柔性调节堰、管道、井和柔性调节堰的控制方法

技术领域

本发明属于水流拦截技术领域，特别涉及一种柔性调节堰、管道、井和柔性调节堰的控制方法。

背景技术

在分流井中，通常有污水口和雨水口，传统的固定堰为砖砌而成，其通常设置在雨水口的前端。晴天时，固定堰使得污水拦截至污水口，雨天时，初雨优先被固定堰拦截至污水口，雨量增大，中后期雨越过固定堰流入雨水口。但遇到大暴雨情况，为了防止污水处理厂过载或者为了城市内涝，需要雨水快速排向雨水口，此时固定堰具有妨碍作用需要拆除。专利号2021206226859《一种气动柔性可调堰、管道、井体及排水系统》中公开的一种气动柔性可调堰可应用到该场景中，其中柔性衬套充气膨胀后起到“堰”的作用，放气后，柔性衬套与管道贴平，不影响排水功能，可以替代传统的固定堰。但是，该专利中的柔性衬套在充气膨胀后的有效拦截高度较低，其拦截效果不佳。基于此，发明人尝试提供一种新的解决方案，以达到提高有效拦截高度。

发明内容

本发明的第一个方面提供一种柔性调节堰。

一种柔性调节堰，所述柔性调节堰包括多腔室囊体；所述多腔室囊体包括主腔室和次腔室，所述主腔室的至少部分连接所述次腔室的至少部分，以使得连接位置形成重叠部，所述重叠部设有连通口，所述连通口连通所述主腔室与所述次腔室；所述多腔室囊体还设有囊体嘴，所述囊体嘴用于所述多腔室囊体被注入介质后膨胀。

优选的，所述多腔室囊体为橡胶制品。

优选的，所述多腔室囊体采用平板模制作。

优选的，所述多腔室囊体经硫化工艺一体成型。

优选的，所述主腔室为1个，所述次腔室为2个，所述次腔室对称设于所述主腔室的两侧。

优选的，所述主腔室和次腔室分别设有囊体嘴。

本发明的第二个方面提供一种管道。

一种管道，所述管道中设置柔性调节堰，所述柔性调节堰为如第一方面所述的柔性调节堰。

优选的，所述柔性调节堰被注入介质后膨胀，对管道形成截流作用，所述柔性调节堰的有效截流高度大于所述管道的半径。

本发明的第三个方面提供一种井。

一种井，井内包括至少一个管道，管道中设置柔性调节堰，所述柔性调节堰为第一方面所述的柔性调节堰。

本发明的第四个方面提供一种柔性调节堰的控制方法。

一种柔性调节堰的控制方法，基于柔性调节堰固定于管道中，所述柔性调节堰包括多腔室囊体；所述多腔室囊体包括主腔室和次腔室，所述主腔室的至少部分连接所述次腔室的至少部分，以使得连接位置形成重叠部，所述重叠部设有连通口，所述连通口连通所述主腔室与所述次腔室；所述多腔室囊体还设有囊体嘴，所述囊体嘴用于所述多腔室囊体被注入介质后膨胀。在对所述柔性截流调节堰充入介质时，先对次腔室注入介质，后对主腔室注入介质。

柔性调节堰在管道中的有效拦截高度取决于其在管道中膨胀后拦截面的最低点，也即正视于管道的口径方位，柔性调节堰膨胀后的投影面的最低点。在现有技术中，单个囊体膨胀后通常是两侧处于最低点，因此，想要提高柔性调节堰在管道中的有效拦截高度，则需要提高两侧的变形高度，而本发明的提供的方案解决了这一问题。

在本发明技术方案中，柔性调节堰包括多腔室囊体，当向多腔室囊体注入介质后，多腔室囊体会分别膨胀，由于次腔室与主腔室在空间上存在重合且叠加的膨胀空间，因此次腔室和主腔室变形过程中，会产生相互牵制又叠加的作用，最终会影响其变形形态，最终使得整体的有效拦截高度被提高。

