CN113653162A - 一种磁悬浮缓冲减震井盖及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磁悬浮缓冲减震井盖，它包括U形井盖，所述U形井盖的底端固定有支撑板，所述支撑板的底端固定安装有高强永磁铁；所述高强永磁铁的下端面支撑安装有第一弹簧，所述第一弹簧的底端支撑在电磁铁的顶端，所述电磁铁安装在集成盒的内部；所述集成盒与电磁铁相连，并提供其产生电磁力的电能。利用磁悬浮原理结合弹簧减震消能解决了普通井盖排水不及时和抗震性能差、井盖周边路面混凝土易沉降剪切破坏等问题。
Description
技术领域
本发明涉及市政井盖技术领域，具体为一种磁悬浮缓冲减震井盖及使用方法。
背景技术
现有的下水道井盖大多为圆形或方形，材料多为铸铁或水泥。井盖裸露于地表，处于路面结构层中，在人为扰动和车辆碾压等冲击荷载作用下，容易出现破损、塌陷、侧翻等问题。井盖病害若不能及时发现和处置，不但会给地下管线管理、市民生活及交通出行带来不便，还有可能危及群众生命财产安全。此外，汽车碾压路过时造成噪音，造成汽车震动，损害汽车零部件的快速磨损。下水道维修时还会导致路面公路交通堵塞。
对于一些污水管道，为防止沼气等难闻气体外溢，大多污水管道井盖仅留两个开启孔，导致在在夏天雨水多发季节，一方面城市管廊排水系统无法及时排除路面积水，影响道路交通；另一方面，漫溢的水流导致井盖被冲起，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁悬浮缓冲减震井盖及使用方法，利用磁悬浮原理结合弹簧减震消能解决了普通井盖排水不及时和抗震性能差、井盖周边路面混凝土易沉降剪切破坏等问题。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种磁悬浮缓冲减震井盖，它包括U形井盖，所述U形井盖的底端固定有支撑板，所述支撑板的底端固定安装有高强永磁铁；所述高强永磁铁的下端面支撑安装有第一弹簧，所述第一弹簧的底端支撑在电磁铁的顶端，所述电磁铁安装在集成盒的内部；所述集成盒与电磁铁相连，并提供其产生电磁力的电能。
所述U形井盖采用铸铁材料铸造成型；所述U形井盖的顶部外圆环为实心平面，内圆为格栅状镂空网格用于过滤。
所述支撑板的顶端与U形井盖的外壁之间焊接固定有加劲肋。
所述高强永磁铁通过采用镶嵌安装方式固定在位于支撑板底端的橡胶嵌固槽内部。
所述电磁铁固定安装在位于集成盒顶端的橡胶嵌固槽的内部。
所述集成盒的内安装有压力传感器和电流信号调节器，所述电流信号调节器根据传感器压力值大小，控制直流电流驱动模块输出与该压力值相匹配的直流电流，使电磁铁产生相应磁力的磁场，对高强永磁铁产生反作用力。
所述U形井盖的底端中心部位固定有杆件，所述杆件上固定有限位板，所述限位板的顶部支撑有第二弹簧，所述第二弹簧的顶端支撑有锥形集水箱，所述锥形集水箱的顶端与U形井盖的下端面相配合。
所述杆件的顶端通过垫板焊接固定在U形井盖的底端；所述锥形集水箱的顶端固定有软磁硅胶密封条，所述软磁硅胶密封条与U形井盖的底端构成密封接触配合；所述锥形集水箱采用渗透系数为1×10-3 mm/s的透水石。
所述杆件的底端固定安装有用于发电的转子发电装置，所述转子发电装置在下水道水流的冲击下会产生电量储存起来为电磁铁提供电力。
磁悬浮缓冲减震井盖的使用方法：
当行驶车辆经过U形井盖时，产生的冲击荷载会通过U形井盖下部支撑板传递到安装有高强永磁铁的橡胶嵌固套，通过橡胶嵌固套传递到第一弹簧，最终传递至集成盒上，集成盒内的电流信号调节器会根据压力传感器反馈的压力大小调节输入电流大小，增强电磁铁的磁力以抵抗限制高强永磁铁的下移，同时动态的转化为磁场能，减小外界扰动对被缓冲物的作用力，从而使被缓冲物震动幅度小甚至不产生震动；第一弹簧会通过自身的压缩变形缓冲一部分冲击荷载，磁力与弹力二者的协同作用，最终消除冲击荷载对U形井盖的破坏；
