CN105421569B - 旋流竖井式消能跌水井 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋流竖井式消能跌水井，包括内井筒和外井筒，外井筒上部连接有进水管，外井筒下部连接有出水管，内井筒与外井筒围成一环形旋流空间，环形旋流空间内自上而下盘旋布置有多块隔板形成旋流排水通道。通过盘旋布置的隔板及外井筒与内井筒的井壁改变水的流向以降低水的流速，达到跌水和消能的目的，把平面中要解决的问题，在竖向上一并解决，从而减小工程占地面积。本发明提供的跌水井可不受跌差和进水管径的限制，适用范围广，适用于市政、铁道、石油、水利等建筑行业的雨水及污水管网工程。

Description

旋流竖井式消能跌水井

技术领域

本发明属于排水工程技术领域，具体涉及一种旋流竖井式消能跌水井，适用于市政、铁道、电力、水利等行业的排水工程中。

背景技术

市政、铁道、电力、水利、建筑等行业现有的跌水井只有竖管式、竖槽式和阶梯式三种，其中，（1）竖管式跌水井通过竖向管道改变水的流向，降低水的能量，起到消能的目的，按国家标准图，其适用于进水管径不大于200mm、管道跌差小于6m的情况；（2）竖槽式跌水井通过竖槽改变水的流向，降低水的能量，起到消能的目的，按国家标准图，其适用于管径不大于400mm、跌差小于4m的情况；（3）阶梯式跌水井通过阶梯跌水，改变水的流向，降低水的能量，起到消能的目的，按国家标准图，其适用于管径700～1500mm、管道跌差小于2m的情况。在排水管上下游高差超过6m地段，或排水管径大于200mm、400mm、1500mm的地方，现有的跌水井无标准图可选用，上述三种跌水井进水管径和跌差都受到限制，使用范围受限，有的地方可能要采用多级跌水，不仅跌水井数量增加，投资大、占地大、同时也影响美观。

目前，深隧排水工程在我国大城市规划建设，用于收集城市中心的雨、污水，输送至郊外的污水处理厂集中处理，深隧的深度达20～50m，需设置跌水井将城中的雨、污水引至深隧中，要求具有接纳管道、跌水、消能、排气能功能，而现有的跌水井都无法同时有效解决跌水、消能及排气的功能。

发明内容

本发明实施例提供一种旋流竖井式消能跌水井，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种旋流竖井式消能跌水井，包括内井筒和外井筒，所述外井筒上部连接有进水管，所述外井筒下部连接有出水管，所述内井筒与所述外井筒围成一环形旋流空间，所述环形旋流空间内自上而下盘旋布置有多块隔板形成旋流排水通道。

作为实施例之一，所述内井筒上设有透气结构，所述内井筒的内腔形成排气通道，所述内井筒顶部设有排气口。

作为实施例之一，所述透气结构包括多个透气孔，多个所述透气孔沿竖直方向在所述内井筒筒壁上盘旋布置，与多块所述隔板构成双螺旋结构。

作为实施例之一，所述透气结构包括多层透气层，所述透气层包括环设于所述内井筒筒壁上的多个透气孔。

作为实施例之一，至少于最底端隔板旋流出口端与所述出水管之间沿旋流方向的出水通道上设有挡板。

作为实施例之一，所述挡板上设有多个透水孔。

作为实施例之一，所述旋流排水通道上部的隔板布置密度大于下部的隔板布置密度。

作为实施例之一，所述外井筒水平截面为圆形或椭圆形，所述进水管与所述外井筒相切连接。

作为实施例之一，所述隔板水平设置或沿高度方向向下倾斜设置；水平设置时，相邻两隔板通过竖向连接板连接。

作为实施例之一，所述外井筒顶部设有检修人孔，所述检修人孔位于最顶端隔板的正上方。

本发明实施例至少实现了如下有益效果：通过盘旋布置的隔板及外井筒与内井筒的井壁改变水的流向以降低水的流速，达到跌水和消能的目的，把平面中要解决的问题，在竖向上一并解决，从而减小工程占地面积。本实施例提供的跌水井可不受跌差和进水管径的限制，适用范围广，适用于市政、铁道、石油、水利等建筑行业的雨水及污水管网工程，可替代国家标准图《市政排水管道工程及附属设施》（06MS201）和《排水检查井》（02S515）”中的跌水井，解决国家标准图《市政排水管道工程及附属设施》（06MS201）和《排水检查井》（02S515）”中未涵盖的范围，填补该工程领域的空白。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的旋流竖井式消能跌水井的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的旋流竖井式消能跌水井的主视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的旋流竖井式消能跌水井的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3，本发明实施例提供一种旋流竖井式消能跌水井，包括内井筒3和外井筒2，所述外井筒2上部连接有进水管1，所述外井筒2下部连接有出水管6，所述内井筒3与所述外井筒2围成一环形旋流空间，所述环形旋流空间内自上而下盘旋布置有多块隔板4形成旋流排水通道。其中，内井筒3位于外井筒2内，二者优选为同轴设置；进水管1靠近外井筒2顶部设置，出水管6优选为设于外井筒2底部；外井筒2和内井筒3可为圆形或椭圆形井筒，即水平截面为圆形或椭圆形，进水管1与出水管6均优选为与外井筒2筒壁相切连接，即进水切向进入上述环形旋流空间内，通过筒壁的摩擦、碰撞等可有效降低进水的动能。进水管1的安装高度可位于最上端的隔板4斜上方，进水切向进入外井筒2并沿外井筒2筒壁运动一段位移后再跌落至该隔板4上，导入旋流排水通道内。

