ОТВОДЯЩЕЕ КОЛЕНО
ABDUCTION KNEE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к отводящему колену для спускной трубы согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Спускные трубы служат для отвода сточных вод и устанавливаются в зданиях, главным образом, в вертикальном положении. Однако многие спускные трубы содержат также горизонтальные участки или участки, имеющие небольшой наклон относительно горизонтали, например, под углом в несколько градусов. Вертикальный участок для перехода из вертикального в горизонтальное направление соединяется с горизонтальным участком при помощи отводящего колена.
Такое отводящее колено известно, например, из ЕР 1882786.
Переход между вертикальным участком и горизонтальным участком выполняется таким образом, чтобы осуществлять отвод сточных вод с минимально возможными потерями. Благодаря этому в горизонтальный участок попадают сточные воды, сохраняющие большую энергию, так, что они могут протекать по горизонтальному участку на максимально возможное расстояние. На практике предусмотрен переход с использованием двух колен, которые расположены под углом 45° и соединяются друг с другом прямолинейной секцией трубы. При этом можно уменьшить гидравлические потери. Однако недостатком такого решения является необходимость наличия большого пространства для монтажа.
Раскрытие изобретения
Исходя из известного уровня техники, задачей настоящего изобретения является обеспечение отводящего колена, которое создает минимально возможные гидравлические потери. При этом, в частности, должна достигаться хорошая эффективность смывки. Другой задачей является получение отводящего колена, которое требует меньшего габаритного пространства для монтажа.
Эта задача решена при помощи объекта изобретения согласно пункту 1 формулы изобретения. В соответствии с этим отводящее колено для спускной трубы, предназначенное для отвода многофазной текучей среды, состоящей, в частности, из воды, твердых веществ и воздуха, содержит первый участок трубы, который проходит вдоль первой центральной оси, примыкающий к этому первому участку трубы криволинейный участок, имеющий наружную криволинейную сторону и внутреннюю криволинейную сторону и примыкающий к криволинейному участку второй участок трубы, который проходит вдоль второй центральной оси. Криволинейный участок проходит вдоль криволинейной осевой линии. Кроме того, отводящее колено содержит во внутренней части, т.е., внутри трубы, расположенный на наружной криволинейной стороне направляющий элемент, благодаря которому форма поперечного сечения криволинейного участка изменяется таким образом, что обеспечена возможность подавления, в частности, предотвращения перемещения текучей среды, в частности, воды и твердых веществ, перпендикулярно направлению потока. Направляющий элемент расположен внутри отводящего колена и вступает в контакт с текучей средой.
Благодаря наличию направляющего элемента, подавляется колебание текучей среды вдоль стенки трубы перпендикулярно направлению потока, что позволяет повысить пропускную способность отводящего колена и тем самым улучшить также эффективность смывки. Вследствие этого можно также увеличить длину горизонтально расположенного трубопровода, примыкающего ко второму участку трубы. Кроме того, отводящее колено при улучшенной пропускной способности может быть изготовлено с меньшим радиусом. При этом идеальный отвод обеспечивает возможность свободной циркуляции воздуха наряду с водой для выравнивания возможных потенциалов давления. Благодаря этому можно, например, исключить применение вентиляционного трубопровода.
Направляющий элемент расположен исключительно на наружной криволинейной стороне, но не на внутренней криволинейной стороне. Наружная криволинейная сторона представляет собой сторону криволинейного участка, которая имеет наибольший радиус кривизны, в то время как внутренней криволинейной стороной является сторона криволинейного участка, которая имеет наименьший радиус кривизны.
Вторая центральная ось расположена под углом к первой центральной оси. Угол между первой и второй центральной осью предпочтительно превышает 90°. Особенно предпочтительно этот угол лежит в пределах от 91° до 95°.
В первом предпочтительном усовершенствованном варианте направляющий элемент представляет собой по меньшей мере одну направляющую стенку, расположенную в области криволинейного участка, при этом указанная направляющая стенка ориентирована, по существу, в направлении потока. Направляющая стенка проходит в поперечном сечении криволинейного участка и в области наружной криволинейной стороны образует препятствие, как указано выше, для перемещения текучей среды в поперечном направлении.
