CN105672442A - 一种雨水弃流及收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雨水初期弃流及收集装置，包括进水管、弃流罐、稳压管、排污管、第一、第二分流管、集水箱及排水管，弃流罐内设置挡水板、弹簧、滑杆和带有连杆的控制塞，弃流罐罐身设置有第一、第二分流口和稳压口，罐底设置弃流口，集水箱上设置溢流口和取水口，雨水经进水管流入所述弃流罐内，在弃流罐的弃流作用下，将初期雨水经排污管排入排水管，后期雨水在弃流罐内经第一、第二分流管汇入集水箱，当集水箱内水位达到设计高水位时，多余雨水经溢流口流入所述排水管排出，实现雨水的初期弃流与收集。本发明能够避免原有装置结构复杂，存在能耗，维修成本高，弃流不充分等缺陷，并且能够自动运行，实现多次降雨的再弃流与再收集。

Description

一种雨水弃流及收集装置

技术领域

本发明涉及雨水收集与利用技术领域，尤其是一种雨水初期弃流及收集装置。

背景技术

随着全球淡水资源的不断紧缺，雨水的收集与利用已受到广泛关注。在一些淡水资源匮乏的城市和地区，开始采用各种技术、设备和措施进行雨水的收集利用。但由于初期雨水中污染物浓度较高，水质条件较差，往往不符合雨水收集利用的要求，所以采用合理的方式对雨水进行初期弃流成为雨水利用的一个重要方面。现有技术中的雨水初期弃流装置通常采用电磁阀、浮球等结构实现雨水的初期弃流，其结构复杂，存在能耗，维修成本高，需专人管理。因此，为确保积水质量与成本最优，实现可持续推广与应用，设计一种定型化、轻型化和自动化的雨水初期弃流及收集装置是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在运行复杂、经济性和可靠性较差的问题，提供一种弃流结构简单、无需用电、效果良好、维护检修方便的雨水初期弃流及收集装置。

实现上述目的的技术方案如下：一种雨水弃流及收集装置，包括进水管、弃流罐、排污管，弃流罐的两端分别连通进水管与排污管，排污管与弃流罐交接处形成弃流口，其特征在于：弃流罐内部设置有升降装置，升降装置上设置液体流下的透水孔，液体通过透水孔排入排污管，其中流入弃流罐的液体流量大于透水孔排出的液体流量，升降装置的底端安装控制塞，控制塞的尺寸与弃流口尺寸适配，升降装置能够在弃流罐内上、下移动，当位于升降装置上的液体自重大于升降装置下落时的力度时，控制塞逐渐堵住弃流口，使水不再流入排污管内，控制塞用于控制弃流口的封堵与开启；

靠近弃流罐底部位置、在弃流罐的外侧设置第一分流管，第一分流管的自由端连通积水箱，当升降装置堵塞住排污管的进口时，弃流罐内的液体通过第一分流管排入积水箱。

雨水弃流及收集装置的工作方法，其特征在于：

(1)初期雨水弃流阶段：

降雨开始后，雨水流入进水管，进水管中的雨水流入弃流罐，之后初期雨水透过升降装置上的透水孔流入排污管不断排出；由于流入弃流罐的雨水流量大于透水孔排出的雨水流量，随着降雨的不断进行，位于升降装置上的雨水量会在短时间内增加，使得弃流罐内水位缓缓上升，在水体自重的作用下，升降装置缓慢下移，致使控制塞逐渐封堵弃流口，当弃流口完全被控制塞8封堵时，初期雨水恰好被排尽，从而实现雨水初期弃流；

(2)雨水收集阶段：

当控制塞完全封堵弃流口后，透水孔继续向下透水，致使弃流罐底部出现积水，随着积水量的增多，液面逐渐上升至第一分流管管口位置，从而第一分流管开始流出雨水；同时随着降雨的继续进行，升降装置以上的积水水位逐渐上升至第二分流管管口位置，第二分流管开始流出雨水；积水随同第一分流管、第二分流管汇入积水箱内；当积水箱中的积水量到达溢流口位置时，多余水量通过溢流口流入排水管排走；

