КАНАЛИЗАЦИОННЫЙ ДЮКЕР Российский патент 1998 года по МПК E03F5/20 

Изобретение к канализации, а именно к устройствам для транспортирования жидких отходов с территорий населенных пунктов в самотечно-напорном режиме глубокозаложенными коллекторами.

Известно устройство для транспортирования сточной жидкости дюкер, включающее подводящий самотечный коллектор, работающий в безнапорном режиме, входную камеру, отводящий самотечный коллектор [2]
Недостатком данной конструкции является невозможность использования ее при необходимости подключения дополнительных расходов жидкости по пути, а также невозможность регулирования скорости течения жидкости в трубе дюкера.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является дюкер сточных вод (с пневматически управлением) на воздушной подушке.

Известный дюкер включает подводящий и отводящий коллекторы, входной узел, состоящий из впускной шахты, в которой расположена впускная труба с инжектором и с сифоном на концевом участке, соединенная вверху с подводящим коллектором, выходной узел, состоящий из выпускной шахты с выпускной трубой, соединенной вверху с отводящим коллектором, трубу дюкера, на обеих концах которой в нижней части шахты устроены гидрозатворы, состоящие из погружной заслонки и приямка снизу шахты. При этом во входном узле устраивается вентиляционная труба, верхний конец которой соединен с компрессором, а нижний конец введен в трубу дюкера. На выходном конце дюкера установлен толкатель воздушной подушки.

Данное устройство имеет ограниченную область применения: только при постоянном по длине трубы дюкера расходе жидкости, исключающем возможность подключения дополнительных расходов по пути движения жидкости.

Соответственно использование этой конструкции невозможно для регулирования скорости движения сточной жидкости по длине трубы дюкера и удаления взвешенных и плавающих веществ с целью предотвращения заиливания и улучшения эксплуатации канализационной сети при переменном по длине трубы дюкера расходе сточной жидкости.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является возможность регулирования скоростей движения, удаление взвешенных и плавающих веществ, предотвращение заиливания и улучшение эксплуатации канализационной сети в условиях подключения дополнительных расходов, т.е. переменного расхода жидкости по длине трубы дюкера.

Сущность изобретения заключается в том, что в дюкере, содержащем подводящий и отводящий коллекторы, входной узел, состоящий из входной шахты, в которой расположена впускная труба с инжектором и сифоном в концевом участке, соединенная вверху с подводящим коллектором, выходной узел, состоящий из выпускной шахты с выпускной трубой, соединенной вверху с отводящим коллектором с подвижной перегородкой на конце, трубу дюкера, на обоих концах которого в нижней части шахты устроены гидрозатворы, состоящие из погружной заслонки и приямка внизу шахты, а на выходе из трубы дюкера установлен управляющий толкатель воздушной подушки, в дюкере дополнительно по длине в шахтах или буровых скважинах установлены перегородки высотой от нижней стенки шахты до отметки расчетного заполнения коллектора, делящие трубу дюкера на участки с входным узлом, узлами подключения, выходным узлом.

Входной узел дюкера и узел подключения включает подводящий коллектор, соединенный в лотковой части со стояком сухого расхода и в верхней части коллектора со стояком дождевого расхода. Торец стояка сухого расхода в нижней части устанавливается ниже отметки расчетной глубины протекания жидкости, а стояк дождевого расхода на уровне перекрытия, размещенного в нижней части шахты или буровых скважин над трубой дюкера. В нижней части шахты входного узла под стояком сухого расхода выполнен водобойный колодец. Также в перекрытии монтируется стояк-воздушник, на верхнем конце которого смонтирована установка очистки воздуха, соединенная с трубопроводом подачи воздуха, в свою очередь нижним концом соединенным с подводящим коллектором, а верхним концом выведенным в атмосферу. Между стояком-воздушником и стояком дождевого расхода установлен трубопровод с обратным клапаном. Также к стояку дождевого расхода подключен трубопровод нагнетания воздуха с запорным устройством. При этом в узле подключения стояк сухого расхода, стояк дождевого расхода размещены за перегородкой, а нижняя часть шахты или буровых скважин выполнена в виде ступени.

Выходной узел, расположенный в шахте, включает водоподъемную трубу сухого расхода с осадком, соединенную вверху с отводящим коллектором, а нижним концом установленную в приямок, расположенный в нижней части шахты в конце трубы дюкера. На перегородке установлен трубопровод удаления грязного воздуха, верхний конец которого соединен с установкой очистки воздуха, на которой установлена вентиляционная труба удаления воздуха. Также в шахте к верхней части отводящего коллектора подведена воздухоподающия труба воздухообмена в коллекторе, верхним концом выведенная выше отметки поверхности земли.

