一种工程船舶用砂水混合装置的制作方法

本发明属于疏浚工程技术领域，特别是涉及一种工程船舶用砂水混合装置。

背景技术：

近年来随着人类对港口的开发和利用，填海造地工程越来越多，使得工程需要大量的砂料，然而施工要求也越来越高。目前的填海造地工艺一般将砂料直接倾倒或通过水力抛掷到施工区域，水域污染比较严重，很难满足工程的需要。

挖泥船是填海造地工程常用的工程船舶，其中以绞吸挖泥船和耙吸挖泥船为主力船舶。绞吸挖泥船虽然可以在浅水区作业，但不具有存储砂料的泥仓，目前采取的施工方法是用配套的专门储存泥砂的泥驳将砂料直接倾倒在海底，这样导致泥砂在水中大面积扩散，对海洋环境影响很大，不能满足环保要求。耙吸挖泥船虽然具有存储砂料的泥仓，然后用水力方法进行砂料的抛掷作业或者短距离吹送，对水体的污染依然很大，耙吸挖泥船的施工对水深要求大，在浅水工况下无法施工，并且耙吸船吹送的距离较短。此外，还有一些砂水混合装置，虽然能在浅水的工程中吹砂作业，但是装置砂料储存的能力不足，而且每次砂料供给都耗费大量的料口定位时间，制约了施工的连续性，降低了施工效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种结构简单、便于实现、制造成本低、经济实用和施工效率高的工程船舶用砂水混合装置。

本发明是这样实现的，一种工程船舶用砂水混合装置，包括腔体一、腔体二、输送管道和输送泵；所述腔体一位于腔体二的正下方，所述腔体一和腔体二相连通；所述腔体一的底部出口通过连接管与输送管道相连通，输送管道的入口和出口端均设置有输送泵；所述腔体二的侧壁为可使砂料快速下落的弧形结构。

在上述技术方案中，优选的，所述腔体一分为左右对称设置且相互独立的偶数个分腔体，左右两侧每侧的分腔体的底部出口均分别通过连接管与一输送管道相连通，两个输送管道的入口和出口端均设置有输送泵。

在上述技术方案中，进一步优选的，每个所述分腔体的入口的面积均大于其出口的面积。

在上述技术方案中，进一步优选的，每个所述连接管上均设置有阀门。

在上述技术方案中，进一步优选的，每个所述分腔体的出口的形状均为圆形。

在上述技术方案中，优选的，所述腔体二具有四个侧壁，每个侧壁均为下部向内凹陷的弧形结构。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述腔体二的前后两个侧壁的上端间距与下端间距的比值为1.81～2.19。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述腔体二的左右两个侧壁的上端间距与下端间距的比值为1.21～1.39。

在上述技术方案中，更进一步优选的，所述腔体二的前后两个侧壁的下端切向与竖直方向的夹角均为0°～9°，所述腔体二的左右两个侧壁的下端切向与竖直方向的夹角均为0°～9°。

在上述技术方案中，优选的，所述腔体二的正上方具有腔体三，所述腔体三与腔体二相连通。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明的工程船舶用砂水混合装置，能够增加砂料的混合流畅性能，减少砂料堵口现象，实现工程船舶的连续性作业；

