一进一出溢流管的管道分流装置、系统及方法与流程

本发明涉及市政雨水、污水分流，具体涉及一种一进一出溢流管的管道分流系统，属于民用建筑和市政给排水技术领域。

背景技术：

目前在分流井、弃流井和截流井系统中，其系统都是由进水管、出水管和截污管组成，将排水管中的生活污水或是初期雨水、后期雨水进行分流，其中生活污水或是初期雨水被截流至污水管后输送到污水处理厂处理后达标排放(进一步还可以对初期雨水进行储存或截流至污水处理厂处理达标后排放)，对中后期雨水直接排放到自然水体中。

现实中分流井、弃流井和截流井中实现截止与导通功能的装置一般采用电动控制或是液压控制。然而现实中电动控制或是液动控制都不是很合适：

在密闭的管道和污水环境中一般会产生易燃易爆的沼气，因此在应用电动控制类的装置时都会要求与沼气接触的电控部分必须具有防爆功能，因此电控类系统的价格就比较昂贵，且分流井、弃流井和截流井中发生淹水的情况介于数小时与数天之间，这样采用完全适合水下使用的电控装置就冗余过大且成本过高，而常用的ip68等级的电控装置淹水能力在数小时之内，能力不足。另外采用电控系统的装置，一般将电控部分安装于地面之上，对于要求隐蔽安装的场合，电控类装置不适用。

为了解决以上问题，液压控制类的装置被研发出来。液压控制类装置无爆炸隐患，可以长期淹水。但其也有明显的不足，液压控制系统工作压力较高，对液压管路的耐压能力及防漏能力要求很高，必须使用两路油管：送油管和回油管，由于高压油管价格昂贵，因此在单价和较长的管路要求下，整体系统的价格比较昂贵。进一步，因为是高压运行，因此一旦出现泄露问题，容易出现安全事故。而且在调试、检修过程中泄漏的液压油容易污染环境。

技术实现要素：

针对现有技术中存在电控的安全问题和液压控制的成本高的缺陷，发明人考虑到使用压缩空气作为动力来源的装置。压缩空气工作压力较小比较安全，而且现有的压缩空气发生和控制装置成熟可靠价格经济，压缩空气不会引入二次污染，压缩空气装置无爆炸风险。压缩空气控制装置可长时间淹水，然而由于管道中情况负责，如何将压缩空气作为动力来进行控制并且保证安全、成本低的实现是一个两难的问题，过程中主要的难题是管路的设计和控制需要满足后续的快速、方便扩容，发明人团队经过创造性研究和工作，针对国内的雨污合流制和雨污分流制的排水管现实情况，开发出了本发明的技术方案，该一进一出溢流管的管道分流系统将主要的分流器设置在管道上，通过对气体输送干管进行总控制，并设置气体输送分管来进行扩容，巧妙的解决了使用压缩空气进行控制来保证安全、成本低的问题，而且使得管路的设计和控制能够满足后续的快速、方便扩容的要求。

为此本发明提供以下的技术方案：

本发明提供一种一进一出溢流管的管道分流装置,用于对排水管中的流体进行分流，其特征在于，包括：分流器本体、气动控制组件、井体，

其中，所述分流器本体包括溢流管、出水管，所述溢流管连通所述出水管，所述溢流管具有进口和溢流口，所述出水管设有出水口，所述井体具有第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的侧壁上设有第一出口，所述第二腔体的侧壁上设有第二出口，所述分流器本体安装于所述井体内，且所述溢流口与所述第一腔体连通，所述出水口与所述第二腔体连通，

气动控制组件，所述气动控制组件安装于所述出水口，

当所述气动控制组件动作使得所述出水口截止时，所述溢流管内的水位上升溢流至所述第一腔体内，

当所述气动控制组件动作使得所述出水口导通时，所述出水口与第二腔体连通。

本发明提供一进一出溢流管的管道分流装置，其特征在于，包括：

所述气动控制组件为气囊或气动管夹阀、气枕或气动闸门。

本发明还提供一种一进一出溢流管的管道分流系统，用于对排水管中的流体进行分流，其特征在于，包括：

上述的进一出溢流管的管道分流装置；

沿水流方向依次设置的雨水管和污水管或初雨管，所述雨水管与第一出口相连，所述污水管或初雨管与是第二出口相连；

压缩气源，用于提供压缩气体；

控制阀，进口和所述压缩气源相连通，

气体输送干管，和所述控制阀的出口连通，用于输送压缩气体；

所述气动控制组件和所述气体输送干管通过气体输送分管连接，所述控制阀安装于所述气体输送干管上，所述控制阀控制所述气动控制组件打开或关闭；

控制器，与所述控制阀连接，用于控制控制阀；以及

测量仪器，和所述控制器连接，用于将测量仪器采集的测量信息传送给所述控制器，

所述控制器在接收所述测量信息后，根据该测量信息控制所述控制阀动作来接通所述压缩气源和所述气动控制组件，所述气动控制组件动作来控制所述出水口的截止和导通状态，将排水管内的污水和/或初期雨水分流至第一腔体内，将排水管内的中后期雨水分流至所述第二腔体内。