Направляющий элемент или направляющая стенка предпочтительно проходит через весь криволинейный участок. Это означает, что направляющий элемент или направляющая стенка имеет длину, по существу, соответствующую длине криволинейного участка. Альтернативно этому направляющий элемент или направляющая стенка частично проходит через криволинейный участок.
Независимо от длины направляющего элемента или направляющей стенки внутри криволинейного участка направляющий элемент или направляющая стенка могут проходить через один или оба участка трубы. Особенно предпочтительно направляющий элемент или направляющая стенка расположены таким образом, чтобы они проходили от криволинейного участка во второй участок трубы.
Особенно предпочтительным является наличие двух направляющих стенок, расположенных на расстоянии друг от друга. В этом случае текучая среда вводится между двумя направляющими стенками или обтекает эти обе направляющие стенки.
Две направляющие стенки предпочтительно имеют входную область, если смотреть в направлении потока, в которой расстояние между направляющими стенками сужается в направлении потока. Тем самым входная область может быть оптимизирована в гидродинамическом отношении таким образом, чтобы вход, в частности, между двумя направляющими стенками создавал незначительное гидравлическое сопротивление.
Две направляющие стенки предпочтительно образуют направляющую область, в которой расстояние между направляющими стенками является постоянным. Направляющая область предпочтительно примыкает к указанной входной области.
Две направляющие стенки предпочтительно образуют выходную область, в которой расстояние между стенками увеличивается в направлении потока. За счет такой конструкции выходной области ее гидравлическое сопротивление также может быть уменьшено. Выходная область предпочтительно примыкает к направляющей области.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления две расположенные на расстоянии друг от друга направляющие стенки образуют указанную входную область, за которой следует указанная направляющая область. Затем к направляющей области примыкает указанная выходная область.
По меньшей мере одна направляющая стенка расположена по меньшей мере частично, в направляющей области, параллельно плоскости, которая проходит через первую центральную ось и вторую центральную ось.
Особенно предпочтительно направляющая стенка образована углублением снаружи в области наружной криволинейной стороны. Это углубление предпочтительно образовано с обеих сторон от плоскости, которая проходит через первую центральную ось и вторую центральную ось.
Указанные расположенные на расстоянии друг от друга направляющие стенки особенно предпочтительно образуют канал, содержащий дно канала, от которого в направлении внутренней криволинейной стороны отходят направляющие стенки. Со стороны, противоположной дну канала, в направлении внутренней криволинейной стороны канал является открытым. От внутренней стенки трубы криволинейного участка канал с двумя расположенными на расстоянии друг от друга направляющими стенками выходит наружу.
Во входной области глубина канала предпочтительно увеличивается вдоль длины канала в направлении потока. В выходной области глубина канала уменьшается в направлении потока. Глубина канала предпочтительно соответствует от 10% до 50% диаметра трубы. Особенно предпочтительно глубина канала соответствует примерно 35% диаметра трубы. Так, например, для диаметра трубы 100 мм глубина канала составляет примерно от 10 мм до 50 мм, особенно предпочтительно - до 35 мм.
Площадь поперечного сечения канала предпочтительно уменьшается в направлении потока во входной области и увеличивается в направлении потока в выходной области.
Особенно предпочтительно глубина канала и/или поперечное сечение канала в направляющей области, в частности, между входной областью и выходной областью, являются постоянными.
Дно канала в сечении, перпендикулярном осевой линии криволинейного участка, предпочтительно имеет вогнутую форму. Радиус указанной вогнутости предпочтительно превышает радиус противоположной стенки внутренней криволинейной стороны.
В другом усовершенствованном варианте направляющего элемента предусмотрено множество направляющих, расположенных на расстоянии друг от друга внутри криволинейного участка на наружной криволинейной стороне. Указанные направляющие ориентированы в направлении потока.
