CN111364354A - 一种基于公路工程路面排水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于公路工程路面排水装置及方法，包括高架桥体、流水槽、壳体；所述高架桥体的两侧预埋有多个“V”型流水槽，所述流水槽内部设有清理机构；所述流水槽下方连接有导水管，所述导水管延伸至高架桥体的下方，所述导水管另一端与壳体上部连通；所述壳体内部设有增压机构，所述壳体成封闭状态；通过在流水槽内设置的清理机构，在排水时，有效对过滤网进行清理，防止排水过程中的泥沙沉积，影响正常的排水；同时在壳体内设置增压机构，在壳体的储水室内形成虹吸效应，从而提高流水的瞬时排水量，提高排水速率；并通过负压抽吸作用实现一定的清洁能力。

Description

一种基于公路工程路面排水装置及方法

技术领域

本发明属于公路工程排水技术领域，尤其涉及一种基于公路工程路面排水装置及方法。

背景技术

高架桥使现在化城市交通系统中的重要组成部分，对缓解城市的交通压力起到关键性作用，高架桥的排水性能的优劣对高架桥的桥体安全和高架桥的交通安全有很大影响，传统的高架桥排水系统主要依赖水流自身的重力，通过设置下水管道进行排水。

中国专利申请CN201621334208.8公开了一种路面排水系统，旨在提供一种使得相邻两道路排水沟之间连接更加紧密的路面排水系统，其技术方案要点是在将相邻两道路排水沟进行连接时，首先将相邻两道路排水沟相靠近的连接板相互抵触在一起，再将夹块安装于连接板沿排水沟槽体宽度方向的两侧，夹块在与相邻两连接板相抵触时，相邻两连接板分别与开口的侧壁相抵触；排水效率有待提升，且容易堵塞排水管道。

现有的排水方式，排水量小，由于路面有泥沙，在发生强降雨时，容易造成泥沙堵塞排水口和排水管道，同时，桥面积水深度超过安全限值，使轿车行车时容易出现趴窝，熄火等事故，严重影响正常的公共交通，如果高架桥长时间存有较深的水，甚至会影响桥体本身的混凝土结构，加速桥体的老化，影响桥体的正常使用寿命。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种基于公路工程路面排水装置及方法，解决了背景技术中的问题，通过在流水槽内设置的清理机构，在排水时，有效对过滤网进行清理，防止排水过程中的泥沙沉积，影响正常的排水；同时在壳体内设置增压机构，在壳体的储水室内形成虹吸效应，从而提高流水的瞬时排水量，提高排水速率；并通过负压抽吸作用实现一定的清洁能力。

本发明提供如下技术方案：

一种基于公路工程路面排水装置，包括高架桥体、流水槽、壳体；所述高架桥体的两侧预埋有多个“V”型流水槽，所述流水槽内部设有清理机构；所述流水槽下方连接有导水管，所述导水管延伸至高架桥体的下方，所述导水管另一端与壳体上部连通；所述壳体内部设有增压机构，所述壳体成封闭状态；所述壳体的底部设有下水管，所述下水管内设有过滤网；所述壳体内部设有第一隔板，第一隔板左侧为储水实；第一隔板的上部设有出气口；所述第一隔板远离导水管的一侧的腔室内设有第二隔板，所述第二隔板的下方设有电机，电机与壳体连接；所述电机的输出轴上连接有凸轮，所述凸轮另一端连接有移动杆，所述移动杆的一端连接有滑动板。

优选的，所述第二隔板的上方腔时内设有第三个隔板，所述第三隔板靠近上下两端的位置均开设有通气孔；所述移动杆贯穿第二隔板，且与第二隔板滑动连接；所述滑动板的周围设有橡胶层，所述橡胶层与壳体和第三隔板均密封滑动连接；所述滑动板两侧的壳体上均开设有进气门，所述进气门设在壳体内侧，且与壳体活动连接。

