CN110005035B - 一种辅助排水结构及建筑排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及排水技术领域，尤其涉及一种辅助排水结构及建筑排水系统。所述辅助排水结构包括：壳体、内管和铰切装置；所述壳体上端和下端分别设有第一对接结构和第二对接结构；所述内管设置在壳体内部；所述铰切装置设置在内管内壁上，铰切装置包括铰切轨道和铰切叶片；所述铰切轨道固定设置在内管内壁上，每条铰切轨道上均设有至少一个铰切叶片且铰切叶片可在铰切轨道上运动；所述所述内管与壳体之间还设有励磁结构，励磁结构包括若干组励磁齿。本发明通过铰切装置可对排水管中的固态污物进行铰切破碎，能够避免排水管堵塞等问题发生；建筑排水系统使用方便，智能且高效，能够对整个排水管进行有效的监控，可预防堵塞及及时发出警报。

Description

一种辅助排水结构及建筑排水系统

技术领域

本发明涉及排水技术领域，尤其涉及一种辅助排水结构及建筑排水系统。

背景技术

排水管主要承担雨水、污水、农田排灌等排水的任务。排水管分为塑料排水管、混凝土管（CP）和钢筋混凝土管（RCP）。而建筑用的排水管一般同时承担排污的功能，而排污管一般直接与排污设备连接，例如马桶，而所以排污管一般还需要承担污物的排放功能，而如果污物在管壁积留，会导致管壁结构发生变化，甚至出现结块的现象，更重要的是，污物主管路如果堵塞，是非常难以进行疏通，同时造成整个排水系统出现返污的现象。

现有的排水管并未装设辅助排污的结构或装置，或者所设装置辅助排污效果较差。因此需要设计一种新颖的辅助排水结构以实现良好排污的效果。

发明内容

为解决现有的排水管道尚且无法有效处理固态污物、导致排水管容易发生堵塞甚至爆裂等问题，本发明提供了一种辅助排水结构。其要实现以下目的：一、能够对排水管中的固态污物进行破碎，避免堵塞问题发生，保持排水管畅通；二、简化结构，降低采购及使用成本；三、提高装设的便携性，可在现有的排水管上进行加装，且加装过程简便。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种辅助排水结构，包括：

壳体、内管和铰切装置；

所述壳体上端和下端分别设有第一对接结构和第二对接结构，壳体通过第一对接结构和第二对接结构进行密封固定安装；

所述内管设置在壳体内部；

所述铰切装置设置在内管内壁上，铰切装置包括铰切轨道和铰切叶片，铰切轨道设有至少两条，同一水平面上的各条铰切轨道在该水平位置内管管周上呈等角分布；

所述铰切轨道固定设置在内管内壁上，每条铰切轨道上均设有至少一个铰切叶片且铰切叶片可在铰切轨道上运动；

所述所述内管与壳体之间还设有励磁结构，励磁结构包括若干组励磁齿，励磁结构通过产生磁场和改变磁场方向带动铰切叶片运动。

作为优选，所述铰切轨道在内管内壁上沿内管轴心线方向螺旋设置；各条铰切轨道的螺旋间距相等。

作为优选，所述铰切轨道设有两条；所述两条铰切轨道相互平行以螺旋的方式分布在内管内壁上；所述两条铰切轨道上各设有一个铰切叶片，两个铰切叶片相对设置。

作为优选，所述两个铰切叶片呈§设置。

作为优选，所述励磁结构中每一组的励磁齿包括磁芯和励磁线圈；所述励磁齿设有八组；所述励磁齿围绕内管均匀分布。

作为优选，所述励磁结构中的励磁齿通电产生电磁场；各组励磁齿之间切换通电的方式产生旋转的磁场。

一种建筑排水系统，包括：

排水管和辅助排水结构；

所述排水管分别为若干段纵向管道和若干段横向管道，辅助排水结构设置在纵向管道上。

作为优选，所述纵向管道与水平面夹角为α，横向管道与水平面夹角为β，45°＜α≤90°，0°≤β≤45°；所述每段纵向管道上设有至少一个辅助排水结构。

作为优选，所述每段横向管道上设有至少一个流速感应器；所述流速感应器包括孔板水流传感器、叶轮水流传感器、超声波水流传感器和电磁水流传感器。

作为优选，所述流速传感器和辅助排水结构均连接至终端；所述终端可接受流速传感器和辅助排水结构的信息并可对辅助排水结构进行控制。.

