CN212772708U - 一种带有翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管，属于排水工程领域。包括进水井、出水井、倒虹管，在进水井内设置翻斗，翻斗安装在转轴上。翻斗空斗时，在重力的作用下保持稳定，水缓缓流入翻斗，随着斗内水位升高，重心不断变化，当重心偏移到转轴的另一侧时，翻斗瞬间翻转，斗内的水倾泻而下，强大的水流对倒虹管进行冲洗，斗内水流完后，翻斗回复原始状态，不断重复注水——翻转工况，利用排水管道内的水，周期性地不断对倒虹管自动冲洗。采用排水管道的水作为动力驱动翻斗，无需电力电源，无需人工管理，降低了倒虹管的冲洗成本。经常性地自动对倒虹管冲洗，可避免管道内沉淀淤积，提高倒虹管的排水能力。

Description

一种带有翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管

技术领域

本实用新型涉及一种带有翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管，属于排水工程领域，特别涉及一种可以自动冲洗的倒虹管。

背景技术

排水管道遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物时，不能按原有的坡度埋设，而是按下凹的折线方式从障碍物下通过，这种管道称为倒虹管。倒虹管由进水井、下行管、平行管、上行管和出水井等组成。倒虹管一般主要用于污水管道穿越河流，污水在倒虹管内的流动是依靠上下游管道中的水面高差（进、出水井的水面高差）产生的压力，该高差用以克服污水通过倒虹管的水头损失，即管道的阻力。倒虹管内的水头损失值分为沿程水头损失和局部水头损失。计算倒虹管时，必须计算倒虹管的管径和全部阻力损失值，要求进水井和出水井间的水位高差大于全部水头损失值。

倒虹管在运行过程中，污水中的杂物逐渐沉积于倒虹管内，造成管道淤积堵塞，管道内沉积物的累积，不仅会减小排水管道的断面，而且还会增大水流阻力，从而影响管道的过流能力，当沉积物累积达到一定程度时甚至会造成堵塞，影响整个排水系统的功能。由于倒虹管的清淤比一般管道困难得多，因此，必须采取各种措施来防止倒虹管内污泥的淤积。在设计时，可采取采取以下措施减少倒虹管的淤积：增大管内设计流速，一般应大于0.9m/s，并应大于进水管内的流速，当管内流速达不到0.9m/s时，应增加定期冲洗措施，冲洗流速不应小于1.2m/s；在进水井设置可利用河水冲洗的设施；倒虹管进水井的前一检查井，应设置污泥槽。

倒虹管内水流速度，与流入倒虹管的流量和倒虹管的断面面积有关，倒虹管的流量即上游进水井流入的流量，如：倒虹管上游管径500mm的污水管，设计充满度0.75，管道坡度i=0.003，设计流量为175.1L/s，流速为1.11m/s，如果倒虹管也采用500mm的管道，倒虹管运行处于满流状态，该流量流过倒虹管，流速为0.89m/s，基本满足倒虹管内流速要求，一般倒虹管设计时比进水管管径小一级以提高流速。但污水管道的流量每天不同时间段是变化的，在用水低峰时段仅为设计流量的30～40%。如果用水低峰时，倒虹管上游的管道内充满度为0.4时，此时的流量为64.7L/s，该流量下，倒虹管内水的流速仅为0.33m/s，仅为排水规范规定的最小设计流速的一半，如果倒虹管采用小一级的400mm管道，倒虹管内水的流速也仅为0.52m/s，低于排水规范规定的最小设计流速。而且污水管道低峰用水时段时间较长，污水中携带的杂物在倒虹管内沉积，用水高峰时段时达到了倒虹管的设计流速，沉积物也很难被全部带走，沉积物不断地沉淀固结。

即使倒虹管设计上采取一些措施，只能减轻倒虹管的淤积，倒虹管内不可避免的还会淤积，尤其是平行管与上行管的衔接处，更容易淤积。污水管道的淤积是日积月累形成的，淤积物在自身重力的固结下，如果不经常性的清淤，倒虹管很容易造成堵塞。现实中很多实例，倒虹管的进水井污水溢流时，才进行疏通清淤，即时采用疏通车的高压水枪对倒虹管内进行清理，由于固结的淤积物沉积时间较长，高压水枪也不易清理到所以部位，只是疏通了满足使用功能。有些城市的排水倒虹管长期不清淤，造成倒虹管无法疏通报废的实例也存在。