Направляющие предпочтительно полностью или частично проходят через криволинейный участок.
В одном предпочтительном варианте из усовершенствованных вариантов осуществления криволинейный участок на внутренней криволинейной стороне имеет расширение для компенсации возможного изменения поперечного сечения, связанного с направляющим элементом.
Особенно предпочтительно площадь поперечного сечения, перпендикулярного осевой линии отводящего колена, по всей длине отводящего колена является постоянной.
Особенно предпочтительно первый участок трубы и/или второй участок трубы имеют поперечное сечение кругового цилиндра.
Осевая линия криволинейного участка предпочтительно имеет изменяющийся радиус, при этом радиус между первым участком трубы и вторым участком трубы непрерывно возрастает. Альтернативно этому осевая линия криволинейного участка имеет постоянный радиус.
Отводящее колено, то есть, первый участок трубы, криволинейный участок и второй участок трубы, а также направляющий элемент, предпочтительно изготавливаются монолитными. Особенно предпочтительно отводящее колено 1 изготавливается из полимерного материала.
Особенно предпочтительно, чтобы на внутренней стороне первого участка трубы был предусмотрен делитель потока, который прерывает пленочный поток текучей среды, в частности, воды, Благодаря этому, обеспечивается благоприятное в гидравлическом отношении столкновение текучей среды с направляющим элементом.
Особенно предпочтительно, чтобы делитель потока был выполнен в виде выступа, проходящего от внутренней стенки первого участка трубы.
Делитель потока предпочтительно расположен напротив наружной криволинейной стороны, что обеспечивает подачу текучей среды от внутренней криволинейной стороны к наружной криволинейной стороне и к расположенному там направляющему элементу.
Делитель потока предпочтительно имеет форму, по существу, перевернутой V или верхней кромки митры.
Делитель потока предпочтительно сформован на стенке. Делитель потока имеет радиальную толщину, предпочтительно, по существу, соответствующую толщине пленочного потока, которая предпочтительно составляет менее, чем примерно 2 см.
Другие варианты осуществления указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, которые предназначены только для пояснения описания и ни в какой мере не ограничивают изобретения. На чертежах показаны:
фиг. 1 - вид в аксонометрии отводящего колена согласно первому варианту осуществления без текучей среды;
фиг. 2 - вид в аксонометрии отводящего колена с фиг. 1 с текучей средой;
фиг. 3 - вид спереди отводящего колена с предшествующих чертежей;
фиг. 4 - вид сбоку отводящего колена с предшествующих чертежей;
фиг. 5 - вид в разрезе по оси отводящего колена с предшествующих чертежей;
фиг. 6 - детальный вид в аксонометрии отводящего колена с предшествующих чертежей; и
фиг. 7, 7а-7е - вид сбоку отводящего колена с предшествующих чертежей с соответствующими видами в сечениях.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показано отводящее колено 1 для спускной трубы 2, предназначенное для отвода многофазной текучей среды S. От спускной трубы 2 на чертеже показан небольшой участок в верхней части отводящего колена 1. Спускная труба 2 соединяется с отводящим коленом 1. Под многофазной текучей средой S понимается текучая среда, которая состоит, в частности, из воды, твердых веществ и воздуха. Текучая среда S, как показано на фиг. 2, проходит через спускную трубу 2 и на входе в отводящее колено 1 стекает в виде пристеночного потока. Вода и твердые вещества проходят, по существу, вдоль внутренней стенки 17 спускной трубы 2, при этом в центре образуется воздушное ядро. Направление потока указано на фиг. 2 стрелкой F.
