一种带有射流及气举作用的气力清淤装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种水下疏浚清淤装置,具体来说涉及一种带有射流及气举作用的气力清淤装置。


背景技术：

2.目前用于疏浚清淤的气力设备包括两种，一种是以压缩空气为活塞将在水位压差作用下进入泵体内的泥浆压送出去的气力泵（劲马泵）；一种是将压缩空气注入到举升管内，利用举升管道内外液体密度不同引起的压差将淤泥从水底举升出水面的气举泵（气力提升泵）。这两种气力清淤装置都具有结构简单、无易损件、工作安全可靠的特点，而且在疏浚清淤工作过程中不扰动粘土层，特别适用于不能破坏既有水质的河流、湖泊、水库等水体的环保疏浚清淤。
3.气力泵通常由三个单泵组成，每个单泵都包含泵体、输泥管和输气管三个主要部件，其工作原理是：气力泵靠自重压入水底淤泥中，淤泥在环境水压的作用下进入泵体，当淤泥充满泵体后，空压机通过输气管将压缩空气压入气力泵泵体，泵体内的淤泥在高压空气的压力作用下从输泥管排出；淤泥排空后，空压机停止供气，泵体内高压空气通过输气管排放至大气中，然后泵体外淤泥在环境水压作用下再次进入泵体内；一个单泵进气排泥时，另外两个单泵排气进泥，三个单泵交替循环工作，实现连续稳定的泥浆输送。气力泵虽然具有结构简单、清淤时不污染水体的优点，但由于泵体内的高压空气直接排放到大气中，没有产生有效功，造成了能源的浪费，能源利用率较低，能耗成本较高；尤其是在用气力泵远距离管道输送泥浆的工况下，泵体内高压空气的压力远大于环境水压，将这些高压空气直接排放到大气中，将造成能源的极大浪费，极大地推高了气力泵的运行成本；而且由于气力泵是靠水压作用将淤泥压入泵体，因此水底硬质粘土、砂砾不太容易通过水压的作用进入泵体，导致气力泵只能适用于流动性淤泥的疏浚清淤工程，而对于江湖水库疏浚治理工程中普遍存在的砂砾疏浚工作却难以胜任。
4.气举泵因举升管内气、液、固三相流的能量损耗较大，其整体能效只有约20%，同样存在能耗高、能源利用效率低的问题。为此需要提出一种既能够提升能源利用效率、又能够适用于多种疏浚底泥工况的疏浚清淤气力装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种带有射流及气举作用的气力清淤装置。为了解决上述课题，本实用新型的发明人对现有气力清淤装置的工作原理及疏浚清淤过程进行了深入研究，结果发现，将压送与气举作用相结合，利用现有气力泵高压排气产生射流破碎及气举效应是解决上述课题的优异方案，从而实现了本实用新型。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的: 一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，主要设有气力泵、空压机、气举装置、射流装置；气力泵设有泵体、进气管、排气管、排泥管，泵体为中空腔体，其上设有通气口、进泥口、进泥单向阀，通气口的一端分别
与进气管、排气管相连；射流装置设有射流发生器、射流喷管、射流进气管；其特征在于：气举装置、射流装置分别与气力泵排气管相连；气力泵排气时，排气经通气口、排气管分别进入射流装置和气举装置，水底泥沙在射流装置的高压气体射流作用下破碎冲散，部分泥沙在气举装置的气举作用下排出水体，另一部分泥沙随着泵体内高压气体的排出在环境水压的作用下经进泥口进入泵体；泥沙充满泵体后，空压机通过进气管及通气口向泵体中注入高压气体，进泥单向阀在气体压力推动下关闭，高压气体推动泵体内的泥沙由排泥管排出。
7.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：所述气举装置设有举升管、气举进气管和至少一个气举头，气举头上还设有气举进气口，气举进气口通过气举进气管与气力泵排气管相连，气力泵在排气过程中，泵体内高压气体经通气口、排气管、气举进气管、气举进气口、气举头进入举升管内，从而降低了举升管内水体的密度，在举升管内外水体压差的作用下举升管内水体上浮，同时带动水底泥沙一起上浮喷出水面。
8.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：所述气举装置至少有一个气举头位置高于泵体顶部。
9.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：所述气举装置至少有一个气举头位置高出泵体顶部位置至少5米。
10.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：所述气举进气口上还设有气举进气单向阀。
11.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：所述射流发生器为脉冲射流发生器。
12.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：在射流进气管上还设有射流进气单向阀，当气力泵的排气压力高于射流装置所在位置环境水压时，气力泵的排气一部分经通气口、排气管、射流进气管进入射流发生器产生射流作用，另一部分经通气口、排气管、气举进气管、气举进气口、气举头进入举升管内产生气举作用；当气力泵的排气压力低于射流装置所在位置环境水压时，射流进气单向阀在环境水压作用下关闭，气力泵的所有排气都经通气口、排气管、气举进气管、气举进气口、气举头进入举升管内产生气举作用。
