本發(fā)明屬于底泥排水，具體涉及一種底泥排水固結裝置。

背景技術：

1、在環(huán)境工程、水利工程以及土地開發(fā)等眾多領域中，底泥排水固結是一項至關重要的工作。底泥通常是指在水體底部沉積的含有大量水分和各種雜質的松軟物質，有效地排出底泥中的水分，使其固結，對于提高土地承載能力、改善水環(huán)境質量以及保障工程安全等方面都具有重要意義。

2、相關技術中（公告號為cn106381835b）公開了一種河湖疏浚底泥的快速排水固結裝置，包括底泥容納體，所述底泥容納體為中空結構，且一端設置有開口，所述底泥容納體的開口端設置有艙門，所述艙門的一側通過轉軸轉動連接在底泥容納體上，所述底泥容納體的上端設置有兩個注泥孔，所述注泥孔之間安裝有排氣扇，所述底泥容納體的內腔設置有承重板。本發(fā)明承重板和超強編織布均具有透水性，污泥留在承重板上方，水分滲透至承重板下方，并經過真空抽水空排出裝置外部，加熱棒給底泥加熱，減少裝置內部水分的堆積，也加速了底泥的固結速度；當?shù)啄喙探Y完成后，打開艙門通過牽引裝置將承重板拉出，固結底泥運至別處，裝置還可進行下一次底泥固結工作。

3、目前，現(xiàn)有的底泥排水固結時，主要借助底泥的自然沉降作用來實現(xiàn)水從底泥中的分離，從而達到底泥排水的目的，這種方式依賴于重力作用，讓水分在底泥顆粒之間的孔隙中自然下滲。然而，上述自然沉降過程極為緩慢，尤其對于顆粒細小、孔隙率低的底泥，導致整個排水固結過程耗時過長，增加工程周期和成本，還會因為長時間的水分滯留，引發(fā)底泥的微生物發(fā)酵、產生有害氣體等一系列次生問題，難以滿足底泥排水工程的實際施工需求。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的借助底泥的自然沉降作用來實現(xiàn)水從底泥中的分離的方式，沉降過程極為緩慢，尤其對于顆粒細小、孔隙率低的底泥，導致整個排水固結過程耗時過長，增加工程周期和成本，還會因為長時間的水分滯留，引發(fā)底泥的微生物發(fā)酵、產生有害氣體等一系列次生問題等問題，本發(fā)明提供一種底泥排水固結裝置通過壓力輔助水快速的脫離底泥，實現(xiàn)底泥和水的加速分離，對于顆粒細小、孔隙率低的底泥排水效果更加明顯有效，縮短排水固結時間，縮短整體工程施工周期，還設置有負壓輔助排水功能，壓力輔助排水和負壓輔助排水能夠同步結合使用，實現(xiàn)底泥和水雙重加速分離，避免長時間水分滯留導致的底泥微生物發(fā)酵的同時，還能夠將固結箱內發(fā)酵產生的氣體向外側排出，對底泥固結的環(huán)境和質量提供保障，降低了對周邊水體和土壤的污染風險。其具體技術方案如下：

2、一種底泥排水固結裝置，包括固結箱，所述固結箱右側壁安裝有連接臂的一端，所述連接臂另一端固定安裝有負壓箱，所述固結箱內設置有壓力排水單元，所述負壓箱內設置有負壓排水單元，所述壓力排水單元和所述負壓排水單元通過驅動單元同步驅動；

3、所述驅動單元包括固定且垂直安裝于所述固結箱上的支撐座，所述支撐座頂端轉動連接有第一轉軸，所述第一轉軸上固定安裝有擺動臂，所述擺動臂左側開設有第一通槽，所述第一通槽內腔滑動內嵌有第一驅動銷，所述擺動臂右側開設有第二通槽，所述第二通槽內腔滑動內嵌有第二驅動銷，所述第一驅動銷與所述壓力排水單元連接，所述第二驅動銷與所述負壓排水單元連接。