Отводящее колено 1 содержит первый участок 3 трубы, который проходит вдоль первой центральной оси М1, примыкающий к этому первому участку 3 трубы криволинейный участок 4 с наружной криволинейной стороной 5 и внутренней криволинейной стороной 6 и примыкающий к криволинейному участку 4 второй участок 7 трубы, который проходит вдоль второй центральной оси М2. Криволинейный участок 4 расположен вдоль криволинейной осевой линии М, которая проходит посредине криволинейного участка 4 и геометрически соединяет первую центральную ось М1 и вторую центральную ось М2. Первая центральная ось М1 расположена под углом ко второй центральной оси М2. Угол между первой центральной осью М1 и второй центральной осью М2 предпочтительно превышает 90° и лежит в пределах от 91° до 95°. Первый участок 3 трубы присоединяется к спускной трубе 2, в то время как второй участок 7 трубы соединяется с отводным трубопроводом. Спускная труба обычно находится в вертикальном положении, а отводной трубопровод имеет небольшой уклон от 1% до 5% относительно горизонтали.
Внутри отводящего колена 1, т.е., на внутренней стенке или внутренней стенке трубы, с наружной криволинейной стороны 5 предусмотрен направляющий элемент 8. Направляющий элемент 8 изменяет форму поперечного сечения криволинейного участка 4 таким образом, что обеспечена возможность подавления перемещения текучей среды S, в частности, воды и твердых веществ, перпендикулярно направлению F потока. Особенно предпочтительно направляющий элемент 8 выполнен таким образом, что обеспечена возможность предотвращения перемещения текучей среды S перпендикулярно направлению потока. Иными словами, перемещение текучей среды S перпендикулярно оси М криволинейного участка 4 подавляется или предотвращается. Благодаря предотвращению колебания текучей среды S перпендикулярно направлению потока, гидравлическое сопротивление отводящего колена уменьшается, что приводит к повышению эффективность смывки. Таким образом, текучая среда проходит в отводной трубопровод с большей энергией.
Направляющий элемент 8 расположен на наружной криволинейной стороне 5 во внутреннем пространстве 22, то есть на внутренней стороне трубы отводящего колена 1. Внутренняя криволинейная сторона 6 во внутреннем пространстве 22 имеет обычную поверхность без каких-либо специальных элементов.
Отводящее колено 1, то есть, первый участок 3 трубы, криволинейный участок 4 и второй участок 7 трубы, а также направляющий элемент 8, предпочтительно изготавливаются монолитными. Особенно предпочтительно отводящее колено 1 изготавливается из полимерного материала.
Направляющий элемент 8 может иметь различное конструктивное исполнение. На чертежах показан направляющий элемент в виде направляющей стенки 9. В не показанных альтернативных вариантах осуществления направляющий элемент 8 содержит множество направляющих, расположенных на расстоянии друг от друга внутри криволинейного участка на наружной криволинейной стороне 5. Направляющий элемент 8, в частности, направляющая стенка 9 и направляющие, ориентированы, по существу, в направлении F потока. Это означает, что направляющий элемент 8 проходит в направлении осевой линии М, проходящей через отводящее колено, в частности, через криволинейный участок 4.
При помощи фиг. 3-6 предпочтительный вариант осуществления направляющего элемента 8 поясняется более подробно. В показанном варианте осуществления направляющий элемент 8 содержит две направляющие стенки 9, которые расположены на расстоянии друг от друга. При этом направляющие стенки 9 проходят, по существу, через весь криволинейный участок 4 на его наружной криволинейной стороне 5. Это означает, что длина направляющей стенки 9, по существу, соответствует длине криволинейного участка 4.
Однако направляющая стенка 9 может также по меньшей мере частично проходить через первый участок 3 трубы и/или через второй участок 7 трубы. В показанном варианте осуществления направляющая стенка 9 проходит через второй участок 7 трубы.