接续上述跌水井的结构，各隔板4可水平设置或沿高度方向向下倾斜设置，水平设置时，相邻两隔板4通过竖向连接板连接，以避免水流由两隔板4之间的竖向空挡流出而直线下跌，此方式同样适用于倾斜设置的隔板4。相邻隔板4之间的间距可相同也可不同，优选地，所述旋流排水通道上部的隔板4布置密度大于下部的隔板4布置密度，在旋流排水通道上部，由于水流流速较高，可通过增大隔板4的布置密度，提高水流与隔板4碰撞、接触摩擦的频率，快速降低水流速度，同时，可减小水流对单块隔板4的摩擦力，提高隔板4的使用寿命；随着水流流速的降低，可相应减小隔板4的布置密度，降低建设成本。

如图1，作为本实施例的一种优选结构，所述内井筒3上设有透气结构，所述内井筒3的内腔形成排气通道，所述内井筒3顶部设有排气口。水流在与隔板4及筒壁碰撞、摩擦的过程中所夹带的气体逸出，通过透气结构排出，透气结构主要通过透气孔5实现透气，将环形旋流空间内产生的气体排出井外，使得井底与大气连通，保证水流通畅。透气结构可以采取如下方式：（1）包括多个透气孔5，多个所述透气孔5沿竖直方向在所述内井筒3筒壁上盘旋布置，与多块所述隔板4构成双螺旋结构；或者，（2）所述透气结构包括多层透气层，所述透气层包括环设于所述内井筒3筒壁上的多个透气孔5。上述透气孔5的布置方式中，应保证各透气孔5避开水流，避免水流由透气孔5进入内井筒3中。进一步地，可设置内井筒3底部与外井筒2底部连通，一方面，使得环形旋流空间底部的水流可进入内井筒3内，起到一定的缓冲作用，进一步降低水流的流速；另一方面，则可解决上述水流由透气孔5进入内井筒3内的问题；再者，由于气流中或多或少会携带液滴，这部分液滴沉积在内井筒3底部，也可排出。

如图1和图2，至少于最底端隔板4旋流出口端与所述出水管6之间沿旋流方向的出水通道上设有挡板7。挡板7的作用在于挡住跌落至环形旋流空间底部的水流与出水管6之间的流通通道，使得水流需越过该挡板7后再由出水管6排出，可进一步对水流进行消能，降低水流流速。挡板7可设置多块，将环形旋流空间底部分隔成多个区域，使得水流需“跨越”重重障碍之后进入出水管6。进一步优化，各挡板7上可设置多个透水孔，一方面可进一步降低水流流速，另一方面，可降低水流对挡板7的冲击，提高挡板7的使用寿命。

如图1，所述外井筒2顶部设有检修人孔8，所述检修人孔8位于最顶端隔板4的正上方，该检修人孔8与上述盘旋布置的隔板4形成盘梯式检修通道，方便检修人员操作，相较于现有的跌水井检修方式（如悬吊进入井内检修），可有效提高检修操作的安全性。

本实施例提供的跌水井适用于市政、铁道、电力、水利、建筑等行业，根据各行业工程点的特点，按照不同材料，可制造成钢结构、玻璃钢、预支钢筋混凝土等材料的设备成品，亦可采用钢筋混凝土现浇成构筑物，应用于各行业给排水工程中。

本发明实施例至少实现了如下有益效果：通过盘旋布置的隔板4及外井筒2与内井筒3的井壁改变水的流向以降低水的流速，达到跌水和消能的目的，把平面中要解决的问题，在竖向上一并解决，从而减小工程占地面积。本实施例提供的跌水井可不受跌差和进水管1径的限制，适用范围广，适用于市政、铁道、石油、水利等建筑行业的雨水及污水管网工程，可替代国家标准图《市政排水管道工程及附属设施》（06MS201）和《排水检查井》（02S515）”中的跌水井，解决国家标准图《市政排水管道工程及附属设施》（06MS201）和《排水检查井》（02S515）”中未涵盖的范围，填补该工程领域的空白。本实施例提供的跌水井可有效协同解决跌水井的跌水、消能及排气目的，满足不同工程需要。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋流竖井式消能跌水井，其特征在于：包括内井筒和外井筒，所述外井筒上部连接有进水管，所述外井筒下部连接有出水管，所述内井筒与所述外井筒围成一环形旋流空间，所述环形旋流空间内自上而下盘旋布置有多块隔板形成旋流排水通道；

所述内井筒上设有透气结构，所述内井筒的内腔形成排气通道，所述内井筒顶部设有排气口；

所述透气结构包括多个透气孔，多个所述透气孔沿竖直方向在所述内井筒筒壁上盘旋布置，与多块所述隔板构成双螺旋结构；

在最底端隔板旋流出口端与所述出水管之间沿旋流方向的外井筒底部设有挡板；

所述进水管与所述出水管均与外筒井的筒壁相切连接；

所述隔板水平设置或沿高度方向向下倾斜设置，相邻两隔板通过竖向连接板连接，以避免水流由两隔板之间的竖向空挡流出而直线下跌。

2.根据权利要求1所述的旋流竖井式消能跌水井，其特征在于：所述透气结构包括多层透气层，所述透气层包括环设于所述内井筒筒壁上的多个透气孔。

3.根据权利要求1所述的旋流竖井式消能跌水井，其特征在于：所述挡板上设有多个透水孔。

4.根据权利要求1所述的旋流竖井式消能跌水井，其特征在于：所述旋流排水通道上部的隔板布置密度大于下部的隔板布置密度。

5.根据权利要求1所述的旋流竖井式消能跌水井，其特征在于：所述外井筒水平截面为圆形或椭圆形。

6.根据权利要求1所述的旋流竖井式消能跌水井，其特征在于：所述外井筒顶部设有检修人孔，所述检修人孔位于最顶端隔板的正上方。