CN109778981A - 一种雨水分流器和使用该雨水分流器的雨水弃流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨水分流器和使用该雨水分流器的雨水弃流装置，雨水分离器包括固定斜板和转动斜板，固定斜板中部开设有平直的弃流口，转动斜板中偏上部位开有嵌入弃流口的凹槽，转动斜板穿过弃流口，与固定斜板交叉处转动联结。雨水弃流装置包括雨水口，所述雨水分流器安放在雨水口下部，雨水口顶部有雨水篦子，雨水口底部一边有收集管、另一相对边有的弃流管，雨水口底部靠近收集管一侧设置有一排卡座；固定斜板下边卡在卡座内、上边靠接在雨水口内墙壁的滑轨上。本发明的技术效果是：既能分离初期雨水和中后期雨水，还能根据汛期和旱期降雨情况调节初期雨水弃流量，且能收集后期雨量较小的雨水。

Description

一种雨水分流器和使用该雨水分流器的雨水弃流装置

技术领域

本发明属于雨水分离技术领域，具体涉及一种雨水分流器和使用该雨水分流器的雨水弃流装置。

背景技术

城市雨水径流由于冲刷作用，初期雨水往往携带大量污染物，如有机物、重金属、油类等污染物质，污染程度甚至超过污水厂常规进水水质。若不加以处理，直接从雨水管网中排放将会对受纳水体造成污染，严重影响水体环境质量。而后期雨水水量大，污染物浓度较低，可直接收集起来加以回用，实现雨水的资源化利用，缓解水资源危机。

目前，初期雨水弃流装置能将初期雨水分离，但现有的初期雨水弃流装置存在的问题是：对于采用纯机械原理的初期雨水弃流装置，装置一旦制造安装完成，就不能根据汛期和旱季情况实施初期弃流雨水量的调节。对于部分电控可调节初期雨水弃流量的装置而言，涉及到复杂的电控装置，往往需要额外的能源供给，耗能且投资增大。另外，现有的初期雨水弃流装置难以收集后期雨量较小的雨水，导致后期干净雨水从弃流管道流走，造成后期雨水资源的浪费。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种雨水分离器，它既能分离初期雨水和中后期雨水，还能根据汛期和旱期降雨情况调节初期雨水弃流量，且能收集后期雨量较小的雨水。本发明还提供一种使用该雨水分流器的雨水弃流装置。

为了解决上述技术问题：

本发明提供的一种雨水分离器，包括固定斜板和转动斜板，固定斜板中部开设有平直的弃流口，转动斜板中偏上部位开有嵌入弃流口的凹槽，转动斜板穿过弃流口，与固定斜板交叉处转动联结。

本发明提供的一种使用上述雨水分流器的雨水弃流装置，包括雨水口，所述雨水分流器安放在雨水口下部，雨水口顶部有雨水篦子，雨水篦子下方有过滤网，雨水口底部一边有用于收集中后期清洁雨水的收集管、另一相对边有收集初期弃流雨水的弃流管，雨水口底部靠近收集管一侧设置有一排卡座；固定斜板下边卡在卡座内，固定斜板上边靠接在雨水口内墙壁的滑轨上。

本发明的技术效果是：

本发明在不用电力控制的情况下实现了初期雨水与中后期雨水自动分离，自动复位；根据汛期和旱期降雨情况利用卡座实现弃流量的调节；中后期雨水能收集回用到树池，减少绿化供水，实现了雨水的资源化利用，能缓解水资源短缺的困境。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的雨水分流器结构示意图；

图2为固定斜板平面图；

图3为转动斜板示意图；

图4为本发明的雨水弃流装置结构示意图；

图5为固定斜板与滑轨的靠接示意图；

图6为雨水分流器即将翻转时受力分析图；

图7为雨水分流器翻转后受力分析图；

图8为雨水分流器即将回复原位时受力分析图；

图中：1、雨水篦子；2、过滤网；3、固定斜板；4、转动斜板；5、转动轴；6、弃流口；7、卡座；8、收集管；9、弃流管；10、泄流口；11、滑轨；12、雨水口底部；13、雨水口内墙壁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本发明的雨水分流器包括固定斜板3和转动斜板4，固定斜板3中部开设有平直的弃流口6，转动斜板4中偏上部位开有嵌入弃流口6的凹槽，转动斜板4穿过弃流口6，与固定斜板3交叉处转动联结。

