水下混凝土河堤缺损填补装置

权利要求书： 1.一种水下混凝土河堤缺损填补装置，包括工作基台（1）、转动设置在工作基台（1）上且具有伸缩功能的调节臂（3）以及依附在调节臂（3）上的传输总管（2），在调节臂（3）的自由端设置有缺损修补罩（4）和修补辅助机构（5），所述缺损修补罩（4）包括一底部开口用以罩住混凝土河堤缺损部位的圆形罩壳，传输总管（2）的末端与罩壳内连通，以使传输总管（2）内的水泥砂浆管（203）伸入到罩壳内，并向其内输送水泥砂浆修补料，其特征在于：所述传输总管（2）内还设置有压缩气体进入管（202）和流体排出管（204），其中，压缩气体进入管（202）的一端与一空气压缩机连通，另一端伸入罩壳内；所述流体排出管（204）将罩壳内空间与外界大气连通，所述空气压缩机产生的压缩空气经过电加热丝加热后通过压缩气体进入管（202）送入到罩壳内，并将罩壳内的水通过流体排出管（204）排挤出罩壳，从而在罩壳内形成无水作业空间；

所述修补辅助机构（5）包括伸入罩壳内中心位置的旋转轴（506），在该旋转轴（506）的底部设置有旋转刮刀（508），旋转轴（506）的顶部穿出罩壳后与调节臂（3）自由端内安装腔（306）内设有的滑块（505）转动连接，在安装腔（306）的侧壁上对称设置有两条滑轨（503），所述滑块（505）与这两条滑轨（503）滑动配合，且滑块（505）由设置在安装腔（306）顶部的升降油缸（504）的伸缩杆控制其沿滑轨（503）往复移动，以实现旋转刮刀（508）与罩壳所笼罩的混凝土河堤表面接触或分离；

所述旋转轴（506）位于安装腔（306）的部分环套有锥形传动齿轮Ⅰ（507），且当升降油缸（504）的伸缩杆控制滑块（505）下降至最低位置时，旋转刮刀（508）与混凝土河堤表面接触，此时，锥形传动齿轮Ⅰ（507）与穿过安装腔（306）侧壁上孔道（307）的锥形传动齿轮Ⅱ（502）啮合，所述锥形传动齿轮Ⅱ（502）由一电机驱动的减速机带动其转动，进而将动力传递给旋转轴（506），并由旋转轴（506）带动旋转刮刀（508）在混凝土河堤表面旋转，以清除河堤表面的杂物后将水泥砂浆刮入缺损部位并抹平；在锥形传动齿轮Ⅱ（502）的外部设置有将电机、减速机以及孔道（307）封闭在其内的隔水壳体（501）；

所述工作基台（1）上设置有带搅拌器的水泥砂浆罐（101）；所述调节臂（3）固定设置在一中空转动台（102）上，且在中空转动台（102）的内部空腔中设置有砂浆泵（104），该砂浆泵（104）的吸入口通过软管（107）与水泥砂浆罐（101）的底部连通，砂浆泵（104）的排出口与水泥砂浆管（203）连接；所述中空转动台（102）设置在一转盘（103）上，转盘（103）的底部具有若干在工作基台（1）上的凹坑底部滚动的支撑滚珠（105），转盘（103）的底部中心设置有回转轴（106），该回转轴（106）通过传动齿轮组与电机驱动的减速机连接，以使电机输出的动力带动回转轴（106）、转盘（103）和中空转动台（102）同步转动，从而调节调节臂（3）的朝向；

所述调节臂（3）包括液压驱动且依次铰接的第一伸缩臂（301）、第二伸缩臂（302）和第三伸缩臂（303），且在第一伸缩臂（301）和第二伸缩臂（302）之间设置有用于调节两者夹角的第一调节油缸（304），在第二伸缩臂（302）和第三伸缩臂（303）之间设置有用于调节两者夹角的第二调节油缸（305），通过第一伸缩臂（301）、第二伸缩臂（302）和第三伸缩臂（303）的伸长和缩短，改变调节臂（3）的长短，通过第一调节油缸（304）活塞杆和第二调节油缸（305）活塞杆的伸长和缩短，改变调节臂（3）的倾角，使调节臂（3）自由端设置的缺损修补罩（4）垂直于待修补的混凝土河堤缺损部位；