2、本发明的工程船舶用砂水混合装置，能够实现工程船舶两侧的砂料独立作业，增加了施工多样性；

3、本发明的工程船舶用砂水混合装置，能够提供砂水混合物的水力补偿，提高了砂料的输送效率；

4、本发明的工程船舶用砂水混合装置，具有砂料储存的能力，提高了施工的连续性；

5、本发明的工程船舶用砂水混合装置，减少砂料供给的料口定位时间，提高了施工的效率；

6、本发明的工程船舶用砂水混合装置，结构简单，能够明显地减少材料成本和人工成本。

附图说明

图1是本发明的实施例提供的工程船舶用砂水混合装置的前侧视角的结构示意图；

图2是本发明的实施例提供的工程船舶用砂水混合装置的后侧视角的结构示意图；

图3是本发明的实施例提供的工程船舶用砂水混合装置的左侧视角的结构示意图；

图4是本发明的实施例提供的工程船舶用砂水混合装置的右侧视角的结构示意图。

图中：1、挖泥船用水下砂料混合及输送装置，2、腔体一，3、腔体二，4、腔体三，5、侧壁一，6、侧壁二，7、侧壁三，8、侧壁四，9、侧壁五，10、侧壁六，11、侧壁七，12、侧壁八，13、出口一，14、出口二，15、出口三，16、出口四，17、入口一，18、入口二，19、入口三，20、入口四，21、入口五，22、入口六，23、连接管一，24、连接管二，25、连接管三，26、连接管四，27、输送管道一，28、输送管道二，29、阀门一，30、阀门二，31、阀门三，32、阀门四，33、输送泵一，34、输送泵二，35、输送泵三，36、输送泵四，37、吸入口一，38、吸入口二，39、吸入口三，40、吸入口四，41、泵出口一，42、泵出口二，43、泵出口三，44、泵出口四。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“二”、“三”、“四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1～4所示，一种工程船舶用砂水混合装置，包括腔体一2、腔体二3、输送管道和输送泵；所述腔体一2位于腔体二3的正下方，所述腔体一2和腔体二3相连通；所述腔体一2的底部出口通过连接管与输送管道相连通，输送管道的入口和出口端均设置有输送泵；所述腔体二3的侧壁为可使砂料快速下落的弧形结构。

所述腔体一2分为左右对称设置且相互独立的偶数个分腔体，分腔体的个数可为两个、四个或六个，本实施例优选四个，左右两侧每侧的分腔体的底部出口均分别通过连接管与一输送管道相连通，两个输送管道的入口和出口端均设置有输送泵。

每个所述分腔体的入口的面积均大于其出口的面积。

每个所述连接管上均设置有阀门。

每个所述分腔体的出口的形状均为圆形。

所述腔体二3具有四个侧壁，每个侧壁均为下部向内凹陷的弧形结构，并在连接处圆滑过渡。

所述腔体二3的前后两个侧壁的上端间距与下端间距的比值为1.81～2.19。

所述腔体二3的左右两个侧壁的上端间距与下端间距的比值为1.21～1.39。

所述腔体二3的前后两个侧壁的下端切向与竖直方向的夹角均为0°～9°，所述腔体二3的左右两个侧壁的下端切向与竖直方向的夹角均为0°～9°。

所述腔体二3的正上方具有腔体三4，所述腔体三4与腔体二3相连通。

本实施例的具体结构和装配详述如下：

如图1～4所示：一种工程船舶用砂水混合装置1，包括腔体一2、腔体二3、输送管道一27、输送管道二28、输送泵一33、输送泵二34、输送泵三35和输送泵四36；所述腔体一2和腔体二3相连通，腔体一2位于腔体二3的正下方。

腔体一2分为左右对称设置且相互独立的四个分腔体，左侧有两个分腔体，右侧有两个分腔体，当左侧砂源供料时，左侧的两个分腔体用于砂水的混合；当右侧砂源供料时，右侧的两个分腔体用于砂水的混合。

所述腔体一2顶部具有四个入口，即入口一17、入口二18、入口三19和入口四20，所述腔体一2底部具有四个出口，即出口一13、出口二14、出口三15和出口四16；所述入口一17与入口二18的几何尺寸相同，所述入口三19与入口四20的几何尺寸相同。所述入口一17和入口三19的几何形状可以为矩形，也可以为非矩形，例如圆形或者其他多端弧组成的形状，本实施例优选为矩形。所述入口一17、入口二18、入口三19和入口四20的几何形状均为矩形。

所述入口一17正对着出口13，所述入口二18正对着出口14，所述入口三19正对着出口15，所述入口四20正对着出口16。所述入口一17的面积大于出口13的面积，所述入口二18的面积大于出口14的面积，所述入口三19的面积大于出口15的面积，所述入口四20的面积大于出口16的面积，便于砂料的下落和汇集。

所述腔体一的出口一13和出口三15分别通过连接管一23和连接管三25与输送管道一27连接，并互相连通，所述腔体一的出口二14和出口四16分别通过连接管二24和连接管四26与输送管道二28连接，并互相连通；所述输送泵一33位于输送管道一27的入口端，所述输送泵二34位于输送管道二28的入口端，所述输送泵三35位于输送管道一27的出口端，所述输送泵四36位于输送管道二28的出口端。