Направляющие стенки 9, как указано выше, расположены на расстоянии друг от друга и образуют промежуточное пространство 23 или, как описано ниже более подробно, канал 13. Направляющие стенки 9 образуют входную область 10, в которой поперечное сечение между направляющими стенками 9 сужается в направлении потока. Таким образом, получается оптимизированная в гидравлическом отношении входная область 10, поперечное сечение которой между направляющими стенками 9 уменьшается в направлении потока. В направлении F потока за входной областью 10 следует направляющая область 18, в которой расстояние между направляющими стенками 9 является, по существу, постоянным, и в которой направляющие стенки 9 проходят параллельно друг другу. Однако направляющая область 18 может также иметь другую конфигурацию, что относится, в частности, к параллельному расположению двух направляющих стенок 9. За направляющей областью 18 следует выходная область 11, которая в данном случае примыкает к направляющей области 18. В выходной области 11 поперечное сечение между направляющими стенками 9 в направлении F потока увеличивается. Таким образом, выходная область 11 также является оптимизированной в гидравлическом отношении.
Направляющие стенки 9 расположены на равном расстоянии от плоскости Е, которая проходит через первую центральную ось М1 и вторую центральную ось М2. Плоскость Е показана на фиг. 3 и 4. При этом расстояние между обеими направляющими стенками 9 и плоскостью Е является идентичным, поэтому обе направляющие стенки 9 могут образовывать симметричный направляющий элемент 8. Особенно предпочтительно направляющие стенки 9 расположены параллельно плоскости Е.
Направляющая стенка 9 или две направляющие стенки 9 могут иметь различные конструкции. Так, например, направляющие стенки 9 могут быть выполнены в виде отдельного элемента на криволинейном участке 4. На чертежах показан особенно предпочтительный вариант осуществления, согласно которому направляющая стенка 9 или две направляющие стенки 9 образованы углублением 12, выполненным снаружи в области наружной криволинейной стороны 5. Это углубление 12 особенно наглядно показано на фиг. 6. Что касается вышеуказанной плоскости Е, которая проходит через первую центральную ось М1 и вторую центральную ось М2, углубление 12 предпочтительно расположено на обеих сторонах плоскости Е, что позволяет получить именно две направляющие стенки 9. Достоинство углубления 12 заключается в том, что оно позволяет получать предпочтительный вариант осуществления с технологической точки зрения, и отводящее колено может быть изготовлено из полимерного материала относительно простыми способами выдувания или литья под давлением.
На фиг. 7 и видах в сечении 7а-7b более подробно показана конструкция предпочтительного варианта осуществления указанных направляющих стенок 9.
На фиг 7а, которая представляет собой сечение по оси А-А с фиг. 7, показана входная область 10. Направляющие стенки 9 во входной области 10 оптимизированы в гидравлическом отношении за счет обтекаемой формы, имеющей в данном случае небольшие закругления.
На фиг. 7b, которая представляет собой сечение по оси В-В с фиг. 7, показана первая часть направляющей области 18, которая примыкает к входной области 10.
Указанные направляющие стенки 9 образуют здесь, в частности, в направляющей области 18, канал 13. Канал 13 ограничен с боковых сторон направляющими стенками 9, а снизу - дном 14 канала. От дна 14 канала направляющие стенки проходят в направлении внутренней криволинейной стороны 6. В направлении внутренней криволинейной стороны 6 канал 13 со стороны, противоположной дну 14 канала, является открытым. Это означает также, что текучая среда S, которая на фиг. 7b показана штриховой линией, проходит, по существу, по каналу 13. Благодаря наличию направляющих стенок канала 13, предотвращается колебательное движение, перпендикулярное направлению F потока.
На фиг. 7с показано другое сечение криволинейного участка 4. Поперечное сечение канала 13 несколько уменьшено по сравнению с сечением на фиг. 7b. На фиг. 7с показана часть направляющей области 18 с постоянным расстоянием между направляющими стенками 9.
Далее на фиг. 7d и 7е показано, что расстояние между направляющими стенками 9 в выходной области 11 снова увеличивается. Указанное расстояние между направляющими стенками 9 увеличивается в направлении F потока. Благодаря этому, в выходной области 11 можно создать условия, предпочтительные в гидравлическом отношении.