优选的，所述凸轮设有凹槽，所述移动杆的另一端连接有滑块，所述滑块与凹槽滑动连接；所述移动杆下方设有固定块，所述固定块开设有滑槽，所述移动杆与滑槽匹配滑动连接。

优选的，所述流水槽顶部设有篦子，所述篦子上开设有多个流水孔；所述清理机构包括固定盒，所述固定盒与流水槽连接；所述固定盒上方设有进水口，所述进水口与流水孔连通，所述固定盒上方设有出水口。

优选的，所述固定盒内设有水轮转子，所述水轮转子上方对应进水口；所述水轮转子中间转动连接有转轴，所述转轴的一端贯穿固定盒，且转轴连接有曲轴；所述曲轴的另一侧设有销轴，所述销轴转动连接有连杆，所述连杆通过销轴与曲轴转动连接。

优选的，所述连杆的另一端另一端连接有弹簧，所述弹簧的另一端连接有锥形捣块，所述锥形捣块位于所述过滤网的上方。

优选的，所述导水管和下水管呈“S”型结构。

优选的，所述导水管和下水管均与壳体内的储水室连通，配合导水管和下水管呈“S”型结构和增压机构，形成虹吸效应。

优选的，所述水轮转子的转轴通过轴承与所述固定盒转动连接。

所述过滤网为金属过滤网，优选的，为钢丝过滤网。

另外，增压机构在作用时，当滑动板向下运动时，下方进气门受气压作用力闭合，上方进气门打开，气体从下方通气孔进入，从出气口进入到储水室，使储水室压强增大，所述出气口被隔板分开，一部分与下方进气口连通，另一部分与上方进气口连通；当滑动板向上运动时，上方进气门受气压作用力闭合，下方进气门打开，气体从上方通气孔进入，从出气口进入到储水室使储水室压强增大；而且此工作过程中，通过设置的活动进气门不会从进气口漏气。

优选的，为了防止壳体内的储水室水面过高，防止水从出气口进入到第三隔板右侧，影响装置正常工作，所述壳体的储水室压强P满足大于等于3000Pa小于等于8000Pa；高架桥高度h与下水管直径d满足：h/d大于等于100小于等于800。

为了进一步提高排水速率，提高瞬时排水量，下水管直径d,压强P，高架桥高度h与泄流量Q满足以下公式：

Q＝μ·πd²(Phv/g)^1/2；

上式中，d单位cm；h单位为m；P单位为kPa；v为下水管水流流速，单位M/s；g为质量常量；π为圆周率；μ为流量系数，取值范围为0.365-6.698。

优选的，一种基于公路工程路面排水方法，包括以下步骤：

S1：将流水槽预埋在高架桥两侧，流水槽下方通过导水管与壳体连接；

S2：如果路面有积水时，积水通过流水槽流入导水管，在经过流水槽时，通过在固定盒内设置的水轮转子，经过水流的驱动，带动曲轴和连杆做上下的循环往复运动，在连杆的下方设置弹簧和锥形捣块，通过往复运动击打过滤网，将过滤网的上泥浆击落，避免对过滤网的清洗，同时有效防止过滤网堵塞，避免排水失灵；

S3：当流水通过壳体时，通过设置的“S”型下水管进行液封；打开电机，电机带动设置的凸轮，进一步使移动杆做往复运动，滑动板做往复运动的同时，使气体从进行门进入，经通气孔，再从出气口排出排到壳体的左侧的储水室，增加储水室的压强，在壳体的储水室内形成虹吸效应，从而加速水流从下水管排出，提高排水速率。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明一种基于公路工程路面排水装置及方法，通过在固定盒内设置的水轮转子，经过水流的驱动，带动曲轴和连杆做上下的循环往复运动，在连杆的下方设置弹簧和锥形捣块，通过往复运动击打过滤网，将过滤网的上泥浆击落，避免对过滤网的清洗，同时有效防止过滤网堵塞。

(2)本发明一种基于公路工程路面排水装置及方法，电机带动设置的凸轮，进一步使移动杆做往复运动，滑动板做往复运动的同时，使气体从进行门进入，经通气孔，再从出气口排出排到壳体的左侧的储水室，增加储水室的压强，在壳体的储水室内形成虹吸效应，从而加速水流从下水管排出，提高排水速率。