所述腔体一的出口的形状和连接管的形状对应，连接管一23、连接管二24、连接管三25和连接管四26均为短管，四个连接管横截面的形状可为圆形，也可以为矩形、椭圆形或者其他形状，本实施例优选横截面为圆形的管。所述出口一13的形状为圆形，所述出口二14的形状为圆形，所述出口三15的形状为圆形，所述出口四16的形状为圆形。

所述连接管一23具有阀门一29，所述连接管二24具有阀门二30，所述连接管一25具有阀门三31，所述连接管一26具有阀门四32。阀门的作用是根据施工的需要进行砂料混合输送的调节。关闭阀门一29，则砂料无法通过连接管一23，这样当砂源量较小时可仅通过一个入口(例如入口三19)进行施工。当砂源量较大时，可两个入口(例如入口一17和入口三19)同时参与施工。同理，左侧的两个入口(入口二18和入口四20)参与左侧的砂水混合作业。

所述腔体一2的入口一17和入口三19在工程船舶的右侧，作业可以在工程船舶的右侧进行，砂料通过所述腔体一2的入口一17和入口三19，然后分别通过连接管一23和连接管三25进入到输送管道一27，在输送泵一33和输送泵三35的作用下进行高效的砂料运送。所述腔体一2的入口二18和入口四20在工程船舶的左侧，作业可以在工程船舶的左侧进行，砂料通过所述腔体一2的入口二18和入口四20，然后分别通过连接管二24和连接管四26进入到输送管道二28，在输送泵二34和输送泵四36的作用下进行高效的砂料运送。能够实现工程船舶两侧的砂料独立作业，增加了施工多样性。

腔体二3为上大下小形式的腔体，所述腔体二3具有侧壁一5、侧壁二6、侧壁三7和侧壁四8四个侧壁，所述侧壁一5为弧形结构，所述侧壁二6为弧形结构，所述侧壁三7为弧形结构，所述侧壁四8为弧形结构。腔体二3的四个侧壁均是弧形结构，利于砂料的下落。当砂料落在侧壁一5、侧壁二6、侧壁三7或侧壁四8时，由于弧形侧壁的结构，砂料在重力作用下快速下落。

所述侧壁一5与侧壁四8的上端间距与下端间距的比值为1.81～2.19，所述侧壁三6与侧壁三7的上端间距与下端间距的比值为1.21～1.39，这样能够保证腔体二3具有一个存储砂料和下落砂料的良好的性能。优选地，当入口五21为矩形形状时，所述侧壁一5与侧壁四8上端的间距基本上就是入口五21的长度，所述侧壁三6与侧壁三7上端的间距基本上就是入口五21的宽度；所述侧壁一5与侧壁四8下端间距基本上就是腔体二3的出口或者腔体一2的入口(入口一17和入口三19长度之和、或入口二18和入口四20的长度之和)的长度，所述侧壁三6与侧壁三7的下端间距基本上就是腔体二3的出口或者腔体一2的入口(入口一17和入口三19宽度之和、或入口二18和入口四20的宽度之和)的宽度。

所述腔体二3的正上方具有腔体三4，所述腔体三4与腔体二3连接，并互相连通。砂料通过腔体二3的上端的入口五21进入到腔体二3，根据施工需要分别进入到所述腔体一2的入口一17、入口二18、入口三19或入口四20，也就汇集到腔体一2中。

砂料通过腔体三4上端的入口六22进入到腔体三4中，然后通过腔体二3的上端的入口五21进入到腔体二3中，实现了砂水的“第一次混合”，然后通过腔体一2的入口一17、入口二18、入口三19和入口四20进入到腔体一2中，实现了砂水的“第二次混合”。砂水混合物进入到输送管道一27和输送管道二28后，在输送泵一33、输送泵二34、输送泵三35和输送泵四36的联合作用下进行高效的输送。

