ДРЕНАЖНЫЙ КОЛОДЕЦ
DRAINAGE WELL

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к эксплуатации сооружений в условиях зимнего периода для обеспечения бесперебойной работы дренажных систем.
Известна дренажная система, включающая дрены, присоединенные к коллекторам, подведенному к началу, при этом каждый из коллекторов соединен с каналом посредством размещенного под его дном колодца (Авторское свидетельство SU №393397, Е02В 11/00 от 07.01.1974).
В известной дренажной системе поступление воды определяется взаимным расположением уровня грунтовых вод и воды в открытом канале, в котором размещен колодец, куда стекает вода из дрен. Таким образом, работа данного устройства обусловлена затоплением конца дрены под уровень воды в канале и он не защищен от образования в колодце при минимальных уровнях для возникновения опасных наледообразования. При этом устранение удаления в зимних условиях намораживаемой наледи не представляется возможным, а с наступлением теплого времени года период времени удлиняется для ее оттаивания со стороны нижнего бьефа.
Известно устье дренажного коллектора, включающее глухой участок трубы, подсоединенной к коллектору, устье снабжено съемным защитным кожухом, в котором с возможностью свободного перемещения установлена глухая труба (Авторское свидетельство SU №971998, Е02В 11/00 от 07.11.1982).
Недостатком данного устройства является перенаполнение дрен водой в зимний период и возможность замерзания концов труб с кожухом, т.е. освобождение кожуха происходит только после удаления ледяной пробки в ручную съемным устройством, который необходимо вновь устанавливать в кожух, что достаточно трудоемко. При этом низкая надежность работы устья связана с тем, что при низких частых перепадах температуры воздуха невозможно удалить ледяную пробку из-за промерзания самого кожуха после оттепели, а это ведет к подтоплению вышерасположенной территории, что связано с отсутствием отвода воды в зимний период.
Таким образом, известный аналог создает условия, при которых невозможно эксплуатировать без нарушения правил эксплуатации устье при резком наледообразовании.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является дренажный колодец, включающий снабженный цилиндрический корпус с входящим и выходящим из него коллекторами, в крышке корпуса колодца выполнено отверстие, в котором установлена вентиляционная телескопическая труба, подвижный конец которой снабжен дефлектором, при этом диаметр отверстия в крышке меньше наружного диаметра дефлектора, а нижняя часть трубы расположена выше отметки входящего коллектора (Авторское свидетельство SU №1355667, Е02В 11/00 от 30.11.1984).
Недостаток данного дренажного колодца является недостаточная надежность в эксплуатации из-за засорения в крышке отверстий, что зачастую требует организации дополнительных работ по их очистке, вход воздуха становится затруднен для вступления теплого воздуха. Другим недостатком является то, что каждый раз приходится вручную поднимать подвижный конец трубы и фиксировать в самом колодце фиксатором, что связано с режимом работы дренажного колодца, а это достаточно трудоемко и неудобно в эксплуатации. Кроме того, с ливневыми осадками при выдвижении телескопической трубы в отверстия в крышке колодца постоянно могут попадать дополнительные природные и техногенные загрязняющие вещества (механические, мусор и др.).
Задачей данного технического решения является повышение эффективности регулирование за счет процесса выхода воздуха в атмосферу в автоматическом режиме и впуска теплого воздуха в колодец.
Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в автоматизации процесса регулирования формирования конвекционного поступления теплого воздуха в полость дренажного колодца и дифференцированного управления выхода воздуха за счет управления уровнем грунтовых вод в коллекторе мелиоративного массива.
