一种偶数轴多级高压搅拌喷液装置

环保节能,再生,污水处理设备的制造及其应用技术1.本发明涉及一种搅拌装置，具体涉及一种偶数轴多级高压搅拌喷液装置。背景技术：2.原位固化/稳定化是比较成熟的废物处置技术，经过几十年的研究，已成功应用于污染土壤、放射性废物、底泥和工业污泥的无害化和资源化。与其他技术相比，该技术对于大多数的无机污染物以及一些有机污染物都具有显著的修复效果，此技术在顽固性及混合型污染场地的修复中具有明显的优势，处理时间短、适用范围广，装置及材料简单易得。3.原位固化/稳定化设备的形式多种多样，污染物特征和现场条件影响固化/稳定化设备类型的选择，比如目标污染介质的深度和几何形状、地下废墟、致密土层、建筑物、铁路、公用设施和其他结构、地表水体等。修复设备的各类参数对其效果影响显著，主要包括有效作用深度、搅拌速度、药剂扩散效率、处理速率、搅拌时间等。4.现有技术中，原位固化/稳定化设备主要包括：高速旋转稳定设备、高压旋喷设备、旋转搅拌机、挖掘机铲斗、空心叉注入设备等。5.高速旋转稳定设备能够通过配备刃或齿的搅拌头的旋转作用将固化/稳定化药剂与土壤或污泥混合。这种设备适用于处理中高固含量的土壤和污泥，而且能够在原位目标区域进行目标介质的混合搅拌。这一设备的使用过程包括：前期挖土、分层、调理、固化稳定化。可以通过气动或液动压力将固化/稳定化药剂直接送至搅拌头周围，直接进行混合操作。除了混合搅拌系统，原位固化/稳定化设备还需要配置一套灌浆装置，主要包括存储筒仓、计量计、混合设备和泵。6.高压旋喷装置能够通过专门的旋转钻杆借助高压(40mpa)将药剂注入目标介质，这种设备特别适用于较大深度的原位固化/稳定化处理过程，处理深度能够达到30m，有效直径为0.6～1.8m。灌浆中的水固比例、粘结剂和填充剂组成和水泥浆量影响着处理后土柱的极限强度和污染物的渗透率。旋喷灌浆非常适用于孤立的介质或受污染的土壤的固化稳定化，以及永久性建筑下面目标介质的固化稳定化过程。高速灌浆装置是一种经过改进的双液喷射灌浆系统，这一装置能够扩大喷射灌浆的影响半径(3～5m)。这一装置能够通过水平喷嘴将水泥浆注入目标介质中，注入速度非常高，大约200m/s。在这种高能量的注入速度下，目标介质的结构被打乱，进而实现药剂和目标介质的有效混合。7.然而，上述这些设备中应用于土壤修复的旋喷钻机采用单一钻头进行钻孔、打眼、搅拌和药剂注射，钻头体积小，限制了其修复半径，不利于钻头的旋转钻入与继续深入作业。高压旋喷设备对于砾石直径过大、砾石含量过多及有大量纤维质的腐植土，旋喷质量稍差，有时甚至还不如静压注浆的效果。技术实现要素：8.本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种高效安全，能够使污染土壤和药剂均匀混合的偶数轴多级高压搅拌喷液装置。9.本发明提供了一种偶数轴多级高压搅拌喷液装置，具有这样的特征，包括：打桩架；偶数个钻头部，对称地设置在打桩架的底部，每个钻头部包括至少三级搅拌叶片组；输送部，包括第一输送通道以及第二输送通道，用于输送土壤修复成分；以及注入部，包括多个喷嘴，与注入部相连通，用于将土壤修复成分注入到土壤中，其中，每个喷嘴包括：喷嘴内管，一端与第一输送通道连通，另一端形成有内管出口；第一注入通道，形成在喷嘴内管的内部，用于将第一输送通道输送的土壤修复成分注入土壤中；喷嘴外管，套设在喷嘴内管外部，一端与第二输送通道连通，另一端形成有外管出口；以及第二注入通道，形成在喷嘴内管的外壁与喷嘴外管的内壁之间，用于将第二输送通道输送的土壤修复成分注入土壤中10.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，每个钻头部包括：钻杆，内部空心，一端设置在打桩架底部，另一端向远离打桩架的方向延伸；以及动力头，安装在钻杆远离打桩架的一端。11.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，每级所述搅拌叶片组包括：沿所述钻杆的长度方向依次设置在所述钻杆的外表面上的多个搅拌叶片。