基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，由翻板閥芯、彈簧筒、彈簧筒連桿、翻板支承外圈和擋水盒組成。通過合理設置翻板高度及所配備可伸縮彈簧的預壓力，在污水管道等中，通過彈簧支撐翻板閥芯對管道內的水進行蓄存，當管道中的水位達到設定水位高度時，翻板翻轉，彈簧筒連桿與彈簧筒槽側板及彈簧外筒之間的連接軸開始滑動，致使翻板閥芯完全打開，形成的沖刷水波對管道底部沉積物產生強烈沖刷作用，將沉積物沖至排水管道下游，直至污水處理廠，達到清淤效果。當排水管道內水位降低至翻板閥芯1/2高度以下時，在配重塊作用力下，翻板閥芯開始關閉，帶動連接軸的滑動，壓縮彈簧的作用力恢復，使翻板閥芯完全關閉，阻止水流通過。
【專利說明】
基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，具體涉及一種基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，適用于雨水管、污水管、合流管，用于管道系統(tǒng)蓄水沖刷管道中的沉積物，同時在雨水管道攔截混接的污水和初期雨水。
【背景技術】
[0002]近年來，城市內澇日益受到關注，尤其是極端天氣的增多，城市內澇事件頻發(fā)，弓丨起社會各界廣泛思考，我國長期以來“重地上、輕地下”、“重建設、輕管理”的理念也不斷受到質疑并逐漸開始轉變。作為一個城市不可或缺的重要市政基礎設施一一城市排水系統(tǒng)發(fā)揮著收集、輸送雨水、城市生活污水及工業(yè)廢水的重要作用，同時也肩負著城市的水環(huán)境污染防治、排澇防洪等重要職責。但是，隨著城市化進程的加快，同時加之設計不合理、運行管理不完善等原因，城市排水系統(tǒng)的一些問題逐漸暴露凸顯出來，例如排水管道淤積問題。據調查資料顯示，北京、廣州、巢湖地區(qū)管道內淤積達到堵塞及嚴重堵塞(沉積物厚度與管徑的比值>20%)的管道比例分別達23%、7%、50%，尤其在市政養(yǎng)護水平不高的城市，管道淤積更為明顯。此外，城市排水管道沉積物現也已成為雨天溢流污染河道的重要來源之一。造成排水管道沉積物沉積的主要原因是排水管道流量在不斷變化，流量小時，管道流速低，沉積物沉淀;流量大時，管道流速大，沉積物被沖刷；而當管道流量長時間處于小流量時(雨水管道、合流管道、設計不合理的污水管道)，沉積物中的有機物會被微生物利用，產生胞外聚合物，將無機顆粒粘聚在一起，在大流量時也很難被沖刷，為此，目前排水管道沉積物主要采用清掃技術進行排水管道沉積物的清除。主要包括推桿和轉桿疏通、射水疏通、絞車疏通、水力疏通。不同方法適合不同場合以及針對不同的沉積物。但這些方法不是存在勞動強度大或清掃不干凈，就是存在需要將沉積物清出排水管道并進行處理的問題(以免產生二次污染)，從而存在諸多使用的不便。此外，由于排水系統(tǒng)建設的滯后性，以及排水系統(tǒng)建成后難以實施有效管理，致使雨污混接問題嚴重，旱流污水通過雨水管網直排河道，成為制約高截污率城市和地區(qū)河道水質改善的突出問題。而在已建成的雨水管網中設置截流設施進行旱流污水的攔截，將影響雨水管網的設計標準，造成內澇，因此，為滿足城市排水管網系統(tǒng)中管理、維護的技術需要，開發(fā)基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，在污水及合流管道內，將污水進行集中儲存，當蓄水水位達到設定高度時，瞬時翻轉堰板，排水形成的沖刷水波對管道底部沉積物產生強烈沖刷作用，將沉積物沖至排水管道下游，直至污水處理廠，達到清淤效果;在雨水管道內，將混接的污水進行攔截，當降雨徑流所形成的流量達到管道的設定水位高度時，瞬時翻轉堰板，快速泄流，以不影響雨水管道的設計雨水流量。當排水管道內水位降低至翻板閥芯1/2高度以下時，通過重力，翻板閥芯自動關閉。