CN1069669A - 自力式机械滤池 - Google Patents

Abstract

自力式机械滤池是采用一套自力式机械装置来 实现自动控制的净水过滤装置。本发明提供一套自 力式机械装置、自动调节活动堰板、反冲阻流器、提拉 阀。与目前应用的滤池相比，自动控制的方式是依靠 简单的机械装置，利用虹吸原理，滤池的工作周期、膨 胀率、反冲时间都可以进行调节，可以借用清水池的 水量进行反冲洗。本发明使滤池的管理和运行更加 可靠，维护也很简单，大、中、小型水厂都可以使用。

Description

本说明书是关于自力式机械滤池的发明。属于给水排水工程领域。

过滤是水质净化中的一道重要工艺。目前应用的滤池类型很多。能够自动操作的滤池有虹吸滤池、无阀滤池和移动罩滤池。虹吸滤池的特点是：进水和排水用虹吸管代替阀门。依靠虹吸原理采用一套水力自动运行装置，实行对进水、停水排除反冲洗水的各项操作的自动控制。主要缺点是：池深大，反冲洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤，水质不如降速过滤。重力式无阀滤池也设有一套水力自动运行装置，一根进水管和一根排水虹吸管，并设置了冲洗水箱建在全部封闭的滤池上部。主要缺点是：运行过程中看不到滤层情况、清砂不便。反洗时要浪费部分水量，变水头等速过滤，水质不如降速过滤。移动罩滤池利用可以移动的冲洗机构，在人工或机电装置的控制下移位，循序进行逐格反冲洗。主要缺点是：需设移动洗砂设备，机械加工量大，罩体与隔墙间的密封要求较高。关于以上三种滤池可参阅《给水排水设计手册》（3）。（经委托湖北省宜昌市科学技术情报研究所检索，没有检索到与“自力式机械滤池相同或相似”的现有专利。）

本项发明的主要目的，是用独特的自力式机械装置代替机电运行装置或水力自动运行装置，开辟一条自动控制滤池的新途径。使工作控制过程更加可靠，设备更加简单，节省冲洗水量，可以实行变速过滤，在工艺流程布置上，资用水头小，反冲洗水头不在清水渠内调节，因此在竖向设计上可以减少池深，同时降低了产水成本。

本项发明的主要内容是：

1、在滤池外部设置自力式机械装置，实现了主程序动作自动控制。自力式机械装置有一根支点设在支架上的可以在铅垂面转动的杠杆、在杠杆上有沿杠杆纵向运动的物体（称运动体）、杠杆的一端通过绳索与浮筒相连，杠杆上设有传动装置，有一计时水箱、计时阀、虹吸破坏管和强制破坏阀。必要时可以附设装置来增加辅助功能。

杠杆的设计与运动体相关。当运动体是可以滚动或滑动的重量一定的耐用的物体时，在运动体的运动终止处可以设置缓冲装置或元件来缓冲撞击力。运动体的运动临界状态，其数值决定于运动体的形状、运动体与杠杆的质料和表面情况。当运动体采用无毒无害便于流动的液体时，为避免液体挥发，液体运动段的杠杆必须是一段液体能够流动的两端封闭的管道，并且设有可以灌装和排放液体的阀门，液体的流动与流动条件有关。

2、滤池在反冲初期缓慢起动。一些专家和学者在专业杂志和书中早已提出，但一直未见到有关技术的报道。本发明所提供的在排水管末端设置的、头部可以盛水、并且设置了漏水孔的，可以自动复位的、随反冲时间延长减少阻流作用的阻流器，解决了这个问题。（目前应用的滤池，除无阀滤池在排水管末端设置了固定在一定位置上用来调节反冲洗强度的锥形挡板外没有见到其他装置。阻流器由阻流头部2和复位构件组成。（见图17、图18）图17的复位构件是由配重4、杠杆10、转轴6所构成，还可以加设弹簧筒7来保证阻流效果。（弹簧设筒是为了保护弹簧，免其沾水生锈）为了调节阻流时间，对于图17的型式，可以通过改变工作时转轴两边力矩比值来实现。在杠杆上设置微调配重5就是为调节阻流时间而设置的。对于图18的型式，是利用弹簧的性质作为复位构件，同样可以调整弹力与头部进出水量的比值来调整阻流时间。序号8、序号9分别是进水孔和出水孔，序号1是排水管。

