CN101088856A - 链网式割草、保洁作业机械装置 - Google Patents

Abstract

一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，包括水草垃圾拦截装置、水草垃圾连续打捞装置、压缩输送设备功能装置、造流装置、锚机定位装置、操控***，以及拦截驱赶装置。本发明链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，实现连续作业及固液分离、水草减量且在作业中不产生二次污染的基本要求。采用安全、有效的物理防治方法，机械化收集河道水草及漂浮物，在密封浮体上装置液压动力控制的水生植物割刀、固液分离回转链网等装置，实现切割、收集、固液分离、堆移物料等连续作业目的，集打捞、收集、移运、滤水、自卸等功能于一体，为河道水草打捞，水域环保保洁提供新型装备。

Description

链网式割草、保洁作业机械装置

技术领域

本发明涉及一种生态、环境保护作业机械，尤其指链网式割草、保洁作业机械装置。

背景技术

随着我国经济的发展，排入水体的有机磷等物质迅速增加，水体富营养化趋势不减，使水生植物泛滥，大量消耗水体溶解氧，破坏水体生态***平衡，尤其是水葫芦等速生植物的疯长，堵塞河道，污染水源，已成为一种“绿色”灾害，构成对人类生存环境的威胁。水葫芦又名凤眼莲，雨久花科凤眼莲属，多年生宿根性草本植物，浮于水面生长。每年9月至10月底的高发期，一片单叶7天就可以生长成整株，被世界公认为“十大害草”之一。

水葫芦的防治主要有：生物防治、化学防治和物理防治三种方法。物理治理分为：机械收集和人工打捞，是目前国内外最安全、最有效的方法。

据报道，上海的水葫芦每天约184万吨，打捞近60万吨。广东的水葫芦已在整个珠江水系安营扎寨。浙江温州和福建莆田1999年仅人工打捞费用就分别为1000万和500万元。水葫芦疯长使滇池成了臭水塘，已建成的水上旅游线路被迫取消，海菜花等16种高等植物因生存空间丧失而死亡。

仅以上海市为例，有水域面积405平方公里，水生植物覆盖率达20％以上，中小河道32800公里，其中50～70％被水生植物覆盖。为此，动用大量人力、物力，用竹竿在河道中拦出航道和挡住水生植物进入主干航道，人工打捞水生植物，仅APEC会议期间，投入的打捞人工即有11万人次，清理水生飘浮植物15万吨。由于成片的水生植物互相牵连，清理、打捞十分困难。黄浦江、苏州河不仅沟通本市河道，还连接几十条外省市河道，每年周期性的暴发大面积水葫芦等水生植物污染，影响城市景观，影响城市经济发展。

因此，开发研制高效、多功能的清除水生植物、清除水面飘浮垃圾的高效作业机械，填补国内同类机械产品的空白，十分迫切和十分必要。

目前国内基本上使用人工打捞方法，劳动强度大，打捞效率低。河道、湖泊表面的垃圾收集和清理也是以人工为主。

发明内容

针对速生水草的特点，本发明提供的目的在于一种链网式割草、保洁作业机械装置，实现切割、收集、固液分离、堆移物料等连续作业目的，集打捞、收集、移运、滤水、自卸等功能于一体，为河道水草打捞，水域环保保洁提供新型装备。

本发明所提供的一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，包括既是拦截设备又是打捞压缩等作业设备的工作平台的船体/甲板上方设驾驶仓、密封船体、辅助浮箱、摆动割台、链网式固液分离回转链网组、负载敏感液压控制***、推进明轮、割台端支点、尾架端支点、割台减震弹簧，其特征在于：它还包括：

