一种用于绞吸式挖泥船的过滤系统

技术领域

本发明属于疏浚施工设备技术领域，尤其涉及一种用于绞吸式挖泥船的过滤系统

背景技术

在疏浚工程中，绞吸式挖泥船在进行疏浚作业时会利用绞刀头绞松河底或海底的土壤，造成底泥扰动，导致水体浑浊，并在潮流等动力因素的作用下扩散开来，影响水体的环境质量，使附近水域的水体变的浑浊，影响环境质量的同时威胁生态系统健康。

随着人们对生态环保的日益重视，传统粗放型的疏浚施工过程逐渐向精细化的施工过程转变，在现代疏浚施工工程中，人们更加重视施工过程对水体环境的影响，并且尽量将影响最小化。通过在绞吸挖泥船的刀臂上构建环保过滤设施，在绞吸船下放刀臂到水底你面上进行绞吸施工的过程中，对周围水体进行过滤，将有助于解决前述问题。

当前还没有前述合适的技术手段，需要进行开发设计。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、环保过滤效果好的用于绞吸式挖泥船的过滤系统，对绞吸挖泥船作业时产生的大量悬浮物的水体进行连续过滤，缓解悬浮物导致的水体浑浊问题，降低绞吸疏浚施工对周围水体环境的不良影响，加速受污染水体回复速度，减少绞吸挖泥施工对水域环境造成危害的同时将从浑浊水体中过滤出的泥沙进行回收利用。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于绞吸式挖泥船的过滤系统包括采用支撑组件安装在绞刀刀臂内的双吸潜水泵和过滤箱，在过滤箱的内腔中下部设有隔板将内腔分为上部腔室和下部腔室，在隔板的中部设有滤网接口，在过滤箱的顶壁上设有滤网安装座且在滤网安装座内安装有滤网组件，滤网组件的下端与滤网接口对接连接；在过滤箱的下部腔室的外壁上安装有进水管，进水管的端部连接至设置在绞刀刀臂底壁上的进水孔，在过滤箱的上部腔室的外壁上设有排出管且排出管与双吸潜水泵的吸入管对接连接，在过滤箱的下部腔室的底壁上设有带有电磁阀门的排污管，排污管连接至绞刀刀臂内的吸泥管道，双吸潜水泵的排水管连接至设置在绞刀刀臂侧壁上的排水孔。

优选地：滤网组件包括圆柱形的过滤网，在过滤网的上端安装有固定盖，在过滤网的上部安装有上密封圈、下部安装有下密封圈，滤网组件安装到上部腔室内时上密封圈与滤网安装座配合实现上部密封且固定盖与滤网安装座固定连接、下密封圈与滤网接口紧密连接。

优选地：在滤网安装座上设有多个连接孔，在固定盖的侧部相应位置设有多个螺纹孔，固定盖采用多个位于连接孔和螺纹孔内的螺钉与滤网安装座固定连接。

优选地：在进水管的端部安装有过滤格栅，在过滤格栅的外侧还装有作回转转动、将堵塞在过滤格栅上的杂物刮除的清理刮刀。

优选地：进水管包括进水主管和进水支管，进水主管与双吸潜水泵共中心线，进水支管与过滤箱连接，还包括减速器，双吸潜水泵的电机轴采用联轴器与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴与清理刮刀的驱动轴连接。

优选地：在双吸潜水泵的泵体与过滤箱之间还安装有连接管外壳，连接管外壳的一端与泵体固定连接、另一端与过滤箱连接，将过滤箱的排出管与双吸潜水泵的吸入管封闭在内部。

优选地：在过滤箱的外部还安装有压差传感器，压差传感器的一个端口通过管路与过滤箱的上部腔室连通、另一个端口通过管路与过滤箱的下部腔室连通。

优选地：在绞刀刀臂内安装有两组并且左右对称设置，在绞刀刀臂的左侧壁和右侧壁上各设置一个排水孔，在绞刀刀臂的底壁上设置左右两个进水孔。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供了一种结构设计合理的用于绞吸式挖泥船的过滤系统，构建在绞吸挖泥船设备的绞刀刀臂内，在绞吸挖泥船进行绞吸挖泥作业的同时在线进行对周围水体的过滤作业，因此能够将绞吸挖泥船施工时产生的浑浊水体进行过滤使之洁净，缓解悬浮物导致的水体浑浊问题，减小由于绞吸挖泥施工导致水体浑浊对水体环境的不利影响，保护生态环境的健康。