13.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：设有控制器和至少两个气力泵，在控制器的指令下，当空压机向其中一个气力泵内注入高压气体向外排泥时，其余几个气力泵均处于排气进泥的状态
14.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：气力泵上还设有气力换向阀，气力换向阀一端与通气口相连，另一端分别与进气管、排气管相连；气力换向阀依据控制器的时间指令控制气力泵的进排气时序。
15.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：泵体内还设有液位传感器，控制器依据液位传感器的液位信号，向气力换向阀发出指令控制气力泵的进排气时序。
16.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：所述气力泵排气管上还设有排气换向阀，排气换向阀一端与排气管相连，另一端分别与气举装置和射流装置相连；排气换向阀依据控制器发出的时间指令控制排气在气举装置和射流装置之间的排放时序。
17.进一步地，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，其特征在于：所述气力泵排气管上还设有压力传感器，控制器依据气力泵排气压力，向排气换向阀发出指令控制排气在气举装置和射流装置之间的排放时序。
18.本实用新型一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，利用气力泵排气同时产生泥沙破碎和气举作用，提升了气力泵的能源利用效率，增加了气力泵的破土能力，提高了气力泵的工作效率。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例1的结构立体图。
20.图2是本实用新型实施例1的前视图。
21.图3是本实用新型实施例1的俯视图。
22.图4是本实用新型实施例1的右视图。
23.图5是本实用新型实施例1的气力泵的结构立体图。
24.图6是本实用新型实施例1的气力泵的结构示意图。
25.图7是本实用新型实施例2的结构立体图。
26.图8是本实用新型实施例2的前视图。
27.图9是本实用新型实施例2的俯视图。
28.图10是本实用新型实施例2的右视图。
29.图11是本实用新型实施例3的结构立体图。
30.图12是本实用新型实施例3的前视图。
31.图13是本实用新型实施例3的右视图。
32.图14是本实用新型实施例4的结构立体图。
33.图15是本实用新型实施例4的右视图。
34.图16是本实用新型实施例4的前视图。
35.图17是本实用新型实施例4的俯视图。
具体实施方式
36.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
37.实施例1，参见附图1-6，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，主要设有三个气力泵1、空压机2、气举装置3、射流装置4、控制器5、气力换向阀6、排气换向阀8；每个气力泵1都设有泵体1.1、进气管1.2、排气管1.3、排泥管1.4，泵体1.1为中空腔体，其上设有通气口1.1.1、进泥口1.1.2、进泥单向阀1.1.3；气举装置3设有举升管3.2、气举进气管3.3和两个气举头3.1，每个气举头3.1上都设有气举进气口3.1.1与气举进气管3.3相连；第一个气举头高度位置与泵体1.1顶部平齐，第二个气举头位置比第一个气举头位置高出8m；射流装置4设有脉冲射流发生器4.1、射流喷管4.2、射流进气管4.3；气力泵进气管1.2将空压机2与气力换向阀6连接起来；气力换向阀6一端与通气口1.1.1相连，另一端分别与进气管1.2、排气管1.3相连；排气换向阀8的一端分别与射流进气管4.3及气举进气管3.3相连，另一端与排气管1.3相连。
38.本实用新型实施例1的工作过程为：当泵体1.1置于水底进泥时，控制器5控制气力
换向阀6把进气管1.2与通气口1.1.1断开，同时把排气管1.3与通气口1.1.1连通，水体压力将进泥单向阀1.1.3推开，水底泥沙在环境水压的作用下经进泥口1.1.2进入泵体1.1内；控制器5依据时钟信息判定泥沙充满泵体1.1后，控制气力换向阀6把排气管1.3与通气口1.1.1断开，把进气管1.2与通气口1.1.1连通，空压机2通过进气管1.2、气力换向阀6及通气口1.1.1向泵体1.1中注入高压气体，进泥单向阀1.1.3在气体压力推动下关闭，高压气体推动泵体1.1内的泥沙由排泥管1.4排出；控制器5依据时钟信息判定泵体1.1中泥沙排空后，控制气力换向阀6把进气管1.2与通气口1.1.1断开，同时把排气管1.3与通气口1.1.1连通，泵体1.1中高压气体经通气口1.1.1、排气管1.3进入排气换向阀8，控制器5控制排气换向阀8首先将排气管1.3与射流进气管4.3连通，气力泵1的高压排气进入射流装置4，水底泥沙在射流装置4的高压气体脉冲射流作用下破碎冲散；接着控制器5依据时钟信息，判定气力泵1的排气压力低于射流装置4所在位置的环境水压时，控制排气换向阀8将排气管1.3与射流进气管4.3断开，同时将排气管1.3与气举进气管3.3连通，泵体1.1内高压气体经通气口1.1.1、排气管1.3、气举进气管3.3、气举进气口3.1.1、气举头3.1进入举升管3.2内，从而降低了举升管3.2内水体的密度，在举升管3.2内外水体压差的作用下举升管3.2内水体上浮，同时带动部分水底泥沙一起上浮喷出水面；与此同时，水底泥沙还有一部分会随着泵体1.1内高压气体的排出在环境水压的作用下经进泥口1.1.2进入泵体1.1。