4、上述技術方案中，所述驅動單元還包括驅使所述第一轉軸進行間歇性轉動的動力系統(tǒng)；

5、所述動力系統(tǒng)包括固定且垂直安裝于所述固結箱上的立板，所述立板后側壁安裝有電機，所述電機輸出端連接有驅動軸，所述驅動軸向前側貫穿所述立板外壁并安裝有轉盤，所述轉盤前側開設有限位槽，所述立板前側壁固定安裝有第一支撐桿，所述第一支撐桿前側端部轉動連接有連接桿，所述連接桿左右兩端分別轉動連接有第三驅動銷和第四驅動銷，所述第三驅動銷滑動內嵌于所述限位槽內腔，所述轉盤前側壁固定安裝有連接銷，且所述連接銷設置于所述限位槽與所述驅動軸之間，所述連接銷上轉動連接有齒條的一端，所述齒條下表面右側設置有齒牙，所述第四驅動銷和所述齒條之間通過滑動組件連接。

6、上述技術方案中，所述滑動組件包括安裝于所述齒條前后側壁的兩個限位條，兩個所述限位條上滑動套設有滑塊，所述滑塊頂端安裝有連接塊的一端，所述連接塊另一端與所述第四驅動銷轉動連接。

7、上述技術方案中，所述動力系統(tǒng)還包括升降板，所述升降板上開設有第三通槽，所述第四驅動銷滑動內嵌于所述第三通槽內腔，所述升降板中部沿豎直方向開設有讓位槽，所述升降板前側壁底端可拆卸的安裝有制動塊，所述立板前側壁轉動連接有第二轉軸的一端，所述第二轉軸另一端向前側貫穿所述讓位槽并安裝有齒輪，且所述第二轉軸另一端與所述第一轉軸固定連接；

8、其中，所述齒條與所述齒輪位置對應設置。

9、上述技術方案中，所述升降板通過導向組件進行豎直方向的移動；

10、所述導向組件包括固定安裝于所述立板前側壁的兩個固定座，兩個所述固定座前端分別固定安裝有導向座，所述升降板上下滑動的內嵌于兩個所述導向座內腔。

11、上述技術方案中，所述負壓排水單元包括轉動連接于所述第二驅動銷處的第一移動臂，所述第一移動臂底端固定安裝有第一連接架，所述第一連接架底端固定安裝有橫板，所述橫板中部垂直安裝有第一豎桿，所述第一豎桿底端端部延伸進所述負壓箱內腔，所述第一豎桿底端端部安裝有移動板，所述移動板能夠沿所述負壓箱內側壁相對移動，所述負壓箱底端連通設置有導氣軟管的一端，所述導氣軟管另一端與所述固結箱右側壁底端連通；

12、其中，所述負壓箱右側底端連通設置有排氣閥。

13、上述技術方案中，所述負壓箱底端設置有開關單元，用于實現(xiàn)所述導氣軟管閉合和開啟兩種狀態(tài)的切換；

14、所述開關單元包括固定且垂直安裝于所述負壓箱下表面的第一連接座，所述第一連接座前側壁固定且垂直安裝有第二支撐桿，所述第二支撐桿上套設有扭簧，所述扭簧左側自由端固定安裝有第一定位座，所述第一定位座前側壁固定安裝有第一撥桿，所述第一定位座靠近所述第二支撐桿的側壁處固定安裝有第一夾塊，所述扭簧右側自由端固定安裝有第二定位座，所述第二定位座前側壁固定安裝有第二撥桿，所述第二定位座靠近所述第二支撐桿的側壁處安裝有第二夾塊，所述第一夾塊相對轉動的內嵌于所述第二夾塊內腔，所述第二支撐桿前側端部固定安裝有第二連接架，所述第二連接架前側壁固定安裝有扇形板，所述扇形板左右對稱的開設有兩個弧形槽，所述第一撥桿滑動內嵌于左側所述弧形槽內腔，所述第二撥桿滑動內嵌于右側所述弧形槽內腔；

15、其中，所述導氣軟管沿豎直方向貫穿所述第二連接架內腔，并貫穿所述第一夾塊和所述第二夾塊之間的空間。

16、上述技術方案中，所述負壓箱下表面左右兩側對稱且垂直安裝有兩個限位桿，兩個所述限位桿上分別滑動套設有套塊，兩個所述套塊之間固定安裝有升降架，所述升降架設置為空心框架，所述第一撥桿和所述第二撥桿分別滑動內嵌于所述升降架內腔，所述升降架下表面安裝有第二連接座。

