一種帶自動平衡門的澄清池反應裝置的製作方法

2023-06-04 18:12:16

本實用新型涉及一種澄清池裝置，具體涉及一種帶重力式自動平衡門的澄清池反應裝置。

背景技術：

目前澄清池反應裝置分內外兩擾流層在相對密閉的反應室內進行混合和反應，混合反應完成後的原水自流進入沉澱區進行澄清處理，上部清液溢流排出待用，底部沉積物定期外排並濃縮處理。

原反應裝置為考慮耐蝕防腐需要，採用PVC材料組裝焊接而成，原水經加藥後從反應裝置下底部穿過反應裝置外擾流層進入內擾流層中心，從內層底部上升，依次穿過每層擾流板，直至擾流區頂部，再從外擾流區由上向下依次穿過外擾流板到達反應器底部，經側向流入沉澱區作進一步澄清處理。

每當澄清池新池進水或大修後進水時，原水首先進入反應裝置內擾流筒，並很快充滿內擾流筒的情況），對用PVC材料組焊而成的筒體而言，往往會出現因承受不了內外壓差而破裂。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種澄清池反應裝置，在內擾流層錐底部另外再設置一重力式自動平衡門，在進水或放水而導致錐底壓力增加並超過門板足以克服重錘的壓力時，平衡門自動打開，平衡內擾流筒的內外壓差。

本實用新型解決上述問題所採用的技術方案為：一種帶自動平衡門的澄清池反應裝置，包括池體，池體中間為反應區，反應區外周為沉澱區，反應區與沉底區僅從底部連通，所述池體底部成型為錐形，作為沉降泥收集區；進一步地，所述反應區中心豎立有內擾流筒，所述內擾流筒頂部敞口，底部連接原水進水管，該內擾流筒將反應區隔成頂部連通的內擾流層和外擾流層，所述內擾流層和外擾流層內均勻布置擾流板；再來，所述內擾流筒具有封閉的錐形底部，所述錐形底部側面設置有能夠連通內外擾流層的重力式自動平衡門，當內擾流筒內的水壓不高於預設值時，所述重力式自動平衡門關閉，當內擾流筒內因進水或出水導致內壓高於該重力式自動平衡門的預設值時，該自動平衡門打開而使內、外擾流層底部連通。

具體地，所述重力式自動平衡門包括門板、連杆和重錘，所述連杆的一端連接門板，另一端連接重錘，連杆具有鉸接支點，在重錘的作用下所述門板始終具有關閉之勢。

優選地，所述門板採用橡膠板封口。

優選地，所述內擾流筒、連杆、門板、重錘為SS304不鏽鋼型材，耐腐蝕、抗壓抗拉強度更高。

較好的設置是，所述內擾流筒與沉降泥收集區保持縱向間距，在門板打開的一瞬間，避免外溢的水流對沉降泥收集區形成衝刷。

與現有技術相比，本實用新型的優點在於：提供了一種改進的澄清池反應裝置，體積佔據小，反應完全，在中間的內擾流筒的錐形底部設置了重力式自動平衡門，及時平衡內外擾流區的壓力，抗壓抗拉，運行可靠，澄清池檢修進水時平衡門自動打開，進水完畢後平衡門自動關閉，靈活方便，設備運行可靠。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例中澄清池反應裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例中內擾流筒錐形底部的局部示意圖；

圖3為本實用新型實施例中重力式自動平衡門的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

如圖1至3所示，本實施例中的帶自動平衡門的澄清池反應裝置，包括池體，池體中間為反應區，反應區外周為沉澱區A，反應區與沉底區A僅從底部連通，所述池體底部成型為錐形，作為沉降泥收集區；進一步地，所述反應區中心豎立有內擾流筒1，內擾流筒A底部與沉降泥收集區保持縱向一定間距，內擾流筒1頂部敞口，底部連接原水進水管，該內擾流筒將反應區隔成頂部連通的內擾流層C和外擾流層B，內擾流層C和外擾流層B內均勻布置擾流板。再來，內擾流筒1具有封閉的錐形底部2，錐形底部2側面設置有能夠連通內外擾流層的重力式自動平衡門4和手拉式平衡門3，當內擾流筒內的水壓不高於預設值時，重力式自動平衡門4關閉，當內擾流筒內因進水或出水導致內壓高於該重力式自動平衡門的預設值時，該自動平衡門4打開而使內、外擾流層底部連通，平衡內外壓差。

