FI106220B - Alipaineviemärijärjestelmä - Google Patents

Description

106220

ALIPAINEVIEMÄRIJÄRJESTELMÄ - VAKUUMAVLOPPSSYSTEM

5 Keksinnön kohteena on menetelmä alipaineviemärijärjestelmän käyt tämiseksi patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaan.

Alipaineviemärijärjestelmässä viemäriputki on pidettävä alipaineisessa tilassa alipaineviemärijärjestelmälle tyypillisen jäteaineen kuljetuksen aikaansaamiseksi. Tällaisia alipaineviemärijärjestelmiä on kuvattu esimerkiksi julkai-10 suissa US 3,629,099, US 4,184,506 ja US 4,034,421. Tunnetut ratkaisut ovat kuitenkin suhteellisen monimutkaisia ja kalliita.

On myös tunnettua käyttää ejektoreita alipaineen kehittämiseksi alipaineviemärijärjestelmässä. US 4,034,421 kuvaa järjestelmää, jossa on neste-käyttöinen ejektori viemäriputken loppupäässä, joka ejektori kehittää jäteaineen 1 5 kuljetukselle tarvittavaa alipainetta. Tämä tunnettu järjestely on kallis koska on käytettävä erillistä kiertopumppua ejektorin käyttämiseksi. Myös alipainekehi-tyksen hyötysuhde on alhainen, ainoastaan noin 5%. Lisäksi ejektoriin syötetty käyttöväliaine on käsittelemätöntä jätettä, mikä asettaa erityisiä vaatimuksia kiertopumpulle ja ejektorille, esimerkiksi puhdistuksen jne. suhteen. Toisen nes-20 teen käyttäminen käyttöväliaineena olisi mahdollista, mutta se edellyttäisi, että « « 4 : kulkuneuvossa pidettäisiin ylimääräinen nestevarasto.

f e · US 4,791,688 kuvaa vastaavaa järjestelmää kuin US 4,034,421, • · · I..* jossa lisäksi käytetään ylimääräistä ulkopuolista ilmavarastoa jäteaineen kulje-• · · • « · tuksen varmistamiseksi.

• ♦ « • · i, 25 Muita alipaineviemärijärjestelmiä esitetään julkaisuissa SE 506 007, .···. US 5,813,061 ja US 5,873,135. Näissä tunnetuissa järjestelmissä viemäriput- • · · .**·. kessa tarvittava alipaine kehitetään ilmanpainekäyttöisellä ejektorilla, joka on • · · t-*.f muodostettu viemäriputken integroiduksi osaksi, joka sijaitsee suhteellisen lä- hellä kulloistakin viemäriputkeen tyhjennettäväksi tarkoitettua yksikköä. Tällai-30 nen yksikkö voi olla käymäläastia, jonka poistoaukko on normaalisti suljetun viemäriventtiilin kautta liitetty alipaineviemäriin. Nämä ratkaisut ovat yksinker- • · • · 2 106220 taisempia ja niissä on vähemmän osia kuin yllä kuvatuissa järjestelmissä. Siitä huolimatta nämä ratkaisut edellyttävät suuria ilmamääriä ja aikaansaavat myös huomattavan melutason.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä alipaineviemäri-5 järjestelmän käyttämiseksi, jolla yllä mainitut epäkohdat vältetään ja jonka avulla saavutetaan parannettu alipaineen kehitys, pienempi käyttöväliaineen kulutus, eli ilmankulutus ja vähäisempi energiankulutus, sekä matalampi käyt-tömelutaso. Tämä tavoite aikaansaadaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä.

10 Keksinnön perusajatuksena on varmistaa alipaineviemärijärjestelmän luotettava toiminta. Alipaineviemärijärjestelmässä alipaineen kehitys on pääasiallinen toimenpide, mutta alipainejärjestelmän tyhjennyspään puoleiset toimintahäiriöt on myös vältettävä. Tämä suoritetaan tehokkaasti varmistamalla järjestelmän alipaineen ja järjestelmän tyhjennyspään puoleisen pneumaattisen 1 5 paineen yhteinen vaikutus, mikä voidaan aikaansaada tuottamalla paineistettua käyttöväliainetta, esimerkiksi paineilmaa, tietyn ajanjakson, joka oleellisesti käsittää huuhtelukierron suorittamisen. Tyhjennyksen varmistamiseksi, paineilmaa voidaan, jos näin halutaan, syöttää ennalta määriteltyyn ajankohtaan asti vie-märiventtiilin sulkemisen jälkeen.

• 20 Paineilmaa syötetään edullisesti vielä lyhyesti viemäriventtiilin sulke- * c * · t : misen jälkeen jäteaineen tyhjennyksen riittäväksi varmistamiseksi.

‘ Paineilman kulutuksen suhteen voi kuitenkin olla edullista keskeyttää * · ♦ • · · syöttäminen hieman ennen viemäriventtiilin sulkemista, mikä useimmissa tapa- • · » * * * T.. uksissa on riittävää.

• · « • t » 25 Alipaineviemärijärjestelmässä, jossa alipaineviemärijärjestelmän vie- .**·. märiputken alavirtaosa, vyöhykkeellä, jossa ejektorin toiminta aikaansaa ali- • · · ·“*: painetta, lisäksi käsittää sisäisen joustavan letkuelimen, jonka ulkopinta sijait- • · · ,·««, see ympäröivän putkiosan seinämää vastakkain, ja mainitulla vyöhykkeellä put-

« I

• * · kiosan seinämässä olevan tuloaukon, on edullista, että käyttöväliainetta, eli 30 paineistettua ilmaa johdetaan käyttöväliaineen, eli paineilman sisäänviennistä ja « · • I · syötetään tuloaukon läpi joustavan letkuosan ulkopinnan ja ympäröivän put- 3 106220 kiosan seinämän väliin siten, että mainittu syöttäminen suoritetaan ajanjaksona ennen viemäriventtiilin avaamista. Tämä johtaa alipaineviemäriputken supistumiseen sen vyöhykkeen loppupäässä, jossa alipainetta kehitetään, mikä tehostaa alipaineen kehitystä ja vähentää ilmankulutusta.

