CN111256191B - 开闭式地埋管分集水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种开闭式地埋管分集水器及其控制方法，包括设置于窖井内的分水器、集水器、电控换向阀、分水总管和集水总管，分水总管分别与各分水支管的一端密封连通，各分水支管的另一端分别与对应的用户一端连通，用户的另一端分别与对应的集水支管密封连通，各集水支管分别与集水总管密封连通；连接同一用户的分水支管的入水口和集水支管的出水口间设有一套机械自封堵装置；机械自封堵装置包括分水侧封堵组件、集水侧封堵组件和限位件，分水侧封堵组件与集水侧封堵组件螺纹转动配合。该分集水器可实现对泄漏管道的机械式自动封堵，当泄漏故障被排除后，还能重新解除封堵，使整个分集水器重新正常投入使用，可显著减少因管道泄漏带来的损失。

Description

开闭式地埋管分集水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及分集水器技术领域，具体涉及一种可在泄露状态下自动封堵相应管道的开闭式地埋管分集水器及其控制方法。

背景技术

分集水器是指地暖系统中，用于连接采暖主干供水管和回水管的装置。分为分水器和集水器两部分。分水器是在水系统中，用于连接各路加热管供水管的配水装置。集水器是在水系统中，用于连接各路加热管回水管的汇水装置。 分集水器由分水主管和集水主管组成，分水主管连接于管网系统的供水管，它的主要作用是将来自于管网系统热水通过埋在地板下的分水支管分配到室内需地板采暖的各房间。热水在地暖管中流动时，将热量传递到地板，再通过地板向室内辐射传热，之后水流经过对应用户的集水支管收集到集水总管后被汇入水处理装置。

现有的地埋管分集水器连接涉及的管路众多，在使用过程中时常会出现泄漏的情况，常见的检测通水管路泄漏的方法是利用安装在管道上的各类传感器实现的，在检测后对应连接地报警装置会对泄漏情况进行报警以便于维护人员进行快速检修封堵，经报警装置提醒的维护人员还可采用电控阀门来关闭部分管道以避免泄漏影响进一步扩大。但是此类系统的结构比较复杂并且易于出现故障，例如，一旦系统中的传感器或报警装置发生故障，则维修人员必然不能立即对泄漏侧进行及时地封堵，最终会造成较大的经济损失。

因此，有必要设计一种结构简单且能在管道泄漏状况下对相应管道进行快速自封堵的装置来解决现有技术中存在的不足。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种开闭式地埋管分集水器及其控制方法，结构简单，不仅能在管道泄漏时对其进行机械式自动封堵，当泄漏故障被排除后，还能重新解除封堵，使整个分集水器重新正常投入使用。

为了实现上述技术目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：本发明提供一种开闭式地埋管分集水器，其特征在于，包括设置于窖井内的分水器、集水器、电控换向阀、分水总管和集水总管，分水器通过分水器管与电控换向阀左端密封连通，集水器通过集水器管与电控换向阀左端密封连通，电控换向阀右端分别与泵送管、抽水管密封连通，泵送管、抽水管分别与窖井外的水处理装置中的水泵连接；分水器与分水总管的上端密封连通，集水器与集水总管的上端密封连通；分水总管分别与各分水支管的一端密封连通，各分水支管的另一端分别与对应的用户一端连通，用户的另一端分别与对应的集水支管密封连通，各集水支管分别与集水总管密封连通；连接同一用户的分水支管入口与集水支管出口共轴线设置，且在对应设置的分水支管的入水口和集水支管的出水口间设有一套机械自封堵装置；机械自封堵装置包括分水侧封堵组件、集水侧封堵组件和限位件，分水侧封堵组件与集水侧封堵组件螺纹转动配合，限位件设在集水侧封堵组件的上方且连接于分水总管和集水总管之间。

进一步地，分水侧封堵组件包括分水侧叶轮、分水侧叶轮轴、圆锥盘和圆锥形阀，分水侧叶轮设在分水支管的入口处，分水侧叶轮轴的一端共轴线固定连接在分水侧叶轮的右端、另一端穿过分水总管上与相应分水支管相对的另一端壁上的轴套后伸出至分水总管外，且分水侧叶轮轴适于密封且旋转配合于轴套内，在分水侧叶轮轴的外侧端的外环面上设有共轴线的外螺纹；圆锥盘共轴线且固定地设在分水侧叶轮轴上，圆锥形阀设在分水侧叶轮与圆锥盘之间的分水支管内壁上。