另一方面，本过滤系统采用滤网组件将由浑浊水体中过滤的泥沙截留在过滤箱的下部腔室内，到达设定条件时通过开启电磁阀门将排污管与吸泥管道之间导通，在吸泥管道产生的负压吸引作用下，前述截留的泥沙经由排污管进入吸泥管道，与绞吸挖泥获取的水下泥浆汇集在一起，因而截留的泥沙也能够得到有效利用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的局部剖视结构示意图；

图3是本发明中入水管的端部结构示意图；

图4是本发明在绞刀刀臂上的应用状态结构示意图。

图中：

1、双吸潜水泵；11、泵体；12、排水孔；13、驱动轴；14、联轴器；15、减速器；2、过滤箱；21、上过滤箱；211、滤网安装座；212、隔板；213、滤网接口；22、下过滤箱；221、排污管；222、电磁阀门；23、压差传感器；24、排出管；25、连接管外壳；3、滤网组件；31、下密封圈；32、过滤网；33、上密封圈；34、固定盖；35、把手；4、支撑组件；5、绞刀刀臂；6、进水管；61、进水孔；62、过滤格栅；63、清理刮刀；7、吸泥管道。

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，兹举以下实施例详细说明。

请参见图1和图2，本发明的包括采用支撑组件4安装在绞刀刀臂5内的双吸潜水泵1和过滤箱2，如图中所示，支撑组件4为采用金属型材焊接形成的框型支架，其中一个框型支架焊接安装在绞刀刀臂5内且双吸潜水泵1的泵体11采用螺栓与该框型支架固定连接，另一个框型支架焊接安装在绞刀刀臂5内且过滤箱2采用螺栓与该框型支架固定连接。

双吸潜水泵1为现有部件，通过购置获取。双吸潜水泵1作为离心泵的一种重要形式，因其具有扬程高、流量大等特点，在工程中得到广泛应用。双吸潜水泵1的叶轮由两个背靠背的叶轮组合而成，从叶轮流出的水流汇入一个蜗壳中。双吸潜水泵1具有如下特点：它相当于两个相同直径的单吸叶轮同时工作，在同样的叶轮外径下流量可增大一倍；泵壳水平中开，检查和维修方便，同时双吸潜水泵1的进出口在同一方向上且垂直于泵轴，利于泵和进出水管的布置与安装；双吸泵的叶轮结构对称，没有轴向力，运行较平稳。

在过滤箱2的内腔中下部设有隔板212将内腔分为上部腔室和下部腔室，相应地，过滤箱2被隔板212分隔成为了上过滤箱21和下过滤箱22。在隔板212的中部设有滤网接口213，在过滤箱2的顶壁上也就是上过滤箱21的顶壁上设有滤网安装座211，且在滤网安装座211内安装有滤网组件3，滤网组件3的下端与滤网接口213对接连接。

进入下过滤箱22内的浑浊水体向上通过滤网接口213并进入滤网组件3，经滤网组件3的过滤后进入上过滤箱21，过滤后相对洁净的水体由上过滤箱21排出并经过双吸潜水泵1。滤网组件3是能够进行拆装的，在需要进行清洁维护时，将滤网组件3由过滤箱2上拆卸下来，清洁维护后再重新向上过滤箱21内装载并且令滤网组件3的下端与滤网接口213对接连接。

本实施例中，滤网组件3包括圆柱形的过滤网32，过滤网32由内部支撑架、外部支撑架和滤网构成，滤网被夹持在内部支撑架与外部支撑架之间，内部支撑架与外部支撑架用于增强滤网的结构强度。在过滤网32的上端安装有固定盖34，在过滤网32的上部安装有上密封圈33、下部安装有下密封圈31，滤网组件3安装到上过滤箱21的上部腔室内时，上密封圈33与滤网安装座211配合实现上部密封，且固定盖34与滤网安装座211固定连接，下密封圈31与滤网接口213紧密连接。

