КАНАЛИЗАЦИОННЫЙ ДЮКЕР Российский патент 1998 года по МПК E03F5/20 

Изобретение относится к канализации, а именно к устройствам для транспортирования жидких отходов с территорий населенных пунктов в самотечном режиме, глубокого заложенными коллекторами.

Известно устройство для транспортирования сточной жидкости-дюкер, включающее подводящий самотечный коллектор, работающий в безнапорном режиме, входную камеру, отводящий самотечный коллектор [1].

Недостатком данной конструкции является невозможность использования ее при необходимости подключения дополнительных расходов жидкости по пути; невозможность регулирования скорости течения жидкости в трубе дюкера, что ведет к заиливанию основания трубы дюкера.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является дюкер сточных вод (с пневматическим управлением) на воздушной подушке. Дюкер включает подводящий коллектор, входной участок, состоящий из впускной шахты, с наклонной трубой дюкера, впускной воздушной трубы, соединенной с погружной заслонкой на конце в нижней части участка, а вверху соединяемый с компрессором, выходной участок дюкера, включающий восходящую наклонную трубу дюкера, погружную заслонку внизу и выпускную шахту на конце, соединенную с отводящим коллектором, горизонтальный участок с воздушной подушкой в подсводном пространстве, расположенный между низом входного и выходного участков [2].

Данное устройство имеет ограниченную область применения только при постоянном по длине трубы дюкера расходе жидкости, исключающем возможность подключения дополнительных расходов по пути движения жидкости. При больших колебаниях расходов в течение года, например, на общесплавной канализации происходит заиливание нисходящего и восходящего участков дюкера.

Соответственно использование этой конструкции невозможно для регулирования скорости движения сточной жидкости по длине трубы дюкера и удаления взвешенных и плавающих веществ при переменном по длине трубы дюкера расходе сточной жидкости.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является возможность регулирования скоростей движения сточной жидкости на горизонтальном участке дюкера и удаление взвешенных и плавающих веществ, предотвращение и 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 дюкер, содержащий трубопровод с горизонтальным и наклонными входным и выходным участками, подводящий и отводящий коллекторы сточных вод, впускную и выпускную шахты, расположенные соответственно перед входным и после выходного участков дюкера, и погружные заслонки, установленные в местах сопряжения наклонных участков с горизонтальным с образованием воздушной подушки в подсводном пространстве, к которому подключен трубопровод подачи воздуха со стороны впускной шахты, дополнительно содержит в нижней части входного участка трубопровод бытового расхода воды, установленный верхним концом во впускной шахте, а нижним- в приямок под погружной заслонкой, кроме того, дополнительно в шахте с перекрытием на уровне горизонтального участка размещен трубопровод удаления загрязненного воздуха с подвижным клапаном на нижнем конце и узлы шахт бокового подключения, соединенные нижним концом при помощи соединительного канала с горизонтальным участком дюкера, а верхним- с боковым подводящим коллектором.

В шахте узла бокового подключения под перекрытием установлена вертикальная перегородка так, что ее нижний конец размещен на отметке ниже расчетной глубины протекания жидкости, а снизу выполнен водобойный колодец. В перекрытии размещены стояк бытового расхода, соединенный с лотком бокового подводящего коллектора, трубопровод, удаления воздуха с предохранительным клапаном, соединенный верхним концом со стояком-воздушником, установкой для очистки воздуха и через трубопровод- с боковым подводящим коллектором. На перекрытии размещен также стояк дождевого расхода, соединенный верхним концом при помощи водосливной воронки с боковым подводящим коллектором.

Внизу шахты с перекрытием под трубопроводом для удаления загрязненного воздуха размещен приямок а вверху трубопровод соединен со своей установкой по очистке воздуха.

Выходной участок дополнительно включает трубопровод бытового расхода, верхний конец которого соединен с выпускной шахтой, а нижний конец - с приямком для сбора осадки, шибер, установленный над верхним концом трубопровода бытового расхода.

Отличительными от прототипа признаками является наличие в данной конструкции дюкера узлов подключения, расположенных сбоку от горизонтального участка дюкера, в шахтах, разделенных в нижней части на два отделения-бытового и дождевого расходов, при помощи вертикальной перегородки с подключенными к ним стояков бытового, дождевого расходов, с также стояка воздушника и подключенного к нему трубопровода удаления воздуха с предохранительным клапаном, на верхнем конце которого находится установка по очистке воздуха, входного участка дюкера с уложенным в нижней части трубопроводом бытового расхода, выходного участка с уложенным в нижней части его трубопроводом бытового расхода с осадком, приямком и шибера на верхнем конце этого участка, трубопровода удаления загрязненного воздуха с подвижным клапаном, установки по очистке загрязненного воздуха вверху в шахте с перекрытием в начале выходного участка.

