一种全密闭式数字化水力调流调向闸的制作方法

1.本实用新型涉及污水处理技术领域，具体为一种全密闭式数字化水力调流调向闸。


背景技术：

2.在污水处理过程中为保证布水渠道的水位同时下降且不会因承受水压发生断裂、扭曲变形等情况，上海市政工程设计研究总院在2010年6月3日申请了“调流调向闸”，满足多个布水渠道的同步放水且放水过程中不同向的水流互相作用产生的湍流可有效冲刷污水处理池底部，避免杂质囤积、遗留死角，完成取水处理池的单次彻底清理。
3.调流调向闸突破传统圆形调节阀的使用环境局限性，满足大型矩形处理池的水流调节要求，给市政污水处理领域及工业废水处理领域的高效运行提供了基础保障；但是在实际使用过程中，工作人员又遇到了更大的难题：由于水处理容量较大、水处理池的深度尺寸大，调流调向闸的密封现有结构无力低档水压产生的渗漏，污水渗漏大幅度削弱了调流调向闸同步调节多股水流的优势，使多个布水渠道中水流的精确化控制成为空谈。
4.为了保证调流调向闸的正常使用，不得不在原有治理系统的基础上叠加设置整套的监测系统、局部调节系统、自动化感应系统等等，前期施工成本、中期人工管控成本、后期维修成本巨大，同时上述系统不可避免的会占用污水处理池的有效空间，降低了污水处理池的单次处理能力。
5.本实用新型提出一种全密闭式数字化水力调流调向闸，解决调流调向闸的密闭性，从根本上解决问题。


技术实现要素：

6.一种全密闭式数字化水力调流调向闸，包括：包括框架、阀板、转动轴、密封组件、密封动力组件、流量在线监测组件，所述框架内侧通过所述转动轴安装有n个所述阀板，所述转动轴穿过所述框架且与所述框架可转动式连接，所述阀板的上、下板面及最外侧的两个所述阀板靠近所述框架的侧板面均设置有所述密封组件，部分或全部密封组件在所述密封动力组件的作用下完成稳定密封，相邻两个所述阀板之间的侧板面通过密封条挤压式密封，n是大于等于2 的自然数。
7.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸，所述相邻两个所述阀板转动方向相反，调流调向闸的阀板通过驱动组件控制旋转，每个所述阀板对应的所述转动轴端部设置有齿轮，当n等于2时，所述驱动组件包括驱动电机、第一条形齿、改向轮，所述改向轮与其中一个转动轴端部的齿轮啮合，另一个转动轴端部的齿轮与驱动电机的动力输出轴连接，所述转动轴端部的齿轮均与所述第一条形齿啮合；当n大于2时，所述驱动组件包括驱动电机、两个第一条形齿、改向轮，第一个所述第一条形齿与偶数的转动轴端部的齿轮啮合，第二个所述第一条形齿与奇数的转动轴端部的齿轮啮合，与第一个所述第一条形齿啮合的齿轮与所述驱动电机的动力输出轴连接且所述改向轮与该齿轮直接或间接啮合连接，所述
改向轮与第二个所述第一条形齿啮合连接。
8.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸，驱动组件还包括调节轮,所述调节轮位于所述第一条形齿的背板面一侧且与所述第一条形齿的背板面滚动接触。
9.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸，所述密封动力组件包括上方密封组件的下压结构和下方密封组件的顶升结构，通过作用于所述阀板上方、下方的密封组件，使密封组件与所述阀板上、下板面形成动态的稳定密封。
10.下面将密封组件定义为橡胶材质的密封垫，便于进一步说明本实用新型的技术方案，实际使用过程中，可根据需要更改密封组件的具体结构和材质。
