CN110541468A - 一种水力自控限流截污闸门装置 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种设计合理、限流精确、且制造成本低的水力自控限流截污闸门装置。所述一种水力自控限流截污闸门装置设于截污井内的排污口处，包括闸室以及安装在所述闸室内的平底面浮箱、传动组件、闸门和限制所述浮箱上浮在允许范围的限位套。通过采用平底面的所述浮箱，减少了所述浮箱的吃水深度，在所述闸室内水深较浅的情况下，也能够通过所述传动组件及时带动所述闸门，自动控制所述闸门的开启高度，起到了在降雨时精确限制流入排污口水量的作用；通过设置所述限位套，在暴雨期间使所述闸门也有一个最小的开启高度，实现精确限流而不是断流的设计。本发明应用于合流制排水的技术领域。

Description

一种水力自控限流截污闸门装置

技术领域

本发明涉及一种合流制排水的技术领域，特别涉及一种水力自控限流截污闸门装置。

背景技术

合流制是用同一条管道收集和输送雨水和生活污水的排水方式，也是造成水环境污染的排水方式，因此，应该采取截污措施，但现行截污井及其装置存在诸多问题，严重影响了截污效果。

现行截污井及其装置存在的问题是：

1、普通截污井没有配置限流截污装置。暴雨期间，进入排污口的雨污混合水随着截污井内水位的升高而不断加大，往往远超设计的截污量。当无需处理的低浓度雨污混合水大量进入排污系统后，既会造成污水处理厂工艺要求的菌群难以成活，也会造成污水处理厂不堪重负。

2、有的截污井安装了旋流限流阀，它的阀腔不含任何活动部件，通过在阀腔中部形成空气柱来减少过水断面积以达到限制和控制截流量的目的。虽然旋流限流阀的作用可使截污井内水位的升高对进入排污口的雨污混合水无明显增加，但产品造价昂贵，且产品的型号须由UFT公司采用专门开发的计算机程序来确定。

3、有的截污井安装了凸底面的浮球（或浮筒）形成水力自控截污闸门，暴雨期间，当截污井内水位上升到一定位置时完全关闭排污口闸门，在关闭排污口闸门的过程中，由于在截污井内水位较低时动作迟缓，存在进入排污口的水量远超设计截污流量的问题。雨停之后应该自动开启排污口闸门，但由于截污井的泄洪口底标高往往难以满足在河道设计洪水位或受纳管道设计水位以上的规定，因此，当截污井内水位较高、且河道或管道水位仍高于截污井内水位时，即使在泄洪口安装了拍门或鸭嘴阀防止倒灌，也不会因此使排污口闸门自动开启，只能等待河道或管道水位下降促使截污井内水位随之下降，排污口闸门才能自动开启，这一时期的污水出路将外溢到河道或管道，存在截污功能缺陷。

4、有的截污井安装了电力控制装置，实现自动或远距离对排污口闸门（或阀门）的开启和关闭，从而控制截污流量。虽然该装置具有限流准确的特点，但需要使用电力，且产品造价昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种设计合理、截污效果好、并且制造成本低的水力自控限流截污闸门装置。

本发明所采用的技术方案是：所述一种水力自控限流截污闸门装置设于截污井内，所述截污井的进水口连接合流制排水管，所述截污井的排污口连接排污管，所述截污井的泄洪口连接下游河道或管道，所述一种水力自控限流截污闸门装置包括闸室以及安装在所述闸室内的平底面的浮箱、传动组件、闸门和限制所述浮箱上浮在允许范围的限位套，所述浮箱通过所述传动组件与所述闸门传动连接，所述闸门控制所述排污口的排污水量，并且所述浮箱与所述闸门的运动方向相反。

由上述方案可见，利用所述浮箱的浮力和重力，可以通过水力自动控制所述闸门的升降；通过采用平底面的所述浮箱，减少了所述浮箱的吃水深度，在所述闸室内水深较浅的情况下，也能够通过所述传动组件及时带动所述闸门，自动控制所述闸门的开启高度，其限流截污效果好；通过设置所述限位套，进而控制所述闸门有一个最小的开启高度，使所述水力自控限流截污闸门装置起到精确限流而不是断流的作用。其工作特性为：晴天污水将全部落入所述排污口，所述闸门处于全开启状态；初雨阶段，所述闸室内的水位将随降雨量增加而不断上升、所述闸门的开启高度随之不断下降，进入所述排污口的雨污混合水的流量将呈现一个渐渐变大到渐渐变小的过程，当所述闸门即将起到压缩所述排污口过水断面积时，进入排污口的最大流量为设计截污倍数与设计晴天污水流量的积；暴雨阶段，尽管所述闸室的水位不断上升，但由于所述浮箱受到所述限位套的阻挡，所述闸门将维持在最小的开启高度，在此期间进入排污口的流量将小于设计晴天污水流量。解决了现行水力自控截污闸门使进入排污口的流量远超设计截污流量的问题；同时也避免了现行水力自控截污闸门在河道或管道高水位期间有可能出现不能自动开启的问题；且本装置的造价低于现有技术的旋流限流阀或电力控制的截污装置，有利于提升截污效果和推广使用。