17、上述技術方案中，所述負壓箱處設置有聯(lián)動機構；

18、所述聯(lián)動機構包括分別轉動連接于所述第二連接座前側壁的兩個斜桿，且兩個所述斜桿相對于所述第二連接座左右對稱設置，所述斜桿背離所述第二連接座一端轉動連接有平移桿，所述平移桿背離所述斜桿的一端垂直安裝有豎板，所述豎板上開設有若干個豎直通槽和弧形通槽，所述豎直通槽和所述弧形通槽間隔且連通設置，所述豎直通槽和所述弧形通槽內腔滑動內嵌有第五驅動銷，所述第五驅動銷上轉動連接有托架，所述托架背離所述第五驅動銷的一端垂直安裝有第二豎桿，且所述第二豎桿與所述橫板下表面固定連接；

19、所述負壓箱側壁設置有用于限位所述豎板移動方向的限位組件，所述限位組件包括固定安裝于所述豎板側壁的第一條形板，且所述第一條形板設置于所述豎板和所述負壓箱之間，所述第一條形板前后側壁分別固定安裝有第二條形板，所述第二條形板上沿水平方向貫穿設置有橫桿，且所述橫桿與所述負壓箱側壁固定連接。

20、上述技術方案中，所述壓力排水單元包括轉動設置于所述第一驅動銷上的第二移動臂，所述第二移動臂底端可插拔的滑動內嵌有第三移動臂，所述第三移動臂上沿豎直方向等距開始有若干個定位孔，所述第二移動臂前側壁螺紋貫穿設置有定位銷，且所述定位銷貫穿其中一個所述定位孔的內腔，所述第三移動臂底端延伸進所述固結箱內腔并安裝有壓板，所述固結箱底端沿水平方向安裝有滲透板，所述固結箱左側頂端連通設置有投料口，所述固結箱右側底端連通設置有排液閥，所述固結箱左側轉動設置有門體。

21、本發(fā)明的一種底泥排水固結裝置，與現(xiàn)有技術相比，有益效果為：

22、一、針對借助底泥的自然沉降作用來實現(xiàn)水從底泥中的分離的方式，沉降過程極為緩慢，尤其對于顆粒細小、孔隙率低的底泥，導致整個排水固結過程耗時過長，增加工程周期和成本的問題，本發(fā)明通過向下移動的壓板，對固結箱內的底泥和水混合物進行施壓，通過壓力輔助水快速的脫離底泥，實現(xiàn)底泥和水的加速分離，對于顆粒細小、孔隙率低的底泥排水效果更加明顯有效，縮短排水固結時間，縮短整體工程施工周期；

23、二、針對借助底泥的自然沉降作用來實現(xiàn)水從底泥中的分離的方式，因為長時間的水分滯留，引發(fā)底泥的微生物發(fā)酵、產生有害氣體等一系列次生問題的問題，本發(fā)明設置有壓力輔助底泥排水的同時，還設置有負壓輔助排水功能，通過滲透板、導氣軟管和負壓箱等的配合，能夠將固結箱內的氣體向外側負壓抽取，進一步加速固結箱內腔水從底泥中分離，促使底泥顆粒更加緊密地排列，提高固結效果，壓力輔助排水和負壓輔助排水能夠同步結合使用，實現(xiàn)底泥和水雙重加速分離，避免長時間水分滯留導致的底泥微生物發(fā)酵的同時，還能夠將固結箱內發(fā)酵產生的氣體向外側排出，對底泥固結的環(huán)境和質量提供保障，降低了對周邊水體和土壤的污染風險，更能夠滿足底泥排水工程的實際施工需求；

24、三、針對現(xiàn)有市場通常需要分別設置壓力輔助底泥排水和負壓輔助排水的驅動裝置，兩種驅動協(xié)同性較差且浪費動力能源的問題，本發(fā)明通過第一轉軸、擺動臂、第一通槽、第一驅動銷、第二通槽、第二驅動銷，能夠實現(xiàn)動力的同步傳遞，即能夠同步驅動壓力輔助底泥排水和負壓輔助排水同時發(fā)揮作用，同一驅動力實現(xiàn)兩種功能的同步開啟，避免了為兩種功能分別設置獨立動力源所帶來的能源浪費和設備復雜性增加的問題，更能保證設備驅動協(xié)同性；