5 Paineistettua ilmaa syötetään edullisesti ylipaineella alueella noin 0,0 ... 2,0 bar, edullisesti alueella 0,0 ... 0,7 bar. Ylipainetaso voidaan valita joustavan letkuelimen seinämäpaksuuden ja halutun supistusasteen pohjalta.

Paineistettua ilmaa syötetään edullisesti huuhtelukierron sinä ajanjaksona, jolloin supistuminen on tehokkainta, eli alipaineen kehittämisen aikana, 10 eli ennen viemäriventtiilin avaamista.

Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 7 mukaista ali-paineviemärijärjestelmää, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Alipaineviemärijärjestelmän edullisia suoritusmuotoja on esitetty patenttivaatimuksissa 8-13.

15 Seuraavasssa keksintöä selostetaan ainoastaan esimerkin avulla vii taten oheisiin kaaviomaisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kulkuneuvoyksikköön sovelletun paineilmajärjestel-män yleiskaaviota, kuvio 2 esittää alipaineviemärijärjestelmää, v.: 20 kuvio 3 esittää poikkileikkausta tällaisen järjestelmän varoventtiilistä, ; : : kuvio 4 esittää ejektorin aksiaalileikkausta, ‘ kuvio 5 esittää sivukuvaa kuvion 4 mukaisen ejektorin osana olevas- • · · • · · !..* ta letkuelimestä, • « · • · · ,-j·, kuvio 6 esittää päätykuvaa kuvion 5 mukaisesta letkuelimestä, su- • · · 25 pistetussa tilassa, ja .·*·. kuvio 7 esittää kaaviota alipaineviemärijärjestelmän toisiinsa liiittyvis- v · ♦ ♦ ***': tä käyttöjaksoista.

• · · . ,*·*, Kuvioni mukainen paineilmajärjestelmä, jota tässä tapauksessa on • · · sovellettu kulkuneuvoyksikköön 30, esimerkiksi junavaunuun, käsittää komp-30 ressorin 31, paineilmasäiliön 32, putkijärjestelmän 33 paineilman jakamiseksi

* M

paineilmasäiliöstä 32 useampaan junavaunussa olevaan käyttölaitteeseen, esi- • · « · 4 106220 merkiksi jarruyksikköön 34, joka on liitetty pyöräyksikköön 35, oven avaamis-ja sulkemismekanismeihin, eli oven toimilaitteeseen 36, jne.. Alipaineviemäri-järjestelmä, jota selostetaan yksityiskohtaisemmin seuraavassa viitaten kuvioihin 2-7, voi olla sovitettu liitettäväksi tällaiseen paineilmajärjestelmään. Viite-5 numero 11, jota käytetään vastaavasti myös seuraavassa, osoittaa käyttöväli-aineen sisäänvientiä, tässä tapauksessa putkea, joka yhdistää paineilmajärjes-telmän alipaineviemärijärjestelmään paineilman syöttämiseksi ejektoriin, joka muodostaa osan alipaineviemärijärjestelmästä. Keksintö ei edellytä ylimääräisiä kustannuksia paineilmajärjestelmää varten, jonka kapasiteetti yleensä on varsin 10 riittävä alipaineviemärijärjestelmän edellyttämää rajoitettua käyttöä varten. Pai-neilmakapasiteettia, mikäli tämä olisi tarpeen, voidaan helposti lisätä ylimääräisellä paineilmasäiliöllä tai laajentamalla olemassa olevaa säiliötä.

Mikäli jostain syystä olisi käytännöllisempää käyttää jotain muuta väliainetta kuin ilmaa, esimerkiksi kaasua, kaasuseosta tai nestettä, käyttöväliai-1 5 neena ejektorissa, tämä voidaan hyvin toteuttaa esillä olevan keksinnön puitteissa.

Kuviossa 2 viitenumero 1 osoittaa jätettä vastaanottavaa yksikköä, esimerkiksi käymäläastiaa, jonka tyhjennysaukko 2 on normaalisti suljettu vie- märiventtiilillä 3. Viemäriventtiili voi esimerkiksi olla lautasventtiili, joka voi olla '.v 20 julkaisussa US 4,713,847 kuvattua tyyppiä, liukuventtiili, palloventtiili, letku-< « < : venttiili tai vastaava. Alipaineviemäriputken ylävirtapuoli käsittää viemäriputken t f l ylävirtaosan 4, joka on suoraan liitetty viemäriventtiiliin 3. Käymäläastian 1 ♦ · ♦ tyhjentämiseksi, viemäriputken ylävirtaosaan 4 kehitetään alipainetta paineiste- • · « • « · tulla ilmalla toimivalla ejektorilla 5, joka muodostaa integroidun osan mainitusta • ♦ · 25 ylävirtaosasta. Ejektorista 5 myötävirtaan viemäriputki käsittää alavirtaosan 7.

.··♦. Viemäriputken alavirtaosa ei muodosta alipaineviemäriä, koska se on ejektorin ··· 5 painepuolella. Viemäriputken alavirtaosa 7 voi johtaa kulloinkin haluttuun • · · .«*. kohteeseen, edullisesti alipainejärjestelmän ulkopuolelle ja ilmanpaineiseen ti- laan. Esimerkkinä alavirtaosa 7 voi johtaa keräilysäiliöön 6. Keräilysäiliö 6 on y..' 30 alipainejärjestelmän ulkopuolella ja ilmanpaineisessa tilassa ilmastusventtiilin 6a • · kautta.