具體地，重力式自動平衡門4主要包括門板、連杆和重錘，連杆為一折杆，連杆的一端連接門板，另一端連接重錘，連杆具有鉸接支點，在重錘的作用下門板始終具有關閉門孔之勢，為了確保關閉可靠，門板採用橡膠板封口。

較好的設置是，內擾流筒與沉降泥收集區保持縱向間距，在門板打開的一瞬間，避免外溢的水流對沉降泥收集區形成衝刷。

澄清池反應裝置材質由PVC換成耐腐蝕能滿足要求而抗壓抗拉強度更高的SS304不鏽鋼，在反應錐底部除了配備原有的手拉式平衡門，並在內擾流筒錐形底部增設了一個重力式自動平衡門，其原理如下：重力式自動平衡門大小與手拉式平衡門相同，採用外開式結構（手拉式平衡門為內開式結構），自動平衡門與專門配套的重錘通過設置好的固定支點，由SS304不鏽鋼連杆組成一個槓桿，如圖3所示：在空載狀態下O為支點，L1為開啟門的動力臂，L2為關閉門的阻力臂，門的重力分力（與門垂直方向的分力）G1為開啟門的動力，重錘重力G2關閉門的阻力；在動態狀況下，開啟門的動力還有門內外水位差產生的壓力F及重錘受到的水的浮力f2，關閉門的阻力還有門受到的水的浮力（與門垂直方向的分力）f1，根據槓桿平衡原理，不論處在何種狀態，當（G1-f1＋F）×L1＝（G2- f2）×L2，門和重錘處在平衡狀態，當（G1-f1＋F）×L1＞（G2- f2）×L2時，平衡門自動打開，（G1-f1＋F）×L1＜（G2- f2）×L2時，平衡門自動關閉。

相關數據計算如下：

一般狀況下平衡門設計門孔尺寸為400×400mm，門板尺寸為500mm×500mm，門板為304SS不鏽鋼，板厚δ＝12mm, 門板採用橡膠板封口，尺寸為500×500mm，橡膠板厚δ＝10mm,通過特殊處理將橡膠板粘接在門板上，常用橡膠板密度為1.5×103kg/m3，304SS不鏽鋼板密度為8.0×103kg/m3，則一隻平衡門總質量為:

M＝ρ(密度)×V（體積）＝0.5m×0.5m×0.012m×8.0×103kg/m3＋0.5m×0.5m×0.01m×1.5×103kg/m3＝27.75kg,

重量為：G＝Mg＝27.75kg×9.8N/kg＝271.95N

折合成與門垂直方向的分力：

G1＝G×cosα(α為平衡門與水平方向的夾角，通常為45°)＝271.95N×cos45°＝271.95N×0.707＝192.3N。

平衡門在水中受到的向上的浮力F1＝平衡門排開水的重量＝（0.5m×0.5m×0.012m＋0.5m×0.5m×0.01m）×1.0×103kg/m3×9.8N/kg＝53.9N

折合成與門垂直方向的分力：

f1 ＝F1 cos45°＝53.9N×0.707＝38.1N

門內外水位差產生的壓力F=PS(P為門孔中心水壓，S為門孔面積):

門孔面積S:

S=0.4m×0.4m＝0.16m2

設計時門中心內外水位差設置在0.5m，大於0.5m時門自動打開，小於0.5m時門自動關閉,門中心內外水位差h設置在0.5m時產生的壓差為P:

P=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.5m＝4900N/m2

F＝PS＝4900N/m2×0.16m2＝784N。

重錘重力G2:重錘選用直徑200mm,250mm長304不鏽鋼圓柱製成。

G2＝M2g＝0.1m×0.1m×3.14×0.25m×8.0×103kg/m3×9.8N/kg＝615.4N。

重錘在水中受到的向上的浮力f2＝重錘排開水的重量＝0.1m×0.1m×3.14×0.25m×1.0×103kg/m3×9.8N/kg＝76.9N

根據門孔尺寸大小，設計時固定支點O到門孔中心的距離即L1定為400mm，根據槓桿平衡原理便可計算出固定支點O到重錘中心的距離即L2:

根據公式：（G1-f1＋F）×L1＝（G2- f2）×L2

計算得：L2 ＝（G1-f1＋F）×L1/ （G2- f2）=（192.3N-38.1N＋784N）×0.4m/(615.4N-76.9N) ＝375.3Nm/538.5N=0.7m

上述結構的重力式自動平衡門，運行可靠，在反應裝置底部平衡門自動打開，進水靈活方便。

除上述實施例外，本實用新型還包括有其他實施方式，凡採用等同變換或者等效替換方式形成的技術方案，均應落入本實用新型權利要求的保護範圍之內。