(3)装置自动复位阶段：

在降雨结束后，随着流入进水管流量的逐渐减少，弃流罐内的水位由于第一分流管的积水作用，水位开始缓慢下降，致使升降装置以上水体自重逐渐减轻；当升降装置以上水体自重小于弹簧的弹力和挡水板与弃流罐内壁之间的摩擦力时，升降装置带动控制塞逐渐上移，从而使弃流口开启，排空弃流罐内的剩水，最终实现装置自动复位。

初期雨水通过所述拦截网进入所述弃流罐后经所述挡水板上的透水孔排走；后期雨水在自重作用下压缩所述微型细小压簧，致使所述挡板上的带杆控制塞将弃流口堵住，后期净水分别由所述第一分流管、第二分流管进入所述积水箱。

降雨停止后弃流罐中的雨水通过所述挡水板上的透水孔缓缓流下，同时所述挡水板在所述微型细小压簧弹力的作用下逐渐上移，致使所述带杆控制塞将弃流口打开，从而排走所述弃流罐中剩余的雨水，最终所述挡水板复位。

通过本发明处理后的雨水作为一种可利用的水资源，可以用于适应中水水质标准的用水。该装置可适用于建筑物房顶的雨水收集利用，也可扩大至局部地区雨水回收利用。其结构简单，节能环保，经济适用，效果良好，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明整体示意图

图2为图1中升降装置的局部放大图

附图序号说明：拦截网1、进水管2、缓冲接头3、弃流罐4、透水孔5、稳压管6、微型细小压簧7、控制塞8、排污管9、排水管10、第二分流管11、挡水板12、第一分流管13、滑杆14、溢流口15、积水箱16、取水口17、弃流口18、分流管19、斜向管20、凸台21

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明。

图1中，雨水弃流及收集装置，包括进水管2、弃流罐4、排污管9，弃流罐4的两端分别连通进水管2与排污管9，排污管9与弃流罐4交接处形成弃流口，优选弃流罐4与进水管2之间设置缓冲接头3，缓冲接头3的一端连接在进水管2的底端，另一端连接在弃流罐4的顶部，且缓冲接头3斜置在弃流罐与进水管之间，进水管2与弃流罐4平行，其中缓冲接头与水平面之间形成45°的角度，进水管2内的水通过缓冲接头3进入弃流罐4内，弃流口与排污管9的相连用于雨水的初期弃流。排污管9自由端连通排水管10，排污管9出来的水通过排水管10排出，当然排污管9出来的水也可以直接排出。

进水管2的管口上设置拦截网1，拦截网1斜置放入，使拦截网1与水平面呈20°的夹角，拦截网1的设置可以拦截水中的杂质，对雨水中较大的垃圾和颗粒物杂质进行高效过滤，保证2mm以下的杂物能够自由滑落，拦截网的设置解决了初期弃流雨水中杂质对弃流罐内结构的卡、堵等问题，实现可靠弃流。

弃流罐4内部设置有升降装置，升降装置上设置数个水流下的透水孔，水通过透水孔排入排污管9，升降装置的底端安装控制塞8，控制塞8的尺寸与弃流口尺寸适配，升降装置能够在弃流罐4内上、下移动，当位于升降装置上的水的自重大于升降装置下落时的力度时，控制塞8逐渐堵住弃流口，使水不再流入排污管9内，控制塞用于控制弃流口的封堵与开启。

所述升降装置包括挡水板12、数根滑杆14，挡水板12的外缘与弃流罐的内壁适配，透水孔位于挡水板12的端面上，同时靠近挡水板12边缘位置、在挡水板12上还设置数个对称的插孔，滑杆14适配的***在插孔内，挡水板12能够顺着滑杆14上下移动，并且位于挡水板底部的每根滑杆上套接弹簧7，弹簧7的上端顶抵在挡水板12的底面，弹簧7优选微型细小压簧，本发明中滑杆优选为三根，且三根滑杆之间互成120°的夹角；挡水板12的中部安装一根连杆，连杆底端安装控制塞8；弃流罐4底端具有一凸台21，当升降装置向下移动时，挡水板12底部边缘的滑杆14自由端能够抵接在凸台21上，凸台21的位置提供给滑杆一个支撑点；当位于挡水板12之上的水的自重大于挡水板12与弃流罐4之间的摩擦力以及弹簧给予挡水板12的回弹力之和时，挡水板12缓慢滑落，直至控制塞8堵住排污管9的进口，使水不再进入排污管9内。微型细小压簧的高度和劲度系数是由弃流罐容积及弃流量确定的，所述微型细小压簧表面涂有防锈油漆，挡水板12上透水孔的总面积≤所述进水管口径面积的0.5倍。挡水板通过压缩套在竖向滑杆上的弹簧，带动控制塞封堵弃流口。升降装置的滑杆底端在装配过程中可以预先顶抵在凸台21上，也可以略微离凸台21距离一定的位置，本发明中优选将滑杆底端预先顶抵在凸台21上。

