一种水利工程用旋转式清淤装置的制作方法

本技术涉及水利工程清淤，特别涉及一种水利工程用旋转式清淤装置。

背景技术：

1、在水利工程中，水体(河道、湖泊、水库、港口等)淤泥的过度积累不仅会减少水体容积，降低水质，还会导致水位上升、洪涝灾害、港口航道堵塞等问题。清淤是维护水体生态环境，保护人民群众生命财产安全的重要手段。

2、人工清淤通常采用铲泥、挖泥等方式，由人力直接将淤泥清除。这种方式操作简单，成本较低，但是效率较低，且需要大量的人力投入，同时对工人的身体健康也会造成一定的影响。机械清淤则是采用清淤船、清淤机等机械设备进行清淤。相较于人工清淤，机械清淤具有工作效率高、操作简便等优点。但是，机械清淤的设备在长期的工作中，发明人发现该类清淤机构存在如下技术问题：

3、清淤装置通常由一个类似于吸尘器的管道和一个泵组成。首先，管道被放到需要清淤的区域，然后泵会把淤泥吸入管道中，经过管道输送到船上，然后经过分离处理，最终将淤泥放回水中或运到堆放区。整个过程中，船只需要不断移动，将清淤装置移动到需要清淤的位置即可。

4、在这种清淤模式下，其需要进行输入与输出的模式进行分筛处理，其机械冗余度较高，且工作效率慢；同时清淤船上的分筛模式普遍是采用滚筒式分筛机；

5、在实际应用过程中，完全可以将分筛模式至于水体内进行处理，这样既可以摒弃传统技术中输入与输出的过度实施与作业工序，也可以进行快速高效的分筛处理。

6、为此，提出一种水利工程用旋转式清淤装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型实施例希望提供一种水利工程用旋转式清淤装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；

2、本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种水利工程用旋转式清淤装置，包括调节机构，所述调节机构输出第一线性自由度和转动自由度，分别用于驱动清淤机构的俯仰角度和旋转；所述清淤机构呈锥筒形，所述清淤机构依靠随轴向渐变缩小的锥形结构对淤泥进行分筛。

3、在上述实施方式中：上述的第一线性自由度和转动自由度均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

4、其中在一种实施方式中：所述清淤机构包括连接轴，所述清淤机构分为三个清淤组件，每个清淤组件视作清淤机构的一层结构，共计三层层体，所述清淤组件呈锥形，三个所清淤组件组合形成所述锥筒形；所述清淤组件的中轴部与所述连接轴固定连接，所述连接轴由所述转动自由度驱动旋转。

5、在上述实施方式中：通过上述不同的清淤组件及清淤组件之间的机械联动及相互配合，通过输出转动自由度进行多端联动及其配合的形式，在旋转过程中铲入淤泥并进行分筛；

6、同时，锥形的结构特性使得当淤泥进入椎形结构时，会受到内部流体的流动力和离心力的作用。由于椎形结构的设计使得进入的淤泥流经结构时，处于一个逐渐缩小的空间中，因此淤泥在流动过程中的速度会不断增加，同时也会受到离心力的作用。离心力是由于结构内部流体转动而产生的，离心力随着离心距离的增加而增大。在椎形结构的设计中，淤泥在流经整个结构时，会受到不同离心距离处的不同大小的离心力的作用。这些力的作用下，淤泥会被分离和沉淀，从而达到清淤的目的。

7、其中在一种实施方式中：所述清淤组件包括筒架；所述筒架的中轴部与所述连接轴固定连接，所述筒架的结构壁为用于粉筛淤泥的网孔板；所述筒架的外表面以环形阵列的形式均匀开设有导流部，所述导流部的表面延伸出弧形部与所述筒架的中轴部固定连接。

8、在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：三层所述清淤组件中，每个所述清淤组件的所述导流部的布置角度沿所述筒架的中轴向渐变增大。

9、在上述实施方式中：通过这种渐变式设计，实现对不同区域方位的淤泥进行承接与清淤作业。

10、其中在一种实施方式中：所述调节机构包括机架和俯仰铰接于所述机架的连接架；所述连接轴转动配合于所述连接架，所述连接架上设置的动力件输出所述转动自由度，驱动所述连接轴旋转。所述第一伸缩缸输出所述第一线性自由度，其缸体和活塞杆分别铰接于所述机架和所述连接架。

