CN219508508U - 水力控制闸门 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水力控制闸门，包括设置在来流上游的浮球以及设置在流道中浮球下游的闸板，所述闸板与所述浮球通过经过滑轮组的绳类构件连接，以使闸板的开度跟随浮球的高度发生变化，滑轮组至少包括一个位置固定的第一滑轮以改变绳类构件的方向。该水力控制闸门通过设置浮球，并将浮球与闸板通过绳类构件连接，使浮球与闸板之间能够跟随变化。这可以实现通过浮球反应的液面高度控制闸板的开度；在一定范围内根据来水量自动控制闸门开度，来水量越大，闸门开度越大，避免上游区域发生内涝灾害，另外在闸门打开初期，由于水位低于过流截面，闸板不起到排水作用，正常执行排污功能。

Description

水力控制闸门

技术领域

本实用新型涉及给排水系统中的闸门技术领域，具体涉及一种水力控制闸门。

背景技术

城市排水系统中，闸门的有效工作直接影响系统整体安全运行。雨污分离是城市排污系统中的一个重要组成部分，平时污水需要经管道进入污水处理厂净化合格后排出，来雨时雨水可以直接排入自然水体或者回收做二次利用。这要求城市排水系统中需要具备适应上述雨污分离的切换闸门。

现有的用于雨污分离的闸门通常有两种主要的设计形式。其一采用手动调整，比如公开号为“CN201016185Y”的名为“下开启溢流式截污井”的实用新型专利中所公开的用于雨水溢流的阀门；另外也可以采用电动或液压驱动。对于采用手动调整的用于雨污分离的闸门，由于需要人为操作，其响应速度与可靠性难以保证，尤其是在恶劣的天气条件下，可能不具备人员到厂的条件。对于电动或液力驱动的闸门系统，一方面设备造价较高，另一方面依赖外部动力，在恶劣天气影响电力供应时，无法工作，不能发挥应有的作用。总的来说，无论是手动闸门还是具有外部动力的闸门其动作可靠性都依赖于外部条件，难以在恶劣天气条件下正常工作，容易造成城市排水不畅，产生内涝风险事故。

实用新型内容

针对现有的闸门工作时依赖外部条件，难以在恶劣天气条件下发挥应有效能的问题，本实用新型提供一种水力控制闸门。

本实用新型的技术方案提供一种水力控制闸门，包括设置在来流上游的浮球以及设置在流道中浮球下游的闸板，所述闸板与所述浮球通过经过滑轮组的绳类构件连接，以使闸板的开度跟随浮球的高度发生变化，滑轮组至少包括一个位置固定的第一滑轮以改变绳类构件的方向。

优选的，所述闸板在流道内移动设置，其移动时至少存在竖直方向的移动分量以实现通过闸板的移动改变闸板在流道出流截面上的投影面积实现对出流流量的控制。

优选的，在所述流道内设置有向流道底部以下延伸的闸槽，在流道的闸槽上方设置有固定框，固定框上开设有过流出口，闸板在固定框内移动设置以改变过流出口的过流面积。

优选的，所述闸板竖直设置并在固定框内沿竖直方向上下移动。

优选的，至少在所述闸板的上游设置有拦截固体垃圾的格栅板。

优选的，所述闸板下端旋转固定于流道的底部；所述闸板能够绕其下端转轴向来流下游方向转动打开。

优选的，所述流道在闸板的上游的两侧壁设置有限位闸板的限位块，还在闸板与流道接触的两个侧边设置止水橡胶。

优选的，所述第一滑轮上设置有传感器以获取第一滑轮旋转行程。

本实用新型的水力控制闸门通过设置浮球，并将浮球与闸板通过绳类构件连接，使浮球与闸板之间能够跟随变化。这可以实现通过浮球反应的液面高度控制闸板的开度，因此能够在一定范围内实现浮球开度与浮球的液面高度之间的正相关，也就是说在阴雨条件下可以根据来水量自动控制闸门开度，来水量越大，闸门开度越大，避免上游区域发生内涝灾害。另外需要说明的是，在闸门打开初期，由于水位低于过流截面，闸板不起到排水作用，因此在初期的液面高度范围内，其可以正常执行排污功能。

附图说明

图1为本实用新型的水力控制闸门的实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型的水力控制闸门的实施例1的闸板的轴测示意图；

