一种拦污栅自动清污装置及其方法与流程

本发明涉及一种拦污栅自动清污装置及其方法，属于拦污栅自动清污装置设计技术领域。

背景技术：

拦污栅是设在泵站等进水口前用于拦阻水流挟带的水草、漂木等污物的框栅式结构，用以保护闸门、管道等设备的安全运行。拦污栅上的污物过多，不仅会压坏拦污栅，还会影响水流的正常通过。因此，及时清除拦污栅上的污物十分必要。目前，拦污栅主要依靠人工清污，劳动强度大，劳动效率低，且存在人身安全隐患。

技术实现要素：

本发明针对拦污栅的特点，设计一种拦污栅自动清污装置及其方法，根据污物堆积状态，对拦污栅进行自动清污，减轻工人劳动轻度，提高清污效率。

本发明的目的是这样实现的，一种拦污栅自动清污装置，包括拦污栅，其特征在于：设有清污臂工作单元、拦污栅压力测量单元、污物收集单元和控制单元；

所述清污臂工作单元包括底梁、轨槽、横梁、齿轮箱、齿轮、齿条、可伸缩清污臂、清污钩、可活动铰链、电机、电机控制器、油缸、液压泵、液压控制器，轨槽、底梁上分别设有第一凹槽、第二凹槽，拦污栅卡在轨槽的第一凹槽和底梁的第二凹槽内；

所述横梁与轨槽和底梁固定连接，齿条设置于横梁上；

所述齿轮箱置于横梁的顶部，可沿横梁顶面滑动；齿轮箱内设有传动齿轮、输入轴、输出轴，输出轴的一端在齿轮箱内，输出轴的另一端与齿轮固定连接，输入轴、输出轴依次经传动齿轮传动连接；电机和电机控制器置于齿轮箱上部，并与齿轮箱固定连接，电机上设有电机输出轴，电机的电机输出轴通过联轴器与齿轮箱内输入轴连接；电机输出轴的转动带动齿轮箱内输入轴的转动，输入轴的转动经传动齿轮带动输出轴的转动；所述齿轮置于齿条上，与齿条啮合连接，输出轴的转动带动齿轮在齿条上转动；

所述齿轮箱背向齿轮的一面设有连接板，连接板的一端与齿轮箱固定，另一端通过可活动铰链与可伸缩清污臂的顶部铰链连接；连接板与可伸缩清污臂之间还设有油缸，油缸的一端铰链连接于可伸缩清污臂上部，另一端铰链连接于连接板；可伸缩清污臂内部设有伸缩油缸；

所述清污钩设置于可伸缩清污臂的底部，清污钩的钩体面面向横梁下方的拦污栅；

所述拦污栅压力测量单元包括拦污栅、压力传感器、数据传送系统，压力传感器设置于拦污栅上，压力传感器通过数据传送系统与控制单元连接；

所述污物收集单元包括污物收集篮，污物收集篮放置于清污钩释放污物正下方的地面上；

所述控制单元分别与拦污栅压力测量单元的压力传感器和清污臂工作单元的电机控制器、液压控制器连接，所述可伸缩清污臂内部设有伸缩油缸，伸缩油缸、油缸均与液压泵通过油路管道连接；所述液压泵与液压控制器通过电路连接，电机与电机控制器通过电路连接；根据压力传感器的测得值，控制单元向电机控制器发送指令，控制电机的开关以及电机的正反转，控制单元向液压控制器发送指令，液压控制器控制伸缩油缸、油缸的伸缩，伸缩油缸的伸缩控制可伸缩清污臂的伸缩。

所述横梁的两端与轨槽的上端固定连接，底梁的两端与轨槽的下端固定连接，横梁与轨槽垂直，底梁与轨槽垂直。

所述压力传感器采用固定式安装在拦污栅上。

所述污物收集篮放置于清污钩释放污物正下方的地面上。

所述油缸的一端铰链连接于齿轮箱、可活动铰链之间的连接板上，另一端铰链连接于可活动铰链下部的可伸缩清污臂上。

一种拦污栅自动清污装置进行自动清污的方法，其特征在于：

通过压力传感器测量污物对拦污栅的压力数值，并将压力数值传送给控制单元，若压力数值达到清污临界值，控制单元向电机控制器发出开启指令，启动电机，电机输出轴通过联轴器带动齿轮箱内的输入轴转动，输入轴的转动经传动齿轮带动输出轴的转动，输出轴的转动，带动齿轮转动，通过齿轮与齿条的啮合传动，齿轮箱在横梁上沿横梁平行移动，带动连接板、可伸缩清污臂、清污钩沿横梁长度方向平行移动，直至可伸缩清污臂、清污钩移动到横梁下方拦污栅合适位置处，停止电机；