• · • ♦ 106220 Käymäläastian 1 tyhjentämiseksi käyttäjä voi käyttää painiketta 8 tai muuta sopivaa laitetta signaalin lähettämiseksi ohjauskeskukseen 9, joka ohjaa järjestelmän kaikkia toimintoja. Käynnistysjärjestelmä voi esimerkiksi myös olla pneumaattinen. Ohjauskeskus 9 avaa kaukosäädetyn käyttöväliaineen syöttö-5 venttiilin, eli ilmansyöttöventtiilin 10, joka on liitetty ejektoriin 5, jolloin paineistettua ilmaa syöksyy ejektoriin 5 paineilmajärjestelmään kytketystä putkesta 11. Paineilma toimii ejektorin käyttöväliaineena ja kehittää hyvin lyhyessä ajassa huomattavan alipaineen ejektorissa 5 ja viemäriputken ylävirtaosassa 4. Kun haluttu alipainetaso, so. suuruusluokkaa noin 10% ... 50%, edullisesti noin 10 25% ... 45% (vastaa noin 0,10 ... 0,50 harja 0,25 ... 0,45 haralle ilmanpai neen) oleva paineenalennus on saavutettu viemäriputken ylävirtaosassa 4, viemäriventtiili 3 nopeasti avautuu, ja käymäläastiassa 1 vallitseva ympäristön ilmanpaine välittömästi aikaansaa käymäläastian 1 sisällön työntymisen viemäriputken ylävirtaosaan 4. Ejektori 5 on tällöin vielä toiminnassa ja ylläpitää ali-15 painetta myötävirtaan jäteainetulpasta, joka hyvin nopeasti etenee käymäläas-tiasta 1 viemäriputken ylävirtaosan 4 läpi. Samanaikaisesti ejektori 5 puhaltaa viemäriputken alavirtaosan 7 tyhjäksi nesteestä tai liasta, jota saattaa esiintyä siinä. Ejektorin 5 viemäriputken alavirtaosassa 7 kehittämä pneumaattinen paine myötävaikuttaa jäteaineen kuljetuksessa mainitun alavirtaosan läpi.

20 Kun ejektori 5 on toiminnassa ja viemäriventtiili 3 on auki, käymälä- « « ‘ astiaan 1 syötetään myös haluttu määrä huuhteluainetta siten, että käymäläas- ;; ; tian sisäpinta puhdistuu. Tätä toimintaa ei kuvata yksityiskohtaisesti, sillä se • · · • ·· *..* on alalla hyvin tunnettu ja ei itsessään vaikuta keksinnön soveltamiseen.

• · · • · · Järjestelmä voi edullisesti myös olla varustettu järjestelyllä, jolla jär- • « · 25 jestelmää suojataan epätoivottuja paineiskuja vastaan.

.···. Ensinnäkin viemäriputken ylävirtaosa 4 voidaan varustaa paineantu- • · · ·*“. rilla 17, joka on liitetty ohjauskeskukseen 9. Paineen noustessa ylävirtaosassa «·· ,·*«, 4, paineanturi 17 nopeasti sukee ilmansyöttöventtiilin 10 ja täten lopettaa il-

I

* « * ....: man syöttämisen ejektoriin 5. Tällaisia paineiskuja voi syntyä, kun jäteaineen 30 kuljetuksessa syntyy väliaikainen tukkeuma tai hidastus ejektorista myötävir- :·!·. taan. Tällaisessa tilanteessa ejektorin toiminta nopeasti nostaa painetta viemä-« · 6 106220 riputkessa ja tämä paineennousu saattaa siirtyä ejektorista vastavirtaan käy-mäläastiaan, joka huuhtelun aikana on kytketty viemäriputkeen, ja voi tämän johdosta aikaansaada epätoivotun paineiskun väärään suuntaan (paluuvirtaus tai paluuhuuhtelu) käymälässä. Tästä ongelmasta vältytään pysäyttämällä ejek-5 tori ja paineen vähennys samanaikaisesti.

Vaihtoehtoinen järjestely vastaavia tilanteita varten voi olla varovent-tiili. Kuviossa 3 näytetään yksinkertainen varoventtiili, joka on joustavan letkun 12 muodossa. Letkua 12 ympäröi suojaputki 13 ja sitä on taivutettu noin 90° siten, että letkuun muodostuu taite 14 tai mutka. Letku pysyy taivutettuna joh-10 tuen taitteesta 14 oikealle olevan letkuosan painosta. Letkun 12 sisäosa on liitetty aukon 15 kautta viemäriputken ylävirtaosan 4 sisätilaan. Taite 14 sulkee letkun 12 kokonaan toimien täten takaiskuventtiilinä sillä ulkopuolinen ilmanpaine sulkee taitteen, erityisesti silloin kun letkun ulkopuolella oleva paine on korkeampi kuin ylävirtaosan 4 sisätilassa. Mikäli ylävirtaosassa 4 esiintyy yli-1 5 painetta, letku 12 on tämän paineen vaikutuksen alla ja suoristuu tämän johdosta asentoon 12a, jota näytetään katkoviivoilla. Tässä asennossa 12a avautuu aukko 14a muodostaen näin ollen läpivirtaustien kohdassa, jossa letku normaalisti on suljettu taitteen 14 avulla. Ylipaine voi tällöin purkautua aukon 14a läpi. Suojaputkella 13 on jatke 13a, joka yhdistää sen sopivalla tavalla « · < « <·' 20 viemäriputken alavirtaosaan 7, mikä ilmenee kuviosta 2, tai suoraan keräilysäi-> < « : liöön 6 tai muuhun haluttuun kohteeseen tavalla, joka mahdollistaa painovoi- ; . maan perustuvan virtauksen.

