地质裂隙虹吸排水装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种地质裂隙虹吸排水装置，包括地下集水管、虹吸管、第一储水箱、第二储水箱、排水管、浮子机构和第一水阀，所述虹吸管的下端置于所述地下集水管内，所述虹吸管的上端与所述第一储水箱连通，所述排水管的一端与所述第一储水箱连通，所述第二储水箱通过所述第一水阀与所述第一储水箱的补水口连接，所述浮子机构的至少一部分置于所述地下集水管内，且所述浮子机构在所述地下集水管内的水位上升时驱动所述第一水阀打开，虹吸管为塑料管或金属管。本实用新型可通过浮子机构随着地下集水管内的水位上升而向第一储水箱中自动充水，从而实现地下水的自动虹吸排放，具有结构简单、成本低的特点。
【专利说明】
地质裂隙虹吸排水装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及地质领域，特别涉及一种地质裂隙虹吸排水装置。
【背景技术】
[0002]将虹吸应用于滑坡排水，至今近30年发展历史，而且其间参与研究的人员不多。国际上对滑坡虹吸排水方法进行系统研究的有法国学者gress jc团队，他们认识到溶于水的空气在虹吸过程中会析出，形成的气泡在浮力作用下会在虹吸管的顶部积累，如果任其发展就会导致虹吸断流。经过几十年的发展，张永防研究团队在我国最早开展了滑坡虹吸排水方法研究，采用井距12m的竖直虹吸排水井，降低浅层滑坡滑动面以上粉砂类以及砂岩类岩层的地下水。在集排水井的虹吸管出口处安装高压手动水栗，用于定期虹吸启动。在2005年姚爱军等将虹吸排水方法应用于港口岸坡排水，主要是解决岸坡地下水位与港口江水位同步降落的问题。在潜在滑坡区的虹吸排水管顶部设置排气阀，在需要启动虹吸时，打开排气阀，从而实现人为的抽真空，使得虹吸顺利启动。陈野鹰等对三峡水库港口岸坡排水方案进行了优化，提出了以网络盲沟虹吸排水技术为代表的排水技术措施，创建多级串联虹吸排水技术，首次应用于库区港口岸坡稳定性方案设计，解决库水位陡降条件下的岸坡同步排水降压和稳定安全的难题。上述研究，虽然探讨了初始虹吸的形成方法、虹吸可实现的最大扬程高度、虹吸流量计算方法、虹吸系统布置方案、虹吸管理维护要求、虹吸恢复方法等问题。但没有解决保障虹吸过程长期持续有效问题，需要经常性启动和管理维护，导致滑坡排水的安全性得不到保证，使人们失去了对滑坡虹吸排水方法的信心。滑坡虹吸排水虽经30多年的应用探索，至今仍没有得到推广应用。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种可在强降雨中自动实现虹吸排水的地质裂隙虹吸排水装置，以解决现有技术中滑坡虹吸排水技术自动化程度低的问题。
[0004]本实用新型提供了一种地质裂隙虹吸排水装置，包括地下集水管、虹吸管、第一储水箱、第二储水箱、排水管、浮子机构和第一水阀，所述虹吸管的下端置于所述地下集水管内，所述虹吸管的上端与所述第一储水箱连通，所述排水管的一端与所述第一储水箱连通，所述第二储水箱通过所述第一水阀与所述第一储水箱的补水口连接，所述浮子机构的至少一部分置于所述地下集水管内，且所述浮子机构在所述地下集水管内的水位上升时驱动所述第一水阀打开，所述虹吸管为塑料管或金属管。
[0005]优选地，所述虹吸管的下端设置有单向进水阀，所述虹吸管的旁通管路上还设置有第一单向排气阀。
[0006]优选地，所述浮子机构包括第一浮子、第一拉绳、第一杠杆和第一定滑轮;所述第一浮子置于所述地下集水管内，所述第一杠杆可枢转地安装在所述第二储水箱内的第一支撑杆上，所述第一定滑轮可枢转地安装在所述地下集水管内；所述第一浮子通过所述第一拉绳与所述第一杠杆的一端连接，所述第一杠杆的另一端驱动所述第一水阀动作，所述第一拉绳绕过所述第一定滑轮。