水草飘浮物拦截装置，包括设置在船体前端的可收拢的拦截围捕网带；

水草垃圾连续打捞装置，由可以调节倾斜角度的带垂直割刀、水平割刀及输送链排构成的割台，割台装有可绕固定支点调节割台深浅的装置；

堆移输送设备功能装置，具有分别控制速度的三段中空固液分离链排组，包括接住割台输送链自动落下的水草的位于船体甲板上的甲板平移输送链，以及与该输送链相连的可以绕支点升起的尾架输送链排，能直接将打捞物卸在运输工具或堆场。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，该装置为小型机械时，采用单体船结构，包括辅助浮箱。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，该装置为大型机械时，采用双体船结构。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，在所述水草垃圾连续打捞装置的链排上加焊链排扁钢片，形成带凸起物的链排。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，所述割刀由定刀片组和动刀片组组成，定刀片组与割台刀架用螺栓拧紧固定，在定刀片上，开有动刀滑槽；动刀片组由滑条和一组动刀片铆接而成，滑条可带动刀片在滑槽中往复移动，滑条刀片组由盖板压住，调整盖板与刀片之间留有适宜的间隙，使刀片在往复移动中不上翘。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，在所述割台上装配防冲击的安全机构。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，在所述尾架输送链排上装配尾架传动装置防撞安全机构。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，所述船体浮箱的密封仓采用负压密封装配，密封仓中，可设平衡压水仓，以调整船体平衡。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，能实现连续作业及固液分离、水草减量且在作业中不产生二次污染的基本要求。采用安全、有效的物理防治方法，机械化收集河道水草及飘浮物，在密封浮体上装置液压动力控制的水生植物割刀、固液分离回转链网等装置，实现切割、收集、固液分离、堆移物料等连续作业目的，集打捞、收集、移运、滤水、自卸等功能于一体。

附图说明

通过以下对本发明一种链网式割草、保洁作业机械装置的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1(a)是本发明实施例之一，小型机械用单体船结构的主视图；

图1(b)是本发明实施例之一，小型机械用单体船结构的俯视图；

图2(a)是本发明实施例之二，大型机械用双体船结构的主视图；

图2(b)是本发明实施例之二，大型机械用双体船结构的俯视图；

图3是本发明中割台的结构示意图；

图4(a)是本发明中割刀的结构主视图；

图4(b)是本发明中割刀的结构侧视图；

图5是本发明中减震弹簧的结构示意图；

图6是本发明中减震器的结构示意图；

图7(a)是本发明中链排的结构示意图；

图7(b)是图7中的局部A的放大图。

具体实施方式

本发明所提供的一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，包括既是拦截设备又是打捞压缩等作业设备的工作平台的船体。

参见图1(a)～(b)，箱式密封船体9内部分隔成数个密封仓，密封仓板成为船体的龙骨，这种结构能保证船体有效排水体积和船体的刚度，便于甲板上设置机械。

全密封的甲板能确保自然排水，打捞的飘浮物的滤除水分或降雨能从甲板自然排出，使得有效载荷全部为打捞物。

基于水面作业机械水下部分温度(亚热带等)一般较低而甲板温度较高的特点，密封仓采用负压密封装配，工艺措施为：

在密封仓内注入惰性气体并均匀加热到一定温度后快速密封，从而减少密封仓内氧气，减少仓体氧化腐蚀作用，船体下水后，由于水体的冷却作用，使负压趋于减弱。

在炎热气候下作业时甲板升温，会加热密封仓气体，内部压强增大，容易造成船体损坏，负压密封使得增加的压强得到平衡，从而保证了船体密封可靠。船体浮箱的密封仓中，可设平衡压水仓，以调整船体平衡。

采用单体船结构时，为满足不同水域的稳性和干舷要求，可在船体两侧安装对称的辅助浮箱6’，提高稳性，参见图1(b)。

在船体的甲板上方设驾驶仓，其特征在于：它还包括：

水草飘浮物拦截装置，该装置包括设置在船体前端的可收拢的拦截围捕传动网带，参见图1(a)；拦截网带1进口宽度可调节，展开时≥X米，航行时可收拢，并提升离开水面，拦截打捞口设置环形传动网带，参见图2(b)，能主动地将飘浮物集中到捞捕提升口，便于集中打捞。

