明渠式公路路面雨水棄流控制裝置的製作方法

2023-12-05 07:17:01 1

專利名稱：明渠式公路路面雨水棄流控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雨水資源利用的裝置，特別是一種公路路面雨水收集利用系 統中的棄流控制裝置，即明渠式公路路面雨水棄流控制裝置。
背景技術：
公路路基合理的排水設計及完善的土建結構，給路面雨水的收集、利用提供了良 好條件和可行性，但公路路面雨水徑流中含有一定的汙染物及許多雜質，因而雨水收集利 用系統中的初期雨水棄流環節及設施是必不可少的。因目前雨水利用對象基本上僅限於城 市建築屋面或市內道路收集的雨水，相應的雨水棄流技術大都是針對該場合設計、修建的， 加之公路屬特殊的構築物，以及有別於市政的環境條件，故已有的棄流設施或裝置難以在 公路路面雨水收集工程中得到應用。這是因為已有的設施需構築專門的棄流井，其容積大、 造價高、且一般需配置大功率的專用排水泵。如果排水泵控制採用人工操作模式，存在自動 化程度低的缺點；如果排水泵採用自動控制模式的，則造價較高、可靠性較差，並且存在著 耗電量大的問題。另外，現有的設備往往還需安裝大口徑的手動或電動切換閥門，其存在的 缺點與排水泵類似。雖然目前也有一些新的棄流方案出現，但往往結構複雜、造價較高、且可靠性、實 用性較差，仍不適用於公路場合。近年來，公路路面雨水資源利用已引起重視並開始推動， 但至今鮮見適用、可行的雨水棄流設施或裝置，在一定程度上影響了公路路面雨水收集、利 用工程的普及和推廣。
發明內容本發明的目的是提供一種明渠式公路路面雨水棄流控制裝置，能夠用於公路路面 雨水收集利用工程，可自動對初期雨水進行分流控制，避免其進入雨水利用系統，從而彌補 了現有技術的不足。為了實現上述目的，本實用新型採用的解決方案是利用現有的公路路基坡面豎向 排水溝，在其適當高度上安裝一個接續槽體，並在附近設置小型蓄水井，通過井內浮球位置 的變化來協助牽引機構調節槽體內的閥板同步旋動變位，切換控制棄流雨水和清潔雨水的 流向。本實用新型的技術方案如下包括有棄流控制部件、牽引機構和蓄水井，所述的棄流控制裝置包括有帶有進水 口的槽體和固定在槽體上的壓蓋，壓蓋上設有安裝主軸用的軸承；主軸的上端經由軸承穿 出，主軸下端由固定於槽體底面的頂尖支撐，主軸上安裝有夾角為110 120°的清水閥板 和棄流閥板；清水閥板和棄流閥板的軸向尺寸為槽體內側壁高度的95%以上，徑向尺寸為 槽體3寬度的48 50% ；槽體底部被分流隔板分為清水出口和棄流出口，棄流出口一側安 裝有取水口，取水口通過輸水管連接到蓄水井；且分流隔板的上端處於清水閥板和棄流閥 板的旋動圓周內；所述的牽引機構包括有安裝在槽體外壁上的，由主動臂和被動臂組成的搖臂和與主軸聯動的搖杆，其中搖臂的主動臂一端連接有傳動牽引力的、經由末端導向管、 前端導向管與蓄水井中的浮球連接的牽引繩，且浮球的下部連有配重；搖臂的被動臂上設 有滑槽；所述搖杆一端通過銷鍵與主軸頂端連接，另一端通過撥杆安裝於搖臂的滑槽內。上述的進水口下設有過濾網，輸水管通過調節閥連接到蓄水井上。上述的分流隔 板呈人字形，位於槽體下方中心處。本實用新型提出的明渠式雨水棄流控制閥技術方案，能夠滿足公路路面雨水收集 利用工程的需求，有效解決目前缺乏成熟、適用的公路路面雨水棄流裝置的問題。本實用新 型的裝置不但易於與現有公路構築物配套安裝，而且無需能源供給和免除了人工操作，真 正實現全自動控制；特別是只需引用少量雨水和配套小型輔助設施即可實現棄流控制，與 常規棄流設施或裝置相比，其設施簡易、造價低、便於維護的優點較為明顯。

圖1 本實用新型的總體結構示意圖。圖2 本實用新型的棄流控制部件和牽引機構的結構示意圖圖3 圖2中的A-A向剖面示意圖。其中，1、進水口 ；2、過濾網；3、槽體；4、蓄水井；5、清水閥板；6、棄流閥板；7、主 軸；8、壓蓋；9、分流隔板；10、清水出口 ；11、棄流出口 ；12、取水口 ；13、軸承；14、頂尖；15、 輸水管；16、調節閥；17、搖臂；18、搖杆、19、牽引繩；20、末端導向管；21、末端導向管支架； 22、前端導向管；23、前端導向管支架；24、浮球；25、搖臂支架；26、滑槽；27、銷鍵；28、撥 杆；29、上遊土建構件；30、下遊土建構件；31、配重；32、溢流口。