要使倒虹管内不淤积，就要经常性地对倒虹管进行冲洗，比如在进水井设置可利用河水冲洗的设施，但许多倒虹管不具备这种条件。利用河水冲洗倒虹管，需要设置提升水泵，架设动力电源，安排人工管理，在一些远离城市去的倒虹管，实施较困难，成本也较高。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种带有翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管，包括进水井、出水井、倒虹管，在进水井内设置翻斗，翻斗安装在转轴上。翻斗空斗时，在重力的作用下保持稳定，进水管的水缓缓流入翻斗，随着斗内水位升高，翻斗和斗内水的重心不断变化，当重心偏移到转轴的另一侧时，翻斗瞬间翻转，斗内的水倾泻而下，强大的水流对倒虹管进行冲洗，斗内水流完后，翻斗回复原始状态，不断重复注水——翻转工况，利用排水管道内的水，周期性地不断对倒虹管自动冲洗。有益效果是：采用排水管道的水作为动力驱动翻斗，利用排水管道内的水冲洗倒虹管，无需设置提升水泵，无需电力电源，无需人工管理，降低了倒虹管的冲洗成本。经常性地自动对倒虹管冲洗，可避免管道内沉淀淤积，提高倒虹管的排水能力。

本实用新型是通过以下技术实现的：翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管，包括进水井1、出水井2、倒虹管3，其特征是：所述的进水井1内设置有翻斗4，翻斗4呈簸箕状，两个侧壁为梯形，翻斗4矩形容积一侧为斗身5，三角形容积一侧为斗口6，翻斗4上设有转轴7，翻斗4可绕转轴7转动。翻斗4空斗状态下，翻斗4的重心位于转轴7偏向斗身5一侧，翻斗4斗身底部设有支撑8，翻斗4保持稳定，进水管9上设置有旁通管10，污水通过旁通管10向翻斗4内注水，随着水位升高，翻斗4与斗内水重量之和的重心不断向斗口6一侧移动，重心随之上移，满水状态时，翻斗4与斗内水重量之和的重心位于转轴7偏向斗口6一侧，翻斗4的稳定状态被打破，翻斗4向斗口6方向翻转，翻斗4内的水从斗口6流出，加速了翻斗4的翻转速度，翻斗4内的水倾泄而下，水流对倒虹管3内的沉积物冲洗，倒虹管3内的沉积物随着水流冲至出水井2通过下游管道排走，一部分沉积物沉淀在出水井2底部，通过出水井2的井口可进行定期清理。翻斗4内的水泄空后，重心位于转轴7偏向斗身5一侧，在翻斗4重心作用下，翻斗4恢复到稳定状态，不断重复着注水——翻转工况，周期性地不断对倒虹管自动冲洗。

所述的翻斗4设有重心调节块11，重心调节块11可在滑杆12上滑动，用于调整翻斗4的重心。

所述的进水井1的两侧设有工作台13，两个工作台13之间设有“U”形的流槽14。

所述的旁通管10设置在进水管9的侧壁上，旁通管10的入口处设有篦子15，篦子15的格栅条呈水平状，格栅条与旁通管10呈倾斜状安装，格栅条与旁通管10连接处呈圆弧状突出旁通管10的管壁，旁通管10的出口处设有闸板16，用于调节旁通管10的流量。

所述的出水井2底部设有沉泥池17，沉泥池17底距出水管18管底0.5～1.0m。

附图说明

图1为本实用新型倒虹管平面图；

图2为翻斗平衡状态倒虹管纵剖面图图1的A-A剖面；

图3为翻斗翻转状态倒虹管纵剖面图图1的A-A剖面；

图4为进水井平面图；

图5 为进水井翻斗平衡状态纵剖面图图4的B-B剖面；

图6为进水井翻斗翻转状态横剖面图图4的B-B剖面；

图7为进水井横剖面图图4的C-C剖面；

图8为进水井流槽平面图。

图中：1-进水井，2-出水井，3-倒虹管，4-翻斗，5-斗身，6-斗口，7-转轴，8-支撑，9-进水管，10-旁通管，11-重心调节块，12-滑杆，13-工作台，14-流槽，15-篦子，16-闸板，17-沉泥池，18-出水管。

具体实施方式

为了本领域技术人员更好地理解本实用新型，结合图1～图8对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

