ГАСИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ДВИЖУЩЕЙСЯ ЖИДКОСТИ ПОСЛЕ НАПОРНОЙ ПОДВОДЯЩЕЙ ТРУБЫ В ПРИЕМНОМ КОЛОДЦЕ Российский патент 2025 года по МПК E03F5/00 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения канализационного потока после напорных водоводов, трубопроводов в приемном колодце.

Известен гаситель водного потока (патент № 2661741, МПК Е02В08/06 от 19.07.2018г.), содержащий подводящую трубу, конически расширяющийся водный завихритель потока, вертикальную камеру. Конически расширяющийся водовод, вертикальная камера которого выполнена в виде закрытого стакана с кольцевой перегородкой выполнен разъемным из двух секций, между которыми размещен обтекатель и тангенциальные патрубки для воды по отношению к выпускному патрубку в месте их разъема. Боковая стенка кольцевой перегородки выполнена с перепускными окнами в сторону боковой стенки корпуса закрытого стакана, верхняя часть которого со стороны трубопровода выполнена в виде выпускного отверстия, совпадающего с отметкой дна отводящего лотка.

Недостатки устройства:

- устройство функционально ограничено гашением энергии водного потока в приемной камере и не рассчитано на гашение энергии потока канализационных вод;

- устройство функционально ограничено только гашением энергии водного потока и не рассчитано на периодический осмотр состояния элементов внутри камеры и самой камеры;

- корпус колодца выполнен из бетона, который имеет малый (5-10 лет) срок эксплуатации;

- устройство усложнено и не рассчитано на эксплуатацию в условиях длительного присутствия в камере такой агрессивной среды, как канализационная водная среда, разрушающе действующая на стенки камеры, перегородки и выпускной патрубок с внешней и внутренней сторон.

Известен гаситель энергии водяного потока (патент № 2718801, МПК Е02В08/06 от 14.04.2010г.), включающий водобойный цилиндрический колодец с водоприемным отверстием и примыкающим к нему тангенциальным входным каналом и отводящим трубопроводом. Во внутренней полости колодца установлена перфорированная труба с приемными отверстиями. Внутри перфорированной трубы расположен вал - шнек с винтом, соединенный с приводом, а в верхней части перфорированной трубы выполнены отверстия для выпуска воздуха, выделяющегося из воды. Во внутренней полости колодца, в верхней части, установлен кольцевой охватывающий экран сферической формы выпуклостью вверх с загнутыми концами вниз. Выше экрана дополнительно выполнена воздушная камера, связанная с воздушной трубкой для выпуска воздуха в атмосферу. При поступлении воды в колодец с тангенциальным входным каналом образуется вихревая камера. Винт установлен над кольцевым зазором конусного днища колодца соосно с ним. При этом кольцевая горизонтальная полка с кольцевым зазором закреплена в водобойном колодце ниже конусного днища колодца и выше отверстия отводящего трубопровода.

Недостатки:

- устройство усложнено, многооперационно;

- корпус колодца выполнен из бетона, который имеет малый (5-10 лет) срок эксплуатации;

- устройство рассчитано на гашение энергии водного потока, имеющего плотность водной среды не более 1г/см³, т.е. устройство не рассчитано на гашение потока жидкости канализационных вод большой плотности и их газонасыщенностью (сероводород, аммиак и т.д.). Не учитывается химическая связь со стенками камеры и веществом в этой воде, и с элементами, находящимися внутри камеры;

- устройство имеет малый срок службы при гашении канализационных вод, т.к. быстро забиваются отверстия перфорированного элемента и нижняя конусная часть камеры гашения;

- постоянный выход воздуха из камеры невозможен, когда газовая составляющая содержит ядовитые компоненты, которые постоянно присутствуют в канализационной жидкости.

