一种利用水流动能作用的消力井除污装置的制作方法

本发明涉及一种利用水流动能作用的消力井除污装置，属于水利工程领域。

背景技术：

竖井消力井在工程中应用广泛，但当水流中有污物时，污物会随着水流一起流入到消力井内部，污物可能会在消力井内部堆积或者破坏消力井，在此时人工清除污物会比较麻烦，现需要一种在污物还没随水流进入到消力井内部时就可以清除污物的装置，这样既清理了污物，又避免了人工清理的任务。

技术实现要素：

本发明提供了一种利用水流动能作用的消力井除污装置，以用于解决在水位壅高情况下，水面上的漂浮物以及杂物在没有打捞装置的情况下随水流进入到消力井内部的问题。

本发明的技术方案是：一种利用水流动能作用的消力井除污装置，包括四组滚轮部件、两个收集部件；所述四组滚轮部件间隔90°安装在溢流堰上，溢流堰内中心处设有支架ⅲ，支架ⅲ的顶部与溢流堰的顶部位于同一水平面，四组滚轮部件的结构相同，每组滚轮部件均包括滚筒ⅰ、中心轴、支架ⅰ、轴承、叶片ⅰ、孔洞、分流挡板、滚筒ⅱ、支架ⅱ、滚筒ⅲ、叶片ⅱ、链条；滚筒ⅰ通过支架ⅰ安装在溢流堰的水流入口处，溢流堰的内部设有环形槽，所述滚筒ⅱ通过支架ⅱ安装在环形槽内，滚筒ⅱ位于滚筒ⅰ的后下方，所述滚筒ⅲ安装在支架ⅲ的顶部，且与滚筒ⅰ在同一水平面上，滚筒ⅲ通过链条分别与滚筒ⅰ、滚筒ⅱ连接，滚筒ⅰ、滚筒ⅱ和滚筒ⅲ分别通过轴承安装中心轴，所述支架ⅰ与从滚筒ⅰ穿出的中心轴连接，所述支架ⅱ与从滚筒ⅱ穿出的中心轴连接，滚筒ⅰ的外圈设有叶片ⅰ，叶片ⅰ上设有孔洞，滚筒ⅱ的外圈设有叶片ⅱ，分流挡板位于滚筒ⅰ的水流入口处；

所述两个收集部件结构相同，每个收集部件均包括可调节收集件、球形滚轮、连接件、滚轮、滚轮槽、两根钢棒；可调节收集件为弧形结构，两个收集部件的可调节收集件在水平方向相对安装，其中一个收集部件的可调节收集件安装在任一滚轮部件的滚筒ⅰ的后方且关于该滚筒ⅰ对称，另一收集部件的可调节收集件与其对称安装。

可调节收集件的两端分别设有收集箱，两根钢棒分别通过支架ⅳ、支架ⅴ安装在岸边，其中，支架ⅴ位于支架ⅳ后方，两根钢棒上分别设有圆环，圆环套装在钢棒上且能沿钢棒滑动，两个收集箱分别与两根钢棒上的圆环连接，球形滚轮包括支架和球形滚轮，其支架位于球形滚轮上方，可调节收集件的下表面与球形滚轮的支架连接，球形滚轮用于调节可调节收集件，连接件包括竖直连接柱和水平连接柱，竖直连接柱的顶部与球形滚轮连接，竖直连接柱的底部与滚轮连接，水平连接柱的一端与竖直连接柱连接，水平连接柱的另一端与钢棒连接，滚轮安装在滚轮槽上，滚轮槽安装在溢流堰上。

所述可调节收集件为半圆形结构，两个可调节收集件相对安装后呈圆形结构。

所述滚筒ⅰ、滚筒ⅱ均为倒圆台形状钢制结构，其表面带有齿轮，用于通过链条与滚筒ⅲ连接。水流对滚筒ⅱ的冲击间接带动滚筒ⅰ和叶片ⅰ的转动，达到收集污物的效果；4个滚筒ⅲ均位于同一平面内且通过中心轴相连接成一矩形，滚筒ⅲ通过链条将滚筒ⅰ和滚筒ⅱ连接在一起，避免了滚筒ⅰ和滚筒ⅱ直接连接造成的安装困难。