一个优选方案是，所述闸室位于所述截污井的盖板相错位的下方，所述闸室由框架和所述框架的顶面封板、侧面封板、格栅组成，所述浮箱、所述传动组件、所述闸门和所述限位套均位于所述闸室的内部。

由上述方案可见，通过将所述闸室与所述盖板错位设置，有利于检修人员进入所述截污井或清除漂浮物；所述顶面封板的设置，有利于保护所述浮箱、所述传动组件、所述闸门和所述限位套；所述侧面封板的设置，起到避免水流对所述浮箱造成水平漂移的作用；所述格栅的设置，起到既让污水流入又不让漂浮物进入所述闸室的作用。

一个优选方案是，所述进水口与所述泄洪口同轴设置且底面标高相同，所述排污口的内顶标高等于或低于所述泄洪口的底面标高，所述闸室设于所述排污口处，且位于所述进水口与所述泄洪口轴线的一侧，所述泄洪口的底面标高高于下游河道设计水位或管道设计水位。

由上述方案可见，所述进水口与所述泄洪口的设置方式有利于暴雨洪水的排放，所述排污口的设置方式有利于晴天污水进入所述排污口，防止晴天污水经过泄洪口排入下游河道或管道；设置所述泄洪口的底面标高高于下游河道设计水位或管道设计水位，有利于防止河水倒灌进入所述截污井，如果泄洪口的底面标高不满足在河道设计洪水位或管道设计水位以上的规定，应设置拍门或鸭嘴阀。

一个优选方案是，所述框架呈长方体结构设置，所述框架通过若干个螺栓与所述截污井的井壁和底板固定连接，所述框架靠近所述排污口处与所述截污井的井壁之间设有倒U形密封止水板，所述框架由若干个立柱、若干个横梁、若干个螺栓和若干个螺母组装而成。

由上述方案可见，由若干个所述立柱、若干个横梁组装而成所述框架，便于搬进所述截污井内，并且安装简单；通过所述螺栓，使得所述框架固定在所述截污井内，起到避免所述框架发生晃动和防止因所述浮箱带动而上浮的作用；设置所述倒U形密封板，起到阻止水流沿所述框架与所述井壁之间的空隙不受所述闸门控制进入所述排污口的作用。

一个优选方案是，所述传动组件包括与所述浮箱固定连接的第一竖杆、与所述闸门固定连接的第二竖杆、分别设于所述第一竖杆和所述第二竖杆上的第一齿条和第二齿条、与相应的所述第一齿条和所述第二齿条相齿合的第一齿轮和第二齿轮以及固装在所述第一齿轮与所述第二齿轮之间的传动轴，所述闸门和所述浮箱位于所述传动轴的不同侧。

由上述方案可见，当所述闸室内水位上升时，所述浮箱将随之上浮，带动所述第一竖杆向上运动，并通过所述第一齿条带动所述第一齿轮、所述传动轴、所述第二齿轮转动，进而带动所述第二竖杆运动，且由于所述第一竖杆和所述第二竖杆分布在所述传动轴的不同侧，使得所述第一竖杆向上运动时，所述第二竖杆向下运动，最终实现所述闸门向下运动；反之，当所述闸室内水位下降时，最终实现所述闸门向上运动。

一个优选方案是，所述第一竖杆贯穿所述浮箱的顶部并与所述浮箱底部内壁的凹形座或凸形座连接，所述第二竖杆通过安装座与所述闸门固定连接，若干个所述安装座位于所述闸门的内侧壁上，所述安装座在工厂内与所述闸门焊接。