Известен гаситель энергии водного потока, который выбран в качестве наиболее близкого к заявляемому по технической сущности и техническому результату (патент № 2625174, МПК Е02В08/06 от 12.07.2017г.), включающий подводящую трубу, конический расширяющийся водовод, расположенный в колодце. Конический расширяющийся водовод выполнен в виде выпускного патрубка и снабжен кольцевым трубопроводом, охватывающим корпус патрубка с наружной стороны с дополнительными распылительными соплами для подвода сжатого воздуха от источника питания. Патрубок размещен в промежуточной кольцевой полости. Отверстия трубопровода наклонены к наружной полости в направлении боковых стенок колодца. Отражательный экран расположен соосно выходному отверстию патрубка в виде кольцевого регулируемого над ним насадка, ориентированного к выпускному патрубку, связанного при помощи механизма изменения зазора между ними. Нижний конец экрана дополнительно выполнен с продолжением криволинейного насадка, концы которого ориентированы в направлении выходного отверстия патрубка. Механизм изменения зазора выполнен в виде винтовой пары. Нижняя часть основания колодца снабжена поперечной перегородкой с перепускными окнами и с кольцевым наклонным козырьком в сторону расширяющегося водовода и сообщенным с отводящим каналом.

Недостатки:

- устройство ограничено функционально, не имея возможности контролировать состояние колодца и элементов, размещенных в колодце и проводить ремонтные работы внутри колодца;

- корпус колодца выполнен из бетона, который имеет малый (5-10 лет) срок эксплуатации;

- устройство рассчитано на гашение энергии только водного потока. Канализационный поток жидкости, имеющий газовую составляющую из ядовитых соединений при разбавлении сжатым воздухом, под напором создают условия, значительно снижающие эффективность гашения потока в зоне ниже поперечной перегородки. Затрудняется продвижение самотеком жидкости по отводящему каналу из-за создания газовой пробки;

- подвод в колодец канализационных вод и постоянство подачи под напором воздуха в него приводят к снижению срока службы устройства, из-за ударных нагрузок и химического воздействия на поверхности колодца и элементов, размещенных в колодце.

Технический результат - увеличение срока эксплуатации устройства, упрощение конструкции, повышение эффективности гашения энергии канализационного потока жидкости, расширение функциональных возможностей.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном гаситель энергии потока жидкости, включающем подводящий и отводящий патрубки, колодец цилиндрической формы, отражательный экран, размещенный соосно отверстию подводящего патрубка в виде кольцевого элемента, приточный патрубок для подачи воздуха в колодец, согласно изобретению колодец выполнен из ударопрочного и химически стойкого материала, отражательный экран выполнен в виде сборного элемента, включающий прямолинейный горизонтальный сплошной круг с вертикально закрепленными на нем металлическими стержнями с зазором относительно друг друга; свободные концы стержней закреплены на фланце выходной части подводящего жидкость патрубка, при этом стержни выполнены различной длины с возможностью замены в зависимости от величины напора канализационной жидкости, поступающей на экран, и изготовлены из химически стойкого материала,

на нижней поверхности колодца размещен бетонный элемент, верхняя часть которого имеет углубление для подводящего патрубка и наклонную часть для подачи канализационного потока жидкости из подводящего патрубка в отводящий патрубок, на верхней поверхности колодца установлена вентиляционная приточно-вытяжная система, включающая приточную и вытяжную вентиляцию, при этом приточная вентиляция снабжена приточным патрубком, размещенным в колодце и имеющим длину, обеспечивающую распространение воздуха по всему объему колодца и обратный клапан в нем, вытяжная вентиляция снабжена вытяжным патрубком, размещенным в колодце, имеющим обратный клапан, дополнительно на верхней поверхности колодца закреплен смотровой люк над подводящим патрубком и люк - лаз над лестницей, установленный на боковой поверхности внутри колодца, подводящий и отводящий патрубки, отражательный экран, приточный и вытяжной патрубок, лестница и смотровой люк с люком - лазом выполнены из ударопрочного и химически стойкого материала.