• · · * »* I..* Luonnollisesti voidaan käyttää edellä selostettujen järjestelyjen mu- » · » kaista yhdistelmää toiminnan luotettavuuden lisäämiseksi.

25 Kuten kuvion 7 yhteydessä yksityiskohtaisemmin selostetaan, ejek- tori 5 voidaan edullisesti sulkea hieman ennen tai hieman jälkeen viemärivent- • · · ·***: tiilin 3 sulkemisen. Tässä ajassa jäteaine saavuttaa ja ohittaa ejektorin 5. Kos- • · · r \ ka jäteainetta kuljetetaan eteenpäin ympäristön ilmanpaineen avulla on tärkeä- tä, että viemäriventtiili 3 pidetään auki riittävän pitkän ajan siten, että riittävä 30 ilmamäärä virtaa käymäläastian 1 poistoaukon 2 kautta viemäriputken ylävirta- • * · osaan 4. Kun viemäriventtiili 3, käymäläastian 1 tyhjennyksen jälkeen, jälleen 7 106220 suljetaan, ohjauskeskus 9 pitää sen suljettuna edullisesti ennalta määrätyn ajan sen varmistamiseksi, että kaikki jäteaine poistuu viemäriputken alavirtaosasta 7, esimerkiksi keräilysäiliöön 6, ennen kuin seuraava huuhtelukierto aloitetaan.

Kuvio 4 esittää edullista suoritusmuotoa keksinnön mukaisesta ejek-5 torista 5. Viemäriputken ylävirtaosa 4 muodostaa suuruusluokkaa noin 135° olevan kulman viemäriputken alavirtaosaan 7 nähden. Esitetyssä suoritusmuodossa ylävirtaosa 4 on pääasiallisesti vaakasuorassa ja alavirtaosa 7 on kalteva virtaussuunnassa alaspäin. On myös ajateltavissa, että viemäriputken ylävirta-osa 4 ja alavirtaosa 7 ovat oleellisesti yhdensuuntaisia, mutta eri tasoilla ja/tai 10 eri pystysuuntaisissa tasoissa, jolloin viemäriputken ylävirtaosa 4 hieman vastavirtaan ejektorista 5 on taitettu noin 45° sen kytkemiseksi ejektoriin. Kuviossa 4 esitetty suoritusmuoto on kuitenkin osoittautunut edulliseksi toiminnan luotettavuuden kannalta.

Ejektori voidaan kuitenkin suunnitella eri tavoilla seuraavien periaat-15 teiden pohjalta. Jos imuputki liittyy poistoputkeen kulmassa, on sopivaa että ejektoriin liitetty viemäriputken ylävirtaosa ja ejektorin myötävirran puolella oleva viemäriputken alavirtaosa muodostavat suuruusluokkaa ainakin noin 120° olevan kulman, edulisesti ainakin 135° (kuten yllä). Pienemmillä kulmilla on olemassa suurempi riski häiriöille jäteainevirtauksessa viemäriputken läpi. Mikäli \ v 20 viemäriputki kulkee oleellisesti lineaarisesti ejektorin läpi ja käyttöväliainetta < f % syötetään joko viemäriputkeen rengasmaisesti sovitettujen suuttimien läpi tai viemäriputken ulkopuolelta putkiseinämän läpi viemäriputken sisään ulottuvan • · * • ♦♦ I..* suuttimen läpi, on tärkeätä, että suutinelin varustetaan sellaisilla ohjauspin-• · · · · noilla, että riski jäteaineen tarttumiselle suutinelimeen tai sen kiinnityselimiin ♦ « · 25 käytännössä eliminoituu.

.***„ Ejektorin 5 käyttöväliaineena on paineilma, jota syötetään ejektoriin ··· ·“*: putken 11 kautta dynaamisella paineelle alueella noin 3 ... 10, edullisesti alu- «· · eella noin 4 ... 6 bar. Sitä syötetään ejektoriin 5 putken 11 päässä olevasta aukosta, jonka halkaisija on vain noin muutama millimetri, esimerkiksi alle 5 30 mm, ja se virtaa pääasiallisesti viemäriputken alavirtaosan 7 pituussuuntaisessa :v. suunnassa. Välittömästi myötävirtaan putkesta 11 ejektorin toiminta kehittää • · 8 106220 alipainetta, johon kuuluu vyöhyke, joka käsittää putkiosan 16, jonka pituus on muutamia kymmeniä senttimetrejä. Suurinpiirtein tämän vyöhykkeen keskiosassa, pituussuuntaisessa suunnassa, on joustavaa kumia oleva letkuelin 18, jonka ulkopinta sijaitsee ympäröivän putkiosan 16 seinämää vastakkain.

5 Tämän vyöhykkeen alueella, joka käsittää letkuelimen 18, putkiosa 16 on varustettu tuloaukolla 19, joka on liitetty putkiosaan 11a, josta saadaan paineistettua ilmaa. Tämä putkiosa 11a on johdettu putkesta 11, joka yhdistää paineilmajärjestelmän alipaineviemärijärjestelmään, vastavirtaan ilmansyöttö-venttiilistä 10.

