CN115341644B - 一种基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置，支撑架包括水位感应腔、控制腔和截流腔，控制腔设于截流腔的上方，水位感应腔与控制腔相邻，且位于截流腔的上游。橡胶坝设于截流腔内，橡胶坝的顶部设有排气孔，且与截流腔的顶部连接。升降柱设于控制腔，升降柱的底部与排气孔滑动配合。水位控制组件设于水位感应腔，水位控制组件包括浮球、控制杆，限位件和延时件，控制杆的底部与浮球连接，上部与升降柱的上部传动连接，控制杆的运动方向与升降柱的运动方向相同；限位件设于浮球上方；延时件与控制杆连接。本发明能利用橡胶坝上游的水位高度自动启动橡胶坝排气收缩，污水对底部沉积物进行冲刷，且橡胶坝能自动复位。

Description

一种基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置

技术领域

本发明涉及排水管道治理技术领域，具体为一种基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置。

背景技术

随着我国城市建设的不断加快，排水管道越建越长，污水处理厂越来越多，使得我国城市污水处理能力持续提升。排水管道是排水系统的重要组成部分，也是城市水循环的重要通路，主要包括分流制下的雨水、污水管道，以及合流制排水管道。其中，分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管道内排除的系统，分流制对于水体的污染程度较低；合流制排水系统是将生活污水，工业废水和雨水混合在同渠内排除的排水系统，因此，合流制对于水体的污染程度相对较高。近年来，我国许多大城市已形成了较为完善的分流制排水管道系统，但是由于历史遗留及现实改造难的原因，许多老城区的排水管网仍然有大量的合流制系统存在。由于污水系统建设滞后于雨水系统、没有同步实施污染源纳管等各方面的原因，导致部分本应该接入污水管网的污水被混接到雨水管网，使得部分分流制系统也并没有做到真正意义上的雨污分流。

旱季时，污水的流速低，其中的大量污染物沉积在排水管道中，即“藏污纳垢”；雨天时，存在于大气和地表的污染物以及雨水管道中的大量沉积物被雨水冲刷至天然水体，即“零存整取”。排水管道内的污水处于小流量，低流速的状态时，因水力冲刷不足，污水中的颗粒物会在重力作用下，汇聚大量有机物聚集于管道底部形成沉积物。当排水管道内的污水长时间保持低流速状态时，底部沉积物中有机物成分便会因长时间处于缺氧状态而发酵，一方面会使得沉积物变得黑臭，另一方面也会使沉积物粘度进一步增加，使底部沉积物更加难以冲刷。沉积物长期处于排水管道中会变得黑臭，下雨时，黑臭的沉积物会随着雨水进入自然水体，污染水资源。因此对于分流制混接雨水管道和合流制管道来说，排水管道内的污水沉积物会造成水体黑臭污染。

发明内容

为了解决现有技术中低流速污水中的颗粒物在排水管道中沉积的问题，本发明提供了一种基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置，包括：

支撑架，所述支撑架设于所述排水管道，所述支撑架包括水位感应腔、控制腔和截流腔，所述控制腔设于所述截流腔的上方，所述水位感应腔与所述控制腔相邻，且位于所述截流腔的上游；

橡胶坝，所述橡胶坝设于所述截流腔内，并通过输气管与外部充压泵连通，所述橡胶坝的顶部设有排气孔，且与所述截流腔的顶部连接，所述橡胶坝的底部设有伸缩排水管，所述伸缩排水管设有防水阀；

升降柱，所述升降柱设于所述控制腔，所述升降柱的底部与所述排气孔滑动配合，所述升降柱的中部设有信号发射器，所述控制腔内设有多个信号接收器；

水位控制组件，所述水位控制组件设于所述水位感应腔，所述水位控制组件包括浮球、控制杆，限位件和延时件，所述控制杆的底部与所述浮球连接，上部与所述升降柱的上部传动连接，所述控制杆的运动方向与所述升降柱的运动方向相同；所述限位件设于所述浮球上方，用于限制浮球的高度；所述延时件与所述控制杆连接，用于控制升降柱在预设时间段内停止动作；

控制器，所述控制器分别与所述信号接收器、充压泵和防水阀通信连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述升降柱通过齿轮组与所述控制杆传动连接，所述控制腔的顶部设有限位轮，用于对所述升降柱限位，所述升降柱远离所述限位轮的一侧设有与所述齿轮组啮合的凸齿。