Технический результат достигается тем, что дренажный колодец, включающий снабженный крышкой цилиндрический корпус с входящим и выходящим коллекторами, в крышке выполнено отверстие, в котором установлена вентиляционная труба, а нижняя часть трубы расположена выше отметки входящего коллектора, вентиляционная труба снабжена заслонкой, а входящий коллектор снабжен камерой с водоприемной частью, которая установлена ниже уровня подземных вод, поплавок в камере кинематически связан трособлочной системой с рычагом, закрепленным на горизонтальной оси вращения заслонки, которая обеспечивает прекращение выхода воздуха из вентиляционной трубы при повышении уровня воды во входящем коллекторе в зимний период выше эксплуатационного и возобновляет поступление теплого воздуха - ниже эксплуатационного, причем вентиляционная труба внутри имеет стояк, выполненный в виде вертикальной трубки, и трубка связана с лучевыми горизонтальными трубками по периметру с наружной стороны вентиляционной трубы, причем нижняя часть стояка размещена ниже трубы, а верхняя - заглушена, при этом лучевые горизонтальные трубки на входе имеют косой срез.
Отличительными признаками предлагаемого дренажного колодца от указанного выше прототипа является расположение внутри вентиляционной трубы стояка с лучевыми горизонтальными трубками в зоне пониженного давления и расположение этих лучевых трубок по наружному периметру трубы выше крышки перекрываемой цилиндрический корпус колодца и защищенных воздуховоздушных отверстий от заиления с косым срезом на входе, а также расположение заслонки внутри вентиляционной трубы, которая посредством трособлочной системы связана с поплавком, размещенным в камере, расположенной вне зоны установки колодца. При этом камера установлена ниже уровня подземных вод с водоприемной частью. Кроме того, камера связана посредством патрубка гидравлически с входящим коллектором.
Благодаря наличию этих признаков влага отводится в атмосферу из колодца, причем в заявленном техническом решении обеспечивается достижение одной из поставленных целей - автоматическое управление воздушным режимом в дренажном колодце, имеющем определенные саморегулирующие механизмы с поступлением теплого воздуха в дренажный колодец и дренажного стока через коллекторы.
На чертеже представлена принципиальная схема дренажного колодца.
Дренажный колодец содержит цилиндрический корпус 1, снабженный крышкой 2, входящий 3 и выходящий 4 коллекторы. В крышке 2 выполнено отверстие 5, в котором закреплена вентиляционная труба 6, верх которой снабжен телескопическим конусным дефлектором 7 с фиксатором 8. Внутри вентиляционной трубы 6 закреплен стояк 9, выполненный в виде вертикальной трубки, связанной с лучевыми горизонтальными трубками 10, пропущенными через трубу 6 по своему периметру с наружной стороны, которые имеют косой срез 11 на входе. Лучевые трубки 10 оборудованы регуляторами поступления расхода воздуха 12. Стояк 9 в верхней части заглушен, а нижняя часть стояка размещена ниже конца вентиляционной трубы 6. Надземная внутренняя часть вентиляционной трубы 6 выполнена закрытой заслонкой 13, на оси которой жестко закреплен противовес 14. Вне зоны колодца 1, относительно места расположения входящего 3 коллектора в корпус колодца, коллектор 3 снабжен камерой 15 и соединен посредством патрубка 16 ней. В камере 15 вне зоны промерзания грунта относительно места установки колодца 1 помещен поплавок 17, кинематически связанный трособлочной системой 18 с рычагом, закрепленным на оси вращения заслонки 13, установленной в полости вентиляционной трубы 6 ниже конусного дефлектора 7. Камера 15 имеет водоприемную часть 19, установленную ниже уровня подземных вод и имеющую гидравлическую связь с входящим 3 коллектором посредством патрубка 16.
Дренажный колодец работает следующим образом.
Весной после снеготаяния в период естественной циркуляции теплого воздуха открывают регуляторы 12 расхода впуска воздуха, установленные на входных концах лучевых трубок 10. Теплый воздух поступает в стояк 9, выполненный в виде вертикальной трубки, верхний конец которой заглушен. В камере 15 повышается уровень воды, перемещая поплавок 17 вверх, когда уровень воды в коллекторе 3 достигнет эксплуатационного значения и уровень воды в камере 15 поднят, противовес, жестко закрепленный на оси заслонки 13, разворачивает ее в вертикальное положение до упора, открывая выход холодного воздуха из полости вентиляционной трубы 6, так как крутящий момент, действующий на ось заслонки 13 от противовеса 14, будет превышать момент от действия взвешенного в воде поплавка 17. При этом в период положительных температур атмосферного воздуха подвижный конусный дефлектор 7 зафиксирован в верхнем положении фиксатором 8.
