專利名稱：自力式機(jī)械濾池的制作方法
本說明書是關(guān)于自力式機(jī)械濾池的發(fā)明。屬于給水排水工程領(lǐng)域。
過濾是水質(zhì)凈化中的一道重要工藝。目前應(yīng)用的濾池類型很多。能夠自動(dòng)操作的濾池有虹吸濾池、無閥濾池和移動(dòng)罩濾池。虹吸濾池的特點(diǎn)是進(jìn)水和排水用虹吸管代替閥門。依靠虹吸原理采用一套水力自動(dòng)運(yùn)行裝置，實(shí)行對(duì)進(jìn)水、停水排除反沖洗水的各項(xiàng)操作的自動(dòng)控制。主要缺點(diǎn)是池深大，反沖洗時(shí)要浪費(fèi)一部分水量，變水頭等速過濾，水質(zhì)不如降速過濾。重力式無閥濾池也設(shè)有一套水力自動(dòng)運(yùn)行裝置，一根進(jìn)水管和一根排水虹吸管，并設(shè)置了沖洗水箱建在全部封閉的濾池上部。主要缺點(diǎn)是運(yùn)行過程中看不到濾層情況、清砂不便。反洗時(shí)要浪費(fèi)部分水量，變水頭等速過濾，水質(zhì)不如降速過濾。移動(dòng)罩濾池利用可以移動(dòng)的沖洗機(jī)構(gòu)，在人工或機(jī)電裝置的控制下移位，循序進(jìn)行逐格反沖洗。主要缺點(diǎn)是需設(shè)移動(dòng)洗砂設(shè)備，機(jī)械加工量大，罩體與隔墻間的密封要求較高。關(guān)于以上三種濾池可參閱《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》(3)。(經(jīng)委托湖北省宜昌市科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所檢索，沒有檢索到與“自力式機(jī)械濾池相同或相似”的現(xiàn)有專利。)
本項(xiàng)發(fā)明的主要目的，是用獨(dú)特的自力式機(jī)械裝置代替機(jī)電運(yùn)行裝置或水力自動(dòng)運(yùn)行裝置，開辟一條自動(dòng)控制濾池的新途徑。使工作控制過程更加可靠，設(shè)備更加簡單，節(jié)省沖洗水量，可以實(shí)行變速過濾，在工藝流程布置上，資用水頭小，反沖洗水頭不在清水渠內(nèi)調(diào)節(jié)，因此在豎向設(shè)計(jì)上可以減少池深，同時(shí)降低了產(chǎn)水成本。
本項(xiàng)發(fā)明的主要內(nèi)容是1、在濾池外部設(shè)置自力式機(jī)械裝置，實(shí)現(xiàn)了主程序動(dòng)作自動(dòng)控制。自力式機(jī)械裝置有一根支點(diǎn)設(shè)在支架上的可以在鉛垂面轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿、在杠桿上有沿杠桿縱向運(yùn)動(dòng)的物體(稱運(yùn)動(dòng)體)、杠桿的一端通過繩索與浮筒相連，杠桿上設(shè)有傳動(dòng)裝置，有一計(jì)時(shí)水箱、計(jì)時(shí)閥、虹吸破壞管和強(qiáng)制破壞閥。必要時(shí)可以附設(shè)裝置來增加輔助功能。
杠桿的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)體相關(guān)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)體是可以滾動(dòng)或滑動(dòng)的重量一定的耐用的物體時(shí)，在運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)終止處可以設(shè)置緩沖裝置或元件來緩沖撞擊力。運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)臨界狀態(tài)，其數(shù)值決定于運(yùn)動(dòng)體的形狀、運(yùn)動(dòng)體與杠桿的質(zhì)料和表面情況。當(dāng)運(yùn)動(dòng)體采用無毒無害便于流動(dòng)的液體時(shí)，為避免液體揮發(fā)，液體運(yùn)動(dòng)段的杠桿必須是一段液體能夠流動(dòng)的兩端封閉的管道，并且設(shè)有可以灌裝和排放液體的閥門，液體的流動(dòng)與流動(dòng)條件有關(guān)。
2、濾池在反沖初期緩慢起動(dòng)。一些專家和學(xué)者在專業(yè)雜志和書中早已提出，但一直未見到有關(guān)技術(shù)的報(bào)道。本發(fā)明所提供的在排水管末端設(shè)置的、頭部可以盛水、并且設(shè)置了漏水孔的，可以自動(dòng)復(fù)位的、隨反沖時(shí)間延長減少阻流作用的阻流器，解決了這個(gè)問題。(目前應(yīng)用的濾池，除無閥濾池在排水管末端設(shè)置了固定在一定位置上用來調(diào)節(jié)反沖洗強(qiáng)度的錐形擋板外沒有見到其他裝置。阻流器由阻流頭部2和復(fù)位構(gòu)件組成。(見