12.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，搅拌叶片组的级数至少为三级。13.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，每级搅拌叶片组中包括至少一个具有钻齿的搅拌叶片。14.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，沿钻杆的长度方向，从靠近打桩架的一端到远离打桩架的一端，搅拌叶片组中搅拌叶片的搅拌直径依次减小。15.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，搅拌叶片所在的平面与钻杆的轴线的夹角为α，α≠0°或90°。16.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，钻杆上设置有多个用于安装喷嘴的安装单元，安装单元形成在钻杆上位于同一级的相邻的两个搅拌叶片之间的区域上。17.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，土壤修复成分包括：液态的土壤修复剂；以及扩散剂，用于在土壤中扩散液态的土壤修复剂。18.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，输送部还包括：输送管，设置在钻杆内部，并沿钻杆的长度方向延伸，输送管的内部形成第一输送通道，输送管的外壁与钻杆的内壁之间形成第二输送通道；高压泵，用于向第一输送通道或第二输送通道输送液态的土壤修复成分；以及空气压缩机，用于产生并向第一输送通道或第二输送通道输送作为扩散剂的高压空气。19.在本发明提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置中，还可以具有这样的特征：其中，所示钻头部还包括：抱箍，套设在钻杆上，用于导正钻杆。20.发明的作用与效果21.根据本发明所涉及的偶数轴多级高压搅拌喷液装置，因为具有偶数个钻头部并且偶数个钻头部对称地设置在打桩架的底部，所以，本发明的偶数轴多级高压搅拌喷液装置在工作时两侧的作用力能够相互抵消，从而使得整个装置具有优异的工作稳定性。22.进一步地，因为喷嘴具有喷嘴内管以及喷嘴外管，所以能够使得土壤修复成分在土壤中充分混合从而高效修复。附图说明23.图1是本发明的实施例中偶数轴多级高压搅拌喷液装置的结构示意图；24.图2是本发明的实施例中钻头部的透视剖面图；25.图3是图2中a区域的局部放大图；26.图4是另一种钻头部分布的示意图；27.图5是本发明的实施例中的喷嘴的结构示意图；以及28.图6是本发明的实施例中的喷嘴的剖视图。具体实施方式29.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。30.《实施例》31.本实施例提供了一种用于对深层的土壤喷洒土壤修复成分从而进行原位修复的偶数轴多级高压搅拌喷液装置。在本实施例中，土壤修复成分包括液态的土壤修复剂以及帮助土壤修复剂在土壤中扩散的扩散剂。具体地，在本实施例中扩散剂为压缩空气。32.图1是本发明的实施例中偶数轴多级高压搅拌喷液装置的结构示意图。图2是本发明的实施例中钻头部的透视剖面图。33.如图1-2所示，本实施例提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置100包括：打桩架10、钻头部20、输送部30以及注入部40。34.打桩架10固定设置在需要土壤原位修复的区域。在本实施例中，打桩架选用的是通用的长螺旋打桩架，bl-32型，桩架高度39m，宽度8m，长度13m，能够承受250千牛米的最大扭矩。35.钻头部20的数量为2个，对称地安装在打桩架10两端，呈一字型排列。在本实施例中，两个钻头部20的结构完全相同。在别的实施例中，钻头部20的数量可以为2n个(n为大于等于1的整数)，2n个钻头部20可以像本实施例这样对称地安装在打桩架10两端，每端各n个。