[发明专利]一种水压力作用下排污与排沙联动的前池结构系统

权利要求书

1.一种水压力作用下排污与排沙联动的前池结构系统，其特征在于：它包含前池结构和联动闸门结构(9)；

上述前池结构由引水渠(1)、翼墙(4)、渐变段(2)、池身(3)、冲砂泄水溜槽(5)、冲砂泄水溜槽横梁(6)、带坡度沉砂池(7)、溢流堰(8)、拦污栅(10)、检修楼梯(11)和进水池(12)；带坡度沉砂池(7)的一端与池身(3)的一端贯通设置，池身(3)的另一端与渐变段(2)的一端贯通设置，渐变段(2)的另一端与引水渠(1)贯通设置，渐变段(2)的前后两侧设有翼墙(4)，池身(3)的底部设有冲砂泄水溜槽(5)，相邻于带坡度沉砂池(7)一端的冲砂泄水溜槽(5)上一体成型有纵向隔墩，且纵向隔墩上设有冲砂泄水溜槽横梁(6)，带坡度沉砂池(7)的另一端与进水池(12)贯通设置，拦污栅(10)倾斜设置在进水池(12)内，进水池(12)的右端贯通开设有引水管安置孔(13)；池身(3)的后侧上边缘一体成型有溢流堰(8)；上述联动闸门结构(9)设置在带坡度沉砂池(7)内部，且与进水池(12)相邻设置；联动闸门结构(9)中的排沙闸门设置在带坡度沉砂池(7)的底部，联动闸门结构(9)中的排污闸门设置在池身(3)的上侧后方，且与溢流堰(8)相邻设置。

2.根据权利要求1所述的一种水压力作用下排污与排沙联动的前池结构系统，其特征在于：所述的联动闸门结构(9)由排污闸门部分、中间联动部分和排沙闸门部分构成；

上述排污闸门部分包含排污闸门(9-1)、排污闸门旋转轴(9-2)、固定机架(9-4)和固定机架处滚动轴承(9-5)；排污闸门(9-1)的侧壁上开设有排污闸门配重孔(9-3)，排污闸门(9-1)内穿设固定有排污闸门旋转轴(9-2)，排污闸门旋转轴(9-2)的两端利用固定机架处滚动轴承(9-5)旋接在固定机架(9-4)上，固定机架(9-4)夹设固定在池身(3)的后侧上边缘上；

上述中间联动部分包含上部排污闸门位移换向器(9-6)、中间联动杆(9-19)和下部排沙闸门位移换向器(9-29)；其中上部排污闸门位移换向器(9-6)由上部位移换向器机箱(9-7)、上部三角杆系结构(9-9)、上部铰接结构(9-10)、上部主动轮(9-11)、上部主动轮中心滚动轴承(9-12)、上部从动轮(9-13)、上部从动轮中心滚动轴承(9-14)、上部滑动齿板(9-15)、上部滑动齿板限位螺栓(9-17)、上部机箱固定螺栓(9-18)构成；排污闸门(9-1)的上侧壁一端固定有上部换向器机箱挡水板(9-8)，且上部换向器机箱挡水板(9-8)架设在上部位移换向器机箱(9-7)的上方，上部位移换向器机箱(9-7)设置在排污闸门(9-1)的一侧，且其一侧壁上下两端均固定有上部机箱固定螺栓(9-18)，上部位移换向器机箱(9-7)内相互啮合设置有上部主动轮(9-11)和上部从动轮(9-13)，其中上部主动轮(9-11)的两端利用上部主动轮中心滚动轴承(9-12)旋接在上部位移换向器机箱(9-7)的内壁上，上部从动轮(9-13)的两端利用上部从动轮中心滚动轴承(9-14)旋接在上部位移换向器机箱(9-7)的内壁；上述上部铰接结构(9-10)的一端与上部主动轮(9-11)的轮面旋接，上部铰接结构(9-10)的另一端与上部三角杆系结构(9-9)的一端旋接，上部三角杆系结构(9-9)的另一端与排污闸门(9-1)的外侧壁旋接；上述上部从动轮(9-13)与上部滑动齿板(9-15)啮合设置，上部滑动齿板(9-15)的两垂直边上下滑动设置在开设于上部位移换向器机箱(9-7)内壁的上部滑动板限位槽(9-16)中，位于上部滑动板限位槽(9-16)中部的上部位移换向器机箱(9-7)的则壁上固定有上部滑动齿板限位螺栓(9-17)，上述上部滑动齿板(9-13)的下端固定在中间联动杆(9-19)的上端；上述下部排沙闸门位移换向器(9-29)由下部位移换向器机箱(9-30)、下部三角杆系结构(9-32)、下部铰接结构(9-31)、下部主动轮(9-33)、下部主动轮中心滚动轴承(9-34)、下部从动轮(9-35)、下部从动轮中心滚动轴承(9-36)、下部滑动齿板(9-37)、下部滑动齿板限位螺栓(9-39)和下部机箱固定螺栓(9-40)构成；下部位移换向器机箱(9-30)的一侧壁上下两端均固定有下部机箱固定螺栓(9-40)，下部位移换向器机箱(9-30)内相互啮合设置有下部主动轮(9-33)和下部从动轮(9-35)，其中下部主动轮(9-33)的两端利用下部主动轮中心滚动轴承(9-34)旋接在下部位移换向器机箱(9-30)的内壁上，下部从动轮(9-35)的两端利用下部从动轮中心滚动轴承(9-36)旋接在下部位移换向器机箱(9-30)的内壁；上述下部铰接结构(9-31)的一端与下部主动轮(9-33)的轮面旋接，下部铰接结构(9-31)的另一端穿过排沙闸门球形闸门槽(9-22)的侧壁后，与下部三角杆系结构(9-32)的一端旋接；上述下部从动轮(9-35)与下部滑动齿板(9-37)啮合设置，下部滑动齿板(9-37)的上端固定在中间联动杆(9-19)的下端，下部滑动齿板(9-37)的两垂直边上下滑动设置在开设于下部位移换向器机箱(9-30)内壁的下部滑动板限位槽(9-38)中，位于下部滑动板限位槽(9-38)中部的下部位移换向器机箱(9-30)的侧壁上固定有下部滑动齿板限位螺栓(9-39)；