Наличие узлов подключения, расположенных сбоку и с двумя отделениями бытового и дождевого расходов при различном сочетании расходов, позволяет организовать прием сточной жидкости в дюкер по пути движения жидкости.

Вертикальная перегородка в узле подключения позволяет отделить бытовой расход от дождевого и при этом создать в подсводном пространстве дюкера воздушную подушку с избыточным давлением воздуха в ней.

Наличие стояков-воздушников, бытового расхода и дождевого расхода, трубопровода удаления загрязненного воздуха с подвижным клапаном на конце, позволяет организовать движение жидкости с воздуха, также позволяет принимать хозяйственно-бытовой расход жидкости, который при падении по стояку захватывает воздух и нагнетает его в подсводное пространство трубы дюкера, отжимая поток жидкости и обеспечивая необходимую скорость транспортирования взвешенных и плавающих веществ, а стояка дождевого расхода - позволяет отводить дождевой расход в отделение дождевого расхода, где также происходит отделение воздуха в стояк-воздушник.

Наличие трубопровода удаления воздуха с предохранительным клапаном позволяет в случае увеличения давления в подсводном пространстве дюкера выше допустимого сбрасывать часть воздуха и в результате этого понижать положение пьезометрической линии.

Наличие шахты с перекрытием позволяет разместить в них трубопровод удаления загрязненного воздуха с подвижным клапаном на конце, установку по очистке воздуха, погружную заслонку, что в совокупности позволяет создавать воздушную подушку и управлять работой дюкера, изменяя скорость течения жидкости в нем.

Установка по очистке воздуха позволяет организовать круговорот воздуха в узлах подключения и при этом защитить подсводное пространство трубы дюкера от разрушения в результате газовой коррозии.

Трубопровод бытового расхода на входном и выходном участках повыщает эффективность удаления взвеси на этих участках, а также позволяет транспортировать часть расхода сточной жидкости с осадком и воздух в горизонтальный участок дюкера, где создается воздушная подушка в подсводном пространстве. Приямок и шибер на выходном участке, на нижнем и верхнем конце этого участка соответственно позволяет осуществлять регулирование скорости движения жидкости и удалять осадок, скапливающийся в начале выходного участка.

Известно использование вытяжного воздухопровода для удаления воздуха при нагнетании его в коллектор, работающий в дюкерном режиме, также известно использование перекрытия для исключения подтопления рабочего и эксплуатационного отделения шахты устройства для транспортирования сточной жидкости (авт. СССР N 1631140, БИ. N 3, 1991). Отличия заключается в местоположении перекрытия и наличии перегородки. Суммарное применение известных устройств возможно только при постоянном расходе, позволяет осуществлять подключения расходов по длине дюкера, но не позволяет осуществлять регулирования скоростей движения жидкости с целью удаления плавающих и выпадающих в осадок взвешенных веществ.

На фиг. 1 представлена схема дюкера, продольный разрез; на фиг. 2 - продольные разрезы входного и выходного участков, на фиг. 3 узел бокового подключения к дюкеру, разрез.

Дюкер включает входной, горизонтальный, выходной участки дюкера. Входной участок состоит из впускной шахты 1 дюкера, трубопровода дюкера 2, уложенного с прямым уклоном, трубы бытового расхода стояной жидкости 3, уложенной в основании, погружной заслонки 4 на конце участка, трубопровода подачи воздуха в подсводное пространство 5, компрессора 6, вентиляционной трубы 7.

Горизонтальный участок дюкера состоит из горизонтального трубопровода дюкера 8, узлов бокового подключения 9, соединенных с трубопроводом дюкера при помощи соединительных каналов 10. Узел бокового подключения 9 к дюкеру расположен в шахте 11, разделенной в нижней части под перекрытием 12 при помощи перегородки 13 на два отделения, а именно: бытового расхода 14 и дождевого расхода 15. В перекрытии соответственно установлен стояк бытового расхода с входной воронкой 16, связанный с лотком бокового подводящего коллектора 17, трубопровод удаления воздуха с обратным клапаном 18, связанный со стояком-воздушником 19, который верхним концом соединен с установкой по очистке воздуха 20, связанной трубопроводом 21 с подводящим коллектором и атмосферой, стояк дождевого расхода с входной воронкой 22, который связывается с боковым подводящим коллектором и устанавливается на уровне расчетного протекания жидкости, соответствующего бытового расходу жидкости. В нижней части шахты устанавливается водобойный колодец 23.