36.图4是另一种钻头部分布的示意图。37.如图4所示，在别的实施例中，钻头部20的数量也可以为2n+2m个(n，m均为大于等于1的整数)，呈口字型分布。具体而言，2n+2m个钻头部20分布在位于打桩架10底部的虚拟四边形s上，虚拟四边形s上其中一对相对设置的边上总共设置有2n个钻头部20，每条边各n个；另一对相对设置的边上总共设置有2m个钻头部20，每条边各m个。优选地，在该实施例中，虚拟四边形s的中心点与打桩架10底面的中心点相重合。在此处，虚拟四边形s仅仅是为了方便描述而定义的概念，并不需要真正地存在于打桩机10底部。38.每个钻头部20包括：钻杆21、搅拌叶片22、钻齿23、动力头24以及抱箍25。39.钻杆21为空心圆钻杆，安装在打桩架10的底部，钻杆21竖直向下延伸。在本实施例中，钻杆21为通用圆钻杆，壁厚20mm，结构强度900兆帕。40.搅拌叶片22包括三级搅拌叶片，每级搅拌叶片的数量均为4片，三级搅拌叶片的结构基本相同，所有的搅拌叶片22均呈板状区别仅在于各级叶片的搅拌半径不同，沿钻杆21的长度方向，从靠近打桩架10的一端到远离打桩架10的一端，搅拌叶片22的搅拌直径依次减小。在本实施例中，第一级搅拌叶片外径为φ400mm，第二级叶片外径为φ800mm，第三级叶片外径为φ1200mm。41.三级搅拌叶片22沿钻杆21的长度方向依次设置在钻杆21的外周壁上，同一级中的搅拌叶片22均以相同的姿态设置在钻杆21外周壁上，搅拌叶片22所在的平面与钻杆21的轴线的呈非直角的夹角。42.钻齿23设置在部分搅拌叶片22远离钻杆21的一端，并且其尖部倾斜朝下。在本实施例中，每一级的四个搅拌叶片22中只有两个搅拌叶片22在端部设置有三个互相平行的钻齿23。具有钻齿23的两个搅拌叶片22相对于钻杆21的转轴轴对称设置。这样的设置方式可以保证在钻头部20工作时，作用力保持均匀从而保证整个装置的安全性。43.动力头24安装在钻杆21远离打桩架10的一端。在本实施例中，动力头24选用的是通用的长螺旋打桩动力头，该动力头功率150kw，由两台75kw交流电动机并机驱动，可产生最大扭矩150千牛米，转速14r/min，该动力头芯管中间还可以装有高压搅喷气液分流器。44.抱箍25套设在每个钻杆21靠近打桩架10的一端。该抱箍25包括两个半圆形的箍架以及分别嵌设在两个半圆形的箍架内侧的半圆形的牛筋衬套。抱箍25用于合抱钻杆，并使得钻杆21可在抱箍中转动并上下滑动从而起到导正钻杆并保持钻孔垂直度的作用。45.图2是本发明的实施例中钻头部的透视剖面图。图3是图2中a区域的局部放大图。46.如图2-3所示，输送部30包括：输送管31、第一输送通道32、第二输送通道33、高压泵(图中未示出)以及空气压缩机(图中未示出)。47.输送管31为空心杆，设置在钻杆21的内部，并沿钻杆21的长度方向延伸。48.第一输送通道32形成在输送管31内部，在本实施例中，第一输送通道32与高压泵相连通，用于输送液态的土壤修复剂。49.第二输送通道33形成在输送管31的外壁与钻杆21的内壁之间，在本实施例中，第二输送通道33与空气压缩机相连通，用于输送作为扩散剂的压缩空气。在别的实施例中，第一输送管道32也可以用于输送扩散剂，第二输送管道33也可以用于输送土壤修复剂。50.高压泵用于向第一输送管道32中输送液态的土壤修复剂，具体地，在本实施例中选用3e160型高压旋喷泵，电机功率110kw，泵量最高可达到300l/min，泵压最高达到20mpa。51.空气压缩机用于向第二输送管道33中输送压缩空气，具体地，在本实施例中选用螺杆式通用工艺空气压缩机，输出气压1.2mpa，产气量9m3/min，电机功率75kw。52.注入部40包括：安装单元以及喷嘴41。53.安装单元包括钻杆安装孔以及输送管安装孔。54.钻杆安装孔形成在钻杆21上位于每一级的相邻的两个搅拌叶片22之间的区域上(为了方便描述，在下文中该区域简称为a区域)，每一级搅拌叶片在钻杆21的表面上形成有4个a区域，但并非所有的a区域上均形成有钻杆安装孔，其中，只有在2个每一级中相对设置两个a区域上形成有钻杆安装孔。