25、四、針對現(xiàn)有市場通常借助動力直接驅動第一轉軸進行持續(xù)轉動時，致使壓板持續(xù)對底泥和水混合物施加壓力，持續(xù)施壓容易使底泥迅速被壓實，導致水分排出通道過早堵塞，同時促使移動板持續(xù)上升對固結箱進行負壓抽吸作用，由此并未對施壓排出底泥中水分留有足夠的反應時間，本發(fā)明按照一定時間間隔和壓力周期進行間歇性施壓，間隔施壓排水能夠給予底泥內部水分足夠的時間來適應壓力變化并更有效地排出，使底泥在壓力釋放后有一定的時間進行水分的重新分布和排出反應，提高了排水效率和排水質量；同樣，在間隔負壓抽吸排氣方式中，能夠更好地打破底泥內部水分與氣體的結合狀態(tài)，為后續(xù)水分的排出創(chuàng)造更有利的條件；

26、五、本發(fā)明通過設置電機、驅動軸、轉盤和限位槽，能夠實現(xiàn)齒條間歇性嚙合齒輪，并促使齒輪進行間歇性轉動，通過齒輪的間歇性轉動，實現(xiàn)第二轉軸、第一轉軸的間歇性轉動，進而實現(xiàn)擺動臂的間歇性逆時針擺動，保證壓板實現(xiàn)間隔施壓排水以及移動板實現(xiàn)間隔負壓抽吸，本發(fā)明通過控制第一轉軸的間歇性轉動，能夠同步實現(xiàn)間隔施壓排水和間隔負壓抽吸，保證底泥和水更有效的實現(xiàn)分離，確保后續(xù)底泥固結的順利進行；

27、六、本發(fā)明通過設置轉盤和限位槽，能夠同步驅動第三驅動銷和連接銷進行對應方向上的位移，以促使連接桿和齒條同步作用，配合第四驅動銷、連接塊、滑塊，實現(xiàn)齒輪帶動第一轉軸進行間歇性轉動，即通過轉盤的連續(xù)旋轉運動最終實現(xiàn)齒輪和第一轉軸的間歇性轉動，進而實現(xiàn)壓板的間隔施壓排水以及移動板的間隔負壓抽吸作用；

28、七、本發(fā)明設置有制動塊，能夠對未被驅動的齒輪進行制動，避免齒輪的自主旋轉或倒轉，以確保齒輪無驅動力下的穩(wěn)定性，即保證間歇性轉動的第一轉軸停止轉動時，壓板和移動板位置能夠保持穩(wěn)定；

29、八、本發(fā)明在升降板上設置有第三通槽，能夠為連接桿上的第四驅動銷位移留有足夠的空間，避免第四驅動銷的位移受到升降板的干涉和限制；

30、九、本發(fā)明在升降板上設置有讓位槽，能夠在不影響升降板正常升降移動的同時，保證第二轉軸和齒輪正常轉動不受限制；

31、十、本發(fā)明通過第一移動臂、第一連接架、橫板、第二豎桿、托架、第五驅動銷，能夠促使豎板進行間隙性的水平方向的移動，進而通過豎板、平移桿、斜桿等的配合，能夠實現(xiàn)第一撥桿和第二撥桿同步移動，以促使第一夾塊和第二夾塊進行夾緊狀態(tài)和開啟狀態(tài)的變換調節(jié)，夾緊狀態(tài)的第一夾塊和第二夾塊能夠促使導氣軟管被夾緊閉合，此時導氣軟管處無法通過氣體，開啟狀態(tài)的第一夾塊和第二夾塊能夠脫離對導氣軟管的夾緊作用，此時導氣軟管處能夠通過氣體，由此實現(xiàn)導氣軟管處實現(xiàn)通氣和閉氣的切換，即保證負壓箱內進行間隔負壓抽吸排水操作；

32、十一、本發(fā)明豎直通槽與弧形通槽垂直高度比為2～4:1，由此保證第五驅動銷沿著較長路徑的豎直通槽移動較長時間，此時的第一夾塊和第二夾塊將導氣軟管夾緊閉合，此時導氣軟管處無法通過氣體，通過向上移動的移動板能夠促使負壓箱內腔形成更穩(wěn)定的負壓環(huán)境，再通過第五驅動銷沿著較短路徑的弧形通槽移動時實現(xiàn)第一夾塊和第二夾塊處的開啟，即實現(xiàn)導氣軟管處的通氣狀態(tài)，保證負壓箱內腔積攢的負壓瞬間將固結箱內的氣體通過導氣軟管抽取至負壓箱處，即本發(fā)明通過長路徑的弧形通槽能夠保證負壓箱內呈有效穩(wěn)定且足夠的負壓狀態(tài)，以保證每次導氣軟管開啟狀態(tài)時，快速有效的實現(xiàn)固結箱內氣體的排出；