本发明的有益效果是：

1）通过铰切装置可对排水管中的固态污物进行铰切破碎，能够避免排水管堵塞等问题发生；

2）结构新颖简洁，方便加工制备；

3）安装方便，可实现快速地安装，并且安装方式及安装位置可灵活选择，普适性强；

4）建筑排水系统使用方便，智能且高效，能够对整个排水管进行有效的监控，可预防堵塞及及时发出警报；

5）具有较强的实用价值和推广价值。

附图说明

图1为本发明辅助排水结构的结构示意图；

图2为本发明辅助排水结构的俯视示意图；

图3为本发明建筑排水系统的示意图；

图4为本发明建筑排水系统一种工作方式的流程图；

图5为本发明建筑排水系统另一种工作方式的流程图；

图中，1排水管，11进水段，12出水段，2辅助排水结构，21壳体，22内管，23铰切轨道，24铰切叶片，25励磁齿，251磁芯，252励磁线圈，26第一对接结构，261第一固定件，262上封盖，263斜坡，27第二对接结构，271第二固定件，272下封盖，28密封胶圈，3流速感应器。

具体实施方式

以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例

一种如图1和图2所示的辅助排水结构2，其包括：

壳体21，壳体21用以将整体辅助排水结构2固定在排水管1上，壳体21在上下端分别设有上下两个开口，上开口和下开口均与与排水管1密封连接，与上开口连接的排水管1为进水段11、与下开口连接的排水管1为出水段12；

所述壳体21上开口处设有第一对接结构26，第一对接结构26与进水段11密封连接，所述壳体21下开口处设有第二对接结构27，第二对接结构27与出水段12密封连接；

所述密封连接方式包括但不限于螺纹连接、卡接和粘接；

所述壳体21内设有内管22，所述内管22上端连通排水管1进水段11、下端连通排水管1出水段12，污水从进水段11进入内管22、再流出至出水段12；

所述内管22的内壁上设有铰切装置，铰切装置包括铰切轨道23和铰切叶片24；

所述铰切轨道23设有至少两条，铰切轨道23沿内管22轴心线方向、在竖直方向上螺旋设置，各条铰切轨道23的螺旋间距相等，且在同一水平面上的各条铰切轨道23在该水平位置内管22管周上呈等角分布，即任意相邻的两个铰切轨道23之间间距相等；

所述铰切叶片24设置在铰切轨道23上，且每条铰切轨道23设有至少一个铰切叶片24，铰切叶片24可沿铰切轨道23运动，实现转动铰切，进而可对通过进水段11进入到内管22的污物进行铰切、搅烂，使污物变细甚至铰至其变为流质，再进入到出水段12，避免排水管1被污物堵塞等问题的发生；

所述内管22与壳体21之间还设有励磁结构，励磁结构包括若干组励磁齿25，每组励磁齿25包括磁芯251和励磁线圈252，通过对励磁结构通电方式的调节，形成旋转的磁场，可实现磁力带动铰切叶片24运动，使铰切叶片24在铰切轨道23上正转或翻转，即实现转动绞切。