如图2所示，固定斜板3为上下两块组合板，弃流口6下部设有安装转动斜板4的转动轴5，转动斜板4可绕转动轴5自由翻转。在转动轴5上固定好转动斜板4后，再合上两块组合板构成一个完整的固定斜板3；转动斜板4与固定斜板3之间也可以采用铰接机构联结。

如图3所示，转动斜板4上端为弯折边，弯折边开有泄流口10。

如图4所示，一种使用上述雨水分流器的雨水弃流装置，包括雨水口，所述雨水分流器安放在雨水口下部，雨水口顶部有雨水篦子1，雨水篦子下方有过滤网2，雨水口底部12一边有用于收集中后期清洁雨水的收集管8、另一相对边有收集初期弃流雨水的弃流管9，雨水口底部12靠近收集管8一侧设置有一排卡座7；固定斜板3下边卡在卡座7内，如图5所示，固定斜板3上边靠接在雨水口内墙壁13的滑轨11上。由滑轨11和雨水口底部12的卡座7调整固定斜板3的倾斜度。

雨水分流器的固定斜板3的宽度与雨水口下部空间的宽度一致，确保雨水不从固定斜板与雨水口内部墙壁之间的缝隙流走。转动斜板4不与雨水口的墙体连接，有利于实现固定斜板和转动斜板之间夹角的调节。

转动轴5下部的转动斜板和固定斜板的长度一致，与地面形成一个顶角为θ的等腰三角形。当固定斜板3位于最靠近收集管一侧的卡座7处，转动斜板4也可以转动轴为圆心转动，实现初期雨水和中后期雨水分离功能。

弃流口6的作用是在降雨初期阶段连续排出弃流雨水。转动斜板弯折边的作用是当降雨末期雨量较少时，积蓄在弯折边中的雨水使雨水分流器保持翻转后的状态，防止装置在降雨末期时回复原位，提高雨水收集效率。弯折边上泄流口10的作用是当停止降雨后，转动斜板弯折边中的雨水通过泄流口流走，积蓄的雨水重量减少，使雨水分流器回复原位。

为了保持稳定，固定斜板3与所述雨水口内墙壁13连接，连接方式多样，优选一种在垂直方向上设置固定长度的滑轨11连接固定斜板。

雨水口底部有5％的坡度斜向弃流管9，有利于防止泥沙堆积，便于清掏。

本发明工作原理：

降雨初期，城市道路径流雨水流经雨水篦子1和过滤网2，拦截树叶等大颗粒杂质，减少管网堵塞的机率，拦截的杂质由环卫工人打扫移除。固定斜板3上有弃流口6，通过过滤网2的初期雨水顺着固定斜板3流到转动轴5处的过程中，部分雨水通过弃流口6流下，从弃流管9流出。随后，整个降雨过程进入中后期时段。当中后期雨水进水流量大于从弃流口6出流流量时，雨水在固定斜板3和转动斜板4之间积累。如图6和图7所示，当积累的雨水到达一定的高度，雨水重力作用在转动斜板4弯折边一侧产生的力矩推动转动斜板4下倾翻转，积累在固定斜板3和转动斜板4上的雨水顺势下落，流入收集管8。至此，完成初期雨水与中后期雨水的自动化弃流功能。

当停止雨水径流时，转动斜板4弯折边中积蓄的雨水从泄流口10流走，积蓄的雨水重量降低。作用在转动斜板4弯折边一侧的力矩小于另一侧所受力矩时，雨水分流器回复原位，为下一场雨做准备，实现无电力控制下的自动复位。若相邻两场雨时间间隔较短，可不弃流，直接进入下一场雨的雨水收集阶段。

根据地区旱季和汛期降雨量的变化，可相应调节初期雨水弃流量，本发明的雨水分流器通过以下方式实现对初期雨水弃水量的调整。雨水口底部靠近收集管侧设置有若干截面为正方形的卡座7，用来固定斜板3，通过调节固定斜板3与转动斜板4之间的夹角以调节弃流量。当固定斜板和转动斜板之间的夹角越接近90°时，弃流的初期雨水越少，实现对初期雨水弃流量的调档功能。

