申请日2020.01.20
公开（公告）日2021.02.26
IPC分类号E03F5/06; E03F5/042
摘要
本发明提供一种用于污水防溢和雨水定量禁入的机械式自动启闭井盖及其自动启闭方法，其包括井盖、井盖支架、储水槽、浮动组件、中心清洁组件和定量放水组件。井盖上设有进水孔和检查孔，进水孔沿井盖的径向方向均匀分布，相邻两列进水孔之间的夹角相等，检查孔位于井盖的中心，井盖和井盖支架的上端固定连接，储水槽通过挡柱固定在井盖支架的内部，井盖的下表面和储水槽的上表面接触，边缘清洁柱的第一端和储水槽连接，第二端和连接架的上表面固连，浮动组件和储水槽连接，中心清洁组件的第一端和储水槽的底面连接，第二端和定量放水组件连接。本发明还提供了井盖自动启闭方法，可以实现雨水防入和污水防泻。
权利要求书
1.一种机械式自动启闭井盖，用于污水防溢和雨水定量禁入，其包括井盖、井盖支架、储水槽、挡柱、边缘清洁柱、浮动组件、中心清洁组件、定量放水组件和连接架，其特征在于，
所述井盖上设有进水孔和检查孔，所述井盖和所述井盖支架的上端固定连接，所述储水槽的储水槽边缘通过挡柱固定在所述井盖支架的内部，所述边缘清洁柱的第一端和所述储水槽连接，所述边缘清洁柱的第二端和所述连接架的上表面固定连接，所述浮动组件和所述储水槽连接，所述中心清洁组件的第一端和所述储水槽下端的上表面连接，所述中心清洁组件的第二端和所述定量放水组件连接；
所述储水槽，其包括清洁柱配合孔、出水孔、引线孔和储水槽边缘，所述清洁柱配合孔均匀分布在所述储水槽下端底面外缘的四周，所述出水孔均匀分布在所述储水槽下端底面内缘的四周，所述引线孔位于所述储水槽下端底面的中心，所述储水槽边缘位于所述储水槽上端下表面外缘的四周；所述浮动组件，其包括上浮子、下浮子、连接轴和螺母，所述连接轴的第一端通过螺母和所述上浮子固定连接，所述连接轴的第二端穿过所述储水槽的出水孔通过螺母和所述下浮子固定连接；以及
所述中心清洁组件，其包括圆柱滑道、叶片、伸缩筒、回位弹簧、分线节和连接细线，所述圆柱滑道的一端和所述储水槽底端的上表面固定连接，所述伸缩筒的第一端和所述储水槽底端的下表面固定连接，所述伸缩筒的第二端和所述分线节的中心固定连接，所述连接细线，由第一细线和第二细线组成，所述第一细线的第一端穿过圆柱滑道的圆柱通孔和所述叶片的一侧连接，所述第一细线的第二端和所述分线节的第一端连接，所述第二细线的第一端和所述分线节的第二端连接，所述第二细线的第二端和所述定量放水组件中的泄水槽的末端连接；所述定量放水组件，其包括三角支架、定位轴和泄水槽，所述定量放水组件均匀分布在所述连接架的下表面，所述三角支架的第一端和所述连接架的下表面固定连接，所述三角支架的第二端通过定位销和所述泄水槽的连接孔连接。
2.根据权利要求1所述的机械式自动启闭井盖，其特征在于，在所述井盖中，所述进水孔沿所述井盖的径向方向均匀分布，相邻两列进水孔之间的夹角相等，所述检查孔位于所述井盖的中心，所述井盖支架靠近下端的侧面设有圆柱通孔，所述挡柱和所述圆柱通孔连接，所述井盖的下表面和所述储水槽的上表面接触；在所述浮动组件中，所述上浮子和所述下浮子的外形相同，中心均设有圆柱通孔，所述上浮子位于所述储水槽的内部，所述下浮子位于所述储水槽的外部；在所述中心清洁组件中，所述圆柱滑道和所述叶片位于所述储水槽的内部，所述伸缩筒位于所述储水槽的外部，所述回位弹簧位于所述伸缩筒的内部，所述圆柱滑道的中心设有圆柱通孔，所述圆柱滑道的外表面设有螺旋滑槽，所述叶片的底端和所述圆柱滑道的螺旋滑槽连接。
3.根据权利要求2所述的机械式自动启闭井盖，其特征在于，所述井盖、所述井盖支架、所述储水槽和所述连接架的轴线同轴心，所述上浮子、所述下浮子、所述圆柱滑道、所述叶片、所述伸缩筒、所述回位弹簧和所述分线节的轴线同轴心。