圖17、圖18)圖17的復(fù)位構(gòu)件是由配重4、杠桿10、轉(zhuǎn)軸6所構(gòu)成，還可以加設(shè)彈簧筒7來保證阻流效果。(彈簧設(shè)筒是為了保護(hù)彈簧，免其沾水生銹)為了調(diào)節(jié)阻流時(shí)間，對(duì)于圖17的型式，可以通過改變工作時(shí)轉(zhuǎn)軸兩邊力矩比值來實(shí)現(xiàn)。在杠桿上設(shè)置微調(diào)配重5就是為調(diào)節(jié)阻流時(shí)間而設(shè)置的。對(duì)于圖18的型式，是利用彈簧的性質(zhì)作為復(fù)位構(gòu)件，同樣可以調(diào)整彈力與頭部進(jìn)出水量的比值來調(diào)整阻流時(shí)間。序號(hào)8、序號(hào)9分別是進(jìn)水孔和出水孔，序號(hào)1是排水管。
3、在現(xiàn)有濾池中，堰板用來調(diào)節(jié)壅水高度，設(shè)在清水渠出口處。本發(fā)明提供的自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板，通過調(diào)整排水管口處的壅水位來滿足濾池反沖水頭的要求，這樣布置可以收到減少池深和能耗的效果。自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板見圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8。序號(hào)1是配重(配重也可以是堰板本身重量，依設(shè)計(jì)而定)，序號(hào)3是堰板，序號(hào)4為轉(zhuǎn)軸、序號(hào)5為漏水孔，序號(hào)7為容水器，序號(hào)8為進(jìn)水孔，序號(hào)9為密封圈，限位元件是為了防止堰板過度轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置的，通過對(duì)堰板的限位或?qū)κ┝南尬粊韺?shí)現(xiàn)，序號(hào)2和序號(hào)6分別是限位銷和支桿。
4、為了便于自力式機(jī)械裝置的工作，發(fā)明了提拉閥(見圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16)。提拉閥由閥體1、關(guān)閉件2、閥座3、檢修法蘭4、提拉件5、阻漏件6所構(gòu)成。目前可以提拉的閥門，一種是延時(shí)自閉式大便沖洗閥，一種是洗衣機(jī)上的放水閥，這兩種閥門與提拉閥結(jié)構(gòu)不同，用途也不同。關(guān)閉件由彈性密封材料和不易變形的剛體件組合而成。密封力主要是靠液體介質(zhì)靜壓力和關(guān)閉件自重來提供的，當(dāng)密封比壓不夠時(shí)，可以通過設(shè)置彈簧(7)、改進(jìn)密封表面結(jié)構(gòu)和密封面材料來滿足設(shè)計(jì)要求。提拉閥具有下述特點(diǎn)一、閥的啟閉是依靠提拉繩索或放松繩索進(jìn)行動(dòng)作的，啟閉快速，便于機(jī)械裝置的自動(dòng)控制。二、結(jié)構(gòu)簡單，其進(jìn)水通道可以根據(jù)排水布置需要而定，既可鑄造，也可焊接拼裝加工而成，提拉件與關(guān)閉件的聯(lián)結(jié)采用便于拆裝的結(jié)構(gòu)型式，其中包括將提拉件、關(guān)閉件、阻漏件作為整體使用或更換，因此加工修配、拆卸都很容易。三、便于改裝，開啟力可以由電動(dòng)裝置(電磁鐵)來提供。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所具有的優(yōu)點(diǎn)如下1、自動(dòng)控制是依靠簡單的、有程序動(dòng)作編排的機(jī)械裝置，利用虹吸原理，不需要能源。
2、工作周期、反沖時(shí)間、膨脹率都可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且調(diào)節(jié)簡便。
3、濾池的進(jìn)水和反沖，可以按照緩慢啟動(dòng)、延時(shí)進(jìn)水的方式進(jìn)行。
4、設(shè)計(jì)上的進(jìn)步，使濾池池深大為減少(與虹吸濾池、無閥濾池相比)根據(jù)需要，濾池反沖時(shí)可以借用清水池的水量，從流程布置上分析，可以降低能耗。
5、采取降速過濾的方式。
6、與無閥濾池相比，由于檢修人孔可以設(shè)計(jì)得較大，使施工和維修都大為便利，有管道與濾池相通，便于進(jìn)氣排氣，也便于觀察水頭損失增長情況。
7、管理和維修方便。機(jī)械裝置、輔助裝置設(shè)計(jì)簡單，不易損壞，且修復(fù)方便，只要定時(shí)維護(hù)，適時(shí)調(diào)整即可。在機(jī)械裝置上附設(shè)裝置，可以增添附加功能，例如安裝一套繼電器電路，值班人員在值班室里可以觀察到哪座濾池何時(shí)反沖開始，何時(shí)反沖結(jié)束，對(duì)促進(jìn)水廠自動(dòng)化和科學(xué)管理是很有幫助的。
