CN113716474B - 一种用于河道的起重设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于河道的起重设备，包括驱动器，连杆，升降装置，旋转电机，吊钩，清淤保护装置。其中连杆为可拆卸有限摆动连杆，清淤保护装置通过吸水喷水口实现对河底泥沙的清理。该发明设备能够适用于河道内部复杂的环境，使得对于河底物品的安全吊装成为可能。

Description

一种用于河道的起重设备

技术领域

本发明涉及起重机领域，特别涉及河道起重领域。

背景技术

目前现有起重机通常用于在地面的起重，但有一些如河道内的特殊场合，对于河道内的物品起重吊装则无能为力。例如将沉船残骸吊起。这是由于普通起重机通常使用钢索式起重，这在陆地上非常方便。但由于河道内水流环境复杂，钢索会随水流无规则的摆动，特别是遇到湍流时。这样不仅难以对准待吊装的水下物品，而且在吊装上拉的过程中也会发生物品的损坏，甚至脱钩，造成安全事故。

此外，河底的物品并不如地面一样规则摆放。例如，河由于流经多个古代文明的发源地，河底掩埋了大量历史遗物。这些河底物品的一部分被河底泥沙淹没，如果按陆地的起重方式直接吊装，则有可能会损坏物品。现有技术中通常采用先清理再吊装的方式。然而，对于泥沙量较大的河流而言，清理完毕后吊装时，大量泥沙又会对河底物品掩埋，两者难以较好协调。

此外，在河道内由于水和泥沙的存在，对起重设备提出了更高要求。陆地的起重设备难以适应水下环境，极易损坏。

因此，急需一种适用于河底物品吊装的起重设备。

发明内容

为解决上述问题，及下属实施例中提到的诸多问题，本发明提出了如下方案：

一种用于河道的起重设备，

包括驱动器，连杆，升降装置，旋转电机，吊钩，清淤保护装置；

其中驱动器与连杆啮合，在驱动器的带动下，连杆可以升降移动；

连杆包括多根子连杆连接构成，每个子连杆包括凸端和凹端，一个子连杆的凸端正好可以***与其相邻子连杆凹端，并且两者通过销钉锁定连接；当多个子连杆连接时，相邻的销钉的方向相互垂直；

升降装置套装在连杆下端，其内部具有齿轮与连杆的啮齿啮合连接；升降装置外侧套装有旋转电机和清淤保护装置；升降装置沿连杆上下移动，从而带动旋转电机和清淤保护装置沿连杆上下移动；

旋转电机为环形电机，外侧与清淤保护装置固定连接，内侧固定套装在升降装置3上，如此，通过旋转电机的驱动，清淤保护装置能够绕连杆转动；

清淤保护装置为开口朝下的圆桶状结构，桶口直径小于筒身，即圆筒的上部主干为圆柱部，末端为圆台部；清淤保护装置的外侧桶壁分布有三种口：（1）位于圆台部外侧壁上的高压出水口；（2）位于圆柱部末端、与圆台部相邻区域外侧壁的扰流出水口；（3）位于圆柱部上端外侧壁的进水口；

三种口满足如下条件：

并且，2<P₁/P₂<8；4<H₂/H₁<16；

其中，

为进水口压强；

为高压出水口压强；

为扰流出水口压强；

为扰流出 水口与高压出水口的垂向距离；

为扰流出水口与进水口的垂向距离；a为经验系数。

三种口沿清淤保护装置纵向依次排布，形成一条水流通道；清淤保护装置表面，每隔横截面60°均布置有上述水流通道。

进水口表面具有密的滤网。

在使用时，逐段将子连杆连接上；使用完毕后，逐段将子连杆卸下。

发明点及技术效果

1、首次提出清淤保护装置的具体结构设计，通过吸水喷水的方式，在保护河底物品的同时，能够将其周边泥沙清理，保证其能够顺利吊装起重。

2、优化了喷水结构的位置及喷水压强，从而避免被清理的泥沙再次被吸入，提高了清理效率。

3、通过可拆卸的单平面有限摆动连杆设计，兼顾了绳索式起重机和立杆式起重机的优点，避免了绳索式起重机在水中受水流影响较大，容易损坏丢失物品的问题，避免了立杆式起重机立杆刚性较大，受水冲击易损坏的问题。

本发明的发明点包括但不限于以上，具体以实施例记载的技术内容为准。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是起重装置示意图

图2是船载起重装置示意图

图3是清淤保护装置结构示意图

图4是连杆结构示意图。

具体实施方式

起重装置结构

起重装置包括驱动器1，连杆2，升降装置3，旋转电机4，吊钩5，清淤保护装置6。

其中驱动器1安装在船舶、岸边、桥梁等位置，用于为提升物品提供驱动力。驱动器1与连杆2啮合，在驱动器1的带动下，连杆2可以升降移动。

连杆2包括多根子连杆，多个子连杆通过摆动连接装置相互连接，从而使得连杆2可以在水中随水流发生有限定的摆动。连杆2一端与驱动器1啮合连接，用于在驱动器1的带动下上下移动，实现起重吊装；另一端与升降装置3连接。连杆2表面具有啮齿。通常，连杆2为长方体结构。