所述传输总管（2）以及其内的各条管路，均通过绕线盘设置在工作基台（1）上，且在随调节臂（3）延长的过程中，绕线盘转动，从而使传输总管（2）与调节臂（3）同步伸长；在调节臂（3）收缩时，反向转动绕线盘，使其将传输总管（2）缠绕起来。

2.根据权利要求1所述的一种水下混凝土河堤缺损填补装置，其特征在于：所述传输总管（2）内部沿其长度方向均匀设置有支撑套板（205），支撑套板（205）上设置有若干供水泥砂浆管（203）、压缩气体进入管（202）和流体排出管（204）穿过的通孔。

说明书： 一种水下混凝土河堤缺损填补装置[0001] 本发明专利申请是申请号为2019102678765的分案申请，原申请的申请日为2019年4月3日，申请号为：2019102678765，发明创造名称为：一种混凝土河堤水下缺损填补装

置。

技术领域[0002] 本发明涉及到水利设施中的混凝土河堤，具体的说是一种水下混凝土河堤缺损填补装置。

背景技术[0003] 现有技术中的河堤等水利设施一般都是采用水泥混凝土进行修建的，由于混凝土浇筑时自身存在的一些缺陷，比如裂缝、孔洞等，这些缺陷长期浸泡在水中，会导致这些裂

缝、孔洞之类的被水侵蚀，进而被扩大化，导致河堤等设施出现表面缺损。由于这些缺损很

大一部分是长期处于水下的，如果不及时修复，在水的渗透以及水藻和水下微生物的寄生

下，其破损速度会迅速加快，对河堤、水坝造成危害。

[0004] 为了避免这种情况的出现，需要对河堤的破损位置进行修复。但是由于破损部位处于水下，在修补时十分不便，需要将水位降低使其暴露出来后才能进行修补，但是由于河

堤水位很难由人工控制使其降低，所以导致河堤的破损基本上都是在断流或枯水季才进行

修补。

发明内容[0005] 为了解决现有技术中混凝土河堤由于各种原因导致缺损后不能及时修补的问题，本发明提供了一种水下混凝土河堤缺损填补装置，该装置能够实现水下填补作业，有效防

止河堤的进一步损坏，及时消除安全隐患。

[0006] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种水下混凝土河堤缺损填补装置，包括工作基台、转动设置在工作基台上且具有伸缩功能的调节臂以及依附在调节臂

上的传输总管，在调节臂的自由端设置有缺损修补罩和修补辅助机构，所述缺损修补罩包

括一底部开口用以罩住混凝土河堤缺损部位的圆形罩壳，传输总管的末端与罩壳内连通，

以使传输总管内的水泥砂浆管伸入到罩壳内，并向其内输送水泥砂浆修补料，所述传输总

管内还设置有压缩气体进入管和流体排出管，其中，压缩气体进入管的一端与一空气压缩

机连通，另一端伸入罩壳内；所述流体排出管将罩壳内空间与外界大气连通，所述空气压缩

机产生的压缩空气通过压缩气体进入管送入到罩壳内，并将罩壳内的水通过流体排出管排

挤出罩壳，从而在罩壳内形成无水作业空间；

[0007] 所述修补辅助机构包括伸入罩壳内中心位置的旋转轴，在该旋转轴的底部设置有旋转刮刀，旋转轴的顶部穿出罩壳后与调节臂自由端内安装腔内设有的滑块转动连接，在