上述排沙闸门部分包含排沙闸门(9-20)、排沙闸门中心旋转轴(9-21)、排沙闸门球形闸门槽(9-22)、排沙闸门进水口(9-23)、排沙闸门出水口(9-24)、支墩(9-25)、闸门滚动轴承(9-26)、限位墩(9-27)和缓冲弹簧(9-28)；上述下部三角杆系结构(932)的另一端与排沙闸门(9-20)铰接，排沙闸门(9-20)的中部插接固定有排沙闸门中心旋转轴(9-21)，排沙闸门中心旋转轴(9-21)的两端利用闸门滚动轴承(9-26)旋接在排沙闸门球形闸门槽(9-22)内上，位于闸门滚动轴承(9-26)左右两侧的排沙闸门球形闸门槽(9-22)的内壁上均固定有限位墩(9-27)，限位墩(9-27)的上侧壁固定有缓冲弹簧(9-28)，缓冲弹簧(9-28)的另一端分别与固定于排沙闸门中心旋转轴(9-21)上的手柄活动抵触设置，排沙闸门球形闸门槽(9-22)利用支墩(9-25)固定在带坡度沉砂池(7)的池底，排沙闸门球形闸门槽(9-22)的一端贯通连接有排沙闸门进水口(9-23)，排沙闸门球形闸门槽(9-22)的另一端贯通连接有排沙闸门出水口(9-24)；排沙闸门(9-20)为空心结构设置，其迎水面为光滑弧形面结构设置，其背水面为曲线形结构设置，且该曲线形结构中开设有进水孔；

排污闸门(9-1)上游面水压力达到一定程度时，排污闸门(9-1)绕排污闸门旋转轴(9-2)旋转开启，排污闸门(9-1)的旋转力矩通过上部铰接结构(9-10)和上部三角杆系结构(9-9)的作用传递给上部主动轮(9-11)，并带动上部主动轮(9-11)旋转，上部主动轮(9-11)带动上部从动轮(9-13)旋转，转动角度为W3，上部从动轮(9-13)旋转时带动右侧的上部滑动齿板(9-15)向上运动；上部滑动齿板(9-15)的运动通过中间联动杆(9-19)带动下部滑动齿板(9-37)的运动，使下部滑动齿板(9-37)产生向上的位移，下部滑动齿板(9-37)向上运带动与其啮合的下部主动轮(9-33)旋转，下部主动轮(9-33)带动下部从动轮(9-35)旋转，下部从动轮(9-35)的旋转力矩通过下部三角杆系结构(9-32)和下部铰接结构(9-31)传递力矩给排沙闸门(9-20)，带动排沙闸门(9-20)旋转开启，排沙闸门(9-20)打开，即，排污闸门(9-1)在水压力作用下旋转开启，旋转力矩通过上部排污闸门位移换向器(9-6)、中间联动杆(9-19)和下部排沙闸门位移换向器(9-29)的作用传递给排沙闸门(9-20)，排沙闸门(9-20)旋转开启，进而达到排污闸门(9-1)与排沙闸门(9-20)联动作用的效果；