升降装置3套装在连杆2下端，其内部具有齿轮与连杆2的啮齿啮合连接。升降装置3外侧套装有旋转电机4和清淤保护装置6。升降装置3可沿连杆2上下移动，从而带动旋转电机4和清淤保护装置6沿连杆2上下移动。通常，升降装置3内侧为长方体孔，外侧为圆柱形表面。升降装置3可内部设有电机驱动，带动齿轮实现升降；也可以外接拉线，通过外界拉力和自重实现升降。

旋转电机4为环形电机，外侧与清淤保护装置6固定连接，内侧套装在升降装置3上，并与之固定连接。如此，通过旋转电机4的驱动，清淤保护装置6即可绕连杆2转动。

吊钩5位于连杆2末端，用于吊装物品。可以根据物品情况选择不同的吊钩5类型。

清淤保护装置结构

清淤保护装置6为开口朝下的圆桶状结构，桶口直径小于筒身，即圆筒的上部主干为圆柱部6-6，末端为圆台部6-5。如此，可以方便清淤保护装置6在旋转力的驱动下深入河底淤泥中。

清淤保护装置6的桶壁为空心结构，内部设置有水泵及水管。由于桶状结构，可实现对物品的保护，防止河底物品受到水流冲击，或被清理出来的泥沙再次掩埋。

清淤保护装置6的外侧桶壁分布有三种口：（1）位于圆台部6-5外侧壁上的高压出水口6-1；（2）位于圆柱部6-6末端、与圆台部6-5相邻区域外侧壁的扰流出水口6-2；（3）位于圆柱部6-6上端外侧壁的进水口6-3。这三种口沿清淤保护装置6纵向依次排布，形成一条水流通道。同时，在清淤保护装置6表面，每隔横截面60°均布置有如上的水流通道。也就是说，清淤保护装置6侧壁具有6条水流通道，每条水流通道沿纵向分别排布有三种口，即共有6个高压出水口6-1，均匀排布在圆台部6-5外侧壁；6个扰流出水口6-2，均匀排布在圆柱部6-6末端、与圆台部6-5相邻区域外侧壁；6个进水口6-3，均匀排布在圆柱部6-6上端外侧壁。

高压出水口6-1用于向外喷射高压水流，冲击河底泥沙，使其能随水流散开，从而能露出被埋物体更多的部分。高压出水口6-1轴线与水平面夹角为30-65°，优选为45°。如此，可以使得喷射更有效，能够冲击扬起更多泥沙。

进水口6-3用于在水泵的作用下吸取河内水流，加压后向高压出水口6-1提供源源不断的水流。进水口6-3表面具有较密的滤网，防止河底杂草、碎石进入内部管道。

如果只有上述两个水口，则河道内的水流方向为虚线所示，即由高压出水口6-1喷射出的带有大量泥沙的水流很快进入进水口6-3中。这样一方面泥沙会进入进水口6-3堵塞内部管道，另一方面大量泥沙会沿着桶壁沉降，重新堆积在圆台部6-5附近，导致清淤效果大打折扣。为此，经过大量实验，在圆柱部6-6末端、与圆台部6-5相邻区域外侧壁设置了扰流出水口6-2。从进水口6-3进来的水流一部分被分配到扰流出水口6-2，并由此喷出，从而使得从高压出水口6-1喷射的向上的水流向外侧流动，从而避免了上述问题。这也是发明点之一。

特别是，需要对三个水口的位置距离和水强分配进行优化如下，才能保证水流如图中实线的方向流动，更佳地实现快速清淤的效果。

并且，2<P₁/P₂<8；4<H₂/H₁<16；

其中，

为进水口6-3压强；

为高压出水口6-1压强；

为扰流出水口6-2压强，单 位均为大气压。

为扰流出水口6-2与高压出水口6-1的垂向距离；

为扰流出水口6-2与 进水口6-3的垂向距离；a为经验系数，优选为a=1.13。

上述压强的分配由泵及电磁阀等装置完成。以上公式是经过大量河道实际试验得出的结果，是本发明的发明点之一。经试验，按如上布置方式及压强分配方式，能够快速提升物品，具体试验数据如下：

技术手段	传统钢丝绳吊钩式	具有两个喷水口一个吸水口，但三个口等距排列，且不进行压强分配	本发明上述方式
				起重效率	100%	137%	206%

清淤保护装置6顶端具有两个清水口6-4，用于在装置拉出水面后通入清水，从而将管道和各个进、出水口中残留的淤泥冲洗干净。这也是本发明为了实现实际场景应用所特殊设计的，能够有效避免堵塞，延长设备使用寿命，属于发明点之一。

连杆结构

连杆2由多个子连杆连接构成。每个子连杆包括凸端和凹端，一个子连杆2-2的凸端正好可以***与其相邻子连杆2-3的凹端，并且两者通过销钉2-1锁定连接。这样，两个连杆2可以在与销钉2-1垂直的平面内相对转动。