所述第一对接结构26包括第一固定件261和上封盖262，第二对接结构27包括第二固定件271和下封盖272；

所述第一固定件261和第二固定件271的外端均抵住壳体21，并通过螺栓与壳体21进行固定连接，内端向内延伸，在进水段11与内管22、出水段12与内管22之间形成一个凸台，凸台与进水段11、内管22和出水段12密封接触，实现进水段11与内管22、出水段12与内管22的密封连接，相较于内端端面与进水段11、内管22以及出水段12内壁齐平设置而言，进一步向内延伸形成凸台能够提供更优的密封效果以及更高的连接稳定性；

所述进水段11与第一固定件261接触部位的外侧、出水段12与第二固定件271接触部位的外侧可套设密封胶圈28，进一步提高密封效果；

所述上封盖262和下封盖272分别设置在第一固定件261上端和第二固定件271下端，可实现防尘和外部防水等效果，避免外界粉尘或雨水等进入到辅助排水结构2内部，且上封盖262和下封盖272均与壳体21铰接，为可开合结构，闭合时实现辅助排水结构2内部的密封，可开合结构使得检修维护以及拆装更加方便。

所述第一固定件261在进水管和内管22之间所形成的凸台上方设有斜坡263，斜坡263的设置可实现一定的导流效果，并可避免污物在凸台与进水段11所形成的卡角处积蓄，导致排水管1堵塞等问题发生。

所述铰切轨道23设有两条，每条铰切轨道23上设有一个铰切叶片24，且两条铰切轨道23相互平行以螺旋的方式分布在内管22内壁上，即两条铰切轨道23在不同水平位置均相对设置，两个铰切叶片24也位置相对、处于同一水平高度，设置两个（偶数个）铰切叶片24同时能够产生一定的共振，由于在水中其共振不容易传导和互相影响，即该共振对铰切叶片24本身无害，但对污物的铰切效果却能够进一步得到提升；

如图2所示，所述两个铰切叶片24呈§设置，且其形状为类似风扇扇叶的形状，单个铰切叶片24俯视为S形，且每个铰切叶片24一端与铰切轨道23连接、在铰切轨道23上滑动，另一端与另一铰切叶片24的中部相触，该形状设置的两个铰切叶片24相较于其他设置形式具有更优的导流效果，且中部形成通孔便于水流通过，对水流的阻碍更小、对铰切叶片24的负担也更小，使铰切叶片24不易损坏或在强水流冲击下产生弯折等问题。铰切叶片24的具体形状包括但不仅限于哥廷根翼型、L-S翼型、NACA系列翼型和大升力翼型等，选用类似此类结构的铰切叶片24可在对污水中的污物进行转动铰切同时具备良好导流效果，因为铰切叶片24的设置必然会导致污水流速变慢，而若无导流而仅是简单铰切污物的话，在长时间工作后必然会导致辅助排水结构2的内管22承受压力增大，容易产生损坏甚至爆裂的问题，因此使其在转动时产生良好的导流效果既能够减轻内管22负担、保证污水流通顺畅，还能够增强其疏通效果。

所述励磁结构共设有八组励磁齿25，八组励磁齿25以内管22为中心等角分布却磁芯251均固定在壳体21内壁上，确保励磁齿25两两相对固定设置、共设四对，在工作时正对的两组励磁齿25同步通电产生磁力，随后通过切换通电的方式，即可产生正向旋转或反向旋转的旋转磁场，带动铰切叶片24的正转或反转，使铰切叶片24实现铰切污物的功能。

一种如图3所示的建筑排水系统，其包括：

排水管1，排水管1分为若干段横向管道和若干段纵向管道，纵向管道与水平面夹角为α，横向管道与水平面夹角为β，45°＜α≤90°，0°≤β≤45°；

所述相邻的一个纵向管道和一个横向管道形成一个节点；

所述每段纵向管道上均设有至少一个如图1和图2所示的辅助排水结构2，辅助排水结构2可以对排水管1内污水所携带的污物进行铰切，使污物从固态凝结物破碎为可随污水流动的细小颗粒甚至流质，避免排水管1管道堵塞等问题发生。

