CN212202050U - 多功能竖井 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多功能竖井，包括井体，井体上部设置有进水口，井体内设置有第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板上设置有排水结构，排水结构连接有排水管，排水管的下端延伸至井体的底部且连接有弯头；第二支撑板上设置有立轴式的水力发电机，水力发电机的主轴连接有竖直的传动轴，传动轴的下端延伸至井体的底部，且传动轴的下部设置有叶轮，弯头的排水端朝向叶轮。利用水流的冲击带动叶轮转动，叶轮带动传动轴和水力发电机的主轴转动，水力发电机将动能转换为电能，这些电能可供竖井内部的用电设备使用，从而降低能耗，节省运行成本。此外，由于水流的动能被消耗了一部分，可减小对竖井底部的冲击力，保证竖井底部的使用寿命。

Description

多功能竖井

技术领域

本实用新型涉及城市排水系统领域，尤其是一种多功能竖井。

背景技术

近年来，随着城市化进程的不断推进，城市建设规模不断扩大，硬地铺装和建筑物等不透水用地面积增加，改变了流域下垫面条件，使得降雨入渗、截留等大为减少，致使降雨产流时间缩短、泄流速度加快、径流量和洪峰流量大为增加，城市排水系统能力不足和排水标准偏低等问题日益凸显。此外，由于极端天气频发，从而导致城市暴雨内涝频发、溢流污染等事件频繁发生,不仅对道路交通、居民出行造成困难,更引发了下游水体黑臭等灾害,严重威胁着城市的发展和人民的生命财产安全。

目前我国大部分城市面临的暴雨内涝和面源污染等问题，为有效解决这一类问题，对城市原有排水系统的改造和完善刻不容缓。但受空间条件、改造费用、施工影响等因素的限制，对浅层管网改造难度较大且效果不甚明显。因此，具有海绵城市建设理念的深隧排水系统工程成为解决城市内涝灾害的主要途径。深隧工程具有雨水调蓄、排水调蓄和控制合流溢流污染的功能。深隧排水系统主要由主隧道、竖井、排水泵组、通风设施、排泥设施5部分组成。其中竖井作为合流污水或暴雨径流通过浅层管网管进入深隧的进水点，在降雨时，将多余雨水或合流污水经由竖井送入到地下的深层隧道，以此来减轻浅层排水管网的压力，减少城市路面积水，防止发生内涝影响交通运输。由此可见，深隧中竖井的合理设计对于雨污水的转输和深隧排水系统的安全稳定运行极为重要。

由于竖井的深度较大，水流对井底的冲力较大，容易导致井底损伤，目前，一般是通过铺设卵石来减缓水流冲击，但效果不够理想。此外，由于竖井内会安装一些用电设备如电动阀门、风机、泵等，要消耗电能，目前都是利用城市市电作为电源，能耗较高，且电线布置难度较大，增加了施工和运行成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多功能竖井，能够减小水流对竖井底部的冲击，并且能够利用水流发电，为竖井内部的用电设备提供电能，降低系统的运行成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：多功能竖井，包括井体，井体的上部设置有进水口，所述井体内从上至下依次设置有第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板上设置有排水结构，所述排水结构连接有排水管，所述排水管的下端延伸至井体的底部且连接有弯头；所述第二支撑板上设置有立轴式的水力发电机，所述水力发电机的主轴连接有竖直的传动轴，所述传动轴的下端延伸至井体的底部，且传动轴的下部设置有叶轮，所述弯头的排水端朝向叶轮。

进一步地，所述第一支撑板的上方设置有第三支撑板，所述第三支撑板上设置有连通第三支撑板上方空间和下方空间的水流通道，所述第三支撑板上表面设置有格栅除污机，所述进水口和水流通道分别位于格栅除污机的两侧。

进一步地，所述第一支撑板上设置有多个排水结构，每个排水结构连接有排水管，每根排水管的下端延伸至井体的底部且连接有一弯头；所述传动轴的下部设置有多层叶轮，每个弯头的排水端朝向一层叶轮。

进一步地，所述第一支撑板上表面设置有流量分配堰，所述流量分配堰与井体侧壁之间设置有环形的积水槽，所述排水结构位于积水槽中。

进一步地，每根排水管上设置有电动阀门。

进一步地，所述排水结构为虹吸集水斗。

进一步地，所述井体的地面设置有集砂坑，所述第二支撑板上表面设置有砂水分离器和风机，所述风机通过吹气管连接有一洗砂管，所述洗砂管的下端延伸至集砂坑内，所述风机通过吸气管连接有吸砂管，所述吸砂管的下端延伸至集砂坑内，所述吸气管和吹气管上均设置有阀门。