由上述方案可见，可以避免所述第一竖杆与所述浮箱和所述第二竖杆与所述闸门的连接成为活动铰，有利于所述第一竖杆、所述第二竖杆上下运动时不失稳。

一个优选方案是，所述传动组件上设有两个分别与所述第一竖杆和所述第二竖杆相配合的导向限位组件，所述导向限位组件包括安装套、与所述安装套固定连接的轴承套，所述安装套上适配安装若干个第一滚轮，所述第一齿条或所述第二齿条和所述第一滚轮围绕相应的所述第一竖杆或所述第二竖杆的表面分布，并且所述第一滚轮与相应的所述第一竖杆或所述第二竖杆相接触，第一齿条和第二齿条与相应的第一竖杆和第二竖杆在工厂内焊接；所述轴承套通过适配固装在所述传动轴上的轴承与所述传动轴活动连接；所述安装套与所述轴承套在工厂内焊接；所述导向限位组件采用螺杆、螺母与所述横梁固定连接。

由上述方案可见，通过设置所述导向限位组件，起到了固定所述传动轴包括所述第一齿轮和所述第二齿轮空间位置的作用，并减少对所述第一竖杆或所述第二竖杆因导向而产生的摩擦阻力，同时还减少对所述传动轴产生的摩擦阻力。

一个优选方案是，所述轴承、所述第一齿轮和所述第二齿轮的两侧设有与所述传动轴相适配的挡圈。

由上述方案可见，起到防止所述轴承、所述齿轮沿所述传动轴的轴向移动的作用。

一个优选方案是，所述闸门的两侧上均设有闸门槽，所述闸门滑动配合在所述闸门槽内，两个所述闸门槽向上延伸有挡水板，所述闸门上设有顶端止水板和侧端止水板，所述闸门槽与所述挡水板在工厂内焊接；所述闸门槽、所述挡水板采用若干个螺栓、螺母与所述框架的所述横梁固定；所述闸门槽的高度略高于所述排污口的高度。

由上述方案可见，所述闸门槽、所述挡水板以及所述顶端止水板、所述侧端止水板的设置，起到阻止水流沿所述挡水板与所述排污口之间的空隙不受所述闸门控制进入所述排污口的作用。设置所述闸门槽的高度略高于所述排污口的高度，可以起到对所述闸门限位导向的作用。

一个优选方案是，所述限位套包括与所述横梁采用螺杆、螺母固定连接的底座以及若干个适配安装在所述底座上的滚轮，若干个所述第二滚轮围绕所述第一竖杆表面分布并且若干个所述滚轮均与所述第一竖杆相接触。

由上述方案可见，所述限位套的设置，起到限制所述浮箱上浮在允许范围内的作用，并减小对所述第一竖杆导向时的摩擦阻力，在所述闸室高水位时控制所述闸门有一个最小的开启高度，实现本方案的精确限流而不是断流的设计。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明另一方向的结构示意图；

图3是图2中A部分的结构示意图；

图4是所述导向限位组件的结构示意图；

图5是所述限位套的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，在本实施例中，所述一种水力自控限流截污闸门8装置设于截污井1内，所述截污井1的进水口2连接合流制排水管，所述截污井1的排污口3连接所述排污管，所述截污井1的泄洪口4连接下游河道或管道，所述一种水力自控限流截污闸门装置包括闸室5以及安装在所述闸室5上的平底面的浮箱6、传动组件7和闸门8，所述浮箱6通过所述传动组件7与所述闸门8传动连接，所述闸门8控制所述排污口3的排污水量，并且所述浮箱6与所述闸门8的运动方向相反，所述闸室5内还设有限制所述浮箱6上浮在允许范围的限位套9；所述闸门8的动力主要源于所述浮箱6的水浮力或重力；通过采用平底面的所述浮箱6，减少了所述浮箱6的吃水深度，在所述闸室5内水深较浅的情况下，也能够通过所述传动组件7及时带动所述闸门8，自动控制所述闸门8的开启高度，使截污流量控制在设计范围，并结合设置的所述限位套9，进而控制所述闸门8有一个最小的开启高度，使所述水力自控限流截污闸门装置起到精确限流而不是断流的作用。

进一步地，如图1和图2所示，所述闸室5位于所述截污井1的盖板10相错位的下方；所述闸室5由框架11和所述框架11的顶面封板12、侧面封板13和格栅14组成；所述浮箱6、所述传动组件7、所述闸门8和所述限位套9均位于所述闸室5的内部；将所述闸室5与所述盖板10错位设置，有利于检修人员进入所述截污井1或清除漂浮物；设置的所述顶面封板12，有利于保护所述浮箱6、所述传动组件7、所述闸门8和所述限位套9；设置的所述侧面封板13，起到避免水流对所述浮箱6造成水平漂移的作用；设置的所述格栅14，起到既让污水流入又不让漂浮物进入所述闸室5的作用。