В качестве ударопрочного и химически стойкого материала использован стеклокомпозит.

В качестве химически стойкого материала использована сталь нержавеющая типа 08Х18Н10Т или AISI 321.

Количество стержней, закрепленных на отражательном экране, зависит от возможностей послойного прохождения канализационной жидкости в зазоры между стержнями с минимальным эффектом загрязнения стержней жидкостью.

Заявляемое изобретение ново, т.к. оно не известно из уровня техники. Оно имеет изобретательский уровень, т.к. явным образом не следует из уровня техники. Оно промышленно применимо, т.к. просто в изготовлении и использовании и востребовано в области гидротехники, в области очистки от канализационных вод бытового и промышленного назначения.

Выполнение корпуса колодца, подводящего и отводящего патрубков, отражающего экрана, приточного и вытяжного патрубков, лестницы и смотрового люка с люком - лазом из ударопрочного и химически стойкого материала, преимущественно стеклокомпозита, обеспечивает длительность эксплуатации не менее 50 лет, за счет антифрикционных свойств стеклокомпозита, за счет минимальной адгезионной связи вязкой жидкости - потока канализационных вод с поверхностями.

Выполнение отражающего экрана в виде прямолинейного горизонтально размещенного элемента соосно подводящему патрубку и закрепление его на фланце подводящего патрубка рассекателями потока из патрубка в виде металлических стержней с зазором между стержнями, обеспечивает усиление эффекта гашения потока вязкой и газонаполненной жидкости из подводящего патрубка при простоте конструкции устройства.

Приточная и вытяжная системы вентиляции, размещенные в колодце, выполнение более удлиненного патрубка у приточной вентиляции и наличие обратных клапанов в них, обеспечивают расширение возможностей устройства, позволяя регулировать концентрацию газовой составляющей по-разному: разбавлять концентрацию газа до ПДК, повышать эффект гашения энергии потока жидкости послойно при изливе его из подводящего патрубка в колодец, не допускать выхода вредной газовой составляющей канализационного жидкого потока в окружающую среду, (в пассивном состоянии устройства, при очистке колодца от ядовитого газа перед осмотром и ремонтом системы.)

На фиг.1 схематично показан общий вид гасителя, разрез.

На фиг.2 - гаситель в сечении А-А (фиг.1), разрез.

На фиг. 3 схематично показан отражающий экран при малом напоре канализационной жидкости, общий вид.

На фиг. 4 схематично показан отражающий экран при большом напоре канализационной жидкости, общий вид.

На фиг. 5 - схема гашения потока канализационной жидкости.

Устройство содержит (фиг.1) колодец 1 цилиндрической формы - приемную камеру канализационного потока жидкости под напором, выполненный из стеклокомпозита. На нижней поверхности 2 (основании) колодца 1 размещен элемент из бетона 3. Верхняя часть бетонного элемента 3 имеет углубление 4 и наклонную часть 5. Углубление 4 выполнено для подводящего патрубка 6 в качестве опоры, а наклонная часть 5 - в качестве лотка для подачи канализационного потока жидкости из подводящего патрубка 6 в отводящий 7 патрубок. Подводящий патрубок 6 и отводящий патрубок 7 выполнены из стеклокомпозита.

На фланце 8 подводящего патрубка 6 закреплен отражательный экран 9 канализационного потока, выходящего из подводящего патрубка 6.

Отражательный экран 9 выполнен сверху в виде плоского элемента 8, в форме круга и размещен соосно отверстию подводящего патрубка 6.

Отражательный экран 9 в целом выполнен в виде сборного элемента, который включает прямолинейный горизонтальный сплошной круг с вертикально закрепленными на нем металлическими стержнями 10 с зазором относительно друг друга; свободные концы стержней 10 закреплены на фланце 8 выходной части подводящего жидкость патрубка 6.