(3)本发明一种基于公路工程路面排水装置及方法，通过限值下水管直径d,压强P，高架桥高度h与泄流量Q之间的关系，进一步提高下水管的瞬时泄流量，避免路面积水。

(4)本发明一种基于公路工程路面排水装置及方法，通过设置水轮转子，利用水流的作用驱动连杆，达到了节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的流水槽结构示意图。

图3是本发明的凸轮结构示意图。

图4是本发明的捣块结构示意图。

图5是本发明的滑动板示意图。

图6是本发明的进气门结构示意图。

图中：1、高架桥体；2、流水槽；3、壳体；4、导水管；5、第二隔板；6、第三隔板；7、电机；8、凸轮；9、移动杆；10、滑动板；11、通气孔；12、出气口；13、下水管；14、篦子；15、流水孔；16、固定盒；17、进水口；18、水轮转子；19、转轴；20、曲轴；21、销轴；22、连杆；23、弹簧；24、捣块；25、过滤网；26、出水口；27、凹槽；28、固定块；29、滑槽；30、橡胶层；31、第一隔板；32、滑块；33、进气门。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1-6，一种基于公路工程路面排水装置，包括高架桥体1、流水槽2、壳体3；所述高架桥体1的两侧预埋有多个“V”型流水槽2，所述流水槽2内部设有清理机构；所述流水槽2下方连接有导水管4，所述导水管4延伸至高架桥体1的下方，所述导水管4另一端与壳体3上部连通；所述壳体3内部设有增压机构，所述壳体3成封闭状态；所述壳体3的底部设有下水管13，所述下水管13内设有过滤网25；所述壳体3内部设有第一隔板31，第一隔板31左侧为储水实；第一隔板31的上部设有出气口12；所述第一隔板31远离导水管4的一侧的腔室内设有第二隔板5，所述第二隔板5的下方设有电机7，电机7与壳体3连接；所述电机7的输出轴上连接有凸轮8，所述凸轮8另一端连接有移动杆9，所述移动杆9的一端连接有滑动板10。

所述第二隔板5的上方腔时内设有第三个隔板，所述第三隔板6靠近上下两端的位置均开设有通气孔11；所述移动杆9贯穿第二隔板5，且与第二隔板5滑动连接；所述滑动板10的周围设有橡胶层30，所述橡胶层30与壳体3和第三隔板6均密封滑动连接；所述滑动板10两侧的壳体3上均开设有进气门33，所述进气门33设在壳体3内侧，且与壳体3活动连接。

实施例二：

与实施例一的不同之处在于，所述凸轮8设有凹槽27，所述移动杆9的另一端连接有滑块32，所述滑块32与凹槽27滑动连接；所述移动杆9下方设有固定块28，所述固定块28开设有滑槽29，所述移动杆9与滑槽29匹配滑动连接。

所述流水槽2顶部设有篦子14，所述篦子14上开设有多个流水孔15；所述清理机构包括固定盒16，所述固定盒16与流水槽2连接；所述固定盒16上方设有进水口17，所述进水口17与流水孔15连通，所述固定盒16上方设有出水口26。

所述固定盒16内设有水轮转子18，所述水轮转子18上方对应进水口17；所述水轮转子18中间转动连接有转轴19，所述转轴19的一端贯穿固定盒16，且转轴19连接有曲轴20；所述曲轴20的另一侧设有销轴21，所述销轴21转动连接有连杆22，所述连杆22通过销轴21与曲轴20转动连接。