所述每个横向管道上均设有至少一个流速感应器3，通常一个完整的建筑排水系统中会设有非常多的横向管道和纵向管道，通过设置流速感应器3可对排水管1的横向管道内液体流速进行检测，通过与不同流速感应器3所监测到的管内流速进行横向对比和/或与自身前时段所监测到的管内流速进行纵向对比，可发出堵塞的预警，在管道严重堵塞发生前预先判断出管道内出现污物堆积情况的大致范围，进而可更加合理地安排维修时段以错开用水高峰，并可提高检修效率；

所述流速感应器3包括孔板水流传感器、叶轮水流传感器、超声波水流传感器和电磁水流传感器。

所述辅助排水结构2连接至电机和终端，电机对辅助排水结构2的励磁结构输入交流电压，使励磁结构产生旋转的磁场以实现铰切叶片24的正常工作并产生励磁电流，励磁电流值反馈至终端，而励磁电流则会受到铰切叶片24负载大小的影响，铰切叶片24负载于铰切叶片24的阻尼成正比，及铰切叶片24阻尼越小、反馈的励磁电流越小，而这种励磁方式在旋转磁场的转速过大且阻尼较大的情况下可能出现失去同步的情况，也就是铰切叶片24跟不上旋转磁场，此时励磁电流会减小到一个阈值，所以通过终端通过反馈得到的励磁电流值就可以快速地对堵塞的位置以及堵塞的节点进行判断，在堵塞发生时可进行及时的抢修。

所述辅助排水结构2的励磁电流反馈值和流速感应器3的流速检测值均反馈、发送至同一终端设备；

所述反馈、发生的方式包括但不仅限于蓝牙和无线短波。

所述终端设置调节闭环算法，将辅助排水结构2的反馈数据和流速感应器3的检测数据各自分别乘以一个预设的参数，参数可通过技术人员设定，分别得到堵塞值，根据堵塞值终端对各个辅助排水结构2进行自动调控，当堵塞值较大时，减低辅助排水结构2铰切叶片24的转速，以提供一个较大的转矩去对污物进行铰切，当堵塞值适中时，提高铰切叶片24的转速，以提高疏通效率，当堵塞值较小时停止铰切叶片24的工作，以节省能耗。

提供一种算法实现方式，需要根据算法实现方式进行拓展补充： 1、如果下一个横向管道的流速大于上一个管道的流速，那么该管道则为堵塞位置。2、如果上一个管道的水量大于下一个管道的水量，那么该管道为堵塞位置。3、如果上一个管道和下一个管道的水量为最大承载量，流速相同，则应该往该管道的下方寻找堵塞位置。4、如果上一个管道和下一个管道的水量为0或低于预设值，则应该往该管道的上方寻找堵塞位置。（上述的上一个管道、该管道、下一个管道是指水流方向上的次序）。那么根据每个管道的水量和水流就可以为每个管道设置分值，该分值就为堵塞值，例如A、B、C依次为三个管道，满足条件4，也就是AC低于预设值，那么B以上的所有管道的堵塞值加1，这样就可以确定最大拥堵位置和可能拥堵的位置。

安装时：首先安装第一固定件261，将斜坡263卡接在进水段11内，再依次安装、卡接包含内部结构的壳体21部分和第二固定件271，拧紧螺栓，最后安装上封盖262和下封盖272。安装过程快速便捷。

具体使用例I：

简单设置如图3所示两纵向管道和一横向管道所组成的排水系统，其上分别相适应地设有辅助排水结构2和流速感应器3，且辅助排水结构2和流速感应器3连接有电机并通过无线短波连接至终端，以模拟建筑排水系统；

