一种带自动平衡门的澄清池反应装置的制作方法

本发明涉及一种澄清池装置，具体涉及一种带重力式自动平衡门的澄清池反应装置。

背景技术：

目前澄清池反应装置分内外两扰流层在相对密闭的反应室内进行混合和反应，混合反应完成后的原水自流进入沉淀区进行澄清处理，上部清液溢流排出待用，底部沉积物定期外排并浓缩处理。

原反应装置为考虑耐蚀防腐需要，采用PVC材料组装焊接而成，原水经加药后从反应装置下底部穿过反应装置外扰流层进入内扰流层中心，从内层底部上升，依次穿过每层扰流板，直至扰流区顶部，再从外扰流区由上向下依次穿过外扰流板到达反应器底部，经侧向流入沉淀区作进一步澄清处理。

每当澄清池新池进水或大修后进水时，原水首先进入反应装置内扰流筒，并很快充满内扰流筒的情况），对用PVC材料组焊而成的筒体而言，往往会出现因承受不了内外压差而破裂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种澄清池反应装置，在内扰流层锥底部另外再设置一重力式自动平衡门，在进水或放水而导致锥底压力增加并超过门板足以克服重锤的压力时，平衡门自动打开，平衡内扰流筒的内外压差。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种带自动平衡门的澄清池反应装置，包括池体，池体中间为反应区，反应区外周为沉淀区，反应区与沉底区仅从底部连通，所述池体底部成型为锥形，作为沉降泥收集区；进一步地，所述反应区中心竖立有内扰流筒，所述内扰流筒顶部敞口，底部连接原水进水管，该内扰流筒将反应区隔成顶部连通的内扰流层和外扰流层，所述内扰流层和外扰流层内均匀布置扰流板；再来，所述内扰流筒具有封闭的锥形底部，所述锥形底部侧面设置有能够连通内外扰流层的重力式自动平衡门，当内扰流筒内的水压不高于预设值时，所述重力式自动平衡门关闭，当内扰流筒内因进水或出水导致内压高于该重力式自动平衡门的预设值时，该自动平衡门打开而使内、外扰流层底部连通。

具体地，所述重力式自动平衡门包括门板、连杆和重锤，所述连杆的一端连接门板，另一端连接重锤，连杆具有铰接支点，在重锤的作用下所述门板始终具有关闭之势。

优选地，所述门板采用橡胶板封口。

优选地，所述内扰流筒、连杆、门板、重锤为SS304不锈钢型材，耐腐蚀、抗压抗拉强度更高。

较好的设置是，所述内扰流筒与沉降泥收集区保持纵向间距，在门板打开的一瞬间，避免外溢的水流对沉降泥收集区形成冲刷。

与现有技术相比，本发明的优点在于：提供了一种改进的澄清池反应装置，体积占据小，反应完全，在中间的内扰流筒的锥形底部设置了重力式自动平衡门，及时平衡内外扰流区的压力，抗压抗拉，运行可靠，澄清池检修进水时平衡门自动打开，进水完毕后平衡门自动关闭，灵活方便，设备运行可靠。

附图说明

图1为本发明实施例中澄清池反应装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中内扰流筒锥形底部的局部示意图；

图3为本发明实施例中重力式自动平衡门的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至3所示，本实施例中的带自动平衡门的澄清池反应装置，包括池体，池体中间为反应区，反应区外周为沉淀区A，反应区与沉底区A仅从底部连通，所述池体底部成型为锥形，作为沉降泥收集区；进一步地，所述反应区中心竖立有内扰流筒1，内扰流筒A底部与沉降泥收集区保持纵向一定间距，内扰流筒1顶部敞口，底部连接原水进水管，该内扰流筒将反应区隔成顶部连通的内扰流层C和外扰流层B，内扰流层C和外扰流层B内均匀布置扰流板。再来，内扰流筒1具有封闭的锥形底部2，锥形底部2侧面设置有能够连通内外扰流层的重力式自动平衡门4和手拉式平衡门3，当内扰流筒内的水压不高于预设值时，重力式自动平衡门4关闭，当内扰流筒内因进水或出水导致内压高于该重力式自动平衡门的预设值时，该自动平衡门4打开而使内、外扰流层底部连通，平衡内外压差。