进一步地，所述传动轴和水力发电机的主轴均为空心轴，所述传动轴和水力发电机的主轴即为洗砂管，所述吸砂管贯穿传动轴和水力发电机的主轴。

进一步地，所述吸砂管的上端连接有排砂管。

进一步地，所述水力发电机连接有蓄电池。

本实用新型的有益效果是：利用水流的冲击带动叶轮转动，叶轮依次带动传动轴和水力发电机的主轴转动，水力发电机将动能转换为电能，这些电能可供竖井内部的用电设备使用，从而降低能耗，节省运行成本。此外，由于水流的动能被消耗了一部分，可减小对竖井底部的冲击力，保证竖井底部的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的整体主视示意图；

图2是本实用新型水力发电机以及排砂系统的示意图；

附图标记：1—井体；2—第一支撑板；3—第二支撑板；4—第三支撑板；5—进水口；6—水流通道；7—格栅除污机；8—排水结构；9—排水管；10—弯头；11—水力发电机；111—上支架；112—下支架；113—定子；114—转子；12—传动轴；13—叶轮；14—流量分配堰；15—电动阀门；16—集砂坑；18—风机；19—吹气管；20—吸气管；21—吸砂管；22—阀门；23—排砂管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型的多功能竖井，包括井体1，井体1的上部设置有进水口5，进水口5用于将雨水排入井体1。所述井体1内从上至下依次设置有第一支撑板2和第二支撑板3，所述第一支撑板2上设置有排水结构8，所述排水结构8连接有排水管9，所述排水管9的下端延伸至井体1的底部且连接有弯头10。排水结构8可以是设置在第一支撑板2上的排水通孔或者排水阀门等，作为优选的实施方式，排水结构8为虹吸集水斗，虹吸集水斗又叫虹吸雨水斗，能够有效防止空气进入排水管9，确保排水时排水管9内充满水，同时，井体1底部连接有深层隧道高于弯头10的排水端，使得井体1底部会有一定深度的积水，弯头10的排水端位于积水中，进一步防止空气进入排水管9，排水时可利用虹吸效应，排水速度快，效率高。

所述第二支撑板3上设置有立轴式的水力发电机11，所述水力发电机11的主轴连接有竖直的传动轴12，所述传动轴12的下端延伸至井体1的底部，且传动轴12的下部设置有叶轮13，所述弯头10的排水端朝向叶轮13。水力发电机11采用现有技术即可，如图2所示，包括上支架111、下支架112、定子113、转子114和主轴，主轴的上端通过轴承安装于上支架111，下端通过轴承安装于下支架112，转子114设置在主轴上，定子113环绕设置在转子114周围的上支架111内侧。传动轴12可通过联轴器等与主轴相连，也可以与主轴焊接连接。弯头10起到导向的作用，从弯头10排水端排出的水流速度水平，水流冲击叶轮13后即可推动叶轮13转动，叶轮13通过传动轴12带动主轴转动，即可产生电能。为了更好地实用和分配电能，水力发电机11连接有蓄电池，其他用电设备再与蓄电池相连，实现稳定持续地供电。

所述第一支撑板2的上方设置有第三支撑板4，所述第三支撑板4上设置有连通第三支撑板4上方空间和下方空间的水流通道6，所述第三支撑板4上表面设置有格栅除污机7，所述进水口5和水流通道6分别位于格栅除污机7的两侧。格栅除污机7包括粗格栅除污机和细格栅除污机，用于过滤掉大体积的杂质，如塑料、树叶等，防止排水系统堵塞。水流通道6可以是第三支撑板4上的通孔，优选的，水流通道6为第三支撑板4边缘与井体1侧壁之间的缺口。

第一支撑板2和第二支撑板3与井体1之间密封连接，可避免水进入第一支撑板2和第二支撑板3之间的空间，能够使第一支撑板2和第二支撑板3之间的空间保持干燥，有利于防止设备受潮。

为了提高发电效率，所述第一支撑板2上设置有多个排水结构8，每个排水结构8连接有排水管9，每根排水管9的下端延伸至井体1的底部且连接有一弯头10；所述传动轴12的下部设置有多层叶轮13，每个弯头10的排水端朝向一层叶轮13。第一支撑板2上的积水通过多根排水管9同时排至井体1的底部并喷向各层叶轮13，多层叶轮13同时转动，可提高传动轴12的转速，增加发电功率。

所述第一支撑板2上表面设置有流量分配堰14，流量分配堰14可以是混凝土板，所述流量分配堰14与井体1侧壁之间设置有环形的积水槽，所述排水结构8位于积水槽中。雨水流动到第一支撑板2上时会进入积水槽，然后通过排水结构8进入排水管9。积水槽中存在积水后，各个排水结构8的排水速度均衡，对各层叶轮13的冲击力比较平衡，可保证叶轮13平稳地转动。此外，每根排水管9上设置有电动阀门15，可通过电动阀门15调节各个排水管9的排水流量，保证每根排水管9的排水速度一致。电动阀门15即可使用水力发电机11发的电。