所述连杆22的另一端另一端连接有弹簧23，所述弹簧23的另一端连接有锥形捣块24，所述锥形捣块24位于所述过滤网25的上方。

所述导水管4和下水管13呈“S”型结构。

所述导水管4和下水管13均与壳体3内的储水室连通，配合导水管4和下水管13呈“S”型结构和增压机构，形成虹吸效应。

所述水轮转子18的转轴19通过轴承与所述固定盒16转动连接。

所述过滤网25为金属过滤网25，优选的，为钢丝过滤网25。

实施例三：

在实施例一、二的基础上，为了防止壳体3内的储水室水面过高，防止水从出气口12进入到第三隔板6右侧，影响装置正常工作，所述壳体3的储水室压强P满足大于等于3000Pa小于等于8000Pa；高架桥高度h与下水管13直径d满足：h/d大于等于100小于等于800。

为了进一步提高排水速率，提高瞬时排水量，下水管13直径d,压强P，高架桥高度h与泄流量Q满足以下公式：

Q＝μ·πd²(Phv/g)^1/2；

上式中，d单位cm；h单位为m；P单位为kPa；v为下水管13水流流速，单位M/s；g为质量常量；π为圆周率；μ为流量系数，取值范围为0.365-6.698。

实施例四

在实施例一、二、三的基础上，一种基于公路工程路面排水方法，包括以下步骤：

S1：将流水槽2预埋在高架桥两侧，流水槽2下方通过导水管4与壳体3连接；

S2：如果路面有积水时，积水通过流水槽2流入导水管4，在经过流水槽2时，通过在固定盒16内设置的水轮转子18，经过水流的驱动，带动曲轴20和连杆22做上下的循环往复运动，在连杆22的下方设置弹簧23和锥形捣块24，通过往复运动击打过滤网25，将过滤网25的上泥浆击落，避免对过滤网25的清洗，同时有效防止过滤网25堵塞，避免排水失灵；

S3：当流水通过壳体3时，通过设置的“S”型下水管13进行液封；打开电机7，电机7带动设置的凸轮8，进一步使移动杆9做往复运动，滑动板10做往复运动的同时，使气体从进行门进入，经通气孔11，再从出气口12排出排到壳体3的左侧的储水室，增加储水室的压强，在壳体3的储水室内形成虹吸效应，从而加速水流从下水管13排出，提高排水速率。

通过上述技术方案得到的装置是一种基于公路工程路面排水装置及方法，通过在固定盒16内设置的水轮转子18，经过水流的驱动，带动曲轴20和连杆22做上下的循环往复运动，在连杆22的下方设置弹簧23和锥形捣块24，通过往复运动击打过滤网25，将过滤网25的上泥浆击落，避免对过滤网25的清洗，同时有效防止过滤网25堵塞；电机7带动设置的凸轮8，进一步使移动杆9做往复运动，滑动板10做往复运动的同时，另外，增压机构在作用时，当滑动板10向下运动时，下方进气门33受气压作用力闭合，上方进气门33打开，气体从下方通气孔11进入，从出气口12进入到储水室，使储水室压强增大，所述出气口12被隔板分开，一部分与下方进气口连通，另一部分与上方进气口连通；当滑动板10向上运动时，上方进气门33受气压作用力闭合，下方进气门33打开，气体从上方通气孔11进入，从出气口12进入到储水室使储水室压强增大；而且此工作过程中，通过设置的活动进气门33不会从进气口漏气。增加储水室的压强，在壳体3的储水室内形成虹吸效应，从而加速水流从下水管13排出，提高排水速率；通过限值下水管13直径d,压强P，高架桥高度h与泄流量Q之间的关系，进一步提高下水管13的瞬时泄流量，避免路面积水；通过设置水轮转子18，利用水流的作用驱动连杆22，节约了能源，防止积水，延长了公路使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于公路工程路面排水装置，包括高架桥体(1)、流水槽(2)、壳体(3)；其特征在于，所述高架桥体(1)的两侧设有多个流水槽(2)，所述流水槽(2)内部设有清理机构；所述流水槽(2)下方连接有导水管(4)，所述导水管(4)延伸至高架桥体(1)的下方，所述导水管(4)另一端与壳体(3)上部连通；所述壳体(3)内部设有增压机构，所述壳体(3)成封闭状态；所述壳体(3)的底部设有下水管(13)，所述下水管(13)内设有过滤网(25)；所述壳体(3)内部设有第一隔板(31)，第一隔板(31)左侧为储水实；第一隔板(31)的上部设有出气口(12)；所述第一隔板(31)远离导水管(4)的一侧的腔室内设有第二隔板(5)，所述第二隔板(5)的下方设有电机(7)，电机(7)与壳体(3)连接；所述电机(7)的输出轴上连接有凸轮(8)，所述凸轮(8)另一端连接有移动杆(9)，所述移动杆(9)的一端连接有滑动板(10)。