雨水分流器即将翻转时受力分析如图6所示，斜板上积蓄的雨水质量：

式中：B——斜板宽度；

θ——固定斜板与转动斜板的夹角，θ在范围内变化；

ρ——雨水的密度；

L₁——有弯折边一侧的转动斜板的长度。

翻转状态的临界条件：

化简为：

式中：m₃——无弯折边一侧转动斜板质量；

L₃——无弯折边一侧转动斜板重心到转动轴的长度；

m₂——弯折边一侧转动斜板质量；

L₂——弯折边一侧转动斜板重心到转动轴的长度。

如图7所示，中后期时，转动斜板弯折边雨水的重力分力使转动斜板4保持该状态，持续收集中后期雨水，实现初期雨水与中后期雨水的自动化弃流功能。

转动斜板弯折边一侧中积蓄雨水的质量：

式中：L₄——弯折边的折边高度。

翻转后保持该状态的条件：

m₃gcosαL₃≤m₂gcosαL₂+m₄gcosαL₅ (5)

式中：α——重力分力与重力的夹角。

L₅——转动斜板弯折边中雨水的重力力臂。

如图8所示，当停止雨水径流时，转动斜板4上弯折边中积蓄的雨水从泄流口10流走，积蓄的雨水重量降低。作用在转动斜板4弯折边一侧的力矩小于另一侧所受力矩时，雨水分流器回复原位，为下一场雨做准备，实现无电力控制下的自动复位。

装置复位时，转动斜板L型构造侧中剩余雨水的质量：

式中：L₆——泄流口10底到转动斜板的距离。

复位的临界状态的条件：

m₃gcosαL₃＞m₂gcosαL₂+m₅gcosαL₇ (7)

式中：L₇——转动斜板L型构造中剩余雨水的重力力臂。

根据地区旱季和汛期降雨量的变化可相应调节初期雨水弃流量，雨水口底部靠近收集管侧设置有若干截面为正方形的卡座7，用来卡住固定斜板3。通过调节固定斜板3和转动斜板4之间的夹角来调节弃流量。

从式(1)和式(3)得：

根据函数sinθ图像可知，当θ为90°时更易翻转。当固定斜板3使用不同的卡座7，可形成不同度数的夹角θ，当夹角θ越接近直角越易翻转，此时弃流的初期雨水量越少。反之，当夹角θ越接近0°或180°越不易翻转，此时即弃流的初期雨水量越少，实现对初期雨水弃流量的调档功能。

Claims (6)

1.一种雨水分离器，其特征是：包括固定斜板（3）和转动斜板（4），固定斜板（3）中部开设有平直的弃流口（6），转动斜板（4）中偏上部位开有嵌入弃流口（6）的凹槽，转动斜板（4）穿过弃流口（6），与固定斜板（3）交叉处转动联结。

2.根据权利要求1所述的雨水分离器，其特征是：固定斜板（3）为上下两块组合板，弃流口（6）下部设有安装转动斜板（4）的转动轴（5），或者在弃流口（6）侧边设有联结转动斜板（4）的铰接机构。

3.根据权利要求1或2所述的雨水分离器，其特征是：转动斜板（4）上端为弯折边，弯折边开有泄流口（10）。

4.一种使用权利要求1、2或3所述雨水分流器的雨水弃流装置，包括雨水口，其特征是：所述雨水分流器安放在雨水口下部，雨水口顶部有雨水篦子（1），雨水口底部（12）一边有用于收集中后期清洁雨水的收集管（8）、另一相对边有收集初期弃流雨水的弃流管（9），雨水口底部（12）靠近收集管（8）一侧设置有一排卡座（7）；固定斜板（3）下边卡在卡座（7）内，固定斜板（3）上边靠接在雨水口内墙壁（13）的滑轨（11）上。

5.根据权利要求4所述的雨水弃流装置，其特征是：雨水篦子（1）下方有过滤网（2）。

6.根据权利要求5所述的雨水弃流装置，其特征是：雨水口底部有5%的坡度斜向弃流管（9）。