本发明涉及基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，由翻板阀芯、弹簧筒、弹簧筒连杆、翻板支承外圈和挡水盒组成。通过合理设置翻板高度及所配备可伸缩弹簧的预压力，在污水管道等中，通过弹簧支撑翻板阀芯对管道内的水进行蓄存，当管道中的水位达到设定水位高度时，翻板翻转，弹簧筒连杆与弹簧筒槽侧板及弹簧外筒之间的连接轴开始滑动，致使翻板阀芯完全打开，形成的冲刷水波对管道底部沉积物产生强烈冲刷作用，将沉积物冲至排水管道下游，直至污水处理厂，达到清淤效果。当排水管道内水位降低至翻板阀芯1/2高度以下时，在配重块作用力下，翻板阀芯开始关闭，带动连接轴的滑动，压缩弹簧的作用力恢复，使翻板阀芯完全关闭，阻止水流通过。
1.基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，包括翻板阀芯(1)、弹簧筒(2)、弹簧筒连杆(3)、翻板支承外圈(4)和挡水盒(5)，其特征在于：翻板阀芯(1)由翻板(6)、配重块(7)、弹簧筒槽后板(8)、弹簧筒槽侧板(9)和第一翻板支架(10)组成，弹簧筒槽后板(8)、弹簧筒槽侧板(9)和第一翻板支架(10)分别固定于翻板(6)一侧上部，弹簧筒槽后板(8)与弹簧筒槽侧板(9)固定连接，所述弹簧筒槽后板(8)和弹簧筒槽侧板(9)组成的空间构成弹簧筒槽，用于放置弹簧筒；配重块(7)固定于翻板(6)一侧下部；
弹簧筒(2)由弹簧内筒带支架(11)、弹簧外筒(12)、弹簧(13)和弹簧外筒底座(14)组成；弹簧(13)插入弹簧内筒带支架(11)一端，弹簧(13)位于弹簧外筒底座(14)上；弹簧外筒(12)套于弹簧外筒底座(14)外；
翻板支承外圈(4)由第二翻板支架(15)、外圈(16)和弹簧筒支架(17)组成，第二翻板支架(15)固定于外圈(16)两侧的上部，弹簧筒支架(17)固定于外圈(16)顶部，外圈(16)位于翻板(6)另一侧；
第二翻板支架(15)和第一翻板支架(10)通过第一连接轴连接；翻板支承外圈(4)上的弹簧筒支架(17)和弹簧筒(2)上的弹簧内筒带支架(11)通过第二连接轴连接；弹簧筒连杆(3)下部与弹簧筒槽侧板(9)下部通过第三连接轴连接；弹簧筒连杆(3)上部、弹簧筒槽侧板(9)上部以及弹簧外筒(12)三者之间通过第四连接轴连接；
挡水盒(5)固定于翻板(6)上部另一侧；所述翻板(6)关闭时为竖向布置；
所述第二翻板支架(15)和第一翻板支架(10)之间的第一连接轴的中心线安装高度距翻板(6)上边沿的高度为翻板(6)高度的0至2/3；所述弹簧筒连杆(3)上部与弹簧筒槽侧板(9)上部及弹簧外筒(12)之间的第四连接轴中心线安装高度距翻板(6)上边沿的高度为高出翻板(6)上边沿1/4翻板(6)高度至低于翻板(6)上边沿1/3翻板(6)高度。
2.根据权利要求1所述的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，其特征在于所述翻板(6)的外形是圆形或矩形中任一种。
3.根据权利要求1所述的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，其特征在于所述翻板支承外圈(4)的外形是圆环形或圆环与弧形的组合。
4.根据权利要求1所述的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，其特征在于所述翻板支承外圈(4)上的弹簧筒支架(17)和弹簧筒(2)上的弹簧内筒带支架(11)之间的第二连接轴中心线安装高度距外圈(16)上边沿的高度为外圈(16)宽度的1/10至4/