2.根据权利要求1所述一种基于公路工程路面排水装置，其特征在于，所述第二隔板(5)的上方腔时内设有第三个隔板，所述第三隔板(6)靠近上下两端的位置均开设有通气孔(11)；所述移动杆(9)贯穿第二隔板(5)，且与第二隔板(5)滑动连接；所述滑动板(10)的周围设有橡胶层(30)，所述橡胶层(30)与壳体(3)和第三隔板(6)均密封滑动连接；所述滑动板(10)两侧的壳体(3)上均开设有进气门(33)，所述进气门(33)设在壳体(3)内侧，且与壳体(3)活动连接。

3.根据权利要求1-2任一项所述一种基于公路工程路面排水装置，其特征在于，所述凸轮(8)设有凹槽(27)，所述移动杆(9)的另一端连接有滑块(32)，所述滑块(32)与凹槽(27)滑动连接；所述移动杆(9)下方设有固定块(28)，所述固定块(28)开设有滑槽(29)，所述移动杆(9)与滑槽(29)匹配滑动连接。

4.根据权利要求1所述一种基于公路工程路面排水装置，其特征在于，所述流水槽(2)顶部设有篦子(14)，所述篦子(14)上开设有多个流水孔(15)；所述清理机构包括固定盒(16)，所述固定盒(16)与流水槽(2)连接；所述固定盒(16)上方设有进水口(17)，所述进水口(17)与流水孔(15)连通；所述固定盒(16)上方设有出水口(26)。

5.根据权利要求1-4任一项所述一种基于公路工程路面排水装置，其特征在于，所述固定盒(16)内设有水轮转子(18)，所述水轮转子(18)上方对应进水口(17)；所述水轮转子(18)中间转动连接有转轴(19)，所述转轴(19)的一端贯穿固定盒(16)，且转轴(19)连接有曲轴(20)；所述曲轴(20)的另一侧设有销轴(21)，所述销轴(21)转动连接有连杆(22)，所述连杆(22)通过销轴(21)与曲轴(20)转动连接。

6.根据权利要求5所述一种基于公路工程路面排水装置，其特征在于，所述连杆(22)的另一端另一端连接有弹簧(23)，所述弹簧(23)的另一端连接有锥形捣块(24)，所述锥形捣块(24)位于所述过滤网(25)的上方。

7.根据权利要求1所述一种基于公路工程路面排水装置，其特征在于，所述导水管(4)和下水管(13)呈“S”型结构。

8.一种用于权利要求1-6任一项一种基于公路工程路面排水方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将流水槽预埋在高架桥两侧，流水槽下方通过导水管与壳体连接；

S2：如果路面有积水时，积水通过流水槽流入导水管，在经过流水槽时，通过在固定盒内设置的水轮转子，经过水流的驱动，带动曲轴和连杆做上下的循环往复运动，在连杆的下方设置弹簧和锥形捣块，通过往复运动击打过滤网，将过滤网的上泥浆击落，避免对过滤网的清洗，同时有效防止过滤网堵塞，避免排水失灵；

S3：当流水通过壳体时，通过设置的“S”型下水管进行液封；打开电机，电机带动设置的凸轮，进一步使移动杆做往复运动，滑动板做往复运动的同时，使气体从进行门进入，经通气孔，再从出气口排出排到壳体的左侧的储水室，增加储水室的压强，在壳体的储水室内形成虹吸效应，从而加速水流从下水管排出，提高排水速率。

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