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型作為一個接續裝置，順勢安裝在公路路基坡面豎向排水 溝中，其上部的進水口 ι與上遊土建構件四聯接，下部與下遊土建構件30聯接，排水溝內 的雨水經由本裝置的清水出口 10、棄流出口 11兩個出口流出，形成所匯集雨水的兩個不同 的路徑去向。如圖1、圖2所示，本實用新型的裝置包括有棄流控制部件、牽引機構和蓄水井。其 中進水口 1、過濾網2、槽體3、清水閥板5、棄流閥板6、主軸7、壓蓋8、分流隔板9、清水出口 10、棄流出口 11、取水口 12共同構成本實用新型的棄流控制部件，具體的位置構造關係如 下清水閥板5和棄流閥板6的一個側邊分別與主軸7連接成一體，並相互在軸向呈略大於 90°的V形，其軸向尺寸接近槽體3內側壁高度，其尺寸不小於槽體3內側壁高度的95%， 其徑向尺寸接近槽體3寬度的一半，即為槽體3寬度的48 50% ；壓蓋8蓋壓在槽體3上 並固定於其上，壓蓋8橫向中心處有安裝主軸7的軸承13 ；主軸7的上端經由軸承13穿 出，其下端由固定於槽體3底面的頂尖14支撐，使其上的一副閥板立於壓蓋8與槽體3的 底面之間；主軸7的轉動可帶動一副閥板在槽體3內同步旋動，並且使一個閥板處於阻斷狀 態(閥板表面垂直於槽體側壁縱向)時，另一個閥板處於開啟狀態；分流隔板9呈人字形， 其高度與閥板軸向尺寸相當並位於槽體3下方中心處，其底面與槽體3底面連接，其表面上 端處於閥板的旋動圓周內，這可以保持清水閥板5處於阻斷狀態時，棄流閥板6邊緣恰好貼 合在其右翼上(反之亦然)，起到對閥板的限位止動作用，並保證分流切換效果；分流隔板9下部的兩翼將槽體3橫斷面分隔成清水出口 10和棄流出口 11，分別引出清水閥板5、棄流 閥板6開啟時的水流。此外，在棄流出口 11的底面有取水口 12，用於將部分棄流水通過輸 水管15(圖1中b為其接點)、調節閥16注入到蓄水井4 (圖1、圖2)。如圖1、圖2所示，搖臂17、搖杆18、牽引繩19、末端導向管20、前端導向管22、浮 球M組成閥板的牽引機構。其中，搖臂17由其支架25安裝固定在槽體3的外側，其被動 臂上有滑槽沈；搖杆18處於壓蓋8、軸承13之上，其一端的軸孔通過銷鍵27與主軸7的頂 端鍵連接，另一端固定有撥杆觀，該撥杆處於搖臂17的滑槽沈內，搖臂17的轉動可撥動搖 杆18、進而聯動主軸7使一副閥板同步旋動變位。搖臂17的主動臂一端連接傳動牽引力的 牽引繩19，該繩經由末端導向管20、前端導向管22與蓄水井4中的浮球M連接。末端導 向管支架21安裝在槽體3的外側，需保證固定於其上的末端導向管20的軸線不但與搖臂 17的主動臂端部的圓弧軌跡大致切合順向(見圖2)，而且還與該圓弧軌跡在同一平面上， 以保持穿入其內的牽引繩19對搖臂17的作用力。此外，蓄水井4為管狀無底的預製構築 物並處於地面以下，其上安裝的前端導向管支架23用於固定前端導向管22，該導向管固定 位置需保證浮球對、配重31始終處於蓄水井4的中心軸上；另外該導向管的位置需低於末 端導向管20，當蓄水井4內無水、浮球M懸空時，在配重31的重力作用下，牽引繩19被拉 緊，使搖臂17處於a位置。上述牽引機構的具體動作分四個階段(1)當無降雨時蓄水井4內無水，浮球M及配重31的重力克服搖臂17、搖杆18 及兩個閥板等的阻力作用，懸於井內的最低位(圖1中a處)，此時搖臂17在牽引繩19的 拉動下處於初始位置(圖1中a處)，並帶動搖杆18將主軸7上的清水閥板5置於阻斷狀 態，同時棄流閥板6開啟並貼靠在分流隔板9右翼上。(2)棄流開始當降雨開始時，流入進水口 1的初期雨水因棄流閥板6處於開啟狀 態而流向棄流出口 11，作為非利用雨水排放；同時部分初期雨水也流進取水口 12，並經由 輸水管15、調節閥16被注入蓄水井4內，使井內水位的緩慢上升(上升速度由調節閥16預 設)；與此同時，浮球M隨之上浮，牽引繩19也隨之鬆弛。(3)棄流結束牽引繩19的逐漸鬆弛，使得清水閥板5在初期雨水的壓力下趨於 開啟；當井內水位上升近溢流口 32時，浮球M和配重31在此位置(圖1中a』處)完全 失去對搖臂17的作用力，加之搖臂17的被動臂較主動臂配置轉矩偏大，且清水閥板5的質 量較棄流閥板6的質量偏大所產生的非平衡轉矩，以及水流的衝擊力，從而使清水閥板5快 速、完全開啟；此時清水閥板5的邊緣貼靠在分流隔板9的左翼上並呈穩定狀態、搖臂17被 反向施力處於終止位置(圖1中a』處)、棄流閥板6隨之處於阻斷狀態，後期雨水改由清水 出口 10流出，作為可利用水收集處理。