PL192350B1 - Grawitacyjno-podciśnieniowy zbiornik retencyjny cieczy - Google Patents

Abstract

1. Grawitacyjno-podciśnieniowy zbiornik retencyjny cieczy, posiadający: - grawitacyjną komorę przepływową włączoną do sieci kanalizacyjnej wylotem kanału dopływowego i przydennym wlotem do kanału odpływowego, - grawitacyjną komorę retencyjną oddzieloną od komory przepływowej przegrodą z przelewem o konstrukcji wieżowej a w strefie przydennej wyposażoną w samoczynny, jednokierunkowo otwierany zawór klapowy, zgodnie z przepływem do komory przepływowej, zamkniętą od góry stropem usytuowanym na poziomie korony przelewu i połączoną przez rurę odpowietrzającą z atmosferą oraz - gazoszczelną podciśnieniową komorę retencyjną usytuowaną nad grawitacyjną komorą retencyjną i połączoną z pompą próżniową sterowaną z układu sterowania sygnałami od czujników poziomu cieczy, znamienny tym, że podciśnieniowa komora retencyjna (3) połączona jest hydraulicznie z grawitacyjną komorą retencyjną (2) przez kanał zasysający (11) wbudowany górnym końcem w dno podciśnieniowej komory retencyjnej (3), a którego dolny koniec doprowadzony jest nad dno grawitacyjnej komory retencyjnej (2), a ponad to zawiera strumieniową pompę podciśnieniową (13), zabudowaną w otworze kanału odpływowego (7) z komory przepływowej (1) i połączoną przez przewód ssący (14) z podstropową strefą podciśnieniowej komory retencyjnej (3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest grawitacyjno-podciśnieniowy zbiornik retencyjny cieczy, stosowany w sieciach gospodarki wodno-ściekowej do retencjonowania ścieków kanalizacji deszczowej i ogólnospławnej.

Retencyjne zbiorniki grawitacyjno-podciśnieniowe pozwalają zmniejszyć powierzchnię poziomą zbiornika, wykorzystując do okresowego przetrzymania ścieków zamkniętą przestrzeń nad poziomem kanału dopływowego. Znany zbiornik retencyjny, przedstawiony w polskim opisie zgłoszenia wynalazku nr P-320902, posiada komorę przepływową grawitacyjną komorę retencyjną i usytuowaną nad nią gazoszczelną podciśnieniową komorę retencyjną połączoną z pompą próżniową która sterowana jest sygnałami czujników poziomu cieczy. Komora przepływowa włączona jest do sieci wylotem kanału dopływowego i przydennym wlotem do kanału odpływowego. Grawitacyjna komora retencyjna oddzielona jest od komory przepływowej przegrodą z przelewem o konstrukcji wieżowej. W strefie przydennej przegroda wyposażona jest w samoczynny, jednokierunkowo otwierany zawór klapowy, zgodnie z przepływem w stronę do komory przepływowej. Od góry komora ta zamknięta jest stropem usytuowanym na poziomie korony przelewu i przez rurę odpowietrzająca połączona jest z atmosferą. Podciśnieniowa komora retencyjna połączona jest hydraulicznie z komorą przepływową przez otwór przepływowy, którego górna krawędź usytuowana jest poniżej poziomu korony przelewu. Opisana konstrukcja zbiornika umożliwia napełnianie w pierwszej kolejności podciśnieniowej komory retencyjnej, co stanowi o warunkach utrzymania stałego, zredukowanego odpływu również w trakcie akumulacji ścieków, gdy natężenie dopływu jest niższe od wartości natężenia odpływu zredukowanego. Efektem tego jest dodatkowe zmniejszenie wymaganej - dla analizowanego hydrogramu dopływu - kubatury retencyjnej zbiornika. Korzystny efekt takiego rozwiązania osiągnięty jest jednak przy znacznym zużyciu energii elektrycznej.