10 Letkuelimen 18 muokkaamiseksi supistamalla joustavan letkuelimen 18 ulkopinnan ja ympäröivän putkiosan 16 seinämän välille voidaan muodostaa tila 26 (osoitettu katkoviivoilla kuviossa 4), so. painekammio, putkiosasta 11a tuloaukon kautta 19 saatavan paineistetun ilman avulla. Putkiosa 11a on edullisesti varustettu painesäätimellä 24 ja kolmitie-sulkuventtiilillä 23. Sulkuvent- 15 tiili 23 on varustettu välineillä putkiosan 16 ilmastamiseksi ympäristöön sen suljetussa tilassa. Paineistettu ilmaa syötetään joustavan letkuelimen 18 ulkopuolelle ja tilaan 26 joustavan letkuelimen muokkaamiseksi, eli supistamiseksi, tehokkaammin kuin mitä tapahtuisi pelkästään joustavan letkuosan sisällä vallitsevan alipaineen tai tyhjön vaikutuksesta. Sulkuventtiili 23 on yhteydessä t f ' 20 ohjauskeskukseen 9 ja siten painetta voidaan tuottaa huuhtelukierron sellaisena ; / ajanjaksona, jolloin joustavan letkuelimen supistaminen on edullisinta, eli kun l. ; alipaineen kehitys on aloitettu ja kunnes viemäriventiili 3 avataan. Painesäädin-• · · • · · !..* tä 24, joka on kytketty sarjaan sulkuventtiilin 23 kanssa, käytetään paineen • · · säätämiseksi joustavan letkuelimen 18 ympärillä. Painetta säädetään edullisesti • · · 25 ylipaineessa alueella noin 0 ... 2 bar, edullisesti alueella noin O ... 0,7 bar, riip-puen alipaineviemärijärjestelmän yleisestä mitoituksesta ja sovituksesta.

• « « ·*’*: Paineistettu ilmaa, kuten yllä on selostettu, syötetään joustavan let- • · · , r-\ kuelimen 18 ympärille putkiosasta 11 putkiosan 16 seinämässä olevasta tulo- aukosta 19 ja sitä syötetään samanaikaisesti kun ilmansyöttöventtiili 10 avau-,«.*·, 30 tuu putkeen 11. Painetta ylläpidetään joustavalla letkuelimellä 18, kunnes vie- I · * 11 märiventtiili 3 avataan, jolloin sulkuventtiili 23 suljetaan johtaen putkiosan 16 9 106220 sisätilan ilmastukseen (kts. kuvio 7, jossa joustavaa letkuelintä 18 ympäröivää paineilmaa osoitetaan vaakasuoralla pylväällä 23a). Paineen ylläpito ilmansyöt-töventtiilin 10 läpi putkesta 11 lopetetaan hieman ennen viemäriventtiilin 3 sulkemista tai hieman sen jälkeen.

5 Joustavan letkuelimen 18 ympärillä oleva paine on normaalisti ajalli sesti säädettävissä, mutta sitä voidaan myös ohjata ohjauskeskuksesta 9 ali-painevalvontaelimen 25 muodossa olevan varmuuslaitteen avulla, joka on sovitettu viemäriputken ylävirtaosan 4 yhteyteen ja joka esitetään yllä selostetun paineanturin 17 vieressä. Painevalvontaelin 25 tunnistaa alipainetason, jolla 10 paine on kytkettävä pois ja putkiosa 16 on ilmastettava ympäristöön.

Koska letkuelin 18 on taitettu tai kaksinkerroin taitettu sen myötävirran puoleisesta päästä, kuten kuviossa 4 ja 5 esitetään, sillä on suhteellisen laaja liikevapaus. Ejektorin 5 kehittämä alipaine yhteisvaikutuksessa paineistetun ilman kehittämän paineen kanssa, joka tuloaukon 19 kautta vaikuttaa let-15 kuelimeen 18, saattaa letkuelimen supistumaan taitteita muodostaen, kuten kuviossa 6 esitetään, ja täten aikaansaa painevaikutteisen pienennyksen ejektorin poistoputken poikkileikkauspinta-alassa. Letkuelimen supistustoiminnalla on erittäin edullinen vaikutus ejektorin 5 tehoon ja myötävaikuttaa ejektorin il-mankulutuksen vähentämiseen. Kun jäteainetta kulkee letkuelimen 18 läpi, tai- 4 < 20 tettu letkuelin laajentuu siten, että suuremmat kiinteät ainesosat myös voivat i r « ;*'/ kulkeutua vaikeuksitta sen läpi. Painevaikutteinen muokkaaminen, eli letkueli- f > < ‘ men 18 supistuminen, nostaa supistuksen valvonta-astetta ja edistää ejektorin • « · • · · alipaineen kehitystä vähentäen ilmankulutusta. Letkuelimen 18 ohjattu toiminta • · · .···. vähentää sen värähtelyä johtaen alempaan melutasoon.

• · « 25 Kuten kuviosta 5 ilmenee, letkuelin 18 käsittää, sen sisätulopäässä, :***. jäykistimen, joka käsittää sylinterimäisen osan 21, josta neljä kehän suuntaista ·***: välimatkan päässä toisistaan olevaa, aksiaalista osaa 22 ulottuu melkein let- ♦ ·· ,cc\ kuelimen pituussuuntaiseen keskiosaan sen kaksinkerroin taitetussa tilassa.

" f e « « « • Jäykistin on yhtenevä osa letkuelimen 18 kanssa ja on muodostettu lisäämällä ,·<«. 30 paikallisesti sen ainevahvuutta. Jäykistimen aksiaaliset osat 22 ohjaavat let-< · * · · ;v. kuelimen 18 supistumista siten, että aikaansaadaan säännölliset taitteet ja va- • · 10 106220 paa aukko 20 kuvion 6 mukaan, jossa letkuelin 18 nähdään sen myötävirran puoleisesta päästä. Kuvion 4 mukaisen suoritusmuodon mukaan, viemäriputken alavirtaosa 7 on halkaisijaltaan noin 40% suurempi kuin viemäriputken ylävir-taosa 4. Tämä vähentää tukkeuman tai hidastuneen virtauksen riskiä viemäri-5 putkessa.

