CN100553787C - 从中央流入雨水中分离出漂浮物和沉淀物的涡流分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡流分离装置，用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物。本发明的涡流分离装置不仅可以从雨水中分离出粗粒沉淀物、漂浮物和油，还可以分离出细粒沉淀物。为了达到上述目的，本发明的涡流分离装置包括：分离壳体；导流板，设置在分离壳体内部并由连接板支撑；以及流入管，连接至导流板并延伸到分离壳体外部，从而使雨水通过流入管流入到导流板内部。该涡流分离装置还包括：有孔倾斜裙部，设置在导流板下方，以将沉淀物引导至沉积物储存室底部，并防止沉淀物再次悬浮；以及流出管，在连接板下方的位置连接至分离壳体，并延伸到分离壳体外部，从而使雨水通过流出管排出。

Description

从中央流入雨水中分离出漂浮物和沉淀物的涡流分离装置

技术领域

本发明涉及一种涡流分离装置，用于从中央流入雨水中分离出漂浮物和沉淀物，其中，在分离壳体中设置有圆筒形导流板，从而将分离壳体中的空间分成三部分，包括限定在导流板内部的中央空间、分离壳体内表面与导流板之间限定的环形空间以及沉积物储存室(沉淀物储存室)，中央空间和环形空间在导流板下方的位置彼此连通，从而，雨水在中央空间内向下螺旋运动，而在环形空间内向上螺旋运动，而且在此过程中从雨水中分离出漂浮物和沉淀物以及油。更具体地说，本发明涉及一种涡流分离装置，用于从中央流入雨水中分离出漂浮物和沉淀物，其中，流入到分离壳体导流板内部中央空间内的雨水在导流板内部形成涡流，而且，此后雨水在涡流离心力以及有孔倾斜裙部倾斜的共同作用下运动到环形空间内，在此过程中，粗粒和细粒沉淀物经过有孔倾斜裙部的贯通孔和导向孔运动到沉淀物储存室，这样就可以从雨水中分离出诸如砂粒的沉淀物以及诸如油和油脂的漂浮物。

背景技术

如图1所示，用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的传统分离装置具有如下结构。在长方形的平行六面体中设置有隔离壁，从而由隔离壁隔开的两个部分在隔离壁下方彼此连通。在两个部分中，一部分是分离室1a，与流入管1连接，从而雨水通过流入管1流入，另一部分是沉淀室6a，与流出管6连接，从而雨水通过流出管6排出。在分离室1a中从雨水中分离出油或漂浮物，而在沉淀室6a中的下方位置从雨水中分离出沉淀物。图1是示出了用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的传统分离装置的俯视图和截面视图。

该分离装置的特征在于其尺寸可以根据要处理的雨水流率和除去异物的效率而改变。但是，这种分离装置的缺点在于需要过大的安装空间，并且很难从分离装置中除去沉积在下方位置的沉淀物。

为了解决这些问题，开发了一种用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的涡流分离装置。如图2至图4所示，该传统涡流分离装置包括分离壳体7和流入管1，流入管1连接至分离壳体7，从而使雨水经过流入管1流入到分离壳体7内。该涡流分离装置还包括：浸渍板(dip plate)2，设置在分离壳体7内与分离壳体7的内表面离开预定距离的位置处；以及台式裙部(benching skirt)3，设置在沉淀物储存室(C)上方，从而通过台式裙部3将沉淀物B引导至沉淀物储存室(C)底部。

此外，中央锥部4设置在台式裙部上方并与设置于浸渍板2内部的空心中心轴8连接。漂浮物盖5设置在浸渍板2与中心轴8之间，以覆盖限定在浸渍板2与中心轴8之间的环形空间。流出管6与环形空间连通，在上部位置连接至浸渍板2。图2是示出了用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的传统涡流分离装置的局部剖开透视图。图3是图2的涡流分离装置的纵向截面视图。图4是沿图3的III-III线截取的横向截面视图。

以下将解释具有上述结构的传统涡流分离装置的操作。如图2所示，流入到雨水注入桶(A)内的雨水通过流入管1沿切向进入到分离壳体7内。此后，雨水围绕涡流分离装置的纵向轴线在环形空间内旋转，该环形空间是在浸渍板2与分离壳体7内表面之间限定的。此时，油和漂浮物上升并漂浮在水面上，并限定在浸渍板2与分离壳体7之间的空间内。