图3为本实用新型的水力控制闸门的实施例2的结构示意图；

图4为本实用新型的水力控制闸门的实施例3的结构示意图。

图中，

1:闸板11:闸槽12:固定框13:格栅板121:过流出口2:浮球3:绳类构件4:滑轮组41:第一滑轮42:第二滑轮5:传感器W:流道W1:限位块O:转轴F:来流方向

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明，在本说明书中，附图尺寸比例并不代表实际尺寸比例，其只用于体现各部件之间的相对位置关系与连接关系，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。

有鉴于现有的技术方案中无论是使用手动操作还是通过外部动力驱动的闸门均需要依靠外部条件实现对闸门的开度调整以适应其开闭以及在合适开度处保持的问题，本实用新型的水力控制闸门即在提供一种自驱动的水力控制闸门，如其名字所言，通过来流的能量实现对闸门的控制，更具体的是以来流液面高度控制闸门动作。水力控制闸门包括设置在来流上游的浮球2以及设置在流道W中浮球2下游的闸板1，闸板1与浮球2通过经过滑轮组4的绳类构件3连接。当前方来流液面变化时，浮球2由于浮力影响可能跟随页面升降。滑轮组4限定了闸板1与浮球2之间沿绳类构件3的距离，因此在浮球2位置升降时，相应的，使得闸板1的开度发生改变，从而改变水力控制闸门的通流面积。其中，滑轮组4通常包括位置设置在浮球2上方的第一滑轮41，第一滑轮41确定了浮球2在来流液面上的位置，理想情况下若流速为零，则浮球2会位于第一滑轮41的正下方，当然实际上由于流速的存在，浮球2一般会在液面上偏向于第一滑轮41的下游。

水力控制闸门包括在流道内设置的拦截来流的闸板1，闸板1在流道W内移动设置，其移动时至少存在竖直方向的移动分量以实现通过闸板1的移动改变闸板1在流道W出流截面上的投影面积实现对出流流量的控制。图1、2示出了这样的具体实施例1。如图所示，在流道W内闸板1在正对来流方向F出流截面内安装，通常流道W在闸板1设置段是水平的，因此闸板1一般适应性的设置成竖直的并在竖直方向上可以上下移动。具体的，在流道W内设置有向流道底部以下延伸的闸槽11，在流道W的闸槽11上方设置有固定框12，固定框12上开设有过流出口121，闸板1在固定框12内移动设置，其在上方时完全封闭过流出口121，其向下移动时，深入闸槽11中，并使得过流出口121打开。显然，在过流出口121打开实现出流的过程中，即闸板1向下移动，这意味着过流出口121是从上部逐渐打开的，过流出口121从上方开始逐渐扩大出流面积。

在闸板1的来流上游设置浮球2，浮球2的密度小于水，因此可以浮于液面。滑轮组4至少包括第一滑轮41与第二滑轮42。在闸板1的移动方向向上的延长线上固定设置第二滑轮42，在浮球2的预期位置上方固定设置第一滑轮41。绳类构件3经过第一滑轮41与第二滑轮42连接闸板1与浮球2，即通过绳类构件3关联浮球2与闸板1的位置移动。绳类构件3通常选择钢丝绳以缩短其弹性伸缩并保证其使用寿命，减少使用过程中的更换频次。

记闸板1的拦截高度为H，记来流高度为h，则浮球随之上升的高度为h(分析中忽略浮球的尺寸)，相应的，闸板1下降高度为h。在正常情况下，来流较少，来流液面较低

只有在雨天来流大量增加当闸板1的拦截高度低于液面时，出流才会发，即H-h<h时，出流才可能发生。在出流发生的情况下，如果来流速度稳定，则出流流量Q与出流面积正相关，本实施例中，因为过流出口121的宽度方向不变，即出流流量Q与出流高度h+h正相关。具体的分析后，其函数关系如下，其中，k为由来流速度、截面宽度等影响的正的系数：

即实现了在正常条件下，关闭闸门行使排污功能，拦截流量少的污水使之进入相应的污水管道。在雨天来流大量增加的情况下，根据来流液面高度正向调整过流出口121的出流截面大小，实现液面高度对过流出口121开度的正反馈，避免由于出流不及时，造成的内涝。可选的，在闸板1的上游一侧可以设置格栅板13以拦截水体中的固体垃圾，防止其堵塞闸板1。格栅板13也可以设置在闸板1的上游和下游均设置。