所述限位件包括限位臂和限位环，所述限位环套设于所述控制杆，且通过限位臂与所述水位感应腔连接。

所述延时件包括取水器、第一配重块和连接线，所述连接线的一端与所述第一配重块连接，另一端通过定滑轮与所述控制杆连接，所述取水器套设于所述连接线；所述取水器内设有取水腔，所述取水器的底部设有贯穿的取水口，所述第一配重块为锥形，所述取水口的形状与所述第一配重块横截面的形状相同；所述取水器的底部设有出水口。

所述浮球设有第二配重块。

所述信号接收器包括从下到上依次设置的第一信号接收器、第二信号接收器和第三信号接收器；所述第一信号接收器用于感应所述信号发射器并控制所述充压泵开启和所述防水阀关闭，所述第二信号接收器用于感应所述信号发射器并控制所述充压泵开启和所述防水阀关闭，所述第三信号接收器用于感应所述信号发射器并控制所述充压泵关闭和所述防水阀开启。

所述橡胶坝内设有绷簧，所述绷簧的一端与所述橡胶坝的顶部连接，另一端与所述橡胶坝的底部连接。

所述伸缩排水管设于所述支撑架的下方，用于排出所述橡胶坝内的液体和气体。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过设置橡胶坝对排水管道内低流速、小流量的污水进行拦截，当橡胶坝上游的水位达到排污水位时，橡胶坝向上收缩，污水对底部沉积物进行冲刷并排放至下游，减少排水管道内颗粒物沉积。雨季时，橡胶坝收缩，不会影响排水管道的正常排水功能。通过设置升降柱与橡胶坝顶部的排气孔密封滑动配合可以控制橡胶坝的密封和排气。通过设置水位控制组件感知水位变化并驱动升降柱运动，当升降柱离开橡胶坝时，橡胶坝开始排气收缩。通过设置信号发射器和多个信号接收器用于感应升降柱的位置，控制器控制充压泵和防水阀的启动和关闭，当橡胶坝排气时，充压泵关闭，当橡胶坝封闭时，充压泵充气并稳压。本发明能利用橡胶坝上游的水位高度自动启动橡胶坝排气收缩，污水对底部沉积物进行冲刷，且橡胶坝能自动复原对污水进行拦截。对于污水管道及合流制管道，本装置可推动沉积物向下游管道移动至污水处理厂，从而达到清淤效果；对于混入污水的分流制雨水管道，可在本装置后设置沉泥井等辅助设施，将污水收纳回污水管道。因此本装置除适用于污水管道外，也适用于雨水管道或合流制管道。本装置具有简单可靠，经济环保的特点，只需要对现有的排水管道进行简单改造，即可满足要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明的侧视图；

图2是图1中A-A向剖面示意图；

图3是图图1中B-B向剖面示意图；

图4是截流状态示意图；

图5是泄流状态示意图；

图6是雨季排水状态示意图。

附图标记：

1、排水管道；2、支撑架；21、水位感应腔；22、控制腔；23、截流腔；3、橡胶坝；31、输气管；32、排气孔；33、伸缩排水管；34、防水阀；35、绷簧；4、升降柱；41、信号发射器；42、信号接收器；421、第一信号接收器；422、第二信号接收器；423、第三信号接收器；5、水位控制组件；51、浮球；52、控制杆；53、限位件；531、限位臂；532、限位环；54、延时件；541、取水器；542、第一配重块；543、连接线；544、取水口；545、出水口；546、第二配重块；6、齿轮组；7、限位轮；8、排污水位。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