雨水围绕涡流分离装置的纵向轴线继续旋转，并逐渐向浸渍板2的下端运动，此时，沉淀物通过形成在台式裙部3中央位置的开口运动到沉淀物储存室(C)内。

此后，雨水在经过浸渍板2下方时以小于外部下降流速的速度围绕中央锥部4螺旋地旋转，并在浸渍板2与中心轴8之间的空间内螺旋地向上运动。然后，雨水通过与浸渍板2上部位置相连的流出管6排出。

因此，通过流入管1流入到分离壳体7内的雨水，在通过流出管6排出分离壳体7之前，在浸渍板2外部螺旋地向下运动，而在浸渍板2内部螺旋地向上运动。因为雨水经过了这样漫长的路线，当雨水到达出口时已经从雨水中除去了大量的漂浮物和沉淀物。

然而，传统涡流分离装置的缺点在于，因为其主要设计成从雨水中分离粗粒沉淀物，所以不能可靠地分离出细粒沉淀物。

换句话说，雨水首先流入到浸渍板外部限定的环形空间之后，具有相对较快沉淀速度的粗粒沉淀物可以在环形空间内向下运动，在环形空间内雨水形成相对较长且稳定的水流。但是，雨水在浸渍板下端则改变其流动方向，而沿中央锥部在浸渍板内部向上运动。此时，雨水在浸渍板内部进行二次旋转。在浸渍板内部，因为雨水形成相对较短且不稳定的水流，而且通过流出管排出之前围绕纵向轴线旋转相对较短的时间，所以包含在雨水中的细粒沉淀物可能随雨水排出到分离壳体外部，而没有沉积下来。

而且，传统涡流分离装置不仅需要通过分离物清除孔除去沉淀物的人孔，还需要除去漂浮物的另一个人孔。因此，使得涡流分离装置的安装和维修比较困难和复杂。尤其是，在道路上安装涡流分离装置的情况下，出现两个人孔可能会妨碍交通。

同样，在没有可靠进行道路维护或清洁的地区，当降雨时诸如大石块或钢筋之类的异物进入涡流分离装置时，利用常规机械设备不可能清除这些异物。在这种情况下，必须设置使人进入到涡流分离装置内部清除异物的通道。但是，因为传统涡流分离装置具有不允许工人进入的结构，所以可以将内部零件拆卸下来。因而，这又导致了维护特别困难的问题。

发明内容

因此，考虑到现有技术中存在的上述问题，提出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种涡流分离装置，用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物，其中，在中央空间内，即在导流板内部，从雨水中分离出容易沉积的粗粒沉淀物，在导流板内部雨水形成相对较短且不稳定的水流，而在环形空间内，即在导流板外部，从雨水中分离出细粒沉淀物，在导流板外部雨水形成相对较长且稳定的水流，而且，该分离装置可以同时从雨水中清除沉淀物、漂浮物和油，并且，其中，在与导流板内部空间和贯通孔对齐的位置处形成有分离物清除孔，从而，只用一个分离物清除孔就有可能从涡流分离装置中除去漂浮物和沉淀物，这样简化了安装和维护，因此将交通障碍降至最小，而且该分离装置使得工人易于进入沉淀物储存室，从而，即使各种异物进入到涡流分离装置内，也能够容易地清除，进而易于维护。

为了实现上述目的，本发明提供了一种涡流分离装置，用于从中央流入雨水中分离出漂浮和沉淀物，包括：分离壳体；导流板，设置在分离壳体中并由连接板支撑；流入管，连接至导流板并延伸到分离壳体外部，从而雨水通过流入管流入到导流板内部；有孔倾斜裙部，设置在导流板下方，以将沉淀物导向至沉淀物储存室底部，并防止沉淀物再次悬浮；以及流出管，在连接板下方的位置连接至分离壳体并延伸到分离壳体外部，从而雨水通过流出管排出。

