一种可变断面面积排水管及制作安装方法技术

本发明专利技术涉及一种可变断面面积排水管，涉及排水管制造和施工领域，特别涉及一种可以变化断面面积的排水管材构造及制作安装方法。管材内设置半圆形气囊，将圆形管道分为上下两部分，下部分水道为过水断面，向上部分气囊充气或者抽气，气囊体积发生变化，可改变下部分过水断面面积，对气囊充气横膜向下膨胀，水道的断面面积压缩，对气囊抽气横膜向上膨胀，水道的断面面积增大。管材上设置有超声波传感器件，采用该管材的排水管道结合流速检测装置，控制气泵控制气囊调整过水断面，可实现排水管道随流量调整过水断面。克服了现有技术排水管道固定管径，断面面积不变，流量小时管内流速很低，容易造成管内淤积的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种可变断面面积排水管及制作安装方法
本专利技术涉及一种可变断面面积排水管，涉及排水管制造和施工领域，特别涉及一种可以变化断面面积的排水管材构造及制作安装方法。
技术介绍
排水管道属于重力流，管道设置一定的坡度，管道内的水形成水力坡降，驱使水流动。为减少排水管道淤积，设计规范规定了最小坡度和最小流速，由于排水管道的排水量非恒定的，管道设计是按照用水高峰时流量进行设计，污水管道按照非满流设计，一般设计充满度为0.55~0.75，在用水量低峰时，在此状态下，流量小，充满度也较小，湿周也较小，按照规范规定的最小坡度设计，一般管道内的水流速能够满足规范的最小流速。如：管径500mm的污水管，按照规范设计充满度0.70，规范规定最小流速为0.6m/s。如果采用塑料管材，粗糙数0.01，水力坡降i=0.003，设计流量为225.087L/s，流速为1.533m/s，流速大于最小流速。当用水低峰时，流量较小，仅为设计流量的30～40%，按照设计流量的30%计算，流量为67.526L/s，管道内充满度约为0.34，流速为1.137m/s，也大于规范最小流速。流速是水流有效断面面积流过流量，当流量小时，管内充满度减小，过水断面减小，尤其是排水管道多采用圆管，充满度小时，过水断面减小的更多，因此，流量小时仍然维持在较高的流速。但有一些特殊的排水管道，无论流量多大，均处于满流状态，如倒虹管、污水处理厂的自流工艺管道。以前述的管径500mm的污水管为例，污水管跨越河流等障碍物时，需采用倒虹管从河道下面穿过，在河道的两岸设置检查井，两井之间按下凹的折线方式从河道下通过，倒虹管内的水始终处于满流状态，依靠两岸的检查井高差使倒虹管内的水流动。当上游管道为设计充满度时，流量225.087L/s，倒虹管的流速为1.146m/s，而在用水低峰时，按照设计流量的30%计算为67.526L/s，倒虹管处于满流状态的流速为0.33m/s，低于排水规范规定的最小设计流速，仅为排水规范规定的最小设计流速的一半，而且污水管道低峰用水时段时间较长，污水中携带的杂物在倒虹管内沉积，用水高峰时段时达到了倒虹管的设计流速，沉积物也很难被全部带走，沉积物不断地沉淀固结。污水处理厂的自流工艺管可以经常常用高压水冲洗，避免管道淤积，而倒虹管不可能经常冲洗，且冲洗困难。倒虹管在运行过程中，污水中的杂物逐渐沉积于倒虹管内，容易造成管道淤积堵塞，管道内沉积物的累积，不仅会减小排水管道的断面，而且还会增大水流阻力，从而影响管道的过流能力，当沉积物累积达到一定程度时甚至会造成堵塞，影响整个排水系统的功能。由于倒虹管的清淤比一般管道困难得多，因此，应该采取各种措施来防止倒虹管内污泥的淤积。在设计时，倒虹管采用两根直径较小的管道双管并列，设置溢流堰，当流量较小时，从一个倒虹管流过，较小的管径断面小，可以保证较大的流速，当流量大时，水漫过溢流堰，进入第二根倒虹管，但刚漫过溢流堰还未达到最大流量时，第二根倒虹管仍然处于流速较小的状态。规范建议在倒虹管增加定期冲洗措施，如在进水井设置可利用河水冲洗的设施。即使倒虹管设计上采取一些措施，只能减轻倒虹管的淤积，倒虹管内不可避免的还会淤积，尤其是平行管与上行管的衔接处，更容易淤积。污水管道的淤积是日积月累形成的，淤积物在自身重力的固结下，如果不经常性的清淤，倒虹管很容易造成堵塞。现实中很多实例，倒虹管的进水井污水溢流时，才进行疏通清淤，即时采用疏通车的高压水枪对倒虹管内进行清理，由于固结的淤积物沉积时间较长，高压水枪也不易清理到所以部位，只是疏通了满足使用功能。有些城市的排水倒虹管长期不清淤，造成倒虹管无法疏通报废的实例也存在。