水草飘浮物连续打捞装置，参见图1(a)，由可以调节倾斜角度的带垂直割刀的输送链排构成的割台2，割台左右两侧，装有可调割深浅的装置。

参见图3一割台，割台体3″安装在割台支架5″上，支架的下部设有可绕固定端支点7″活动的轴，割台油缸6″的伸缩能带动支架5″和割台体3″绕固定支点摆动：

当油缸6″伸出时，割刀排1″升高，离开水面，便于割草船航行和调动；

当油缸回缩，割台支架绕固定端支点摆动，割刀1″下沉，可以切割水生植物或拦截飘浮物。

对割台割刀深浅的调节而言，割台油缸6″固定端支点7″与割台支架5″固定端支点7″的开档距离L的合适设置以获得油缸伸缩长度与水平割刀下沉移动的合适距离是有利的，调整方法为：

首先将割台油缸6″与割台支架5″连接，并将油缸6″回缩到最低位置时，调整水平割刀1″至最低工作位置，再固定油缸底部支点保证两个固定端支点7″的距离长度L的是合适的。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，设置两条垂直割刀和一条水平割刀组成的割刀排1″，参见图3，割刀由锯齿型动刀片和定刀片组成。

参见图4(a)，由一组串连连接的液压马达驱动，串连的方式能使驱动刀排的油马达获得一致的压力和流量，带动割刀同时切割水生植物。

切割的同时，割草船以工作速度前进，可连续切割和收集，割台网链排以12m/min速度向上移动，提升收集物，自动落下的水草的位于船体甲板上的甲板平移输送链3′，图1(b)。

参见图1(b)，甲板平移输送链3′连续将水草移动到与甲板平移链相连的尾架链排7′，并在尾架链排上堆积。

甲板输送链和尾架输送链可同时移动或单独移动，移动速度均可调，链网的摩擦力能使打捞的水草等飘浮物轻微地堆压靠拢，中空固液分离链排组，见图7(a)，能自然滤除表面水分，又不压榨出内部汁水，当收集口断续上料，也能使收集物无间断地移挤堆积到尾架链排上；当尾架链排与甲板链排连接处水草堆积到一定厚度时，操纵尾链排手柄，移动尾链排上的水草物堆，使水草在尾部堆起，形成相对密实的物堆，保证水草装满机械，充分利用装载空间，提高装载量，并且不产生二次污染。

参见图1(a)，尾送料架12伸出船体X米，料架可以绕支点10升起，将船尾对准卸料点，能方便的将打捞物自卸到运输工具(车辆、船舶、料斗)或堆场。

参见图1(b)，尾链排的动力源液压油马达装配在船尾的最外缘，为防止碰撞损坏，专门设置了尾架传动装置防撞支架8′，在支架上采用高强度弯制型钢保护油马达和油管外露部分。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，该装置为小型机械时，采用单体船结构，包括辅助浮箱，参见图1(a)、图1(b)。

该装置为大型机械时，采用双体船结构，参见图2(a)、图2(b)，甲板平面，可设置多种机械(自动捆包机、压缩输送料斗、围油栏收放机构、造流装置等)。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，网格式链网的摩擦力能使打捞的水草等飘浮物能有效地提升并轻微地堆压靠拢，自然滤除表面水分，又不压榨出内部汁水。

若链排的摩擦力不够，连片水草不好收集，参见图7(a)～(b)，可以在链排上加焊链排扁钢片100，形成带凸起物的链排，加大摩擦力。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，割刀由定刀片组和动刀片组组成，定刀片组与割台刀架用螺栓拧紧固定，在定刀片上，开有动刀滑槽，参见图4。

割台下部的水平割刀装置，割幅略大于输草槽。

割台左右两侧，装有垂直割刀装置，割深可调。

割刀1″由定刀片31组和动刀片32组组成，定刀片组与割台刀架用螺栓拧紧固定，在定刀片31上，开有动刀滑槽。

动刀片组由滑条和一组八公分左右的动刀片铆接而成，滑条可带动刀片在滑槽中往复移动，滑条刀片组由盖板压住，调整盖板与刀片之间留有适宜的间隙，使刀片在往复移动中不上翘。