Tällainen joustava letkuelin, tai letku, oleellisesti parantaa ejektorin tehoa, ja käytetyn paineistetun ilman määrää voidaan näin vähentää, monessa tapauksessa jopa 2/3. Joustava letkuelin 18 on edullisesti asennettu välittömästi myötävirtaan jaksosta, jossa ejektorin imuputki liittyy ejektorin poisto-10 putkeen. Joustavan letkuelimen parhaimman toiminnan aikaansaamiseksi, joustavan letkuelimen myötävirran puoleinen pää käsittää mainitut aksiaalisesti suuntautuneet jäykistinosat, jotka antavat ohjausvaikutuksen joustavan letkuelimen supistusliikkeelle, erityisesti sen alkuvaiheessa.

Esimerkin antamiseksi, sopivasti suunnitellun joustavan letkuelimen 15 18, jonka seinämävahvuus on noin 1 mm, jonka jäykistinosien 21,22 seinämä- vahvuus on noin 2 mm, jonka pituus on noin 110 mm ja joka on sovitettu viemäriputkeen, jonka halkaisija on noin 54 mm, supistuminen voi johtaa siihen, että keskellä olevan vapaan aukon 20 halkaisija on ainoastaan noin 10 mm. Joustava letkuelin 18, jonka seinämävahvuus on ainoastaan noin 1 mm voi olla • e ( t 20 helposti muokattavissa, mutta toisaalta se on hyvin altis kulumiselle ja esimer- t ' e ; · kiksi teräville esineille, jotka voi seurata mukana jäteaineen huuhtelun yhtey- t . i dessä. Näin ollen, voi olla edullista lisätä joustavan letkuelimen 18 ainevah- • · · * «· vuutta, jopa noin suuruusluokkaan 12 mm, edullisesti alueelle noin 0, 5 ... 12 *·* * .···. mm. Letkuelimeen 18 kohdistettavaa painetta on vastaavasti lisättävä sen su-• · · 25 pistumisen aikaansaamiseksi. Tämä voidaan tehokkaasti suorittaa yllä seloste- ·’**. tulla tavalla. Lisäetuna letkuelimellä, jolla on suurempi seinämävahvuus on sen ··· ·***: vakavuus, eli vähentynyt värähtely, mikä huomattavasti alentaa alipaineviemä- ··· /"/ rijärjestelmän melutasoa.

<· i i ;·· Kuvio 7 esittää käymäläastian 1 huuhtelukierron toimintajaksoja ku- ,<«·, 30 vion 2 mukaisessa järjestelmässä. Aika-arvot, jotka annetaan seuraavassa on i « <«· •« · « « « « « « « 11 106220 vain annettu esimerkkeinä huuhtelukierron yleisen ajankäytön havainnollistamiseksi.

Huuhtelukierto käynnistetään käyttämällä painonappia 8 lyhyen ajanjakson, sekunnin murto-osan, mikä esitetään pylväällä 8a. Tämä aktivoi 5 ejektorin 5, joka toimii noin 5...6 sekuntia, mikä esitetään pylväillä 5b ja 5c vastaavasti. Samanaikaisesti paineistettua ilmaa syötetään myös joustavan let-kuosan 18 ympärille, mikä esitetään pylväällä 23a, putkiosan 11 a ja tuloaukon 19 läpi letkuosan 18 hallitun supistumisen aikaansaamiseksi ja täten ejektorin 5 alipaineen kehityksen tehostamiseksi ja vakauttamiseksi. Noin 2,5 sekuntia 10 sen jälkeen, kun ejektori 5 on aktivoitu, viemäriventtiili 3 avataan ja pidetään auki noin 3 sekuntia, mikä esitetään pylväällä 3a. Kun viemäriventtiili 3 avataan, paineistetun ilman syöttö (23a) letkuosalle 18 lopetetaan ja supistuksen aikana muodostunut tila 26 ilmastetaan ympäristöön kolmitie-sulkuventtiilin 23 kautta. Ejektorin toiminta vähentää painetta viemäriputken ylävirtaosassa 4 15 noin 40kPa, mikä esitetään käyrällä 4a, ennen viemäriventtiilin 3 avautumista. Kun viemäriventtiili 3 avautuu, paine ylävirtaosassa 4 alkaa nousta, ja, sen ajan sisällä, kun viemäriventtiili 3 pidetään auki, saavuttaa alkuperäisen arvonsa. Viemäriventtiilin 3 sulkemisen jälkeen paine voi hieman laskea noin 0,5 sekunnin ajanjakson sisällä johtuen ejektorin 5 aikaansaamasta paineesta, edellyttä- « t < « v·' 20 en, että se pidetään toiminnassa (pylväs 5c), kunnes (lyhyen ajan sen jälkeen ; : kun) viemäriventtiili 3 suljetaan. Ejektorin pidempi toiminta-aika (pylväs 5c) voi 1 c V I olla edullinen sen varmistamiseksi, että kaikki jäteaine on asianmukaisesti tyh-• * · • ·· jennetty viemäriputkesta. Vaihtoehtoisesti ejektori 5 voidaan pitää toiminnassa • · · lyhyemmän ajan (pylväs 5b), jolloin se pysäytetään (hieman, esimerkiksi noin • · · 25 0,5 sekuntia) ennen viemäriventtiilin 3 sulkemista. Tämän jälkeen järjestelmä voidaan lukita ajaksi T, esimerkiksi 5 sekuntia, jotta vältytään liian tiheästi tois-

Ml ·***: tuvilta huuhteluilta, mikä voisi johtaa toimintahäiriöihin järjestelmässä.