在没有车辆经过时，集成盒内不会产生压力的变化，此时电流信号调节器断开，电路中没有电流，电磁铁不会产生磁力；当上部传递至压力集成盒内的压力P≤1500N时，电流信号调节器不工作，只有当压力P>1500N时，所述电流信号调节器根据传感器压力值大小，控制一直流电流驱动模块输出与该压力值相匹配的直流电流，使电磁铁产生相应的磁场，对高强永磁铁产生反作用力，进而节省电磁铁的工作时间节约电量；
在暴雨天气，路面的积水会通过U形井盖的格栅状镂空网格流入锥形集水箱，当雨水量比较大时，流入锥形集水箱中的雨水来不及渗出，在重力作用下会压第二缩弹簧，沿着杆件向下移动，锥形集水箱的外侧边缘粘结的软磁硅胶密封条与U形井盖脱离，实现U形井盖侧流通道的打开，水流沿着镂空U形井盖快速排入管道；
在晴朗天气，锥形集水箱的外侧边缘粘结的软磁硅胶密封条与U形井盖外环紧密吸附，锥形集水箱与软磁硅胶密封条在一定程度上阻止污水管道内沼气的流出。
本发明有如下有益效果：
1.井盖与井座采用一体化U形设计方法，车辆轮胎碾压井盖时对其产生的瞬时冲击力可通过弹簧和电磁铁与高强永磁铁磁极间斥力使冲击动能转化为弹性势能和磁场能实现动态平衡，在产生位移较小的情况下实现消能作用，可有效防止长时间井盖周边混凝土沉降最终导致的剪切破坏的现象发生。
2.排水方式与传统井盖相比，顶部格栅状镂空网格可大幅提升雨水流入量，集水箱集满水后在自重作用力下可实现井盖侧流通道的打开，排水性能优异，可有效解决暴雨内涝天气时因井盖排水能力差导致路面大量积水等问题。
3.普通的弹簧伸缩位移有限，刚度固定，难以有效调节弹力，因此其减震力固定，在不同承载下难以起到相适应的减震作用；而该磁悬浮缓冲减震井盖可根据外界冲击压力大小改变电磁铁的磁力，协同弹簧的弹力伸缩，二者协同作用可适应不同承载下的减震作业。
4. 通过转子发电装置，可将水流的冲击动能转化为电能储存起来为电磁铁提供电力，实现无需外部电源，节能环保。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的一种磁悬浮缓冲减震井盖纵向剖面示意图。
图2为橡胶嵌固槽截面图。
图3为U形井盖俯视图。
图中：U形井盖1、高强永磁铁2、第一弹簧4、电磁铁5、橡胶嵌固槽6、集成盒7、锥形集水箱8、第二弹簧9、杆件10、转子发电装置12、垫板13、软磁硅胶密封条14、加劲肋15、限位板16。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-3，一种磁悬浮缓冲减震井盖，它包括U形井盖1，所述U形井盖1的底端固定有支撑板，所述支撑板的底端固定安装有高强永磁铁2；所述高强永磁铁2的下端面支撑安装有第一弹簧4，所述第一弹簧4的底端支撑在电磁铁5的顶端，所述电磁铁5安装在集成盒7的内部；所述集成盒7与电磁铁5相连，并提供其产生电磁力的电能。通过采用本发明的减震井盖，其利用磁悬浮原理结合弹簧减震消能解决了普通井盖排水不及时和抗震性能差、井盖周边路面混凝土易沉降剪切破坏等问题。而且有效的减小了车辆经过井盖时所产生的噪声。
进一步的，所述U形井盖1采用铸铁材料铸造成型；所述U形井盖1的顶部外圆环为实心平面，内圆为格栅状镂空网格用于过滤。通过采用上述结构的井盖，在保证了其有效排水的同时，增强了其结构强度。
进一步的，所述支撑板的顶端与U形井盖1的外壁之间焊接固定有加劲肋15。通过上述的加劲肋15保证了支撑板的连接强度。
进一步的，所述高强永磁铁2通过采用镶嵌安装方式固定在位于支撑板底端的橡胶嵌固槽6内部。通过上述的固定安装方式，保证了对高强永磁铁2固定的可靠性，方式其发生脱落的问题。
进一步的，所述电磁铁5固定安装在位于集成盒7顶端的橡胶嵌固槽6的内部。通过上述的安装方式，能够保证了电磁铁5固定的可靠性，而且保证了对集成盒7固定的可靠性。