一般地，砂料中可能夹杂有部分黏性颗粒，存在一定的黏附力。当砂料下落困难时，大部分的砂料存储于腔体二3中，砂料以出口中心(出口13、出口14、出口15或出口16)为轴呈现出漏斗状的砂料坡面，砂料坡面与侧壁(侧壁一5、侧壁二6、侧壁三7或侧壁四8)之间就会“滞留”大量的砂料，换言之，砂料下落缓慢，大部分砂料长期存储于腔体二3中，只有少量的砂料能够到达出口(出口13、出口14、出口15或出口16)。本发明的弧形侧壁(侧壁一5、侧壁二6、侧壁三7和侧壁四8)能够打破这种静力平衡，砂料因为侧壁的弧形角度原因而不能附着于侧壁(侧壁一5、侧壁二6、侧壁三7和侧壁四8)，也就便于了砂料的疏通和下落。

腔体二3的所述侧壁一5下端切向与竖直方向的夹角为0°～9°，所述侧壁四8下端切向与竖直方向的夹角为0°～9°，所述侧壁二6下端切向与竖直方向的夹角为0°～9°，所述侧壁三7下端切向与竖直方向的夹角为0°～9°，四个侧壁均为弧形结构。弧形结构使得砂料的疏通更加容易，也避免了砂料长期存储于腔体二3中而产生透水困难的问题。本发明的弧形侧壁能够让更多的海水参与砂料的混合，以形成良性循环，从而解决了砂料的堵口现象。

与现有技术相比，本发明采取前后输送泵(输送泵一33、输送泵二34、输送泵三35和输送泵四36)提供了砂水混合物的水力补偿，输送泵一33和输送泵二34用于提供大量的海水，提供了“送”的水力。

右侧的海水从吸入口一37进入输送泵一33，然后在所述输送泵一33的泵出口一41获得更大的水流速度，然后进入输送管道一27，从连接管一23和连接管三25中下落的砂水混合物被加速，通往所述输送泵三35的所述吸入口三39，在所述输送泵三35的再次加速作用下，砂水混合物在泵出口43获得更大的流速。

左侧的海水从吸入口二38进入输送泵二34，然后在所述输送泵二34的泵出口二42获得更大的水流速度，然后进入输送管道二28，从连接管二24和连接管四26中下落的砂水混合物被加速，通往所述输送泵四36的所述吸入口四40，在所述输送泵四36的再次加速作用下，砂水混合物在泵出口44获得更大的流速。

输送泵三35和输送泵四36提供水力“加油站”，让输送管道一27和输送管道二28中的砂水混合物的速度增加，超过水的携带泥沙速度，使得本发明的运送砂料的能力大大提高。

另外地，由于本发明的弧形侧壁结构，砂料下砂能力十分显著，砂料的运送能力也会提高。当下砂量过大时，还可使用阀门一29、阀门二30、阀门三31和阀门四32的调节功能，达到一个合理的送砂效果。

本发明的工程船舶用砂水混合装置1，具有砂料储存的能力，每次砂源供给可以将砂料存储于腔体二3中，部分砂料存储于腔体一2中，通过阀门一29、阀门二30、阀门三31和阀门四32的调节功能保证了施工送砂连续性。在相邻两次砂源供给期间，在输送泵一33、输送泵二34、输送泵三35和输送泵四36的作用下，腔体二3中存储的砂料依然可以高效的输送，提高了施工的连续性。

现有的砂水混合装置每次砂料供给都需要精确的定位砂料的料口，让所述料口在入口六22的控制范围内。为减少了砂料供给的料口(砂源砂料的出口)定位时间，本发明的工程船舶用砂水混合装置的所述侧壁六10的与侧壁七11的间距基本上等于工程船舶的船宽，砂料从所述料口进入所述工程船舶用砂水混合装置1的入口六22，在供给过程中需要时刻保持所述料口和所述入口六22的配合变得更加容易，料口定位时间能够显著缩短，减少每次砂源的供给时间，从而提高了施工的效率。

由于采用上述技术方案，与现有技术相比，工程船舶用砂水混合装置能够增加砂料的混合流畅性能，减少砂料堵口现象，实现工程船舶的连续性作业。能够实现工程船舶两侧的砂料独立作业，增加了施工多样性。能够提供砂水混合物的水力补偿，减少了料口定位时间，同时本发明具有显著的砂料储存功能，提高了砂料的输送效率，并且结构简单，能够明显地减少材料成本和人工成本。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。