具体地，重力式自动平衡门4主要包括门板、连杆和重锤，连杆为一折杆，连杆的一端连接门板，另一端连接重锤，连杆具有铰接支点，在重锤的作用下门板始终具有关闭门孔之势，为了确保关闭可靠，门板采用橡胶板封口。

较好的设置是，内扰流筒与沉降泥收集区保持纵向间距，在门板打开的一瞬间，避免外溢的水流对沉降泥收集区形成冲刷。

澄清池反应装置材质由PVC换成耐腐蚀能满足要求而抗压抗拉强度更高的SS304不锈钢，在反应锥底部除了配备原有的手拉式平衡门，并在内扰流筒锥形底部增设了一个重力式自动平衡门，其原理如下：重力式自动平衡门大小与手拉式平衡门相同，采用外开式结构（手拉式平衡门为内开式结构），自动平衡门与专门配套的重锤通过设置好的固定支点，由SS304不锈钢连杆组成一个杠杆，如图3所示：在空载状态下O为支点，L1为开启门的动力臂，L2为关闭门的阻力臂，门的重力分力（与门垂直方向的分力）G1为开启门的动力，重锤重力G2关闭门的阻力；在动态状况下，开启门的动力还有门内外水位差产生的压力F及重锤受到的水的浮力f2，关闭门的阻力还有门受到的水的浮力（与门垂直方向的分力）f1，根据杠杆平衡原理，不论处在何种状态，当（G1-f1＋F）×L1＝（G2- f2）×L2，门和重锤处在平衡状态，当（G1-f1＋F）×L1＞（G2- f2）×L2时，平衡门自动打开，（G1-f1＋F）×L1＜（G2- f2）×L2时，平衡门自动关闭。

相关数据计算如下：

一般状况下平衡门设计门孔尺寸为400×400mm，门板尺寸为500mm×500mm，门板为304SS不锈钢，板厚δ＝12mm, 门板采用橡胶板封口，尺寸为500×500mm，橡胶板厚δ＝10mm,通过特殊处理将橡胶板粘接在门板上，常用橡胶板密度为1.5×103kg/m3，304SS不锈钢板密度为8.0×103kg/m3，则一只平衡门总质量为:

M＝ρ(密度)×V（体积）＝0.5m×0.5m×0.012m×8.0×103kg/m3＋0.5m×0.5m×0.01m×1.5×103kg/m3＝27.75kg,

重量为：G＝Mg＝27.75kg×9.8N/kg＝271.95N

折合成与门垂直方向的分力：

G1＝G×cosα(α为平衡门与水平方向的夹角，通常为45°)＝271.95N×cos45°＝271.95N×0.707＝192.3N。

平衡门在水中受到的向上的浮力F1＝平衡门排开水的重量＝（0.5m×0.5m×0.012m＋0.5m×0.5m×0.01m）×1.0×103kg/m3×9.8N/kg＝53.9N

折合成与门垂直方向的分力：

f1 ＝F1 cos45°＝53.9N×0.707＝38.1N

门内外水位差产生的压力F=PS(P为门孔中心水压，S为门孔面积):

门孔面积S:

S=0.4m×0.4m＝0.16m2

设计时门中心内外水位差设置在0.5m，大于0.5m时门自动打开，小于0.5m时门自动关闭,门中心内外水位差h设置在0.5m时产生的压差为P:

P=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.5m＝4900N/m2

F＝PS＝4900N/m2×0.16m2＝784N。

重锤重力G2:重锤选用直径200mm,250mm长304不锈钢圆柱制成。

G2＝M2g＝0.1m×0.1m×3.14×0.25m×8.0×103kg/m3×9.8N/kg＝615.4N。

重锤在水中受到的向上的浮力f2＝重锤排开水的重量＝0.1m×0.1m×3.14×0.25m×1.0×103kg/m3×9.8N/kg＝76.9N

根据门孔尺寸大小，设计时固定支点O到门孔中心的距离即L1定为400mm，根据杠杆平衡原理便可计算出固定支点O到重锤中心的距离即L2:

根据公式：（G1-f1＋F）×L1＝（G2- f2）×L2

计算得：L2 ＝（G1-f1＋F）×L1/ （G2- f2）=（192.3N-38.1N＋784N）×0.4m/(615.4N-76.9N) ＝375.3Nm/538.5N=0.7m

上述结构的重力式自动平衡门，运行可靠，在反应装置底部平衡门自动打开，进水灵活方便。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。