进一步地，圆锥形阀中心设有圆锥形阀孔，圆锥形阀孔外侧的阀座上设有可以连通左右两腔的数个导流孔，各导流孔内设有电磁阀，圆锥盘适于与该圆锥形阀孔的圆锥面进行密封配合。

进一步地，集水侧封堵组件包括集水侧叶轮和集水侧叶轮轴，集水侧叶轮设在集水支管的出口处，集水侧叶轮轴共轴线固定连接在集水侧叶轮的左端，集水侧叶轮轴的左端穿过集水总管上开设的通孔后伸出至集水总管外，集水侧叶轮轴可旋转且密封配合于集水总管上对应的通孔内，在集水侧叶轮轴上固定设置一对限位盘，该对限位盘分别位于集水总管上对应的通孔两侧，从而防止集水侧叶轮轴沿其轴向移动，限位盘与集水总管壁之间适于转动配合，在集水侧叶轮轴的左端内侧设有共轴线的螺孔，对应的分水侧叶轮轴外侧端面上的外螺纹与该螺孔适于进行螺纹转动配合，此时分水侧叶轮轴与对应的集水侧叶轮轴共转动轴线设置。

进一步地，限位件包括滑轨、支架、步进电机、螺杆、滑块和制动块，所述滑轨固定地设在分水总管与集水总管之间，支架固定于滑轨上，步进电机固定连接在支架下侧，螺杆与步进电机右端的转子共轴线连接，并且螺杆与滑轨平行，滑块滑动配合在滑轨上，制动块固定地连接在滑块下端，在制动块的左端设有与螺杆配合的螺孔，制动块通过螺孔活动连接在螺杆上且可相对螺杆进行沿其轴线方向的移动。

进一步地，在制动块的右端设有摩擦块。

进一步地，分水总管与集水总管为截面为矩形的方管。

进一步地，分水支管及集水支管部分埋设于地下。

上述开闭式地埋管分集水器在不同模式下的控制方法如下：

1）正常工作模式

电控换向阀断电，处于左、右侧直通相连方式，泵送管内的水通过分水器管、分水器、分水总管进入各分水支管，然后依次经过各个用户、相应的集水支管回到集水总管内，由集水器、集水器管回到抽水管中，然后流向外界的水泵后再次进入泵送管内，从而进行循环往复流动；通过对分水侧叶轮的叶片和集水侧叶轮的叶片进行设计，此时各分水支管入口处的分水侧叶轮与对应的集水支管出口处的集水侧叶轮以相同的转速同向旋转，则分水侧叶轮轴与集水侧叶轮轴之间不会轴向地相对移动；

2）泄漏封堵模式

当某一分水支管、用户处或者集水支管处发生泄漏时，该分水支管入口处的水流的流速远超过对应的集水支管出口处的水流的流速，此时分水侧叶轮的转速将明显快于对应的集水侧叶轮的转速，由于集水侧叶轮不能轴向移动，在分水侧叶轮轴上的外螺纹与集水侧叶轮轴内的螺孔之间的螺纹转动过程中，分水侧叶轮与分水侧叶轮轴将一边旋转一边轴向左移，从而使该分水侧叶轮一侧的圆锥盘的外圆锥面压靠于圆锥形阀的阀孔内圆锥面上，并且两者保持密封状态，从而实现了对该泄漏的分水支管的封堵；

3）解除封堵模式

当维护人员通过检修，排除了泄漏点的故障，对电控换向阀进行通电，电控换向阀进入交叉连通模式，同时对泄漏处所对应的分支水管上电磁阀通电并开启电磁阀；

泵送管内的水进入集水器管、集水器、集水总管、各集水支管、各用户、各分水支管、经导流孔进入分水总管、分水器、分水器管、抽水管；

对该泄漏处对应的集水支管一侧的步进电机进行供电，使步进电机通过螺杆驱动制动块右移，并使摩擦块压紧于左侧限位盘上，从而对限位盘进行制动，进而制动了集水侧叶轮轴及集水侧叶轮；

由于该过程中，水逆向流过分水侧叶轮，使得分水侧叶轮反向转动，同时由于集水侧叶轮轴不能旋转，使分水侧叶轮、圆锥盘及分水侧叶轮轴一边旋转一边右移，从而开启圆锥形阀的阀孔；