Стержни закреплены на плоском элементе 9, и фланце 8 с зазором 11, относительно друг друга для послойного распределения потока жидкости в колодец - на лоток 5 - в отводящий патрубок 7. Металлические стержни 10 изготовлены из химически стойкого материала - стали нержавеющей типа 08Х18Н10Т или AISI 321, меняющие свою длину в зависимости от величины напора канализационной жидкости, поступающей на экран из расчета: чем меньше напор жидкости, тем меньше длина стержней (фиг. 3), и чем больше напор жидкости, тем длиннее стержни (фиг. 4). Количество стержней зависит от возможностей послойного прохождения канализационной жидкости в зазоры между стержнями 10 с минимальным эффектом загрязнения стержней жидкостью.

Возможен вариант выполнения отражающего экрана и закрепленные стержни 10 на нем отдельно для длинных и коротких стержней (фиг. 3, 4), а возможен вариант, когда в зависимости от уровня напора жидкости на одном и том же экране закрепляют то короткие, то длинные стержни.

На верхней поверхности 12 колодца размещены смотровой люк 13 - для контроля состояния отражательного экрана 9 и подводящего патрубка 6, люк - лаз 14 - для проведения осмотра колодца и элементов, находящихся в нем при спуске в колодец по лестнице 15, размещенной вдоль боковой стенки колодца под люком - лазом 14..

На верхней поверхности 12 колодца 1 установлена вентиляционная приточно-вытяжная система (на чертежах не показана), включающая приточную и вытяжную вентиляции для достижения дополнительного эффекта гашения энергии потока жидкости в колодце и для проветривания колодца перед осмотром состояния колодца.

Приточная вентиляция снабжена приточным патрубком 16, размещенным в колодце 1 и имеющим длину, обеспечивающую распространение воздуха по всему объему колодца 1. Вытяжная вентиляция снабжена вытяжным патрубком 17, размещенным в колодце 1. Приточный 16 и вытяжной 17 патрубки имеют обратные клапаны 18,19, для регулирования работы вентиляционной системы в плане безопасности окружающей среды от воздействия газов, выходящих из потока канализационных вод. В базовой комплектации патрубки 16, 17 имеют обратные клапаны (заглушки).

Устройство работает следующим образом.

Канализационный поток жидкости, представляющий собой, в основном, водную смесь веществ органического происхождения и смесь дурнопахнущих газов, поступает по подводящему патрубку 6 в колодец 1 под напором. При этом подводящий патрубок 6 установлен в колодце на бетонной опоре 3, в ее углубленной части 4, а вертикальная составляющая патрубка 6 размещена в центре колодца (фиг.1, фиг.2).

Поток жидкости с газом в жидкости под напором ударяется об отражательный экран 9 в виде сплошного, круглой формы элемента 9 удерживаемого вертикальными стержнями 10 (фиг.3, 4) закрепляющими экран, с зазором между ними 11 на фланце 8, подводящего патрубка 6. При этом выходит жидкость послойно от экрана 9 в зазоры 11 между стержнями 10 в колодец 1, как и газовая составляющая, с разной скоростью (фиг.4, 5), попадает на лоток 5, и проходит самотеком в отводящий патрубок 7.

Самый короткий путь к лотку 5 проделывает слой жидкости у поверхности подводящего патрубка 6. Слой жидкости из средней части потока, ударяясь об отражательный экран 9, проходит от поверхности экрана - к поверхности колодца - по поверхности колодца к лотку 5 - по лотку 5 в отводящий патрубок 7 (фиг.4). Затем, более длинный путь - от отражательного экрана 9 к стенке корпуса колодца 1 вниз попадает на предыдущие слои в отводящем патрубке 7. Таким образом, жидкость поступает послойно, самотеком за счет гравитационных сил, захватывая собой тяжелую часть газовой составляющей внутри каждого слоя в режиме ламинарного течения одного слоя по-другому. Такая система гашения энергии потока канализационных вод не дает возможности переполнения в отводящем патрубке 7, увеличивая пропускную способность устройства.