5.根据权利要求1所述的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，其特征在于所述弹簧筒连杆(3)下部与弹簧筒槽侧板(9)下部之间的第三连接轴中心线安装高度距翻板(6)上边沿的高度为翻板(6)高度的1/10至4/5。
6.根据权利要求1所述的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，其特征在于所述弹簧筒连杆(3)上部与弹簧筒槽侧板(9)上部及弹簧外筒(12)之间的第四连接轴在受到侧向力时通过设置在弹簧筒槽侧板(9)上的滑槽进行滑动。
7.根据权利要求1所述的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，其特征在于所述配重块(7)的中心安装高度位于翻板(6)高度的1/6至1/2，所述配重块(7)的重量为翻板(6)重量的0.3至6倍。
8.根据权利要求1所述的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，其特征在于所述第一连接轴、第二连接轴、第三连接轴和第四连接轴均包括轴套和六角头螺栓，轴套为塑料、铸铁或钢中的一种。
9.根据权利要求1所述的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，其特征在于所述弹簧(13)的刚度范围为1至50N/mm。
10.根据权利要求1所述的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，其特征在于当翻板(6)关闭时弹簧(13)是被压缩的，被压缩后所形成的弹簧压力在50N至500N。
基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置
技术领域
[0001] 本发明属于环保技术领域，具体涉及一种基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，适用于雨水管、污水管、合流管，用于管道系统蓄水冲刷管道中的沉积物，同时在雨水管道拦截混接的污水和初期雨水。
背景技术
[0002] 近年来，城市内涝日益受到关注，尤其是极端天气的增多，城市内涝事件频发，引起社会各界广泛思考，我国长期以来“重地上、轻地下”、“重建设、轻管理”的理念也不断受到质疑并逐渐开始转变。作为一个城市不可或缺的重要市政基础设施——城市排水系统发挥着收集、输送雨水、城市生活污水及工业废水的重要作用，同时也肩负着城市的水环境污染防治、排涝防洪等重要职责。但是，随着城市化进程的加快，同时加之设计不合理、运行管理不完善等原因，城市排水系统的一些问题逐渐暴露凸显出来，例如排水管道淤积问题。据调查资料显示，北京、广州、巢湖地区管道内淤积达到堵塞及严重堵塞（沉积物厚度与管径的比值>20%）的管道比例分别达23%、7%、50%，尤其在市政养护水平不高的城市，管道淤积更为明显。此外，城市排水管道沉积物现也已成为雨天溢流污染河道的重要来源之一。造成排水管道沉积物沉积的主要原因是排水管道流量在不断变化，流量小时，管道流速低，沉积物沉淀；流量大时，管道流速大，沉积物被冲刷；而当管道流量长时间处于小流量时（雨水管道、合流管道、设计不合理的污水管道），沉积物中的有机物会被微生物利用，产生胞外聚合物，将无机颗粒粘聚在一起，在大流量时也很难被冲刷，为此，目前排水管道沉积物主要采用清扫技术进行排水管道沉积物的清除。主要包括推杆和转杆疏通、射水疏通、绞车疏通、水力疏通。不同方法适合不同场合以及针对不同的沉积物。但这些方法不是存在劳动强度大或清扫不干净，就是存在需要将沉积物清出排水管道并进行处理的问题（以免产生二次污染），从而存在诸多使用的不便。