维修人员可以在窖井内观察并测量该泄漏处对应的分水侧叶轮右端的螺纹回退的轴向位移，在此过程中，其余未出现泄漏的分水支管内的分水侧叶轮反向旋转，未出现泄漏的集水支管内的集水侧叶轮也反向旋转，并且由于之前所述对分水侧叶轮的叶片和集水侧叶轮的叶片进行的设计，此时对应的分水侧叶轮与集水侧叶轮的转速相等，因而未出现泄漏的分水支管内的分水侧叶轮不会轴向移动；

当上述螺纹回退的轴向位移达到设定值A，则对所述电控换向阀、电磁阀进行断电，并控制步进电机反向转动，使摩擦块左移、解除其对限位盘的制动作用；

当解除封堵模式结束时，包括该泄漏处对应的分水支管、集水支管在内的整个装置内都充满了水，当电控换向阀完成切换后，可以使整个装置立即进入前述的正常工作模式，从而使对应的各分水侧叶轮与集水侧叶轮同向同步旋转，防止相应的圆锥盘与圆锥形阀孔的间距及该阀孔的开启大小发生改变；

4）安装调试模式

当该开闭式地埋管分集水器安装好、需要投入使用时，控制所有步进电机驱动摩擦片对限位盘进行制动，即对所有集水侧叶轮进行制动，电控换向阀断电并处于直通相连状态，泵送管中的水经过分水器管、分水器、分水总管、各分水支管、各用户、各集水支管、集水总管、集水器、集水器管到达抽水管；

由于该过程中，各分水侧叶轮的转速都快于对应的集水侧叶轮，使各分水侧叶轮轴边旋转边向左侧轴向移动并通过一侧相邻的圆锥盘封堵圆锥形阀孔；

利用水泵内的流量表的数值来判断是否所有分水支管上的阀孔都被封堵，如果都被封堵，则对所有电磁阀通电并开启该电磁阀，使水能继续在各分水支管、各用户和各集水支管内循环流动直到各分水支管、各集水支管、分水总管、集水总管、分水器、集水器、分水器管、集水器管、泵送管、抽水管都充满水为止；

水处理装置能够除去水中的气泡，使送往泵送管内的水不含气泡，通过观察透明的抽水管中的水中的气泡含量，来判断是否整个系统中都充满水；

对电控换向阀进行通电，电控换向阀进入交叉连通模式，同时保持所有电磁阀的通电状态使各电磁阀保持开启状态，此时整个系统中水的流向将反向，各分水支管内的分水侧叶轮将反向旋转，由于此时所有集水侧叶轮仍然被制动，所有分水侧叶轮、分水侧叶轮轴及圆锥盘将同步地一边旋转一边轴向右移，安装人员通过在窖井中观测各分水侧叶轮轴右端的螺纹的轴向位移，当该轴向位移都达到设定值A则对电控换向阀、各电磁阀断电，同时控制各步进电机反向转动、解除摩擦块对各限位盘的制动作用；

于是，该开闭式地埋管分集水器将进入上述的正常工作模式；

当运行过程中，出现意外情况而使一些分水侧叶轮的轴向位置发生改变，则相应的圆锥盘与圆锥形阀孔的间距及该阀孔的开启大小出现异常，影响了其所在分水侧支管的供水，可以通过安装调试模式重新使所有分水侧叶轮恢复至初始设定的轴向位置，然后再进入正常工作模式。

本发明的有益效果为：

1.本发明公开的开闭式地埋分集水器中通过添加机械自封堵装置可实现对泄漏管道的机械式自动封堵，当泄漏故障被排除后，还能重新解除封堵，使整个分集水器重新正常投入使用，可显著减少因管道泄漏带来的损失；

2.相对于通过安装传感器和报警装置来检测管道泄漏的方式而言，利用机械式的方法来封堵管道以进行后续的排障工作具有时效性高和成本低廉的特性，且机械式组件的损毁率较电子传感装置低，有利延长设备整体的使用寿命。

附图说明

图1为开闭式地埋管分集水器的结构示意图；

图2为机械自封堵装置的结构示意图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为解除封堵模式下的控制流程图；

图5为安装调试模式下的控制流程图。

其中，1-分水器，2-集水器，3-电控换向阀，4-分水总管，5-集水总管，6-分水器管，7-集水器管，8-泵送管，9-抽水管，10-水处理装置，11-水泵，12-分水支管，13-用户，14-集水支管，15-机械自封堵装置；

