肖日增

（茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電信息系，廣東 茂名 525000）

城市內(nèi)澇是指由于強(qiáng)降水或連續(xù)性降水超過(guò)城市排水能力致使城市內(nèi)產(chǎn)生積水災(zāi)害的現(xiàn)象，多發(fā)于立交橋下，過(guò)街的地下通道、鐵路橋、公路橋等城市低洼處。

城市內(nèi)澇是多種“城市病”集中作用的結(jié)果，其中一個(gè)最常見(jiàn)的原因是垃圾堵塞雨水井蓋。目前國(guó)內(nèi)外研究預(yù)防內(nèi)澇主要在城建規(guī)劃上和地下管網(wǎng)改造上，很少有自動(dòng)排澇設(shè)施的研究?，F(xiàn)有的雨水井蓋，亦稱(chēng)排水井蓋、排水篩、雨水篩、市政井蓋，為了車(chē)輛及行人安全排水孔都做得很小，當(dāng)下大雨和暴雨時(shí)，排水不及時(shí)，即引起水浸街，聚集垃圾時(shí)更易引起堵塞。

現(xiàn)應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)當(dāng)水流聚集時(shí)可自動(dòng)增加排水量的防堵塞雨水井蓋，有效避免城市內(nèi)澇，達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)、保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全的目的。

設(shè)計(jì)新型雙層防堵雨水井蓋的目的是提供一種當(dāng)水流聚集時(shí)能擴(kuò)大排水量的雨水井蓋。以解決增大排水量為中心，打破常規(guī)思維，運(yùn)用機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的發(fā)散思維，加上計(jì)算機(jī)輔助、多學(xué)科結(jié)合等現(xiàn)代創(chuàng)新方法，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)防堵塞雨水井蓋，設(shè)計(jì)的要點(diǎn)有三。

（1）有效的泄洪能力。采用雙層結(jié)構(gòu)，上蓋板的排水孔口面積與現(xiàn)有的雨水井蓋相近；下蓋板的排水面積為上蓋板的排水孔口面積的1.8～3倍。當(dāng)?shù)缆返挠晁奂鬏^多時(shí)，上蓋板能自動(dòng)及時(shí)上升,有效擋開(kāi)了覆蓋在雨水井蓋的垃圾，提供了排水面積比上蓋板排水面積大一倍的下蓋板，利用下蓋板時(shí)能加速排泄積水，有效避免水浸街道。

（2）具有足夠的強(qiáng)度。根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)原理，新型的雨水井蓋應(yīng)具有不低于原常用室外排水構(gòu)筑物標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度，不論是工作狀態(tài)還是常態(tài)。這決定了雙層板式不能用錯(cuò)位式和下蓋板下降式，必須采用上蓋板上升的結(jié)構(gòu)，并且上蓋板遇人載或車(chē)載時(shí)能自動(dòng)復(fù)位，與下蓋板與上蓋板相合時(shí)能上下配合起共同支承荷載的作用。

（3）雨水聚集流純機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)。因?yàn)槌鞘信潘こ虒偈姓芾?，很多雨水井口附近沒(méi)有市政用電，因此，設(shè)計(jì)純機(jī)械結(jié)構(gòu)成為關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)?shù)缆返挠晁奂鬏^多時(shí)，上蓋板能自動(dòng)及時(shí)上升；當(dāng)?shù)缆返挠晁奂鬏^少時(shí)，上蓋板能自動(dòng)下降復(fù)位，有效地解決了常見(jiàn)的市政難題。

根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)地及結(jié)構(gòu)原理情況，本文提供了三種新型的雨水井蓋。

第一種是單向開(kāi)啟式防堵塞雨水井蓋，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，雨水井蓋的上蓋板1一端和下蓋板2一端鉸接，上蓋板1靠近另一端端部位置，通過(guò)一杠桿控制機(jī)構(gòu)由下蓋板2底部接有一當(dāng)集水量達(dá)到一定程度時(shí)可通過(guò)杠桿控制機(jī)構(gòu)，將上蓋板1呈銳角打開(kāi)的集水桶5，其中上蓋板1、下蓋板2分別開(kāi)有位置對(duì)應(yīng)的上蓋板排水孔9和下蓋板排水孔10，且下蓋板排水孔的排水面積為上蓋板排水孔的2倍，集水桶5的底部和下部周邊開(kāi)有泄水孔6，泄水孔為檢測(cè)與復(fù)位的關(guān)鍵。