3、在现有滤池中，堰板用来调节壅水高度，设在清水渠出口处。本发明提供的自动调节活动堰板，通过调整排水管口处的壅水位来满足滤池反冲水头的要求，这样布置可以收到减少池深和能耗的效果。自动调节活动堰板见图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8。序号1是配重（配重也可以是堰板本身重量，依设计而定），序号3是堰板，序号4为转轴、序号5为漏水孔，序号7为容水器，序号8为进水孔，序号9为密封圈，限位元件是为了防止堰板过度转动设置的，通过对堰板的限位或对施力件的限位来实现，序号2和序号6分别是限位销和支杆。

4、为了便于自力式机械装置的工作，发明了提拉阀（见图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16）。提拉阀由阀体1、关闭件2、阀座3、检修法兰4、提拉件5、阻漏件6所构成。目前可以提拉的阀门，一种是延时自闭式大便冲洗阀，一种是洗衣机上的放水阀，这两种阀门与提拉阀结构不同，用途也不同。关闭件由弹性密封材料和不易变形的刚体件组合而成。密封力主要是靠液体介质静压力和关闭件自重来提供的，当密封比压不够时，可以通过设置弹簧（7）、改进密封表面结构和密封面材料来满足设计要求。提拉阀具有下述特点：一、阀的启闭是依靠提拉绳索或放松绳索进行动作的，启闭快速，便于机械装置的自动控制。二、结构简单，其进水通道可以根据排水布置需要而定，既可铸造，也可焊接拼装加工而成，提拉件与关闭件的联结采用便于拆装的结构型式，其中包括将提拉件、关闭件、阻漏件作为整体使用或更换，因此加工修配、拆卸都很容易。三、便于改装，开启力可以由电动装置（电磁铁）来提供。

本发明与现有技术相比，所具有的优点如下：

1、自动控制是依靠简单的、有程序动作编排的机械装置，利用虹吸原理，不需要能源。

2、工作周期、反冲时间、膨胀率都可以进行调节，而且调节简便。

3、滤池的进水和反冲，可以按照缓慢启动、延时进水的方式进行。

4、设计上的进步，使滤池池深大为减少（与虹吸滤池、无阀滤池相比）根据需要，滤池反冲时可以借用清水池的水量，从流程布置上分析，可以降低能耗。

5、采取降速过滤的方式。

6、与无阀滤池相比，由于检修人孔可以设计得较大，使施工和维修都大为便利，有管道与滤池相通，便于进气排气，也便于观察水头损失增长情况。

7、管理和维修方便。机械装置、辅助装置设计简单，不易损坏，且修复方便，只要定时维护，适时调整即可。在机械装置上附设装置，可以增添附加功能，例如安装一套继电器电路，值班人员在值班室里可以观察到哪座滤池何时反冲开始，何时反冲结束，对促进水厂自动化和科学管理是很有帮助的。

8、采用本滤池，滤池面积可以布置得比一般池大一些，同格滤池既可以采用单浮筒的一套自力式机械装置，也可采用单浮筒两套或多套的杠杆装置同步动作。除图示的下向流外。本套发明装置还可用于上向流和双向流。