钢棒的两端分别设有阻滑件，用于放置钢棒以及收集箱脱落。

尼龙绳的一端与圆环连接，尼龙绳的另一端与支架ⅳ连接。

溢流堰为的环形溢流堰，采用混凝土结构，其顶部为wes型溢流堰，溢流堰内侧上部开挖环形槽，用于放置滚筒ⅱ、支架ⅱ和叶片ⅱ。

所述分流挡板是为了防止水流对滚筒ⅰ的冲击和侵蚀。

所述中心轴为实心钢制结构，其贯穿滚筒ⅰ、滚筒ⅱ、滚筒ⅲ，形成封闭环。对滚筒起着支撑作用。

所述支架ⅰ、支架ⅱ、支架ⅲ均为钢制支架。支架ⅰ、支架ⅲ固定在溢流堰上；支架ⅱ固定在环形槽上。其均与中心轴相连，用来支撑中心轴和固定滚筒ⅰ、滚筒ⅱ、滚筒ⅲ的高度，使其能正常转动。

所述轴承也为钢制结构，由外圈、转动体、保持架、内圈组成。作用是支撑滚筒ⅰ、滚筒ⅱ、滚筒ⅲ，降低其转动过程中的摩擦系数。

所述叶片ⅰ、叶片ⅱ为钢制l型结构，沿外圈一周能设置8-16个叶片。其中叶片ⅰ设有等间距的孔洞，直径大小适中，其作用是将水经由孔洞溢流到叶片ⅱ内，形成对叶片ⅱ的冲击，且将污物留在叶片ⅰ内，叶片ⅰ的安装位置应使其转动时与溢流堰的间隔1-2cm；叶片ⅱ不设孔洞，叶片ⅱ的安装位置应使其转动时与环形槽有1-2cm距离。叶片ⅰ、叶片ⅱ的朝向相对设置。

所述分流挡板为倒v型钢板结构，其净宽比滚筒ⅰ的宽度大1cm，其高度和叶片ⅰ最高点相一致或者略低也可，分流挡板位于滚筒ⅰ的正前面且两者存在间隔，分流挡板作用是将冲击滚筒ⅰ的水流引导至叶片ⅰ内，避免水流对滚筒ⅰ以及链条的冲击和侵蚀，延长滚筒ⅰ以及链条的使用时间。

所述链条用来连接滚筒ⅰ和滚筒ⅲ、滚筒ⅱ和滚筒ⅲ，使其相对应的滚筒通过链条能够正常工作。

可调节收集件位于叶片ⅰ后下方，并稍稍倾斜，作用是收集叶片ⅰ内的污物，并在重力作用下集中到收集箱；其最底部设有一排孔洞，作用是将可调节收集件内少量的水过滤掉。

所述的滚轮位于滚轮槽内，使其在转动时候能沿着滚轮槽进行移动，来调节可调节收集件的高低。

所述滚轮槽为槽型结构，位于可调节收集件的下方，并且与溢流堰紧密贴合。

所述钢棒为长直钢棒，两边有阻滑件并用支架ⅳ、支架ⅴ使其限制在岸边并留有小范围转动和移动空间，避免人为进入到溢流堰中清理污物。

所述支架ⅳ位于岸边，上部为圆环，用于限制钢棒活动范围。

所述支架ⅴ位于支架ⅳ的后面，上部为方形，使钢棒能够在大范围里进行移动。

所述收集箱为两个，长方体结构，对称布置，其由铁皮制成，底部设有孔洞，过滤掉多余水，其具有质量轻、空间大的特点。

本发明的有益效果是：

（1）本发明适用于环形溢流堰式的消力井。

（2）本发明解决了在水位壅高情况下，水面上的漂浮物以及杂物在没有打捞装置的情况下随水流进入到消力井内部的弊端，有效避免了打捞漂浮物的现象，节省了人力物力。

（3）本发明将水流冲击叶片的动能转化为机械能来实现自动打捞水面漂浮物的任务，实用性强。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的纵剖视图；