Увеличить пропускную способность отводящего патрубка 7 возможно дополнительно, за счет регулирования газового давления в колодце. Открывая и закрывая приточную и вытяжную системы вентиляции. Сбрасывая газовое давление, накопившееся в колодце, повышают эффективность гашения энергии выходящего под напором потока жидкости из подводящего патрубка 6 в колодец и в отводящий патрубок 7.

Вентиляционная система может быть подсоединена к приточному и вытяжному патрубкам, как на постоянной основе, так и периодически (передвижная установка). При этом обратные клапаны 18, 19 в приточном 16 и вытяжном 17 патрубках в отсутствие вытяжной установки позволяют перекрыть выход газообразной составляющей канализационного потока в колодце. Таким образом окружающая воздушная среда не загрязняется дурнопахнущими газами. Безопасность окружающей среде обеспечена.

В качестве гасителя энергии потока канализационной жидкости, кроме отражательного экрана, служат также все поверхности внутри колодца и поверхность самого корпуса колодца в связи с тем, что все они изготовлены из монолитного стеклокомпозитного материала, где в качестве связующего использован реактопласт- полиэфирный или винилэфирный полимер (ТУ 2296-011-26598466-96), обладающего высокой ударной прочностью, антифрикционными свойствами и химической инертностью к жидкой и газообразной составляющим канализационного потока, поступающего из напорного подводящего патрубка в отводящий патрубок. Изготовитель - предприятие ООО «Технологии стеклопластиковых трубопроводов» г. Пермь.

Стеклокомпозит, из которого выполнен колодец, подводящий патрубок 6, отводящий патрубок 7 и отражательный экран 9 позволяет увеличить срок эксплуатации устройства не менее 50 лет за счет антифрикционных свойств, химической стойкости к веществам и газам, содержащим канализационный поток жидкости. Периодически проводят осмотр и ремонт в колодце. Очистку самого корпуса колодца от загрязнений проводят, используя смотровой люк 13 и люк - лаз 14. Для этого, вначале включают приточно-вытяжную систему 16,17, освобождая от газовой ядовитой составляющей колодец. Затем открывают люки 13,14 и приводят осмотр и ремонт (если он необходим).

Наличие обратных клапанов 18,19 в вентиляционной системе позволяет не допускать выхода газа в процессе гашения энергии потока жидкости или когда система гашения не работает, а газовая составляющая присутствует в колодце и может выйти на поверхность в окружающую среду.

Вытяжная вентиляция (не показана) может быть подсоединена к устройству (не показано) для сбора и нейтрализации газов, выходящих из колодца, обеспечивая безопасность окружающей среде. Тем самым расширяется функциональная возможность устройства.

Заявляемое устройство по сравнению с прототипом имеет преимущества:

- устройство значительно эффективней гасит энергию канализационного потока жидкостей несмотря на большую плотность жидкости, чем вода, и ее агрессивность;

- устройство позволяет значительно проще послойно реализовать гашение энергии потока вышеназванной жидкости;

- устройство выполнено из материала, способствующего значительно увеличить срок его эксплуатации (не менее 50 лет);

- устройство расширяет функциональные возможности (наличие смотрового люка - лаза, лестницы и вентиляционной приточно-вытяжной системы внутри колодца).