在本发明技术方案中，柔性调节堰固定设在管道内部，多腔室囊体通过囊体嘴注入介质膨胀后，次腔室和主腔室膨胀后，形成一个与固定堰水流拦截功能相当的拦截部，控制注入介质的时间可以调节拦截高度，同时，在水流量大需要泄水防洪时，柔性调节堰排放介质，柔性调节堰形状复原会紧贴管道的内壁，不影响管道的过流功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术的气动柔性可调堰的一种结构示意图；

图2为现有技术的柔性衬套在管道中的一种变形示意图；

图3为现有技术的柔性衬套在管道中的另一种变形示意图；

图4为本发明提供的柔性调节堰的初始结构示意图；

图5为本发明柔性调节堰在管道中变形后的效果示意图；

图6为本发明柔性调节堰在管道中变形后的局部解剖示意图；

图7为本发明柔性调节堰在管道中变形后的俯视图；

图8为本发明柔性调节堰在管道中变形后的A-A切面示意图；

图9为本发明柔性调节堰在管道中变形后的N向视角投影图。

附图标号说明：01-柔性衬套，02-管道，03-固定组件，101-主腔室，102-次腔室，21-连通口，31-囊体嘴。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

结合图1至图3是现有技术专利号2021206226859《一种气动柔性可调堰、管道、井体及排水系统》中公开的一种气动柔性可调堰。如图1所示柔性衬套01被固定组件03固定在管道02中，柔性衬套01充气膨胀后起到“堰”的作用，放气后，柔性衬套01与管道02贴平，不影响排水功能，其相对于墙体结构的固定堰具有灵活控制的优势。但是，该专利中的在充气膨胀后的有效拦截高度较低，其拦截效果不佳。柔性衬套01的变形受制于管道02的形状、柔性衬套的结构、材料特性、固定方式等多种因素的影响。该方案中，柔性衬套内部具有空腔，是具有一定的壁厚的双层结构，在初始状态时，双层都是贴向管底(管道的下半圆)。膨胀时，两层分开，一层贴向管底，另一层向管顶(管道的上半圆)方向膨胀，但是柔性衬套在管道中的两侧不可能完全展开，这是由于柔性衬套本身具有一定的厚度，而空腔边缘的围合连接处不可能分离，因此，向管顶方向膨胀的一层不可能完全贴合管顶。

在上述方案中，柔性衬套01的宽度接近管道02的半圆弧长度时，其充气变形后的在管道02中的形态如图2所示，其变形会出现两侧凹而中间凸，而且中间凸起的高度越大，两侧凹陷得越低，而变形后的最低点才是柔性衬套01的有效拦截高度，也即两侧凹陷形状的最低点才是有效拦截高度，因此，其有效拦截高度可能只能达到管道02直径的约1/3。在增加柔性衬套01的宽度使得柔性衬套01的宽度大于管道02的半圆弧长度后，或者增大气压到一定值后，其充气变形后的形态如图3所示，会出现中间部分严重向内凹的情况，同样会削弱其有效拦截高度。这是由于空腔边缘的围合连接处不可能分离，空腔边缘的围合连接处具有一定的厚度，否则柔性衬套01也就无法存在具有密封性能的空腔。因此，正视于管道口径方向，其变形形态会呈现如图2或图3所示的效果。因此，气动柔性可调堰有效拦截高度不佳。

基于上述缺陷，本发明想提供另一种解决方案，以提高柔性可调堰在管道中的拦截高度。

本发明提供的柔性调节堰包括多腔室囊体，多腔室囊体包括主腔室和次腔室，主腔室的至少部分连接次腔室的至少部分，以使得连接位置形成重叠部，所述重叠部设有连通口，连通口连通所述主腔室与次腔室；多腔室囊体还设有囊体嘴，囊体嘴用于所述多腔室囊体被注入介质后膨胀。

在本发明技术方案中，柔性调节堰塞入管道中，多腔室囊体会贴合管道并适应管道形状。在向多腔室囊体注入介质后，多腔室囊体会膨胀，由于次腔室与主腔室在空间上存在重合且叠加的膨胀空间，因此次腔室和主腔室变形过程中，会产生相互牵制的作用，最终会影响其变形形态，相对现有技术，柔性调节堰变形后的最低点位被叠加的次腔室补高，从而可以提高柔性调节堰的有效拦截高度。