由于水中不可避免地存在泥沙，这些泥沙容易沉积在井体1底部或者深层隧道内，为了防止泥沙逐渐增加而堵塞深层隧道，所述井体1的地面设置有集砂坑16，水中的泥沙会沉淀在集砂坑16内。所述第二支撑板3上表面设置有风机18，风机18可使用水力发电机11发的电。所述风机18通过吹气管19连接有一洗砂管，所述洗砂管的下端延伸至集砂坑16内，所述风机18通过吸气管20连接有吸砂管21，所述吸砂管21的下端延伸至集砂坑16内，吸砂管21的上端连接有排砂管23，所述吸气管20和吹气管19上均设置有阀门22。需要排出集砂坑16内的泥沙时，打开吹气管19上的阀门22，关闭吸气管20上的阀门22，启动风机18，风机18吹气，通过洗砂管向集砂坑16内曝气，使泥沙与水充分混合，然后关闭吹气管19上的阀门22，开启吸气管20上的阀门22，风机18吸气，即可将集砂坑16内的砂水混合物通过吸砂管21提升，并且通过排砂管23排至井体1之外。可在井体1之外设置砂水分离器，排砂管23与砂水分离器相连，可将砂和水分离，水回到井体1内，而砂留在井体1之外。

为了节省空间，所述传动轴12和水力发电机11的主轴均为空心轴，所述传动轴12和水力发电机11的主轴即为洗砂管，所述吸砂管21贯穿传动轴12和水力发电机11的主轴。

综上，本实用新型能够充分利用水流的动能进行发电，产生的电能可用于井体1内部的各种用电设备，从而节省用电设备的市电消耗量，降低运行成本。此外，流动至井体1底部的水流动能减小，对井体1底部的冲刷力较小，可防止井体1底部被快速冲刷损坏，提高使用寿命。

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

Claims (10)

1.多功能竖井，包括井体(1)，井体(1)的上部设置有进水口(5)，其特征在于：所述井体(1)内从上至下依次设置有第一支撑板(2)和第二支撑板(3)，所述第一支撑板(2)上设置有排水结构(8)，所述排水结构(8)连接有排水管(9)，所述排水管(9)的下端延伸至井体(1)的底部且连接有弯头(10)；所述第二支撑板(3)上设置有立轴式的水力发电机(11)，所述水力发电机(11)的主轴连接有竖直的传动轴(12)，所述传动轴(12)的下端延伸至井体(1)的底部，且传动轴(12)的下部设置有叶轮(13)，所述弯头(10)的排水端朝向叶轮(13)。

2.如权利要求1所述的多功能竖井，其特征在于：所述第一支撑板(2)的上方设置有第三支撑板(4)，所述第三支撑板(4)上设置有连通第三支撑板(4)上方空间和下方空间的水流通道(6)，所述第三支撑板(4)上表面设置有格栅除污机(7)，所述进水口(5)和水流通道(6)分别位于格栅除污机(7)的两侧。

3.如权利要求1所述的多功能竖井，其特征在于：所述第一支撑板(2)上设置有多个排水结构(8)，每个排水结构(8)连接有排水管(9)，每根排水管(9)的下端延伸至井体(1)的底部且连接有一弯头(10)；所述传动轴(12)的下部设置有多层叶轮(13)，每个弯头(10)的排水端朝向一层叶轮(13)。

4.如权利要求3所述的多功能竖井，其特征在于：所述第一支撑板(2)上表面设置有流量分配堰(14)，所述流量分配堰(14)与井体(1)侧壁之间设置有环形的积水槽，所述排水结构(8)位于积水槽中。

5.如权利要求3所述的多功能竖井，其特征在于：每根排水管(9)上设置有电动阀门(15)。

6.如权利要求1所述的多功能竖井，其特征在于：所述排水结构(8)为虹吸集水斗。

7.如权利要求1所述的多功能竖井，其特征在于：所述井体(1)的地面设置有集砂坑(16)，所述第二支撑板(3)上表面设置有风机(18)，所述风机(18)通过吹气管(19)连接有一洗砂管，所述洗砂管的下端延伸至集砂坑(16)内，所述风机(18)通过吸气管(20)连接有吸砂管(21)，所述吸砂管(21)的下端延伸至集砂坑(16)内，所述吸气管(20)和吹气管(19)上均设置有阀门(22)。

8.如权利要求7所述的多功能竖井，其特征在于：所述传动轴(12)和水力发电机(11)的主轴均为空心轴，所述传动轴(12)和水力发电机(11)的主轴即为洗砂管，所述吸砂管(21)贯穿传动轴(12)和水力发电机(11)的主轴。

9.如权利要求7所述的多功能竖井，其特征在于：所述吸砂管(21)的上端连接有排砂管(23)。

10.如权利要求1所述的多功能竖井，其特征在于：所述水力发电机(11)连接有蓄电池。

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