图1示例了本发明的侧视图，图2是图1中A-A向剖面示意图，图3是图图1中B-B向剖面示意图，图5示例了泄流状态示意图，如图1-3和图5所示，本实施例的基于充、排气的排水管道1橡胶坝3自动拦截冲洗装置，包括支撑架2、橡胶坝3、升降柱4、水位控制组件5和控制器，支撑架2设于排水管道1内，支撑架2包括水位感应腔21、控制腔22和截流腔23，控制腔22设于截流腔23的上方，水位感应腔21与控制腔22相邻，且位于截流腔23的上游。有弹性的橡胶坝3设于截流腔23内，并通过输气管31与外部充压泵(图中未示出)连通，充气泵可以通过输气管31向橡胶坝3内输送气体并维持橡胶坝3内的压强。橡胶坝3的顶部设有排气孔32，且橡胶坝3的顶端与截流腔23的顶部连接，橡胶坝3内的气体可以通过排气孔32排出，橡胶坝3可以向上收缩。橡胶坝3的底部设有伸缩排水管33，橡胶坝3内的气体和液体可以通过伸缩排水管33排出，伸缩排水管33设有防水阀34，防水阀34可以控制伸缩排水管33是否通畅，防水阀34可以为防水电磁阀。升降柱4设于控制腔22，升降柱4的底部与排气孔32密封滑动配合，排气孔32可以设置橡胶圈，升降柱4的中部设有信号发射器41，控制腔22内设有多个信号接收器42，信号接收器42用于感应信号发射器41的位置。水位控制组件5设于水位感应腔21，水位控制组件5包括浮球51、控制杆52，限位件53和延时件54，控制杆52的底部与浮球51连接，上部与升降柱4的上部传动连接，控制杆52的运动方向与升降柱4的运动方向相同。限位件53设于浮球51上方，用于限制浮球51的高度，当浮球51达到该高度时，升降柱4与橡胶坝3分离。延时件54与控制杆52连接，用于控制升降柱4在预设时间段内停止动作。控制器(图中未示出)分别与信号接收器42、充压泵和防水阀34通信连接。控制器能接收信号接收器42传输的信号并控制充压泵和防水阀34的启动和关闭。

旱季时，排水管道1中的污水处于低流速、小流量状态，充压泵对橡胶坝3充气和稳压，且橡胶坝3能对排水管道1底部进行封堵，阻止水流通过。当橡胶坝3上游的水位逐渐上升时，由于浮球51的浮力作用，控制杆52上升并传动带动升降柱4上升。当上游水位达到排污水位8时，限位件53阻止控制杆52继续上升，且升降柱4离开橡胶坝3，信号接收器42感受信号发射器41的位置并将信号传送至控制器，控制器控制充压泵关闭且防水阀34开启，橡胶坝3开始快速排气收缩，污水对底部沉积物进行冲刷并排放至下游。水位开始下降，延时件54使得控制杆52保持在该高度一段时间之后，控制杆52开始下降，升降柱4也开始下降并与排气孔32密封滑动连接，阻止排气孔32排气，信号接收器42感受信号发射器41的位置并将信号传送至控制器，控制器控制充压泵开启且防水阀34关闭，橡胶坝3开始膨胀并逐渐对排水管道1底部进行封堵，橡胶坝3重新对污水进行截流，循环往复。雨季时，控制杆52一直处于最高位且橡胶坝3收缩，不会影响排水管道1的正常排水功能。

本发明通过设置橡胶坝3对排水管道1内低流速、小流量的污水进行拦截，当橡胶坝3上游的水位达到排污水位8时，橡胶坝3向上收缩，污水对底部沉积物进行冲刷并排放至下游，减少排水管道1内颗粒物沉积。图6示例了雨季排水状态示意图，如图6所示，雨季时，橡胶坝3收缩，不会影响排水管道1的正常排水功能。通过设置升降柱4与橡胶坝3顶部的排气孔32密封滑动配合可以控制橡胶坝3的密封和排气。通过设置水位控制组件5感知水位变化并驱动升降柱4运动，当升降柱4离开橡胶坝3时，橡胶坝3开始排气收缩。通过设置信号发射器41和多个信号接收器42用于感应升降柱4的位置，控制器控制充压泵和防水阀34的启动和关闭，当橡胶坝3排气时，充压泵关闭，当橡胶坝3封闭时，充压泵充气并稳压。本发明能利用橡胶坝3上游的水位高度自动启动橡胶坝3排气收缩，污水对底部沉积物进行冲刷，且橡胶坝3能自动复原对污水进行拦截。因此本装置除适用于污水管道外，也适用于雨水管道或合流制管道。本装置具有简单可靠，经济环保的特点，只需要对现有的排水管道1进行简单改造，即可满足要求。

根据本发明的实施例，图4示例了截流状态示意图，如图1和图4所示，升降柱4通过齿轮组6与控制杆52传动连接，控制腔22的顶部设有限位轮7，用于对升降柱4限位，升降柱4远离限位轮7的一侧设有与齿轮组6啮合的凸齿。限位轮7中部的外径小于限位轮7两端的外径，当升降柱4上升至控制腔22的顶部时，限位轮7对升降柱4限位。齿轮组6包括啮合的两个齿轮，即第一齿轮和第二齿轮，控制杆52与第一齿轮啮合，升降柱4与第二齿轮啮合，控制杆52和升降柱4能同向运动。