安装腔的侧壁上对称设置有两条滑轨，所述滑块与这两条滑轨滑动配合，且滑块由设置在

安装腔顶部的升降油缸的伸缩杆控制其沿滑轨往复移动，以实现旋转刮刀与罩壳所笼罩的

混凝土河堤表面接触或分离；

[0008] 所述旋转轴位于安装腔的部分环套有锥形传动齿轮Ⅰ，且当升降油缸的伸缩杆控制滑块下降至最低位置时，旋转刮刀与混凝土河堤表面接触，此时，锥形传动齿轮Ⅰ与穿过

安装腔侧壁上孔道的锥形传动齿轮Ⅱ啮合，所述锥形传动齿轮Ⅱ由一电机驱动的减速机带

动其转动，进而将动力传递给旋转轴，并由旋转轴带动旋转刮刀在混凝土河堤表面旋转，以

清除河堤表面的杂物或将水泥砂浆刮入缺损部位并抹平；在锥形传动齿轮Ⅱ的外部设置有

将电机、减速机以及孔道封闭在其内的隔水壳体。

[0009] 本发明的一种优选实施方式为，所述工作基台上设置有带搅拌器的水泥砂浆罐；所述调节臂固定设置在一中空转动台上，且在中空转动台的内部空腔中设置有砂浆泵，该

砂浆泵的吸入口通过软管与水泥砂浆罐的底部连通，砂浆泵的排出口与水泥砂浆管连接；

所述中空转动台设置在一转盘上，转盘的底部具有若干在工作基台上的凹坑底部滚动的支

撑滚珠，转盘的底部中心设置有回转轴，该回转轴通过传动齿轮组与电机驱动的减速机连

接，以使电机输出的动力带动回转轴、转盘和中空转动台同步转动，从而调节调节臂的朝

向。

[0010] 本发明的另一种优选实施方式为，所述调节臂包括液压驱动且依次铰接的第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂，且在第一伸缩臂和第二伸缩臂之间设置有用于调节两者

夹角的第一调节油缸，在第二伸缩臂和第三伸缩臂之间设置有用于调节两者夹角的第二调

节油缸，通过第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂的伸长和缩短，改变调节臂的长短，通

过第一调节油缸活塞杆和第二调节油缸活塞杆的伸长和缩短，改变调节臂的倾角，使调节

臂自由端设置的缺损修补罩垂直于待修补的混凝土河堤缺损部位。

[0011] 本发明的再一种优选实施方式为，所述传输总管内部沿其长度方向均匀设置有支撑套板，支撑套板上设置有若干供水泥砂浆管、压缩气体进入管和流体排出管穿过的通孔。

[0012] 本发明的又一种优选实施方式为，所述缺损修补罩的圆形罩壳包括一圆形板和围绕圆形板边缘分布的圆台状套筒，在圆台状套筒内壁设置有圆台状橡胶套，且圆台状橡胶

套底部超出圆台状套筒的底部，紧贴圆台状橡胶套内壁设置有充气胶套，充气胶套的底部

呈弧形外扩且超出圆台状套筒的底部，以在其内部充气后，被圆台状套筒挤压在混凝土河

堤上，完成缺损修补罩的封闭；所述充气胶套的顶部具有附着在圆形板上的平板部，该平板

部上设有进气口，且进气口通过充气管与外设的空气压缩机连通；所述充气管设置在传输

总管内。

[0013] 本发明的又一种优选实施方式为，环绕所述充气胶套内侧壁上设置有截面为圆柱状的橡胶圈，该橡胶圈的顶部高度与圆台状套筒的底部平齐，底部高度与圆台状橡胶套的

底部平齐。

[0014] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0015] 1）本发明通过在具有伸缩功能的调节臂自由端设置缺损修补罩，缺损修补罩的圆形罩壳能够罩在待填补缺损部位上，之后罩壳内的旋转刮刀在升降油缸的推动下向下移动