割刀装置的滑有效切割。

动刀片32由高级合金钢制造，刃部开有锯齿状锋口，能钩住水草等被切物并切断，表面镀层能有效防锈。镀层磨损，亦不妨碍硬度和切割。

定刀片由高强度铸铁制造，滑槽和刀槽能保证动刀片移动切割水草等杂物。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，在所述割台上装配防冲击的安全机构。

如图3所示，为了保护割刀免受水下物体的影响，在割台装置上装配了多种防冲击的安全机构。

割台体3″安装在割台支架5″上，割台体3″绕支架5″前端的芯轴4″可以旋转，减震弹簧组8″，预调拉力拉住割台体3″，使割台体3″靠紧在支架5″上，弹簧组预调好的拉力能可靠地固定割台体。

当割台体受到超量负荷时，减震弹簧被拉伸，割台体3″绕割台支架5″前端的支架芯轴4″旋转后移，减小了割刀与割台的冲击，以保护割刀、割台不被损坏。

第二个减震***，如图3和图4(a)所示，水平割刀上装了三个减震器90，能够成功地承受较小的冲击。

减震器结构示意参见图6。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，采用全液压驱动。液压***采用负载敏感回路，发动机消耗的功率可随负载的变化而自动调节。有效的利用能源，大大减少***发热。

在上述的链网式固液分离割草、保洁作业机械装置中，小型机械采用明轮驱使前进，由液压马达带动动速比约5∶1的行星减速器驱动划水叶轮。

在水草密集区，明轮可防止水草缠绕，在收集水草的同时，明轮产生的船舷两侧的水流将水草集中在割台中央，方便收割。

本发明链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，采用全密封浮箱式结构。

如图1(a)、图1(b)所示，小型机械用单体船结构。

如图2所示，大型机械用双体船结构。

采用机械化收集河道水草及飘浮物，在密封浮体上装置液压动力控制的水生植物割刀、固液分离回转链网等装置，实现切割、收集、固液分离、堆移物料等连续作业目的，集打捞、收集、移运、滤水、自卸等功能于一体。

打捞、移运、滤水设备全部设置在甲板平面上，便于操作与维护保养。密封浮箱浮力大、吃水浅，安全可靠，便于近岸作业，平面大，航行平稳，全密封甲板平面，自然排水，能确保作业安全。

航行、切割、打捞、输送、压缩、打包、造流、锚泊、竖桩等功能全液压操作，操控***集中在驾驶仓中，全液压、机械化运行。

1.水草垃圾拦截装置

如图1(a)、图1(b)所示，船体既是拦截设备又是打捞移运等作业设备的工作平台。

船体9前端设拦截围捕传动网带1，拦截打捞进口宽度展开时≥X米，可调节，航行时可收拢拦截传动网带1，并提升离开水面，拦截打捞口设置环形传动网带，能主动地将飘浮物集中到捞捕提升口，便于集中打捞。

2.水草垃圾连续打捞装置

打捞装置由可以调节倾斜角度的带垂直割刀1的输送链排构成，称割台体3。

如图3所示，割台3链排伸入拦截打捞口水下1米左右，作业面宽X米，飘浮的水草垃圾经X米宽的拦截口收集后，当水草高峰连片时，飘浮水草的厚度可达0.5-0.8米，作业面的割台3与输送链以12米/分钟的速度输送水草，垂直割刀1能割断连片水草及连带物，确保连续打捞功能。

若链排的摩擦力不够，连片水草不好收集，参见图7(a)～(b)，可以在链排上加焊链排扁钢片10，形成带凸起物的链排，加大摩擦力。

割台3″的作业角度可调，船移动时，割台升高，连同拦截传动网带离开水面，减少航行阻力，作业时，割台3″伸入水下，确保收集效率，倾斜角度0-60度之间任意可调。

3.压缩输送设备装置

本装置基于在水面进行水草或飘浮物的环保打捞作业，对打捞的水草或飘浮物均要求自然滤水并移动、堆积、卸载。由于环境保护的要求，为防止作业过程产生二次污染，打捞物不允许压榨出内部汁水，又要有效地堆积。故采用了分别控制的三段中空固液分离链排组。