带坡度沉砂池(7)通过渐变段(2)与排沙闸门进水口(9-23)连接，水流流入排沙闸门球形闸门槽(9-22)，排沙闸门球形闸门槽(9-22)内部为与其相切的绕排沙闸门中心旋转轴(9-21)中心旋转排沙闸门(9-20)，排沙闸门(9-20)为空心构造，排沙闸门(9-20)的迎水面为弧形设计，背水面为曲线型设计，且背水面一定高度处设置进水孔，在排污闸门(9-1)迎水面水位达到一定高度时，通过中间联动部分传递力矩给排沙闸门(9-20)，该力矩与排沙闸门(9-20)迎水面水压力共同作用，排沙闸门(9-20)旋转开启，且排沙闸门(9-20)的开启受到限位墩(9-27)的约束，排沙闸门(9-20)开启到一定程度时，水流通过排沙闸门(9-20)背水面进水孔流入排沙闸门(9-20)内部，排沙闸门(9-20)内部水量达到一定程度时，排沙闸门(9-20)自重增加，当排沙闸门(9-20)内部水体的重量与背水面所受的动水压力对排沙闸门(9-20)的作用力大于中间联动杆(9-19)传递的旋转力矩与迎水面所受的向右的动水压力对闸门的综合作用时，排沙闸门(9-20)反方向旋转，开启程度逐渐变小直至关闭；

排沙闸门(9-20)迎水面的动水压力与排沙闸门(9-20)内部水体的重量以及排污闸门(9-1)通过中间联动杆(9-19)传递的旋转力矩共同完成旋转排沙闸门(9-20)的位置调整，在来水量，流速一定的条件下，排沙闸门(9-20)处于平衡位置，在排沙闸门(9-20)位置调整的过程中，在迎水面所受的向右的动水压力、背水面所受的动水压力以及三个力的共同作用下，排沙闸门(9-20)可以达到短暂的位置平衡，一旦来水量或者水流流速发生变化，则排沙闸门(9-20)自动调整平衡位置；

排污闸门(9-1)在水压力作用下旋转开启，其力矩通过上部三角杆系结构(9-9)以及上部铰接结构(9-10)传递给齿轮组合，并进一步传递给上部滑动齿板(9-15)，而上部滑动齿板(9-15)的两垂直边则利用上部滑动齿板限位螺栓(9-17)上下滑动设置在上部滑动板限位槽(9-16)中，而向上滑动的最大限制则为机箱顶部，向下滑动的最大限制则为机箱底部；通过对上部滑动齿板15位移的限制进而达到限制齿轮转动程度的目的，进而通过上部三角杆系结构(9-9)达到限制排污闸门(9-1)开启程度的目的；

在排沙闸门(9-20)旋转过程中，受到迎水面动水压力，背水面动水压力，排沙闸门(9-20)内部水体重量，排沙闸门(9-20)自重和排沙闸门(9-20)的几何空间布置及其尺寸关系等的影响，如果不加限制，排沙闸门(9-20)的作用则达不到理想的状态；为了对排沙闸门(9-20)的旋转程度实现有效控制，在排沙闸门中心旋转轴(9-21)的两端设置固定手柄，且手柄随着排沙闸门中心旋转轴(9-21)一起转动，在闸门滚动轴承(9-26)两侧一定的范围内设置限位墩(9-27)，限位墩(9-27)为梯形断面，限位墩(9-27)面向旋转轴位置的一侧设置有缓冲弹簧(9-28)，在水压力的作用下，排沙闸门中心旋转轴(9-21)带动排沙闸门(9-20)逆时针旋转，排沙闸门(9-20)开启，当排沙闸门(9-20)开启到一定程度时，排沙闸门中心旋转轴(9-21)两端的手柄接触到缓冲弹簧(9-28)，并对缓冲弹簧(9-28)产生压力，限位墩(9-27)则通过缓冲弹簧(9-28)限制了排沙闸门中心旋转轴(9-21)以及排沙闸门(9-20)的旋转，缓冲弹簧(9-28)则对限位墩(9-27)和排沙闸门中心旋转轴(9-21)上的手柄都起到了保护作用；整个限制转动过程中，限位墩(9-27)保持不动，排沙闸门中心旋转轴(9-21)旋转的同时，带动轴端手柄旋转作用于缓冲弹簧(9-28)，通过排沙闸门中心旋转轴(9-21)上的手柄、限位墩(9-27)和缓冲弹簧(9-28)的共同作用，使得排沙闸门中心旋转轴(9-21)以及排沙闸门(9-20)始终在转动范围内工作。