Отличительным от прототипа признаком является наличие в данной конструкции дюкера участков, разделенных между собой перегородками с отверстиями для выпуска плавающих веществ и клапанами переменного уровня, узлов подключения, расположенных в шахтах или буровых скважинах по длине трубы дюкера, а также наличие стояков сухого и дождевого расходов во входном узле, подключенных, соответственно, к лотковой верхней части подводящего коллектора, перекрытия в нижней части шахты над верхом трубы дюкера, стояка-воздушника с установкой очистки воздуха вверху трубопровода подачи воздуха, водобойного колодца под стояком сухого расхода, ступеней на трубе дюкера в узлах подключения, трубопровода удаления воздуха с предохранительным клапаном, трубопровода нагнетания воздуха с запорным устройством, а также наличие воздухоподающей трубы в коллекторе, приямка и трубы удаления грязного воздуха с установкой очистки на конце в выходном узле.

Наличие перегородок позволяет разделить весь дюкер на отдельные участки с постоянными расходами на них.

Наличие отверстия для выпуска плавающих веществ с клапаном переменного уровня позволяет удалять последовательно плавающие вещества и воздух с одного участка на другой, а также регулировать глубину течения жидкости на участке. Наличие стояков сухого и дождевого расходов, подключенных в лотковой и верхней части подводящего коллектора, позволяет удалять сточные воды из подводящего коллектора в трубу дюкера, подключая их в зависимости от подходящего расхода, а также нагнетать воздух в подсводное пространство трубы дюкера. Наличие стояка-воздушника позволяет отводить воздух, увлекаемый стояками сухого и дождевого расходов к установке очистки воздуха. Наличие установки очистки воздуха позволяет организовать круговорот воздуха в узлах подключения и входном узле и при этом качество сточной жидкости в дюкере не ухудшается. Наличие трубопровода удаления воздуха с предохранительным клапаном позволяет удалять воздух в случае экстренного заполнения сточной жидкостью трубы дюкера. Наличие трубопровода нагнетания воздуха позволяет осуществлять подачу воздуха в трубу дюкера от компрессора. Наличие перекрытия в нижней части шахты или буровой скважины над трубой дюкера позволяет исключить образование корки из плавающих веществ и создавать в подсводном пространстве трубы дюкера и шахты воздушную подушку. Жидкость при наличии воздушной подушки, падая по стояку сухого расхода, обладает достаточной кинетической энергией и для ее гашения в нижней части шахты входного узла устраивается водобойный колодец. Наличие трубопровода подачи воздуха позволяет снимать его дефицит в случае изменения расходов сточной жидкости, подходящих к стоякам. Наличие приямка в шахте выходящего узла позволяет аккумулировать осадок, приносимый со сточной жидкостью из трубы дюкера перед транспортированием его в отводящий коллектор. Наличие воздухоподающей трубы воздухообмена в коллекторе позволяет осуществить защиту его от газовой коррозии. Запорно-регулирующая арматура, устанавливаемая на трубопроводах узлов подключения, позволяет организовать различные режимы движения жидкости и воздуха в дюкере. Наличие ступеней на трубе дюкера в узлах подключения позволяет исключить выпадение осадка при подключении расходов сточной жидкости при наличии воздушной подушки в подсводном пространстве трубы дюкера. Наличие подсводового пространства под железобетонной плитой перекрытия шахты или буровой скважины позволяет повысить надежность работы сооружения в случае залпового сброса сточных вод и резкого уменьшения подсводового пространства в коллекторе, так как является воздушным колпаком, регулирующим работу стояка сухого расхода. Наличие в выходном узле трубопровода удаления грязного воздуха с установкой очистки грязного воздуха на конце позволяет выбрасывать в атмосферу очищенный воздух.

Известно использование вытяжного воздухопровода для удаления воздуха при нагнетании его в коллектор, работающего в дюкерном режиме, также известно использование перекрытия для исключения подтопления рабочего и эксплуатационного отделений шахты устройства для транспортирования сточной жидкости [1] Указанные элементы использованы по своему прямому назначению, но имеются отличия, заключающиеся в местоположении перекрытия на уровне отметки верха трубы дюкера, которое не позволяет создать подсводное пространство в шахте и тем самым выполнять функцию воздушного колпака, что позволяет регулировать давление и скорость движения жидкости.

Однако вышеназванные известные элементы в совокупности с прототипом не позволяют выполнить технической задачи, на которую направлено изобретение. Суммарное применение известных устройств для осуществления подключения расходов по длине дюкера не позволяет осуществить регулирование скоростей движения жидкостей и удаление плавающих веществ, т.к. они решают только задачи воздухоотведения из дюкера.

На фиг. 1 представлена схема дюкера, продольный разрез; на фиг. 2 - продольные разрезы каждого из узлов.