参见图1(b)，割台链排组1′可将打捞物沿链网的斜面上升，落至船头甲板平移链网3′上，甲板平移链网3′连续将打捞物移送至尾链排7′，并在尾链排7′处堆积。

链网的摩擦力能使打捞的水草等飘浮物轻微地堆压靠拢，自然滤除表面水分，又不压榨出内部汁水，即使割台上料断续，甲板上也能保证堆积连续。

卸料时，尾链排7′可以绕支点升起，直接将打捞物卸在运输工具(车辆、船舶、料斗)或堆场。

传送链网采用网格式不锈钢扁钢网链排，用强度较高的不锈钢板材切成扁钢带后再用专用模具滚压制成，中间穿以3-5毫米的不锈钢丝，编成齿型网格网带，网带宽度可根据要求编制，齿型网孔约25平方毫米，可由多只链轮组成的链轮轴拖动旋转，链网下有中空链排支架，支撑链排承重物后位移。

齿型网格网带与中空链排支架组成固液分离装置，强度高，摩擦力大，有较大的承载能力，链排之间不会夹草，链排的传动轴以几十个链轮同时拉动链排，具有强大的输送功能，在水草生长高峰时，整个作业面布满水草也能正常工作。

4.拦截驱赶装置

如图1(a)所示，小型机械采用明轮7驱使前进，由液压马达驱动行星减速器由减速器驱动划水叶轮。

在水草密集区，明轮可防止水草缠绕，在收集水草的同时，明轮产生的船舷两侧的水流将水草集中在割台中央，方便收割。

明轮推进时搅动水体，产生水花，使水滴与空气充分结合，尤如对水体进行曝氧。

由于全密封船体能够完全自然排水，使明轮溅上甲板的水及水草带上的水都自然排除，且冲洗了甲板，始终保持甲板清洁。

如图2所示，船头设置二台大功率水泵(离心泵或潜水泵)取水口置于双体船内侧，捕捞网及割台后，水泵在捕捞网及割台后抽水，形成一定的水流及水位差，使水草向割台捞捕口处集中。造流喷水口置于船头两侧，喷口可上、下、左、右远程控制调节，将飘浮物喷射集中到捞捕口，便于打捞，防止逃逸。

大型机械因逆水作业，推进功率要求较大，双体船尾设双螺旋桨，以增大推力，螺旋桨由液压马达驱动，由带方向指示的操纵杆在驾驶仓操纵，能方便地实现正转，反转，加速，减速，通过双螺旋桨转速的调整，可以灵活地控制船体的前进、倒退、原地转向等。

本链网式割草、保洁作业机械设计为可在水草富集区工作，螺旋桨容易被水草绳带等杂物缠绕，本设计中螺旋桨机构配置有独立的收放提升装置，螺旋桨由液压马达连接驱动，安装于垂直的可活动的支架上，垂入水下，活动支架由液压油缸固定，通过油缸的伸缩，可提起或放下螺旋桨，可调整其入水深度，有缠绕物时，可提起螺旋桨，在水面上进行清理，保证螺旋桨正常工作。

根据工作能力，100m²左右的水草，一般可以直接捕捞收集上船。散布在***的水草，可用喷射装置，拦截、驱赶、集中到拦截口，一并收集，防止逃逸。对散布的成片水草有很好的机动收集性能。

链网式割草、保洁作业机械，全液压操作，功率大、效率高、操作简便、机动灵活，收集水草的叶片、气茎能互相压紧，不造成二次污染，减少收集物的体积，提高了效率。

六.效果

本发明采用割刀与回转链网收集河道水草或飘浮物，链网式固液分离技术，实现连续作业及收集物减量、移运、自卸等。可以显著提高生产率，降低劳动强度，降低作业成本。

小型河道割草作业机械(研制型)割幅2.23米，仅需1人操作，经试验，每小时可收集近40吨水草(水草密度约70％时)。割台前装上拦截网后，收集宽度扩大到5.3米，作业速度2公里/小时，每小时可清扫水面10600平方米。