4.根据权利要求1所述的机械式自动启闭井盖，其特征在于，所述井盖支架的圆柱通孔的直径和所述挡柱的外径相等，所述储水槽上端的外径大于所述储水槽下端的外径，所述储水槽上端的外径和所述井盖支架的内径相等，所述井盖支架上端的外径和所述井盖的外径相等，所述上浮子的外径和所述下浮子的外径小于所述储水槽内部的直径，所述上浮子的圆柱通孔的直径大于所述叶片的外径，所述下浮子的圆柱通孔的直径大于所述伸缩筒的外径，所述伸缩筒的外径大于所述回位弹簧的直径，所述清洁柱配合孔的直径和所述边缘清洁柱的外径相等，所述出水孔的直径和所述连接轴的外径相等。
5.根据权利要求4所述的机械式自动启闭井盖，其特征在于，所述清洁柱配合孔的数量和所述边缘清洁柱的数量相等，所述出水孔的数量和所述连接轴的数量相等，所述螺母的数量是所述连接轴数量的两倍，所述连接细线的数量和所述定量放水组件的数量相等。
6.根据权利要求5所述的机械式自动启闭井盖，其特征在于，所述上浮子、所述下浮子、所述连接轴和所述螺母由塑料制成。
7.根据权利要求2所述的机械式自动启闭井盖，其特征在于，所述伸缩筒采用带有弹簧的橡胶管，能实现密封和伸缩运动。
8.一种根据权利要求1-7之一所述的机械式自动启闭井盖的自动启闭方法，其特征在于，其包括以下步骤，
S1、雨水定量禁入的步骤包括：
S11、雨水开始顺着井盖的进水孔和检查孔向储水槽中进水，通过储水槽的出水孔流出井盖；
S12、当进水孔和检查孔的流量大于出水孔的流量时，进入储水槽中的雨水开始逐渐增加，由于储水槽的容积是一定的，上浮子开始上浮，带动连接轴、下浮子和螺母一同向上运动；
S13、当储水槽被流进的雨水充满后，下浮子和储水槽底部的下表面贴合，下浮子不能向上运动，出水孔被堵住，雨水禁入；同时，上浮子、连接轴和螺母停止运动，雨水不再从储水槽内排出；
S2、雨水排出的步骤包括：
S21、井盖上方积水减少，进水孔和检查孔露出雨水水面后，上浮子向下运动，带动下浮子、连接轴和螺母一同向下运动，下浮子和储水槽底部的下表面分离，雨水开始从出水孔排出，下落至泄水槽；
S22、当泄水槽内存有雨水后，泄水槽开始绕定位轴旋转，带动末端连接的连接细线一起运动，连接细线通过分线节拉伸回位弹簧，当回位弹簧被拉伸到一定程度后，拉动与连接细线第一端连接的叶片向下运动，叶片沿着圆柱滑道旋转下滑，搅动储水槽内的雨水，加速雨水从储水槽的出水孔排出；
S23、当泄水槽内雨水充满后，泄水槽带动连接架一起向下运动，连接架带动边缘清洁柱向下运动，配合叶片一起搅动储水槽内的积水；
S24、当泄水槽内的污水完全倾泻后，回位弹簧开始恢复原位，从而拉动与伸缩筒的第二端连接的分线节向上运动，带动连接细线也开始向上运动，连接细线的第二端拉动泄水槽绕定位轴开始旋转上升，与连接细线的第一端固定连接的叶片也开始向上运动，叶片沿着圆柱滑道旋转上滑，搅动储水槽中的雨水；
S25、当泄水槽中的雨水减少后，连接架和边缘清洁柱一起向上运动，边缘清洁柱开始搅动储水槽中的积水，边缘清洁柱、定量放水组件和中心清洁组件经过多次往复运动，完成储水槽内积水的清洁，直至储水槽内积水排放完毕。
9.根据权利要求8所述的自动启闭方法，其特征在于，
当污水上涌时，污水推动下浮子向上运动，下浮子的上表面和储水槽的底部的下表面贴合，下浮子停止运动，阻止污水进入到储水槽的内部；或者当污水上涌时，污水推动连接架带动定量放水组件向上运动，当连接架的上表面和下浮子的下表面接触后，下浮子随之一起进行向上运动至其上表面与储水槽底部的下表面贴合，停止运动，从而阻止污水上涌至储水槽内。
说明书
机械式自动启闭井盖及其自动启闭方法
技术领域
本发明涉及排泄污水的污水检查井井盖领域，特别涉及一种用于污水防溢和雨水定量禁入的机械式自动启闭井盖及其自动启闭方法。
背景技术
城市排水系统的排水井盖分为雨水篦子和检查井井盖，两者缺一不可，其中雨水篦子专用于排泄雨水。