如图中所示，过滤网32的上端伸入固定盖34的内部，上密封圈33位于过滤网32的上端与固定盖34的侧壁之间，上密封圈33的底部由固定盖34伸出一定长度。当滤网组件3插装安装到上过滤箱21的上部腔室内时，当下密封圈31插接连接在滤网接口213上，固定盖34落入滤网安装座211的内部，此时下密封圈31挤压在滤网安装座211内侧的凸台上，实现该部位的密封连接。

本实施例中，在滤网安装座211上设有多个连接孔，在固定盖34的侧部相应位置设有多个螺纹孔，固定盖34采用多个位于连接孔和螺纹孔内的螺钉与滤网安装座211固定连接。进一步地，为了便于操作，在固定盖34的顶部安装有把手35。需要对滤网组件3进行拆卸时，解除各螺钉，之后手握把手35并向上拉，直至将整个滤网组件3拉拔出来，需要重新安装滤网组件3时，将滤网组件3置入滤网安装座211并向下按压直至下密封圈31与滤网接口213结合，之后从侧部安装多个螺钉将固定盖34与滤网安装座211固定连接。

在过滤箱2的下部腔室的外壁上也就是下过滤箱22的外壁上安装有进水管6，进水管6的端部连接至设置在绞刀刀臂5底壁上的进水孔61，绞刀刀臂5周围的水体经由进水孔61吸入，沿着进水管6进入过滤箱2的下过滤箱21的内部。在过滤箱2的上部腔室的外壁上也就是上过滤箱21的外壁上设有排出管24且排出管24与双吸潜水泵1的吸入管对接连接，在过滤箱2内完成过滤的水体流向双吸潜水泵1。在过滤箱2的下部腔室的底壁上也就是下过滤箱22的底壁上设有带有电磁阀门222的排污管221，排污管221连接至绞刀刀臂5内的吸泥管道7，双吸潜水泵1的排水管连接至设置在绞刀刀臂5侧壁上的排水孔12。

本实施例中，在双吸潜水泵1的泵体11与过滤箱2之间还安装有连接管外壳25，连接管外壳25的一端与泵体11固定连接、另一端与过滤箱2连接，将过滤箱2的排出管24与双吸潜水泵1的吸入管封闭在内部，连接管外壳25同时将双吸潜水泵1与过滤箱2结合成为一个整体。

其工作过程是：双吸潜水泵1运行时产生泵送作用，绞刀刀臂5周围的浑浊水体经由进水孔61进入进水管6，沿着进水管6进入过滤箱2的下部腔室内，之后向上通过滤网组件3，过滤后相对洁净的水体由过滤箱2排出，经双吸潜水泵1后由排水孔12重新排出至周围，因此是一种底部吸、向侧方排的水体流向；浑浊水体内的泥沙被滤网组件3截留在下部腔室内，到达设定条件后，电磁阀门222开启、排污管221导通，由于吸泥管道7与绞吸挖泥船设备的大型泥泵连接，大型泥泵通过吸泥管道7吸取绞刀刀齿开挖形成的水底泥浆，因此吸泥管道7内具有较大的负压，因而过滤箱2的下部腔室内的截留泥沙在负压作用下沿着排污管221进入吸泥管道7，即截留的泥沙与开挖得到的泥浆汇集在一起，得到了回收利用，在前述过程中，上部腔室内的水体被反向向下抽吸，通过滤网组件3时产生了反向冲洗作用。

电磁阀门222开启的“特定条件”可以是“滤网组件3的通过性降低至一定程度”，此时由于下部腔室内积存了过多的泥沙，导致进入上部腔室的水体量减小。本实施例中，在过滤箱2的外部还安装有压差传感器23，压差传感器23的一个端口通过管路与过滤箱2的上部腔室连通、另一个端口通过管路与过滤箱2的下部腔室连通。采用压差传感器23对上过滤箱21和下过滤箱22内的压力差进行计量，随着下部腔室内的泥沙量增多，下部腔室内与上部腔室内的压力差增加，系统控制器内设定压差参数，当压差达到这个设定参数值时，系统控制器指令电磁阀门222开启。

