嵌套式暗管裹砂稳管装置的制作方法

本发明属于农业机械装备技术领域，涉及一种农田土壤改良作业机器，尤其涉及一种嵌套式暗管裹砂稳管装置。

背景技术：

目前，我国农业高标准农田建设发展迅猛，围绕土壤改良和中低产农田提质增效，开展了大范围的盐渍化耕地的暗管排水控盐工程。暗管排水控盐技术是一种盐碱地改良技术，其技术原理是根据“盐随水来，盐随水走”的水盐运动规律，把带有小孔的管道埋于地表以下1至2米的深度，结合灌溉淋洗，把土壤表层的盐分溶解排走。

但实际暗管排水控盐工程中，由于存在管材周围的砂砾包裹量不足或密实度不够的问题，导致管材部分外露和回填土块下落后砸坏砂砾包裹层，使得泥土易于进入管道而造成堵塞，影响地下暗管使用寿命。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种高效适用的嵌套式暗管裹砂稳管装置，该装置能提高铺砂密实度，并使砂砾分布更均匀，从而更好地提升施工质量与施工效果。

为了实现以上发明目的，本发明提出了一种嵌套式暗管裹砂稳管装置，包括连接在开沟铺管机上的砂箱总成、裹砂机构总成以及裹砂稳管控制系统；其中：

砂箱总成与裹砂机构总成嵌套连接，砂箱总成的中心线位于裹砂机构总成的中心线的上方，裹砂机构总成的始端和末端分别为所铺暗管的输入端和输出端；

裹砂稳管控制系统与裹砂机构总成连接，根据传感器检测的开沟铺管机行走速度以及工程需要的裹砂量与密实度，通过控制裹砂机构总成的输砂量从而保证裹砂稳管的施工质量。

在本发明中，主要通过将工程实际需求(包括暗管上的裹砂量与密实度)、开沟铺管机的行走速度与裹砂机构总成的输砂量进行匹配，保证暗管的裹砂量与密实度均匀一致，提升施工质量与施工效果。

在一种实施方案中，所述砂箱总成包括：

砂箱，其呈漏斗状；

输砂通道，其呈一定角度连接在砂箱下方；

控砂机械组件，其连接在输砂通道上，调节落砂量；以及

落砂罩，其连接在输砂通道远离砂箱的一端，位于控砂机械组件之后，落砂罩的开口位于裹砂机构的搅龙上方。

在一种实施方案中，所述控砂机械组件采用调节手柄组件，所述调节手柄组件包括上下形成倒梯形开口的两块控砂板以及调节控砂板开口大小的螺纹手柄机构。

在一种实施方案中，所述螺纹手柄机构包括两个螺纹手柄，每个螺纹手柄分别通过一个球头铰链连接在一块控砂板的背面，当螺纹手柄拧入时，推动控砂板向砂箱方向或向上运动，两块控砂板的开口减小；当螺纹手柄拧出时，推动控砂板向下运动，两块控砂板的开口增大。

在一种实施方案中，所述输砂通道的外侧连接有振动马达，所述振动马达连接在砂箱总成的罩壳外侧，并通过连接罩板与裹砂机构总成的罩壳连接。

在一种实施方案中，所述落砂罩后连接有平砂板，所述平砂板抹平输送到裹砂机构总成输送到暗管上的砂料。

在一种实施方案中，所述裹砂机构总成包括：

裹砂机构总成的罩壳，其通过连接罩板与连接紧固件嵌套式连接到砂箱总成；

引导管连接通道，其内设有引导管，外部设有连接罩板，并通过外部的连接罩板与砂箱总成中的输砂通道罩壳连接；

输砂搅龙组件，其外设有与砂箱总成中的落砂罩嵌套连接的搅龙罩壳，其内贯穿有引导管和暗管。

在一种实施方案中，所述输砂搅龙组件包括：

齿轮箱，其通过齿轮箱连接座固定连接在搅龙罩壳上；

搅龙，其一端通过轴承支承安装在齿轮箱上，搅龙轴内贯通插入引导管；和

驱动马达，其设在搅龙罩壳内，通过齿轮箱驱动搅龙。

在一种实施方案中，所述齿轮箱连接座包括两部分，其上部用于支撑、连接齿轮箱与搅龙；齿轮箱连接座的下部为固定部分，与搅龙罩壳相连接；搅龙的一端与齿轮箱的被动齿轮连接。