本发明提供的一进一出溢流管的管道分流系统，其特征在于：

其中，所述气动控制组件为气囊或气动管夹阀，该气囊或气动管夹阀通过气体输送分管与所述气体输送干管连通，

该系统设置一个控制阀和一根气体输送干管，所述气囊或气动管夹阀通过所述气体输送分管与所述气体输送干管连通，

将管网区域划分多个片区，每一片区设置一个控制阀、一根气体输送干管和若干气动分流器，每一所述气动分流器的气囊或气动管夹阀通过所述气体输送分管与所述气体输送干管连通，所述控制器控制所述片区内的所有气囊或气动管夹阀同时开闭。

本发明提供的一进一出溢流管的管道分流系统，其特征在于：

所述排水管为分流制的雨水管或合流制的合流管。

本发明提供的一进一出溢流管的管道分流系统，其特征在于：

其中，所述压缩气源为空压机，所述控制阀为电磁阀组合或两位三通换向阀，

所述控制器和所述空压机和所述控制阀电连接，

所述控制器在接收所述测量仪器发出的测量信息后，根据该测量信息控制所述控制阀动作来接通所述压缩气源和所述气囊或气动管夹阀，所述气囊或气动管夹阀被充气膨胀，从而使得所述出水口处于截止状态，

所述控制器在再一次接收所述测量仪器发出的测量信息后，根据该测量信息控制所述控制阀再次动作，使得该控制阀的与所述压缩气源截止，而所述气体输送干管与大气连通，即所述气囊或气动管夹阀内的压缩空气被排空而处于自然状态，从而使得所述出水口处于导通状态。

本发明提供的一进一出溢流管的管道分流系统，其特征在于：

其中，所述测量仪器包括雨量计、计时器、水质监测器和液位计中的一种或多种，

对应的，所述测量信息包括降雨雨量、降雨时间、水质和井体结构内水位中的一种或多种。

本发明提供的一进一出溢流管的管道分流系统，其特征在于：

其中，所述气动分流器还具有位置传感器，

该位置传感器设置在所述截污通道的内壁上，用于探测所述气囊或气动管夹阀膨胀的位置。

本发明提供的一进一出溢流管的管道分流系统，其特征在于：

当所述气动控制组件为气动闸门时，所述气动闸门包括气缸和闸板组件，所述闸板组件安装于所述出水管内靠近所述出水口的一端，且所述气缸驱动所述闸板组件开关，所述闸板组件打开时，所述进口与所述出水口导通，所述闸板组件关闭时，封堵出水口，所述进口通过溢流管溢流与所述第一出口连通，

将管网区域划分多个片区，每一片区设置控制阀、两根气体输送干管和若干气动分流器，该片区内所有所述气缸分别与所述气体输送干管相连，所述控制阀控制该片区内的所有所述气缸同时伸出或回缩。

