一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构.pdf

本发明揭示了一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，包括拦蓄门，浮筒，水位调节机构及拦蓄门控制机构。所述拦蓄门与拦蓄控制机构之间通过平行的两根第一连架杆连接，所述浮筒通过两根平行的吊杆与第一连架杆和第二连架杆连接。所述水位调节机构是利用水位上涨或下降的浮力驱动拦蓄门控制机构。本发明所揭示的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，是通过纯机械的棘轮控制机构实现对拦蓄门的控制，将水的浮力作为驱动力配合棘轮控制机构对排污管道实现无人控制的拦截-蓄水-管道冲洗的过程，且相比于电气控制，棘轮控制机构的制造成本低，操作安全可靠，既不需要人工操作，也不需要外界输入能源。

1.  一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，其特征在于：包括拦蓄门，浮筒，水位调节机构及拦蓄门控制机构，其中：
所述水位调节控制机构包括第二轴，第一调节盘，第二调节盘，第一连杆机构，第二连杆机构，浮球及控制杆，所述第二轴两端安装在机架上，所述第一调节盘及第二调节盘并排安装在第二轴上，所述控制杆一端固定连接第二轴，另一端连接浮球，所述第一调节盘和第二调节盘上均设有弧形调节槽，所述弧形调节槽内通过螺栓固定有挡销，所述第一调节盘通过挡销驱动所述第一连杆机构转动，第一连杆机构一端与第一棘爪固联，所述第二调节盘通过挡销驱动第二连杆机构转动，第二连杆机构一端与第二棘爪固联；
所述拦蓄门控制机构包括第一轴，第一棘轮，第二棘轮，所述第一棘轮及第二棘轮并排安装在第一轴上，且两个棘轮的锯齿形为相反方向设置；所述第一棘爪卡住所述第一棘轮防止其顺时针转动，但不能阻止其逆时针转动；所述第二棘爪卡住第二棘轮防止其逆时针转动，但不能阻止其顺时针转动；
所述拦蓄门与第一轴及机架之间通过平行的两根第一连架杆和两根第二连架杆连接，组成平行四边形机构；所述浮筒通过两根平行的吊杆连接所述第一连架杆和第二连架杆。

2.   根据权利要求1所述的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，其特征在于：所述第一连架杆一端通过铰链与拦蓄门连接，另一端与第一轴固定连接，所述第二连架杆位于第一连架杆正下方，一端通过铰链与拦蓄门连接，另一端安装在机架上，所述吊杆与所述第一连架杆和第二连架杆之间通过铰链连接。

3.   根据权利要求1所述的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，其特征在于：所述控制杆与第二轴的连接处位于第一调节盘和第二调节盘之间。

4.   根据权利要求1所述的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，其特征在于：所述第一连杆机构包括通过铰链连接的第一摇杆，第一连杆及第二摇杆，其中第一摇杆的一端安装在第二轴上，并且位于第一调节盘的挡销下方，所述第二摇杆的一端安装有第一棘爪，所述第二摇杆中间通过铰链固定在机架上并可绕其转动。

5.   根据权利要求4所述的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，其特征在于：所述第二摇杆靠近第一棘爪的一侧还连接有弹簧以实现第一棘爪在弹簧力作用下紧紧卡住第一棘轮。

6.   根据权利要求1所述的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，其特征在于：所述第二连杆机构包括通过铰链连接的第三摇杆，第二连杆及第四摇杆，其中第三摇杆的一端安装在第二轴上，并且位于第二调节盘的挡销上方，所述第四摇杆端部安装有第二棘爪，所述第四摇杆中间通过铰链固定在机架上并可绕其转动。

7.   根据权利要求6所述的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，其特征在于：所述第四摇杆靠近第二棘爪的一侧还连接有弹簧以实现第二棘爪在弹簧力作用下卡住第二棘轮。