并抵紧河堤表面，之后修补辅助机构中的电机减速机运动，通过锥形传动齿轮Ⅰ和锥形传动

齿轮Ⅱ带动旋转刮刀转动，从而起到清理河堤表面水藻、淤泥和水生生物的作用；清理完毕

之后，压缩气体进入管向罩壳内注入压缩空气，由于压缩空气的注入，使罩壳内的水混合杂

物通过流体排出管排出，从而在罩壳内形成无水作业空间；最后，利用水泥砂浆管向罩壳内

注入水泥砂浆修补料，并在旋转刮刀的转动下，将水泥砂浆修补料刮入缺损位置并抹平；通

过本发明的缺损填补装置，实现了水下修补作业，能够在发现河堤缺损时进行及时修补，防

止了缺损位置的扩大化，避免了河堤出现安全隐患；

[0016] 2）为了保证缺损修补罩的密封性能，从而在注入压缩空气时，能够顺利的将其内的水挤压排出，在圆形罩壳的圆台状套筒内壁一次设置圆台状橡胶套和充气胶套，而且充

气胶套的底部呈弧形外扩且超出圆台状套筒的底部，这样在其内部充气后，被圆台状套筒

挤压在混凝土河堤上，从而实现了密封；为了进一步提高这种密封性能，环绕所述充气胶套

内侧壁上设置有截面为圆柱状的橡胶圈，该橡胶圈的顶部高度与圆台状套筒的底部平齐，

底部高度与圆台状橡胶套的底部平齐，这样在充气胶套充气并被挤压到河堤上时，橡胶圈

能够完美的将充气胶套和河堤表面之间的缝隙遮挡，提高了密封性能。

附图说明[0017] 图1为本发明的整体结构示意图；[0018] 图2为缺损修补罩和修补辅助机构的结构示意图；[0019] 图3为修补辅助机构和传输总管的结构示意图；[0020] 图4为传输总管的内部结构示意图；[0021] 图5为工作基台的结构示意图。[0022] 附图标记：1、工作基台，101、水泥砂浆罐，102、中空转动台，103、转盘，104、砂浆泵，105、支撑滚珠，106、回转轴，107、软管，2、传输总管，201、充气管，202、压缩气体进入管，

203、水泥砂浆管，204、流体排出管，205、支撑套板，3、调节臂，301、第一伸缩臂，302、第二伸

缩臂，303、第三伸缩臂，304、第一调节油缸，305、第二调节油缸，306、安装腔，307、孔道，4、

缺损修补罩，401、圆形板，402、圆台状套筒，403、圆台状橡胶套，404、充气胶套，405、橡胶

圈，5、修补辅助机构，501、隔水壳体，502、锥形传动齿轮Ⅱ，503、滑轨，504、升降油缸，505、

滑块，506、旋转轴，507、锥形传动齿轮Ⅰ，508、旋转刮刀。

具体实施方式[0023] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述。本发明未详细阐述的部分为现有技术，比如伸缩臂、调节油缸、旋转刮刀中的刮刀等。

[0024] 实施例1[0025] 如图1?4所示，一种混凝土河堤水下缺损填补装置，包括工作基台1、转动设置在工作基台1上且具有伸缩功能的调节臂3以及依附在调节臂3上的传输总管2，在调节臂3的自

由端设置有缺损修补罩4和修补辅助机构5，所述缺损修补罩4包括一底部开口用以罩住混

凝土河堤缺损部位的圆形罩壳，传输总管2的末端与罩壳内连通，以使传输总管2内的水泥

砂浆管203伸入到罩壳内，并向其内输送水泥砂浆修补料，所述传输总管2内还设置有压缩

气体进入管202和流体排出管204，其中，压缩气体进入管202的一端与一空气压缩机连通，

另一端伸入罩壳内；所述流体排出管204将罩壳内空间与外界大气连通，所述空气压缩机产

生的压缩空气通过压缩气体进入管202送入到罩壳内，并将罩壳内的水通过流体排出管204

排挤出罩壳，从而在罩壳内形成无水作业空间；

[0026] 所述修补辅助机构5包括伸入罩壳内中心位置的旋转轴506，在该旋转轴506的底部设置有旋转刮刀508，旋转轴506的顶部穿出罩壳后与调节臂3自由端内安装腔306内设有