8、采用本濾池，濾池面積可以布置得比一般池大一些，同格濾池既可以采用單浮筒的一套自力式機(jī)械裝置，也可采用單浮筒兩套或多套的杠桿裝置同步動(dòng)作。除圖示的下向流外。本套發(fā)明裝置還可用于上向流和雙向流。
實(shí)例1本實(shí)例如附圖1所示。圖示的濾池是過濾時(shí)的情況。杠桿25的觸足(是可以伸縮的)2已脫離了與常開裝置3的接觸，進(jìn)水活門4已經(jīng)打開，沉淀水進(jìn)入濾池過濾，濾池內(nèi)部積聚的空氣由虹吸破壞管19排出。隨著過濾時(shí)間的延長，水頭損失持續(xù)增加，使計(jì)時(shí)水箱17中的水位不斷上升，浮筒18隨之推動(dòng)杠桿25順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)計(jì)時(shí)水箱水位達(dá)到期終水位時(shí)，杠桿上的運(yùn)動(dòng)體22向杠桿右端移動(dòng)，杠桿觸足2觸及常開裝置3，進(jìn)水活門4關(guān)閉，卷繩器23隨同杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)提拉閥7，反沖洗水由清水渠(8、14)經(jīng)配水系統(tǒng)13進(jìn)行反沖洗，沖洗廢水經(jīng)排水槽15排水虹吸管9排出，阻流器10頭部逐漸沉下，反沖水量由小變大達(dá)到要求值，當(dāng)清水渠水位下降時(shí)，小浮筒6通過定滑輪組件5，牽動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板11轉(zhuǎn)動(dòng)，使排水管口處的水位跌落值能夠補(bǔ)償清水渠內(nèi)水位下降值。隨著反沖時(shí)間的繼續(xù)，計(jì)時(shí)水箱17的水位繼續(xù)下降，浮筒通過繩索21牽動(dòng)杠桿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，反沖時(shí)間用完時(shí)(時(shí)間長短由計(jì)時(shí)閥26控制)計(jì)時(shí)水箱中的虹吸破壞管口迅速進(jìn)氣，濾池虹吸被破壞，濾池結(jié)束反沖洗。當(dāng)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)過臨界角度時(shí)，運(yùn)動(dòng)體向左運(yùn)動(dòng)，提拉閥關(guān)閉，進(jìn)水活門打開，濾池恢復(fù)過濾。漏水管12將阻流器漏出的水疏導(dǎo)出一定量時(shí)，阻流器復(fù)位。
當(dāng)濾池需要強(qiáng)制反沖洗時(shí)，視計(jì)時(shí)水箱的水位，決定是否需要關(guān)閉或調(diào)節(jié)計(jì)時(shí)閥。然后扯動(dòng)繩索1使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)到反沖洗位置即可。
當(dāng)需要檢修提拉閥時(shí)，打開強(qiáng)制破壞閥，轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿或者控制常開裝置使進(jìn)水活門關(guān)閉，然后進(jìn)行檢修。
是否取用清水池的水進(jìn)行反沖洗應(yīng)由設(shè)計(jì)布置決定。
膨脹率的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)提拉閥的開度實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)需要檢修濾池內(nèi)部時(shí)，可以利用杠桿吊起浮筒，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿(支架24可以安裝轉(zhuǎn)動(dòng)軸、軸承，使杠桿能橫向轉(zhuǎn)動(dòng))然后將浮筒放下，再吊起人孔悶板16。為了便于人孔悶板的拆裝。人孔悶板不必用緊固件封閉，可以利用人孔悶板的自量作為密封力使密封圈變形來達(dá)到。
進(jìn)水活門可以采用常閉裝置，也可以由運(yùn)動(dòng)體來控制。進(jìn)水也可以采用其他方法。
定滑輪組件5由定滑輪和杠桿、軸承件、轉(zhuǎn)動(dòng)軸組成。定滑輪與提拉繩配合。杠桿一頭系小浮筒，一頭系自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板，定滑輪與杠桿可以分開布置。
當(dāng)需要調(diào)整工作周期時(shí)，可以通過在浮筒上加上配重延長工作周期，通過在杠桿與浮筒之間增設(shè)一定高度的較輕物體(例如木頭)縮短其工作周期。工作周期的調(diào)整還可以通過改變運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)臨界值來實(shí)現(xiàn)。
實(shí)例2在大型園形濾池中應(yīng)用自力式機(jī)械裝置。