通过控制器5对气力换向阀6的控制，当空压机2向其中一个气力泵1内注入高压气体向外排泥时，其它两个气力泵1均处于排气进泥的状态。
39.实施例2，参见附图7-10，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，主要设有四个气力泵1、空压机2、气举装置3、射流装置4、控制器5、气力换向阀6、液位传感器7、排气换向阀8、压力传感器9；每个气力泵1都设有泵体1.1、进气管1.2、排气管1.3、排泥管1.4，泵体1.1为中空腔体，其上设有通气口1.1.1、进泥口1.1.2、进泥单向阀1.1.3；气举装置3设有举升管3.2和三个气举头3.1，每个气举头3.1上都设有气举进气口3.1.1与气举进气管3.3相连；第一个气举头高度位置与泵体1.1顶部平齐，第二个气举头位置比第一个气举头位置高出5m，第三个气举头位置比第一个气举头位置高出10m；液位传感器7设置在泵体1.1上，压力传感器9设置在排气管1.3上；其余结构与实施例1相同。其工作过程与实施例1不同之处在于：控制器5通过液位传感器7的液位信号判定泵体1.1内的泥沙是充满还是排空，通过压力传感器9的压力信号判定排气压力与射流装置4所在位置环境水压的高低；其余工作过程与实施例1相同。
40.实施例3，参见附图11-13，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，主要设有两个气力泵1、空压机2、气举装置3、射流装置4、控制器5、气力换向阀6；射流装置4设有脉冲射流发生器4.1、射流喷管4.2、射流进气管4.3，射流进气管4.3上还设有射流进气单向阀4.3.1；其余结构与实施例1相同。其工作过程与实施例1不同之处在于：当气力泵1的排气压力高于射流装置4所在位置环境水压时，气力泵1的排气一部分经通气口1.1.1、排气管1.3、射流进气管4.3进入脉冲射流发生器4.1产生射流作用，另一部分经通气口1.1.1、排气管1.3、气举进气管3.3、气举进气口3.1.1、气举头3.1进入举升管3.2内产生气举作用；当气力泵1的排气压力低于射流装置4所在位置环境水压时，射流进气单向阀4.3.1在环境水压作用下关闭，气力泵1的所有排气都经通气口1.1.1、排气管1.3、气举进气管3.3、气举进气口3.1.1、气举头3.1进入举升管3.2内产生气举作用。其余工作过程与实施例1相同。
41.实施例4，参见附图14-17，一种带有射流及气举作用的气力清淤装置，主要设有气力泵1、空压机2、气举装置3、射流装置4；气力泵1设有泵体1.1、进气管1.2、排气管1.3、排泥管1.4，泵体1.1为中空腔体，其上设有通气口1.1.1、进泥口1.1.2、进泥单向阀1.1.3；气举装置3设有举升管3.2、气举进气管3.3和两个气举头3.1，每个气举头3.1上都设有气举进气口3.1.1与气举进气管3.3相连；每个气举进气口3.1.1还设有气举进气单向阀3.1.1.1，防止气力泵1不工作时，举升管3.2内的水反向流入排气管1.3；第一个气举头高度位置与泵体1.1顶部平齐，第二个气举头位置比第一个气举头位置高出6m；射流装置4设有射流发生器4.1、射流喷管4.2、射流进气管4.3，射流进气管4.3上还设有射流进气单向阀4.3.1，保证气体只能从排气管1.3单方向流向射流发生器4.1；进气管1.2将空压机2与通气口1.1.1相连，排气管1.3将通气口1.1.1分别与射流进气管4.3、气举进气管3.3相连。
42.其工作过程为：当泵体1.1置于水底进泥时，水体压力将进泥单向阀1.1.3推开，水底泥沙在环境水压的作用下经进泥口1.1.2进入泵体1.1内。泥沙充满泵体1.1后，开启空压机2输出高压空气；高压空气一部分经进气管1.2、通气口1.1.1进入泵体1.1，进泥单向阀1.1.3在气体压力推动下关闭，高压空气推动泵体1.1内的泥沙由排泥管1.4排出；另一部分高压空气经进气管1.2、排气管1.3分别进入射流装置4和气举装置3，水底泥沙在射流装置4的高压气体射流作用下破碎冲散，部分泥沙在气举装置3的气举作用下经举升管3.2排出水体。当气力泵泵体1.1内泥沙排空后，关闭空压机2，泵体1.1内高压空气经通气口1.1.1、排气管1.3分别进入射流装置4和气举装置3，水底泥沙在射流装置4的高压气体射流作用下破碎冲散，部分泥沙在气举装置3的气举作用下经举升管3.2排出水体，另一部分泥沙随着泵体1.1内高压气体的排出在环境水压的作用下经进泥口1.1.2进入泵体1.1。
43.虽然利用特定的方式详细地说明了本实用新型，但本领域技术人员清楚，可以在不脱离本发明的意图和范围内进行多种改变。