本发明提供的一进一出溢流管的管道分流系统，其特征在于：

其中，所述气体输送干管被布设在所述污水管的上部内壁，通过气体输送分管与所述气动控制组件相连通。

本发明还提供一种一进一出溢流管的管道分流方法，用于将区域内的多个片区的排水管内的污水和雨水对应分流至污水管或初雨管和雨水管，其特征在于：

晴天时，所述控制阀动作来接通所述压缩气源和所述气动控制组件，所述气动控制组件动作来控制所述截流通道处于导通状态，将排水管内的污水分流至所述污水管或初雨管；

降雨时，所述测量装置持续采集测量信息，控制器根据采集到的测量信息进行判断，所述控制器控制所述气动控制组件动作，

其中，设定阈值，当所述测量信息未达到阈值时，气动控制组件控制出水口的导通，将排水管内的初期雨水分流至所述污水管或初雨管；

当所述测量信息达到阈值时，气动控制组件控制出水口截止，将排水管内的中后期雨水通过溢流管溢出后在重力的作用下跌落至雨水管。

本发明的作用和有益效果在于：根据本发明提供的一进一出溢流管的管道分流系统，因为具有压缩气源，能够提供压缩气体；具有至少一个控制阀，进口和所述压缩气源相连通，能够对压缩气体的充放气进行控制；具有至少一根气体输送干管，和所述控制阀的出口连通，能够远距离输送压缩气体；具有溢流管，设置在井中与所述排水管相连，在井中设置有雨水管，该雨水管和所述溢流管相连通；具有气动分流器，设置在排水管管路上的，所述气动分流器由分流器本体和至少一气动控制组件组成，所述分流器本体设置在排水管管路上且位于所述溢流管的下游，所述分流器本体设有进口、第一出口和被封闭的第二出口，所述第一出口用于联通进口与污水管或初雨管形成截流通道，所述气动控制组件设于所述截流通道内；具有控制器，与所述控制阀连接，能够直接控制控制阀；具有测量仪器，和所述控制器连接，能够采集测量信息传送给所述控制器，所以，本发明提供的一进一出溢流管的管道分流系统使用压缩空气能够安全可控，而且由于使用的是气体输送干管和分管的一个干路，多个分路的方式，只需要在干路上设置控制阀，同时将控制阀和控制器、压缩气源设置在片区的控制室内，就能对整个片区内的气动分流器内的气囊或气动管夹阀的充放气进行控制来控制污水和雨水的分流过程，而且便于接入和扩展。

另外，使用溢流管与一个气动控制组件，结构简单便于实现。

附图说明

图1为本发明实施例一中一进一出溢流管的管道分流系统的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明实施例二中一进一出溢流管的管道分流系统的结构示意图；

溢流井1、雨水管2、检查井3、污水管4、排水管5、连接管6；

压缩气源10、控制阀20、气体输送干管30、管道分流装置40、控制器50、测量仪器60；

气动控制组件42、溢流管411、出水管412、出水口412a、第一腔体431、第二腔体432。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

图1为本发明实施例一中一进一出溢流管的管道分流系统的结构示意图。

图2为图1的剖视图。

参见图1、2所示，本发明实施例提供一进一出溢流管的管道分流系统，用于对区域内的多个片区的排水管内的污水和雨水进行分流，其中排水管可以为分流制的雨水管或者合流制的合流管，如图1所示，雨水管2、污水管或初雨管4以及一进一出溢流管的管道分流系统。其中，

一进一出溢流管的管道分流系统100，用于对排水管中的流体进行分流。

包括压缩气源10、控制阀20、气体输送干管30、管道分流装置40、控制器50、测量仪器60。

一台压缩气源10，用于提供压缩气体，本实施例中为压缩气源为空压机。

一个控制阀20，进口和所述压缩气源相连通，根据气动分流器40不同，使用的控制阀也不相同，当管道分流装置40为气囊结构时，控制阀为电磁阀组合或两位三通换向阀，在本实施例中，控制阀使用的是两位三通电磁换向阀21，设置在小区的控制室中；当气动控制组件为气缸型闸板结构时，控制阀为两位四通换向阀22。

至少一根气体输送干管30，和所述控制阀20的出口连通，用于输送压缩气体，所述气体输送干管30被布设在所述污水管4的上部内壁，通过气体输送分管与所述管道分流装置40相连通。

多个一进一出溢流管的管道分流装置40,用于对排水管中的流体进行分流，包括：分流器本体、气动控制组件42、井体。

所述分流器本体包括溢流管411、出水管412，所述溢流管连通所述出水管，所述溢流管具有进口和溢流口，所述出水管设有出水口。

所述井体具有第一腔体431和第二腔体432，所述第一腔体的侧壁上设有第一出口，所述第二腔体的侧壁上设有第二出口。

沿水流方向依次设置的雨水管和污水管或初雨管，所述雨水管与第一出口相连，所述污水管或初雨管与是第二出口相连。

如图2所示，所述分流器本体41安装于所述井体内，且所述溢流口与所述第一腔体431连通，所述出水口与所述第二腔体432连通；

气动控制组件42，所述气动控制组件安装于所述出水口，所述气动控制组件为气囊、气枕或气动闸门。

当所述气动控制组件动作使得所述出水口截止时，所述溢流管内的水位上升溢流至所述第一腔体内。

当所述气动控制组件动作使得所述出水口导通时，所述出水口与第二腔体连通。

在本实施例中，沿雨水管2上设置若干溢流井1(即相当于第一腔体)，每一溢流井1通过连接管6和管道分流装置40的进口连通。

而检查井就相当于是第二腔体，如此本实施例的井体即为分体式的。

本实施例中，气动控制组件为气囊，当气囊被充气膨胀时，气囊与管道紧密贴合固定，同时膨胀的气囊会在绳索的作用下再次被固定，不会发生过大的移位而脱离出口从而能膨胀至完全将出水口堵住，使得出水口处于截止状态，