此外，由于排水系统建设的滞后性，以及排水系统建成后难以实施有效管理，致使雨污混接问题严重，旱流污水通过雨水管网直排河道，成为制约高截污率城市和地区河道水质改善的突出问题。而在已建成的雨水管网中设置截流设施进行旱流污水的拦截，将影响雨水管网的设计标准，造成内涝，因此，为满足城市排水管网系统中管理、维护的技术需要，开发基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，在污水及合流管道内，将污水进行集中储存，当蓄水水位达到设定高度时，瞬时翻转堰板，排水形成的冲刷水波对管道底部沉积物产生强烈冲刷作用，将沉积物冲至排水管道下游，直至污水处理厂，达到清淤效果；在雨水管道内，将混接的污水进行拦截，当降雨径流所形成的流量达到管道的设定水位高度时，瞬时翻转堰板，快速泄流，以不影响雨水管道的设计雨水流量。当排水管道内水位降低至翻板阀芯1/2高度以下时，通过重力，翻板阀芯自动关闭。
发明内容
[0003] 本发明的目的是针对现有排水管道沉积物清除方法的不足，以及雨水管道混接污水直接放江难以拦截的问题，提出一种基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，通过合理设置翻板高度及所配备可伸缩弹簧的预压力，实现蓄水水位达到设定堰板高度时的翻板自动翻转。其工作原理如下：在污水及合流管道内，当蓄水水位低于设置水位高度时，在压缩弹簧的作用力下，翻板关闭，阻止水流的通过，进行蓄水；当蓄水水位高于设置水位高度时，水的压强作用在翻板上的力大于压缩弹簧的作用力，此时翻转翻板开始打开，水流开始通过翻板，但流量较小，打开的翻板使连接在其上的可压缩弹簧形成分力，推动弹簧筒连杆上部与弹簧筒槽侧板上部及弹簧外筒之间的连接轴的滑动，使压缩弹簧作用在翻板上的力急速下降，在水力的作用下，翻板完全打开，形成的冲刷水波对管道底部沉积物产生强烈冲刷作用，将沉积物冲至排水管道下游，直至污水处理厂，达到清淤效果。当蓄水水位开始下降，低于翻板一定高度时，在翻板配重块的作用力下，翻板开始关闭，带动弹簧筒连杆上部与弹簧筒槽侧板上部及弹簧外筒之间的连接轴的滑动，压缩弹簧的作用力恢复，使翻板完全关闭，阻止水流通过。进入第二个循环周期。
[0004] 本发明还可以在雨水管道内拦截混接的污水，当降雨径流所形成的流量达到管道的设定水位高度时，瞬时翻转翻板，快速泄流，以不影响雨水管道的设计雨水流量，解决混接的污水旱天放江污染河道的问题。
[0005] 本发明提出的基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，包括翻板阀芯1、弹簧筒2、弹簧筒连杆3、翻板支承外圈4和挡水盒5，其中：
[0006] 翻板阀芯1由翻板6、配重块7、弹簧筒槽后板8、弹簧筒槽侧板9和第一翻板支架10组成，弹簧筒槽后板8、弹簧筒槽侧板9和第一翻板支架10分别固定于翻板6一侧上部，弹簧筒槽后板8与弹簧筒槽侧板9固定连接，所述弹簧筒槽后板8和弹簧筒槽侧板9组成的空间构成弹簧筒槽，用于放置弹簧筒；配重块7固定于翻板6一侧下部；
[0007] 弹簧筒2由弹簧内筒带支架11、弹簧外筒12、弹簧13和弹簧外筒底座14组成；弹簧13插入弹簧内筒带支架11一端，弹簧13位于弹簧外筒底座14上；弹簧外筒12套于弹簧外筒底座14外；
[0008] 翻板支承外圈4由第二翻板支架15、外圈16和弹簧筒支架17组成，第二翻板支架15固定于外圈16两侧的上部，弹簧筒支架17固定于外圈16顶部，外圈16位于翻板6另一侧；
[0009] 第二翻板支架15和第一翻板支架10通过第一连接轴连接；翻板支承外圈4上的弹簧筒支架17和弹簧筒2上的弹簧内筒带支架11通过第二连接轴连接；弹簧筒连杆3下部与弹簧筒槽侧板9下部通过第三连接轴连接；弹簧筒连杆3上部、弹簧筒槽侧板9上部以及弹簧外筒12三者之间通过第四连接轴连接；