本实用新型包括进水井1、出水井2、倒虹管3，平面图见图1，纵剖面图见图2、图3，从三个附图可以看出，进水井1和出水井2分设在河道的两侧，之间采用下穿河道的倒虹管3连接。在进水井1内设置有翻斗4，翻斗4安装在转轴7上。翻斗4空斗时，在重力的作用下保持稳定，翻斗平衡状态倒虹管纵剖面图见图2，图2是图1的A-A剖面。进水井1平面图见图4，进水井翻斗平衡状态纵剖面图见图5，图5是图4的B-B剖面。进水管9与翻斗4之间留有间隙，进水管9流出的水不直接流入翻斗4，水通过间隙直接流入流槽14内，避免翻斗4注满水太快，频繁翻转。可以在进水管9口设置一个带90°弯头的橡胶软管，开口朝下水直接流入流槽14，翻斗4在翻转时即使擦碰到橡胶软管，也不会影响翻斗4的翻转，橡胶软管图5中未示出。向翻斗4注水，是通过进水管9上设置的旁通管10，水流通过旁通管10缓缓流入翻斗4，随着翻斗4内水位升高，翻斗4和斗内水的重心不断变化，当重心偏移到转轴7的另一侧时，翻斗4瞬间翻转，翻斗4内的水倾泻而下，见图3和图6，图3为翻斗翻转状态倒虹管纵剖面图，是图1的A-A剖面，图6为进水井翻斗翻转状态横剖面图，是图4的B-B剖面，强大的水流流入倒虹管3，对倒虹管3进行冲洗，翻斗4内水流完后，翻斗4回复原始状态。翻斗4不断重复注水——翻转工况，利用排水管道内的水，周期性地不断对倒虹管3自动冲洗。

翻斗4呈簸箕状，两个侧壁为下底短上底长的梯形，见图5。翻斗4矩形容积一侧为斗身5，三角形容积一侧为斗口6，翻斗4上设有转轴7，翻斗4可绕转轴7转动。翻斗4设有重心调节块11，重心调节块11可在滑杆12上滑动，并用螺栓锁定，用于调整翻斗4的重心，可以调节翻斗4翻转的临界点，见图5、图6。翻斗4采用不锈钢材料焊制，翻斗4外壁设置加强肋，用于增加翻斗4的强度和刚度，重心调节块11和滑杆12也采用不锈钢材料制作。转轴7采用不锈钢材料车制，转轴7与翻斗4连接处设置法兰盘，转轴7与法兰盘一体车制，或分体加固焊接在法兰盘上，法兰盘采用螺栓固定在翻斗4上，与翻斗4固定牢固。转轴7套在轴套上，轴套采用黄铜车制，转轴7与轴套为间隙配合，转轴7可在轴套上灵活转动，轴套内壁车制有螺旋状油槽，转轴7涂抹黄油插入轴套上，黄油起到润滑作用，同时还起到防止轴套进水。轴套外设置必要的连接固定装置，固定在工作台13中间的流槽14壁上，见图7。

进水管9上设置有旁通管10，旁通管10设置在进水管9的侧壁上，一般安装在进水管9底向上0.4～0.6倍管径处。污水通过旁通管10向翻斗4内注水，旁通管10的入口处设有篦子15，见图4，篦子15用于拦截污水中的漂浮物，避免旁通管10堵塞。篦子15的格栅条呈水平状，见图5，不设垂直格栅条是防止漂浮物挂住，从图4平面图看，格栅条与旁通管10呈倾斜状安装，见图4引出的大样，被拦截的漂浮物顺着倾斜的格栅条冲走，格栅条与旁通管10连接处呈圆弧状突出旁通管10的管壁，突出的圆弧状可以避免漂浮物挂在旁通管10的管壁上，即时漂浮物嵌在格栅条的缝隙内，被水冲至圆弧处也会滑脱。旁通管10的出口处设有闸板16，用于调节旁通管10的流量，起到调节翻斗4翻转周期的作用，见图4、图5。旁通管10、篦子15、闸板16采用不锈钢材料制作。

翻斗4空斗状态下，翻斗4的重心位于转轴7偏向斗身5一侧，翻斗4斗身底部设有支撑8，翻斗4保持稳定，见图5。支撑8为一个钢筋混凝土预制的梁，埋设在流槽14壁内，支撑8的上面设置橡胶垫，起到支撑翻斗4的缓冲作用，见图7。由于翻斗4下底小上口大，随着水位升高，翻斗4与斗内水重量之和的重心不断向斗口6一侧移动，重心随之上移。当水位升高至转轴7以上，到达满水状态时，翻斗4与斗内水重量之和的重心位于转轴7偏向斗口6一侧，翻斗4的稳定状态被打破，翻斗4向斗口6方向翻转，见图6。翻斗4内的水从斗口6流出，加速了翻斗4的翻转速度，翻斗4内的水倾泄而下，水流对倒虹管3内的沉积物冲洗，倒虹管3内的沉积物随着水流冲至出水井2，通过出水管18排走，出水井2底部设有沉泥池17，沉泥池17底距出水管18管底0.5～1.0m，一部分沉积物沉淀在出水井2底部，通过出水井2的井口可定期进行清理，见图3。

翻斗4内的水泄空后，重心位于转轴7偏向斗身5一侧，在翻斗4重心作用下，翻斗4恢复到稳定状态，不断重复着注水——翻转工况，即可利用排水管道的水周期性地不断对倒虹管自动冲洗。

