井盖浮力式自启闭系统及其工作方法技术领域
本发明涉及一种井盖浮力式自启闭系统。
背景技术
近年来，城市内涝现象比较普通且日趋严重，究其原因一方面是市政排水系统规
划不当；二是排水设施存有缺陷。目前排水系统中经常采用的井盖有两大类，第一类以铸铁
井盖、高强度纤维水泥混凝土井盖、树脂井盖等多种实心形式为代表，该类井盖表面开孔
少、行车效果好，可以防止杂物掉落，但排水能力相对较差，降雨集中时易发生积水现象；第
二类以雨水篦子等形式为代表，此类井盖表面开孔多，泄水能力好、排水快，但易掉落杂物，
导致下水道堵塞。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种排水性能好，不易堵塞的井盖浮力式自启闭
系统。
本发明采用以下方案实现：一种井盖浮力式自启闭系统，包括盖体，所述盖体上开
设有排水口，所述排水口内设置有通过转动控制排水口启闭的翻板，所述翻板上开设有泄
水孔；所述盖体上还设置有浮力块，盖体下方设置有吊挂在浮力块上的横杆，横杆上具有用
以拉动控制翻板转动的拉绳。
进一步的，所述横杆通过连接杆吊挂在浮力块上，盖体上具有供连接杆穿过的穿
孔；横杆上还吊设有向下拉动横杆的重块，盖体下方连接有向上拉动横杆的弹簧。
进一步的，所述翻板铰接于排水口一侧，翻板依靠自身重力向下转动时打开排水
口，依靠拉绳拉动向上转动时关闭排水口。
进一步的，所述排水口另一侧开设有通往盖体底面的转向孔槽，拉绳上端穿过转
向孔槽后与翻板相连接以使横杆下行时拉动翻转向上转动关闭排水口。
进一步的，所述排水口另一侧下部开设有一缺口，该缺口内设置有一转向轴，所述
拉绳上端穿过转向轴与缺口之间的间隙后与翻板相连接以使横杆下行时拉动翻转向上转
动关闭排水口。
一种井盖浮力式自启闭系统的工作方法，包括如上所述的井盖浮力式自启闭系
统，在雨水较少时，拉伸拉动翻板关闭排水口，雨水可以通过翻板上的泄水孔排走；当雨水
过大造成路面有积水时，水积蓄到一定深度，在浮力作用下浮力块上浮，横杆随浮力块向上
运动，拉绳松开，翻板依靠自身重力和雨水压力向下转动打开排水口，泄水面积扩大，从而
加速排水，当路面积水变少时，浮力块逐步下落至原处，横杆随之下落，拉绳再次将翻板重
新拉至水平状态，排水口关闭。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明井盖浮力式自启闭系统在雨
水较少时通过泄水孔进行排水，雨水较多时可自动打开排水口，扩大泄水面积以加速排水，
不易堵塞同时又解决路面积水问题；稳定可靠，使用寿命长，更换方便，经济效益好。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相
关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例构造俯视图；
图2是图1中A-A剖面图；
图3是本发明实施例翻板打开状态示意图；
图4是本发明实施例1中拉绳转向结构示意图；
图5是本发明实施例2中拉绳转向结构示意图；
图中标号说明：1-盖体、2-排水口、3-翻板、4-泄水孔、5-浮力块、6-横杆、7-拉绳、8-连
接杆、9-重块、10-弹簧、11-转向孔槽、12-缺口、13-转向轴。
具体实施方式
如图1~4示出本发明实施例1：一种井盖浮力式自启闭系统，包括盖体1，所述盖体1
上开设有排水口3，所述排水口2内设置有通过转动控制排水口2启闭的翻板3，所述翻板3上
开设有泄水孔4；所述盖体1上还设置有浮力块5，盖体1下方设置有吊挂在浮力块上的横杆
6，横杆上具有用以拉动控制翻板3转动的拉绳7，由于集水井均设置在道路较低洼处，故雨
天排水时，此处积水最深，所以此处能够最快形成最大浮力。
在无雨水时或者雨水较少时翻板3在拉绳拉动下向上转动关闭排水口，使得井盖
便于行车、行人行走，且能够避免杂物掉落发生堵塞问题；翻板上留有的泄水孔可排除部分
雨水；当雨水过大路面有积水时，水积蓄到一定深度，在浮力作用下，横杆随浮力块5向上运
动，翻板3向下转动打开排水口，泄水面积扩大，从而加速排水，避免路面积水问题；同时该