11.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸,所述密封动力组件包括下压环、顶升环且所述下压环、顶升环的环壁加工有行程槽，所述下压环、顶升环对称套在所述转动轴的上、下两端部，所述转动轴上、下端的轴面设置有横向轴，所述横向轴穿过所述下压环、顶升环的行程槽中，所述下压环下板面、顶升环上板面均固定有密封垫支撑板，所述密封垫支撑板的板面固定有密封组件且密封组件通过弹性力贴紧所述转动轴。优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸,所述阀板、密封动力组件共用同一个驱动电机。
12.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸,所述框架的上、下或/ 和左、右板面均加工有沉头矩形孔，供所述密封垫支撑板的嵌入式伸缩，保证防水过程中所述密封垫支撑板缩进框架板面内，避免阻碍水体流动。
13.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸,所述密封动力组件为偏心轮组件，所述偏心轮组件包括两组偏心轴、偏心轮，且分别位于上方所述密封垫支撑板的上方、下方密封垫支撑板的一侧，所述偏心轴上套接安装有n个所述偏心轮，所述偏心轮远离偏心点一侧加工有吊挂槽，所述密封垫支撑板通过穿过所述吊挂槽的吊挂环连接；密封过程中，所述吊挂槽朝向靠近所述密封垫支撑板的方向转动，所述偏心轮推动所述密封垫支撑板做靠近阀板的运动直至使所述密封垫支撑板板面的密封垫贴紧所述阀板的板面形成稳定密封结构；放水过程中，所述吊挂槽朝向远离所述密封垫支撑板的方向转动，在吊挂环的拉力作用下带动密封垫支撑板、密封垫远离所述阀板，所述密封垫支撑板的两端沿所述框架内部的升降轨道滑动。
14.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸,所述密封动力组件可包括设置在所述阀板两侧的两组竖向设置的偏心轮推顶组件，分别位于最外侧的两个所述阀板的外侧。结构同上。
15.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸,所述偏心轴单独驱动或者通过设置中间改向轮或/和中间齿轮与所述阀板的驱动组件传动连接，使所述阀板上、下方的偏心轴同步反向转动。同理，位于所述阀板两侧的偏心轴可单独控制或与所述阀板的驱动组件传动连接，使所述阀板两侧的偏心轴反向转动。
16.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸,所述密封动力组件还可以为钢丝传动组件。
17.优选的，所述一种全密闭式数字化水力调流调向闸,密封动力组件为钢丝环组件，所述钢丝环组件包括钢丝环、定滑轮、第二条形齿、传动齿组件，所述钢丝环的四角处均设置有定滑轮，所述钢丝环的上方或下方平行长度段与所述第二条形齿直接或间接连接，所述传动齿组件与所述传动齿组件啮合，所述传动齿组件包括与所述第二条形齿直接啮合的
第一传动齿，所述第一传动齿通过单独的电机控制或者所述传动齿组件中增加一个或多个中间传动齿，通过一个或多个中间传动齿与所述阀板共用驱动组件，所述钢丝环的不同侧通过l形杆分别与位于所述阀板上方、下方的所述密封垫支撑板板面固定。(例如，其中一个所述中间传动齿套接在其中一个转动轴的端部且与所述第一传动齿直接/ 间接啮合或链条传动，进而带动所述第二条形齿的移动，所述第二条形齿移动过程中会拉动所述钢丝环上方或下方平行段的单向移动，这时与所述钢丝环两侧连接固定的所述密封垫支撑板同步运动，即同时做朝向、远离所述阀板的运动，完成密封组件与所述阀板上下板面的密封分离操作。)
18.优选的，所述流量在线监测组件包括在线流速测试探头，所述流量在线监测组件包括在线流速测试探头、在线流量计算模块，通过收集在线流速测试探头反馈的过水断面流速数据与过水断面面积乘积得到阀门过流的流量数据，通过过水断面流速数据在线调整阀门调流调向的阀板开启角度，优化污水池的入流能量和角度，形成大空间均匀分布流线，消除涡流和短流。