33、十二、本發(fā)明通過第一條形板、第二條形板、橫桿，能夠將豎板的移動限位在水平方向，以保證平移桿以及平移桿與斜桿的連接處進行水平方向上的移動，而不會存在豎直方向上的位移；

34、十三、本發(fā)明通過水平方向移動的平移桿配合限位桿和套塊，能夠實現(xiàn)升降架進行豎直方向的移動，進而實現(xiàn)第一撥桿和第二撥桿沿著對應位置的弧形槽內腔移動，實現(xiàn)第一定位座和第二定位座向外側翻轉，促使第一夾塊和第二夾塊向外側翻轉而脫離對導氣軟管的夾緊作用，借助導氣軟管的自身彈力實現(xiàn)導氣軟管恢復形狀并實現(xiàn)通氣；

35、十四、本發(fā)明中，通過第一轉軸的間歇性轉動，能夠實現(xiàn)左側壓力輔助底泥排水功能和右側負壓輔助排水功能同步發(fā)揮作用，進而實現(xiàn)移動板向上負壓抽吸、豎板左右往復變換位移、第一夾塊和第二夾塊夾緊狀態(tài)和開啟狀態(tài)的變換調節(jié)、導氣軟管閉氣和通氣狀態(tài)的轉換等一系列動作的聯(lián)動進行，各個動作之間能夠無縫銜接，無需額外的調整時間，從而使整個底泥排水固結的過程更加流暢，同時，聯(lián)動動作的實現(xiàn)使得各個部件之間的配合更加精確和同步，避免因不同步導致的失誤和誤差，不需要為每個動作都配備單獨的控制器和驅動裝置，減少了因多個控制部件之間的兼容性問題或故障導致的設備停機時間；

36、十五、本發(fā)明設置有第二移動臂、第三移動臂、定位孔、定位銷，能夠調節(jié)壓板的初始高度和下降行程，由此能夠針對不同特性的底泥進行個性化的施壓操作，滿足不同體積的底泥在固結箱內完成排水操作；

37、十六、本發(fā)明中，第一轉軸與擺動臂右側端部距離為第一轉軸與擺動臂左側端部距離的2～3倍，由此保證擺動臂進行逆時針轉動時，負壓箱內腔的移動板有足夠的抬升空間，保證負壓箱內形成足夠的負壓環(huán)境；

38、綜上，本發(fā)明通過壓力輔助水快速的脫離底泥，實現(xiàn)底泥和水的加速分離，對于顆粒細小、孔隙率低的底泥排水效果更加明顯有效，縮短排水固結時間，縮短整體工程施工周期，還設置有負壓輔助排水功能，壓力輔助排水和負壓輔助排水能夠同步結合使用，實現(xiàn)底泥和水雙重加速分離，避免長時間水分滯留導致的底泥微生物發(fā)酵的同時，還能夠將固結箱內發(fā)酵產生的氣體向外側排出，對底泥固結的環(huán)境和質量提供保障，降低了對周邊水體和土壤的污染風險；此外，間隔施壓排水能夠給予底泥內部水分足夠的時間來適應壓力變化并更有效地排出，使底泥在壓力釋放后有一定的時間進行水分的重新分布和排出反應，提高了排水效率和排水質量，在間隔負壓抽吸排氣方式中，能夠更好地打破底泥內部水分與氣體的結合狀態(tài)，為后續(xù)水分的排出創(chuàng)造更有利的條件；更重要的是，本發(fā)明能夠實現(xiàn)左側壓力輔助底泥排水功能和右側負壓輔助排水功能同步發(fā)揮作用，進而實現(xiàn)移動板向上負壓抽吸、豎板左右往復變換位移、第一夾塊和第二夾塊夾緊狀態(tài)和開啟狀態(tài)的變換調節(jié)、導氣軟管閉氣和通氣狀態(tài)的轉換等一系列動作的聯(lián)動進行，各個動作之間能夠無縫銜接，無需額外的調整時間，從而使整個底泥排水固結的過程更加流暢，同時，聯(lián)動動作的實現(xiàn)使得各個部件之間的配合更加精確和同步，避免因不同步導致的失誤和誤差，不需要為每個動作都配備單獨的控制器和驅動裝置，減少了因多個控制部件之間的兼容性問題或故障導致的設備停機時間。