151-分水侧封堵组件，152-集水侧封堵组件，153-限位件；

1511-分水侧叶轮，1512-分水侧叶轮轴，1513-圆锥盘，1514-圆锥形阀，1515-轴套，1516-外螺纹；

5141-圆锥形阀孔，5142-导流孔，5143-电磁阀；

1521-集水侧叶轮，1522-集水侧叶轮轴，1523-限位盘，1524-螺孔；

1531-滑轨，1532-支架，1533-步进电机，1534-螺杆，1535-滑块，1536-制动块，1537-摩擦块。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

为了能更为简单的对泄漏的管道进行及时有效的封堵，进一步减少泄漏带来的损失，本实施方式中公开一种开闭式地埋管分集水器，包括设置于窖井内的分水器1、集水器2、电控换向阀3、分水总管4和集水总管5，分水器1通过分水器管6与电控换向阀3左端密封连通，集水器2通过集水器管7与电控换向阀3左端密封连通，电控换向阀3右端分别与泵送管8、抽水管9密封连通，泵送管8、抽水管9分别与窖井外的水处理装置10中的水泵11连接；分水器1与分水总管4的上端密封连通，集水器2与集水总管5的上端密封连通；分水总管4分别与各分水支管12的一端密封连通，各分水支管12的另一端分别与对应的用户13一端连通，用户13的另一端分别与对应的集水支管14密封连通，各集水支管14分别与集水总管5密封连通；连接同一用户13的分水支管12入口与集水支管14出口共轴线设置，且在对应设置的分水支管12的入水口和集水支管14的出水口间设有一套机械自封堵装置15；

机械自封堵装置15包括分水侧封堵组件151、集水侧封堵组件152和限位件153，分水侧封堵组件151与集水侧封堵组件152螺纹转动配合，限位件153设在集水侧封堵组件152的上方且连接于分水总管4和集水总管5之间。

分水侧封堵组件151包括分水侧叶轮1511、分水侧叶轮轴1512、圆锥盘1513和圆锥形阀1514，分水侧叶轮1511设在分水支管12的入口处，分水侧叶轮轴1512的一端共轴线固定连接在分水侧叶轮1511的右端、另一端穿过分水总管4上与相应分水支管12相对的另一端壁上的轴套1515后伸出至分水总管4外，且分水侧叶轮轴1512适于密封且旋转配合于轴套1515内，在分水侧叶轮轴1512的外侧端的外环面上设有共轴线的外螺纹1516；圆锥盘1513共轴线且固定地设在分水侧叶轮轴1512上，圆锥形阀1514设在分水侧叶轮1511与圆锥盘1513之间的分水支管12内壁上。

圆锥形阀1514中心设有圆锥形阀孔5141，圆锥形阀孔5141外侧的阀座上设有可以连通左右两腔的数个导流孔5142，各导流孔5142内设有电磁阀5143，圆锥盘1513适于与该圆锥形阀孔5141的圆锥面进行密封配合。

集水侧封堵组件152包括集水侧叶轮1521和集水侧叶轮轴1522，集水侧叶轮1521设在集水支管14的出口处，集水侧叶轮轴1522共轴线固定连接在集水侧叶轮1521的左端，集水侧叶轮轴1522的左端穿过集水总管5上开设的通孔后伸出至集水总管5外，集水侧叶轮轴1522可旋转且密封配合于集水总管5上对应的通孔内，在集水侧叶轮轴1522上固定设置一对限位盘1523，该对限位盘1523分别位于所述集水总管5上对应的通孔的两侧，从而防止集水侧叶轮轴1522沿其轴向移动，限位盘1523与集水总管5壁之间适于转动配合，在集水侧叶轮轴1522的左端内侧设有共轴线的螺孔1524，对应的分水侧叶轮轴1512外侧端面上的外螺纹1516与该螺孔1524适于进行螺纹转动配合，此时分水侧叶轮轴1512与对应的集水侧叶轮轴1522共转动轴线设置。

限位件153包括滑轨1531、支架1532、步进电机1533、螺杆1534、滑块1535和制动块1536，所述滑轨1531固定地设在分水总管4与集水总管5之间，支架1532固定于滑轨1531上，步进电机1533固定连接在支架1532下侧，螺杆1534与步进电机1533右端的转子共轴线连接，并且螺杆1534与滑轨1531平行，滑块1535滑动配合在滑轨1531上，制动块1536固定地连接在滑块1535下端，在制动块1536的左端设有与螺杆1534配合的螺孔，制动块1536通过螺孔活动连接在螺杆1534上且可相对螺杆1534进行沿其轴线方向的移动。