19.优势如下：
20.(1)本实用新型涉及的全密闭式数字化水力调流调向闸中多个阀板通过反向转动完成调流调向，实现同步等量调节水路，同时根据阀板角度的设置形成急促湍流用于冲刷处理池，完成自清洁功能；
21.(2)本实用新型涉及的全密闭式数字化水力调流调向闸所有阀板通过同一个驱动装置完成同步、反向转动；
22.(3)本实用新型涉及的全密闭式数字化水力调流调向闸通过密封动力组件推动阀板上下方的密封组件相向运动完成上下端部的密封，动态密封方式操作方面且密封性高，实现全密封状态；
23.(4)本实用新型涉及的全密闭式数字化水力调流调向闸的密封动力组件公开了三中动力方式，即钢丝环组件、偏心轮组件、下压环及顶升环，通过一步步的克服每种方式的缺陷，得到最优方案；
24.(5)本实用新型涉及的全密闭式数字化水力调流调向闸的最优密封动力组件结构简单、成本低、使用寿命长、无需复杂的监控系统操作，机械式操作大大提高全密闭的稳定性。
25.(6)本实用新型涉及的全密闭式数字化水力调流调向闸可在线调整阀门调流调向的阀板开启角度，优化污水池的入流能量和角度，形成大空间均匀分布流线，消除涡流和短流。
附图说明
26.下面结合附图对具体实施方式作进一步的说明，其中：
27.图1是本实用新型涉及的与具体实施方案1对应的全密闭式数字化水力调流调向闸平面示意图；
28.图2是本实用新型涉及的与具体实施方案2对应的全密闭式数字化水力调流调向闸的阀板俯视图；
29.图3是本实用新型涉及的与具体实施方案3对应的全密闭式数字化水力调流调向
闸部分平面示意图；
30.图4是本实用新型涉及的与具体实施方案4对应的全密闭式数字化水力调流调向闸中的偏心轮组件的俯视图；
31.图5是本实用新型涉及的与具体实施方案5对应的全密闭式数字化水力调流调向闸的平面图；
32.编号对应的具体结构如下：
33.框架1，阀板2，转动轴3，下压环41，顶升环42，行程槽43，横向轴44，密封垫支撑板45，第一条形齿51，改向轮52，调节轮53，偏心轴61，偏心轮62，吊挂槽63，钢丝环71，定滑轮72，第二条形齿73，传动齿组件74，如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
34.具体实施案例1：
35.一种全密闭式数字化水力调流调向闸，包括：框架1、阀板2、转动轴3、密封组件、密封动力组件，所述框架1内侧通过所述转动轴3安装有2个所述阀板2，所述转动轴3穿过所述框架1且与所述框架1可转动式连接，所述阀板2的上、下板面及侧板面均设置有所述密封组件，部分或全部密封组件在所述密封动力组件的作用下完成稳定密封，相邻两个所述阀板2之间的侧板面通过密封条挤压式密封。其中，所述密封动力组件作用于所述阀板2上方、下方的密封组件，使密封组件与所述阀板2上、下板面形成动态的稳定密封。
36.其中，所述相邻两个所述阀板2转动方向相反(以对开门形式转动实现调流调向)，调流调向闸的阀板2通过驱动组件控制旋转，每个所述阀板2对应的所述转动轴3端部设置有齿轮；当n等于2时，所述驱动组件包括驱动电机、第一条形齿51、改向轮52，所述改向轮52与其中一个转动轴3端部的齿轮啮合，另一个转动轴端部的齿轮与驱动电机的动力输出轴连接，所述转动轴3端部的齿轮均与所述第一条形齿51啮合。
37.两个阀板共用一个第一条形齿51，通过改向轮52的改向作用，使第一条形齿51同时带动两块阀板2座同步反向转动，如图1所示。
38.具体实施案例2：