系统依靠浮力与重力之间的平衡关系来实现启闭，不依靠电子感应、应变片等技术，故系统
安全、稳定、有保障，且使用寿命长，更换方便，经济效益好。
在本实施例中，盖体主要作用用于承重，可采用不锈钢、铸铁或钢筋混凝土等材料
制成，翻板采用橡胶材料制作，能够具有一定弹性，以此提高盖体与翻板之间的密封性能并
减少磨损。
在本实施例中，所述浮力块5为两个，所述横杆6通过连接杆8吊挂在浮力块5上，浮
力块5的数量也可以是三个，具体根据所需浮力而定；盖体1上具有供连接杆穿过的穿孔，盖
体1上还具有用以容纳浮力块的沉槽；横杆上还吊设有向下拉动横杆的重块9，盖体下方连
接有向上拉动横杆的弹簧10。
在本实施例中，所述翻板3铰接于排水口一侧，翻板依靠自身重力向下转动时打开
排水口，依靠拉绳拉动向上转动时关闭排水口。
在本实施例中，所述排水口另一侧开设有通往盖体底面的转向孔槽11，拉:7上端
穿过转向孔槽11后与翻板相连接以使横杆下行时拉动翻转向上转动关闭排水口。
浮力块与重块是本系统的关键技术，其中最为重要的是浮力的保证，根据浮力计
算公式：
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其中：![]()
—液体密度、本处即为水的密度
g —重力加速度
h —水深
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为浮力设施的宽与长
浮力块采用固体浮力材料，以确保提供足够的浮力，同时浮力块的自重尽可能的小即
轻质，并能满足一定的强度、耐久性要求，具体采用低密度、高强度、少吸水的聚合物基固体
材料，具有密度低（0.20～0.7g/cm）、吸水率低（不大于3%）、机械强度高（压缩强度1～
100MPa）、耐腐蚀、可进行二次机械加工等特点，可满足本系统的应用要求。
翻板应事先储备一定预应力，使其能承受一定压力，确保系统能在路面积水达到
一定深度时方能打开，避免系统轻易频繁开启，缩短使用寿命，该压力值可通过重力与弹力
进行控制，根据设计积水深度h以及浮力块尺寸与重力（包含重块、拉绳、下横杆、翻板上积
水自重以及翻板的预应力）、弹力等由下式计算得到浮力块的厚度、宽度、长度之间的关系，
在设计时可依据此式进行尺寸计算：
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式中：x —弹簧理论伸长值
G — 包含重力设施、拉绳、下横杆、下落部分上积h深时水的自重
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— 包含重力设施、拉绳、下横杆、以及下落部分的预应力的自重
k —弹簧弹性系数
为了防止发生偏移，确保重快的重力与浮力在一条直线上，重块可采用钢质材料或混
凝土材料制成球状，球的直径根据浮力大小、材料密度以及其他构件自重等信息确定，连接
杆两端与浮力块、重块的连接可采用固定或者挂钩形式连接均可，考虑更换维修方便，以挂
钩形式为宜，连接杆与横杆的交点处，应采取固定连接，确保横杆能与连接杆同步位移。
如图5示出本发明实施例2：本实施与实施例1的区别在于拉绳的转向结构不同，在
本实施例中，所述排水口2另一侧下部开设有一缺口12，该缺口内设置有一转向轴13，所述
拉绳上端穿过转向轴与缺口之间的间隙后与翻板相连接以使横杆下行时拉动翻转向上转
动关闭排水口，转向轴13对拉绳的磨损较小。
一种井盖浮力式自启闭系统的工作方法，包括如上所述的井盖浮力式自启闭系
统，在雨水较少时，拉伸拉动翻板关闭排水口，雨水可以通过翻板上的泄水孔排走；当雨水
过大造成路面有积水时，水积蓄到一定深度，在浮力作用下浮力块上浮，横杆随浮力块向上
运动，拉绳松开，翻板依靠自身重力和雨水压力向下转动打开排水口，泄水面积扩大，从而
加速排水，当路面积水变少时，浮力块逐步下落至原处，横杆随之下落，拉绳再次将翻板重
新拉至水平状态，排水口关闭。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应
理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。