流入管可以沿切向连接至导流板，从而流入导流板内部的雨水围绕导流板的中心轴线旋转。

有孔倾斜裙部可以从其中央向其外侧向下倾斜，以便将流入导流板内部并螺旋地向下运动的雨水导向至导流板外部。

有孔倾斜裙部可以在其中央具有贯通孔，从而将沉淀物通过贯通孔移动到沉淀物储存室内，而且在其外缘具有至少一个导向孔，从而将细粒沉淀物导向孔导向至沉淀物储存室内。

该涡流分离装置还可以包括导向斜槽设置在导流板内部的流入管一端，以引导雨水流动。

附图说明

从下面的详细描述中，结合附图，将可以更清楚地理解本发明的上述和其它的目的、特征和优点。

图1是示出了用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的传统分离装置的俯视图和截面视图；

图2是示出了用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的传统涡流分离装置的局部剖开透视图；

图3是图2的涡流分离装置的纵向截面视图；

图4是沿图3的III-III线截取的横向截面视图；

图5是示出了根据本发明实施例的用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的涡流分离装置的局部剖开透视图；

图6是根据本发明的涡流分离装置的纵向截面视图；

图7是沿图6的A-A线截取的横向截面视图；

图8是沿图6的B-B线截取的横向截面视图；以及

图9是示出了雨水在根据本发明的涡流分离装置中流动的局部剖开透视图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的实施例。

图5是示出了根据本发明实施例的用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的涡流分离装置的局部剖开透视图。图6是本发明的涡流分离装置的纵向截面视图。

如图5和图6所示，本发明的涡流分离装置是用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的装置，其放置在流体从高处向低处流动的道路上。所以，本发明的涡流分离装置无需另外的动力，从而不需要单独的驱动单元。

在本发明的涡流分离装置中，导流板110设置在分离壳体100内部，而流入管120穿过分离壳体100的侧壁连接至导流板110，从而雨水通过流入管120流入到导流板110内部。有孔倾斜裙部130设置在导流板110下方。流出管150在预定位置连接至分离壳体100，从而使分离出漂浮物沉淀物的经处理的雨水通过流出管150排出到分离壳体100外部。

分离壳体100是空心的并具有这样的结构，即雨水流入其中并在从雨水中分离出漂浮物和沉淀物之后排出。漂浮物和油储存在导流板内部限定的空间内的上部位置。

图7是沿图6的A-A线截取的横向截面视图。

如图5至图7所示，导流板110由连接板111支撑，该连接板连接至分离壳体100的内表面。环形空间是在连接板111、分离壳体100与导流板110之间限定的。连接板111起到安装通风道160的作用以及将导流板110连接至分离壳体100内表面的作用，通风道160将在后面描述。而且，当已经流入到导流板110内部的雨水溢流到导流板110外部时，连接板111起到防止雨水进入环形空间的作用，从而防止未经处理的雨水排出导外部。

流入管120连接至导流板110并延伸到分离壳体100外部，从而雨水通过流入管120流入到导流板110内部限定的中央空间内。流入管120沿切向连接至导流板110，从而流入导流板110内部的雨水在向下运动时形成涡流。

图8是沿图6的B-B线截取的横向截面视图。

粗粒沉淀物，是相对较大的颗粒并随雨水一同流入，通过设置于导流板110下方的有孔倾斜裙部130的贯通孔131导向到沉淀物储存室140的底部。如图5和图6所示，沉淀物储存室140设置于有孔倾斜裙部130下方在分离壳体100内的下部位置。

而且，有孔倾斜裙部130从其中央向其外侧而向下倾斜，从而，当已经流入到导流板110内部的雨水被导向至导流板110外部时，雨水形成向上的涡流。粗粒沉淀物通过形成于中心位置而贯通有孔倾斜裙部130的贯通孔131运动至沉淀物储存室140内，而沉积在环形空间内的细粒沉淀物贯通有孔倾斜裙部130外周而形成的导向孔132运动至沉淀物储存室140内。

如图7所示，流出管150连接至分离壳体100正好在连接板111下方，并向外延伸预定长度，从而雨水通过流出管150排出到外部。这里，上面所使用的术语“雨水”指经处理的干净雨水，在从其中已经分离出沉淀物和漂浮物之后运动到导流板110外部的环形空间内。

与此同时，通风道160设置在连接板111上的预定位置，从而空气通过通风道160从导流板110外部限定的环形空间中排出。导向斜槽121连接至导流板110内侧的流入管120，以引导雨水流动。