首先向图中a管（即第一段纵向管道）上端开口以稳定流速地泵入清水，辅助排水结构2正常工作，铰切叶片24转动铰切，且流速感应器3正常，清水流经a管和b管从图中c管底端开口流出，其作为第一次循环，流出后向清水中加入泥沙形成浊液并通过泵结构再次泵入a管上端开口，进行第二次循环，在第二次循环过程中，辅助排水结构2正常工作，铰切叶片24转动铰切，且流速感应器3正常，浊液流经a管和b管从图中c管底端开口流出，流出后通过向浊液中加入较大颗粒状泥粒形成携带少量固态污物的污水并通过泵结构再次泵入a管上端开口，进行第三次循环，在第三次循环中，终端监测到a管上的辅助排水结构2励磁电流反馈值出现波动但未至预警值，但b管上的流速感应器3和c管上的辅助排水结构2基本保持平稳正常，当污水从c管底端开口流出时可明显看出颗粒状泥粒基本消失，再向污水中加入较大块状的泥块形成携带大量固态污物的污水，并通过泵结构再次泵入a管上端开口，进行第四次循环，在第四次循环中，a管的辅助排水结构2的反馈值和b管流速感应器3的检测数据纵向对比波动较大，c管辅助排水结构2的反馈值波动相较于a管辅助排水结构2的反馈值减小，从c管底端开口流出的污水中仍存在固态污物杂质，不经处理再次直接泵入a管上端开口进行第五次循环，第五次循环过程中辅助排水结构2的反馈值和流速感应器3的检测数据逐渐恢复正常平稳，从c管底端开口流出污水，对该污水再次进行调制，加入泥沙将其调制为粘稠状的泥浆，将泥浆泵入a管上端开口进行第六次循环，从c管底端开口流出后不经处理再次泵入a管上端开口进行第七次循环，在第七次循环过程中，由于a管和c管上所设辅助排水结构2的反馈值均与正常反馈值存在显著差异，且差异保持平稳，b管流速感应器3的检测数据同样明显存在异常，终端发出堵塞预警，当再次泵入清水进行第八次循环后预警消失，其整体工作流程如图4所示。

具体使用例II：

简单设置如图3所示两纵向管道和一横向管道所组成的排水系统，其上分别相适应地设有辅助排水结构2和流速感应器3，且辅助排水结构2和流速感应器3连接有电机并通过蓝牙连接至终端，以模拟建筑排水系统；

所述终端设置调节闭环算法，将辅助排水结构2的反馈数据和流速感应器3的检测数据各自分别乘以一个预设的参数，参数可通过技术人员设定，分别得到堵塞值，根据堵塞值终端对各个辅助排水结构2进行自动调控，当堵塞值较大时，减低辅助排水结构2铰切叶片24的转速，当堵塞值适中时，提高铰切叶片24的转速，当堵塞值较小时停止铰切叶片24的工作；

首先向图中a管上端开口以稳定流速地泵入清水，a管和c管的辅助排水结构2先正常工作，随后辅助排水结构2的反馈值传输至终端后终端控制a管和c管的辅助排水结构2停止工作，铰切叶片24停转，流速感应器3正常，清水流经a管和b管从图中c管底端开口流出，其作为第一次循环，流出后向清水中加入泥沙形成浊液并通过泵结构再次泵入a管上端开口，进行第二次循环，在第二循环中仍保持辅助排水结构2停止工作、b管上流速感应器3正常工作的状态，浊液流经a管和b管从图中c管底端开口流出，流出后通过向浊液中加入较大颗粒状泥粒形成携带少量固态污物的污水并通过泵结构再次泵入a管上端开口，进行第三次循环，在第三次循环中，携带少量固态污物的污水流速相较于清水有明显下降，b管的流速感应器3检测到流速变化并传输至终端，终端后终端控制a管和c管的辅助排水结构2开始工作，并根据a管和c管的辅助排水结构2开始工作后反馈至终端的反馈值，控制a管和c管的辅助排水结构2中铰切叶片24快速转动，当污水从c管底端开口流出时可明显看出颗粒状泥粒基本消失，再向污水中加入较大块状的泥块形成携带大量固态污物的污水，并通过泵结构再次泵入a管上端开口，进行第四次循环，在第四次循环中，a管上的辅助排水结构2反馈至终端的反馈值增大，即a管处的堵塞值增大，终端控制a管上铰切叶片24转速下降、提供较大转矩，使b管流速感应器3检测到的流速缓慢回升至接近正常值后保持a管的辅助排水结构2中铰切叶片24的转速平稳，c管上的辅助排水结构2仍保持高速转动的工作状态，最终从c管底端开口排出的污水基本无固态污物，随后再次将清水泵入a管上端开口，进行第五次循环，在第五次循环中辅助排水结构2的反馈值传输至终端后终端控制a管和c管的辅助排水结构2停止工作，铰切叶片24停转，流速感应器3正常，清水流经a管和b管从图中c管底端开口流出，其整体工作流程如图5所示。

