专利名称：一种自动调节明渠水位的方法
技术领域：
本发明涉及一种自动调节明渠水位的方法，属于水利技术和机电技术领域。
背景技术：
随着明渠紫外线消毒装置大量应用于水处理消毒，有一个问题迅速凸显出来，那 就是如何保持消毒水渠的水位相对稳定，即稳定在一个范围内，一般不超过最低正常水 位5cm，不低于最低正常水位，因为紫外线消毒装置在工作时，如果水位超过最低正常水位 5cm，将严重削弱紫外线消毒装置的消毒效果，甚至于整体消毒处理效果不能达标。而通常 情况下，待消毒水的流量很难保证恒定，尤其CASS、SBR水处理工艺，其排水是间歇的，流量 波动特别大，如果用一般的固定堰肯定无法保证水位控制在5cm之内，无法使紫外消毒装 置正常运行；为了解决这个问题，目前有几种技术，如无动力自动控制水位活动堰门、水力拍门 和加长固定堰，其中无动力自动控制水位活动堰门的原理是通过在中间旋转轴的一边连接 浮筒，别一边连接配重，水量大时，水位上升，浮筒升高，堰门开度增大，过流增加，水位会有 所下降，形成一个平衡，从而达到控制水位的目的，但是这种活动堰门对流量变化的反应 慢，而且在停流时，堰门关闭速度慢，而且堰门关不严，无法实现截流保水的功能，因而，此 种方法及装置对水流量波动小的水渠还可适应，对于波动大的情况尤其是间歇流动，是不 适用的。拍门式水位控制方法及装置的原理是依靠拍门的自重加配重来平衡水的推力，水 从拍门底部之下通过，当水位没有超过正常水位时，拍门是关闭的，当水位增加到一定高度 时，推力力矩大于拍门自重和配重力矩，拍门绕上端旋转轴打开，水从拍门底端下通过，随 着水位增加，拍门开启度越大，这种方法比较简单，但很难适应水量变化，因为如果为了保 证拍门在停流时密封保水，则自重或配重必须大大增加，这样必须在较高水位时才可能打 开拍门，且水位须维持在较高水位，则足以维持过流量，显然违背控制水位波动的原则，这 种方法也只能适用于流量波动小的场合；加长固定堰的原理是通过大大加长固定堰的长度 的，减小堰上水头，根据固定堰门流量计算公式，计算出5cm堰上水头时对应的堰长，以此 来保障最大流量和最小流量时的水位差不超过5cm，理论上讲这种方法是非常可靠的，只要 堰门长度足够长，可以将水位波动控制到很小，但是实际上要实现加长堰门堰顶上各点的 水头相同或基本相同是不可能的，因此实际的堰长与理论值相差很远，从实际运行来看，效 果很不理想，而且这种方法还有一个非常大的弊端，那就是占地面积太大，建设投资大。
发明内容
本发明提供了一种自动调节明渠水位的方法，本方法的实现过程是将弹簧的一端 根据需要直接或间接连接在旋转堰门门体的上端，另一端固定在门架或其它支架上，旋转 堰门关闭时，旋转堰门门体上端边正好与消毒水渠的最低正常水位齐，当水位升高到设定 水位时，旋转堰门在水流推力力矩作用下克服弹簧力力矩被打开，堰门旋开一个角度，堰门 顶(堰顶)在垂直方向下降一个高度，此时水渠水位会随着堰顶高度下降而下降，达到一个平衡，当流量增加时，水位又会上升，但由于随之而来的堰顶高度下降，又使水位下降，达到 一个新的平衡，这样实际上升的水位就很小，当流量减少时，水位下降，但此时弹力力矩占 优，堰门向回旋转，堰顶高度上升，带动水位上升，从而实现了水位的相对恒定，达到了自动 控制水位的目的。
为了将水位控制得更稳，需要减低弹簧的预紧力，即停留保水、堰门关闭时的弹簧 关紧力，本发明采用动力装置与弹簧相结合的方法达到上述目的，动力装置与弹簧的另一 端相连，也可不连，而是直接或通过钢绳等间接作用于旋转堰门，动力装置在停流保水，堰 门关闭时，通过弹簧或直接将堰门拉紧，实现密封保水目的，当有流量时，动力装置根据流 量或水位信号动作，自动将堰门放开，由弹簧与水位作用力相互作用控制水位波动，实现水 位稳定，当停流时，动力装置又可根据相应信号自动将堰门关闭。通过上述方法即可有效控制水位波动、调节水位，建设投资非常节省，而且占地很
小，不需要专人管理。
图1所示为拉簧型明渠水位自动控制装置的结构示意中1_动力装置；2-弹簧(拉簧)；3-导向滑轮；4-旋转堰门门架；5-钢丝绳； 6-旋转堰门门体；7-旋转轴；8-密封件
具体实施例方式以拉簧型水位自动控制装置为例说明本发明的具体实施方式
如下动力装置1与 弹簧2的上端相连，弹簧2的下端通过钢丝绳5和导向滑轮3与旋转堰门门体6的上端相 连，旋转堰门门体6支撑在旋转轴7上，门架4上装有密封件8。从我们根据本发明制作出来并已经使用的2米宽水位自动控制装置来看，水位控 制效果非常理想。
权利要求
一种自动调节明渠水位的方法，其特征在于通过在明渠中设置可旋转的堰门，用弹簧的一端与旋转堰门相连，弹簧力与水对旋转堰门的作用力形成平衡，从而自动控制水位在设定的范围内；通过在弹簧上连接动力装置，也可以直接将动力装置与堰门相连，弹簧的自适应调节作用和动力装置的联合作用，可使明渠水位控制精度更高，水位随流量波动的范围更小。
2.根据权利要求1所述的自动调节明渠水位的方法，其特征在于弹簧与旋转堰门可以 直接相连，也可以间接相连；
3.根据权利要求1所述的自动调节明渠水位的方法，其特征在于可以选用不同种类的 弹簧，据此设计相应结构的水位调节装置；
4.根据权利要求1所述的自动调节明渠水位的方法，其特征在于弹簧的一端可以连接 动力装置；弹簧与动力装置相连可采用直接的方式，也可以采用间接的方式；动力装置可 以采用诸如电动、气动、液动方式；
5.根据权利要求1所述的自动调节明渠水位的方法，其特征在于动力装置也可不与弹 簧相连，而是与堰门相连，直接作用于堰门。
全文摘要
本发明涉及一种自动调节明渠水位的方法，通过在明渠中设置可旋转的堰门，用弹簧的一端与旋转堰门相连，弹簧力与水对旋转堰门的作用力形成平衡，从而自动控制水位在设定的范围内；通过在弹簧上连接动力装置，或直接将动力装置与堰门相连，通过弹簧的自适应调节作用和动力装置的联合作用，可使明渠水位控制精度更高，水位随流量波动的范围更小。本发明可用于紫外线消毒系统中的消毒水渠的水位控制，可用于给水处理、污水处理和水利明渠中需要保持水位比较稳定，要求水位随流量波动较小的场合。
文档编号E02B5/08GK101864752SQ20091013167
公开日2010年10月20日 申请日期2009年4月14日 优先权日2009年4月14日
发明者王宇 申请人:北京紫光同兴环保工程技术有限公司