W zbiorniku według wynalazku podciśnieniowa komora retencyjna połączona jest hydraulicznie z grawitacyjną komorą retencyjną przez kanał zasysający wbudowany górnym końcem w dno podciśnieniowej komory retencyjnej a którego dolny koniec doprowadzony jest nad dno grawitacyjnej komory retencyjnej. Zbiornik wyposażony jest w strumieniową pompę podciśnieniową zabudowaną w otworze odpływowym komory przepływowej i która połączona jest przez przewód ssący z podstropową strefą podciśnieniowej komory retencyjnej.

Strumieniowa pompa podciśnieniowa wykorzystująca energię strumienia cieczy wypływającej ze zbiornika uzyskuje maksymalną wydajność objętościową przy wysokości słupa cieczy równej lub wyższej od poziomu korony przelewu wieżowego komory przepływowej. Pompa próżniowa włączana jest tylko po całkowitym wypełnieniu cieczą grawitacyjnej komory retencyjnej, gdy wydajność strumieniowej pompy jest niewystarczająca do dalszej akumulacji cieczy w komorze podciśnieniowej.

Korzystnym jest, gdy kanał zasysający podciśnieniowej komory retencyjnej usytuowany jest przy ścianie - w grawitacyjnej komorze - przeciwległej do przegrody z zaworem klapowym, czyli w strefie najniższego poziomu dna podciśnieniowej komory i najwyższego poziomu dna grawitacyjnej komory retencyjnej.

Rozwinięcie wynalazku polega na wyposażeniu zbiornika w regulator rurowy napowietrzania podciśnieniowej komory retencyjnej, mający postać przewodu jednym końcem włączonego w strefę podstropową podciśnieniowej komory retencyjnej a drugim końcem, skierowanym w dół doprowadzonego na poziom nieco poniżej korony przelewu w komorze przepływowej.

Dalsze rozwinięcie wynalazku dotyczy układu sterowania pompą próżniową. Silnik pompy próżniowej zasilany jest przez cztery przekaźniki, każdy o dwóch zestykach: roboczym i sterującym. Przekaźniki połączone są szeregowo zestykami roboczymi. Przekaźnik pierwszy, o zestykach normalnie rozwartych, sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy zabudowanego w komorze przepływowej na poziomie korony przelewu wieżowego. Przekaźnik drugi, o zestykach normalnie rozwartych sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy zabudowanego w grawitacyjnej komorze retencyjnej na poziomie strefy środkowej, korzystnie ¾ wysokości tej komory. Przekaźnik trzeci o zestykach normalnie rozwartych sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy zabudowanego w grawitacyjnej komorze retencyjnej na poziomie korony przelewu wieżowego, natomiast przekaźnik czwarty o zestyku roboczym normalnie zwartym i zestyku sterującym normalnie rozwartym, sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy zabudowanego w podciśnieniowej komorze retencyjnej na poziomie maksymalnego napełnienia.

Opisana konstrukcja według wynalazku umożliwia retencję cieczy w warunkach niewielkiej powierzchni poziomej zbiornika z bardzo niskim nakładem energii elektrycznej.

PL 192 350 B1

Wynalazek wyjaśniony jest opisem przykładowego wykonania zbiornika pokazanego na rysunku, na którym fig.1 przedstawia przekrój pionowy zbiornika a fig.2 schemat elektryczny układu sterowania pompą próżniową.