Дюкер включает входной узел дюкера 1, узлы подключения 2, которые выполнены в шахте 2 или в буровых скважинах 3, выходной узел 4, трубу дюкера 5, которая разделена на участки при помощи перегородок 6 с отверстием для выпуска плавающих веществ с клапаном переменного уровня 7.

Входной узел дюкера 1 включает подводящий коллектор 8, на конце которого в месте подключения в разных уровнях установлены стояк сухого расхода 9 и стояк дождевого расхода 10. В нижней части шахты 11 под стояком сухого расхода установлен водобойный колодец 12. В нижней части шахты стояк сухого расхода и стояк дождевого расхода, а также стояк-воздушник с запорным устройством 13 вмонтированы в перекрытие 14, которое находится выше уровня верха трубы дюкера 5. В верху шахты стояк-воздушник имеет установку очистки воздуха 15, связанную трубопроводом 16 с трубопроводом подачи воздуха 17, который одним концом имеет выход в атмосферу, а другим соединяется с подводящим коллектором 8. На стояке дождевого расхода перед задвижкой 18 устраивается трубопровод удаления воздуха с предохранительным клапаном 19 и трубопровод нагнетания воздуха с запорным устройством 20.

Узел подключения 2 выполнен в шахте 21 или все вышеназванные стояки и трубопроводы могут быть расположены в буровых скважинах 22. В выходном узле в месте подключения к безнапорному коллектору 23 в нижней части шахты 24 устраивается приямок 25 с опущенной в него водоподъемной трубой сухого расхода с осадком 26, связанный вверху с лотком отводящего коллектора, на входе в который установлена подвижная перегородка 27. Для вентиляции коллектора в верхней части его подключается воздухоподающая труба воздухообмена 28, верхний конец которой выведен в атмосферу. В нижней части шахты на перегородке установлена вентиляционная труба удаления грязного воздуха с задвижкой 29, верхний конец которой может быть выведен или к установке очистки воздуха или в атмосферу.

Дюкер работает в двух режимах. Первый режим предусматривает работу его при отсутствии воздуха в подсводном пространстве шахты и трубе дюкера.

Жидкость в количестве, соответствующем сухому расходу, из подводящего коллектора 8 входного узла дюкера 1 поступает в стояк сухого расхода 9 и при этом эжектируется воздух из подсводного пространства поводящего коллектора. Выделившись из сточных вод, воздух поступает в подсводное пространство шахты под перекрытие 14, откуда в стояк-воздушник 13 и затем в установку очистки воздуха 15. Пройдя очистку, воздух по трубопроводу 16 может или вернуться в подводящий коллектор 8 или удален в атмосферу по трубопроводу подачи воздуха 17. В случае отсутствия установки очистки воздуха открывается задвижка 18 и воздух непосредственно из стояка дождевого расхода 10 поступает в стояк сухого расхода 9. При увеличении расхода сточной жидкости, т.е. поступлении дождя, стояк сухого расхода 9 переходит в напорный режим движения по всей высоте, стояк дождевого расхода 10 начинает работать в самотечно-напорном режиме, захватывая воздух. В этом случае воздух, выделившийся в подсводное пространство шахты 11, поступает в стояк-воздушник 13, а затем на установку очистки воздуха 15 и по трубопроводу 16 к трубопроводу подачи воздуха 17. В этом режиме аналогичным образом работает и узел подключения 2,3, располагаемый в шахте 21 или стояками, расположенными в буровых скважинах 22. Жидкость, последовательно пройдя все участки трубы дюкера, поступает в входной узел 4, где в случае сухого расхода, т.е. соответствующего хозяйственно-бытовому, поднимается по водоподъемной трубе сухого расхода с осадком 26, забирая осадок, приносимый по трубе дюкера 5 к приямку 25. В зависимости от требуемой скорости подъема ее регулирование производится подвижной перегородкой 27. При увеличении расхода жидкости заполнение в отводящем коллекторе 23 возрастает, жидкость поступает в него как по водоподъемной трубе, так и по всему сечению шахты 24. Для защиты подсводного пространства коллектора 23 в него по воздухоподающей трубе воздухообмена в коллекторе 28 подается воздух.

Второй режим предусматривает работу дюкера с созданием в подсводном пространстве трубы дюкера и шахты воздушной подушки. Этот режим может осуществляться как по отдельным участкам, так и по свей длине трубы дюкера. Он может быть как временным, т.е. включаться на момент промывки, так и постоянным, но с обязательным слежением за поступающими расходами жидкости и адекватным ответом запорно-регулирующих устройств.