考虑到在浑浊水体中可能含有一些漂浮的杂物，这些杂物如果被吸入进水管6将可能导致后续过滤箱2和双吸潜水泵1产生堵塞问题，因此本实施例中，在进水管6的端部安装有过滤格栅62。如图3中所示，过滤格栅62为圆形形状，带有滤孔，落入进水孔61内，通过的水体都会经过过滤格栅62的过滤，大块的杂物被截留在外侧。

考虑到在负压吸附作用下，大块的杂物将一直吸附并堵塞在进水孔61上，如果不去除将导致进水孔61被封闭，因此本实施例中，在过滤格栅62的外侧还装有作回转转动、将堵塞在过滤格栅62上的杂物刮除的清理刮刀63，如图中所示，清理刮刀63包括径向延伸的条形刀座，在条形刀座朝向过滤格栅62的一侧安装有多个刮刀刀齿，刮刀刀齿与过滤格栅62的外立面接触，在转动时产生清理作用。系统运转时，清理刮刀63持续转动，因此在进水管6内安装有一个驱动轴13，通过向驱动轴13输入驱动的动力，驱动清理刮刀63持续转动。

本实施例中，进水管6包括进水主管和进水支管，进水主管与双吸潜水泵1共中心线，进水支管向侧方延伸并且与下过滤箱21连接。还包括减速器15，双吸潜水泵1的电机轴采用联轴器14与减速器15的输入轴连接，减速器15的输出轴与清理刮刀63的驱动轴13连接，减速器15将双吸潜水泵1的电机的高速转动降低转速并提升扭矩，输出给清理刮刀63。因此，清理刮刀63的动力来源于双吸潜水泵1的电机，而不是另设驱动机构，故双吸潜水泵1与清理刮刀63是联动运行的，双吸潜水泵1运转则清理刮刀63同步转动。

请参见图4，

在绞刀刀臂5内安装有两组过滤系统并且左右对称设置，在绞刀刀臂5的左侧壁和右侧壁上各设置一个排水孔12，在绞刀刀臂5的底壁上设置左右两个进水孔61，两组过滤系统的排污管221均连接至吸泥管道7。左右对称方式设置两组过滤系统能够令绞刀刀臂5两侧保持平衡，同时两组系统能够提升过滤处理的效率，两组系统可以同时运转也可以一用一备。

运行方式：

绞吸挖泥船执行挖泥作业时，绞刀刀臂5及绞刀刀齿下放到水底泥面上，绞刀刀齿与水底泥面接触产生开挖作用，形成的泥浆混合周围水体由吸泥口进入吸泥管道7，在船舶大型泥泵的作用下沿着水上自浮管道输送，开挖过程中产生的浑浊水体有向周围扩散的趋势；

绞刀刀臂5下放进入水中同时可以启动双吸潜水泵1，浑浊的水体被吸入进水孔61，沿进水管6进入下过滤箱22内，向上通过滤网组件3，过滤后的相对洁净的水体通过双吸潜水泵1后经由排水孔12向绞刀刀臂5的侧方排出；通过压差传感器23检测到上部腔室与下部腔室内的压差达到设定值时，电磁阀门222开启，排污管221导通，在吸泥管道7的吸引作用下，下部腔室内截留的泥沙经由排污管221进入吸泥管道7并与开挖的泥浆混合，在此过程中，上部腔室内的水体反向流动，滤网组件3受到反向冲洗作用；

在绞吸挖泥船停止作业的间隙，可以通过开启绞刀刀臂5侧部检修门进入内部，将滤网组件3拔出，进行清洁后回装，保证滤网组件3的过滤能力。

以上所述仅为本发明的较佳施例,并非用来限定本发明的实施范围，对本领域的技术人员来说，本发明可以有各种改变和变化。凡在本发明原则之内的，所做的任何修改替换改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。