39.一种全密闭式数字化水力调流调向闸，包括：框架1、阀板2、转动轴3、密封组件、密封动力组件，所述框架1内侧通过所述转动轴3安装有4个所述阀板2，所述转动轴3穿过所述框架1且与所述框架1可转动式连接，所述阀板2的上、下板面及侧板面均设置有所述密封组件，部分或全部密封组件在所述密封动力组件的作用下完成稳定密封，相邻两个所述阀板2之间的侧板面通过密封条挤压式密封。其中，所述密封动力组件作用于所述阀板2上方、下方的密封组件，使密封组件与所述阀板2上、下板面形成动态的稳定密封。
40.其中，所述相邻两个所述阀板2转动方向相反(以对开门形式转动实现调流调向)，每个所述阀板2对应的所述转动轴3端部设置有齿轮，调流调向闸的阀板2通过驱动组件控制旋转，所述驱动组件包括驱动电机、两个第一条形齿51、改向轮52，第一个所述第一条形齿51与偶数的转动轴3端部的齿轮啮合，第二个所述第一条形齿51与奇数的转动轴3端部的齿轮啮合，与第一个所述第一条形齿51啮合的齿轮与所述驱动电机的动力输出轴连接且所述改向轮 52与该齿轮直接或间接啮合连接，所述改向轮52与第二个所述第一条形齿51 啮
合连接。
41.利用两个第一条形齿51分别带动相同转动方向的阀板2同步、同向转动。四个阀板共用一个驱动电机实现间隔阀板2同步反向转动，可实现布水渠道中相等水流量的排放，无需设置复杂的内部控制电路，如图2所示。
42.具体实施案例1、具体实施案例2分别展示了不同数量下阀板2控制旋转的驱动组件，始终以同一个驱动组件驱动所有阀板2的同步转动。
43.下面将密封组件定义为橡胶材质的密封垫，进一步说明本实用新型的重点创新技术方案
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即阀板2上下板面的稳定密封，实际使用过程中可根据需要更改密封组件的具体结构和材质，此处并非是对密封组件的限定。
44.具体实施案例3：
45.一种全密闭式数字化水力调流调向闸中，所述密封动力组件为钢丝环组件 (如图3所示)，所述钢丝环组件包括钢丝环71、定滑轮72、第二条形齿73、传动齿组件74，所述钢丝环71的四角处均设置有定滑轮，所述钢丝环71的上方或下方平行长度段与所述第二条形齿73直接或间接连接，所述传动齿组件 74与所述传动齿组件啮合，所述传动齿组件包括与所述第二条形齿73直接啮合的第一传动齿74，所述第一传动齿74可以通过单独的电机控制，也可在所述传动齿组件74中增设中间传动齿，通过一个或多个中间传动齿与所述阀板2 共用驱动组件，所述钢丝环71的不同侧通过l形杆分别与位于所述阀板2上方、下方的所述密封垫支撑板45板面固定，其中，每个所述阀板对应一个钢丝环 71、四个定滑轮72，所述第二条形齿73、传动齿组件74可以多个阀板共用或单独设计均可。
46.可选择的，所述中间传动齿套接在其中一个转动轴3的端部且与所述第一传动齿74直接啮合、间接啮合或链条传动，进而带动所述第二条形齿73的移动，所述第二条形齿73移动过程中会拉动所述钢丝环71上方或下方平行段的单向移动，这时与所述钢丝环71两侧连接固定的所述密封垫支撑板45同步运动，即同时做朝向、远离所述阀板2的运动，完成密封组件与所述阀板2上下板面的密封分离操作。
47.上述是实用新型人经过长时间研究做出的初始操作，但是根据调流调向闸的使用特点及工作环境，调流调向闸是一次性安装、永久使用的部件，钢丝绳组件的受力程度有限，后期需要随时监测钢丝磨损情况并对使用寿命进行估算，必要时要进行更换、维修，经过慎重考虑，实用新型人认为上述方案虽然可比较稳定的对阀门2的上下板面进行密封但是不适合长期作业需求。为了解决上述情况，实用新型人继续研究实验，得出具体实施方案4的技术方案。
48.具体实施案例4：