Для поперечного сечения параметром влияния является не только ширина канала 13, т.е., расстояние между направляющими стенками 9, но и глубина канала 13. Глубина канала 13 определяется расстоянием от дна 14 канала до верхней кромки 19 направляющих стенок 9. Глубина канала 13 предпочтительно увеличивается по длине канала 13 от входной области 10 в направлении F потока до максимальной величины. Увеличение глубины показано на фиг. 7а и 7b. На фиг 7с показана максимальная глубина канала 13. Далее глубина канала 13 изменяется по длине канала 13 в выходной области 11, уменьшаясь от максимальной величины, как показано на фиг. 7d и 7е.
Расстояние между двумя направляющими стенками 9 канала 13 и глубина канала 13 оказывают влияние на площадь поперечного сечения канала, которая определяется этими двумя параметрами. Площадь поперечного сечения канала увеличивается по длине канала 13 во входной области 10. В направляющей области 18 площадь поперечного сечения канала предпочтительно остается постоянной. Далее, во входной области 11 площадь поперечного сечения канала снова уменьшается.
Дно 14 канала в поперечном сечении криволинейного участка 4 имеет криволинейную вогнутую форму. Вогнутость 24, которая наглядно показана в сечениях 7а-7е, по меньшей мере частично превышает радиус противоположной стенки внутренней криволинейной стороны. Благодаря вогнутости 24, можно получить дополнительную оптимизацию в гидравлическом отношении.
Криволинейный участок 4 на внутренней криволинейной стороне 6 может иметь расширение 15. Расширение 15 является полезным, поскольку оно позволяет компенсировать возможное изменение поперечного сечения, связанное с направляющим элементом 8. Благодаря этому, обеспечивается отсутствие уменьшения полного поперечного сечения криволинейного участка 4 относительно полного поперечного сечения первого участка 3 трубы и второго участка 7 трубы. При этом предпочтительно, чтобы площадь поперечного сечения оставалась постоянной по всей длине отводящего колена 1.
Осевая линия М криволинейного участка 4 может иметь постоянный радиус. В этом случае предпочтительно образуется дуга с постоянным радиусом и углом 90°. Альтернативно этому, как показано на чертеже, осевая линия М криволинейного участка 4 имеет изменяющийся радиус. Так, например, на фиг. 4 показано, что радиус осевой линии М между первым участком 3 трубы и вторым участком 7 трубы непрерывно увеличивается. То есть, кривизна первого участка 3 трубы меньше, чем кривизна второго участка 7 трубы. Благодаря этому, также можно обеспечить оптимизацию в гидравлическом отношении.
Далее, на внутренней стороне первого участка 3 трубы установлен делитель 16 потока. Делитель 16 потока служит для того, чтобы разрывать пристеночный поток или пленочный поток текучей среды S, проходящий вдоль внутренней стенки. Делитель 16 потока выполнен в виде выступа и проходит от внутренней стенки 17 участка 3 трубы.
Делитель 16 потока расположен напротив наружной криволинейной стороны 5, так что обеспечена возможность подачи текучей среды S от внутренней криволинейной стороны 6 к наружной криволинейной стороне 5, и к расположенному там направляющему элементу 8. Этот эффект делителя 16 потока показан на фиг. 2.
Делитель 16 потока может представлять собой часть спускной трубы 2 или часть первого участка 3 трубы.
Делитель 16 потока может иметь различные конструктивные исполнения. Особенно предпочтительно делитель потока выполнен согласно ЕР 1882786.
Перечень ссылочных обозначений.
1 Отводящее колено
2 Спускная труба
3 Первый участок трубы
4 Криволинейный участок
5 Наружная криволинейная сторона
6 Внутренняя криволинейная сторона
7 Второй участок трубы
8 Направляющий элемент
9 Направляющая стенка
10 Входная область
11 Выходная область
12 Углубление
13 Канал
14 Дно канала
15 Расширение
16 Делитель потока
17 Внутренняя стенка
18 Направляющая область
19 Верхняя кромка
21 Стенка
22 Внутреннее пространство
23 Промежуточное пространство
24 Вогнутость
М1 Первая центральная ось
М2 Вторая центральная ось
М Осевая линия
S Текучая среда