气橡胶皮 囊25的相对位置可在一定范围内变动，增加了灵活性。闸门不用时控制杆可以从闸门上拆 卸下来，方便了控制杆和闸门的运输和存放。 充气橡胶皮囊25在有可伸縮支撑骨架短管24的一侧应作加厚处理，以防止水流 冲力和横向压力对橡胶皮囊的破坏。充气橡胶皮囊25通过空气软管19与地面上的空气充 放装置18连接，空气充放装置可为空压机。 以上只是一种结构形式的污水过水控制装置，对于此装置，还有其他很多实现形 式。 上述清淤系统的工作过程如下 第一步通过闸门控制杆将未充气的橡胶闸门放到待清淤管段下游的管道中，然 后通过地上空气充放装置向橡胶闸门充气，过程中地面上的工作人员把住闸门控制杆以防 止未充满气的橡胶闸门被水流冲走。 第二步待清淤管道中的水位上升到一定高度后将清淤小船从待清淤管段上游的 检查井中放到污水管中，架好导杆，理好缆绳。 第三步启动清淤小船上的高速防水电机，搅拌螺旋桨在电机的带动下开始作业 将管底的淤泥搅起，工作过程中清淤小船上的摄像头将拍摄的污水管中的情况传到地面上 的摄像头显示控制屏，地上工作人员通过观察显示控制屏来操作绞车，通过缆绳根据需要 不断地调节管中清淤小船的位置和方向。 第四步一个工作管段完成搅动作业后，关闭电动机，将清淤小船从管道中提出并 将充气橡胶闸门中的空气迅速放掉取出橡胶闸门。之前在被清淤管道中累积的污水便迅速流走，同时被搅起的淤泥随水流冲走。 一个工作管段的清淤作业完成，转入下一个工作管 段。
权利要求
大管径污水管道清淤系统的淤泥作业装置，其特征在于它由井下清淤小船和地面操作控制系统构成，井下清淤小船通过缆绳和控制线与地面操作控制系统连接；所述井下清淤小船包括船体和安装在船体上的水下搅拌装置；所述地面操作控制系统包括缆绳、滑轮组、导杆、绞车以及控制箱，所述导杆与检查井或地面相对固定，所述滑轮组安装在导杆上，缆绳通过滑轮组分别连接船体和绞车，控制箱通过控制线连接水下搅拌装置；地面操作控制系统通过对缆绳和收放实现对井下清淤小船的水平位置和方向位置调整。
2. 根据权利要求1所述的大管径污水管道清淤系统的淤泥作业装置，其特征在于所 述船体上安装有摄像头，摄像头通过信号线连接地面的摄像头显示控制屏或通过无线方式 与地面的摄像头显示控制屏通讯。
3. 根据权利要求1或2所述的大管径污水管道清淤系统的淤泥作业装置，其特征在 于所述水下搅拌装置包括至少一套高速防水电机和搅拌螺旋浆，高速防水电机安装在船 体上，其动力输出轴连接水下的搅拌螺旋浆，所述搅拌螺旋桨斜伸入水中。
4. 根据权利要求3所述的大管径污水管道清淤系统的淤泥作业装置，其特征在于所述船体采用至少两个浮箱通过连接件连接构成。
5. 根据权利要求3所述的大管径污水管道清淤系统的淤泥作业装置，其特征在于所 述缆绳有两根，两根缆绳在靠近船体一端安装有一个缆绳整合器；所述缆绳整合器为两个 30°的弯头焊接构成。
全文摘要
本发明提出一种大管径污水管道清淤系统的淤泥作业装置，它由井下清淤小船和地面操作控制系统构成，井下清淤小船通过缆绳和控制线与地面操作控制系统连接。井下清淤小船包括船体和安装在船体上的水下搅拌装置，地面操作控制系统包括缆绳、滑轮组、导杆、绞车以及控制箱，所述导杆与检查井或地面相对固定，所述滑轮组安装在导杆上，缆绳通过滑轮组分别连接船体和绞车，控制箱通过控制线连接水下搅拌装置。本装置是整个清淤系统的一部分，工作时需与设置在待清淤管段下游的污水过水控制装置配合使用，可实现大管径污水管道的清淤，被清淤管道管径在1m以上，且不用人工下到管中操作，设备处理能力强，体积小，灵活，成本及运行费用低，操作简单。
文档编号E03F9/00GK101701471SQ200910191040
公开日2010年5月5日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者何强, 刘鸿霞, 翟俊, 肖海文, 郝静, 郭大敬 申请人:重庆大学