根据本发明的实施例，如图1-2所示，限位件53包括限位臂531和限位环532，限位环532套设于控制杆52，且通过限位臂531与水位感应腔21连接。限位件53也可以是与水位感应腔21连接的柱体，但是利用限位环532对浮球51限位，稳定性更高。

根据本发明的实施例，如图1-2和图3所示，延时件54包括取水器541、第一配重块542和连接线543，连接线543的一端与第一配重块542连接，另一端通过定滑轮与控制杆52连接，取水器541套设于连接线543，取水器541位于水位感应腔21外。连接线543可以为钢丝绳。取水器541内设有取水腔，取水器541的底部设有贯穿的取水口544，第一配重块542为锥形，取水口544的形状与第一配重块542横截面的形状相同。取水器541的底部设有出水口545，出水口545的内径远小于取水口544的内径。第一配重块542可以为圆锥形，取水口544为圆形。当延时件54进入水中时，取水器541的浮力大于重力，取水器541与第一配重块542分离，污水通过取水口544进入取水腔，当水位下降时，延时件54离开水体，取水口544被第一配重块542封堵，污水通过出水口545流出，出水口545的内径远小于取水口544的内径，污水自取水器541缓慢流出。

根据本发明的实施例，如图4所示，浮球51设有第二配重块546。

根据本发明的实施例，如图1和图3-4所示，信号接收器42包括从下到上依次设置的第一信号接收器421、第二信号接收器422和第三信号接收器423；第一信号接收器421用于感应信号发射器41并控制充压泵开启和防水阀34关闭，第二信号接收器422用于感应信号发射器41并控制充压泵开启和防水阀34关闭，第三信号接收器423用于感应信号发射器41并控制充压泵关闭和防水阀34开启。当信号接收器42升到最高处时，第三信号接收器423接收信号，控制器控制充压泵关闭和防水阀34开启，橡胶坝3快速收缩；当信号接收器42逐渐下降时，第二信号接收器422接收信号，控制器充压泵开启和防水阀34关闭，橡胶坝3逐渐膨胀；当升降柱4处于最低处时，第一信号接收器421接收信号，控制器充压泵开启和防水阀34关闭，充压泵对橡胶坝3进行稳压。

根据本发明的实施例，如图1和图5所示，橡胶坝3内设有绷簧35，绷簧35的一端与橡胶坝3的顶部连接，另一端通过拉环与橡胶坝3的底部连接。当橡胶坝3膨胀时，绷簧35拉伸，当橡胶坝3泄气时，绷簧35快速收缩，橡胶坝3也快速收缩，有利于污水对底部沉积物进行冲刷。

根据本发明的实施例，如图5所示，伸缩排水管33设于支撑架2的下方，用于排出橡胶坝3内的液体和气体。通过排气孔32进入橡胶坝3内的污水可以从伸缩排水管33排出。伸缩排水管33设置为可伸缩。

浮球51建议10～15cm，输气管31建议DN20～DN25，伸缩排水管33建议DN25～DN32，控制杆52和升降柱4应采用轻型材料制作，减少其本身质量的影响。