需要说明的是，本发明中的充入介质包括但不限于“气体”，还可以是“液体”。

在本发明中，所述多腔室囊体优选为橡胶制品，橡胶制品具有良好的柔性和弹性。橡胶制品的柔性使得柔性调节堰较为容易弯折，从而可以较为容易的塞入管道中。橡胶制品的弹性，使得囊体既能膨胀变形也能形状复原，从而可以反复适用，具有较好的使用寿命。

在本发明中，柔性调节堰包括多腔室囊体，由于是多腔室，而且主腔室与次腔室即是各自独立的腔室，又存在重叠部分，因此，直接贴向管道的一层橡胶面积最大，柔性调节堰的初始状态可以设计为近似为平板状，采用平板模制作，有利于低成本的批量化生产。柔性调节堰的宽度接近或者大于待安装的管道半圆弧长度，且小于待安装的管道周长，这样有利于柔性调节堰塞入管道，尤其柔性调节堰采用橡胶制品时，这种方便塞入管道的优势更加突出。当柔性调节堰固定于管道中，在管道的弧形面上变形，次腔室与主腔室重合部分之间的牵制作用的意义在于提高柔性调节堰的有效拦截高度。当然，本发明中的柔性调节堰的初始状态也可以设计为近似为半圆弧状，采用滚筒模制作，但是这种制作方式不如平板模简易。

在本发明中，所述多腔室囊体经硫化工艺一体成型，该工艺可以保证多个囊体的牢固性，防止多个囊体之间的开裂、漏气、脱离等问题，提高产品性能和使用寿命。

在本发明中多腔室囊体可以为3腔室、4腔室、5腔室、6腔室，7腔室，依次类推，多腔室囊体可以为N腔室。设计的腔室越多，可调堰在管道中的有效拦截高度越大，相应其制造工艺越复杂。对此，本申请不做限制。在实验中发现3腔室的制作工艺较为简单，且3腔室即可达到提高中的柔性可调堰在管道中的拦截高度。因此，本发明通过3腔室的方案作为一个实施例进行详细的说明。但例举3腔室做为实施例并不意味本发明仅仅对3腔室的方案进行保护，而是只要不脱离本发明的远离，都应当在本发明的保护范围内。

作为一个实施例，多腔室囊体的主腔室为1个，次腔室为2个，次腔室对称设于所述主腔室的两侧。也即多腔室囊体包括1个主腔室101和两个次腔室102，主腔室101位与中间，次腔室102对称的分布在主腔室101的两侧，主腔室101的至少部分分别对称的连接次腔室102的至少部分，以使得连接位置形成重叠部，所述重叠部设有连通口21，连通口21连通所述主腔室101与次腔室102；多腔室囊体还设有囊体嘴31，囊体嘴31用于所述多腔室囊体被注入介质后膨胀。

在本发明中，多腔室囊体采用橡胶制品，经过平板模定型，并经过硫化工艺一体成型脱模出来的效果如附图4所示。

在现有技术中，单个囊体的变形形态，最低点位通常在两侧或者中间。采用3个腔室的方案，对两侧的最低点位进行了叠加，而中间也不会凹陷，因此，整体的有效拦截高度会大大提高。现有技术的有效拦截高度无法达到1/2，而3个腔室的方案其有效拦截高度会超过1/2。

多腔室囊体在充入介质后，其形态才会改变，因此，柔性调节堰必须设置有用于充入介质的囊体嘴。在实践中，可以仅设置一个囊体嘴，该囊体嘴可以直接与主腔室连通，或者直接与次腔室连通。因为，主腔室和次腔室之间通过连通口使得腔室之间是连通的，因此，一个囊体嘴能够保证每个腔室都能充入介质。通常，囊体嘴与多腔室囊体的连接处是较为容易出现泄露风险的，设置1个囊体嘴的优势在于泄露风险只有一处。在一些实施例中，主腔室和次腔室也可以分别设有囊体嘴，这样在充入介质时，便于控制先对次腔室充入介质，使得次腔室先膨胀，再对主腔室充入介质，使得主腔室后膨胀。由于柔性调节堰的有效拦截高度在于次腔室膨胀后的最低点位，先让次腔室膨胀，次腔室受主腔室的牵制力消弱，次腔室膨胀高度增大，而且由于次腔室在主腔室的两侧，次腔室对主腔室膨胀效果的影响也消弱，最终更加有利于柔性调节堰整体膨胀后的有效拦截高度。