图3为本发明中滚筒ⅰ的侧视图；

图4为本发明可调节收集件的结构示意图；

图5为本发明中一个叶片ⅰ的斜视图；

图6为本发明中分流挡板的斜视图；

图7为本发明中滚筒ⅲ的正视图；

图8为本发明中球形滚轮的正视图；

图9为本发明中滚轮槽的正视图；

图10为本发明中钢棒的正视图；

图11为本发明中支架ⅳ的正视图；

图12为本发明中支架ⅴ的正视图；

图13为本发明轴承的结构示意图；

图中各标号：1-溢流堰、2-滚筒ⅰ、3-中心轴、4-支架ⅰ、5-轴承、6-叶片ⅰ、7-孔洞、8-分流挡板、9-环形槽、10-滚筒ⅱ、11-支架ⅱ、12-滚筒ⅲ、13-支架ⅲ、14-叶片ⅱ、15-链条、16-可调节收集件、17-球形滚轮、18-连接件、18-1竖直连接柱、18-2水平连接柱、19-滚轮、20-滚轮槽、21-钢棒、22-支架ⅳ、23-支架ⅴ、24-圆环、25-收集箱、26-尼龙绳、27-外圈、28-转动体、29-保持架、30-内圈、31-阻滑件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1~13所示，一种利用水流动能作用的消力井除污装置，包括四组滚轮部件、两个收集部件；所述四组滚轮部件间隔90°安装在溢流堰1上，溢流堰1为环形溢流堰，采用混凝土结构，其顶部为wes型溢流堰；外直径可为200cm~400cm，内直径可为100cm~300cm，溢流堰1内中心处设有支架ⅲ13，支架ⅲ13的顶部与溢流堰1的顶部位于同一水平面，四组滚轮部件的结构相同，每组滚轮部件均包括滚筒ⅰ2、中心轴3、支架ⅰ4、轴承5、叶片ⅰ6、孔洞7、分流挡板8、滚筒ⅱ10、支架ⅱ11、滚筒ⅲ12、叶片ⅱ14、链条15；滚筒ⅰ2通过支架ⅰ4安装在溢流堰1的水流入口处，滚筒ⅰ2直径可为10~30cm，溢流堰1的内部设有环形槽9，环形槽9的直径可为30~70cm，所述滚筒ⅱ10通过支架ⅱ11安装在环形槽9内，滚筒ⅱ10直径为滚筒ⅰ2直径的2倍，净宽可为30~50cm，根据传动比公式i=z2/z1，增大主动轮的齿数可以高效地进行收集污物；滚筒ⅱ10位于滚筒ⅰ2的后下方，所述滚筒ⅲ12安装在支架ⅲ13的顶部，且与滚筒ⅰ2在同一水平面上，滚筒ⅲ12为圆柱体，其直径大小与滚筒ⅰ2一致，滚筒ⅲ12通过链条15分别与滚筒ⅰ2、滚筒ⅱ10连接，链条15是将滚筒ⅰ2、滚筒ⅱ10、滚筒ⅲ12连接为一个整体的重要部分，达到滚筒ⅱ10间接带动滚筒ⅰ2向外转动收集污物的目的；滚筒ⅰ2、滚筒ⅱ10和滚筒ⅲ12分别通过轴承5安装中心轴3，中心轴3直径可为5~10cm，轴承5为钢制结构，其内直径和中心轴3直径一致，外直径比内直径大2cm--5cm，轴承5由外圈27、转动体28、保持架29、内圈30组成，如图13所示；所述支架ⅰ4与从滚筒ⅰ2穿出的中心轴3连接，所述支架ⅱ11与从滚筒ⅱ10穿出的中心轴3连接，滚筒ⅰ2的外圈设有叶片ⅰ6，叶片ⅰ6上设有一个以上的孔洞7，孔洞7的间距可为2~4cm，直径为1cm，滚筒ⅱ10的外圈设有叶片ⅱ14，分流挡板8位于滚筒ⅰ2的水流入口处，分流挡板8为特薄的倒v型钢板结构，其净宽略大于滚筒ⅰ2的宽度，可取为35~55cm，高度和叶片ⅰ6最高点相一致；