Выходной участок дюкера состоит из шахты 24, трубопровода дюкера, уложенного с обратным уклоном 25, и выпускной шахты 26. При этом шахта 24 в нижней части имеет перекрытие 27, а под перекрытием устанавливается погружная заслонка 28 нижним концом на отметке ниже глубины расчетного протекания жидкости. В погружной заслонке устанавливается трубопровод удаления загрязненного воздуха с подвижным клапаном на конце 29, который верхним концом соединен с установкой по очистке воздуха. В нижней части шахты устанавливается приямок для сбора осадка 30. Труба дюкера на этом участке в нижней части имеет трубопровод удаления бытового расхода 31, который нижним концом выведен в приямок для сбора осадка, а верхним концом- в выпускную шахту, которая над трубопроводом удаления бытового расхода имеет шибер 32.

Для вентиляции отводящего коллектора в верхней его части подключается воздухоподающая труба воздухообмена 33, верхний конец который выведен в атмосферу.

Подведение и отведение сточной жидкости к дюкеру осуществляется соответственно подводящим 34 и отводящим 35 коллекторами.

Дюкер работает следующим образом.

Сточная жидкость по подводящему коллектору 34 поступает на входной участок. При этом, если расход жидкости соответствует бытовому расходу, то основная часть его вместе с осадком попадает в трубопровод бытового расхода 3, что позволяет создать транспортирование взвешенных веществ и исключить заиливание. Сточная жидкость затем поступает в горизонтальный участок дюкера за погружную заслонку 4. При увеличении расхода сточной жидкости, например во время дождя, в работу включается все сечение трубопровода дюкера 2, но при этом осадок и влекомые по дну частицы перемещаются в трубопроводе бытового расхода 3. При малых расходах сточная жидкость увлекает также с собой небольшое количество воздуха, участвующего в образовании воздушной подушки в подсводном пространстве горизонтального участка дюкера. Одновременно с этим боковому подводящему коллектору 17 сточная жидкость поступает в стояк бытового расхода с входной воронкой 16 и затем в отделение бытового расхода 14. В этом отделении происходит выделение захватываемого падающей жидкостью воздуха и формирование в подсводном пространстве воздушной подушки. При этом избыточная энергия падающего потока из стояка бытового расхода с входной воронкой гасится в водобойном колодце 23.

После прохождения водобойного колодца сточная жидкость по соединительному каналу 10 поступает в горизонтальный участок трубопровода дюкера 8, где происходит ее расслоенное течение, т.е. в нижней части трубы-жидкость, а в верхней части воздух под избыточным положительным давлением.

Воздушная подушка в дюкере осуществляется за счет устройства погружной заслонки 4 на входе в горизонтальный участок дюкера и погружной заслонки 28 на выходе из горизонтального участка и перегородок 13, устраиваемых в узлах бокового подключения к дюкеру. При увеличении расхода сточной жидкости по боковому подводящему коллектору 17 стояк бытового расхода с входной воронкой работает в напорном режиме и часть жидкости начинает поступать в стояк дождевого расхода с входной воронкой 22, захватывая воздух при падении. Однако избыточное поступление воздуха в горизонтальную трубу дюкера может изменить гидравлические параметры потока и создать резкий подъем пьезометрической линии, а соответственно подтопление подводящего коллектора. Для исключения данной ситуации в отделении дождевого расхода 15 происходит выделение воздуха, который по стояку-воздушнику 19 поступает на установку очистки воздуха 20, а затем по трубопроводу 21 или назад в коллектор или в атмосферу. В случае резкого увеличения давления воздуха в подсводном пространстве трубы дюкера открывается клапан на трубопроводе удаления воздуха 18, что позволяет, в конечном итоге исключить подтопление подводящего коллектора. Регулирование уровня жидкости в горизонтальной трубе дюкера обеспечивается за счет трубопровода удаления загрязненного воздуха с подвижным клапаном 29, который в нижней части устанавливается автоматически на уровне, соответствующем расчетному уровню протекания жидкости. На выходном участке движение жидкости может быть зарегулировано при помощи шибера 32. Соответственно при малых расходах шибер закрывается и весь расход с осадком из приямка для сбора осадка 30 по трубопроводу бытового расхода 31 поступает в выпускную шахту 26, а затем в отводящий коллектор 35. При больших расходах сточной жидкости, т.е. при дожде, весь расход сточной жидкости идет по всему сечению трубы дюкера 25 и затем отводится в отводящий коллектор 35. В случае, если расход воздуха, увлекаемый в узлах подключения, недостаточен для образования воздушной подушки, то необходимо включить компрессор 6 и по трубопроводу подачи воздуха в подсводное пространство 5 нагнетать его. Вентиляция входного узла обеспечивается при помощи вентиляционной трубы, 7, а выходного узла и отводящего коллектора - при помощи воздухоподающей трубы воздухообмена 33.