11、在上述实施方式中：通过上述的动力件及第一伸缩缸之间的机械联动及相互配合，通过输出转动自由度和第一线性自由度进行多端联动及其配合的形式，带动清淤机构进行旋转清淤与旋转清淤的俯仰角度调节；

12、其中在一种实施方式中：所述调节机构还包括俯仰铰接于所述机架的喷气件，所述喷气件通过所述调节机构的第二线性自由度调节其喷射俯仰角度。所述调节机构包括第二伸缩缸；所述第二伸缩缸的缸体和活塞杆分别铰接于所述机架和所述喷气件。

13、喷气件负责对清洁输出的淤泥颗粒进一步喷散与扩散，同时通过第二伸缩缸进行喷射角度的调节。

14、在上述实施方式中：第一伸缩缸、所述第二伸缩缸均优选为伺服电缸，所述动力件和所述喷气件分别优选为伺服电机和气泵。通过伺服驱动系统配合外部控制器的模式，以实现上述元件的指定化驱动，实现清淤机构及调节机构之间的联动控制，以满足相关驱动及调节作业需求。

15、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

16、一、本实用新型通过调节机构和清淤机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用的过程中将粉筛作业环节置于水下，实现摒弃传统技术中输入与输出的过度实施与作业工序；同时采用椎形粉筛特性使得更小的颗粒大小可以使淤泥更容易被分离和沉淀，从而提高清淤效率。更小的颗粒大小可以使淤泥中的有害物质更容易被分离和去除，从而减少对水体的污染。更小的颗粒大小可以使淤泥更容易被处理，如在处理过程中更容易进行沉淀、脱水等操作。

17、二、在实现了上述清淤作业的基础上，本装置引入多组自由度驱动的方式进行联动，实现对清淤高度、角度及方位进行清淤作业，有效满足实际应用及其实用性需求。

技术特征：

1.一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于，包括调节机构(1)，所述调节机构(1)输出第一线性自由度和转动自由度，分别用于驱动清淤机构(2)的俯仰角度和旋转；

2.根据权利要求1所述的一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于：所述清淤机构(2)包括连接轴(201)，所述清淤机构(2)分为三个层体，所述层体呈锥形，三个所述层体组合形成所述锥筒形；

3.根据权利要求2所述的一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于：所述层体包括清淤组件(202)；

4.根据权利要求3所述的一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于：所述清淤组件(202)包括筒架(2021)；

5.根据权利要求4所述的一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于：三层所述清淤组件(202)中，每个所述清淤组件(202)的所述导流部(2022)的布置角度沿所述筒架(2021)的中轴向渐变增大。

6.根据权利要求2～5任意一项所述的一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于：所述调节机构(1)包括机架(101)和俯仰铰接于所述机架(101)的连接架(103)；

7.根据权利要求6所述的一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于：所述调节机构(1)还包括第一伸缩缸(102)；

8.根据权利要求7所述的一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于：所述调节机构(1)还包括俯仰铰接于所述机架(101)的喷气件(105)，所述喷气件(105)通过所述调节机构(1)的第二线性自由度调节其喷射俯仰角度。

9.根据权利要求8所述的一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于：所述调节机构(1)包括第二伸缩缸(104)；

10.根据权利要求9所述的一种水利工程用旋转式清淤装置，其特征在于：所述第一伸缩缸(102)、所述第二伸缩缸(104)、所述动力件(106)和所述喷气件(105)分别为第一伺服电缸、第二伺服电缸、伺服电机和气泵。

技术总结
本技术公开了一种水利工程用旋转式清淤装置，包括调节机构，所述调节机构输出第一线性自由度和转动自由度，分别用于驱动清淤机构的俯仰角度和旋转；所述清淤机构呈锥筒形；本技术通过调节机构和清淤机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用的过程中将粉筛作业环节置于水下，实现摒弃传统技术中输入与输出的过度实施与作业工序；同时采用椎形粉筛特性使得更小的颗粒大小可以使淤泥更容易被分离和沉淀，从而提高清淤效率。更小的颗粒大小可以使淤泥中的有害物质更容易被分离和去除，从而减少对水体的污染。更小的颗粒大小可以使淤泥更容易被处理，如在处理过程中更容易进行沉淀、脱水等操作。

技术研发人员：周海斌
受保护的技术使用者：周海斌
技术研发日：20230330
技术公布日：2024/1/13