[0010] 挡水盒5固定于翻板6上部另一侧；所述翻板6关闭时为竖向布置；
[0011] 所述第二翻板支架15和第一翻板支架10之间的第一连接轴的中心线安装高度距翻板6上边沿的高度为翻板6高度的0至2/3；所述弹簧筒连杆3上部与弹簧筒槽侧板9上部及弹簧外筒12之间的第四连接轴中心线安装高度距翻板6上边沿的高度为高出翻板6上边沿1/4翻板6高度至低于翻板6上边沿1/3翻板6高度。
[0012] 本发明中，所述翻板6的外形可以是圆形、矩形、方形或弧形与矩形、方形的组合。
[0013] 本发明中，所述翻板支承外圈4的外形可以是圆环形或圆环与弧形的组合。
[0014] 本发明中，所述翻板阀芯1、弹簧筒连杆3、翻板支承外圈4、挡水盒5、弹簧内筒带支架11、弹簧外筒12和弹簧外筒底座14的材质可以为聚氯乙烯、聚丙烯、铁、钢、不锈钢的一至几种组合。
[0015] 本发明中，所述翻板支承外圈4上的弹簧筒支架17和弹簧筒2上的弹簧内筒带支架11之间的第二连接轴中心线安装高度距外圈16上边沿的高度为外圈16宽度的1/10至4/5。
[0016] 本发明中，所述弹簧筒连杆3下部与弹簧筒槽侧板9下部之间的第三连接轴中心线安装高度距翻板6上边沿的高度为翻板6高度的1/10至4/5。
[0017] 本发明中，所述弹簧筒连杆3上部与弹簧筒槽侧板9上部及弹簧外筒12之间的第四连接轴在受到侧向力时通过设置在弹簧筒槽侧板9上的滑槽进行滑动。
[0018] 本发明中，所述配重块7的中心安装高度位于翻板6高度的1/6至1/2。
[0019] 本发明中，所述配重块7的重量为翻板6重量的0.3至6倍。
[0020] 本发明中，所述第一连接轴、第二连接轴、第三连接轴和第四连接轴均包括轴套和六角头螺栓，轴套可以为塑料、铸铁、钢或不锈钢等中的一种。
[0021] 本发明中，所述弹簧13的材质可以为钢、不锈钢等中的一种，其弹簧的刚度范围为1至50N/mm。
[0022] 本发明中，当翻板6关闭时弹簧13是被压缩的，压缩后所形成的弹簧压力在50N至500N。
[0023] 本发明的有益效果在于：
[0024] 在污水或合流管道中，可以通过弹簧支撑翻板阀芯对管道内的水进行蓄存，当管道中的水位达到设定水位高度时，翻板阀芯开始翻转，弹簧筒连杆上部与弹簧筒槽侧板上部及弹簧外筒之间的连接轴开始滑动，致使翻板阀芯完全打开，形成的冲刷水波对管道底部沉积物产生强烈冲刷作用，将沉积物冲至排水管道下游，直至污水处理厂，达到清淤效果。解决了排水管道经常处于小流量运行状态所形成的沉积物，因微生物分泌出的胞外聚合物使沉积物粘结在一起，在大流量时也不宜冲刷的问题；在雨水管道内，可以通过弹簧支撑翻板阀芯对混接的污水进行拦截，当降雨径流所形成的流量达到管道的设定水位高度时，翻板阀芯开始翻转，弹簧筒连杆上部与弹簧筒槽侧板上部及弹簧外筒之间的连接轴开始滑动，致使翻板阀芯完全打开，快速泄流，以不影响雨水管道的设计雨水流量。当排水管道内水位降低至翻板阀芯1/2高度以下时，通过重力，翻板阀芯自动关闭。
附图说明
[0025] 图1为本发明的结构示意图。
[0026] 图2为本发明的翻板6关闭状态示意图。
[0027] 图3为本发明的翻板6开启状态示意图。
[0028] 图中标记：1翻板阀芯、2弹簧筒、3弹簧筒连杆、4翻板支承外圈、5挡水盒、6翻板、7配重块、8弹簧筒槽后板、9弹簧筒槽侧板、10第一翻板支架、11弹簧内筒带支架、12弹簧外筒、13弹簧、14弹簧外筒底座、15第二翻板支架、16外圈、17弹簧筒支架。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