与之类似，图2示出了具体实施例2，滑轮组4仅包括设置在浮球2上方的第一滑轮41，闸板1在流道W内倾斜设置，可以沿其布置方向移动，并在移动时改变其在流道W过流截面上的面积。绳类构件3经第一滑轮41连接闸板1与浮球2。其工作方式与实施例1相同，区别在于由于闸板1的倾斜角度的存在，出流流量Q与液面高度h之间的比例系数需要乘以一个角度余弦，相应的其变动范围发生变化。

图3给出了一种不同的实施例3。闸板1下端旋转固定于流道W的底部，于是闸板1可以绕其下端转轴O向来流下游转动，通常流道W在闸板1的上游与闸板1接处的两侧壁上设置有限位块W1，用于限位闸板1，避免其向上游转动。优选在闸板1的与流道W接触的两个侧边设置楔形的止水橡胶，以在闸板1转动在任何位置均使得闸板1与流道W接触线处具有良好的止水性能。闸板1的上端通过绳类构件3与浮球2连接，绳类构件3经过滑轮组4以改变其移动方向，滑轮组4中至少包括一个固定在浮球2预期位置上方的第一滑轮41。与上述实施例1类似，由于闸板1以下端为轴旋转，其打开流道W的过流截面始终是从上端首先开始扩展的。因此在小流量的来流下，液位较低，闸板1的转角较小，液位低于闸板1上端，闸门不出流。在雨天情况下，来流增加，液面上升，浮球2上升，闸板1打开幅度逐渐扩大，当液位高于闸板1上端时开始出流，并且在出流发生以后，液面高度对闸板1的打开角度起正反馈作用，从而使得闸板1可以在流量较大时自动打开更大的角度，扩大出流截面。

在上述实施例中，通过第一滑轮41改变绳类构件3的移动方向，当绳类构件3移动时，第一滑轮41相应地发生转动。因此必要的情况下，优选可以在第一滑轮41上设置传感器5，获取第一滑轮41的旋转行程，通过第一滑轮41的旋转行程(圈数)估计绳类构件3的移动量，从而得出液面高度以及闸门开度等信息，保存或者上传至其他接收器。以实现远程数据感知，辅助决策。而且上述传感器的采集数据也可以记录每次闸门的启闭情况，当闸门的启闭次数达到一定量时，及时安排人工维护。

上述内容仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水力控制闸门，其特征在于，包括设置在来流上游的浮球(2)以及设置在流道(W)中浮球(2)下游的闸板(1)，所述闸板(1)与所述浮球(2)通过经过滑轮组(4)的绳类构件(3)连接，以使闸板(1)的开度响应浮球(2)的高度发生变化，滑轮组(4)至少包括一个位置固定的第一滑轮(41)以改变绳类构件(3)的方向。

2.如权利要求1所述的水力控制闸门，其特征在于，所述闸板(1)在流道(W)内移动设置，其移动时至少存在竖直方向的移动分量以实现通过闸板(1)的移动改变闸板(1)在流道(W)出流截面上的投影面积。

3.如权利要求2所述的水力控制闸门，其特征在于，在所述流道(W)内设置有自流道底部以下延伸的闸槽(11)，在流道(W)的闸槽(11)上方设置有固定框(12)，固定框(12)上开设有过流出口(121)，闸板(1)在固定框(12)内移动设置以改变过流出口(121)的过流面积。

4.如权利要求3所述的水力控制闸门，其特征在于，所述闸板(1)竖直设置并在固定框(12)内沿竖直方向上下移动。

5.如权利要求3所述的水力控制闸门，其特征在于，至少在所述闸板(1)的上游设置有拦截固体垃圾的格栅板(13)。

6.如权利要求1所述的水力控制闸门，其特征在于，所述闸板(1)下端旋转固定于流道(W)的底部；所述闸板(1)能够绕其下端转轴(O)向来流下游方向转动打开。

7.如权利要求6所述的水力控制闸门，其特征在于，所述流道(W)在闸板(1)的上游的两侧壁设置有限位闸板(1)的限位块，还在闸板(1)与流道(W)接触的两个侧边设置止水橡胶。

8.如权利要求1-7任一项所述的水力控制闸门，其特征在于，所述第一滑轮(41)上设置有传感器(5)以获取第一滑轮(41)的旋转行程。