实例1：本实例如附图1所示。图示的滤池是过滤时的情况。杠杆25的触足（是可以伸缩的）2已脱离了与常开装置3的接触，进水活门4已经打开，沉淀水进入滤池过滤，滤池内部积聚的空气由虹吸破坏管19排出。随着过滤时间的延长，水头损失持续增加，使计时水箱17中的水位不断上升，浮筒18随之推动杠杆25顺时针转动，当计时水箱水位达到期终水位时，杠杆上的运动体22向杠杆右端移动，杠杆触足2触及常开装置3，进水活门4关闭，卷绳器23随同杠杆转动启动提拉阀7，反冲洗水由清水渠（8、14）经配水系统13进行反冲洗，冲洗废水经排水槽15排水虹吸管9排出，阻流器10头部逐渐沉下，反冲水量由小变大达到要求值，当清水渠水位下降时，小浮筒6通过定滑轮组件5，牵动自动调节活动堰板11转动，使排水管口处的水位跌落值能够补偿清水渠内水位下降值。随着反冲时间的继续，计时水箱17的水位继续下降，浮筒通过绳索21牵动杠杆逆时针方向转动，反冲时间用完时（时间长短由计时阀26控制）计时水箱中的虹吸破坏管口迅速进气，滤池虹吸被破坏，滤池结束反冲洗。当杠杆转动过临界角度时，运动体向左运动，提拉阀关闭，进水活门打开，滤池恢复过滤。漏水管12将阻流器漏出的水疏导出一定量时，阻流器复位。

当滤池需要强制反冲洗时，视计时水箱的水位，决定是否需要关闭或调节计时阀。然后扯动绳索1使杠杆转动到反冲洗位置即可。

当需要检修提拉阀时，打开强制破坏阀，转动杠杆或者控制常开装置使进水活门关闭，然后进行检修。

是否取用清水池的水进行反冲洗应由设计布置决定。

膨胀率的调节是通过调节提拉阀的开度实现的。

当需要检修滤池内部时，可以利用杠杆吊起浮筒，横向转动杠杆（支架24可以安装转动轴、轴承，使杠杆能横向转动）然后将浮筒放下，再吊起人孔闷板16。为了便于人孔闷板的拆装。人孔闷板不必用紧固件封闭，可以利用人孔闷板的自量作为密封力使密封圈变形来达到。

进水活门可以采用常闭装置，也可以由运动体来控制。进水也可以采用其他方法。

定滑轮组件5由定滑轮和杠杆、轴承件、转动轴组成。定滑轮与提拉绳配合。杠杆一头系小浮筒，一头系自动调节活动堰板，定滑轮与杠杆可以分开布置。

当需要调整工作周期时，可以通过在浮筒上加上配重延长工作周期，通过在杠杆与浮筒之间增设一定高度的较轻物体（例如木头）缩短其工作周期。工作周期的调整还可以通过改变运动体的运动临界值来实现。

实例2：在大型园形滤池中应用自力式机械装置。

如果在大型滤池中只使用一个提拉阀，将使提拉阀的密封精度要求提高很多，自力式机械装置将变得很笨重，排水布置也变得不利。如果使用多个提拉阀，同步启动，上述问题就解决了。例如在园形滤池顶部设计一个计时水箱和浮筒，杠杆装置对称布置（这样对同步动作有利），当浮筒动作时，多个杠杆装置同步动作，大型滤池应用自力式机械装置同样便利。

本发明扩大应用范围的实例：

例1：在自力式机械滤池中，自力式机械装置实际上是一部水提供动力的机器。对于一些山区，如果流水不断，可以将自力式机械装置作为驱动机械装置使用，进水装置可以由小池和活门组成，放水装置采用钟罩式虹吸排水管。当水位上升到一定位置时，水便迅速被泄出，通过进水泄水，浮筒上下反复驱动杠杆工作。这种设计非常简单，管理制作都很容易。

例2：用自动调节活动堰板防洪

因暴雨水库、鱼塘水位陡涨而冲毁库堤、鱼群逃逸的事时有发生，如果在溢流道上设置自动调节堰板（见图6、图7、图8）将避免这些损失。对于不经常放水的鱼塘或水库，自动调节活动堰板在闭合部位设密封圈或将溢流道底板高程布置在常水位以上。当水量不大时，水从自动调节活动堰板顶上溢出，当水量较大时，水流溢出距离较远而跌进进水槽8，当进水达到一定量时，堰板转动，开始泄水，序号6是限位元件支杆，当容器水从漏水孔5漏至一定量时，堰板3在配重1的作用下复位，山洪持续时间较长时，堰板将反复动作。