进水井1采用砖砌或钢筋混凝土浇筑，进水井1的上游连接进水管9，下游连接倒虹管3。进水井1的两侧设有工作台13，可供检修人员下井维护，见图7进水井横剖面图，图7为图4的C-C剖面，向上游方向看的剖面，为了表示进水管9和翻斗4与倒虹管3的高度关系，图中示出了倒虹管3，由于倒虹管3实际并看不见，图中采用虚线表示。两个工作台13之间设有“U”形的流槽14，流槽14呈上游宽下游窄的渐缩状，见图8进水井流槽平面图（未绘制翻斗），有利于翻斗4翻转时水流聚集流入倒虹管3。出水井2采用砖砌或钢筋混凝土浇筑，出水井2的出水管18的管内顶，应低于进水井1内翻斗4的底，以利于翻斗4有足够的翻转空间。

实施例：如背景技术描述的管径500mm倒虹管，采用本实用新型自动冲洗，翻斗4的侧面下底长1m（斗身5的长度），上底长2.5m（斗口6的长度1.5m），斗高1m，斗宽2m，容积3.5m³，水不能完全注满才翻转，有效容积按3.0m³计，倒虹管3管径采用500mm，进水井1与出水井2的间距70m。根据进水井1的尺寸及流槽14的尺寸，可计算出，翻斗4翻转水瞬间倾泄，进水井1内水位升高约0.9m，倒虹管3的沿程和局部水头损失约为0.2m，进水井1与出水井2有0.7m的高差，水利坡降i=0.01，倒虹管3内的流速到达1.93m/s，强劲的水流可将沉积在倒虹管3底部的淤积物冲起。旁通管10安装在进水管9的0.5倍管径处，当进水管9流量较小时不对翻斗4注水，减少翻斗4的翻转频率。旁通管10管径采用50mm，流量为1.12L/s，注满翻斗4的有效容积3.0m³，用时约45分钟。由于旁通管10安装在进水管9半管处，仅在用水高峰时段流量超过旁通管10时才向翻斗4注水，一天翻斗4翻转次数月10次左右，以此频率对倒虹管3冲洗，足以使倒虹管3内无法沉淀积。

确定倒虹管的路线时，应尽可能与障碍物正交通过，以缩短倒虹管的长度，并应选择在河床和河岸较稳定、不易被水冲刷的地段及埋深较小的部位敷设。通过河道的倒虹管，倒虹管3管顶与规划河底距离一般不宜小于1.0m，通过航运河道时，其位置和规划河底距离应与航运管理部门协商确定，并设置标志，遇冲刷河床应考虑采取防冲措施。

本申请的说明书和附图仅是具体一个实施方式，而不是限制性的，本领域的技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，均在本申请保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带有翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管，包括进水井（1）、出水井（2）、倒虹管（3），其特征是：所述的进水井（1）内设置有翻斗（4），翻斗（4）呈簸箕状，两个侧壁为梯形，翻斗（4）矩形容积一侧为斗身（5），三角形容积一侧为斗口（6），翻斗（4）上设有转轴（7），翻斗（4）可绕转轴（7）转动，翻斗（4）空斗状态下，翻斗（4）的重心位于转轴（7）偏向斗身（5）一侧，翻斗（4）斗身底部设有支撑（8），翻斗（4）保持稳定，进水管（9）上设置有旁通管（10），污水通过旁通管（10）向翻斗（4）内注水，满水状态时，翻斗（4）与斗内水重量之和的重心位于转轴（7）偏向斗口（6）一侧，翻斗（4）的稳定状态被打破，翻斗（4）向斗口（6）方向翻转，翻斗（4）内的水从斗口（6）流出，水流对倒虹管（3）内的沉积物冲洗；翻斗（4）内的水泄空后，重心位于转轴（7）偏向斗身（5）一侧，翻斗（4）恢复到稳定状态。

2.根据权利要求1所述的带有翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管，其特征是：所述的翻斗（4）设有重心调节块（11），重心调节块（11）可在滑杆（12）上滑动，用于调整翻斗（4）的重心。

3.根据权利要求1所述的带有翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管，其特征是：所述的进水井（1）的两侧设有工作台（13），两个工作台（13）之间设有“U”形的流槽（14）。

4.根据权利要求2所述的带有翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管，其特征是：所述的旁通管（10）设置在进水管（9）的侧壁上，旁通管（10）的入口处设有篦子（15），篦子（15）的格栅条呈水平状，格栅条与旁通管（10）呈倾斜状安装，格栅条与旁通管（10）连接处呈圆弧状突出旁通管（10）的管壁，旁通管（10）的出口处设有闸板（16），用于调节旁通管（10）的流量。

5.根据权利要求1所述的带有翻斗式自动冲洗装置的排水倒虹管，其特征是：所述的出水井（2）底部设有沉泥池（17），沉泥池（17）底距出水管（18）管底0.5～1.0m。

Images