[0007]优选地，所述地质裂隙虹吸排水装置还包括拉力补偿锤，所述拉力补偿锤与所述第一拉绳连接。
[0008]优选地，所述地质裂隙虹吸排水装置还包括导向部和用于驱动所述第一水阀的钩子，所述导向部与所述第一支撑杆固定连接，所述钩子的钩柄沿竖直方向活动地设置在所述导向部的导向孔内，所述第一杠杆的另一端通过第二拉绳与所述钩柄连接。
[0009]优选地，所述第一水阀包括上管体、下管体、活塞、支撑部和L形的折叠杆，所述上管体的下端与所述下管体的上端连接，所述上管体的周壁上开设有进水孔，所述活塞活动地设置在所述上管体内，所述活塞的上端与所述折叠杆的一端可枢转地连接，所述支撑部的下端与所述上管体固定连接，所述折叠杆的另一端活动地支撑在所述支撑部上;所述钩子的钩体采用可折叠结构。
[0010]优选地，所述第一水阀还包括两个设置在所述活塞的运动路径上的第二定滑轮，所述活塞的活塞杆夹持在所述两个第二定滑轮之间。
[0011]优选地，所述钩子的用于驱动所述第一水阀的一端具有变窄的延伸臂，所述延伸臂的自由端的两侧分别设置有一个可转动的滚轴;所述折叠杆的与所述钩子配合的一端形成有用于与所述滚轴配合的滑槽，所述滑槽具有C形截面。
[0012]优选地，所述地质裂隙虹吸排水装置还包括第二浮子、第二杠杆、第二水阀、第二支撑杆和补水管，所述第二支撑杆沿竖直方向安装在所述第二储水箱内，所述第二杠杆可枢转地安装在所述第二支撑杆的顶端，所述第二浮子安装在所述第二杠杆的一端，所述第二杠杆的另一端与所述第二水阀连接，所述第二水阀安装在所述补水管的出口处。
[0013]优选地，所述第一储水箱上还设置有第二单向排气阀。
[0014]本实用新型可通过浮子机构随着地下集水管内的水位上升而向第一储水箱中自动充水，从而实现地下水的自动虹吸排放，具有结构简单、成本低的特点。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0016]图2是浮子机构的结构示意图；
[0017]图3是第一水阀的结构示意图；
[0018]图4是钩子的一个局部结构不意图；
[0019]图5是钩子的另一个局部结构示意图；
[0020]图6是折置杆的结构不意图；
[0021 ]图7是图6的A-A剖视图；
[0022]图8是单向阀的结构示意图；
[0023]图9是一个优选实施例中的具有可折叠结构的钩体的结构示意图。
[0024]图中附图标记:1、地下集水管；2、虹吸管；3、第一储水箱;4、第二储水箱；5、排水管;6、单向进水阀；7、第一单向排气阀；8、第一浮子;9、第一拉绳；10、第一杠杆；11、第一定滑轮；12、第一支撑杆；13、拉力补偿锤；14、导向部；15、钩子；16、钩柄；17、第二拉绳；18、上管体;19、下管体;20、活塞;21、支撑部;22、折叠杆;23、第二定滑轮;24、活塞杆;25、延伸臂；26、滚轴；27、滑槽;28、第二浮子;29、第二杠杆;30、第二水阀；31、第二支撑杆;32、补水管；33、第二单向排气阀；34、支架;35、转轴;36、阀体;37、隔板;38、橡胶垫;39、活塞;40、第一部分;41、第二部分;42、转轴。
【具体实施方式】