在制动块1536的右端设有摩擦块1537以增强制动块1536与限位盘1523接触时的摩擦力，增强制动效果。

分水总管4与集水总管5为截面为矩形的方管；分水支管12及集水支管14可以部分埋设于地下。

该装置的控制方法如下：

1、正常工作模式

电控换向阀3断电，处于左、右侧直通相连方式，泵送管8内的水通过分水器管6、分水器1、分水总管4进入各分水支管12，然后依次经过各个用户13、相应的集水支管14回到集水总管5内，由集水器2、集水器管7回到抽水管9中，然后流向外界的水泵11后再次进入泵送管8内，从而进行循环往复流动。通过对分水侧叶轮1511的叶片和集水侧叶轮1521的叶片进行设计，此时各分水支管12入口处的分水侧叶轮1511与对应的集水支管14出口处的集水侧叶轮1521以相同的转速同向旋转，则分水侧叶轮轴1512与集水侧叶轮轴1522之间不会轴向地相对移动；

2、泄漏封堵模式

当某一分水支管12、用户13处或者集水支管14处发生泄漏时，该分水支管12入口处的水流的流速远超过对应的集水支管14出口处的水流的流速，此时分水侧叶轮1511的转速将明显快于对应的集水侧叶轮1521的转速，由于集水侧叶轮1521不能轴向移动，在分水侧叶轮轴1512上的外螺纹1516与集水侧叶轮轴1522内的螺孔1524之间的螺纹转动过程中，分水侧叶轮1511与分水侧叶轮轴1512将一边旋转一边轴向左移，从而使该分水侧叶轮1511一侧的圆锥盘1513的外圆锥面、压靠于圆锥形阀1514的圆锥形阀孔5141内圆锥面上，并且两者保持密封状态，从而实现了对该泄漏的分水支管12的封堵；该封堵过程是由机械方式完成，无需控制装置或传感器介入，使整个装置的结构更简单，可靠性更高，同时也实现了封堵过程的自动化。由于在水泵作用下，集水器2及集水总管5内存在负压，因此当某处出现泄漏时，由其余正常工作状态的集水支管14流入集水总管5中的水，不会反向进入出现泄漏故障的集水支管14并从该泄漏处流出，因此不存在该部分的泄漏损失。当该封堵过程完成后，只是该泄漏处所对应的分水支管12、集水支管14不会有水经过，其它未泄漏的分水支管12、用户13和集水支管14仍正常工作，因此保障了最多用户的利益，提高了该自动开闭式地埋管分集水器的运行可靠性和应对故障时的灵活性。

3、解除封堵模式

如图4所示，当维护人员通过检修，排除了泄漏点的故障，对电控换向阀3进行通电，电控换向阀3进入交叉连通模式，同时对泄漏处所对应的分水支管12上的电磁阀5143通电并开启电磁阀5143。泵送管8内的水进入集水器管7、集水器2、集水总管5、各集水支管14、各用户13、各分水支管12、经导流孔5142进入分水总管4、分水器1、分水器管6、抽水管9。

对该泄漏处对应的集水支管14一侧的步进电机1533进行供电，使步进电机1533通过螺杆1534驱动制动块1536右移，并使摩擦块1537压紧于左侧限位盘1523上，从而对限位盘1523进行制动，从而制动了集水侧叶轮轴1522及集水侧叶轮1521。由于该过程中，水逆向流过分水侧叶轮1511，使得分水侧叶轮1511反向转动，同时由于集水侧叶轮轴1522不能旋转，使分水侧叶轮1511、圆锥盘1513及分水侧叶轮轴1512一边旋转一边右移，从而开启圆锥形阀1514的阀孔5141。维修人员可以在窖井内观察并测量该泄漏处对应的分水侧叶轮1511右端的螺纹回退的轴向位移，在此过程中，其余未出现泄漏的分水支管12内的分水侧叶轮1511反向旋转，未出现泄漏的集水支管14内的集水侧叶轮1521也反向旋转，并且由于之前所述对分水侧叶轮1511的叶片和集水侧叶轮1521的叶片进行的设计，此时对应的分水侧叶轮1511与集水侧叶轮1521的转速相等，因而未出现泄漏的分水支管12内的分水侧叶轮1511不会轴向移动。