一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构
技术领域
本发明涉及一种拦蓄门的控制机构，尤其涉及一种对排污管道实现定期冲洗的拦蓄门的棘轮控制机构。
背景技术
在现有的城市排污系统中，不论是分流排污还是合流制排污，排污管道中都会存在污染物质的沉淀，这就需要对排污管道进行定期清理。
而管道冲洗拦蓄门是一种用于对排污管道实施定期冲洗的机械设备，可以自动实现对排污管道定期冲洗，其工作原理是通过拦蓄门对排污管道内的水进行拦截，从而实现蓄水，当水位达到一定高度后，打开拦蓄门，大量的水从打开的拦蓄门处冲出形成冲击水流，从而对下方管道进行冲洗，水位下降到一定位置后，拦蓄门关上继续蓄水。
虽然这种冲洗设备在国内外都已有应用，但对于其中水位及拦蓄门的控制方法描述的并不多，如专利号为2014200764631的专利，对拦蓄门的控制是通过摆动油缸以及远程液压操作系统进行水位及拦蓄门的控制，其属于电气控制，虽然可以有效实现对拦蓄门的控制，但是其控制需要外界电力资源，还需要人工进行操作。
此外如专利号为201310052117X的专利，其描述的一种无动力拦蓄门，通过浮筒进行水位控制，利用连接杆触发执行机构从而控制拦蓄门的开启与关闭，但由其说明书只描述了其执行机构核心为液压存储器，对其余机构并未做描述，所以该专利中连接杆对执行机构如何触发，又是如何控制拦蓄门并没有做详细描述，这就使得技术人员无法真正实现通过水位控制拦蓄门。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，利用浮球驱动水位控制机构，利用棘轮机构实现对拦蓄门的开启、关闭。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，包括拦蓄门，浮筒，水位调节机构及拦蓄门控制机构，其中：
所述水位调节控制机构包括第二轴，第一调节盘，第二调节盘，第一连杆机构，第二连杆机构，浮球及控制杆，所述第二轴两端安装在机架上，所述第一调节盘及第二调节盘并排安装在第二轴上，所述控制杆一端固定连接第二轴，另一端连接浮球；所述第一调节盘和第二调节盘上均设有弧形调节槽，所述弧形调节槽内通过螺栓固定有挡销，所述第一调节盘通过挡销驱动所述第一连杆机构转动，第一连杆机构一端与第一棘爪固联；所述第二调节盘通过挡销驱动第二连杆机构转动，第二连杆机构一端与第二棘爪固联；
所述拦蓄门控制机构包括第一轴，第一棘轮，第二棘轮，所述第一棘轮及第二棘轮并排安装在第一轴上，且两个棘轮的锯齿形为相反方向设置；所述第一棘爪卡住所述第一棘轮防止其顺时针转动，但不能阻止其逆时针转动；所述第二棘爪卡住第二棘轮防止其逆时针转动，但不能阻止其顺时针转动；
所述拦蓄门与第一轴及机架之间通过平行的两根第一连架杆和两根第二连架杆连接，且组成平行四边形机构；所述浮筒通过两根平行的吊杆连接所述第一连架杆和第二连架杆。
所述第一连架杆一端通过铰链与拦蓄门连接，另一端与第一轴固定连接，所述第二连架杆位于第一连架杆正下方一端通过铰链与拦蓄门连接，另一端安装在机架上，所述吊杆与所述第一连架杆和第二连架杆之间通过铰链连接。
所述控制杆与第二轴的连接处位于第一调节盘和第二调节盘之间。
所述拦蓄门四周安装有密封条，使得拦蓄门与排污管道侧壁密封接触。
所述第一连杆机构包括通过铰链连接的第一摇杆，第一连杆及第二摇杆，其中第一摇杆的一端安装在第二轴上，并且位于第一调节盘的挡销下方，所述第二摇杆的一端安装有第一棘爪，所述第二摇杆中间通过铰链固定在机架上并可绕其转动。
所述第二连杆靠近第一棘爪的一侧还连接有弹簧以实现第一棘爪在弹簧力作用下紧紧卡住第一棘轮。
所述第二连杆机构包括通过铰链连接的第三摇杆，第二连杆及第四摇杆，其中第三摇杆的一端安装在第二轴上，并且位于第二调节盘的挡销上方，所述第四摇杆端部安装有第二棘爪，所述第四摇杆中间通过铰链固定在机架上并可绕其转动。
所述第四摇杆靠近第二棘爪的一侧还连接有弹簧以实现第二棘爪在弹簧力作用下卡住第二棘轮。