如果采用可以随流量而改变断面的管道，当流量小时断面减小，流量大时断面大，使管内流速保持在不淤积流速之上，即可解决管道淤积问题，但现有技术尚无可变断面面积的管材。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种可变断面面积排水管，管材内设置半圆形气囊，将圆形管道分为上下两部分，下部分水道为过水断面，向上部分气囊充气或者抽气，气囊体积发生变化，可改变下部分过水断面面积，对气囊充气横膜向下膨胀，水道的断面面积压缩，对气囊抽气横膜向上膨胀，水道的断面面积增大。管材上设置有超声波传感器件，采用该管材的排水管道结合流速检测装置，控制气泵控制气囊调整过水断面，可实现排水管道随流量调整过水断面。有益效果是：克服了现有技术排水管道固定管径，断面面积不变，流量小时管内流速很低，容易造成管内淤积的缺陷。本专利技术是通过以下技术实现的：可变断面面积排水管，主要由管体1、气囊2组成，所述的管体1横断面为圆形，所述的气囊2横断面为半圆形，气囊2由顶壁3、横膜4、凸榫5组成，气囊2采用弹性橡胶材料制做，气囊2的半圆的外径与管体1的内径相同，凸榫5位于顶壁3的外侧，在管体1内壁的上半部对应凸榫5的位置设有凹槽6，凸榫5为带有圆孔的空心状，嵌入凹槽6内，凸榫5的圆孔内插入穿心条7，将凸榫5紧紧嵌牢在凹槽6，气囊2被固定在管体1的上半部；管体1的下半部形成水道8，水道8为排水管道的过水断面；气囊2的顶部设有气门9，气门9伸出管体1的外壁，对气门9抽气或者抽气，气囊2的体积变化可以改变水道8的断面面积，对气囊2充气横膜4向下膨胀，水道8的断面面积压缩，对气囊2抽气横膜4向上膨胀，水道8的断面面积增大。所述的管体1采用HDPE高密度聚乙烯材料制作，分节制作成若干不同规格长度的管材，管材两端为双插口，管材接口采用电热熔承口连接，承口10呈环状，承口10内设有电热丝，两节管材的插口11插入承口10，承口10的电热丝通电，承口10和插口11被热熔连接在一起。所述的气囊2有与管体1配套的若干不同长度的规格，气囊2的两端设有端膜12，一节管材内安装的气囊2为一个密闭的空间，气囊2在靠近管材接口的位置气门9伸出管体1，气门9设有凸环13，凸环13将气门9卡在管体1上。所述的横膜4和端膜12成波折状，在横膜4和端膜12的相交处设置有两节管材气囊2的连接构造，管材两端的连接构造不同，位于管道水流方向上游的气囊2连接构造为上凸沿14，上凸沿14与横膜4相同高度位置伸出，位于管道水流方向下游的气囊2连接构造为下凸沿15，下凸沿15在横膜4的下面伸出，上凸沿14和下凸沿15上带有3~5个锁定孔16，两节管连接时，采用锚固销17穿入锁定孔16，将两节管道的气囊2连接在一起，下凸沿15贴附在上凸沿14的下面。所述的管体1的上面设有输气管19，输气管19对应气门9的位置设有气嘴20，气嘴20插在气门9内，通过输气管19可对气囊2充气或者抽气，输气管19为PPR材质的塑料管，气嘴20为PPR材质的三通，输气管19与气嘴20连接采用热熔。所述的管体1的下部管壁外侧设置有超声波传感器，用于检测水道8内水的流速，发射传感器21安装在管外壁的一侧，接收传感器22安装在管外壁的另一侧，发射传感器21和收传感器22采用与管体1相同材料密闭封装，防护等级IP68。可变断面面积排水管制作安装方法，包括管体1制作、气囊2制作、组装成型、管道安装步骤，所述的管体1制作采用热塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变断面面积排水管，其特征是：主要由管体（1）、气囊（2）组成，所述的管体（1）横断面为圆形，所述的气囊（2）横断面为半圆形，气囊（2）由顶壁（3）、横膜（4）、凸榫（5）组成，气囊（2）采用弹性橡胶材料制做，气囊（2）的半圆的外径与管体（1）的内径相同，凸榫（5）位于顶壁（3）的外侧，在管体（1）内壁的上半部对应凸榫（5）的位置设有凹槽（6），凸榫（5）为带有圆孔的空心状，嵌入凹槽（6）内，凸榫（5）的圆孔内插入穿心条（7），将凸榫（5）紧紧嵌牢在凹槽（6），气囊（2）被固定在管体（1）的上半部；管体（1）的下半部形成水道（8），水道（8）为排水管道的过水断面；气囊（2）的顶部设有气门（9），气门（9）伸出管体（1）的外壁，对气门（9）抽气或者抽气，气囊（2）的体积变化可以改变水道（8）的断面面积，对气囊（2）充气横膜（4）向下膨胀，水道（8）的断面面积压缩，对气囊（2）抽气横膜（4）向上膨胀，水道（8）的断面面积增大。/n