在一种实施方案中，所述裹砂机构总成的上侧设有耳板垫板与砂箱总成的砂箱耳板铰接；所述裹砂机构总成的下侧设有连接开沟铺管机的耳板。

在一种实施方案中，所述裹砂稳管控制系统采用电液控制系统，所述电液控制系统包括测速传感器、数据处理与控制中心、液压控制系统；数据处理与控制中心包括处理单元、数据转换单元、数显单元和驱动模块；其中，测速传感器测量开沟铺管机的行走速度，并将数据传递给数据处理与控制中心中的处理单元，处理单元经数据转换单元对信号进行转换后在显示单元显示，并将数据传递给驱动单元驱动液压控制系统，通过控制液压泵和液压阀最终控制与搅龙连接的驱动马达的转速。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

在本发明中，不仅提供了一种适用于开沟铺管作业需要的暗管裹砂稳管装置，而且该暗管裹砂稳管装置实现了输砂量可调节和输砂密度可控制。还包括：通过控砂板的开口大小控制进砂量，利用振动马达的振动作用，防止砂砾堵塞输砂通道。

另外，驱动马达的转速可根据铺管速度以及暗管裹砂量的变化而调控，保证搅龙输送的砂砾均匀、密实地铺设在管材四周。

该暗管裹砂稳管装置，安装在工作能力匹配的开沟铺管机上，可完成开沟铺管裹砂全自动作业。嵌套式搅龙输砂机构作为输料装置，通过嵌套式暗管裹砂稳管装置的速度控制，实现在管材四周均匀密实铺设例如75mm厚度的砂砾。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1是本发明的嵌套式暗管裹砂稳管装置的其中一种实施例在使用时的整体后视结构示意图；

图2是图1的a-a方向剖视图。

图3是图2的局部放大图b。

图4是图1中的砂箱总成结构示意图。

图5所示是图4的c-c方向剖视图。

图6所示是图5的局部放大图d。

图7所示是图2中裹砂稳管控制系统的控制原理示意图。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

发明人在发明过程中注意到，现有暗管排水控盐工程中，一般是先由开沟铺管机挖出铺管沟渠，然后通过沟箱铺管填砂，容易存在管材周围的砂砾包裹量不足或密实度不够的问题，导致管材部分外露与土块下落后直接砸坏包裹层而造成堵塞，或者由于防沙滤层未处理好，使用过程中易淤堵失效。

针对以上不足，本发明的实施例提出了一种嵌套式暗管裹砂稳管装置，下面进行详细说明。

图1是本发明的嵌套式暗管裹砂稳管装置的其中一种实施例在使用时的整体后视结构示意图；该整体后视结构示意图是指从开沟铺管机的后部朝向行走方向看，除开开沟铺管机以外的嵌套式暗管裹砂稳管装置(也可称为输砂辅料机构)的整体后视结构示意图。图2是图1的a-a方向剖视图，也可称为整体剖视图。图3是图2的局部放大图b。图4是图1中的砂箱总成1的结构示意图。图5所示是图4的c-c方向剖视图。图6所示是图5的局部放大图d。图7所示是图2中裹砂稳管控制系统的控制原理示意图。

图1和图2显示了本发明的嵌套式暗管裹砂稳管装置的其中一种实施例。在该实施例中，本发明的嵌套式暗管裹砂稳管装置主要包括连接在开沟铺管机上的砂箱总成1、裹砂机构总成2以及裹砂稳管控制系统3。其中，砂箱总成1与裹砂机构总成2通过连接罩板、耳板铰接结构以及紧固件嵌套连接为一个整体，且该整体形成为倾斜的l型。砂箱总成1的中心线位于裹砂机构总成2的中心线上。暗管202贯穿裹砂机构总成2的输出端。在开沟铺管机挖沟铺设暗管202时，设在暗管上侧的砂箱总成1经裹砂机构总成2输送砂料到暗管202四周，实现铺管与输砂料的自动同步作业。另外，裹砂稳管控制系统3与裹砂机构总成2连接。裹砂稳管控制系统3根据传感器31检测的开沟铺管机行走速度以及工程需要的裹砂量与密实度，通过控制裹砂机构总成2的输砂量从而保证裹砂稳管的施工质量。