···

Ejektoria 5 voidaan myös käyttää pidempään (pylväs 5a) viemäri- • ·« ·:··· venttiilin 3 sulkemisen jälkeen, mikäli tämä olisi edullista tyhjennystä varten.

.«··. 30 Tämä kuitenkin vaikuttaisi ilman ja energian kulutukseen, joita selostetaan yksi- I · « « · tyiskohtaisemmin jäljempänä.

• · 12 106220

Ejektoriin tapahtuva ilmansyöttö voi olla suuruusluokkaa alueella noin 500 ... 1500 litraa/minuutti, jolloin ilman tilavuus lasketaan standardilämpöti-lassa ja -paineessa (0°C, standardi ilmanpaine). Tietysti on edullista vähentää ejektoriin syötettyä ilmamäärää niin paljon kuin mahdollista ottamatta kuiten-5 kaan riskejä järjestelmän varman toiminnan suhteen, sillä mitä pienempi ilman-kulutus sitä pienempi energiankulutus.

Tyhjennyskierroksen energiankulutukseen vaikuttaa myös sen alipaineeseen saatettavan tilan tilavuus. Mitä pienempi tilavuus, sitä pienempi energiankulutus. Alipaineeseen saatettavan viemäriputken osa ei kuitenkaan saa 10 olla liian lyhyt, sillä silloin alipainetilavuus on liian pieni käymäläastian tehokkaan tyhjennyksen aikaansaamiseksi.

Esitetyssä suoritusmuodossa, esimerkin antamiseksi, ja tapauksessa, jossa käytetään keräilysäiliötä 6, etäisyys L viemäriventtiilin 3 ja ejektorin 5 välillä voi esimerkiksi ollan noin 1 ... 10 m, edullisesti alueella noin 2 m. Viemäri-1 5 putken alavirtaosan 7 pituus voi tällöin olla useampi metri siten, että ejektori 5 sijoittuu viemäriventtiilistä 3 keräilysäiliöön 6 ulottuvan ja viemäriputken ylävir-taosasta 4 ja alavirtaosasta 7 muodostavan viemäriputken päiden väliin, eikä viemäriputken toiseen päähän.

On kuitenkin edullista sijoittaa ejektori suhteellisen lähelle viemäri- I I t « 20 putken tyhjennyspäätä, so. esimerkiksi niin lähelle keräilysäiliötä kuin mahdol- I (

t I I

; lista, sillä tämä varmistaisi asianmukaisen ja tehokkaan jäteaineen tyhjennyk- < < V ‘ sen. Suunnitelemmalla viemäriputken alavirtaosa 7 mahdollisimman lyhyeksi, • · » • · · myös ilmankulutusta voidaan minimoida. Ejektori voitaisiin jopa sijoittaa keräi- • · · lysäiliöön, jolloin mainitun alavirtaosan pituus olisi käytännössä lähellä O m.

• · o 25 Toisaalta, ejektorin huoltoa ja/tai korjausta varten, voi olla edullista, että ejek- :**. tori olisi sijoitettuna mahdollisimman lähelle käymäläastiaa tai jotain muuta jä- • · · tettä vastaanottavaa yksikköä, jota on tarkoitus tyhjentää alipaineviemäriin.

··· c“\ Yllä mainitut toisiinsa liittyvät arvot on annettu vain esimerkkeinä ja • j«· j ovat riippuvaisia alipaineviemärijärjestelmän mitoituksesta ja sovituksesta.

« « < · « « I I I < « I « C « « · 13 106220

Esimerkiksi aika-arvot, joita selostetaan kuvion 7 yhteydessä, ovat muun muassa, suoraan riippuvaisia viemäriputken osien kulloisistakin pituuksista. Tämän havainnollistamiseksi voidaan antaa seuraava esimerkki.

Viemäriputken ylävirtaosan 4 pituuden ollessa esimerkiksi 2 m, vie-5 märiputken alavirtaosan 7 pituuden ollessa esimerkiksi lähellä 0 m (eli ejektori 5 muodostaa viemäriputken pään tai ejektori 5 on sijoitettu keräilysäiliöön 6), ejektorin toiminta-aika voisi olla 4 sekuntia ja viemäriventtiilin avausaika 3a 2 sekuntia. Ejektori 5 voitaisiin sulkea samaan aikaan kuin viemäriventtiili 3 suljetaan, sillä jäteaineelle ei olisi välimatkaa sen edelleen kuljettamiseksi.

10 Mitä pitempi ylävirtaosa 4 on, sitä suurempi alipaineeseen saatetta van tilan suhteellinen tilavuus, mikä tarkoittaa ejektorin pidempää toiminta-aikaa. Sama koskee alavirtaosaa, jos tehokas tyhjennys on varmistettava kaikkina ajankohtina. Tämä tietysti myös vaikuttaa viemäriventtiilin toiminta-aikaan. Viemäriputken muoto, eli kulmat, mutkat, suorat osuudet, jne., myös 15 vaikuttavat toiminta-ajanjaksoihin.

Keksinnön mukaiseen alipaineviemärijärjestelmään voidaan sisällyttää useampi käymäläastia, tai muu jätettä vastaanottava yksikkö. Näin ollen viemäriputken ylävirtaosa voi olla haaroitettu ja useampi haara kytkettynä kulloiseenkin käymäläastiaan, vaikkakin käymäläastioiden lukumäärä ei saisi olla I ( I · ]'·' 20 liian suuri, jolloin paineilman kulutus olisi liiallinen. Tämän takia tyypillisesti pari l · f ; käymäläastiaa on liitetty ejektoriin kahden haaran omaavan ylävirtaosan kautta.