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения канализационного потока после напорных водоводов, трубопроводов в приемном колодце. Гаситель энергии движущейся канализационной жидкости после напорной подводящей трубы в приемном колодце включает подводящий и отводящий патрубки, колодец цилиндрической формы, отражательный экран, размещенный соосно отверстию подводящего патрубка в виде кольцевого элемента. Колодец выполнен из ударопрочного и химически стойкого материала - стеклокомпозита. Отражательный экран выполнен в виде сборного элемента, включающего прямолинейный горизонтальный сплошной круг с вертикально закрепленными на нем металлическими стержнями с зазором относительно друг друга, свободные концы стержней закреплены на фланце выходной части подводящего жидкость патрубка. При этом стержни выполнены различной длины с возможностью замены в зависимости от величины напора канализационной жидкости, поступающей на экран, и изготовлены из химически стойкого материала - нержавеющей стали. На нижней поверхности колодца размещен бетонный элемент, верхняя часть которого имеет углубление для подводящего патрубка и наклонную часть для подачи канализационного потока жидкости из подводящего патрубка в отводящий патрубок. На верхней поверхности колодца установлена вентиляционная приточно-вытяжная система, включающая приточную и вытяжную вентиляцию. Приточная вентиляция снабжена приточным патрубком, размещенным в колодце и имеющим длину, обеспечивающую распространение воздуха по всему объему колодца, и обратный клапан в нем. Вытяжная вентиляция снабжена вытяжным патрубком, размещенным в колодце, имеющим обратный клапан. Дополнительно на верхней поверхности колодца закреплен смотровой люк над подводящим патрубком и люк-лаз над лестницей, установленный на боковой поверхности внутри колодца. Подводящий и отводящий патрубки, отражательный экран, приточный и вытяжной патрубки, лестница и смотровой люк с люком-лазом выполнены из ударопрочного и химически стойкого материала - стеклокомпозита. Техническим результатом является увеличение срока эксплуатации устройства, упрощение конструкции, повышение эффективности гашения энергии канализационного потока жидкости, расширение функциональных возможностей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гаситель энергии движущейся канализационной жидкости после напорной подводящей трубы в приемном колодце, включающий подводящий и отводящий патрубки, колодец цилиндрической формы, отражательный экран, размещенный соосно отверстию подводящего патрубка в виде кольцевого элемента, приточный патрубок для подачи воздуха в колодец, отличающийся тем, что колодец выполнен из ударопрочного и химически стойкого материала - стеклокомпозита, отражательный экран выполнен в виде сборного элемента, включающего прямолинейный горизонтальный сплошной круг с вертикально закрепленными на нем металлическими стержнями с зазором относительно друг друга, свободные концы стержней закреплены на фланце выходной части подводящего канализационную жидкость патрубка, при этом стержни выполнены различной длины с возможностью замены в зависимости от величины напора канализационной жидкости, поступающей на экран, и изготовлены из химически стойкого материала – нержавеющей стали, на нижней поверхности колодца размещен бетонный элемент, верхняя часть которого имеет углубление для подводящего патрубка и наклонную часть для подачи канализационного потока жидкости из подводящего патрубка в отводящий патрубок, на верхней поверхности колодца установлена вентиляционная приточно-вытяжная система, включающая приточную и вытяжную вентиляцию, при этом приточная вентиляция снабжена приточным патрубком, размещенным в колодце и имеющим длину, обеспечивающую распространение воздуха по всему объему колодца, и обратный клапан в нем, вытяжная вентиляция снабжена вытяжным патрубком, размещенным в колодце, имеющим обратный клапан, дополнительно на верхней поверхности колодца закреплен смотровой люк над подводящим патрубком и люк-лаз над лестницей, установленный на боковой поверхности внутри колодца, подводящий и отводящий патрубки, отражательный экран, приточный и вытяжной патрубки, лестница и смотровой люк с люком-лазом выполнены из ударопрочного и химически стойкого материала - стеклокомпозита.

2. Гаситель по п.1, отличающийся тем, что в качестве химически стойкого материала использована сталь нержавеющая типа 08Х18Н10Т или AISI 321.

3. Гаситель по п.1, отличающийся тем, что количество стержней, закрепленных на отражательном экране, зависит от возможностей послойного прохождения канализационной жидкости в зазоры между стержнями с минимальным эффектом загрязнения стержней жидкостью.