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現有排水管道沉積物清除方法的不足，以及雨水管道混接污水直接放江難以攔截的問題，提出一種基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，通過合理設置翻板高度及所配備可伸縮彈簧的預壓力，實現蓄水水位達到設定堰板高度時的翻板自動翻轉。其工作原理如下:在污水及合流管道內，當蓄水水位低于設置水位高度時，在壓縮彈簧的作用力下，翻板關閉，阻止水流的通過，進行蓄水;當蓄水水位高于設置水位高度時，水的壓強作用在翻板上的力大于壓縮彈簧的作用力，此時翻轉翻板開始打開，水流開始通過翻板，但流量較小，打開的翻板使連接在其上的可壓縮彈簧形成分力，推動彈簧筒連桿上部與彈簧筒槽側板上部及彈簧外筒之間的連接軸的滑動，使壓縮彈簧作用在翻板上的力急速下降，在水力的作用下，翻板完全打開，形成的沖刷水波對管道底部沉積物產生強烈沖刷作用，將沉積物沖至排水管道下游，直至污水處理廠，達到清淤效果。當蓄水水位開始下降，低于翻板一定高度時，在翻板配重塊的作用力下，翻板開始關閉，帶動彈簧筒連桿上部與彈簧筒槽側板上部及彈簧外筒之間的連接軸的滑動，壓縮彈簧的作用力恢復，使翻板完全關閉，阻止水流通過。進入第二個循環(huán)周期。
[0004]本發(fā)明還可以在雨水管道內攔截混接的污水，當降雨徑流所形成的流量達到管道的設定水位高度時，瞬時翻轉翻板，快速泄流，以不影響雨水管道的設計雨水流量，解決混接的污水旱天放江污染河道的問題。
[0005]本發(fā)明提出的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，包括翻板閥芯1、彈簧筒2、彈簧筒連桿3、翻板支承外圈4和擋水盒5，其中:
翻板閥芯I由翻板6、配重塊7、彈簧筒槽后板8、彈簧筒槽側板9和第一翻板支架10組成，彈簧筒槽后板8、彈簧筒槽側板9和第一翻板支架10分別固定于翻板6—側上部，彈簧筒槽后板8與彈簧筒槽側板9固定連接，所述彈簧筒槽后板8和彈簧筒槽側板9組成的空間構成彈簧筒槽，用于放置彈簧筒;配重塊7固定于翻板6—側下部；
彈簧筒2由彈簧內筒帶支架11、彈簧外筒12、彈簧13和彈簧外筒底座14組成;彈簧13插入彈簧內筒帶支架11 一端，彈簧13位于彈簧外筒底座14上;彈簧外筒12套于彈簧外筒底座14外；
翻板支承外圈4由第二翻板支架15、夕卜圈16和彈簧筒支架17組成，第二翻板支架15固定于外圈16兩側的上部，彈簧筒支架17固定于外圈16頂部，外圈16位于翻板6另一側；
第二翻板支架15和第一翻板支架10通過第一連接軸連接;翻板支承外圈4上的彈簧筒支架17和彈簧筒2上的彈簧內筒帶支架11通過第二連接軸連接;彈簧筒連桿3下部與彈簧筒槽側板9下部通過第三連接軸連接;彈簧筒連桿3上部、彈簧筒槽側板9上部以及彈簧外筒12三者之間通過第四連接軸連接；
擋水盒5固定于翻板6上部另一側;所述翻板6關閉時為豎向布置；
所述第二翻板支架15和第一翻板支架10之間的第一連接軸的中心線安裝高度距翻板6上邊沿的高度為翻板6高度的O至2/3;所述彈簧筒連桿3上部與彈簧筒槽側板9上部及彈簧外筒12之間的第四連接軸中心線安裝高度距翻板6上邊沿的高度為高出翻板6上邊沿1/4翻板6高度至低于翻板6上邊沿1/3翻板6高度。
[0006]本發(fā)明中，所述翻板6的外形可以是圓形、矩形、方形或弧形與矩形、方形的組合。
[0007]本發(fā)明中，所述翻板支承外圈4的外形可以是圓環(huán)形或圓環(huán)與弧形的組合。
[0008]本發(fā)明中，所述翻板閥芯1、彈簧筒連桿3、翻板支承外圈4、擋水盒5、彈簧內筒帶支架11、彈簧外筒12和彈簧外筒底座14的材質可以為聚氯乙烯、聚丙烯、鐵、鋼、不銹鋼的一至幾種組合。
[0009]本發(fā)明中，所述翻板支承外圈4上的彈簧筒支架17和彈簧筒2上的彈簧內筒帶支架11之間的第二連接軸中心線安裝高度距外圈16上邊沿的高度為外圈16寬度的1/10至4/5。