本发明工作原理：旱季时，排水管道1中的污水处于低流速、小流量状态，第二配重块546重力G2+控制杆52和升降柱4组合重力G3＞第一配重块542重力G1，升降柱4处于最低处，充压泵对橡胶坝3先充气后稳压，升降柱4阻止橡胶坝3排气，橡胶坝3能对排水管道1底部进行封堵，阻止水流通过。当橡胶坝3上游的水位H逐渐上升时，浮球51浮力F1+第一配重块542重力G1＞第二配重块546重力G2+控制杆52和升降柱4组合重力G3，浮球51开始上升并传动带动升降柱4上升。当上游水位H达到排污水位8时，限位件53阻止控制杆52继续上升，且升降柱4完全脱离橡胶坝3，第三信号接收器423接收信号，并将信号传送至控制器，控制器控制充压泵关闭且防水阀34开启，橡胶坝3通过排气孔32和伸缩排水管33开始快速排气，橡胶坝3向上收缩，污水对底部沉积物进行冲刷，污水对冲积物排放至下游。随着污水排放，水位开始下降，浮球51浮力F1减小，但是由于取水器541及内部水重力G4+第一配重块542重力G1＞第二配重块546重力G2+控制杆52和升降柱4组合重力G3，控制杆52仍然暂时保持不动，随着时间的延长，取水器541内部污水通过出水口545排出，取水器541及内部水重量G4逐渐降低至0，第二配重块546重力G2+控制杆52和升降柱4组合重力G3＞第一配重块542重力G1，控制杆52开始下滑，升降柱4也开始下降并与排气孔32密封滑动连接，阻止排气孔32排气，第二信号接收器422接收信号，并将信号传送至控制器，控制器控制充压泵开启且防水阀34关闭，橡胶坝3开始膨胀并逐渐对排水管道1底部进行封堵，橡胶坝3重新对污水进行截流，循环往复。雨季时，由于浮球51浮力F1+第一配重块542重力G1＞第二配重块546重力G2+控制杆52和升降柱4组合重力G3，第三信号接收器423接收信号并控制充压泵关闭，橡胶坝3收缩，不会影响排水管道1的正常排水功能。随着雨水水位降低，排水管道1内也逐渐复位至原始旱季排水状态。本发明中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案，实施例中未提及的、能实现实施例中相关功能的结构为现有技术。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置，其特征在于，包括：

支撑架，所述支撑架设于所述排水管道，所述支撑架包括水位感应腔、控制腔和截流腔，所述控制腔设于所述截流腔的上方，所述水位感应腔与所述控制腔相邻，且位于所述截流腔的上游；

橡胶坝，所述橡胶坝设于所述截流腔内，并通过输气管与外部充压泵连通，所述橡胶坝的顶部设有排气孔，且与所述截流腔的顶部连接，所述橡胶坝的底部设有伸缩排水管，所述伸缩排水管设有防水阀；

升降柱，所述升降柱设于所述控制腔，所述升降柱的底部与所述排气孔密封滑动配合，所述升降柱的中部设有信号发射器，所述控制腔内设有多个信号接收器；

水位控制组件，所述水位控制组件设于所述水位感应腔，所述水位控制组件包括浮球、控制杆，限位件和延时件，所述控制杆的底部与所述浮球连接，上部与所述升降柱的上部传动连接，所述控制杆的运动方向与所述升降柱的运动方向相同；所述限位件设于所述浮球上方，用于限制浮球的高度；所述延时件与所述控制杆连接，用于控制升降柱在预设时间段内停止动作；

控制器，所述控制器分别与所述信号接收器、充压泵和防水阀通信连接；

所述延时件包括取水器、第一配重块和连接线，所述连接线的一端与所述第一配重块连接，另一端通过定滑轮与所述控制杆连接，所述取水器套设于所述连接线；所述取水器内设有取水腔，所述取水器的底部设有贯穿的取水口，所述第一配重块为锥形，所述取水口的形状与所述第一配重块横截面的形状相同；所述取水器的底部设有出水口；

所述浮球设有第二配重块。

2.根据权利要求1所述的基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置，其特征在于，所述升降柱通过齿轮组与所述控制杆传动连接，所述控制腔的顶部设有限位轮，用于对所述升降柱限位，所述升降柱远离所述限位轮的一侧设有与所述齿轮组啮合的凸齿。

3.根据权利要求1或2所述的基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置，其特征在于，所述限位件包括限位臂和限位环，所述限位环套设于所述控制杆，且通过限位臂与所述水位感应腔连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置，其特征在于，所述信号接收器包括从下到上依次设置的第一信号接收器、第二信号接收器和第三信号接收器；所述第一信号接收器用于感应所述信号发射器并控制所述充压泵开启和所述防水阀关闭，所述第二信号接收器用于感应所述信号发射器并控制所述充压泵开启和所述防水阀关闭，所述第三信号接收器用于感应所述信号发射器并控制所述充压泵关闭和所述防水阀开启。

5.根据权利要求1或2所述的基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置，其特征在于，所述橡胶坝内设有绷簧，所述绷簧的一端与所述橡胶坝的顶部连接，另一端与所述橡胶坝的底部连接。

6.根据权利要求1或2所述的基于充、排气的排水管道橡胶坝自动拦截冲洗装置，其特征在于，所述伸缩排水管设于所述支撑架的下方，用于排出所述橡胶坝内的液体和气体。