弧形支桿3、杠桿的前臂、上蓋板與下蓋板構(gòu)成一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是低副機(jī)構(gòu)，摩擦磨損較小，壽命長(zhǎng)，適于傳遞較大的動(dòng)力。

上蓋板1的底部有下凸肋8，下蓋板排水孔10有斜面11，下凸肋8與下蓋板排水孔的斜面11呈斜楔配合。杠桿控制機(jī)構(gòu)包括一杠桿4，杠桿的支點(diǎn)位于下蓋板底部，杠桿4一端與弧形支桿3鉸接，支桿3另一端與下凸肋8鉸接，杠桿4另一端與一吊桿7上端鉸接，吊桿7下端接在集水桶5上。

圖1 單向開(kāi)啟式防堵塞雨水井蓋的立體示意圖

當(dāng)下大雨和暴雨時(shí)，道路的雨水將聚集成流，集水桶5的集水量比集水桶的泄水孔6的排水量大時(shí)，集水桶5的水位上升。當(dāng)集水桶5的重量達(dá)到臨界值以上時(shí)，通過(guò)杠桿控制機(jī)構(gòu)的作用慢慢撐起上蓋板1，這時(shí)上蓋板1擋開(kāi)了原有的垃圾，露出了排水面積比上蓋板排水面積大的下蓋板，加速排泄積水。當(dāng)?shù)缆返挠晁奂鬏^少時(shí)，集水桶5的集水量比集水桶的泄水孔6的排水量小時(shí)，集水桶5的水位下降。當(dāng)集水桶的重量達(dá)到臨界值以下時(shí)，上蓋板1慢慢下降復(fù)位。

在本實(shí)用新型中，上蓋板排水孔9面積與現(xiàn)有的雨水井蓋相近；下蓋板排水孔10面積為上蓋板排水孔9面積的二倍，由于下凸肋8與下蓋板排水孔的斜面11呈斜楔配合，這樣使上蓋板和下蓋板變薄也具有足夠的強(qiáng)度和安全性。

由于上蓋板1在打開(kāi)工作狀態(tài)下，明顯高于地面，安全標(biāo)志明顯，即使深水狀態(tài)時(shí)也有渦流排水特征，車(chē)輛行人能自覺(jué)避開(kāi)。假如車(chē)輛碾壓打開(kāi)的上蓋板或行人行踏上打開(kāi)的上蓋板，由于車(chē)輛或行人重量作用大于集水桶的重量作用，上蓋板會(huì)安全合上，車(chē)輛或行人過(guò)后再次打開(kāi)。

這種結(jié)構(gòu)只適用于單向行駛的道路，為適應(yīng)雙向行駛的道路，再設(shè)計(jì)了第二種防堵塞雨水井蓋——中間開(kāi)啟式防堵塞雨水井蓋，如圖2所示，其上蓋板由兩段通過(guò)鉸軸鉸接而成，在上蓋板兩端部的兩外側(cè)分別設(shè)置有滑動(dòng)銷(xiāo)，與下蓋板兩側(cè)導(dǎo)滑板里側(cè)的滑動(dòng)槽配合，下蓋板兩側(cè)導(dǎo)滑板與下蓋板通過(guò)螺絲連接。

安裝時(shí)使上蓋板上的兩導(dǎo)滑板與車(chē)輛行駛方向平行，假如車(chē)輛碾壓打開(kāi)的上蓋板或行人行踏上打開(kāi)的上蓋板，由于車(chē)輛或行人重量作用大于集水桶的重量作用，上蓋板會(huì)安全合上，車(chē)輛或行人過(guò)后再次打開(kāi)。

第二種防堵塞雨水井蓋——浮力式防堵塞雨水井蓋，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。這種雨水井蓋的上蓋板、下蓋板和集水桶的結(jié)構(gòu)同第二種結(jié)構(gòu)，推動(dòng)的原動(dòng)力由浮力產(chǎn)生。

圖2 中間開(kāi)啟式防堵塞雨水井蓋

圖3 浮力式防堵塞雨水井蓋

以上提供的三種新型防堵塞雨水井蓋具諸多有益效果，具有推廣使用價(jià)值。

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