[发明专利]一种避免城市排水管道入流通气竖井井喷的装置

说明书

发明公开了一种避免城市排水管道入流通气竖井井喷的装置，由钢结构预埋件、开90度合页装置、半球形中空开孔橡胶球、弹簧、错位排气栏栅等组成。当管道内的滞留气团在竖井下部出口部位聚集引发压差出现井喷现象时，含气水流向上冲击橡胶半球，利用弹簧与橡胶半球的弹性势能大幅度地削减含气水流的动能，之后水流从不规则孔洞进入球体并在球体内部相互撞击实现对冲消能，同时水中所含气团与水柱分离开来并从橡胶半球上表面的孔洞排出。排出的气团经错位排气栏栅分割成小气团由竖井上部井盖排出。

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，特别是涉及一种避免城市排水管道入流通气竖井井喷的装置，适用于城市下水道容易发生井喷的竖井。

背景技术

城市下水道竖井一般主要承担输水管道排气的作用，防止管道中含气量过大，气团淤积导致压力不均引发事故。当城市降雨量较小时，下水道管道中的流量较小，气体排出比较方便，一般不会出现气团的滞留淤积，水体与气体之间不容易引发压强差，管道运行比较安全；而当城市降雨量较大时，下水道管道中的流量较大，雨水中夹杂的小气团会在管道内不断滞留淤积，逐渐汇集形成大气团。随着管道中的流量越来越大，这种滞留的大气团在水压的作用下被水流带到竖井口，此时竖井口处下部的水压较大，而上部由于大气团的聚集压强变得很小，从而引发较大压强差，发生“gyser”(间歇泉)现象，即大量水体随着气团经竖井上涌喷出地面的事故现象。事故中冲出的井盖与几十米高度的水柱将严重威胁道路的交通安全与行人的生命财产安全。由于城市下水道管道中水流状态的复杂性与竖井结构特征的固定性，目前还没有采取有效的措施来避免发生该类事故。

该现象中几十米水柱是在压强差的作用下随着大气团冲出竖井的，因此如何将管道中滞留淤积的大气团分割成小气团并成功排出下水道是解决该问题的关键。在产生现象之前预先分割气团排气需要借助大量的抽气装置，否则很难达成理想的效果，成本太大，检修困难。

目前，针对“gyser”(间歇泉)现象，由于城市下水道管道中水流状态与气体状态的复杂性以及竖井结构特征的固定性，世界上许多国家还没有大范围采取有效的措施来避免发生该类事故。不仅如此，若想在发生现象之前成功做到预先分割气团并排气需要借助大量的抽气装置与排气设备，否则很难达成理想的效果，不仅成本太大，检修也比较困难。设计一种避免城市排水管道入流通气竖井井喷的装置，就成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种避免城市排水管道入流通气竖井井喷的装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的避免城市排水管道入流通气竖井井喷的装置，包括安装在合页装置下的半球形橡胶球，所述半球形橡胶球通过弹簧与合页装置连接，所述半球形橡胶球为中空且具有一定厚度的壳体结构，所述半球形橡胶球表面具有一定数量的孔洞结构，所述半球形橡胶球上表面固定有推力杆，用于启闭错位排气栏栅。

具体地，所述合页装置开度为90度，一方面用于承担来自下部的推力，另一方面用于后期的部件更换与检修。

具体地，所述弹簧具有较大圈径、较大线径及较大弹性模量，用于增大弹性势能。

具体地，所述半球形橡胶球表面的孔洞分布不规则，用于含气水流不同方向与角度的进入以及气体同水体的分离与排出；所述半球形橡胶球上表面的孔洞直径小于曲面上的孔洞直径，有利于将大气团分散成较小的气团排出同时减小水体的溢出速度。

具体地，所述错位排气栏栅结构分上下两部分构成，上半部分固定于竖井的边壁，为柱状结构高50公分，下半部分通过推力杆与半球形橡胶球相连，发生井喷现象时，下半部分随半球形橡胶球上升与上半部分组合成间隙较小的排气栏栅，用于进一步分割气团为小气团。