[0025]请参考图1至图8，本实用新型提供了一种地质裂隙虹吸排水装置，包括地下集水管1、虹吸管2、第一储水箱3、第二储水箱4、排水管5、浮子机构和第一水阀，所述虹吸管2的下端置于所述地下集水管I内，所述虹吸管2的上端与所述第一储水箱3连通，所述排水管5的一端与所述第一储水箱3连通，所述第二储水箱4通过所述第一水阀与所述第一储水箱3的补水口连接，所述浮子机构的至少一部分置于所述地下集水管I内，且所述浮子机构在所述地下集水管I内的水位上升时驱动所述第一水阀打开，所述虹吸管2为塑料管或金属管。第一水阀打开可使所述第二储水箱4内的水进入并充满所述第一储水箱3以开始虹吸排水。
[0026]请参考图1，当地下水位上升时，浮子机构的浮子向上运动，从而驱动第一水阀打开，这样，储存在第二储水箱4中的水便会经过第一水阀进入并充满第一储水箱3。优选地，所述第一储水箱3上还设置有第二单向排气阀33，以排出第一储水箱3中的空气。由于第一储水箱3连接有排水管5，因此，其内注入的水由排水管5流出，从而在第一储水箱3内产生负压。于是，在负压的作用下，地下集水管I内的水，便通过虹吸管2向上吸入第一储水箱中。如此循环，便可将地下集水管I内的水通过虹吸的方式从排水管5排出。
[0027]可见，由于采用了上述技术方案，本实用新型可通过浮子机构随着地下集水管内的水位上升而向第一储水箱3中自动充水，从而实现地下水的自动虹吸排放，具有结构简单、成本低的特点。
[0028]优选地，所述虹吸管2的下端设置有单向进水阀6，所述虹吸管2的旁通管路上还设置有第一单向排气阀7。单向进水阀6使水只能由地下集水管I进入虹吸管2中，虹吸管2中的水不会落入地下集水管I中，从而保证了虹吸管内始终有水，以顺利进行虹吸。
[0029]请参考图1和图2，优选地，所述浮子机构包括第一浮子8、第一拉绳9、第一杠杆10和第一定滑轮11;所述第一浮子8置于所述地下集水管I内，所述第一杠杆10可枢转地安装在所述第二储水箱4内的第一支撑杆12上，所述第一定滑轮11可枢转地安装在所述地下集水管I内；所述第一浮子8通过所述第一拉绳9与所述第一杠杆10的一端连接，所述第一杠杆10的另一端驱动所述第一水阀动作，所述第一拉绳9绕过所述第一定滑轮11。在一个优选的实施例中，第一浮子8的个数为多个，例如可以为三个等，以提供更大的浮力和安全性。在一个优选的实施例中，第一定滑轮11通过支架34安装到虹吸管2上。
[0030]如图2所示，第一拉绳9的一端与第一浮子8连接，另一端向下绕过第一定滑轮11后向上延伸并与第一杠杆10的所述一端连接。由于第一杠杆10的中部可绕第一支撑杆12转动，因此，当地下集水管I中的水位上升以致第一浮子8向上运动时，会通过第一拉绳9将第一杠杆10的所述一端向下拉动，从而使第一杠杆10的所述另一端向上运动，从而打开第一水阀。
[0031]更为优选地，如图2所示，所述地质裂隙虹吸排水装置还包括拉力补偿锤13，所述拉力补偿锤13与所述第一拉绳9连接。这样，当第一浮子8的浮力不足时，可通过拉力补偿锤13提供补偿力，从而提高了系统的可靠性和稳定性。例如，拉力补偿锤13可以通过一节拉绳与第一拉绳9的中部连接起来。
[0032]请参考图1和图3，优选地，所述地质裂隙虹吸排水装置还包括导向部14和用于驱动所述第一水阀的钩子15，所述导向部14与所述第一支撑杆12固定连接，所述钩子15的钩柄16沿竖直方向活动地设置在所述导向部14的导向孔内，所述第一杠杆10的另一端通过第二拉绳17与所述钩柄16连接。导向部14上设置以竖直方向的导向孔，钩柄16活动地穿设在该导向孔内，因而，可以在第一杠杆的所述另一端运动的过程中，使钩子15始终保持平移，以实现对第一水阀的可靠驱动，避免由于钩子15的晃动而无法正确驱动第一水阀的问题。请参考图5，在一个优选的实施例中，钩柄16的上端通过转轴35与第二拉绳17连接。