[0010]本發(fā)明中，所述彈簧筒連桿3下部與彈簧筒槽側板9下部之間的第三連接軸中心線安裝高度距翻板6上邊沿的高度為翻板6高度的1/10至4/5。
[0011]本發(fā)明中，所述彈簧筒連桿3上部與彈簧筒槽側板9上部及彈簧外筒12之間的第四連接軸在受到側向力時通過設置在彈簧筒槽側板9上的滑槽進行滑動。
[0012]本發(fā)明中，所述配重塊7的中心安裝高度位于翻板6高度的1/6至1/2。
[0013]本發(fā)明中，所述配重塊7的重量為翻板6重量的0.3至6倍。
[0014]本發(fā)明中，所述第一連接軸、第二連接軸、第三連接軸和第四連接軸均包括軸套和六角頭螺栓，軸套可以為塑料、鑄鐵、鋼或不銹鋼等中的一種。
[0015]本發(fā)明中，所述彈簧13的材質可以為鋼、不銹鋼等中的一種，其彈簧的剛度范圍為I至50N/mm。
[0016]本發(fā)明中，當翻板6關閉時彈簧13是被壓縮的，壓縮后所形成的彈簧壓力在50N至500No
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
在污水或合流管道中，可以通過彈簧支撐翻板閥芯對管道內的水進行蓄存，當管道中的水位達到設定水位高度時，翻板閥芯開始翻轉，彈簧筒連桿上部與彈簧筒槽側板上部及彈簧外筒之間的連接軸開始滑動，致使翻板閥芯完全打開，形成的沖刷水波對管道底部沉積物產生強烈沖刷作用，將沉積物沖至排水管道下游，直至污水處理廠，達到清淤效果。解決了排水管道經常處于小流量運行狀態(tài)所形成的沉積物，因微生物分泌出的胞外聚合物使沉積物粘結在一起，在大流量時也不宜沖刷的問題;在雨水管道內，可以通過彈簧支撐翻板閥芯對混接的污水進行攔截，當降雨徑流所形成的流量達到管道的設定水位高度時，翻板閥芯開始翻轉，彈簧筒連桿上部與彈簧筒槽側板上部及彈簧外筒之間的連接軸開始滑動，致使翻板閥芯完全打開，快速泄流，以不影響雨水管道的設計雨水流量。當排水管道內水位降低至翻板閥芯1/2高度以下時，通過重力，翻板閥芯自動關閉。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的翻板6關閉狀態(tài)示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的翻板6開啟狀態(tài)示意圖。
[0021]圖中標記:I翻板閥芯、2彈簧筒、3彈簧筒連桿、4翻板支承外圈、5擋水盒、6翻板、7配重塊、8彈簧筒槽后板、9彈簧筒槽側板、10第一翻板支架、11彈簧內筒帶支架、12彈簧外筒、13彈簧、14彈簧外筒底座、15第二翻板支架、16外圈、17彈簧筒支架。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
實施例1:如圖1所示，本實施例中基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，由翻板閥芯1、彈簧筒2、彈簧筒連桿3、翻板支承外圈4和擋水盒5組成。其中翻板閥芯I由翻板6、配重塊7、彈簧筒槽后板8、彈簧筒槽側板9和第一翻板支架10組成;彈簧筒2由彈簧內筒帶支架U、彈簧外筒12、彈簧13和彈簧外筒底座14組成;翻板支承外圈4由第二翻板支架15、外圈16和彈簧筒支架17組成。翻板支承外圈4上的第二翻板支架15和翻板閥芯I上的第一翻板支架10通過軸套及六角頭螺栓連接;翻板支承外圈4上的彈簧筒支架17和彈簧筒2上的彈簧內筒帶支架11通過軸套及六角頭螺栓連接;彈簧筒連桿3下部與彈簧筒槽側板9下部通過軸套及六角頭螺栓連接;彈簧筒連桿3上部與彈簧筒槽側板9上部及彈簧外筒12通過軸套及六角頭螺栓連接。翻板6的外形是弧形與矩形的組合，翻板支承外圈4的外形是圓環(huán)形。翻板閥芯1、彈簧筒連桿3、翻板支承外圈4、擋水盒5和彈簧內筒帶支架11、彈簧外筒12、彈簧外筒底座14的材質為不銹鋼。