此外，分离物清除孔170贯通分离壳体100的上表面而形成在导流板110上方。因此，工人在经过观察以确认需要清除之后，通过分离物清除孔170定期地清除储存在沉淀物储存室140内的沉淀物和漂浮物。这样，本发明的涡流分离装置没有需要更换的诸如过滤器之类的单独消耗件。而且，用于清除漂浮物和沉淀物的分离物清除孔170不仅与导流板内部限定的中央空间对齐，而且与有孔倾斜裙部130的贯通孔131对齐，这样，形成线性通道形状，其中，在导流板中，从雨水中分离出漂浮物，而沉淀物通过有孔倾斜裙部运动到沉淀物储存室140内。而且，本发明的优点在于工人可以容易地进入沉淀物储存室140对其维护，无需从涡流分离装置中除去或拆卸内件。

下面将详细描述具有上述结构的本发明涡流分离装置的操作。

图9是示出了雨水在根据本发明的涡流分离装置中流动的局部剖开透视图。

如图9所示，雨水从分离壳体100外部流入通过沿导流板110切向的流入管120流入到导流板110内部。流入的雨水在导流板110内部螺旋地向下运动。在雨水的螺旋运动期间，比重比水小的油和漂浮物会漂浮在水面上，而比重比水大的沉淀物通过有孔倾斜裙部130的贯通孔131而朝着沉淀物储存室140向下运动。

然后，已经螺旋地向下运动的雨水在导流板110下端改变流向。即，雨水在导流板110外部螺旋地向上运动并形成涡流。而且，已经螺旋地向下运动的雨水由于离心力作用在有孔倾斜裙部130上有向外运动的趋势，而由有孔倾斜裙部130的倾斜作用而向外导向的雨水，在导流板110外部螺旋地向上运动。

换句话说，雨水在分离壳体100内侧由导流板110外部限定的环形空间中形成涡流并进行向上的螺旋运动。在此过程中，细粒沉淀物缓慢地向下运动并通过导向孔132进入到沉淀物储存室140。这里，细粒沉淀物是被在导流板110内部形成短且不稳定水流的雨水带走并随之一起运动，而在雨水的向下螺旋运动期间未从雨水中分离的沉淀物。

因为雨水在导流板110内部的回转半径小于在导流板110外部的回转半径，所以当雨水流入导流板110内部时形成涡流的速度相对较快。

而且，雨水的水流在导流板110内部相对较短，其中雨水在导流板110内部沿切向向下运动。另一方面，因为螺旋向上运动的雨水的回转半径在导流板110与分离壳体100内表面之间相对较大，因此雨水的水流在导流板110外部相对较长。而且，在导流板110外部，由于侧壁阻力雨水的运动速度降低。

因此，细粒沉淀物在导流板110内部随着高速运动的雨水一起运动。然后，雨水运动至导流板110外部并螺旋地向上运动。此时，雨水的涡流速度比在导流板110内部的慢。因此，尽管雨水螺旋地向上运动，细粒沉淀物却由于重力而运动。

因而，在导流板110内部的涡流速度比在导流板110外部的快，但因为具有很大比重的粗粒沉淀物比细粒沉淀物沉积的快，所以粗粒沉淀物也能够在导流板110处沉积。

总之，雨水通过流入管120流入到导流板110内部，在雨水在导流板110内部螺旋向下运动的初始阶段，从雨水中分离出粗粒沉淀物、漂浮物和油，而在运动方向改变之后，雨水在导流板110外部缓慢地向上运动时，从雨水中分离出细粒沉淀物。

因而，随雨水流入到导流板110内部的油和漂浮物通过在水面漂浮而被分离。此外，粗粒沉淀物通过有孔倾斜裙部130的贯通孔131运动到沉淀物储存室140内并储存在其中，而细粒沉淀物通过有孔倾斜裙部130的导向孔132运动到沉淀物储存室140内并储存在其中。已经将漂浮物和沉淀物清除的处理过的雨水在导流板110外部螺旋地向上运动，并通过流出管150排出到分离壳体100外部。

与此同时，当雨水在导流板110外部的环形空间内流动时，存在于环形空间中的空气上升并通过通风道160排出到分离壳体100的上部，从而雨水能够更自由地流动。通过分离物清除孔170可以定期地观察并清除漂浮在导流板110内部中央空间水面上的漂浮物和储存在沉淀物储存室140中的沉淀物。