进一步地，如图1和图2所示，所述进水口2与所述泄洪口4同轴线设置且底面标高相同；所述排污口3的顶面标高等于所述泄洪口4的底面标高；所述泄洪口4的底面标高满足在河道设计水位以上的规定；所述闸室5设于所述排污口3处，且位于所述进水口2与所述泄洪口4轴线的一侧。

进一步地，如图1所示，所述框架11呈长方体结构设置，所述框架11通过若干个螺栓与所述截污井1的井壁和底板固定连接，所述框架11靠近所述排污口3处与所述截污井1的井壁之间设有柔性材料的倒U形密封止水板15，所述框架11由若干个立柱16、若干个横梁17、若干个螺栓和若干个螺母组装而成。

进一步地，如图1和图2所示，所述传动组件7包括与所述浮箱6固定连接的第一竖杆18、与所述闸门8固定连接的第二竖杆19、分别设于所述第一竖杆18和所述第二竖杆19上的第一齿条20和第二齿条21、与相应的所述第一齿条20和所述第二齿条21相齿合的第一齿轮22和第二齿轮23以及固装在所述第一齿轮22与所述第二齿轮23之间的传动轴24，所述闸门8和所述浮箱6位于所述传动轴24的不同侧。

进一步地，如图1所示，所述第一竖杆18贯穿所述浮箱6的顶部并与所述浮箱6底部内壁的凹形座连接，所述第二竖杆19通过安装座25、螺栓和螺母与所述闸门8固定连接，2个所述安装座25分别设于所述闸门8的内侧壁上下端附近，并且所述安装座25在工厂内在与所述闸门8焊接。

进一步地，如图1、图3和图4所示，所述传动组件7上设有两个分别与所述第一竖杆18和所述第二竖杆19相配合的导向限位组件26，所述导向限位组件26包括安装套27、与所述安装套27固定连接的轴承套28，所述安装套27上适配安装3个第一滚轮30，所述第一齿条20或所述第二齿条21和3个所述第一滚轮30围绕相应的所述第一竖杆18或所述第二竖杆19的表面分布，3个所述第一滚轮30与相应的所述第一竖杆18或所述第二竖杆19相接触，第一齿条20和第二齿条21与相应的第一竖杆18和第二竖杆19在工厂内焊接；所述轴承套28通过适配固装在所述传动轴24上的轴承29与所述传动轴24活动连接；所述安装套27与所述轴承套28在工厂内焊接；所述导向限位组件26采用螺杆、螺母与所述横梁17固定连接。

进一步地，所述轴承29、所述第一齿轮22和所述第二齿轮23的两侧设有与所述传动轴24相适配的挡圈31。

进一步地，如图1 所示，所述闸门8两侧均设有闸门槽32，所述闸门8与所述闸门槽32滑动配合；两个所述闸门槽32向上延伸有挡水板33，所述闸门槽32与所述挡水板33在工厂内焊接；所述闸门8安装顶端止水板和侧端止水板；所述闸门槽32、所述挡水板33采用若干个螺栓、螺母与所述横梁17固定；所述闸门槽32的高度略高于所述排污口3的高度。

进一步地，如图5所示，所述限位套9包括底座34以及4个适配安装在所述底座34上的第二滚轮35，4个所述第二滚轮35围绕所述第一竖杆18表面分布，并且4个所述第二滚轮35均与所述第一竖杆18相接触，所述底座34采用若干个螺栓、螺母与所述横梁17固定连接。

本发明的工作原理：

晴天时，所述闸门8处于全开启状态，此时所述浮箱6坐落在闸室5内的底板上，所述进水口2的在晴天时的污水全部经由所述格栅14汇入所述排污口3。

雨天的初雨时段，所述闸室5内的水深逐渐加大，当水深大于所述浮箱6的吃水深度时，所述闸门8将按所述第一齿轮22与所述第二齿轮23的比例逐渐下降，在此期间进入所述排污口3的流量呈现渐渐变大到渐渐变小的过程，最大流量为设计截污倍数与设计晴天污水流量的积。

暴雨时期，尽管所述闸室5内的水深不断加深，但由于所述浮箱6受到所述限位套9的阻挡，因此，所述闸门8将维持在最小的开启高度，在此期间进入所述排污口3的流量小于晴天污水流量。