本发明所述的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，通过拦蓄门、浮筒、第一连架杆及第二连架杆形成平行四边形机构，从而使得拦蓄门和浮筒一起绕着平行四边形机构的回转中心作平动，浮筒上升，拦蓄门也随着上升，拦蓄门下降，浮筒也随着下降。将浮球及控制杆用作拦蓄门开启的驱动机构，当浮球上升到最高位时，驱动第一调节盘顺时针转动从而驱动第一连杆机构解除第一棘爪对第一棘轮的锁定，从而使得浮筒可以在浮力作用下带动拦蓄门上升，并通过第二棘爪和第二棘轮进行最高位位置锁定；当水位下降，浮球也跟着下降，浮球及控制杆带动第二调节盘逆时针转动，当水位下降到某一位置时，第二连杆机构解除第二棘爪对第二棘轮的锁定，拦蓄门由于自重掉下，借于重力的惯性使拦蓄门与管道卡紧，同时带动浮筒一起下降，并通过第一棘爪和第一棘轮对这一最低位置进行锁定，防止因水位上升而使浮筒上升。
本发明通过浮球及调节盘进行最高水位和最低水位的设定，通过棘爪和棘轮控制拦蓄门的开启及闭合，通过浮筒的浮力和拦蓄门的重力作用实现拦蓄门的升起和下降。
与现有技术相比，本发明揭示的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，是通过纯机械的棘轮控制机构实现对拦蓄门的控制，依靠水的浮力作为驱动力配合棘轮控制机构对排污管道实现无人控制的拦截-蓄水-管道冲洗的过程，且相比于电气控制，棘轮控制机构的制造成本低，操作安全可靠，不需要人工操作，也不需要依靠外界能源，符合当前节能环保的理念。
附图说明
图1是本发明所述控制机构的结构示意图；
图2是本发明俯视图；
图3是本发明拦蓄门上升控制原理图；
图4是本发明拦蓄门下降控制原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1~4所示，本发明所揭示的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，通过纯机械式的棘轮控制机构实现对拦蓄门的控制，具体结构包括拦蓄门1，浮筒2，水位调节控制机构及拦蓄门控制机构。
所述拦蓄门1的形状与排水管道的断面形状一致，且四周安装有密封条，使得拦蓄门与排污管道侧壁密封接触，防止拦蓄水的渗漏。
其中所述水位调节控制机构包括第二轴11，第一调节盘12，第二调节盘13，第一连杆机构14，第二连杆机构15，浮球16及控制杆17，所述第二轴11两端由轴承支承并安装在机架上，所述第一调节盘12及第二调节盘13并排安装在第二轴11上；所述控制杆17一端固连在第二轴11上，并位于第一调节盘12和第二调节盘13之间，所述控制杆17另一端连接浮球16，所述浮球16随着水位升降而升降，从而使得控制杆17绕第二轴11转动，并带动第二轴11转动。
所述第一调节盘12和第二调节盘13上均设有弧形调节槽18，所述弧形调节槽18内通过螺栓固定有挡销19，所述第一调节盘12上的挡销19可在弧形调节槽18内随意调节，其位置可根据设定的最高水位确定；所述第二调节盘13上的挡销19可在弧形调节槽18内随意调节，其位置可根据设定的最低水位确定。
所述第一连杆机构14包括通过铰链连接的第一摇杆21，第一连杆22及第二摇杆23，其中第一摇杆21的一端安装在第二轴11上，所述第一摇杆21位于第一调节盘12的挡销19下方，所述第二摇杆23端部安装有第一棘爪6，并随第二摇杆23一起转动，所述第二摇杆23中间通过铰链安装在机架上，所述第二摇杆23靠近第一棘爪的一侧还连接有弹簧20，第一棘爪6在弹簧20的弹簧力作用下，紧紧卡住第一棘轮4防止其顺时针转动，所述弹簧20另一端固定在机架上。
所述第二连杆机构15包括通过铰链连接的第三摇杆24，第二连杆25及第四摇杆26，其中第三摇杆24的一端安装在第二轴11上，所述第三摇杆24位于第二调节盘13的挡销19上方，所述第四摇杆26端部安装有第二棘爪7，并随第四摇杆26一起转动，所述第四摇杆26中间通过铰链固定在机架上，所述第四摇杆26靠近第二棘爪7的一侧还连接有弹簧20，所述第二棘爪7在弹簧20的弹簧力作用下，紧紧卡住第二棘轮5防止其逆时针转动，所述弹簧20另一端固定在机架上。