在本发明的一个实施例中，主要通过将工程实际需求(包括暗管上的砂量与密实度)、开沟铺管机的行走速度与嵌套在暗管202上的搅龙203的转速进行匹配。提升搅龙203的转速就能提高铺砂密实度，并使得暗管202四周的砂砾分布更均匀。从而不仅能提高施工效率，也能大大提升施工质量与施工效果。

在一个实施例中，如图1至图6所示，砂箱总成1主要包括砂箱101、输砂通道102、输砂通道罩壳103、控砂机械组件104和设有平砂板106的落砂罩105。其中，砂箱101呈漏斗状，上面开口大，下面开口小。输砂通道102在输砂通道罩壳103内形成，输砂通道102呈一定角度连接在砂箱101的下方，起到输送从砂箱101落下的砂料的作用。控砂机械组件104设置在输砂通道罩壳103内的输砂通道102上，控砂机械组件104能起到控制与调节落砂量的作用。落砂罩105的一端连接输砂通道罩壳103，落砂罩105的出口端外侧连接有平砂板106。落砂罩105连接在输砂通道罩壳103远离砂箱101的一端(即输砂通道102的下端)，落砂罩105位于控砂机械组件104之后。落砂罩105的出口位于搅龙203的上方，通过落砂罩105输出砂料到搅龙203，通过搅龙203的作用输送砂料到暗管202四周，并通过落砂罩105后端的平砂板106平整输送到暗管202上的砂料。

在一个实施例中，如图4至图6所示，控砂机械组件104采用调节手柄组件。该调节手柄组件主要包括上下开口形成倒梯形的两块控砂板1042以及调节控砂板1042开口大小的螺纹手柄机构。优选地，两块控砂板1042均一端通过铰接方式连接在输砂通道罩壳103，另一端向下倾斜。

在一个实施例中，如图4至图6所示，螺纹手柄机构主要包括两个螺纹手柄1041，每个螺纹手柄1041分别通过一个球头铰链1043连接在一块控砂板1042的背面。当螺纹手柄1041相对输砂通道罩壳103向内部拧入时，推动控砂板1042向砂箱101方向(即斜向上)运动，此时两块控砂板1042之间的开口减小，从两块控砂板1042的下端开口输出的砂量变少。当螺纹手柄1041相对输砂通道罩壳103向外拧出时，推动控砂板1042斜着向下运动，两块控砂板1042之间的开口增大，从两块控砂板1042的下端开口输出的砂量增大。

另外，在一个优选的实施例中，如图4至图6所示，两个螺纹手柄下方还设有一个总控手柄，该总控手柄设置的主要目的类似总闸门，就是在不需要进行裹砂作业时保证不漏砂料。

在一个实施例中，如图2和图5所示，输砂通道102的外侧(也即输砂通道罩壳103的外侧)连接有振动马达109。振动马达109连接在砂箱总成1的罩壳外侧，并通过连接罩板与裹砂机构总成2的罩壳连接。

在一个实施例中，如图2和图3所示，裹砂机构总成2主要包括：裹砂机构总成的罩壳、引导管连接通道和输砂搅龙组件。其中，裹砂机构总成的罩壳通过连接罩板与连接紧固件嵌套式连接到砂箱总成1。引导管连接通道，其内设有引导管207，外部设有连接罩板208，并通过外部的连接罩板208与砂箱总成中的输砂通道罩壳103连接。输砂搅龙组件外设有与砂箱总成1中的落砂罩105嵌套连接的搅龙罩壳201，输砂搅龙组件203内设有引导管207和贯穿的波纹暗管202。