暴雨过后，所述闸室5内水深随之变浅，当所述浮箱6的重力能够带动所述闸门8上升时，所述闸门8将按所述第一齿轮22与所述第二齿轮23的比例逐渐上升，直至所述闸门8完全开启。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水力自控限流截污闸门装置，所述一种水力自控限流截污闸门装置设于截污井（1）内，所述截污井（1）的进水口（2）连通合流制排水管，所述截污井（1）的排污口（3）连通排污管，所述截污井（1）的泄洪口（4）连通下游河道或管道，其特征在于：所述一种水力自控限流截污闸门装置包括闸室（5）以及安装在所述闸室（5）内的平底面浮箱（6）、传动组件（7）、闸门（8）和限制所述浮箱（6）上浮在允许范围的限位套（9），所述浮箱（6）通过所述传动组件（7）与闸门（8）传动连接，并且所述浮箱（6）与所述闸门（8）的运动方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种水力自控限流截污闸门装置，其特征在于：所述闸室（5）位于所述截污井（1）的盖板（10）相错位的下方，所述闸室（5）由框架（11）以及设于所述框架（11）上的顶面封板（12）、侧面封板（13）和格栅（14）组成。

3.根据权利要求1所述的一种水力自控限流截污闸门装置，其特征在于：所述截污井（1）的所述进水口（2）与所述泄洪口（4）同轴设置且底面标高相同，所述排污口（3）的顶面标高等于或低于所述泄洪口（4）的底面标高，所述闸室（5）设于所述排污口（3）处，且位于所述进水口（2）与所述泄洪口（4）轴线的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种水力自控限流截污闸门装置，其特征在于：所述框架（11）呈长方体结构设置，所述框架（11）通过若干个螺栓与所述截污井（1）的井壁和底板固定连接，所述框架（11）靠近所述排污口（3）处与所述截污井（1）的井壁之间设有倒U形密封止水板（15），所述框架（11）由若干个立柱（16）、若干个横梁（17）、若干个螺栓和若干个螺母组装而成。

5.根据权利要求1所述的一种水力自控限流截污闸门装置，其特征在于：所述传动组件（7）包括与所述浮箱（6）固定连接的第一竖杆（18）、与所述闸门（8）固定连接的第二竖杆（19）、分别设于所述第一竖杆（18）和所述第二竖杆（19）上的第一齿条（20）和第二齿条（21）、与相应的所述第一齿条（20）和所述第二齿条（21）相齿合的第一齿轮（22）和第二齿轮（23）以及固装在所述第一齿轮（22）与所述第二齿轮（23）之间的传动轴（24），所述闸门（8）和所述浮箱（6）位于所述传动轴（24）的不同侧。

6.根据权利要求5所述的一种水力自控限流截污闸门装置，其特征在于：所述第一竖杆（18）贯穿所述浮箱（6）的顶部并与所述浮箱（6）底部的内壁相连接，所述第二竖杆（19）通过安装座（25）与所述闸门（8）固定连接，若干个所述安装座（25）位于所述闸门（8）的内侧壁上。

7.根据权利要求5所述的一种水力自控限流截污闸门装置，其特征在于：所述传动组件（7）上设有两个分别与所述第一竖杆（18）和所述第二竖杆（19）相配合的导向限位组件（26），所述导向限位组件（26）包括安装套（27）、与所述安装套（27）固定连接的轴承套（28）以及若干个均适配安装在所述安装套（27）上的第一滚轮（30），相应的所述第一齿条（20）或所述第二齿条（21）和若干个所述第一滚轮（30）围绕相应的所述第一竖杆（18）或所述第二竖杆（19）的表面分布，并且所述第一滚轮（30）与相应的所述第一竖杆（18）或所述第二竖杆（19）相接触，所述轴承套（28）通过适配安装在所述传动轴（24）的轴承（29）与所述传动轴（24）活动连接。

8.根据权利要求7所述的一种水力自控限流截污闸门装置，其特征在于：所述轴承（29）、所述第一齿轮（22）和所述第二齿轮（23）的两侧设有与所述传动轴（24）相适配的挡圈（31）。

9.根据权利要求1所述的一种水力自控限流截污闸门装置，其特征在于：所述闸门（8）的两侧上均设有闸门槽（32），所述闸门（8）滑动配合在所述闸门槽（32）内，两个所述闸门槽（32）沿向上延伸有挡水板（33），所述闸门（8）上设有顶端止水板和侧端止水板。

10.根据权利要求5所述的一种水力自控限流截污闸门装置，其特征在于：所述限位套（9）包括底座（34）以及若干个适配安装在所述底座（34）上的第二滚轮（35），若干个所述第二滚轮（35）围绕所述第一竖杆（18）表面分布并且若干个所述第二滚轮（35）均与所述第一竖杆（18）相接触。