W przestrzeni prostopadłościennego zbiornika wydzielone są trzy komory: komora przepływowa 1, grawitacyjna komora retencyjna 2 oraz podciśnieniowa komora retencyjna 3. Komora przepływowa 1 oddzielona jest od grawitacyjnej komory retencyjnej 2 przegrodą 4, wyprowadzoną od dna zbiornika i zakończoną przelewem o konstrukcji wieżowej z koroną przelewu 5. Korona przelewu 5 usytuowana jest tak, by nie powodować całkowitego wypełnienia kanału dopływowego 6. Komora przepływowa 1 połączona jest przez przydenny otwór z kanałem odpływowym 7. W przegrodzie 4 przy dnie zbiornika zabudowany jest samoczynny zawór klapowy 8, otwierany różnicą ciśnień hydrostatycznych wyłącznie dla kierunku przepływu z grawitacyjnej komory retencyjnej 2 do komory przepływowej 1. Grawitacyjna komora retencyjna 2 zamknięta jest od góry stropem 9, usytuowanym na poziomie korony przelewu 5 i połączona jest z atmosferą przez rurę odpowietrzającą 10. Nad grawitacyjną komorą retencyjną 2 znajduje się gazoszczelna, podciśnieniowa komora retencyjna 3, połączona hydraulicznie z grawitacyjną komorą retencyjną 2 przez kanał zasysający 11 wbudowany górnym końcem w dno podciśnieniowej komory retencyjnej 3 a którego dolny koniec doprowadzony jest nad dno grawitacyjnej komory retencyjnej 2. W strefie podstropowej podciśnieniowa komora retencyjna 3 połączona jest z elektryczną pompą próżniową 12 i strumieniową pompą podciśnieniową 13, zabudowaną w otworze kanału odpływowego 7 z komory przepływowej 1 i połączoną przez przewód ssący 14. Jedno z rozwiązań pompy podciśnieniowej 13 przedstawione jest w polskim opisie patentowym nr 173 664. Zbiornik wyposażony jest ponad to w regulator rurowy 15 napowietrzania podciśnieniowej komory retencyjnej 3, mający postać przewodu jednym końcem włączonego w strefę podstropową podciśnieniowej komory retencyjnej 3 a drugim - skierowanym w dół - końcem doprowadzonego na poziom nieco poniżej krawędzi przelewu 5 w komorze przepływowej 1.

Na figurze 2 pokazany jest schemat układu sterowania silnikiem M pompy próżniowej 12. Silnik M zasilany jest przez cztery przekaźniki PI, PII, PIII, PIV, każdy o dwóch zestykach: roboczych i sterujących. Przekaźniki połączone są szeregowo zestykami roboczymi. Przekaźnik pierwszy PI, o zestykach normalnie rozwartych, sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy I zabudowanego w komorze przepływowej 1 na poziomie korony przelewu 5. Przekaźnik drugi PII, o zestykach normalnie rozwartych, sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy II zabudowanego w grawitacyjnej komorze retencyjnej 2 na poziomie strefy środkowej, korzystnie ¾ wysokości tej komory. Przekaźnik trzeci PIII, o zestykach normalnie rozwartych, sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy III zabudowanego w grawitacyjnej komorze retencyjnej 2 na poziomie korony przelewu 5. Przekaźnik czwarty PIV, o zestyku roboczym normalnie zwartym i zestyku sterującym normalnie rozwartym, sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy IV zabudowanego w podciśnieniowej komorze retencyjnej 3 na poziomie maksymalnego napełnienia.

Ilość cieczy odprowadzanej kanałem odpływowym 7 zależy od hydraulicznej zdolności przepustowej kanału i wysokości napełnienia komory przepływowej 1. Przy długotrwale zwiększonym dopływie, po wypełnieniu cieczą komory przepływowej 1następuje napełnianie przez przelew 5 grawitacyjnej komory retencyjnej 2. Mimo że strumieniowa pompa podciśnieniowa 13 w sposób ciągły wysysa powietrze z podciśnieniowej komory retencyjnej 3 to obniżenie w niej ciśnienia następuje dopiero po podniesieniu się poziomu cieczy w grawitacyjnej komorze retencyjnej 2 do wysokości przesłaniającej dolny koniec kanału zasysającego 11. Następuje okres jednoczesnego napełniania obu komór retencyjnych 2 i 3. Po wypełnieniu się grawitacyjnej komory retencyjnej 2 i konieczności dalszego retencjonowania ścieków sygnał czujnika III - przy uprzednio załączonych już sygnałami czujników I i II przekaźnikach PI i PII uruchamia przekaźnik PIII powodując zamknięcie obwodu zasilania silnika M pompy próżniowej 12. Zwiększony dopływ, utrzymujący się w długim okresie czasu doprowadzić może do całkowitego wypełnienia podciśnieniowej komory retencyjnej 3 - a wtedy sygnał czujnika IV wyłącza silnik M pompy próżniowej 12 a ścieki z komory przepływowej 1 odprowadzane są dodatkowo przez nie uwidoczniony kanał przelewu nadmiarowego. Występujące podczas opisanego retencjonowania każde zmniejszenie dopływu -do wartości niższej od odpływu wyznaczonego zdolnością hydrauliczną kanału odpływowego 7 przy napełnieniu komory przepływowej 1 do poziomu przelewu 5 - wywołuje zanik sygnału czujnika I i przerwanie obwodu zasilania silnika M. Przy obniżaniu się poziomu ścieków w komorze przelewowej 1 następuje stopniowe, samoczynnie sterowane napowietrzanie podciśnieniowej komory retencyjnej 3 przez regulator rurowy 15 i wymagany wypływ retencjonowanych ścieków przez zawór klapowy 8 - zapewniający utrzymanie zredukowanej wartości natężenia odpływu cieczy ze zbiornika.