当大雨和暴雨天气来临时，现有的城市排水系统在短时间内无法完全将雨水排掉，导致检查井井盖浸没在积水中，因此部分雨水将会通过检查井井盖流进城市的污水管道，可能造成排污系统的容量过载，最终导致污水通过检查井井盖泄露，造成环境污染。现在市面上的检查井井盖一般不具备监测功能，需要人员在雨停止以后，下到井道内部进行检查和维修；现有技术中，虽已体现井盖的自动开启和关闭功能，但未考虑检查井井盖的真实用途及同时实现污水排泄和雨水防入，所以急需一种城市污水防泻雨水防入的自动开启关闭的双层井盖，以减轻工作人员的工作量。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于污水防溢和雨水定量禁入的机械式自动启闭井盖及其自动启闭方法，主要是为了减少排污系统容量过载以及检查井井盖泄露的现象，使得检查井井盖更加机械化，减少井盖的损坏率，同时减少工作人员的工作量和人员伤害。
本发明提供了一种用于污水防溢和雨水定量禁入的机械式自动启闭井盖，其包括井盖、井盖支架、储水槽、挡柱、边缘清洁柱、浮动组件、中心清洁组件、定量放水组件和连接架。所述井盖上设有进水孔和检查孔，所述井盖和所述井盖支架的上端固定连接，所述储水槽的储水槽边缘通过挡柱固定在所述井盖支架的内部，所述边缘清洁柱的第一端和所述储水槽连接，所述边缘清洁柱的第二端和所述连接架的上表面固定连接，所述浮动组件和所述储水槽连接，所述中心清洁组件的第一端和所述储水槽下端的上表面连接，所述中心清洁组件的第二端和所述定量放水组件连接。所述储水槽，其包括清洁柱配合孔、出水孔、引线孔和储水槽边缘，所述清洁柱配合孔均匀分布在所述储水槽下端底面外缘的四周，所述出水孔均匀分布在所述储水槽下端底面内缘的四周，所述引线孔位于所述储水槽下端底面的中心，所述储水槽边缘位于所述储水槽上端下表面外缘的四周；所述浮动组件，其包括上浮子、下浮子、连接轴和螺母，所述连接轴的第一端通过螺母和所述上浮子固定连接，所述连接轴的第二端穿过所述储水槽的出水孔通过螺母和所述下浮子固定连接。所述中心清洁组件，其包括圆柱滑道、叶片、伸缩筒、回位弹簧、分线节和连接细线，所述圆柱滑道的一端和所述储水槽底端的上表面固定连接，所述伸缩筒的第一端和所述储水槽底端的下表面固定连接，所述伸缩筒的第二端和所述分线节边缘固定连接，所述连接细线，由第一细线和第二细线组成，所述第一细线的第一端穿过圆柱滑道的圆柱通孔和所述叶片的一侧连接，所述第一细线的第二端和所述分线节的第一端连接，所述第二细线的第一端和所述分线节的第二端连接，所述第二细线的第二端和所述定量放水组件中的泄水槽的末端连接；所述定量放水组件，其包括三角支架、定位轴和泄水槽，所述定量放水组件均匀分布在所述连接架的下表面，所述三角支架的第一端和所述连接架的下表面固定连接，所述三角支架的第二端通过定位销和所述泄水槽的连接孔连接。
可优选的是，在所述井盖中，所述进水孔沿所述井盖的径向方向均匀分布，相邻两列进水孔之间的夹角相等，所述检查孔位于所述井盖的中心，所述井盖支架靠近下端的侧面设有圆柱通孔，所述挡住和所述圆柱通孔连接，所述井盖的下表面和所述储水槽的上表面接触；在所述浮动组件中，所述上浮子和所述下浮子的外形相同，中心均设有圆柱通孔，所述上浮子位于所述储水槽的内部，所述下浮子位于所述储水槽的外部；在所述中心清洁组件中，所述圆柱滑道和所述叶片位于所述储水槽的内部，所述伸缩筒位于所述储水槽的外部，所述回位弹簧位于所述伸缩筒的内部，所述圆柱滑道的中心设有圆柱通孔，所述圆柱滑道的外表面设有螺旋滑槽，所述叶片的底端和所述圆柱滑道的螺旋滑槽连接。
可优选的是，所述井盖、所述井盖支架、所述储水槽和所述连接架的轴线同轴心，所述上浮子、所述下浮子、所述圆柱滑道、所述叶片、所述伸缩筒、所述回位弹簧和所述分线节的轴线同轴心。
可优选的是，所述井盖支架的圆柱通孔的直径和所述挡柱的外径相等，所述储水槽上端的外径大于所述储水槽下端的外径，所述储水槽上端的外径和所述井盖支架的内径相等，所述井盖支架上端的外径和所述井盖的外径相等，所述上浮子的外径和所述下浮子的外径小于所述储水槽内部的直径，所述上浮子的圆柱通孔的直径大于所述叶片的外径，所述下浮子的圆柱通孔的直径大于所述伸缩筒的外径，所述伸缩筒的外径大于所述回位弹簧的直径，所述清洁柱配合孔的直径和所述边缘清洁柱的外径相等，所述出水孔的直径和所述连接轴的外径相等。