在一个实施例中，如图1至图3所示，输砂搅龙组件主要包括：搅龙203、驱动马达206、齿轮箱205和齿轮箱连接座204。其中，搅龙203的搅龙管2032内通过运动密封件连接与支承引导管207。驱动马达206设在搅龙罩壳201内，驱动马达206通过齿轮箱205连接并驱动搅龙203。齿轮箱连接座204固定在搅龙罩壳201内，用于固定齿轮箱205。齿轮箱205通过被动齿轮连接搅龙203。

在一个实施例中，如图2至图3所示，齿轮箱连接座204主要包括两部分。齿轮箱连接座204的上部用于支撑连接齿轮箱205。齿轮箱连接座204的下部为固定部分，支撑与固定齿轮箱连接座204的上部。齿轮箱205的被动齿轮通过连接轴承支承，搅龙203与齿轮箱205的被动齿轮连接。

在一个实施例中，如图1至图3所示，驱动马达206经齿轮箱205驱动搅龙203，搅龙203的搅龙叶片2031转动将从落砂罩105落下的砂料横向输送。但连接在搅龙203内的引导管207和波纹暗管202均不随搅龙203转动。如图2所示，实际作业中，引导管207的上端开口设有引导管扩口211，波纹暗管202从引导管扩口211伸入到搅龙203内，并向后延伸铺设到开沟铺管机挖好的沟道中，并在搅龙203输送的砂料作用下实现同步密实裹砂。也就是，开沟铺管机正常行进作业时，用于排水的波纹暗管202通过嵌套在搅龙203内的引导管207的空心部分输出，同时，裹砂稳管控制系统3按工程设定的铺砂厚度(或裹砂量)及密实度实时控制驱动马达206带动搅龙203输砂裹管，完成沟底铺管裹砂作业。

在一个实施例中，如图2所示，裹砂机构总成2的上侧靠近引导管扩口211端设有耳板垫板210，该耳板垫板210与砂箱总成的砂箱101的耳板107经连接销轴铰接。裹砂机构总成2的下侧设有两个连接开沟铺管机的耳板209。

另外，说明的是，裹砂机构总成2和砂箱总成1都设有罩板。在本发明的实施例中，裹砂机构总成2主要包括搅龙罩壳201和形成引导管207的连接通道的连接罩板208。砂料输送总成1的罩板主要包括输砂通道罩壳103和落砂罩105。搅龙罩壳201与连接罩板208可以通过焊接等固定连接方式或一体成型方式连接成为一个整体。输砂通道罩壳103和落砂罩105也可以通过焊接等固定连接方式或一体成型方式连接成为一个整体。另外，裹砂机构总成2的罩壳和砂箱总成1的罩壳之间还可以通过连接罩壳等方式实现两者之间的连接以及嵌入，例如搅龙罩壳201嵌套连接到落砂罩105上。另外，砂箱101与输砂通道罩壳103通过钣金结构108固定连接，保证在振动马达109开启时，砂箱101与输砂通道罩壳103之间的连接与作业的可靠性。

在一个实施例中，如图7所示，裹砂稳管控制系统3采用电液控制系统。该电液控制系统主要包括测速传感器31、数据处理与控制中心32和液压控制系统33。数据处理与控制中心32主要包括处理单元、数据转换单元、数显单元和控制驱动模块。数据转换单元包括高速a/d转换器和数据传输单元。其中，测速传感器31测量开沟铺管机的行走速度，并将数据传递给数据处理与控制中心中的处理单元，处理单元经数据转换单元对信号进行转换后在显示单元显示，并将数据传递给驱动单元驱动液压控制系统33，通过控制液压泵和液压阀最终控制与搅龙203连接的驱动马达206的转速，进而控制裹砂的密实度。当然，可以理解的是，裹砂稳管控制系统3还可以用于控制振动马达109的开启与停止，以及通过控制与螺纹手柄1041连接的转动结构的转动从而来控制落砂量。

在一个实施例中，将该暗管裹砂稳管装置，安装在工作能力匹配的开沟铺管机上，可完成开沟铺管裹砂全自动作业。嵌套式搅龙输砂机构作为输料装置，通过嵌套式暗管裹砂稳管装置的速度控制，实现在管材四周均匀密实铺设例如75mm厚度的砂砾。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。