所述拦蓄门控制机构包括第一轴3，第一棘轮4，第二棘轮5，所述第一轴3两端通过轴承安装在机架上，所述第一棘轮4及第二棘轮5并排安装在第一轴3上，且所述第一棘轮4和第二棘轮5的锯齿形为相反方向设置，所述第一棘轮4通过第一棘爪6卡住以防止第一棘轮4顺时针转动，第二棘轮5通过第二棘爪7卡住以防止第二棘轮5逆时针转动，所述拦蓄门1与第一轴3及机架之间通过平行的两根第一连架杆8和第二连架杆9连接，所述第一连架杆8一端通过铰链连接拦蓄门，另一端固定连接第一轴3，所述第二连架杆9平行设置在第一连架杆8下方，其一端通过铰链连接拦蓄门1，另一端通过铰链安装在机架上，所述第一连架杆8的杆长与所述第二连架杆9的杆长相等，且组成平行四边形机构，该平行四边形机构能绕第一轴3作上下的转动。所述浮筒2通过两根平行的吊杆10通过铰链与第一连架杆8和第二连架杆9连接，浮筒在水中产生的浮力大于拦蓄门的重力，以保证拦蓄门可随着浮筒浮力作用绕着平行四杆机构的回转中心上升；拦蓄门也可在自身重力作用下绕着平行四边形机构的回转中心下降。平行四边形机构可保持拦蓄门始终处于铅垂面位置，使之与排水管道垂直。
水流按照箭头方向流动。
本发明所揭示的一种管道冲洗拦蓄门的棘轮控制机构，其工作原理为：可根据管道中的水位高低由棘轮控制机构开启或闭合拦蓄门，即当水位达到一定高度后通过棘轮控制机构驱动拦蓄门开闸放水。形成大流量的水流冲洗管道，当水泄流后，管道中水位下降到一定位置时，通过棘轮控制机构驱动机构闭合拦蓄门，再次对管道水流进行拦截蓄水，具体过程是：
前期调节：根据排水的要求确定最高水位及最低水位，通过调节第一调节盘上的挡销确定最高水位，通过调节第二调节盘上的挡销确定最低水位。
拦蓄：当排污管道内水泄流后，其内部的水位逐渐下降，浮球及控制杆随着水位下降带动第二轴逆时针向下转动，进而驱动第二调节盘一起逆时针转动，当水位下降到预定位置时，第二调节盘上的挡销与第三摇杆接触，并推动第三摇杆向上运动，由第二连杆带动第四摇杆一起向上运动，第四摇杆及第二棘爪绕固定铰链作逆时针转动，使得第二棘爪克服弹簧力解除对第二棘轮的约束，一旦第二棘轮失去约束就可以自由逆时针转动，此时拦蓄门在自身重力作用下下落将排污管道卡紧，拦蓄门的下落使得第一连架杆也逆时针转动，浮筒也跟随拦蓄门的下降而下降，此时第一轴也随着第一连架杆的转动而转动，但由于第一棘轮锯齿形的朝向，逆时针转动时第一棘爪对第一棘轮无限制作用。由于拦蓄门的形状与排水管道的断面形状一致，且拦蓄门的四周安装有橡胶密封条，故而拦蓄门与排污管道可以严密闭合，防止拦蓄水的渗漏，完成对水流的拦蓄作用。
蓄水：随着上游的水不断的涌入，由于拦蓄门的阻拦，水无法通过拦蓄门流向下游，使得拦蓄门处的水位不断上升，在上升到设定的最高水位前，由于第一棘爪对第一棘轮的限制，使得浮筒就算受到浮力作用却不能上升，从而将拦蓄门始终固定在最低位置，无法上升，从而实现蓄水的作用。
管道冲洗：随着水位的不断升高，浮球及控制杆随着水位上升带动第二轴不断地顺时针转动，从而带动第一调节盘一起顺时针转动，当水位上升到预定高度时，第一调节盘上的挡销与第一摇杆接触，并推动第一摇杆及第二摇杆一起向下运动，第二摇杆及第一棘爪绕固定铰链作顺时针转动，使得第一棘爪克服弹簧力解除对第一棘轮的约束，一旦第一棘轮失去约束，由于水的浮力作用，浮桶驱动拦蓄门一起快速上升，实现拦蓄门开闸放水，拦蓄的水形成大流量的冲击水头，对下游管路进行连续冲洗。在水流冲洗过程中，水位不断下降，但在下降到最低位置之前，由于第二棘爪对第二棘轮的位置限制，使得第一轴无法逆时针转动，从而防止了拦蓄门因自身重力下降，确保拦蓄门一直处于高位，一直到水位下降到设定的最低位置，重复上述的拦蓄动作控制过程，再次进行拦蓄。
排洪：当遇到需要排洪时，由于排污管道内的水位始终处于高位，这就使得拦蓄门一直保持在最高位置不会下降，此时水流可以不断从此处流过，从而实现排洪。
发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。