УЗЕЛ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКИ НА УЧАСТКАХ КАНАЛИЗАЦИОННОЙ СЕТИ ДЮКЕРНОГО ТИПА
AIR CUSHION REGULATION ASSEMBLY IN SECTIONS OF THE SEWER NETWORK OF THE DUCER TYPE

Изобретение относится к области водоотведения, в частности к сооружениям и коллекторам глубокого заложения, обеспечивающим транспортирование сточных вод с территории населенных пунктов по участкам канализационной сети дюкерного типа.
Известны устройства, обеспечивающие удаление газовоздушной среды из канализационного дюкера, работающего с образованием воздушной подушки в подсводном пространстве трубопровода.
Известен узел канализационного дюкера, включающий вертикальный трубопровод с предохранительным клапаном, рассчитанным на определенное давление срабатывания, подключенный к шелыге трубопровода, служащего для подвода воды к стояку дождевого расхода (см. пат. РФ №2101425, E03F 5/20).
Недостатком данного устройства является направленность только на поддержание фиксированного давления клапаном, что исключает возможность регулирования уровня потока сточных вод в трубе.
Известна конструкция вертикальной воздухоотводящей трубы для дюкера на воздушной подушке с пневматическим управлением. Труба подключена к шелыге дюкера и на конце снабжена шиберным затвором (см. пат. Германии DE 202013004552, E03F 5/20).
Недостатком данной конструкции является ограниченная область применения, в основном для накопления и стравливания воздушной среды из подсводного пространства дюкера.
Известные конструкции в закрытом положении позволяют накапливать газовоздушную среду в подсводном пространстве дюкера и вызывать возникновение расслоенного течения двухфазного потока, при котором в нижней части трубы находится сточная жидкость, а в верхней части газовоздушная среда под избыточным положительным давлением. Отжатие потока воды приводит к увеличению скорости движения сточной жидкости и удалению скопившегося осадка в условиях переменного расхода жидкости по длине дюкера.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является узел канализационного дюкера, содержащий вертикальный трубопровод с задвижкой, который вмонтирован в перекрытие шахты. Одним концом трубопровод заведен в подсводное пространство дюкера, а другой конец подключен к установке очистки воздуха (см. пат. РФ №2107782, E03F 5/20).
Недостатком известного устройства является необходимость постоянного регулирования степени открытия задвижки, что требует дополнительного устройства системы автоматики или постоянного контроля наблюдателя.
Техническая проблема известных технических решений заключается в том, что поддержание требуемого давления в воздушной подушке и соответствующего ему уровня заполнения в дюкере требует постоянного контроля давления и регулирования запорной арматуры в условиях постоянно меняющегося расхода газовоздушной среды, нагнетаемой в подсводное пространство дюкера стояками.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что узел регулирования воздушной подушки на участках канализационной сети дюкерного типа содержит шахту, гидравлически связанную посредством трубопровода подключения с трубопроводом дюкера. В сухом отделении шахты установлен вертикальный трубопровод, с одной стороны вмонтированный в перекрытие и заведенный в мокрое отделение шахты, которое гидравлически и аэродинамически связанно с дюкером, а с другой стороны подключенный к установке очистки воздуха. В трубопроводе подключения последовательно по направлению от дюкера к шахте установлены запорная арматура в сухом отделении шахты и щитовой затвор на конце трубопровода подключения в мокром отделении шахты. Нижняя граница щитового затвора имеет водосливное ребро треугольной формы.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в обеспечении постоянного давления в воздушной подушке дюкера в условиях постоянно изменяющего расхода газовоздушной среды.
Отличительными признаками заявляемого изобретения является, с одной стороны, установка стандартной запорной арматуры для обеспечения возможности отключения узла регулирования воздушной подушки от дюкера, а с другой - щитового затвора, нижняя граница которого имеет водосливное ребро треугольной формы, которое позволяет обеспечить требуемый уровень воды, автоматический непрерывный отвод избытка газовоздушной среды из подсводного пространства дюкера и поддержание постоянного давления при различных уровнях воды.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 схематично изображена конструкция узла регулирования воздушной подушки;
- на фиг. 2 - продольный разрез канализационной сети дюкерного типа с указанием положения узла регулирования воздушной подушки на участках сети.