当多个子连杆连接时，相邻销钉2-1的方向通常间隔设置。即若第一个销钉2-1沿x方向，则第二个销钉2-1沿y方向，第三个销钉2-1沿x方向，第四个销钉2-1沿y方向...以此类推。如此设置，虽然相邻的两个子连杆只能在一个平面（xz平面）内相对旋转，但与它们连接的子连杆均可以在另一个垂直平面（yz平面）内旋转，从整体来看，连杆2实现了在xy两个自由度的方向摆动。由此，可以避免单一连杆2刚性过大，在水流冲击下折断的问题，这也是本发明的发明点之一。此外，通过这种方式，可以方便地拆卸连杆2。即在使用时，可以逐段将子连杆连接上；使用完毕后，可以逐段将子连杆卸下。由于使用连杆2的起重装置无法像绳索一样卷绕，如此可以避免起重装置长期竖立一个较长的连杆2，提高安全性和使用便捷度。

操作方法

1、定位河底物品，驱动器1驱动连杆2向下运动，在连杆2向下运动的过程中，不断在连杆2的上端安装固定新的子连杆，由此延长连杆2的长度。

2、将吊钩5固定在河底物品上。

3、升降装置3下降，带动清淤保护装置6下降。当清淤保护装置6的圆台部6-5接触河底泥沙时，清淤保护装置6进水口6-3开始吸水，水流经过加压后分别从高压出水口6-1和扰流出水口6-2喷出。

4、当水的浑浊度开始降低时，启动旋转电机4，带动清淤保护装置6旋转下钻。其中水的浑浊度可以由设在清淤保护装置6的扰流出水口6-2的传感器探测。

5、当下钻过程中受到泥沙阻力超过预定值时，停止旋转电机4，清淤保护装置6进水口6-3再次开始吸水，水流经过加压后分别从高压出水口6-1和扰流出水口6-2喷出。

6、如此循环，待河底物品周围的泥沙被清理干净后，驱动器1驱动连杆2向上移动，将清淤保护装置6及吊钩5上的物品逐渐拉出水面。在这个过程中，清淤保护装置6保持在吊钩5物品的周围，防止其受到水流冲击损坏或脱落。同时，在连杆2向上移动的过程中，不断取下连杆2上端的子连杆。

7、取下吊钩5上的物品后，从清淤保护装置6顶部的清水口6-4注入高压清水，冲洗管道内部，及各个进、出水口，避免泥沙、杂物堵塞。

上述方法可通过处理器控制实施。

可以理解，除了上述内容，还包括一些常规结构和常规方法，由于这些内容都是公知的，不再赘述。但这并不意味着本发明不存在这些结构和方法。

本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (4)

1.一种用于河道的起重设备，其特征在于：

包括驱动器，连杆，升降装置，旋转电机，吊钩，清淤保护装置；

其中驱动器与连杆啮合，在驱动器的带动下，连杆可以升降移动；

连杆包括多根子连杆连接构成，每个子连杆包括凸端和凹端，一个子连杆的凸端正好可以***与其相邻子连杆凹端，并且两者通过销钉锁定连接；当多个子连杆连接时，相邻的销钉的方向相互垂直；

升降装置套装在连杆下端，其内部具有齿轮与连杆的啮齿啮合连接；升降装置外侧套装有旋转电机和清淤保护装置；升降装置沿连杆上下移动，从而带动旋转电机和清淤保护装置沿连杆上下移动；

旋转电机为环形电机，外侧与清淤保护装置固定连接，内侧固定套装在升降装置上，如此，通过旋转电机的驱动，清淤保护装置能够绕连杆转动；

清淤保护装置为开口朝下的圆筒状结构，筒口直径小于筒身，即圆筒的上部主干为圆柱部，圆筒的末端为圆台部；清淤保护装置的外侧筒壁分布有三种口：（1）位于圆台部外侧壁上的高压出水口；（2）位于圆柱部末端、与圆台部相邻区域外侧壁的扰流出水口；（3）位于圆柱部上端外侧壁的进水口；

三种孔满足如下条件：

并且，2<P₁/P₂<8；4<H₂/H₁<16；

其中，

为进水口压强；

为高压出水口压强；

为扰流出水口压强；

为扰流出水口与高压出水口的垂向距离；

为扰流出水口与进水口的垂向距离；a为经验系数，a=1.13；

三种口沿清淤保护装置纵向依次排布，形成一条水流通道；清淤保护装置表面，每隔横截面60°均布置有上述水流通道。

2.如权利要求1所述的起重设备，其特征在于：进水口表面具有密的滤网。

3.如权利要求1所述的起重设备，其特征在于：在使用时，逐段将子连杆连接上；使用完毕后，逐段将子连杆卸下。

4.如权利要求1所述的起重设备，其特征在于：还包括处理器，用于控制所述起重设备进行操作。

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