叶片ⅰ6、ⅱ14为特薄的钢制l型结构，叶片ⅰ6的最大长度可为10~20cm，叶片ⅱ14的最大长度可为10~30cm

所述两个收集部件结构相同，每个收集部件均包括可调节收集件16、球形滚轮17、连接件18、滚轮19、滚轮槽20、两根钢棒21；可调节收集件16为弧形结构，两个收集部件的可调节收集件16在水平方向相对安装，其中一个收集部件的可调节收集件16安装在任一滚轮部件的滚筒ⅰ2的后方且关于该滚筒ⅰ2对称，另一收集部件的可调节收集件16与其对称安装。可调节收集件16与叶片ⅰ6相适配，使其能刚好收集到叶片ⅰ6内的污物。

可调节收集件16的两端分别设有收集箱25，两根钢棒21分别通过支架ⅳ22、支架ⅴ23安装在岸边，其中，支架ⅴ23位于支架ⅳ22后方，两根钢棒21上分别设有圆环24，圆环24套装在钢棒21上且能沿钢棒滑动，两个收集箱25分别与两根钢棒21上的圆环24连接，球形滚轮17包括支架和球形滚轮，其支架位于球形滚轮上方，可调节收集件16的下表面与球形滚轮17的支架连接，球形滚轮的直径可设为5~10cm，连接件18包括竖直连接柱18-1和水平连接柱18-2，竖直连接柱18-1的顶部与球形滚轮17连接，竖直连接柱18-1的底部与滚轮19连接，水平连接柱18-2的一端与竖直连接柱18-1连接，水平连接柱18-2的另一端与钢棒21连接，竖直连接柱18-1的长度比比可调节收集件16到溢流堰1的铅直距离长5~10cm，滚轮19安装在滚轮槽20上，滚轮19直径可设为5~-10cm滚轮槽20安装在溢流堰1上，滚轮槽20宽度略大于滚轮宽度，长度可设20~50cm。

所述可调节收集件16为弧形结构。

所述滚筒ⅰ2、滚筒ⅱ10均为倒圆台形状钢制结构，其表面带有齿轮，用于通过链条15与滚筒ⅲ12连接。

钢棒21的两端分别设有阻滑件31。

钢棒21长度可为10~20m，直径可为5cm-10cm。

尼龙绳26的一端与圆环24连接，尼龙绳26的另一端与支架ⅳ22连接，通过尼龙绳26将装有污物的收集箱25集中到岸边并进行处理，以此达到收集污物的作用。

所述叶片ⅰ6、叶片ⅱ14为钢制l型结构，沿外圈一周设置8~16个叶片。

本实施例的工作过程如下：

当水位超过溢流堰1堰顶时，水流会经由叶片ⅰ6的孔洞7和溢流堰1冲击叶片ⅱ14，而水中的污物会随着水流进入并堆在叶片ⅰ6内，水经流孔洞7下泄冲击叶片ⅱ14，叶片ⅱ14的转动经由滚筒ⅲ12带动滚筒ⅰ2和叶片ⅰ6向外转动，叶片ⅰ6内留下的污物和少量水就会随着叶片ⅰ6的转动进入到可调节收集件16中，由于可调节收集件是倾斜的，污物在重力作用下集中到收集箱25，当收集箱25污物较多时，利用尼龙绳26将装有污物的收集箱25集中到岸边并进行处理。在处理收集箱的污物运到岸边处理过程中，通过钢棒21向外拉动一定距离来实现可调节环形收集装置16的高度，使之前较高的部位降低，较低的部位升高，以使污物流向另外一个收集箱。由此实现利用水流动能作用进行除污的任务。

实施例2：本实施例结构同实施例1，不同之处在于，支架ⅳ22的顶部为圆形，钢棒21穿过其圆形，支架ⅴ23的顶部为方形结构，钢棒21穿过其方形。

收集箱25长度可设为35cm-55cm，宽度可为10cm-40cm，高度为5cm-10cm。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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