Узел регулирования воздушной подушки (узел С) включает в себя шахту 1, которая с помощью трубопровода 2, выполняющего функцию трубопровода подключения, гидравлически связана с трубопроводом 3 дюкера. В шахте 1 предусмотрено сухое 4 и мокрое отделение 5. Трубопровод 2 от дюкера заведен в шахту 1 и подключен к мокрому отделению 5. В сухом отделении 4 на трубопроводе 2 устроена стандартная запорная арматура 6, а на конце трубопровода 2 в мокром отделении 5 установлен щитовой затвор 7, нижняя граница которого выполнена в виде водосливного ребра треугольной формы. В перекрытие мокрого отделения 5 нижним концом встроен вертикальный трубопровод 8, который сверху подключен к установке 9 очистки воздуха, которая установлена в сухом отделении 4.
Узел регулирования воздушной подушки работает следующим образом.
В результате работы перепадных шахт (узел А) в трубопровод 3 канализационного дюкера по стояку А.1 осуществляется поступление сточных вод, а также нагнетание газовоздушной среды. За счет нагнетания газовоздушной среды в трубопроводе 3 дюкера и в подсводном пространстве шахт формируется воздушная подушка, которая отжимает поток сточных вод, вызывая понижение уровня воды. Проходя трубопровод 3, вода покидает дюкер в выходной шахте (узел В), поднимаясь по вертикальному трубопроводу В.1. Режим отжатая потока воздушной подушкой позволяет увеличить скорость протекания сточных вод и осуществить удаление образовавшегося в лотке трубопровода 3 осадка. Осадок смывается потоком к сборному приямку выходной шахты В.5, а далее после закрытия задвижки на вертикальном трубопроводе В.3 и открытия задвижки В.4 на трубопроводе удаления осадка В.2 происходит выдавливание осадка в отводящий самотечный трубопровод В.6. Для обеспечения регулирования уровня воды в трубопроводе 3 предусмотрено устройство трубопровода 2, по которому обеспечена гидравлическая и аэродинамическая связь трубопровода 3 дюкера с узлом регулирования воздушной подушки (узел С). По трубопроводу 2 отжатый воздушной подушкой поток сточной воды заполняет мокрое отделение 5 и вертикальный трубопровод 8, которые располагаются в шахте 1. Стандартная запорная арматура 6 находится в открытом положении и предназначена для отключения узла регулирования от дюкера. Щитовой затвор 7, имеющий водосливное ребро треугольной формы, установлен на том уровне по высоте трубопровода 2, на котором необходимо поддерживать заполнение дюкера. По мере разрастания воздушной подушки уровень воды будет приближаться к вершине водосливного ребра щита 7, при достижении которого излишки газовоздушной среды начнут проникать через ребро водослива в виде пузырькового потока сначала в мокрое отделение 5, а потом и в вертикальный трубопровод 8. Достигнув свободной поверхности, газовоздушный поток отделяется от водной среды и под избыточным давлением по вертикальному трубопроводу 8 направляется на установку 9 газоочистки воздуха, которая также установлена в узле регулирования (узел С). После стравливания части воздуха уровень снова незначительно поднимется над водосливным ребром в стенке затвора 7. Дальнейшее разрастание воздушной подушки повторит цикл стравливания газовоздушной среды. Таким образом, за счет данной конструкции достигается саморегулирование системы. При необходимости изменения заполнения трубопровода 3 дюкера с помощью затвора 7 изменяется положение водосливного ребра на соответствующий уровень.
Таким образом, предлагаемая конструкция узла регулирования позволяет управлять уровнем потока в дюкере с помощью щитового затвора с треугольным водосливом, поддерживая уровень сточных вод в том положении, где находится вершина треугольного водослива, обеспечивая саморегулирование воздушной подушки за счет удаления избытков газовоздушной среды через треугольный водослив и осуществляя организованный отвод газовоздушной среды на установку очистки воздуха. Данная конструкция упрощает эксплуатацию дюкера с воздушной подушкой и повышает его надежность.