Claims (4)

1. Grawitacyjno-podciśnieniowy zbiornik retencyjny cieczy, posiadający:

- grawitacyjną komorę przepływową włączoną do sieci kanalizacyjnej wylotem kanału dopływowego i przydennym wlotem do kanału odpływowego,

- grawitacyjną komorę retencyjną oddzieloną od komory przepływowej przegrodą z przelewem o konstrukcji wieżowej a w strefie przydennej wyposażoną w samoczynny, jednokierunkowo otwierany zawór klapowy, zgodnie z przepływem do komory przepływowej, zamkniętą od góry stropem usytuowanym na poziomie korony przelewu i połączoną przez rurę odpowietrzającą z atmosferą oraz

- gazoszczelną podciśnieniową komorę retencyjną usytuowaną nad grawitacyjną komorą retencyjną i połączoną z pompą próżniową sterowaną z układu sterowania sygnałami od czujników poziomu cieczy, znamienny tym, że podciśnieniowa komora retencyjna (3) połączona jest hydraulicznie z grawitacyjną komorą retencyjną (2) przez kanał zasysający (11) wbudowany górnym końcem w dno podciśnieniowej komory retencyjnej (3), a którego dolny koniec doprowadzony jest nad dno grawitacyjnej komory retencyjnej (2), a ponad to zawiera strumieniową pompę podciśnieniową (13), zabudowaną w otworze kanału odpływowego (7) z komory przepływowej (1) i połączoną przez przewód ssący (14) z podstropową strefą podciśnieniowej komory retencyjnej (3).

2. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał zasysający (11) usytuowany jest przy ścianie zbiornika przeciwległej do przegrody z zaworem klapowym (8), w strefie najniższego poziomu dna podciśnieniowej komory retencyjnej (3) i najwyższego poziomu dna grawitacyjnej komory retencyjnej (2).

3. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada regulator rurowy (15) napowietrzania podciśnieniowej komory retencyjnej (3), mający postać rurowego przewodu jednym końcem włączonego w strefę podstropową podciśnieniowej komory retencyjnej (3) a drugim - skierowanym w dół - końcem doprowadzonego na poziom nieco poniżej krawędzi przelewu (5) w komorze przepływowej (1).

4. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że w układzie sterowania pompą próżniową (12) silnik (M) zasilany jest przez cztery przekaźniki (PI, PII, PIII, PIV) każdy o dwóch zestykach: roboczych i sterujących, połączone szeregowo zestykami roboczymi, z których przekaźnik pierwszy (PI) o zestykach normalnie rozwartych sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy (I) zabudowanego w komorze przepływowej (1) na poziomie korony przelewu (5), przekaźnik drugi (PII) zestykach normalnie rozwartych sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy (II) zabudowanego w grawitacyjnej komorze retencyjnej (2) na poziomie strefy środkowej, korzystnie ¾ wysokości tej komory, przekaźnik trzeci (PIII) o zestykach normalnie rozwartych sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy (III) zabudowanego w grawitacyjnej komorze retencyjnej (2) na poziomie korony przelewu (5), natomiast przekaźnik czwarty (PIV) o zestyku roboczym normalnie zwartym i zestyku sterującym normalnie rozwartym sterowany jest sygnałem od czujnika cieczy (IV) zabudowanego w podciśnieniowej komorze retencyjnej (3) na poziomie maksymalnego napełnienia.