进一步的，所述集成盒7的内安装有压力传感器和电流信号调节器，所述电流信号调节器根据传感器压力值大小，控制直流电流驱动模块输出与该压力值相匹配的直流电流，使电磁铁5产生相应磁力的磁场，对高强永磁铁2产生反作用力。通过上述的集成盒7能够在收到压力时自动的控制输出电流，进而实现对电磁铁5的控制，以达到控制电磁力大小的目的，保证了其能够对高强永磁铁2产生足够的反作用力，起到缓冲的效果。
进一步的，所述U形井盖1的底端中心部位固定有杆件10，所述杆件10上固定有限位板16，所述限位板16的顶部支撑有第二弹簧9，所述第二弹簧9的顶端支撑有锥形集水箱8，所述锥形集水箱8的顶端与U形井盖1的下端面相配合。通过上述的结构能够通过锥形集水箱8起到集水的目的，进而通过水流来发电。此外，通过上述的第二弹簧9能够始终将锥形集水箱8顶紧，进而使其顶部紧贴U形井盖1，达到集水效果。
进一步的，所述杆件10的顶端通过垫板13焊接固定在U形井盖1的底端；所述锥形集水箱8的顶端固定有软磁硅胶密封条14，所述软磁硅胶密封条14与U形井盖1的底端构成密封接触配合；所述锥形集水箱8采用渗透系数为1×10-3 mm/s的透水石。通过上述的软磁硅胶密封条14能够起到密封的效果。
进一步的，所述杆件10的底端固定安装有用于发电的转子发电装置12，所述转子发电装置12在下水道水流的冲击下会产生电量储存起来为电磁铁5提供电力。通过转子发电装置12起到发电的目的。
实施例2：
磁悬浮缓冲减震井盖的使用方法：
当行驶车辆经过U形井盖1时，产生的冲击荷载会通过U形井盖1下部支撑板传递到安装有高强永磁铁2的橡胶嵌固套6，通过橡胶嵌固套6传递到第一弹簧4，最终传递至集成盒7上，集成盒内的电流信号调节器会根据压力传感器反馈的压力大小调节输入电流大小，增强电磁铁5的磁力以抵抗限制高强永磁铁2的下移，同时动态的转化为磁场能，减小外界扰动对被缓冲物的作用力，从而使被缓冲物震动幅度小甚至不产生震动；第一弹簧4会通过自身的压缩变形缓冲一部分冲击荷载，磁力与弹力二者的协同作用，最终消除冲击荷载对U形井盖1的破坏；
实施例3：
在没有车辆经过时，集成盒7内不会产生压力的变化，此时电流信号调节器断开，电路中没有电流，电磁铁5不会产生磁力；当上部传递至压力集成盒7内的压力P≤1500N时，电流信号调节器不工作，只有当压力P>1500N时，所述电流信号调节器根据传感器压力值大小，控制一直流电流驱动模块输出与该压力值相匹配的直流电流，使电磁铁5产生相应的磁场，对高强永磁铁2产生反作用力，进而节省电磁铁的工作时间节约电量；
实施例4：
在暴雨天气，路面的积水会通过U形井盖1的格栅状镂空网格流入锥形集水箱8，当雨水量比较大时，流入锥形集水箱8中的雨水来不及渗出，在重力作用下会压第二缩弹簧9，沿着杆件10向下移动，锥形集水箱8的外侧边缘粘结的软磁硅胶密封条14与U形井盖1脱离，实现U形井盖1侧流通道的打开，水流沿着镂空U形井盖1快速排入管道；
实施例5：
在晴朗天气，锥形集水箱8的外侧边缘粘结的软磁硅胶密封条14与U形井盖1外环紧密吸附，锥形集水箱8与软磁硅胶密封条14在一定程度上阻止污水管道内沼气的流出。
Claims (10)
1.一种磁悬浮缓冲减震井盖，其特征在于：它包括U形井盖（1），所述U形井盖（1）的底端固定有支撑板，所述支撑板的底端固定安装有高强永磁铁（2）；所述高强永磁铁（2）的下端面支撑安装有第一弹簧（4），所述第一弹簧（4）的底端支撑在电磁铁（5）的顶端，所述电磁铁（5）安装在集成盒（7）的内部；所述集成盒（7）与电磁铁（5）相连，并提供其产生电磁力的电能。
2.根据权利要求1所述一种磁悬浮缓冲减震井盖，其特征在于：所述U形井盖（1）采用铸铁材料铸造成型；所述U形井盖（1）的顶部外圆环为实心平面，内圆为格栅状镂空网格用于过滤。
3.根据权利要求1所述一种磁悬浮缓冲减震井盖，其特征在于：所述支撑板的顶端与U形井盖（1）的外壁之间焊接固定有加劲肋（15）。