49.一种全密闭式数字化水力调流调向闸中，其中密封动力组件为偏心轮组件 (如图4所示)，所述偏心轮组件包括两组偏心轴61、偏心轮62，且分别位于上方所述密封垫支撑板45的上方、下方密封垫支撑板45的下方，所述偏心轴 61上套接安装有2个所述偏心轮62，所述偏心轮62远离偏心点一侧加工有吊挂槽63，所述密封垫支撑板45通过穿过所述吊挂槽63的吊挂环连接；密封过程中，所述吊挂槽63朝向靠近所述密封垫支撑板45的方向转动，所述偏心轮 62推动所述密封垫支撑板45做靠近阀板2的运动直至使所述密封垫支撑板45 板面的密封垫贴紧所述阀板2的板面形成稳定密封结构；放水过程中，所述吊挂槽63朝向远离所述密封垫支撑板45的方向转动，在吊挂环的拉力作用下带动密封垫支撑板45、密封垫远离
所述阀板2，所述密封垫支撑板45的两端沿所述框架1内部的升降轨道滑动。
50.可选择的，在阀板2两侧设置偏心轮组件，可将设置在位于阀板2两侧的所述密封垫支撑板45平移，完成两侧密封垫支撑板45与所述阀板2侧板面的密封，其中，两侧偏心轮组件中的偏心轴可以单独设置旋转电机驱动，也可通过斜齿轮与转动轴3上增设的伞齿轮进行传动，使当然密封动力组件与阀板共用驱动源，阀板2的两侧也可以通过密封条实现静态密封。
51.上述具体实施方案的偏心轮组件解决了具体实施案例1中钢丝环组件使用寿命低的情形，避免后期维护步骤繁琐；偏心轮组件中的偏心轴端部设置传动齿，由电机直接驱动或者通过中间传动齿与阀板的转动轴增设的齿轮链条或者啮合传动。长时间的使用效果较好，实用寿命高，阀板2上下板面的密封稳定性高。但是实用新型人根据结构最简最优化设计原理，在上述技术方案的基础上继续优化调流调向闸的技术方案，如具体实施方案5。
52.具体实施案例5：
53.一种全密闭式数字化水力调流调向闸中，所述密封动力组件包括下压环41、顶升环42且所述下压环41、顶升环42的环壁加工有行程槽43，所述下压环 41、顶升环42对称套在所述转动轴3的上、下两端部，所述转动轴3上、下端的轴面设置有横向轴44，所述横向轴44穿过所述下压环41、顶升环42的行程槽43中，所述下压环41下板面、顶升环42上板面均固定有密封垫支撑板45，所述密封垫支撑板45的板面固定有密封垫且密封垫通过弹性力贴紧所述转动轴3。
54.转动轴3的转动过程中，横向轴44在所述行程槽43中同步转动，横向轴 44转动过程中的高度不变，由于行程槽43的高度不同，所以当横向轴44从行程槽43的横向槽段转到倾斜槽段时，下压环41下行、顶升环42上行，推动密封垫支撑板45及密封垫与阀板2的上、下板面贴紧，如图5所示。
55.经过多次反复设计、实验、验证，本具体实施案例中的密封动力组件只需要在所述阀板2对应转动轴3的上下端套接下压环41、顶升环42，通过横向轴 44、行程槽43之间的力作用即可完成阀板2与上下板面密封组件的紧密贴合，无需设置其他辅助传动件，成本低、施工容易且无需过多的后期维护，适合调流调向闸一次安装、永久使用的部件。
56.本实用新型专利中其他部位均可采用现有技术中的密封圈、油封、密封条等常见结构实现局部密封，本实用新型专利不对此做过多详述，仅对目前污水处理工程中面临的关键结构即阀板2上下板面的密封作出详细描述，但是并不代表其他部位未做密封处理。
57.具体实施案例1～具体实施案例5中，还包括流量在线监测组件，所述流量在线监测组件包括在线流速测试探头、在线流量计算模块，通过收集在线流速测试探头反馈的过水断面流速数据与过水断面面积乘积得到阀门过流的流量数据，通过过水断面流速数据在线调整阀门调流调向的阀板开启角度，优化污水池的入流能量和角度，形成大空间均匀分布流线，消除涡流和短流。
58.本实用新型中设计的阀门开关动作、密封升降动作采用同一个驱动组件驱动的方式进行，实际使用过程中，也可利用不同驱动装置分别作用。
59.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属
于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。