[0030] 实施例１：如图1所示，本实施例中基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，由翻板阀芯1、弹簧筒2、弹簧筒连杆3、翻板支承外圈4和挡水盒5组成。其中翻板阀芯1由翻板6、配重块7、弹簧筒槽后板8、弹簧筒槽侧板9和第一翻板支架10组成；弹簧筒2由弹簧内筒带支架11、弹簧外筒12、弹簧13和弹簧外筒底座14组成；翻板支承外圈4由第二翻板支架15、外圈16和弹簧筒支架17组成。翻板支承外圈4上的第二翻板支架15和翻板阀芯1上的第一翻板支架10通过轴套及六角头螺栓连接；翻板支承外圈4上的弹簧筒支架17和弹簧筒2上的弹簧内筒带支架11通过轴套及六角头螺栓连接；弹簧筒连杆3下部与弹簧筒槽侧板9下部通过轴套及六角头螺栓连接；弹簧筒连杆3上部与弹簧筒槽侧板9上部及弹簧外筒12通过轴套及六角头螺栓连接。翻板6的外形是弧形与矩形的组合，翻板支承外圈4的外形是圆环形。翻板阀芯1、弹簧筒连杆3、翻板支承外圈4、挡水盒5和弹簧内筒带支架11、弹簧外筒12、弹簧外筒底座14的材质为不锈钢。翻板支承外圈4上的第二翻板支架15和翻板阀芯1上的第一翻板支架10之间的第一连接轴安装高度距翻板6上边沿的高度为翻板6高度的1/
10；翻板支承外圈4上的弹簧筒支架17和弹簧筒2上的弹簧内筒带支架11之间的第二连接轴安装高度距外圈16上边沿的高度为外圈16宽度的1/5；弹簧筒连杆3上部与弹簧筒槽侧板9上部及弹簧外筒12之间的第四连接轴安装高度距翻板6上边沿的高度为高出翻板6上边沿
1/6翻板6高度；弹簧筒连杆3下部与弹簧筒槽侧板9下部之间的第三连接轴安装高度距翻板
6上边沿的高度为翻板6高度的1/5。弹簧筒连杆3上部与弹簧筒槽侧板9上部及弹簧外筒12之间的第四连接轴在受到侧向力时通过设置在弹簧筒槽侧板9上的滑槽进行滑动。配重块7的中心安装高度位于翻板6高度的1/6，配重块7的重量为翻板6重量的2倍。弹簧13的材质为钢，其弹簧的刚度范围为10N/mm；弹簧13在翻板6关闭时是被压缩的，压缩后所形成的力在
120N。
[0031] 本实施例中，基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，通过合理设置堰板高度及所配备可伸缩弹簧的预压力，在污水或合流管道中，通过弹簧支撑翻板阀芯对管道内的水进行蓄存，当管道中的水位达到设定水位高度时，翻板阀芯开始翻转，弹簧筒连杆上部与弹簧筒槽侧板上部及弹簧外筒之间的连接轴通过设置在弹簧筒槽侧板上的滑槽开始滑动，致使翻板阀芯完全打开，形成的冲刷水波对管道底部沉积物产生强烈冲刷作用，将沉积物冲至排水管道下游，直至污水处理厂，达到清淤效果。通过对管径为1000mm、管道坡度为0.12%的合流管实验结果表明，合流管道旱流时污水的管道充满度一般在20%左右，此时的冲刷剪切力为1.418N/m2。当采用基于弹簧压缩的排水管道自动翻转堰板拦截冲洗装置，控制冲刷时的管道充满度为50%，则此时的冲刷剪切力为2.94N/m2；控制冲刷时的管道充满度为75%，则此时的冲刷剪切力为3.548N/m2；相应剪切力分别提高了107%和150%，及时清除了管道中的沉积物。解决了排水管道经常处于小流量运行状态所形成的沉积物，因微生物分泌出的胞外聚合物使沉积物粘结在一起，在大流量时不宜冲刷的问题；在雨水管道内，通过弹簧支撑翻板阀芯对混接的污水进行拦截，当降雨径流所形成的流量达到管道的设定水位高度时，翻板阀芯开始翻转，弹簧筒连杆上部与弹簧筒槽侧板上部及弹簧外筒之间的连接轴通过设置在弹簧筒槽侧板上的滑槽开始滑动，致使翻板阀芯完全打开，快速泄流，以不影响雨水管道的设计雨水流量。当排水管道内水位降低至翻板阀芯1/2高度以下时，在翻板阀芯配重块的作用力下，翻板阀芯开始关闭，带动弹簧筒连杆上部与弹簧筒槽侧板上部及弹簧外筒之间的连接轴的滑动，压缩弹簧的作用力恢复，使翻板阀芯完全关闭，阻止水流通过。