启动可伸缩清污臂，可伸缩清污臂伸长或缩短带动清污钩移动到对应拦污栅合适高度处，再启动油缸，油缸回缩带动可伸缩清污臂绕可活动铰链旋转，可伸缩清污臂向横梁下方的拦污栅移动，带动清污钩向拦污栅移动，实现清污钩对拦污栅上污物钩起；

然后可伸缩清污臂缩短带动清污钩向上移动，带动污物一起上行到指定高度，可伸缩清污臂缩短动作停止；

接着再启动电机，电机输出轴与之前方向反向转动，电机输出轴与之前方向反向转动通过联轴器带动齿轮箱内的输入轴反向转动，输入轴反向转动经传动齿轮带动输出轴反向转动，输出轴反向转动带动齿轮在齿条上反向转动，带动齿轮箱在横梁上沿横梁反向平行移动，带动连接板、可伸缩清污臂、清污钩沿横梁长度方向反向平行移动，直至可伸缩清污臂、清污钩移出横梁下方拦污栅位置处，移动到污物收集单元的污物收集篮上部，停止电机；

再启动油缸，油缸伸长带动可伸缩清污臂绕可活动铰链反向旋转，可伸缩清污臂向背向拦污栅的方向移动，带动清污钩向背离拦污栅的方向移动，实现清污钩上的污物倾倒至污物收集篮内；

在上述方法中，可伸缩清污臂内部设有伸缩油缸，伸缩油缸、油缸均与液压泵通过油路管道连接，控制单元分别与拦污栅压力测量单元的压力传感器和清污臂工作单元的电机控制器和液压控制器连接，电机与电机控制器通过电路连接，液压泵与液压控制器通过电路连接；控制单元向电机控制器发送指令，控制电机的开关以及电机的正反转，控制单元向液压控制器发送指令，控制伸缩油缸、油缸的伸缩，伸缩油缸的伸缩控制可伸缩清污臂的伸缩。

本发明结构合理、生产制造容易、使用方便，通过本发明，提供的一种拦污栅自动清污装置，包括清污臂工作单元、拦污栅压力测量单元、污物收集单元和控制单元；清污臂工作单元包括横梁、轨槽、底梁、齿轮、齿轮箱、齿条、可活动铰链、电机、电机控制器、液压泵、油缸、可伸缩清污臂；横梁与轨槽和底梁固定连接；齿条在所述横梁上；横梁、轨槽和底梁工作面垂直相互顶接；可伸缩清污臂与所述齿轮箱铰链连接；电机控制器与电机形成控制连接。

拦污栅压力测量单元由拦污栅、压力传感器、数据传送系统等组成；拦污栅卡在轨槽和所述底梁的凹槽内；压力传感器与所述拦污栅固定连接；所述污物收集单元由污物收集篮等组成；控制单元分别与所述拦污栅压力传感器和清污臂运动和动作控制器（清污臂工作单元）形成控制连接。清污臂是可伸缩臂。可活动铰链可调节连接板与可伸缩清污臂之间的夹角。

使用时，通过压力传感器测量污物对拦污栅的压力数值，若压力数值达到清污临界值，电机启动，通过齿轮和齿条传动，带动可伸缩清污臂向拦污栅方向做水平运动，到达指定位置后，齿轮和齿条运动停止；液压泵工作，可伸缩清污臂在臂内油缸（伸缩油缸）的作用下，臂身伸长到指定长度，臂内油缸（伸缩油缸）停止工作；控制可活动铰链向清污钩钩体内侧旋转指定角度，活动铰链运动结束；可伸缩清污臂缩短，带动污物一起上行到指定高度，可伸缩清污臂缩短动作停止；通过齿轮和齿条传动，带动可伸缩清污及污物一起向背离拦污栅方向做水平运动，到达污物收集篮上方，运动停止；可活动铰链向清污钩钩体外侧旋转指定角度，倾倒污物，完成一次清污工作。依次循环，完成所有污物的清除工作。