В этом режиме жидкость по подводящему коллектору 8 входного узла дюкера 1 поступает в стояк сухого расхода 9, увлекая за собой воздух, поступающий по трубопроводу подачи воздуха 17 в подсводное пространство подводящего коллектора 8. При этом задвижка 18 и стояк-воздушкик 13 должны быть закрыты. Воздух, скапливаясь первоначально под перекрытием 14, вытесняют жидкость в трубу дюкера 5, а затем образует там воздушную подушку, ограниченную с одной стороны перекрытием 14 и перегородкой 6 с другой стороны. В зависимости от расхода жидкости удаление плавающих веществ и воздуха из подсводного пространства трубы дюкера производится через отверстие для выпуска плавающих веществ с клапаном переменного уровня 7. В случае необходимости быстрого удаления воздуха в подсводное пространство шахты на трубопроводе удаления воздуха 19 открывается предохранительный клапан, рассчитанный на определенное давление срабатывания. В случае увеличения расхода до заполнения подводящего коллектора, при котором стояк сухого расхода работает по всей высоте в напорном режиме, открывается задвижка на стояке-воздушнике 13, а затем задвижка 18, что позволяет перевести работу дюкера в первый режим. При работе дюкера во втором режиме жидкость падает в водобойный колодец 12 и необходимо, чтобы торец стояка был ниже отметки жидкости на участке трубы дюкера.

В случае недостаточного расхода воздуха, увлекаемого жидкостью в стояке сухого расхода, возможно подключение компрессора к трубопроводу нагнетания воздуха с запорным устройством 20.

Узел подключения 2 работает аналогичным образом и может выполнять промывку последующего участка, т.е. работать во втором режиме, сняв воздушную подушку на предыдущем, т.е. переведя работу этого участка в первый режим, или одновременно с предыдущим участком организовать ее на последующем. В этом случае воздух последовательно через отверстие для выпуска плавающих веществ с клапаном переменного уровня 7 перемещается с предыдущего участка трубы дюкера 5 на последующий, получая прибавление в каждом узле подключения. Окончательное удаление воздуха может быть организовано в выходном узле 4 с помощью вентиляционной трубы удаления грязного 29, которая соединена с установкой очистки воздуха 15.

Изобретение относится к канализации, в частности к устройствам для транспортирования жидких отходов с территории населенных пунктов, и может быть использовано при подключении дополнительных расходов по пути движения жидкости с возможностью регулирования движения сточной жидкости, предотвращая заиливание, и улучшения эксплуатации канализационной сети. Сущность изобретения заключается в том, что канализационный дюкер содержит входной узел, узлы подключения, выходной узел, трубу дюкера, которая разделена на отдельные участки при помощи перегородок с отверстием. Входной узел и узлы подключения включают подводящий коллектор с установленным в разных уровнях стояком сухого расхода и стояком дождевого расхода, которые вмонтированы в перекрытие, расположенное выше уровня верха трубы дюкера, при этом узел подключения выполнен в шахте или в буровой скважине, стояки размещены за перегородкой, а выходной узел дополнительно включает трубу и установленную на перегородке вентиляционную трубу удаления грязного воздуха с размещенной на ее конце установкой для очистки воздуха. 2 ил.

Канализационный дюкер, включающий подводящий и отводящий коллекторы, входной и выходной узлы, трубу докера с воздушной подушкой и соединяющие их подводящую с эжектором и впускной трубой и отводящую с управляющим толкателем выпускной трубой шахты, над нижней частью которых установлены погружные заслонки, а также подвижную перегородку в нижней части отводящего коллектора, отличающийся тем, что входной и выходной узлы последовательно размещены в шахтах по длине дюкера, узлы подключения в шахтах или в буровых скважинах и разделены между собой перегородками с отверстиями для выпуска плавающих веществ и клапаном переменного уровня высотой от нижней стенки шахты до расчетного уровня заполнения коллектора, при этом входной узел и узлы подключения состоят из стояка сухого расхода, соединенного с лотковой частью подводящего коллектора, стояка дождевого расхода, верх которого соединен с трубопроводом нагнетания воздуха с запорной арматурой, с верхом подводящего коллектора и стояком-воздушником посредством трубопровода удаления воздуха с предохранительным клапаном, а стояк-воздушник вверху соединен с установкой очистки воздуха, которая посредством трубопровода соединен с трубопроводом подачи воздуха, один конец которого имеет выход в атмосферу, другой соединен с подводящим коллектором, а в нижней части входного узла и шахты или буровых скважин узла подключения над верхом трубы дюкера установлено перекрытие с размещенными в нем стояками, при этом под стояком сухого расхода входного узла выполнен водоотбойный колодец, а в узле подключения стояки сухого и дождевого расходов установлены за перегородкой и нижняя часть шахты или буровых скважин выполнена в виде ступени, выходной узел дополнительно включает установленную на перегородке вентиляционную трубу удаления грязного воздуха с размещенной на ее конце установкой для очистки воздуха и воздухоподающую трубу, установленную между отводящим коллектором и верхом шахты, в нижней части которой выполнен приямок.