控制塞8为丁基胶材质，呈上部大下部小的圆台状结构，其中连接控制塞8的连杆杆长是由挡水板12在水体自重作用下极限下移位置至所述弃流罐弃流口位置之间高度确定的，即挡水板12在水体自重作用下开始下移至弹簧被完全压缩状态，在这个状态结束的过程中连杆能够带动控制塞刚好将弃流口的位置完全封堵，如果连杆过长，弃流口在弹簧没有完全压缩的状态下流过早的封堵住了弃流口，而连杆过短，弹簧在完全压缩的状态下依然不能封堵住弃流口。

靠近弃流罐4底部位置、在弃流罐4的外侧设置第一分流管13，第一分流管13的自由端可以直接连通积水箱16，也可以在第一分流管13与积水箱16之间设置分流管19，分流管19与第一分流管13与积水箱16分别连通，当控制塞8堵塞住排污管9的出口时，弃流罐4内的水通过第一分流管13排入积水箱16内。积水箱16的体积是由屋面面积和弃流深度确定的。

弃流罐的外侧上部还设置第二分流管11，第二分流管11的自由端可以直接连通积水箱16，或者第二分流管11的自由端也直接连通分流管19，第一分流管与第二分流管11的水全部汇入在分流管19，之后再通过分流管19进入积水箱16内。

第二分流管11的高度高于第一分流管13的高度，当弃流罐4内的水深度高于第二分流管11时，弃流罐4内的水通过第一分流管13和第二分流管11共同排入积水箱内。第一分流管的过水能力大于挡水板上透水孔的过水能力，同时第一分流管的过水能力小于第二分流管的过水能力。

积水箱16左上部设置有溢流口15，溢流口15外部连接斜向管20，斜向管20另一端直接连通排水管10，排污管9和积水箱16出来的水共同流入排水管10而排走，斜向管20可以减少水流对排水管10的冲击及防止倒灌。积水箱16箱体侧面的溢流口15所在的位置为预设水位，即积水箱16内的水超过预设水位时，多余水量即可以从溢流口15沿着斜向管20排出。

弃流罐4上还设置稳压管连接口，稳压管连接口外部连接稳压管6，稳压管连接口的高度≤弹簧被极限压缩时的高度，稳压管6用于保持弃流罐内水的恒压。

本发明中需要注意的是挡水板12上的插孔内径与滑杆14外径的尺寸的配合，由于挡水板12需要沿着滑杆下滑，从而挡水板12压缩滑杆上的弹簧，同时挡水板12也带动控制塞8压向弃流口，因此插孔与滑杆14的配合不能采用静配合，避免挡水板不能沿着滑杆14滑动，同时插孔与滑杆的间隙不能过大，避免挡水板稍微受力就沿着滑杆下滑，优选插孔与滑杆之间的间隙为0.01-0.005之间，只要弹簧被完全压缩后，挡水板不再沿着滑杆下滑。

本发明中优选挡水板、连杆及控制塞为一体式结构。

弃流及收集装置收集雨水及其排出流出的过程可分为三个阶段进行：

(1)装置安装准备阶段：根据使用地区的多年降雨数据资料，估算确定初期雨水弃流总量及对应的设计雨水流量，确定所述进水管2的管径、所述弃流罐4的尺寸、所述挡水板12上透水孔5的数目、所述微型细小压簧7的规格及滑杆14长度、以及连杆、控制塞8的长度、积水箱16的容积设计等要素。各要素需要根据当地的实际情况进行确定，参数的设置只要能够完成本发明的目的即可。