当气囊没有被充气而处于自然状态时，气囊与出水口的内壁之间具有间隙，该间隙可以容许流体通过，而处于导通状态。

所述气动控制组件42和所述气体输送干管30通过气体输送分管连接，用于控制对应出口的开闭。

控制器50，与所述控制阀20电连接，用于控制控制阀20，设置在小区的控制室中。

测量仪器60，和所述控制器通信连接，用于将测量仪器采集的测量信息传送给所述控制器供控制进行控制，设置在小区的控制室中。所述测量仪器包括雨量计、计时器、水质监测器和液位计中的一种或多种，对应的，所述测量信息包括降雨雨量、降雨时间、水质和井体结构内水位中的一种或多种。

计时器，通过设置降雨时间的时间阈值来进行控制，计量降雨时间并将降雨时间作为测量信息发送给控制器。

水质监测器，通过将该检测器设置在排水管的进口中来监测获取水中的水质指标，并设置对应的水质指标的阈值，实时将水质指标的测量数值作为测量信息发送给控制器。

液位计，安装在分流井、弃流井或截流井的井下部分，通过测量液位来进行控制，将测得的液位作为测量信息发送给控制器。

雨量计，露天放置在室外，通过测量雨量来进行控制，将测得的雨量作为测量信息发送给控制器。

以上实施例中，测量仪器可以使用一种，在特殊的要求或是为了提高控制的准确性，也可以设置多种测量仪器而采集多种测量信息来进行控制：当多种测量信息都满足要求时，控制器才进行动作，这样的操作能使得雨水、污水的分流效果更好。

所述控制器在接收所述测量信息后，根据该测量信息控制所述控制阀动作来接通所述压缩气源和所述气动控制组件，所述气动控制组件动作来控制所述截流通道的截止和导通状态，将排水管内的污水和/或初期雨水分流至所述污水管或初雨管，将排水管内的中后期雨水分流至所述雨水管。

该系统的控制方法如下：

晴天时，所述控制阀动作来接通所述压缩气源和所述气动控制组件，所述气动控制组件动作来控制所述截流通道处于导通状态，将排水管内的污水分流至所述污水管或初雨管；

降雨时，所述测量装置持续采集测量信息，控制器根据采集到的测量信息进行判断，所述控制器控制所述气动控制组件动作，

其中，设定阈值，当所述测量信息未达到阈值时，气动控制组件控制的截流通道的导通，将排水管内的初期雨水分流至所述污水管或初雨管；

当所述测量信息达到阈值时，气动控制组件控制的截流通道的截止，将排水管内的中后期雨水通过溢流管溢出后在重力的作用下跌落至雨水管。

具体的当测量装置为雨量计时，设定的阈值为雨量阈值，当测量装置为计时器时，设定的阈值为时间阈值，当测量装置为液位计时，设定的阈值为液位阈值，以此类推，可根据具体使用需要选择不同类型的测量信息的阈值。

本实施例控制器根据采集到的测量信息进行判断，控制阀动作后改变所有的气动控制组件控制的截流通道的导通或截止状态。本实施例中通过出水口的导通和截止状态的改变，导致进口与污水管或初雨管连通或截止，从而将进口的流体对应分流至污水管或初雨管和雨水管中。在一个区域内只需要设计一个压缩气源10和控制阀20，控制阀20可以控制所有连接一气体输送干管30的气动控制组件动作，所有气动控制组件同时切换呈一个状态，控制简单，自动化成本高。

以下对使用雨量计的情况作说明。

起始状态，在晴天没有雨水进入分流系统时，控制器根据为零的雨量控制控制阀使得截流通道处于导通状态，进入的污水会通过截流通道进入污水管或初雨管。

一，在雨天有降雨进入分流系统时，由于初期雨量没有达到阈值，对应的控制器根据为未达到阈值的雨量依然控制控制阀使得出水口处于导通状态，进入的初期雨水会通过截流通道进入初雨管或污水管。

二，随着雨量的增加，当雨量达到阈值时，控制器控制控制阀进行动作。

三，控制阀动作后改变气动控制组件控制的截流通道由导通状态变换为截止状态。

四，截流通道变换为截止状态后，导致中后期雨水在排水管中积聚直至从溢流管中溢出，从而将进口的流体对应分流至雨水管中。

当雨量减少到低于阈值时，即进入状态一。

当雨过天晴后，即进入起始状态。

实施例二

图3为本发明实施例二中一进一出溢流管的管道分流系统的结构示意图。

在实施例一的基础上，本实施例中的当所述气动控制组件42为气动闸门时，所述气动闸门包括气缸和闸板组件，所述闸板组件安装于所述出水管内靠近所述出水口的一端，且所述气缸驱动所述闸板组件开关，所述闸板组件打开时，所述进口与所述出水口412a导通，所述闸板组件关闭时，封堵出水口，所述进口通过溢流管溢流与所述第一出口连通。