本发明装置可随时监控拦污栅上的污物存留量，并能对污物进行及时清除，降低了工人的劳动强度，使清污效率得到提高。本发明装置紧凑合理，装配方便，有利于推广。

本发明的有益效果为：本发明提供的一种拦污栅自动清污装置，装置紧凑合理，包括清污臂工作单元、拦污栅压力测量单元、污物收集单元和控制单元，与传统的人工清污相比，可随时监控拦污栅上的污物存留量，并能根据污物存留量及时清污，降低工人劳动强度，提高清污效率。

附图说明

图1是本发明的主视方向结构示意图；

图2是本发明的侧视方向结构示意图；

图中：1底梁、2拦污栅、3轨槽、4横梁、5齿轮箱、6齿轮、7齿条、8可伸缩清污臂、9清污钩、10输出轴、11连接板、12可活动铰链、13油缸。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图1-2所示，一种拦污栅自动清污装置，由清污臂工作单元、拦污栅压力测量单元、污物收集单元和控制单元构成；清污臂工作单元包括横梁4、轨槽3、底梁1、齿轮6、齿轮箱5、齿条7、可活动铰链12、电机、电机控制器、油缸13、可伸缩清污臂8、清污钩9；拦污栅压力测量单元包括拦污栅2、压力传感器、数据传送系统；污物收集单元包括污物收集篮；控制单元分别与所述拦污栅压力传感器和清污臂运动控制器形成控制连接。

具体为：

一种拦污栅自动清污装置，包括拦污栅2、清污臂工作单元、拦污栅压力测量单元、污物收集单元和控制单元。

所述清污臂工作单元包括底梁1、轨槽3、横梁4、齿轮箱5、齿轮6、齿条7、可伸缩清污臂8、清污钩9、可活动铰链12、电机、电机控制器、油缸13、液压泵、液压控制器，轨槽3、底梁1上分别设置第一凹槽、第二凹槽，拦污栅2卡在轨槽3的第一凹槽和底梁1的第二凹槽内。

所述横梁4与轨槽3和底梁1固定连接，齿条7设置于横梁4上。齿轮箱5置于横梁4的顶部，可沿横梁4顶面滑动；在齿轮箱5内设置传动齿轮、输入轴、输出轴10，输出轴10的一端在齿轮箱5内，输出轴10的另一端与齿轮6固定连接，输入轴、输出轴10依次经传动齿轮传动连接；电机和电机控制器置于齿轮箱5上部，并与齿轮箱5固定连接，在电机上设置电机输出轴，电机的电机输出轴通过联轴器与齿轮箱5内输入轴连接；电机输出轴的转动带动齿轮箱5内输入轴的转动，输入轴的转动经传动齿轮带动输出轴10的转动；齿轮6置于齿条7上，与齿条7啮合连接，输出轴10的转动带动齿轮6在齿条7上转动。

齿轮箱5背向齿轮6的一面设有连接板11，连接板11的一端与齿轮箱5固定，另一端通过可活动铰链12与可伸缩清污臂8的顶部铰链连接；连接板11与可伸缩清污臂8之间还设置油缸13，油缸13的一端铰链连接于可伸缩清污臂8上部，另一端铰链连接于连接板11；可伸缩清污臂8内部设有伸缩油缸。

清污钩9设置于可伸缩清污臂8的底部，清污钩9的钩体面面向横梁4下方的拦污栅2。

拦污栅压力测量单元包括拦污栅2、压力传感器、数据传送系统，压力传感器设置于拦污栅2上，压力传感器通过数据传送系统与控制单元连接；污物收集单元包括污物收集篮，污物收集篮放置于清污钩9释放污物正下方的地面上。

所述控制单元分别与拦污栅压力测量单元的压力传感器和清污臂工作单元的电机控制器、液压控制器连接，所述可伸缩清污臂8内部设有伸缩油缸，伸缩油缸、油缸13均与液压泵通过油路管道连接；所述液压泵与液压控制器通过电路连接，电机与电机控制器通过电路连接；根据压力传感器的测得值，控制单元向电机控制器发送指令，控制电机的开关以及电机的正反转，控制单元向液压控制器发送指令，控制伸缩油缸和油缸13的伸缩，伸缩油缸的伸缩控制可伸缩清污臂8的伸缩。