可优选的是，所述清洁柱配合孔的数量和所述边缘清洁柱的数量相等，所述出水孔的数量和所述连接轴的数量相等，所述螺母的数量是所述连接轴数量的两倍，所述连接细线的数量和所述定量放水组件的数量相等。
可优选的是，所述上浮子、所述下浮子、所述连接轴和所述螺母由塑料制成，质轻且易受水的浮力影响。
可优选的是，所述伸缩筒采用带有弹簧的橡胶管，能实现密封和伸缩运动。
本发明的第二方面提供一种用于前述机械式自动启闭井盖的自动启闭方法，其包括以下步骤：
S1、雨水定量禁入的步骤包括：
S11、雨水开始顺着井盖的进水孔和检查孔向储水槽中进水，通过储水槽的出水孔流出井盖；
S12、当进水孔和检查孔的流量大于出水孔的流量时，进入储水槽中的雨水开始逐渐增加，由于储水槽的容积是一定的，上浮子开始上浮，带动连接轴、下浮子和螺母一同向上运动；
S13、当储水槽被流进的雨水充满后，下浮子和储水槽的底部的下表面贴合，下浮子不能向上运动，出水孔被堵住，雨水禁入；同时，上浮子、连接轴和螺母停止运动，雨水不再从储水槽内排出；
S2、雨水排出的步骤包括：
S21、井盖上方积水减少，进水孔和检查孔露出雨水水面后，上浮子向下运动，带动下浮子、连接轴和螺母一同向下运动，下浮子和储水槽底部的下表面分离，雨水开始从出水孔排出，下落至泄水槽；
S22、当泄水槽内存有雨水后，泄水槽开始绕定位轴旋转，带动末端连接的连接细线一起运动，连接细线通过分线节拉伸回位弹簧，当回位弹簧被拉伸到一定程度后，拉动与连接细线第一端连接的叶片向下运动，叶片沿着圆柱滑道旋转下滑，搅动储水槽内的雨水，加速雨水从储水槽的出水孔排出；
S23、当泄水槽内雨水充满后，泄水槽带动连接架一起向下运动，连接架带动边缘清洁柱向下运动，配合叶片一起搅动储水槽内的积水；
S24、当泄水槽内的污水完全倾泻后，回位弹簧开始恢复原位，从而拉动与伸缩筒的第二端连接的分线节向上运动，带动连接细线也开始向上运动，连接细线的第二端拉动泄水槽绕定位轴开始旋转上升，与连接细线的第一端固定连接的叶片也开始向上运动，叶片沿着圆柱滑道旋转上滑，搅动储水槽中的雨水；
S25、当泄水槽中的雨水减少后，连接架和边缘清洁柱一起向上运动，边缘清洁柱开始搅动储水槽中的积水，边缘清洁柱、定量放水组件和中心清洁组件经过多次往复运动，完成储水槽内积水的清洁，直至储水槽内积水排放完毕。
进一步，本发明的自动启闭方法还包括以下步骤：当污水上涌时，污水推动下浮子向上运动，下浮子的上表面和储水槽的底部的下表面贴合，下浮子停止运动，阻止污水进入到储水槽的内部；或者当污水上涌时，污水推动连接架带动定量放水组件向上运动，当连接架的上表面和下浮子的下表面接触后，下浮子随之一起进行向上运动至其上表面与储水槽底部的下表面贴合，停止运动，从而阻止污水上涌至储水槽内。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明是城市污水防泻、雨水防入的自动开启关闭装置，本发明是在现有的城市检查井井盖的加装与改造，可以实现雨水的防入和污水防泻；该装置采用的机械结构，生产成本低，不存在不安全因素，由于进水孔的开口小，因此并不会造成安全隐患；本发明的主要部件材料为塑料，价格低廉，且质量轻、不生锈，因此更换方便，且可以长时间使用；本发明针对暴雨天气，如果检查井井盖一直位于水面之下，会不断的向污水井道内漏水，设置不同体积的储水槽，当储水槽被充满时就不能再向污水井道内排水了，从而实现了排水量的限定；本发明的储水槽也可以根据不同地区的降雨量进行定制，通过浮动组件的使用，可以定性的控制污水防溢，在储水槽中的雨量达到所能承受的范围内，将通过上浮子禁止外界雨水的渗入。
（发明人：侯雨雷;敖然;曾达幸;邓云蛟;王航）