4.根据权利要求1所述一种磁悬浮缓冲减震井盖，其特征在于：所述高强永磁铁（2）通过采用镶嵌安装方式固定在位于支撑板底端的橡胶嵌固槽（6）内部。
5.根据权利要求1所述一种磁悬浮缓冲减震井盖，其特征在于：所述电磁铁（5）固定安装在位于集成盒（7）顶端的橡胶嵌固槽（6）的内部。
6.根据权利要求1所述一种磁悬浮缓冲减震井盖，其特征在于：所述集成盒（7）的内安装有压力传感器和电流信号调节器，所述电流信号调节器根据传感器压力值大小，控制直流电流驱动模块输出与该压力值相匹配的直流电流，使电磁铁（5）产生相应磁力的磁场，对高强永磁铁（2）产生反作用力。
7.根据权利要求1所述一种磁悬浮缓冲减震井盖，其特征在于：所述U形井盖（1）的底端中心部位固定有杆件（10），所述杆件（10）上固定有限位板（16），所述限位板（16）的顶部支撑有第二弹簧（9），所述第二弹簧（9）的顶端支撑有锥形集水箱（8），所述锥形集水箱（8）的顶端与U形井盖（1）的下端面相配合。
8.根据权利要求7所述一种磁悬浮缓冲减震井盖，其特征在于：所述杆件（10）的顶端通过垫板（13）焊接固定在U形井盖（1）的底端；所述锥形集水箱（8）的顶端固定有软磁硅胶密封条（14），所述软磁硅胶密封条（14）与U形井盖（1）的底端构成密封接触配合；所述锥形集水箱（8）采用渗透系数为1×10-3 mm/s的透水石。
9.根据权利要求7所述一种磁悬浮缓冲减震井盖，其特征在于：所述杆件（10）的底端固定安装有用于发电的转子发电装置（12），所述转子发电装置（12）在下水道水流的冲击下会产生电量储存起来为电磁铁（5）提供电力。
10.权利要求1-9任意一项所述磁悬浮缓冲减震井盖的使用方法，其特征在于：
当行驶车辆经过U形井盖（1）时，产生的冲击荷载会通过U形井盖（1）下部支撑板传递到安装有高强永磁铁（2）的橡胶嵌固套（6），通过橡胶嵌固套（6）传递到第一弹簧（4），最终传递至集成盒（7）上，集成盒内的电流信号调节器会根据压力传感器反馈的压力大小调节输入电流大小，增强电磁铁（5）的磁力以抵抗限制高强永磁铁（2）的下移，同时动态的转化为磁场能，减小外界扰动对被缓冲物的作用力，从而使被缓冲物震动幅度小甚至不产生震动；第一弹簧（4）会通过自身的压缩变形缓冲一部分冲击荷载，磁力与弹力二者的协同作用，最终消除冲击荷载对U形井盖（1）的破坏；
在没有车辆经过时，集成盒（7）内不会产生压力的变化，此时电流信号调节器断开，电路中没有电流，电磁铁（5）不会产生磁力；当上部传递至压力集成盒（7）内的压力P≤1500N时，电流信号调节器不工作，只有当压力P>1500N时，所述电流信号调节器根据传感器压力值大小，控制一直流电流驱动模块输出与该压力值相匹配的直流电流，使电磁铁（5）产生相应的磁场，对高强永磁铁（2）产生反作用力，进而节省电磁铁的工作时间节约电量；
在暴雨天气，路面的积水会通过U形井盖（1）的格栅状镂空网格流入锥形集水箱（8），当雨水量比较大时，流入锥形集水箱（8）中的雨水来不及渗出，在重力作用下会压第二缩弹簧（9），沿着杆件（10）向下移动，锥形集水箱（8）的外侧边缘粘结的软磁硅胶密封条（14）与U形井盖（1）脱离，实现U形井盖（1）侧流通道的打开，水流沿着镂空U形井盖（1）快速排入管道；
在晴朗天气，锥形集水箱（8）的外侧边缘粘结的软磁硅胶密封条（14）与U形井盖（1）外环紧密吸附，锥形集水箱（8）与软磁硅胶密封条（14）在一定程度上阻止污水管道内沼气的流出。
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2021
- 2021-08-17 CN CN202110944386.1A patent/CN113653162A/zh active Pending
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