当上述螺纹回退的轴向位移达到设定值A，则对所述电控换向阀3、电磁阀5143进行断电，并控制步进电机1533反向转动，使摩擦块1537左移、解除其对限位盘1523的制动作用。

当解除封堵模式结束时，包括该泄漏处对应的分水支管12、集水支管14在内的整个装置内都充满了水，当电控换向阀3完成切换后，可以使整个装置立即进入前述的正常工作模式，从而使对应的各分水侧叶轮1511与集水侧叶轮1521同向同步旋转，防止相应的圆锥盘1513与圆锥形阀孔5141的间距及该阀孔的开启大小发生改变。

4、安装调试模式

如图5所示，当该开闭式地埋管分集水器安装好、需要投入使用时，控制所有步进电机1533驱动摩擦片1537对限位盘1523进行制动，即对所有集水侧叶轮1521进行制动，电控换向阀3断电并处于直通相连状态，泵送管8中的水经过分水器管6、分水器1、分水总管4、各分水支管12、各用户13、各集水支管14、集水总管5、集水器2、集水器管7到达抽水管9。由于该过程中，各分水侧叶轮1511的转速都快于对应的集水侧叶轮1521，使各分水侧叶轮轴1512边旋转边向左侧轴向移动并通过一侧相邻的圆锥盘1513封堵圆锥形阀孔5141；利用水泵11内的流量表的数值来判断是否所有分水支管12上的阀孔都被封堵，如果都被封堵，则对所有电磁阀5143通电并开启该电磁阀5143，使水能继续在各分水支管12、各用户13和各集水支管14内循环流动直到各分水支管12、各集水支管14、分水总管4、集水总管5、分水器1、集水器2、分水器管6、集水器管7、泵送管8、抽水管9都充满水为止。水处理装置10能够除去水中的气泡，使送往泵送管8内的水不含气泡，通过观察透明的抽水管9中的水中的气泡含量，来判断是否整个系统中都充满水。

对电控换向阀3进行通电，电控换向阀3进入交叉连通模式，同时保持所有电磁阀5143的通电状态使各电磁阀5143保持开启状态，此时整个系统中水的流向将反向，各分水支管12内的分水侧叶轮1511将反向旋转，由于此时所有集水侧叶轮1521仍然被制动，所有分水侧叶轮1511、分水侧叶轮轴1512及圆锥盘1513将同步地一边旋转一边轴向右移，安装人员通过在窖井中观测各分水侧叶轮轴1512右端的螺纹的轴向位移，当该轴向位移都达到设定值A则对电控换向阀3、各电磁阀5143断电，同时控制各步进电机1533反向转动、解除摩擦块1537对各限位盘1523的制动作用。

于是，该开闭式地埋管分集水器将进入上述的正常工作模式。

当运行过程中，出现意外情况而使一些分水侧叶轮1511的轴向位置发生改变，则相应的圆锥盘1513与圆锥形阀孔5141的间距及该阀孔的开启大小出现异常，影响了其所在分水支管12的供水，可以通过安装调试模式重新使所有分水侧叶轮1511恢复至初始设定的轴向位置，然后再进入正常工作模式。

上述设定值A的作用是，当分水侧叶轮轴1512轴向位移超过设定值A后，圆锥盘1513与圆锥形阀孔5141的间距足够大，阀孔开启的大小不会影响水流对分水侧叶轮1511叶片的冲击作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (6)

1.一种开闭式地埋管分集水器，其特征在于，包括设置于窖井内的分水器、集水器、电控换向阀、分水总管和集水总管，分水器通过分水器管与电控换向阀左端密封连通，集水器通过集水器管与电控换向阀左端密封连通，电控换向阀右端分别与泵送管、抽水管密封连通，泵送管、抽水管分别与窖井外的水处理装置中的水泵连接；

分水器与分水总管的上端密封连通，集水器与集水总管的上端密封连通；分水总管分别与各分水支管的一端密封连通，各分水支管的另一端分别与对应的用户一端连通，用户的另一端分别与对应的集水支管密封连通，各集水支管分别与集水总管密封连通；

连接同一用户的分水支管入口与集水支管出口共轴线设置，且在对应设置的分水支管的入水口和集水支管的出水口间设有一套机械自封堵装置；

机械自封堵装置包括分水侧封堵组件、集水侧封堵组件和限位件，分水侧封堵组件与集水侧封堵组件螺纹转动配合，限位件设在集水侧封堵组件的上方且连接于分水总管和集水总管之间；