从上述具体使用例I和具体使用例II可明显看出，本发明辅助排水结构2能够对污水中的固态污物产生良好的铰切效果，使其破碎至极小颗粒，并且安装有本发明辅助排水结构2的建筑排水系统同样具有极佳的使用效果。

Claims (9)

1.一种辅助排水结构，其特征在于，包括：

壳体、内管和铰切装置；

所述壳体上端和下端分别设有第一对接结构和第二对接结构，壳体通过第一对接结构和第二对接结构进行密封固定安装；

所述内管设置在壳体内部；

所述铰切装置设置在内管内壁上，铰切装置包括铰切轨道和铰切叶片，铰切轨道设有至少两条，同一水平面上的各条铰切轨道在该水平位置内管管周上呈等角分布；

所述铰切轨道固定设置在内管内壁上，每条铰切轨道上均设有至少一个铰切叶片且铰切叶片可在铰切轨道上运动；

所述内管与壳体之间还设有励磁结构，励磁结构包括若干组励磁齿，励磁结构通过产生磁场和改变磁场方向带动铰切叶片运动；

所述励磁结构中每一组的励磁齿包括磁芯和励磁线圈；所述励磁齿设有八组；所述励磁齿围绕内管均匀分布。

2.根据权利要求1所述的一种辅助排水结构，其特征在于，所述铰切轨道在内管内壁上沿内管轴心线方向螺旋设置；各条铰切轨道的螺旋间距相等。

3.根据权利要求1或2所述的一种辅助排水结构，其特征在于，所述铰切轨道设有两条；所述两条铰切轨道相互平行以螺旋的方式分布在内管内壁上；所述两条铰切轨道上各设有一个铰切叶片，两个铰切叶片相对设置。

4.根据权利要求3所述的一种辅助排水结构，其特征在于，所述两个铰切叶片呈§设置。

5.根据权利要求1所述的一种辅助排水结构，其特征在于，所述励磁结构中的励磁齿通电产生电磁场；各组励磁齿之间切换通电的方式产生旋转的磁场。

6.一种设有权利要求1所述辅助排水结构的建筑排水系统，其特征在于，包括：

排水管和辅助排水结构；

所述排水管分别为若干段纵向管道和若干段横向管道，辅助排水结构设置在纵向管道上。

7.根据权利要求6所述的一种建筑排水系统，其特征在于，所述纵向管道与水平面夹角为α，横向管道与水平面夹角为β，45°＜α≤90°，0°≤β≤45°；所述每段纵向管道上设有至少一个辅助排水结构。

8.根据权利要求6或7所述的一种建筑排水系统，其特征在于，所述每段横向管道上设有至少一个流速感应器；所述流速感应器包括孔板水流传感器、叶轮水流传感器、超声波水流传感器和电磁水流传感器。

9.根据权利要求8所述的一种建筑排水系统，其特征在于，所述流速传感器和辅助排水结构均连接至终端；所述终端可接受流速传感器和辅助排水结构的信息并可对辅助排水结构进行控制。

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