Claims (19)

1、用自力式机械装置实现滤池自动控制的方法，其特征是：将自力式机械装置设在封闭的滤池外部，通过管道与滤池相通，利用计时水箱中浮筒产生的浮力和重力驱动杠杆转动来改变运动体的施力位置，控制滤池的进水装置和反冲洗系统，利用虹吸破坏管进气来实现延时进水(或者在反冲结束前使反冲洗强度经历由大变小的阶段)，从而实现自动控制的目的。

2、适用于权利要求（1）所述的自力式机械装置，其特征是：一根支点设在支架24上的可以在铅直面转动的杠杆25，沿杠杆往复运动的物体22（简称运动体），杠杆的一端通过绳索21与浮筒18相连，杠杆上设有传动装置23、3，有一计时水箱17、计时阀26、虹吸破坏管19和强制破坏阀20。

3、如权利要求（2）所述的自力式机械装置，其特征是：有一计时水箱17设在全部封闭的滤池外部，通过设在计时水箱下部的管道和计时阀26与滤池相通，有一虹吸破坏管19上管口设在计时水箱17内反冲终止时可以进气的位置，并设有强制破坏阀20，下管口与滤池相通。

4、如权利要求（2）所述的自力式机械装置，其特征是：运动体22是可以沿杠杆轴向长期滚动或滑动的重量一定的物体，运动终止处设有缓冲件。

5、如权力要求（2）所述的自力式机械装置，其特征是：运动体是无毒无害便于流动的液体时，液体运动段的杠杆必须是一段两头封闭的液体能够流动的管道，并且设有可以灌装和排放液体的阀门。

6、如权力要求（2）所述的自力式机械装置，其特征是：在同一格滤池中，既可采用与单浮筒相配套的单杠杆装置，也可以采用与单浮筒相配套的多套杠杆装置。

7、如权利要求（2）所述的自力式机械装置，其特征是：根据需求，至少带动一个装置（23、2）并可以通过附设装置来增加辅助功能。

8、有一种反冲阻流器，设在滤池排水管末端处，可以随反冲时间的延长逐渐减少阻流作用，其特征是，由可以移动的阻流头部2和复位构件所构成。

9、如权利要求（8）所述的反冲阻流器，其特征是：阻流头部2是一个上部设有进水孔8、下部设有漏水孔9的容器。

10、根据权利要求（8）所述的反冲阻流器，其特征是：复位构件由配重4、杠杆10、转轴6所构成，还可以增设弹簧筒7来保证阻流效果。

11、根据权利要求（8）所述的反冲阻流器，其特征是：复位构件可由多组弹簧筒7组成。

12、根据权利要求（8）所述的反冲阻流器，其特征是：其阻流时间可以进行调节。

13、有一种提拉阀，安装在滤池排水管路上，水流只能单向运动，依靠重力和弹性力密封，其特征是：有一个阀体1、阀座3、关闭件2与传力件5相连，沿传力件5动作方向有阻漏件6，有检修法兰盖板4。依靠提拉或放松的方式控制水流的通闭。

14、根据权利要求（13）所述的提拉阀，其特征是：可以利用简单的机械装置按照往复运动的形式进行控制，也可以采用人工操作和配置电动装置操作。

15、根据权力要求（13）所述的提拉阀，其特征是：关闭件2由密封件和刚性件联接而成。

16、有一种自动调节活动堰板，其特征是：一块可以绕转轴4转动并设有限位元件2、6的堰板3，通过转轴4安装在水道上。

17、如权利要求（16）所述的自动调节活动堰板，其特征是：根据需要，设置复位配重1和有进水孔8、漏水孔5的容器7与堰板3相连。

18、如权利要求（16）所述的自动调节活动堰板，其特征是：根据需要，在堰板与水道的工作面上使用密封圈9。

19、如权利要求（16）所述的自动调节活动堰板，其特征是：自动调节壅水位，根据需要，壅水位的变化幅度可以调节。

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