因為棄流閥板6並非能夠完全阻斷後期雨水，所以 蓄水井4可得到不間斷補水，從而在降雨過程中一直維持浮球M的位置，使牽引繩19完全 鬆弛，保持清水閥板5的開啟狀態。(4)降雨停止當降雨停止後，因蓄水井4為管狀無底的預製構築物，其內的蓄水 將逐漸入滲地下、井內水位逐漸降低，此時浮球M及配重31隨之下降、牽引繩19隨之開始 拉緊、搖臂17趨於返回；當井內水位低於浮球M的最低位時，牽引繩19拉動搖臂17再回 到初始位置(圖1中a處)，從而使清水閥板5也恢復到阻斷狀態，為下次降雨棄流做準備。因此，本實用新型在配套牽引機構作用下，可實施「降雨準備-初期降雨定量(定時)棄流-後期雨水分流改向-雨後恢復」四個過程，並能夠自動循環往復。 本實用新型的設備除了可用於公路雨水的棄流，還可以用於其他相適應的場地來
進行雨水的分流。
權利要求1.一種明渠式公路路面雨水棄流控制裝置，其特徵在於包括有棄流控制部件、牽引機 構和蓄水井，所述的棄流控制裝置包括有帶有進水口(1)的槽體C3)和固定安裝在槽體 (3)上的壓蓋(8)，壓蓋(8)上設有安裝主軸(7)用的軸承(13)；主軸(7)的上端經由軸承 (13)穿出，主軸(7)下端由固定於槽體(3)底面的頂尖(14)支撐，主軸(7)上安裝有夾角 為110 120°的清水閥板(5)和棄流閥板(6)；清水閥板(5)和棄流閥板(6)的軸向尺寸 為槽體(3)內側壁高度的95%以上，徑向尺寸為槽體(3)寬度的48 50% ；槽體(3)底 部被分流隔板(9)分為清水出口(10)和棄流出口(11)，棄流出口(11) 一側安裝有取水口 (12)，取水口(12)通過輸水管(15)連接到蓄水井⑷；且分流隔板(9)的上端處於清水閥 板(5)和棄流閥板(6)的旋動圓周內；所述的牽引機構包括有安裝在槽體C3)外壁上的，由 主動臂和被動臂組成的搖臂(17)和與主軸(7)聯動的搖杆(18)，其中搖臂(17)的主動臂 一端連接有傳動牽引力的、經由末端導向管(20)、前端導向管0 與蓄水井中的浮球 (24)連接的牽引繩(19)，且浮球04)的下部連有配重(31)；搖臂(17)的被動臂上設有滑 槽06)；所述搖杆(18) —端通過銷鍵(XT)與主軸⑵頂端連接，另一端通過撥杆08)安 裝於搖臂(17)的滑槽(26)內。
2.如權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於上述的進水口(1)的下方設有過濾網⑵。
3.如權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於上述的輸水管(15)通過調節閥(16)連 接到蓄水井(4)上。
4.如權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於上述的分流隔板(9)為人字形，位於槽體 (3)下方中心處。
5.如權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於上述的蓄水井的頂部側壁上設有溢 流口(32)。
專利摘要本實用新型涉及一種明渠式公路路面雨水棄流控制裝置，是利用現有的公路路基坡面豎向排水溝，在其適當高度上安裝一個接續槽體，並在附近設置小型蓄水井，通過井內浮球位置的變化來協助牽引機構調節槽體內的閥板同步旋動變位，切換控制棄流雨水和清潔雨水的流向的裝置。本實用新型的裝置能夠滿足公路路面雨水收集利用工程的需求，有效解決目前缺乏成熟、適用的公路路面雨水棄流裝置的問題。本實用新型的裝置不但易於與現有公路構築物配套安裝，而且無需能源供給和免除了人工操作，真正實現全自動控制；特別是只需引用少量雨水和配套小型輔助設施即可實現棄流控制，與常規棄流設施或裝置相比，其設施簡易、造價低、便於維護的優點較為明顯。
文檔編號E03F1/00GK201901930SQ201020653609
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者夏濤, 李瓏, 洪波, 王兵, 董濱, 鄒寶葉, 陳友媛 申請人:中國海洋大學