[0033]请参考图3，优选地，所述第一水阀包括上管体18、下管体19、活塞20、支撑部21和L形的折叠杆22，所述上管体18的下端与所述下管体19的上端连接，所述上管体18的周壁上开设有进水孔，所述活塞20活动地设置在所述上管体18内，所述活塞20的上端与所述折叠杆22的一端可枢转地连接，所述支撑部21的下端与所述上管体18固定连接，所述折叠杆22的另一端活动地支撑在所述支撑部21上;所述钩子15的钩体采用可折叠结构。当钩子15向上运动时，会钩住折叠杆22向上运动，由于折叠杆22的下端与活塞杆24的上端可枢转地连接，因此，也会带动活塞杆24及活塞20向上运动，直到折叠杆22的长臂呈水平状态。在折叠杆22的长臂由图3所示的倾斜状态变成水平状态的过程中，其长臂的右端不断地向支撑部21的右侧伸出。
[0034]在活塞20向上运动后，由于上管体18的管壁上开设有进水孔，因此，第二储水箱4中的水可以通过该进水孔进入活塞20下方的上管体18中，并通过下管体19进入第一储水箱3内，以打开第一水阀。反之，当活塞20向下运动至与下管体19过渡的台阶部时，则将下管体19的上端口完全封住，以关闭第一水阀。
[0035]为了使活塞杆24始终保持竖直运动，优选地，如图3所示，所述第一水阀还包括两个设置在所述活塞20的运动路径上的第二定滑轮23，所述活塞20的活塞杆24夹持在所述两个第二定滑轮23之间。
[0036]请参考图4、图6和图7，优选地，所述钩子15的用于驱动所述第一水阀的一端具有变窄的延伸臂25，所述延伸臂25的自由端的两侧分别设置有一个可转动的滚轴26;所述折叠杆22的与所述钩子15配合的一端形成有用于与所述滚轴26配合的滑槽27，所述滑槽27具有C形截面。更优选地，滑槽27沿折叠杆22的短臂的方向贯穿地延伸，这样，当折叠杆22的长臂变成水平状态，而钩子15继续向上运动时，钩子15可以从折叠杆22处脱离，从而不影响钩子15的运动。
[0037]例如，在图9所示的实施例中，采用可折叠结构的钩子15具有与钩柄16连接的第一部分40、以及与所述第一部分40通过转轴42连接的第二部分41。其中，第二部分41可按图9中的逆时针方向向第一部分40的方向折叠。这样，在钩子15下放的过程中，第二部分41在碰到折叠杆22时，会向第一部分40折叠，从而使滚轴26能够顺利进入滑槽27内，以保证钩子15的顺利回位。
[0038]请参考图1，优选地，为了实现自动地向第二储水箱4中补水，所述地质裂隙虹吸排水装置还包括第二浮子28、第二杠杆29、第二水阀30、第二支撑杆31和补水管32，所述第二支撑杆31沿竖直方向安装在所述第二储水箱4内，所述第二杠杆29可枢转地安装在所述第二支撑杆31的顶端，所述第二浮子28安装在所述第二杠杆29的一端，所述第二杠杆29的另一端与所述第二水阀30连接，所述第二水阀30安装在所述补水管32的出口处。这样，在第二储水箱4内的水不断消耗而流入第一储水箱3时，第二浮子28也随着第二储水箱4内的水位向下运动，从而通过第二杠杆29打开第二水阀30。于是，补水管32内的水便可流入第二储水箱4中，以实现补水的功能。当第二储水箱4中的水位达到一定的高度后，第二浮子28也向上运动至相应的位置，于是便可通过第二杠杆29关闭第二水阀30，以停止自动补水。
[0039]当第一水阀打开后，活塞20在自重及第二储水箱4内的水压作用下，会逐渐回复到关闭状态。于是，当地下集水管I内的水位下降后，第一浮子8向下运动，从而使钩子15也向下运动，直到再次钩住折叠杆22。随着时间的推移，当地下集水管I内的水位上升后，第一浮子8再次向上运动以打开第一水阀，如此往复，便可使整个虹吸排水过程不断地进行下去。.