全部打捞动力设备置于密封浮箱上，采用全液压集中控制。由于水面空气湿度大，使用液压动力可防止电气***受潮引起的不安全隐患，降低***对电气设备的依赖。

液压***具有较高的功率转换效率，灵活的配置方法及高可靠性，可以免除日常维护工作。

该机械设置了三个独立输运链，链排采用不锈钢扁钢网带，由20只链轮拉动，具有较强的承载拉伸能力，极好的抗腐能力，网孔可自然漏水，又能有效拉住网上的收集物，使之移动。

打捞上来的水葫芦，沿割台链排斜面上升，卸到中间输送链带上，中间链将收集物不断移向后方，在移运力的作用下互相挤压，使收集物形成相对密实的物堆，在尾部堆起，有效地提高了收集物装载量，且不会挤出汁水、污染河道。

综上所述，本发明链网式割草、保洁作业机械吃水浅、高度低、船型较小，通过能力强，功率大，全液压操控，适用于中、小河道及大型河流、湖泊(如滇池、太湖、电站库区)清理、割除速生水草(水葫芦、水花生、浮萍等)及水面漂浮物的收集，装上拦截网后，可成倍扩大漂浮物收集面积，是水生杂草的克星，城市水域环保，旅游景点水面保洁的新型装备。

虽然本发明链网式割草、保洁作业机械装置已参照当前的具体实例进行了描述，但是本技术领域的普通技术人员应该认识到，以上的实例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化和修改。因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实例的变化，变型都将落在本发明的权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，包括既是拦截设备又是打捞压缩等作业设备的工作平台的船体/甲板上方设驾驶仓、密封船体、辅助浮箱、摆动割台、链网式固液分离回转链网组、负载敏感液压控制***、推进明轮、割台端支点、尾架端支点、割台减震弹簧，其特征在于：它还包括：

水草飘浮物拦截装置，包括设置在船体前端的可收拢的拦截围捕网带；

水草垃圾连续打捞装置，由可以调节倾斜角度的带垂直割刀、水平割刀及输送链排构成的割台，割台装有可绕固定支点调节割台深浅的装置；

堆移输送设备功能装置，具有分别控制速度的三段中空固液分离链排组，包括接住割台输送链自动落下的水草的位于船体甲板上的甲板平移输送链，以及与该输送链相连的可以绕支点升起的尾架输送链排，能直接将打捞物卸在运输工具或堆场。

2.根据权利要求1所述的一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，其特征在于：该装置为小型机械时，采用单体船结构，包括辅助浮箱。

3.根据权利要求1所述的一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，其特征在于：该装置为大型机械时，采用双体船结构。

4.根据权利要求1所述的一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，其特征在于：在所述水草垃圾连续打捞装置的链排上加焊链排扁钢片，形成带凸起物的链排。

5.根据权利要求1所述的一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，其特征在于：所述割刀由定刀片组和动刀片组组成，定刀片组与割台刀架用螺栓拧紧固定，在定刀片上，开有动刀滑槽；动刀片组由滑条和一组动刀片铆接而成，滑条可带动刀片在滑槽中往复移动，滑条刀片组由盖板压住，调整盖板与刀片之间留有适宜的间隙，使刀片在往复移动中不上翘。

6.根据权利要求1或5所述的一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，其特征在于：在所述割台上装配防冲击的安全机构。

7.根据权利要求1所述的一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，其特征在于：在所述尾架输送链排上装配尾架传动装置防撞安全机构。

8.根据权利要求1所述的一种链网式固液分离割草、保洁作业机械装置，其特征在于：所述船体浮箱的密封仓采用负压密封装配，密封仓中，可设平衡压水仓，以调整船体平衡。

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