所述分水侧封堵组件包括分水侧叶轮、分水侧叶轮轴、圆锥盘和圆锥形阀，分水侧叶轮设在分水支管的入口处，分水侧叶轮轴的一端共轴线固定连接在分水侧叶轮的右端、另一端穿过分水总管上与相应分水支管相对的另一端壁上的轴套后伸出至分水总管外，且分水侧叶轮轴适于密封且旋转配合于轴套内，在分水侧叶轮轴的外侧端的外环面上设有共轴线的外螺纹；圆锥盘共轴线且固定地设在分水侧叶轮轴上，圆锥形阀设在分水侧叶轮与圆锥盘之间的分水支管内壁上；

所述集水侧封堵组件包括集水侧叶轮和集水侧叶轮轴，集水侧叶轮设在集水支管的出口处，集水侧叶轮轴共轴线固定连接在集水侧叶轮的左端，集水侧叶轮轴的左端穿过集水总管上开设的通孔后伸出至集水总管外，集水侧叶轮轴可旋转且密封配合于集水总管上对应的通孔内，在集水侧叶轮轴的左端内侧设有共轴线的螺孔，对应的分水侧叶轮轴外侧端面上的外螺纹与该螺孔适于进行螺纹转动配合，此时分水侧叶轮轴与对应的集水侧叶轮轴共转动轴线设置；

所述限位件包括滑轨、支架、步进电机、螺杆、滑块和制动块，所述滑轨固定地设在分水总管与集水总管之间，支架固定于滑轨上，步进电机固定连接在支架下侧，螺杆与步进电机右端的转子共轴线连接，并且螺杆与滑轨平行，滑块滑动配合在滑轨上，制动块固定地连接在滑块下端，在制动块的左端设有与螺杆配合的螺孔，制动块通过螺孔活动连接在螺杆上且可相对螺杆进行沿其轴线方向的移动；

圆锥形阀中心设有圆锥形阀孔，圆锥形阀孔外侧的阀座上设有可以连通左右两腔的数个导流孔，各导流孔内设有电磁阀，圆锥盘适于与该圆锥形阀孔的圆锥面进行密封配合。

2.如权利要求1所述的开闭式地埋管分集水器，其特征在于，在集水侧叶轮轴上固定设置一对限位盘，该对限位盘分别位于集水总管上对应的通孔两侧，从而防止集水侧叶轮轴沿其轴向移动，限位盘与集水总管壁之间适于转动配合。

3.如权利要求2所述的开闭式地埋管分集水器，其特征在于，在制动块的右端设有摩擦块。

4.如权利要求3所述的开闭式地埋管分集水器，其特征在于，所述分水总管与集水总管为截面为矩形的方管。

5.如权利要求4所述的开闭式地埋管分集水器，其特征在于，所述分水支管及集水支管部分埋设于地下。

6.如权利要求1-5中任一项所述的开闭式地埋管分集水器的控制方法，其特征在于，不同模式下的控制方法如下：

1）正常工作模式

电控换向阀断电，处于左、右侧直通相连方式，泵送管内的水通过分水器管、分水器、分水总管进入各分水支管，然后依次经过各个用户、相应的集水支管回到集水总管内，由集水器、集水器管回到抽水管中，然后流向外界的水泵后再次进入泵送管内，从而进行循环往复流动；通过对分水侧叶轮的叶片和集水侧叶轮的叶片进行设计，此时各分水支管入口处的分水侧叶轮与对应的集水支管出口处的集水侧叶轮以相同的转速同向旋转，则分水侧叶轮轴与集水侧叶轮轴之间不会轴向地相对移动；

2）泄漏封堵模式

当某一分水支管、用户处或者集水支管处发生泄漏时，该分水支管入口处的水流的流速远超过对应的集水支管出口处的水流的流速，此时分水侧叶轮的转速将明显快于对应的集水侧叶轮的转速，由于集水侧叶轮不能轴向移动，在分水侧叶轮轴上的外螺纹与集水侧叶轮轴内的螺孔之间的螺纹转动过程中，分水侧叶轮与分水侧叶轮轴将一边旋转一边轴向左移，从而使该分水侧叶轮一侧的圆锥盘的外圆锥面压靠于圆锥形阀的阀孔内圆锥面上，并且两者保持密封状态，从而实现了对该泄漏的分水支管的封堵；