В результате установления эксплуатационного понижения уровня (ниже эксплуатационного) во входящем 3 коллекторе относительно его понижения в колодце 1 перед входом в выходящий коллектор 4 и при исчезновении образования ледяной пробки увеличивается отток дренажной воды за счет напора воды в колодце.
Таким образом, при исчезновении ледяной закупорки (понижение уровня воды) выходящего из колодца коллектора 4, как и во входящем коллекторе 3, понижается уровень воды, соответственно, в камере 15, поплавок 17 опускается и разворачивает заслонку 13 в горизонтальное положение до упора, перекрывая вентиляционную трубу 6 и прекращая выход из колодца холодного воздуха в трубу 6, так как за счет поплавка 17 с трособлочной системой с рычагом вес его будет превышать момент силы от веса действия противовеса 14. При этом ледяная пробка в данный период отсутствует. Накопившийся объем воды постоянно отводится коллекторами при наличии колодца 1, что не зависит от максимального до минимального значений поступления расходов воды из входящего 3 коллектора, далее в выходящий коллектор 4. Все это в целом позволит в теплый период года осуществлять автоматический пропуск расхода воды из камеры 15 посредством патрубка 16 во входящий 3 коллектор. При этом грунтовая вода также уходит в колодец 1 из камеры 15. Таким образом, отложение наносов отсутствует, так как происходит постоянный сброс воды во входящий 3 коллектор, что повышает эксплуатационную надежность работы камеры 15 с поплавком 17 с трособлочной системой 18 с заслонкой 13, выполняющих роль определенного саморегулирующего механизма для уровня грунтовых вод перед колодцем 1. Система имеет прямую и обратную гидравлическую связь, т.е. камеры с входящим коллектором между заданным уровнем в камере и самой работы заслонки, размещенной в вентиляционной трубе.
В холодный период года все регуляторы расхода воздуха 12 закрыты на лучевых трубках 10 с косым срезом 11 и поступление атмосферного воздуха в стояк 9 прекращают, одновременно уровень воды во входящем 3 коллекторе понижается, соответственно и приток воды в колодец 1 уменьшается, т.е. меньше эксплуатационного, в нем образуется ледяная пробка, которая закупоривает выходящий 4 коллектор, а иногда и входящий 3 коллектор. В камере 15 постепенно накапливается вода, уровень повышается и поплавок перемещается вверх, противовес 14, жестко закрепленный на оси заслонки 13, разворачивает ее в вертикальное положение, а телескопический конусный дефлектор 7 опускают вниз, поскольку наружный диаметр его меньше внутреннего диаметра вентиляционной трубы 6, препятствуя поступлению холодного воздуха, пыли и мусора сверху, заслонка защищена от зимних атмосферных осадков в виде снега. Весной перед наступлением положительной температуры воздуха производят профилактический осмотр всего устройства, закрепляют в верхнем положении телескопический конусный дефлектор 7 с помощью фиксатора 8.
Использование лучевых трубок 10, связанных со стояком 9, расположенным внутри вентиляционной трубы 6, верхняя часть которого заглушена, обеспечивает поступление весной теплого воздуха (исключает их засорение), а связь с дифференцированным регулированием уровня грунтовых вод в камере 15 с поплавком 17, связанным с трособлочной системой и с заслонкой 13, а также лучевых трубок 10, повышает надежность работы устройства в целом.
Простота конструкции и удлиненный стояк в виде трубки с заглушенным верхним концом позволяет управлять процессом в целом циркуляции впуска теплого в колодец и выпуска охлажденного воздуха через вентиляционную трубу в атмосферу, более эффективно освобождать от ледяной пробки колодец и беспрепятственно отводить поступающие дренажные воды, сохраняя постоянно отток воды из камеры и колодца с постоянной промывкой, тем самым предотвращается заиление грунтовыми водами с илистыми частицами.