55.由上述描述可知，本实施例中的钻杆21上总共分布有6个钻杆安装孔，并且所有的钻杆安装孔形成在两条与钻杆21的轴平行的线上。这样的设置可以使得喷洒更为均匀。56.输送管安装孔形成在输送管31与钻杆安装孔相对应的位置。57.图5是本发明的实施例中的喷嘴的结构示意图。图6是本发明的实施例中的喷嘴的剖视图。58.如图5-6所示，喷嘴41的数量与钻杆安装孔的数量相对应。喷嘴41的部分结构位于钻杆21内部，其另一部分结构。在本实施例中，令喷嘴41位于钻杆21的外部的结构中距离钻杆21表面最远的点为l点。安装在同一级钻杆安装孔上的喷嘴的l点与钻杆21表面最短距离s均相同。最靠近打桩架10的喷嘴的l点与钻杆21表面最短距离为s1，次靠近打桩架10的喷嘴的l点与钻杆21表面最短距离为s2，最远离打桩架10的喷嘴的l点与钻杆21表面最短距离为s3。在本实施例中，s1＞s2＞s3。通过这样的设置，可以实现土壤修复成分的远距离投送，最大限度的减小射流能量衰减，保证切割破碎效率。59.此外，如图2所示，本实施例中每一级中均有一个喷嘴41位于搅拌叶片22的下方，这样的设置有利于保证喷嘴41的出口不易被堵塞。60.具体而言，喷嘴41包括：喷嘴内管411、第一注入通道412、喷嘴外管413以及第二注入通道414。61.喷嘴内管411一端设置在输送管安装孔处，另一端穿过钻杆安装孔伸出钻杆21外并形成有内管出口。喷嘴内管411靠近输送管安装孔一端的外径与输送管安装孔的直径相匹配。喷嘴内管411伸出钻杆21外部分的直径相对于位于钻杆21内部部分的直径减缩。62.第一注入通道412形成在喷嘴内管411内部，与第一输送通道32相连通。63.喷嘴外管413套设在喷嘴内管411的外侧，一端设置在钻杆安装孔处，另一端穿出钻杆表面向外延伸并形成有外管出口。喷嘴外管413靠近钻杆安装孔的一端的外径与钻杆安装孔的直径相匹配。喷嘴外管413伸出钻杆21外部分的直径相对于位于钻杆21内部部分的直径减缩。64.第二注入通道414形成在喷嘴内管411的外壁与喷嘴外管413的内壁之间，与第二输送通道33相连通。65.本实施提供的偶数轴多级高压搅拌喷液装置100的使用方法如下：66.步骤1，将钻头部10打进目标区域；67.步骤2，钻头部10开始搅拌，在本实施例中，由于两个钻头部10的转速相同，转向相反，且搅拌直径相同，因此整个装置的扭矩由动力头自动平衡，打桩架不承受反扭矩；68.步骤3，待目标区域的土壤搅拌均匀后，通过输送部30向注入部40输送土壤修复成分，由注入部40喷出的药液射流，切割破碎土体，并均匀的掺入土中，再经搅拌叶片进一步搅拌，使药剂与污染物充分接触，达到最佳效果，从而实现对目标区域的土壤进行高效修复。69.实施例的作用与效果70.根据本实施例所涉及的偶数轴多级高压搅拌喷液装置，因为具有偶数个钻头部并且偶数个钻头部对称地设置在打桩架的底部，所以，本实施例的偶数轴多级高压搅拌喷液装置在工作时两侧的作用力分布较为均匀，不会对桩架产生反扭力，确保了生产安全。71.进一步地，因为喷嘴具有喷嘴内管以及喷嘴外管，所以能够使得土壤修复成分在土壤中充分混合从而高效修复。72.进一步地，由于钻杆上设置有搅拌叶片和钉齿，因此装置具有较大的修复半径，可以在最大程度地对土壤进行破碎，极大地提高修复剂与土壤的混合度。73.进一步地，由于搅拌叶片是倾斜布置在钻杆上的，因此，提高钻头对土体的切削与搅拌作用力，克服杂物缠绕的问题，有利于钻头的旋转钻入与继续深入作业。74.进一步，由于喷嘴位于相邻的搅拌叶片之间，因此在工作过程中搅拌叶片先与土壤接触进而将土壤挤到其他位置，从而从而避免喷嘴与土壤长时间接触加剧磨损。75.上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。









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