【技术特征摘要】
1.一种可变断面面积排水管，其特征是：主要由管体（1）、气囊（2）组成，所述的管体（1）横断面为圆形，所述的气囊（2）横断面为半圆形，气囊（2）由顶壁（3）、横膜（4）、凸榫（5）组成，气囊（2）采用弹性橡胶材料制做，气囊（2）的半圆的外径与管体（1）的内径相同，凸榫（5）位于顶壁（3）的外侧，在管体（1）内壁的上半部对应凸榫（5）的位置设有凹槽（6），凸榫（5）为带有圆孔的空心状，嵌入凹槽（6）内，凸榫（5）的圆孔内插入穿心条（7），将凸榫（5）紧紧嵌牢在凹槽（6），气囊（2）被固定在管体（1）的上半部；管体（1）的下半部形成水道（8），水道（8）为排水管道的过水断面；气囊（2）的顶部设有气门（9），气门（9）伸出管体（1）的外壁，对气门（9）抽气或者抽气，气囊（2）的体积变化可以改变水道（8）的断面面积，对气囊（2）充气横膜（4）向下膨胀，水道（8）的断面面积压缩，对气囊（2）抽气横膜（4）向上膨胀，水道（8）的断面面积增大。


2.根据权利要求1所述的可变断面面积排水管，其特征是：所述的管体（1）采用HDPE高密度聚乙烯材料制作，分节制作成若干不同规格长度的管材，管材两端为双插口，管材接口采用电热熔承口连接，承口（10）呈环状，承口（10）内设有电热丝，两节管材的插口（11）插入承口（10），承口（10）的电热丝通电，承口（10）和插口（11）被热熔连接在一起；所述的气囊（2）有与管体（1）配套的若干不同长度的规格，气囊（2）的两端设有端膜（12），一节管材内安装的气囊（2）为一个密闭的空间，气囊（2）在靠近管材接口的位置气门（9）伸出管体（1），气门（9）设有凸环（13），凸环（13）将气门（9）卡在管体（1）上。


3.根据权利要求1或2所述的可变断面面积排水管，其特征是：所述的横膜（4）和端膜（12）成波折状，在横膜（4）和端膜（12）的相交处设置有两节管材气囊（2）的连接构造，两端的连接构造不同，位于管道水流方向上游的气囊（2）连接构造为上凸沿（14），上凸沿（14）与横膜（4）相同高度位置伸出，位于管道水流方向下游的气囊（2）连接构造为下凸沿（15），下凸沿（15）在横膜（4）的下面伸出，上凸沿（14）和下凸沿（15）上带有3~5个锁定孔（16），两节管连接时，采用锚固销（17）穿入锁定孔（16），将两节管道的气囊（2）连接在一起，下凸沿（15）贴附在上凸沿（14）的下面。


4.根据权利要求1所述的可变断面面积排水管，其特征是：所述的管体（1）的上面设有输气管（19），输气管（19）对应气门（9）的位置设有气嘴（20），气嘴（20）插在气门（9）内，通过输气管（19）可对气囊（2）充气或者抽气，输气管（19）为PPR材质的塑料管，气嘴（20）为PPR材质的三通，输气管（19）与气嘴（20）连接采用热熔。


5.根据权利要求1所述的可变断面面积排水管，其特征是：所述的管体（1）的下部管壁外侧设置有超声波传感器，用于检测水道（8）内水的流速，发射传感器（21）安装在管外壁的一侧，接收传感器（22）安装在管外壁的另一侧，发射传感器（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张攀，罗国荣，白玲玲，时永生，杜少平，杨少伟，殷会滨，李永正，王珏，刘建华，
申请(专利权)人：广东盛际工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44