微型细小压簧规格的选择要满足在雨水自重的作用下，使控制塞8实现对弃流口的自动封堵与开启；第一分流管13与第二分流管11的总过水能力要≥进水管2的过水能力(而第一分流管13的过水能力应大于挡水板12上透水口5的过水能力，同时第一分流管13的过水能力小于第二分流管11的过水能力)；分流管19的出口流量应与溢流口15的进口流量一致，排水管10的过水能力应大于斜向管20与排污管9的总过水能力；积水箱16的设计容积能够容纳足够多的降雨净水，以满足降水资源的充分高效利用。

(2)初期雨水弃流阶段：降雨开始后，雨水经拦截网1后流入进水管2，进水管2中的雨水在缓冲接头3的作用下流入弃流罐4，初期雨水透过挡水板12上的透水孔5流入排污管9不断排出；由于流入弃流罐4的雨水流量大于透水孔5排出的流量，随着降雨的不断进行，挡水板12上的雨水量会在短时间内增加，使得弃流罐4内水位缓缓上升，在水体自重的作用下，挡水板12沿滑杆14缓慢压缩微型细小压簧，致使控制塞8逐渐封堵弃流口18，当所述弃流口18完全被带连杆的控制塞8封堵时，初期雨水恰好被排尽，从而实现雨水初期弃流。

(3)雨水收集阶段：在带连杆控制塞8完全封堵弃流口后，挡水板12上的透水孔5继续向下透水，致使弃流罐4底部出现积水，随着积水量的增多，液面逐渐上升至第一分流管13管口水位，从而通过第一分流管13开始积水，最终雨水从第一分流管13流出；同时随着降雨的继续进行，挡水板12以上的积水水位逐渐上升至第二分流管11管口水位，通过第二分流管11开始积水；积水随同第一分流管13、第二分流管11的净水汇入分流管19后流入积水箱16内；当积水箱16中的积水量达到设计积水量时(溢流口15位置的水平线为设计积水量)，多余水量通过溢流口15流入斜向管20，最终同排污管9中的初期雨水一起流入所述排水管10而排走。

(4)装置自动复位阶段：在降雨结束后，随着流入进水管2流量的逐渐减少，弃流罐4内的水位由于第一分流管13的积水作用，水位开始缓慢下降，致使挡水板12以上水体自重逐渐减轻；当挡水板12以上水体自重小于微型细小压簧的弹力和挡水板12与弃流罐4内壁之间的摩擦力时，在微型细小压簧弹力的作用下，挡水板12带动控制塞8逐渐上移，从而使弃流口18开启，排空弃流罐4内的剩水，最终实现装置自动复位。

综上所述，本发明在降雨初期中通过精简化的弃流罐装置，能够自动将不宜直接使用的初期雨水进行弃流，在完成初期雨水弃流后，收集利用中后期的雨水，降雨结束后装置自动复位，能自动为下一场雨水收集做好初期雨水弃流准备，本发明无需人工作业，自动化程度高，弃流效果良好，并且具有结构简单、无功耗、成本低等优点。

以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围内。

Claims (10)

1.一种雨水弃流及收集装置，包括进水管、弃流罐、排污管，弃流罐的两端分别连通进水管与排污管，排污管与弃流罐交接处形成弃流口，其特征在于：弃流罐内部设置有升降装置，升降装置上设置液体流下的透水孔，初期液体通过透水孔排入排污管，其中流入弃流罐的液体流量大于透水孔排出的液体流量，升降装置的底端安装控制塞，控制塞的尺寸与弃流口尺寸适配，升降装置能够在弃流罐内上、下移动，当位于升降装置上的液体自重大于升降装置下落时的力度时，控制塞逐渐堵住弃流口，使水不再流入排污管内，控制塞用于控制弃流口的封堵与开启；

靠近弃流罐底部位置、在弃流罐的外侧设置第一分流管，第一分流管的自由端连通积水箱，当升降装置堵塞住排污管的进水口时，弃流罐内的液体通过第一分流管排入积水箱。

2.根据权利要求1所述的雨水弃流及收集装置，其特征在于：所述升降装置包括挡水板、数根滑杆，挡水板的外缘与弃流罐的内壁适配，透水孔位于挡水板的端面上，同时靠近挡水板边缘位置，在挡水板上还设置数个对称的插孔，滑杆适配的***在插孔内，挡水板能够顺着滑杆上下移动，并且位于挡水板底部的每根滑杆上套接同类型的弹簧；