本发明的第二个方面提供一种管道。

一种管道，所述管道中设置柔性调节堰，柔性调节堰包括多腔室囊体，在本发明中多腔室囊体可以为3腔室、4腔室、5腔室、6腔室，7腔室，依次类推，多腔室囊体可以为N腔室。本发明通过3腔室的方案作为实施例进行详细的说明。但例举3腔室做为实施例并不意味本发明仅仅对3腔室的方案进行保护，而是只要不脱离本发明的远离，都应当在本发明的保护范围内。

参照图1的安装方式，管道中设置本发明提供的柔性调节堰，柔性调节堰为3腔室。柔性调节堰塞入管道中，在管道的入口处，对柔性调节堰采用固定组件进行固定。应当说明的是，本申请的柔性调节堰并不限于图1类似的安装方式，对于本领域技术人员，常见的固定方式都应当在本专利保护范围内。

参见图5(未画管道)是3腔室的柔性调节堰在管道中可以呈现的变形效果示意图。柔性调节堰固定在管道中，待充入介质后，主腔室和次腔室分别膨胀。

图7为本发明柔性调节堰在管道中变形后的俯视图，基于该俯视图方位，图8为柔性调节堰在管道中变形后的A-A切面示意图；图9为本发明柔性调节堰在管道中变形后的N向视角投影图。

进一步结合图6和图8展示了主腔室和次腔室膨胀后内部空间结构。由于主腔室和次腔室存在重叠部，在主腔室和次腔室膨胀后，次腔室对主腔室又牵拉作用，使得主腔室的侧边被抬高，再叠加次腔室自身的膨胀变形，从而大大提升柔性调节堰的整体结构的有效拦截高度。进一步结合图7和图9展示了主腔室和次腔室膨胀后外观视角效果。其相对于现有技术柔性调节堰在管道的变行，大大提升了两侧严重凹陷的缺陷，柔性调节堰的有效截流高度可以非常轻松的大于管道的半径。总而言之，本发明提供的技术方案有效的提高了柔性调节堰的有效截流高度。

在本发明中可以通过控制充入介质的时间，来控制介质对多腔室囊体所产生的作用力，从而使得柔性调节堰膨胀到一定的高度，从而来调节柔性调节堰在管道中的拦截量。

本发明的第三个方面提供一种井。

一种井，井内包括至少一个管道，管道中设置柔性调节堰。这种井包括但不限于分流井、检修井、雨水井。凡是能够使用本发明提供的柔性调节堰以达到其拦截效果的都属于本申请保护范围内。

本发明的第四个方面提供一种柔性调节堰的控制方法。

一种柔性调节堰的控制方法，基于柔性调节堰固定于管道中，所述柔性调节堰包括多腔室囊体；所述多腔室囊体包括主腔室和次腔室，所述主腔室的至少部分连接所述次腔室的至少部分，以使得连接位置形成重叠部，所述重叠部设有连通口，所述连通口连通所述主腔室与所述次腔室；所述多腔室囊体还设有囊体嘴，所述囊体嘴用于所述多腔室囊体被注入介质后膨胀。所述主腔室为1个，所述次腔室为2个，所述次腔室对称设于所述主腔室的两侧。所述主腔室和次腔室分别设有囊体嘴。在对所述柔性截流调节堰充入介质时，先对次腔室注入介质，后对主腔室注入介质。由于柔性调节堰的有效拦截高度在于次腔室膨胀后的最低点位，先让次腔室膨胀，次腔室受主腔室的牵制力消弱，次腔室膨胀高度增大，而且由于次腔室在主腔室的两侧，次腔室对主腔室膨胀效果的影响也消弱，最终更加有利于柔性调节堰整体膨胀后的有效拦截高度。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。