如果在大型濾池中只使用一個(gè)提拉閥，將使提拉閥的密封精度要求提高很多，自力式機(jī)械裝置將變得很笨重，排水布置也變得不利。如果使用多個(gè)提拉閥，同步啟動(dòng)，上述問題就解決了。例如在園形濾池頂部設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)時(shí)水箱和浮筒，杠桿裝置對(duì)稱布置(這樣對(duì)同步動(dòng)作有利)，當(dāng)浮筒動(dòng)作時(shí)，多個(gè)杠桿裝置同步動(dòng)作，大型濾池應(yīng)用自力式機(jī)械裝置同樣便利。
本發(fā)明擴(kuò)大應(yīng)用范圍的實(shí)例例1在自力式機(jī)械濾池中，自力式機(jī)械裝置實(shí)際上是一部水提供動(dòng)力的機(jī)器。對(duì)于一些山區(qū)，如果流水不斷，可以將自力式機(jī)械裝置作為驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置使用，進(jìn)水裝置可以由小池和活門組成，放水裝置采用鐘罩式虹吸排水管。當(dāng)水位上升到一定位置時(shí)，水便迅速被泄出，通過進(jìn)水泄水，浮筒上下反復(fù)驅(qū)動(dòng)杠桿工作。這種設(shè)計(jì)非常簡單，管理制作都很容易。
例2用自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板防洪因暴雨水庫、魚塘水位陡漲而沖毀庫堤、魚群逃逸的事時(shí)有發(fā)生，如果在溢流道上設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)堰板(見圖6、圖7、圖8)將避免這些損失。對(duì)于不經(jīng)常放水的魚塘或水庫，自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板在閉合部位設(shè)密封圈或?qū)⒁缌鞯赖装甯叱滩贾迷诔Ｋ灰陨?。?dāng)水量不大時(shí)，水從自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板頂上溢出，當(dāng)水量較大時(shí)，水流溢出距離較遠(yuǎn)而跌進(jìn)進(jìn)水槽8，當(dāng)進(jìn)水達(dá)到一定量時(shí)，堰板轉(zhuǎn)動(dòng)，開始泄水，序號(hào)6是限位元件支桿，當(dāng)容器水從漏水孔5漏至一定量時(shí)，堰板3在配重1的作用下復(fù)位，山洪持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，堰板將反復(fù)動(dòng)作。
權(quán)利要求
1.用自力式機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)濾池自動(dòng)控制的方法，其特征是將自力式機(jī)械裝置設(shè)在封閉的濾池外部，通過管道與濾池相通，利用計(jì)時(shí)水箱中浮筒產(chǎn)生的浮力和重力驅(qū)動(dòng)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)來改變運(yùn)動(dòng)體的施力位置，控制濾池的進(jìn)水裝置和反沖洗系統(tǒng)，利用虹吸破壞管進(jìn)氣來實(shí)現(xiàn)延時(shí)進(jìn)水(或者在反沖結(jié)束前使反沖洗強(qiáng)度經(jīng)歷由大變小的階段)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。
2.適用于權(quán)利要求(1)所述的自力式機(jī)械裝置，其特征是一根支點(diǎn)設(shè)在支架24上的可以在鉛直面轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿25，沿杠桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物體22(簡稱運(yùn)動(dòng)體)，杠桿的一端通過繩索21與浮筒18相連，杠桿上設(shè)有傳動(dòng)裝置23、3，有一計(jì)時(shí)水箱17、計(jì)時(shí)閥26、虹吸破壞管19和強(qiáng)制破壞閥20。
3.如權(quán)利要求(2)所述的自力式機(jī)械裝置，其特征是有一計(jì)時(shí)水箱17設(shè)在全部封閉的濾池外部，通過設(shè)在計(jì)時(shí)水箱下部的管道和計(jì)時(shí)閥26與濾池相通，有一虹吸破壞管19上管口設(shè)在計(jì)時(shí)水箱17內(nèi)反沖終止時(shí)可以進(jìn)氣的位置，并設(shè)有強(qiáng)制破壞閥20，下管口與濾池相通。
4.如權(quán)利要求(2)所述的自力式機(jī)械裝置，其特征是運(yùn)動(dòng)體22是可以沿杠桿軸向長期滾動(dòng)或滑動(dòng)的重量一定的物體，運(yùn)動(dòng)終止處設(shè)有緩沖件。