其中挡水板的中部安装一根连杆，连杆底端安装控制塞，并且要求控制塞与弃流口相匹配；

所述弃流罐底端具有一凸台，当升降装置向下移动时，挡水板底部边缘的滑杆自由端能够抵接在凸台上，凸台的位置提供给滑杆一个支撑点；

当位于挡水板之上的液体自重大于挡水板与弃流罐之间的摩擦力以及弹簧给予挡水板的回弹力之和时，挡水板缓慢滑落，直至控制塞堵住排污管的进口，使液体不再进入排污管。

3.根据权利要求2所述的雨水弃流及收集装置，其特征在于：弃流罐的外侧还设置第二分流管，第二分流管的高度高于第一分流管的高度，当弃流罐内的液体高度高于第二分流管时，弃流罐内的液体通过第一分流管和第二分流管排入积水箱内。

4.据权利要求3所述的雨水弃流及收集装置，其特征在于：竖向滑杆上套有的弹簧属于微型细小压簧。

5.根据权利要求4所述的雨水弃流及收集装置，其特征在于：其中第一分流管、第二分流管共同连通有分流管，分流管的自由端连通积水箱；

积水箱侧面下部设置有溢流口，排污管的下端设置有排水管，排水管与溢流口之间连接斜向管，排污管和积水箱出来的水共同流入排水管而排走。

6.根据权利要求1所述的雨水弃流及收集装置，其特征在于：弃流罐与进水管之间设置缓冲接头，进水管内的液体通过缓冲接头进入弃流罐内，其中缓冲接头的一端连接在进水管的底端，另一端连接在弃流罐的顶部，且缓冲接头斜置在弃流罐与进水管之间。

7.根据权利要求1所述的雨水弃流及收集装置，其特征在于：进水管的顶端安装拦截网，所述拦截网设有八目网格，拦截网与水平面呈20°的夹角，保证过滤的2mm以下杂物能够自由滑落；积水箱的下部设置开关，开关控制积水箱内的水流出。

8.根据权利要求2所述的雨水弃流及收集装置，其特征在于：弃流罐上还设置稳压管连接口，稳压管连接口外部连接稳压管，稳压管连接口的高度≤弹簧被极限压缩时的高度，稳压管用于保持恒压。

9.根据权利要求5所述的雨水弃流及收集装置，其特征在于：其中第一分流管的过水能力大于挡水板上透水孔的过水能力，同时第一分流管的过水能力小于第二分流管的过水能力，所述挡水板上透水孔的总面积≤所述进水管口径面积的0.5倍，分流管的出口流量与溢流口的进口流量一致。

10.雨水弃流及收集装置的工作方法，其特征在于：

(1)初期雨水弃流阶段：

降雨开始后，雨水流入进水管，进水管中的雨水流入弃流罐，之后初期雨水透过升降装置上的透水孔流入排污管不断排出；由于流入弃流罐的雨水流量大于透水孔排出的雨水流量，随着降雨的不断进行，位于升降装置上的雨水量会在短时间内增加，使得弃流罐内水位缓缓上升，在水体自重的作用下，升降装置缓慢下移，致使控制塞逐渐封堵弃流口，当弃流口完全被控制塞8封堵时，初期雨水恰好被排尽，从而实现雨水初期弃流；

(2)雨水收集阶段：

当控制塞完全封堵弃流口后，透水孔继续向下透水，致使弃流罐底部出现积水，随着积水量的增多，液面逐渐上升至第一分流管管口位置，从而第一分流管开始流出雨水；同时随着降雨的继续进行，升降装置以上的积水水位逐渐上升至第二分流管管口位置，第二分流管开始流出雨水；积水随同第一分流管、第二分流管汇入积水箱内；当积水箱中的积水量到达溢流口位置时，多余水量通过溢流口流入排污管排走；

(3)装置自动复位阶段：

在降雨结束后，随着流入进水管流量的逐渐减少，弃流罐内的水位由于第一分流管的积水作用，水位开始缓慢下降，致使升降装置以上水体自重逐渐减轻；当升降装置以上水体自重小于弹簧的弹力和挡水板与弃流罐内壁之间的摩擦力时，升降装置带动控制塞逐渐上移，从而使弃流口开启，排空弃流罐内的剩水，最终实现装置自动复位。