翻板支承外圈4上的第二翻板支架15和翻板閥芯I上的第一翻板支架10之間的第一連接軸安裝高度距翻板6上邊沿的高度為翻板6高度的1/10;翻板支承外圈4上的彈簧筒支架17和彈簧筒2上的彈簧內筒帶支架11之間的第二連接軸安裝高度距外圈16上邊沿的高度為外圈16寬度的1/5;彈簧筒連桿3上部與彈簧筒槽側板9上部及彈簧外筒12之間的第四連接軸安裝高度距翻板6上邊沿的高度為高出翻板6上邊沿1/6翻板6高度;彈簧筒連桿3下部與彈簧筒槽側板9下部之間的第三連接軸安裝高度距翻板6上邊沿的高度為翻板6高度的1/5。彈簧筒連桿3上部與彈簧筒槽側板9上部及彈簧外筒12之間的第四連接軸在受到側向力時通過設置在彈簧筒槽側板9上的滑槽進行滑動。配重塊7的中心安裝高度位于翻板6高度的1/6，配重塊7的重量為翻板6重量的2倍。彈簧13的材質為鋼，其彈簧的剛度范圍為10N/mm;彈簧13在翻板6關閉時是被壓縮的，壓縮后所形成的力在120N。
[0023]本實施例中，基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，通過合理設置堰板高度及所配備可伸縮彈簧的預壓力，在污水或合流管道中，通過彈簧支撐翻板閥芯對管道內的水進行蓄存，當管道中的水位達到設定水位高度時，翻板閥芯開始翻轉，彈簧筒連桿上部與彈簧筒槽側板上部及彈簧外筒之間的連接軸通過設置在彈簧筒槽側板上的滑槽開始滑動，致使翻板閥芯完全打開，形成的沖刷水波對管道底部沉積物產生強烈沖刷作用，將沉積物沖至排水管道下游，直至污水處理廠，達到清淤效果。通過對管徑為1000mm、管道坡度為0.12%的合流管實驗結果表明，合流管道旱流時污水的管道充滿度一般在20%左右，此時的沖刷剪切力為1.418N/V。當采用基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，控制沖刷時的管道充滿度為50%，則此時的沖刷剪切力為2.94N/m2;控制沖刷時的管道充滿度為75%，則此時的沖刷剪切力為3.548N/V;相應剪切力分別提高了 107%和150%，及時清除了管道中的沉積物。解決了排水管道經常處于小流量運行狀態(tài)所形成的沉積物，因微生物分泌出的胞外聚合物使沉積物粘結在一起，在大流量時不宜沖刷的問題;在雨水管道內，通過彈簧支撐翻板閥芯對混接的污水進行攔截，當降雨徑流所形成的流量達到管道的設定水位高度時，翻板閥芯開始翻轉，彈簧筒連桿上部與彈簧筒槽側板上部及彈簧外筒之間的連接軸通過設置在彈簧筒槽側板上的滑槽開始滑動，致使翻板閥芯完全打開，快速泄流，以不影響雨水管道的設計雨水流量。當排水管道內水位降低至翻板閥芯1/2高度以下時，在翻板閥芯配重塊的作用力下，翻板閥芯開始關閉，帶動彈簧筒連桿上部與彈簧筒槽側板上部及彈簧外筒之間的連接軸的滑動，壓縮彈簧的作用力恢復，使翻板閥芯完全關閉，阻止水流通過。
【主權項】
1.基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，包括翻板閥芯(I)、彈簧筒(2)、彈簧筒連桿(3)、翻板支承外圈(4)和擋水盒(5)，其特征在于:翻板閥芯(I)由翻板(6)、配重塊(7)、彈簧筒槽后板(8)、彈簧筒槽側板(9)和第一翻板支架(10)組成，彈簧筒槽后板(8)、彈簧筒槽側板(9)和第一翻板支架(10)分別固定于翻板(6)—側上部，彈簧筒槽后板(8)與彈簧筒槽側板(9)固定連接，所述彈簧筒槽后板(8)和彈簧筒槽側板(9)組成的空間構成彈簧筒槽，用于放置彈簧筒;配重塊(7)固定于翻板(6)—側下部；彈簧筒(2)由彈簧內筒帶支架(11)、彈簧外筒(12)、彈簧(13)和彈簧外筒底座(14)組成;彈簧(13)插入彈簧內筒帶支架(11) 一端，彈簧(13)位于彈簧外筒底座(14)上;彈簧外筒(12)套于彈簧外筒底座(14)外； 翻板支承外圈(4)由第二翻板支架(15)、外圈(16)和彈簧筒支架(17)組成，第二翻板支架(15)固定于外圈(16)兩側的上部，彈簧筒支架(17)固定于外圈(16)頂部，外圈(16)位于翻板(6)另一側；第二翻板支架(15)和第一翻板支架(10)通過第一連接軸連接;翻板支承外圈(4)上的彈簧筒支架(17)和彈簧筒(2)上的彈簧內筒帶支架(11)通過第二連接軸連接;彈簧筒連桿(3)下部與彈簧筒槽側板(9)下部通過第三連接軸連接;彈簧筒連桿(3)上部、彈簧筒槽側板(9)上部以及彈簧外筒(12)三者之間通過第四連接軸連接； 