[发明专利]深渊倒悬水轮泵挖泥沙船

说明书

本发明涉及从河海深渊采吸淤泥沙砾的方法及装置。

习见的水力挖泥船只能在水深十来米作业，过此则须附加射流泵以增加挖泥船离心式泥沙泵的吸程。国外如日本建造的“亚洲一号”及“飞龟号”大型射流式挖泥船，可挖取80～100m深的海沙，进行围海造地。国内象为港、澳填海造机场也引用这种方法。

随着大、中型水电站的建造，大江大河上建筑高坝。如水口水电站建成后，上游水深三、四十米，已不能再用链斗式采挖河沙，也得改用射流泵装置来抽沙。

但是射流式挖泥船的水力效率才30％左右，动力浪费大，而且射流泵还带入大量工作清水既冲淡了泥浆浓度，还增加了输泥管管径，都是不利因素。

本发明的目的是要提供一种崭新的在河、海、湖、库中采吸深渊泥沙的方法和装置。它将比现有的深水射流式挖泥船成倍提高出沙率从而节约能源。

本发明的目的是这样实现的：

一艘挖泥船上装柴油机驱动一台高扬程离心泵，其出口的高压水用柔性管道输送至倒悬在深渊底部的水轮泵的水轮机中去。它驱动转轮旋转后经尾水管排入深水内。此水轮机与泥沙泵结成一体，转轮与水泵的叶轮同轴，泵体下联吸头。转轮带叶轮旋转，使吸头形成负压将泥沙吸入泵内，由输泥管导出水面接入驳船运走或接经水面浮管送至岸上受沙场。

在贴近泥沙卵石层的吸头，有从水轮机前引来的部分高压水经水枪喷射把泥沙搅松泛起由泥沙泵吸上；至于已经板结坚实的泥沙石子，水枪冲不动时则可在吸头下设置绞刀轮。此绞刀轮轴的动力由水轮泵主轴中段经减速器传来，把板结的泥沙绞松吸出。

本发明比现有的射流式挖泥船的优点有：

1.水轮泵的效率可达60～70％，比射流式挖泥船高出近一倍，节约能源。

水轮泵泵部送出的带水泥沙浓度也比射流泵送出的高近一倍，故输沙管径小。

水轮泵还可从主轴输出部分动力减速带动绞刀，搅松板结之沙石，射流式则不能。

水轮泵结构简单，其性能有依存于水头为函数的特有规律，且转速随负载变幅大能自适应吸头下板结的泥砂阻力而攻克之。

本发明的具体结构由以下的实施例及附图给出。

图1和图2是本挖泥船的主要装置和作业方法。图1示在船头装柴油机A通过联轴器驱动一台高扬程离心泵B，中部装桅杆吊车C其斜臂C2外伸距离可以改变，并可绕桅杆C1回转。有钢丝绳C4绕过斜臂梢端的滑轮C3，垂直延伸水下吊住一台倒悬在深渊泥沙层上的水轮泵F，钢丝绳的另一端与卷扬机C5连结。回转斜臂借伸缩桅臂间的拉索，并卷放钢丝绳可以随时吊放水轮泵在挖泥船周围移位吸沙，水轮泵下还有三只脚插入泥沙层中，阻止回旋。至于挖泥船赖以定位的锚系和航行的推进器及方向舵与习见的船只是一样的。

在柴油机和离心泵间的联轴器外可以附加三角带轮，以三角带带动发电机D作为空压机E和照明电源。

图2为倒悬在深渊底部的水轮泵F，它由混流式水轮机和螺旋离心式泥沙泵(或混流式泥沙泵)结成整体，自船上离心泵送出的高压水用橡胶管2-1，经异径三通弯头2-2主流接入水轮机涡壳F1驱动转轮F2后入尾水管F3朝上排放深水中；此时与转轮共主轴F4的泵部叶轮F5随同旋转，使下部朝向泥沙层的吸头G将泥沙吸入经叶轮出泵壳F6、排泥管2-4向上输送出水面至驳船中运走，或接入水面浮管2-6送到岸上沉沙场。

吸头G状似斗笠贴近泥沙面，下向有栏栅G1中心带喷嘴G2，其高压水从水轮机前异径三通弯头接小管2-3引入，把沙砾冲松泛起为吸头吸入。

由于水管和水轮泵的自重较大，下行的进水管2-1和上行的排沙管2-4可节节套入塑料浮环2-5平衡之，而水轮泵尾水管外则套以橡胶气囊2-7，从船上空压机E经闸阀E1、旁通阀E2、软管2-8送气入囊则膨胀，挟持水轮泵减重以至浮起，便于吊动移位以至浮出水面检修。作业时则适度鼓、瘪保持水轮泵上轻下重得以扶正，如不倒翁然不会倾倒。

在输泥管自深渊送泥沙出水面后，如需泥、沙分离或需远送，宜排去部分泥水，如图3，导此泥沙水适度提高流速，以切线方向进入内分离式的水力旋流器H，在其中产生旋流，借离心力的作用，颗粒粗比重大的抛落于器壁沿圆锥管壁到下部，再经带水有压输送经水面浮管2-6至岸上受沙场，或经滤去余水送入驳船。而水力旋流器中心的泥水，则经中心管向上使经闸阀节制有压排放，庶不影响下部浓集的带水沙砾的远送；或经闸阀后送到射流泵J中部的喷嘴J1，再把插入驳船沙舱底部的排渗水管3-1的顶端接管至射流泵的吸入口J2，则可借此将渗水排干。