进一步的，横梁4的两端与轨槽3的上端固定连接，底梁1的两端与轨槽3的下端固定连接，横梁4与轨槽3垂直，底梁1与轨槽3垂直。压力传感器采用固定式安装在拦污栅2上。污物收集篮放置于清污钩9释放污物正下方的地面上。油缸13的一端铰链连接于齿轮箱5、可活动铰链12之间的连接板11上，另一端铰链连接于可活动铰链12下部的可伸缩清污臂8上。

使用时，通过压力传感器测量污物对拦污栅2的压力数值，并将压力数值传送给控制单元，若压力数值达到清污临界值，控制单元向电机控制器发出开启指令，启动电机，电机输出轴通过联轴器带动齿轮箱5内的输入轴转动，输入轴的转动经传动齿轮带动输出轴10的转动，输出轴10的转动，带动齿轮6转动，通过齿轮6与齿条7的啮合传动，齿轮箱5在横梁4上沿横梁4平行移动，带动连接板11、可伸缩清污臂8、清污钩9沿横梁4长度方向平行移动，直至可伸缩清污臂8、清污钩9移动到横梁4下方拦污栅2合适位置处，停止电机。

启动可伸缩清污臂8，可伸缩清污臂8伸长或缩短带动清污钩9移动到对应拦污栅2合适高度处，再启动油缸13，油缸13回缩带动可伸缩清污臂8绕可活动铰链12旋转，可伸缩清污臂8向横梁4下方的拦污栅2移动，带动清污钩9向拦污栅2移动，实现清污钩9对拦污栅2上污物钩起。

然后可伸缩清污臂8缩短带动清污钩9向上移动，带动污物一起上行到指定高度，可伸缩清污臂8缩短动作停止。

接着再启动电机，电机输出轴与之前方向反向转动，电机输出轴与之前方向反向转动通过联轴器带动齿轮箱5内的输入轴反向转动，输入轴反向转动经传动齿轮带动输出轴10反向转动，输出轴10反向转动带动齿轮6在齿条7上反向转动，带动齿轮箱5在横梁4上沿横梁4反向平行移动，带动连接板11、可伸缩清污臂8、清污钩9沿横梁4长度方向反向平行移动，直至可伸缩清污臂8、清污钩9移出横梁4下方拦污栅2位置处，移动到污物收集单元的污物收集篮上部，停止电机。

再启动油缸13，油缸13伸长带动可伸缩清污臂8绕可活动铰链12反向旋转，可伸缩清污臂8向背向拦污栅2的方向移动，带动清污钩9向背离拦污栅2的方向移动，实现清污钩9上的污物倾倒至污物收集篮内；

在上述方法中，可伸缩清污臂8内部设有伸缩油缸，伸缩油缸、油缸13均与液压泵通过油路管道连接，控制单元分别与拦污栅压力测量单元的压力传感器和清污臂工作单元的电机控制器和液压控制器连接，电机与电机控制器通过电路连接，液压泵与液压控制器通过电路连接；控制单元向电机控制器发送指令，控制电机的开关以及电机的正反转，控制单元向液压控制器发送指令，控制伸缩油缸和油缸13的伸缩，伸缩油缸的伸缩控制可伸缩清污臂8的伸缩。

本发明中，清污臂工作单元由横梁、轨槽、底梁、齿轮、齿轮箱、齿条、可活动铰链、电机、电机控制器、油缸、可伸缩清污臂、清污钩等组成，完成拦污栅上污物的清理工作；拦污栅压力测量单元由拦污栅、压力传感器和数据传送系统等组成，完成拦污栅上污物囤积量的测量；污物收集单元由污物收集篮等组成，完成污物的收集工作；控制单元分别与拦污栅压力传感器和清污臂运动控制器形成控制连接。本发明装置可随时监控拦污栅上的污物存留量，并能对污物进行及时清除，降低了工人的劳动强度，使清污效率得到提高。本发明装置紧凑合理，装配方便，有利于推广。