的滑块505转动连接，在安装腔306的侧壁上对称设置有两条滑轨503，所述滑块505与这两

条滑轨503滑动配合，且滑块505由设置在安装腔306顶部的升降油缸504的伸缩杆控制其沿

滑轨503往复移动，以实现旋转刮刀508与罩壳所笼罩的混凝土河堤表面接触或分离，滑轨

503的下端或者两端设置限位块，以防止滑块505脱轨；

[0027] 所述旋转轴506位于安装腔306的部分环套有锥形传动齿轮Ⅰ507，且当升降油缸504的伸缩杆控制滑块505下降至最低位置时，旋转刮刀508与混凝土河堤表面接触，此时，

锥形传动齿轮Ⅰ507与穿过安装腔306侧壁上孔道307的锥形传动齿轮Ⅱ502啮合，所述锥形

传动齿轮Ⅱ502由一电机驱动的减速机带动其转动，进而将动力传递给旋转轴506，并由旋

转轴506带动旋转刮刀508在混凝土河堤表面旋转，以清除河堤表面的杂物或将水泥砂浆刮

入缺损部位并抹平；在锥形传动齿轮Ⅱ502的外部设置有将电机、减速机以及孔道307封闭

在其内的隔水壳体501，隔水壳体501防止水进入其中。

[0028] 使用本发明对河堤缺损位置进行填补的方法如下：[0029] 1）调节具有伸缩功能的调节臂3，先使其自由端设置的缺损修补罩4处于待填补河堤缺损部位，进而继续调节调节臂3，使缺损修补罩4内的旋转刮刀508与河堤表面平行，最

后再通过调节臂3，使缺损修补罩4得圆形罩壳抵紧河堤表面；

[0030] 2）启动修补辅助机构5中的升降油缸504，使其伸缩杆伸出带动滑块505及旋转轴506沿滑轨503同步下移至最低位置，此时，旋转轴506上的锥形传动齿轮Ⅰ507与锥形传动齿

轮Ⅱ502啮合，旋转轴506底部的旋转刮刀508紧贴河堤表面；

[0031] 3）启动修补辅助机构5中的电机，电机带动减速机将其动力传递给锥形传动齿轮Ⅱ502，进而带动旋转轴506和旋转刮刀508转动，旋转刮刀508在转动过程中，对河堤表面的

水藻、淤泥、水生生物等杂物进行清理；

[0032] 4）清理完毕之后，关闭修补辅助机构5中的电机，使旋转刮刀508停止转动；[0033] 5）通过压缩气体进入管202向缺损修补罩4的罩壳内注入压缩空气，由于压缩空气的注入，使罩壳内的水混合杂物通过流体排出管204排出，从而在罩壳内形成无水作业空

间；

[0034] 6）通过水泥砂浆管203向罩壳内的缺损部位注入水泥砂浆修补料，之后启动电机使旋转刮刀508转动，将水泥砂浆修补料刮入缺损位置并抹平。

[0035] 以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定，从而得到以下各实施例：

[0036] 实施例2[0037] 本实施例是在实施例1的基础上所做的进一步改进方案，如图5所示，所述工作基台1上设置有带搅拌器的水泥砂浆罐101；所述调节臂3固定设置在一中空转动台102上，且

在中空转动台102的内部空腔中设置有砂浆泵104，该砂浆泵104的吸入口通过软管107与水

泥砂浆罐101的底部连通，砂浆泵104的排出口与水泥砂浆管203连接；所述中空转动台102

设置在一转盘103上，转盘103的底部具有若干在工作基台1上的凹坑底部滚动的支撑滚珠

105，转盘103的底部中心设置有回转轴106，该回转轴106通过传动齿轮组与电机驱动的减

速机连接，以使电机输出的动力带动回转轴106、转盘103和中空转动台102同步转动，从而

调节调节臂3的朝向。

[0038] 实施例3[0039] 本实施例是在实施例1的基础上所做的进一步改进方案，如图1所示，所述调节臂3包括液压驱动且依次铰接的第一伸缩臂301、第二伸缩臂302和第三伸缩臂303，且在第一伸