Изобретение относится к канализации, в частности к устройствам для транспортирования жидких отходов с территории населенных пунктов в самотечном режиме, глубокого заложения коллекторами и может быть использовано для регулирования скоростей движения сточной жидкости, удаления взвешенных и плавающих веществ в условиях подключения дополнительных расходов по длине трубы дюкера. Канализационный дюкер содержит подводящий и отводящий коллекторы, горизонтальный трубопровод и наклонные - входной и выходной участки. Входной участок включает впускную шахту 1, трубопровод дюкера 2, трубу бытового расхода сточной жидкости 3, погружные заслонки 4, в местах сопряжения наклонных участков с горизонтальным, трубопровод подачи воздуха в подводное пространство 15, вентиляционную трубу 7. Горизонтальный участок дюкера состоит из горизонтального трубопровода дюкера 8, узлов бокового подключения 9, соединенных с горизонтальным трубопроводом дюкера при помощи соединительных каналов 10. Узел бокового подключения 9 расположен в шахте '11 с перекрытием 12, разделенным при помощи перегородки 13 на отделения бытового 14 и дождевого расхода 15. В перекрытии установлен стояк бытового расхода 16, трубопровод удаления воздуха с обратным клапаном 18, связанный со стояком-воздушником 19, стояк дождевого расхода 22, соединенный с боковым подводящим коллектором. Выходной участок дюкера состоит из шахты 24, трубопровода 20 и выпускной шахты 26. В нижней части трубы дюкера 25 размещен трубопровод удаления бытового расхода 31, верхний конец расхода которого соединен с выпускной шахтой 26, которая над трубопроводом 31 имеет шибер 32. 3 ил.

Канализационный дюкер, содержащий трубопровод с горизонтальным и наклонными входным и выходным участками, подводящий и отводящий коллекторы сточных вод, впускную и выпускную шахты, расположенные соответственно перед входным участком и после выходного участка дюкера, и погружные заслонки, установленные в местах сопряжения наклонных участков с горизонтальным с образованием воздушной подушки в подсводном пространстве, к которому подключен трубопровод подачи воздуха со стороны впускной шахты, отличающийся тем, что дюкер снабжен трубопроводами бытового расхода сточных вод, размещенными в донной части наклонных участков, причем верхние концы указанных трубопроводов расположены соответственно во впускной и выпускной шахтах, а нижние - в приямках мест сопряжения горизонтального участка соответственно за погружной заслонкой входного участка и после погружной заслонки выходного участка, а также расположенной над приямком выходного участка шахтой с перекрытием на уровне горизонтального участка, в которой размещен трубопровод удаления загрязненного воздуха с подвижным клапаном на конце, сообщенный с подсводным пространством и шибером, установленным в выпускной шахте над верхним концом трубопровода расхода сточных вод, кроме того, дюкер снабжен рядом шахт узлов бокового подключения, соединенных посредством соединительных каналов и водобойных колодцев с горизонтальным участком дюкера, причем каждая шахта соединена с боковым подводящим коллектором и разделена на уровне горизонтального участка перекрытием с нижней вертикальной перегородкой, при этом над перекрытием размещены сообщенная трубопроводом с боковым подводящим коллектором и атмосферой установка по очистке воздуха со стояком-воздушником и трубопроводом удаления воздуха с предохранительным клапаном, пропущенным через перекрытие, стояк дождевого расхода с входной воронкой, установленной на боковом подводящем коллекторе, и стояк бытового расхода сточных вод бокового подводящего коллектора, также пропущенные через перекрытие, причем стояк дождевого расхода и стояк-воздушник пропущены через перекрытие за вертикальной перегородкой, нижний край которой находится в водобойном колодце на отметке ниже расчетной глубины протекания сточных вод.