对应的，设置两路气体输送干管和气体输送分管，气缸的一进气孔通过一气体输送分管与一路气体输送干管即为a路干管相连，气缸的另一进气孔通过另一气体输送分管与另一路气体输送干管即为b路干管相连，两路气体输送干管与气源之间通过控制阀相连，控制阀用于控制气缸伸出和收缩，进而控制闸板组件在开和关的位置之间切换。当设置多个气动分流器时，设置两位四通换向阀、两根气体输送干管，两根气体输送干管通过两位四通换向阀跟压缩气源10相连，该片区内所有气缸的一进气孔通过气体输送分管分别与第一气体输送干管即a路干管连通，该片区内所有气缸的另一气孔通过气体输送分管分别与第二气体输送干管即b路干管连通。

该系统的具体控制方法如下：

晴天时，两位四通换向阀失电，a路干管与压缩气源接通，b路干管与大气连通，b路干管没有压力，气缸收缩，闸板组件422位于开启位置，进口与第二出口导通，晴天排水管里的生活污水经第二出口后排入污水管中，进入污水处理厂处理；

降雨时，设定阈值此处的条件与实施例一中的相同，当未达到阈值时气动闸板组件保持关闭位置，初期雨水经第二出口后排入污水管中，进入污水处理厂处理；

当达到阈值时，两位四通阀得电，b路干管与压缩气源10接通，a路干管与大气连通，a路干管没有压力，气缸收缩，闸板组件422切换至关闭位置，出水管中蓄积的雨水通过溢流口与第一出口导通，排水管里面的中后期雨水排入雨水管，排到自然水体；

当降雨结束后，两位四通换向阀失电，闸板组件切换至开启位置。

实施例三

进一步的实施例，对于管路中可能出现的某个管路出现堵塞或是膨胀、卡死后出现移位不能恰当堵住出口的问题，本进一步的改进实施例还提供了以下的优化实施例：

管道分流装置40还设置有位置传感器，当气动控制组件包括气囊时，在设置有气囊的出水口的内周壁上设置位置传感器，通过对应将位置传感器设置在与所述污水管相连通的出口的内壁上，能够一对一的实时探测到所述气囊膨胀的位置。

实施例四

本实施例的技术方案是，将上述实施例一至实施例三的技术方案中的气囊替换为气动管夹阀,气动管夹阀的弹性套管可以安装在管道中，也可以突出管道安装在井体内壁上。

本实施例的作用和有益效果在于：本实施例提供的管道分流系统使用压缩空气能够安全可控，而且由于使用的是气体输送干管和分管的一个干路，多个分路的方式，只需要在干路上设置控制阀，同时将控制阀和控制器、压缩气源设置在片区的控制室内，就能对整个片区内的气动分流器内的气囊或气动管夹阀的充放气进行控制来控制污水和雨水的分流过程，而且便于接入和扩展。

整个系统，管路关系简单，设计容易实现，方便扩容。

由于是在管道中使用管道分流器，其中的分流器本体是一体的作为部件安装在管路上的，体积小，只需要安装在管路上就可以，施工安装方便，成本低。

对于污水管设置在所述气动分流器的下方的情况，利用高度差进行污水的短接，从而只需要设计一根气体输送干管来对气囊或气动管夹阀的膨胀充气过程进行控制，简化了管路的设计和布设成本，同时也方便了后续的管理维护和后续的扩容接入过程。

进一步，由于所述管道分流装置40还具有位置传感器，通过在所述管道分流装置40的设置有气囊或气动管夹阀的出口的内周壁上设置位置传感器，通过对应将位置传感器设置在与所述污水管相连通的出口的内壁上，能够一对一的实时探测到所述气囊或气动管夹阀膨胀的位置并将探测信号传递给所述控制器而被探测到，这样即使发生了某个气囊或气动管夹阀被堵住或是破损漏气也能具体快速的探知是哪个气囊或气动管夹阀的问题：

在出现气源压力正常而某个气囊或气动管夹阀没有按照要求膨胀的故障后，能够快速排查；

在出现气源一直探测到漏气而一直充气却不能达到正常压力的故障后，能够判断是出现气囊或气动管夹阀或管路漏气而迅速根据位置传感器的情况来判断是哪个气囊或气动管夹阀出现问题。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。