5.如權(quán)力要求(2)所述的自力式機(jī)械裝置，其特征是運(yùn)動(dòng)體是無毒無害便于流動(dòng)的液體時(shí)，液體運(yùn)動(dòng)段的杠桿必須是一段兩頭封閉的液體能夠流動(dòng)的管道，并且設(shè)有可以灌裝和排放液體的閥門。
6.如權(quán)力要求(2)所述的自力式機(jī)械裝置，其特征是在同一格濾池中，既可采用與單浮筒相配套的單杠桿裝置，也可以采用與單浮筒相配套的多套杠桿裝置。
7.如權(quán)利要求(2)所述的自力式機(jī)械裝置，其特征是根據(jù)需求，至少帶動(dòng)一個(gè)裝置(23、2)并可以通過附設(shè)裝置來增加輔助功能。
8.有一種反沖阻流器，設(shè)在濾池排水管末端處，可以隨反沖時(shí)間的延長逐漸減少阻流作用，其特征是，由可以移動(dòng)的阻流頭部2和復(fù)位構(gòu)件所構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求(8)所述的反沖阻流器，其特征是阻流頭部2是一個(gè)上部設(shè)有進(jìn)水孔8、下部設(shè)有漏水孔9的容器。
10.根據(jù)權(quán)利要求(8)所述的反沖阻流器，其特征是復(fù)位構(gòu)件由配重4、杠桿10、轉(zhuǎn)軸6所構(gòu)成，還可以增設(shè)彈簧筒7來保證阻流效果。
11.根據(jù)權(quán)利要求(8)所述的反沖阻流器，其特征是復(fù)位構(gòu)件可由多組彈簧筒7組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求(8)所述的反沖阻流器，其特征是其阻流時(shí)間可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。
13.有一種提拉閥，安裝在濾池排水管路上，水流只能單向運(yùn)動(dòng)，依靠重力和彈性力密封，其特征是有一個(gè)閥體1、閥座3、關(guān)閉件2與傳力件5相連，沿傳力件5動(dòng)作方向有阻漏件6，有檢修法蘭蓋板4。依靠提拉或放松的方式控制水流的通閉。
14.根據(jù)權(quán)利要求(13)所述的提拉閥，其特征是可以利用簡單的機(jī)械裝置按照往復(fù)運(yùn)動(dòng)的形式進(jìn)行控制，也可以采用人工操作和配置電動(dòng)裝置操作。
15.根據(jù)權(quán)力要求(13)所述的提拉閥，其特征是關(guān)閉件2由密封件和剛性件聯(lián)接而成。
16.有一種自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板，其特征是一塊可以繞轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)并設(shè)有限位元件2、6的堰板3，通過轉(zhuǎn)軸4安裝在水道上。
17.如權(quán)利要求(16)所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板，其特征是根據(jù)需要，設(shè)置復(fù)位配重1和有進(jìn)水孔8、漏水孔5的容器7與堰板3相連。
18.如權(quán)利要求(16)所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板，其特征是根據(jù)需要，在堰板與水道的工作面上使用密封圈9。
19.如權(quán)利要求(16)所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板，其特征是自動(dòng)調(diào)節(jié)壅水位，根據(jù)需要，壅水位的變化幅度可以調(diào)節(jié)。
全文摘要
自力式機(jī)械濾池是采用一套自力式機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的凈水過濾裝置。本發(fā)明提供一套自力式機(jī)械裝置、自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)堰板、反沖阻流器、提拉閥。與目前應(yīng)用的濾池相比，自動(dòng)控制的方式是依靠簡單的機(jī)械裝置，利用虹吸原理，濾池的工作周期、膨脹率、反沖時(shí)間都可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以借用清水池的水量進(jìn)行反沖洗。本發(fā)明使濾池的管理和運(yùn)行更加可靠，維護(hù)也很簡單，大、中、小型水廠都可以使用。
文檔編號(hào)B01D24/22GK1069669SQ9110857
公開日1993年3月10日 申請(qǐng)日期1991年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月25日
發(fā)明者王保平 申請(qǐng)人:王保平