[0040]本实用新型中的各单向阀，例如第一单向排气阀7、第二单向排气阀33、和单向进水阀6等均可采用图8所示的结构。如图8所示，该单向阀包括阀体36，在阀体36的阀腔内设置有隔板37，活塞39活动地设置在隔板37的通孔处。其中，活塞39的周向呈锯齿状结构，因此，且活塞39的上下两端分别形成有用于密封的密封突沿。这样，当活塞39的任何一个密封突沿未与隔板37的表面接触时，活塞39的锯齿状结构可实现流体的流通。更为优选地，隔板37的一侧还设置有橡胶垫38，流体单向地由未设置橡胶垫38的一侧流向设置有橡胶垫38的一侧，且橡胶垫38—侧的密封突沿的面积大于另一侧的密封突沿的面积。
[0041]本实用新型使用纯浮力、机械杠杆，运用浮球、杠杆、第一水阀等，对虹吸装置进行补水，其虹吸绝对高度可达9m，克服了现有技术中使用虹吸补偿器、以及高压手动水栗造成的人力、物力资源浪费的问题;用浮子浮力的变化控制本实用新型的启停，可完全实现自动化的地下水位控制，不需要手动开启和关闭阀门。此外，本实用新型不受滑坡条件的限制，并且选址简单，不用准确的进行选取地下集水井的准确选址，只要在地下水位以下即可实现。
【主权项】
1.一种地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，包括地下集水管(I)、虹吸管(2)、第一储水箱(3)、第二储水箱(4)、排水管(5)、浮子机构和第一水阀，所述虹吸管(2)的下端置于所述地下集水管(I)内，所述虹吸管(2)的上端与所述第一储水箱(3)连通，所述排水管(5)的一端与所述第一储水箱(3)连通，所述第二储水箱(4)通过所述第一水阀与所述第一储水箱(3)的补水口连接，所述浮子机构的至少一部分置于所述地下集水管(I)内，且所述浮子机构在所述地下集水管(I)内的水位上升时驱动所述第一水阀打开，所述虹吸管(2)为塑料管或金属管。2.根据权利要求1所述的地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，所述虹吸管(2)的下端设置有单向进水阀(6)，所述虹吸管(2)的旁通管路上还设置有第一单向排气阀(7)。3.根据权利要求1所述的地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，所述浮子机构包括第一浮子(8)、第一拉绳(9)、第一杠杆(10)和第一定滑轮(11); 所述第一浮子(8)置于所述地下集水管(I)内，所述第一杠杆(10)可枢转地安装在所述第二储水箱(4)内的第一支撑杆(12)上，所述第一定滑轮(11)可枢转地安装在所述地下集水管(I)内； 所述第一浮子(8)通过所述第一拉绳(9)与所述第一杠杆(10)的一端连接，所述第一杠杆(10)的另一端驱动所述第一水阀动作，所述第一拉绳(9)绕过所述第一定滑轮(11)。4.根据权利要求3所述的地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，所述地质裂隙虹吸排水装置还包括拉力补偿锤(13)，所述拉力补偿锤(13)与所述第一拉绳(9)连接。5.根据权利要求3所述的地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，所述地质裂隙虹吸排水装置还包括导向部(14)和用于驱动所述第一水阀的钩子(15)，所述导向部(14)与所述第一支撑杆(12)固定连接，所述钩子(15)的钩柄(16)沿竖直方向活动地设置在所述导向部(14)的导向孔内，所述第一杠杆(10)的另一端通过第二拉绳(17)与所述钩柄(16)连接。6.根据权利要求5所述的地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，所述第一水阀包括上管体(18)、下管体(19)、活塞(20)、支撑部(21)和L形的折叠杆(22)，所述上管体(18)的下端与所述下管体(19)的上端连接，所述上管体(18)的周壁上开设有进水孔，所述活塞(20)活动地设置在所述上管体(18)内，所述活塞(20)的上端与所述折叠杆(22)的一端可枢转地连接，所述支撑部(21)的下端与所述上管体(18)固定连接，所述折叠杆(22)的另一端活动地支撑在所述支撑部(21)上;所述钩子(15)的钩体采用可折叠结构。7.根据权利要求6所述的地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，所述第一水阀还包括两个设置在所述活塞(20)的运动路径上的第二定滑轮(23)，所述活塞(20)的活塞杆(24)夹持在所述两个第二定滑轮(23)之间。8.根据权利要求6所述的地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，所述钩子(15)的用于驱动所述第一水阀的一端具有变窄的延伸臂(25)，所述延伸臂(25)的自由端的两侧分别设置有一个可转动的滚轴(26); 所述折叠杆(22)的与所述钩子(15)配合的一端形成有用于与所述滚轴(26)配合的滑槽(27)，所述滑槽(27)具有C形截面。9.根据权利要求1所述的地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，所述地质裂隙虹吸排水装置还包括第二浮子(28)、第二杠杆(29)、第二水阀(30)、第二支撑杆(31)和补水管(32)，所述第二支撑杆(31)沿竖直方向安装在所述第二储水箱(4)内，所述第二杠杆(29)可枢转地安装在所述第二支撑杆(31)的顶端，所述第二浮子(28)安装在所述第二杠杆(29)的一端，所述第二杠杆(29)的另一端与所述第二水阀(30)连接，所述第二水阀(30)安装在所述补水管(32)的出口处。10.根据权利要求1所述的地质裂隙虹吸排水装置，其特征在于，所述第一储水箱(3)上还设置有第二单向排气阀(33)。
【文档编号】E02D19/10GK205444220SQ201620279481
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】张世林, 石胜伟, 孙金辉
【申请人】中国地质科学院探矿工艺研究所