具有上述结构和操作的本发明涡流分离装置可以设置在分支雨水管道上以在下雨的初始阶段进行雨水处理，并且可以适用于新开发地区以及新开发住宅区。此外，本发明也可以适用于道路、停车场、维修车间、工厂、或湖泊周围的雨水前处理过程。

如上所述，在根据本发明的用于从雨水中分离出漂浮物和沉淀物的涡流分离装置中，流入管连接至设置在分离壳体内侧的导流板，而流出管连接至分离壳体。因此，在导流板内侧的中央空间内从雨水中分离出粗粒沉淀物、漂浮物和油，在导流板内雨水的回转半径相对较小。在导流板外侧限定的环形空间内从雨水中分离出细粒沉淀物，在环形空间内雨水的回转半径相对较大。从而，下雨时在污染程度相对较高的初始阶段，本发明既可以从雨水中分离出粗粒沉淀物和漂浮物，又可以分离出细粒沉淀物。

而且，从其中心向其外缘倾斜的有孔倾斜裙部设置在导流板下方。穿过有孔倾斜裙部的中央和周边分别形成贯通孔和导向孔。因此，当雨水在导流板内部运动时，有孔倾斜裙部引导粗粒沉淀物的运动穿过贯通孔进入沉淀物储存室。另外，有孔倾斜裙部引导细粒沉淀物的运动穿过导向孔进入沉淀物储存室，同时雨水在离心力作用和有孔倾斜裙部的倾斜作用下从导流板的内部向导流板的外部流动。而且，在本发明中，漂浮物在水面上漂浮的位置和穿过其运动至并储存于沉积室中的贯通孔，沿同一条线彼此对齐。因此，方便地，首先清除位于导流板内侧上部位置的漂浮物和油，然后清除储存在沉淀物储存室内的沉淀物。而且，当安装涡流分离装置时，或对其进行维护时，本发明使得工人可以容易地接近分离壳体内部和沉淀物储存室。因此，可以容易地实现涡流分离装置的安装与维护。

此外，本发明不需要动力，所以没有驱动单元。而且，因为本发明没有诸如过滤介质之类的任何消耗件，所以很容易维护。另外，本发明的涡流分离装置处理范围广且可以进行大量处理。而且，压头损失显著降低，且没有物质的二次夹带(re-entrainment)。此外，本发明的涡流分离装置的优点在于将交通障碍降至最小，且设计和实现过程很容易。

尽管为了示例目的公开了本发明的优选实施例，但是本发明并不局限于优选实施例的结构和操作。而且，对于本领域的技术人员来说，在不背离所附权利要求公布的本发明范围和精神的前提下，本发明可以有各种更改、替换和变化。所作的任何更改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种涡流分离装置，用于从中央流入雨水中分离出漂浮物和沉淀物，包括：

分离壳体；

导流板，设置在所述分离壳体内部并由连接板支撑；

流入管，连接至所述导流板并延伸到所述分离壳体外部，从而所述雨水通过所述流入管流入到所述导流板内部；

有孔倾斜裙部，设置于所述导流板下方，以将所述沉淀物引导至沉淀物储存室底部，并防止所述沉淀物再次悬浮；以及

流出管，在所述连接板下方的位置连接至所述分离壳体，并延伸到所述分离壳体外部，从而所述雨水通过所述流出管排出。

2.根据权利要求1所述的涡流分离装置，其中，所述流入管沿切向连接至所述导流板，使得流入到所述导流板内部的所述雨水围绕所述导流板的中心轴线旋转。

3.根据权利要求1所述的涡流分离装置，其中，所述有孔倾斜裙部从其中央向其外侧向下倾斜，以便可以将流入到所述导流板内部并螺旋地向下运动的所述雨水引导至所述导流板外部。

4.根据权利要求3所述的涡流分离装置，其中，所述有孔倾斜裙部在其中央具有贯通孔，从而所述沉淀物通过所述贯通孔运动到所述沉淀物储存室内，并且所述有孔倾斜裙部在周边具有至少一个导向孔，从而将细粒沉淀物通过所述导向孔引导至所述沉淀物储存室内。

5.根据权利要求1所述的涡流分离装置，进一步包括：

导向斜槽，设置在所述导流板内侧的所述流入管一端，以引导所述雨水的流动。

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