缩臂301和第二伸缩臂302之间设置有用于调节两者夹角的第一调节油缸304，在第二伸缩

臂302和第三伸缩臂303之间设置有用于调节两者夹角的第二调节油缸305，通过第一伸缩

臂301、第二伸缩臂302和第三伸缩臂303的伸长和缩短，改变调节臂3的长短，通过第一调节

油缸304活塞杆和第二调节油缸305活塞杆的伸长和缩短，改变调节臂3的倾角，使调节臂3

自由端设置的缺损修补罩4垂直于待修补的混凝土河堤缺损部位。

[0040] 实施例4[0041] 本实施例是在实施例1的基础上所做的进一步改进方案，如图2?4所示，所述传输总管2内部沿其长度方向均匀设置有支撑套板205，支撑套板205上设置有若干供水泥砂浆

管203、压缩气体进入管202和流体排出管204穿过的通孔。

[0042] 实施例5[0043] 本实施例是在实施例1的基础上所做的进一步改进方案，如图2所示，所述缺损修补罩4的圆形罩壳包括一圆形板401和围绕圆形板401边缘分布的圆台状套筒402，圆台状套

筒402顶部直径小于底部直径，在圆台状套筒402内壁设置有圆台状橡胶套403，且圆台状橡

胶套403底部超出圆台状套筒402的底部，紧贴圆台状橡胶套403内壁设置有充气胶套404，

充气胶套404的底部呈弧形外扩且超出圆台状套筒402的底部，以在其内部充气后，被圆台

状套筒402挤压在混凝土河堤上，完成缺损修补罩4的封闭；所述充气胶套404的顶部具有附

着在圆形板401上的平板部，该平板部上设有进气口，且进气口通过充气管201与外设的空

气压缩机连通；所述充气管201设置在传输总管2内。

[0044] 实施例6[0045] 本实施例是在实施例5的基础上所做的进一步改进方案，如图2所示，环绕所述充气胶套404内侧壁上设置有截面为圆柱状的橡胶圈405，该橡胶圈405的顶部高度与圆台状

套筒402的底部平齐，底部高度与圆台状橡胶套403的底部平齐。

[0046] 在本发明的以上各实施例中，所述调节臂3中第一伸缩臂301、第二伸缩臂302、第三伸缩臂303、第一调节油缸304和第二调节油缸305的控制方式均为常规控制方式，其控制

按钮集成在工作基台1上设置的操作室内；工作基台1可以设置成可移动式，即其底部设置

动力驱动的轮子，或者直接放置在运输车上；另外，修补辅助机构5中升降油缸504和电机的

控制方式也为常规控制方式，只需要将其控制按钮集成在工作基台1上即可。

[0047] 另外，为了便于更好的找到水下缺损位置，并使缺损修补罩4罩在待填补缺损部位，可以在圆形罩壳内顶部设置照明灯和监控探头，照明灯的线和监控探头的数据线分别

通过传输总管2内引出，监控探头的数据线与工作基台1上操作室内的显示屏连接，从而使

操作人员能够通过显示屏上显示的内容，来移动调节臂3，从而使缺损修补罩4罩住待填补

缺损部位。

[0048] 本发明中，为了提高水泥砂浆的凝固速度，除了在其中加入速凝剂和减水剂等常规添加剂外，还可以在空气压缩机压缩产生的压缩气体经过电加热丝加热后，再经压缩气

体进入管202进入到罩壳内，从而加速水泥砂浆修补料的凝固。

[0049] 本发明的传输总管2以及其内的各条管路，实际上都是通过绕线盘设置在可移动车体1上的，在随调节臂3延长的过程中，绕线盘转动，从而使传输总管2与调节臂3同步伸

长；当然，在调节臂3收缩时，反向转动绕线盘，使其将传输总管2缠绕起来；绕线盘为现有的

绕线盘，属于现有技术，因此，本发明对其不做详细说明。