3）解除封堵模式

当维护人员通过检修，排除了泄漏点的故障，对电控换向阀进行通电，电控换向阀进入交叉连通模式，同时对该泄漏处所对应的分支水管上的电磁阀通电并开启电磁阀；

泵送管内的水进入集水器管、集水器、集水总管、各集水支管、各用户、各分水支管、经导流孔进入分水总管、分水器、分水器管、抽水管；

对该泄漏处对应的集水支管一侧的步进电机进行供电，使步进电机通过螺杆驱动制动块右移，并使摩擦块压紧于左侧限位盘上，从而对限位盘进行制动，进而制动了集水侧叶轮轴及集水侧叶轮；

由于该过程中，水逆向流过分水侧叶轮，使得分水侧叶轮反向转动，同时由于集水侧叶轮轴不能旋转，使分水侧叶轮、圆锥盘及分水侧叶轮轴一边旋转一边右移，从而开启圆锥形阀的阀孔；

维修人员可以在窖井内观察并测量该泄漏处对应的分水侧叶轮右端的螺纹回退的轴向位移，在此过程中，其余未出现泄漏的分水支管内的分水侧叶轮反向旋转，未出现泄漏的集水支管内的集水侧叶轮也反向旋转，并且由于之前所述对分水侧叶轮的叶片和集水侧叶轮的叶片进行的设计，此时对应的分水侧叶轮与集水侧叶轮的转速相等，因而未出现泄漏的分水支管内的分水侧叶轮不会轴向移动；

当上述螺纹回退的轴向位移达到设定值A，则对所述电控换向阀、电磁阀进行断电，并控制步进电机反向转动，使摩擦块左移、解除其对限位盘的制动作用；

当解除封堵模式结束时，包括该泄漏处对应的分水支管、集水支管在内的整个装置内都充满了水，当电控换向阀完成切换后，可以使整个装置立即进入前述的正常工作模式，从而使对应的各分水侧叶轮与集水侧叶轮同向同步旋转，防止相应的圆锥盘与圆锥形阀孔的间距及该阀孔的开启大小发生改变；

4）安装调试模式

当该开闭式地埋管分集水器安装好、需要投入使用时，控制所有步进电机驱动摩擦片对限位盘进行制动，即对所有集水侧叶轮进行制动，电控换向阀断电并处于直通相连状态，泵送管中的水经过分水器管、分水器、分水总管、各分水支管、各用户、各集水支管、集水总管、集水器、集水器管到达抽水管；

由于该过程中，各分水侧叶轮的转速都快于对应的集水侧叶轮，使各分水侧叶轮轴边旋转边向左侧轴向移动并通过一侧相邻的圆锥盘封堵圆锥形阀孔；

利用水泵内的流量表的数值来判断是否所有分水支管上的阀孔都被封堵，如果都被封堵，则对所有电磁阀通电并开启所有电磁阀，使水能继续在各分水支管、各用户和各集水支管内循环流动直到各分水支管、各集水支管、分水总管、集水总管、分水器、集水器、分水器管、集水器管、泵送管、抽水管都充满水为止；

水处理装置能够除去水中的气泡，使送往泵送管内的水不含气泡，通过观察透明的抽水管中的水中的气泡含量，来判断是否整个系统中都充满水；

对电控换向阀进行通电，电控换向阀进入交叉连通模式，同时保持所有电磁阀的通电状态使各电磁阀保持开启状态，此时整个系统中水的流向将反向，各分水支管内的分水侧叶轮将反向旋转，由于此时所有集水侧叶轮仍然被制动，所有分水侧叶轮、分水侧叶轮轴及圆锥盘将同步地一边旋转一边轴向右移，安装人员通过在窖井中观测各分水侧叶轮轴右端的螺纹的轴向位移，当该轴向位移都达到设定值A则对电控换向阀、各电磁阀断电，同时控制各步进电机反向转动、解除摩擦块对各限位盘的制动作用；

于是，该开闭式地埋管分集水器将进入上述的正常工作模式；

当运行过程中，出现意外情况而使一些分水侧叶轮的轴向位置发生改变，则相应的圆锥盘与圆锥形阀孔的间距及该阀孔的开启大小出现异常，影响了其所在分水侧支管的供水，可以通过安装调试模式重新使所有分水侧叶轮恢复至初始设定的轴向位置，然后再进入正常工作模式。

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