擋水盒(5)固定于翻板(6)上部另一側;所述翻板(6)關閉時為豎向布置；所述第二翻板支架(15)和第一翻板支架(10)之間的第一連接軸的中心線安裝高度距翻板(6)上邊沿的高度為翻板(6)高度的O至2/3;所述彈簧筒連桿(3)上部與彈簧筒槽側板(9)上部及彈簧外筒(12)之間的第四連接軸中心線安裝高度距翻板(6)上邊沿的高度為高出翻板(6)上邊沿1/4翻板(6)高度至低于翻板(6)上邊沿1/3翻板(6)高度。2.根據權利要求1所述的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，其特征在于所述翻板(6)的外形是圓形、矩形、方形或弧形與矩形、方形的組合中任一種。3.根據權利要求1所述的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，其特征在于所述翻板支承外圈(4)的外形是圓環(huán)形或圓環(huán)與弧形的組合。4.根據權利要求1所述的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，其特征在于所述翻板支承外圈(4)上的彈簧筒支架(17)和彈簧筒(2)上的彈簧內筒帶支架(11)之間的第二連接軸中心線安裝高度距外圈(16)上邊沿的高度為外圈(16)寬度的1/10至4/5。5.根據權利要求1所述的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，其特征在于所述彈簧筒連桿(3)下部與彈簧筒槽側板(9)下部之間的第三連接軸中心線安裝高度距翻板(6)上邊沿的高度為翻板(6)高度的1/10至4/5。6.根據權利要求1所述的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，其特征在于所述彈簧筒連桿(3)上部與彈簧筒槽側板(9)上部及彈簧外筒(12)之間的第四連接軸在受到側向力時通過設置在彈簧筒槽側板(9)上的滑槽進行滑動。7.根據權利要求1所述的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，其特征在于所述配重塊(7)的中心安裝高度位于翻板(6)高度的1/6至1/2，所述配重塊(7)的重量為翻板(6)重量的0.3至6倍。8.根據權利要求1所述的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，其特征在于所述第一連接軸、第二連接軸、第三連接軸和第四連接軸均包括軸套和六角頭螺栓，軸套為塑料、鑄鐵、鋼或不銹鋼中的一種。9.根據權利要求1所述的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，其特征在于所述彈簧(13)的剛度范圍為I至50N/mm。10.根據權利要求1所述的基于彈簧壓縮的排水管道自動翻轉堰板攔截沖洗裝置，其特征在于當翻板(6)關閉時彈簧(13)是被壓縮的，被壓縮后所形成的彈簧壓力在50N至500N。
【文檔編號】E03F3/04GK106088292SQ201610594618
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610594618.4, CN 106088292 A, CN 106088292A, CN 201610594618, CN-A-106088292, CN106088292 A, CN106088292A, CN201610594618, CN201610594618.4
【發(fā)明人】徐祖信, 李懷正, 吳俊 , 張 杰, 陳珂莉
【申請人】同濟大學