< < • c .1 Edullisesti ohjauskeskus estää kahden käymälän tyhjentämisen samanaikaises- • · ♦

• M

,1;.* ti. Keksintöä voidaan myös soveltaa erityyppisiin kulkuneuvoihin, käsittäen lai- • · · vayksiköt, kuten edellä on esitetty, ja myös kiinteisiin asennuksiin.

• i · 25 Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan useat muunnelmat siitä ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

··· M· • · ··· « « · • « • « « « · • · a « · ·

« I

« a a aa · a a a a · • · 14 106220

Patenttivaatimukset 1. Menetelmä alipaineviemärijärjestelmän käyttämiseksi, joka käsittää jäteainetta vastaanottavan yksikön (1), joka on tarkoitettu 5 tyhjennettäväksi aika ajoin tämän poistoaukon (2) kautta, viemäriventtiilin (3) jäteaineen virtauksen ohjaamiseksi jäteainetta vataanottavasta yksiköstä poistoaukon (2) läpi, viemäriputken, jossa on ylävirtaosa (4), joka on liitetty viemäriventtiiliin (3), ja alavirtaosa (7), joka muodostaa viemäriputken pois-topään, ja ejektorin (5), jossa on käyttöväliaineen sisäänvienti (11) ja joka 10 on integroitu viemäriputkeen siten, että viemäriputken ylävirtaosa (4) muodostaa ejektorin imuputken ja viemäriputken alavirtaosa (7) muodostaa ejektorin poistoputken, jossa menetelmässä käyttöväliainetta syötetään ejektoriin (5) käyttöväliaineen sisäänviennin (11) 1 5 kautta, jolloin muodostuu alipainetta viemäriputken ylävirtaosaan (4), viemäriventtiili (3) avataan, jolloin ympäristön ilmanpaine työntää jäteainetta vastaanottavassa yksikössä (1) olevan jäteaineen viemäriputken ylävirta-osaan (4) ja sen läpi, jäteainetta siirretään edelleen viemäriputken alavirtaosan (7) läpi ejektorin • < f 4 20 (5) viemäriputken alavirtaosaan (7) kehittämän pneumaattisen paineen < i · ; avulla, ja jossa menetelmässä < t t t V viemäriventtiili (3) suljetaan jäteainetta vastaanottavan yksikön (1) tyhjen- • *·* .·;·[ tyessä, • # i tunnettu siitä, että * · · 25 käyttöväliainetta syötetään ejektoriin (5) ajanjaksona (5a-5c), joka oleelli- :***· sesti käsittää ajanjakson (3a), jolloin viemäriventtiili (3) on auki, ja että vie- • · · ·”*: märiputken alavirtaosassa (7) ylläpidetään pneumaattista painetta mainittu- « na ajanjaksona.

* < » <:·«· 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käyttöväli- ,·«·. 30 aineen syöttäminen ejektoriin (5) lopetetaan hieman ennen (5b) viemärivent-• · « « · tiilin (3) sulkemista.

• « • · 15 106220 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käyttöväli-aineen syöttäminen ejektoriin (5) lopetetaan hieman viemäriventtiilin (3) sulkemisen jälkeen (5c).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa alipaineviemärijärjestel-5 mä viemäriputken alavirtaosan (7) alueella, vyöhykkeellä, jossa ejektorin (5) toiminta aikaansaa alipainetta, lisäksi käsittää sisäisen joustavan letkueli-men (18), jonka ulkopinta sijaitsee ympäröivän putkiosan (16) seinämää vastakkain, ja mainitulla vyöhykkeellä putkiosan (16) seinämässä olevan tuloaukon (19), tunnettu siitä, että käyttöväliainetta johdetaan käyttöväliai-10 neen sisäänviennistä (11) ja syötetään tuloaukon (19) läpi joustavan let- kuosan (18) ulkopinnan ja ympäröivän putkiosan (16) seinämän väliin ja että mainittu syöttäminen suoritetaan ajanjaksona (23a) ennen viemäriventtiilin (3) avaamista.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käyttövä-15 liainetta syötetään ylipaineella alueella noin 0,0 ... 2,0 bar, edullisesti alueella noin 0,0 ... 0,7 bar.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käyttöväliainetta syötetään ajanjaksona (23a), joka alkaa samana aikana, kun ejektorin (5) käyttöväliaineen syöttämisen ajanjakso (5a-5c) alkaa, ja joka loppuu, • < i i ‘•‘l’ 20 kun viemäriventtiili (3) avataan, ja että syötetty käyttöväliaine lasketaan ί * 1 ;1V ympäristöön syöttö ajanjakso n (23a) lopussa.

ί ΐ \ < · t V ) 7. Alipaineviemärijärjestelmä, joka käsittää jäteainetta vastaanottavan yksikön • ♦· (1), joka on tarkoitettu tyhjennettäväksi aika ajoin tämän poistoaukon (2) • · · kautta, viemäriventtiilin (3) jäteaineen virtauksen ohjaamiseksi jäteainetta • · m 25 vastaanottavasta yksiköstä poistoaukon (2) läpi, viemäriputken, jossa on :***· ylävirtaosa (4), joka on liitetty viemäriventtiiliin (3), ja alavirtaosa (7), joka ·*": muodostaa viemäriputken poistopään, ja ejektorin (5), jossa on käyttöväliai- .**. neen sisäänvienti (11) ja joka on integroitu viemäriputkeen siten, että vie- <«« *:*·· märiputken ylävirtaosa (4) muodostaa ejektorin imuputken ja viemäriputken ,·*·. 30 alavirtaosa (7) muodostaa ejektorin poistoputken, joka viemäriputken alavir-* · <«« jv. taosa (7), vyöhykkeellä, jossa ejektorin (5) toiminta aikaansaa alipainetta, • « 16 106220 käsittää sisäisen joustavan letkuelimen (18), jonka ulkopinta sijaitsee ympäröivän putkiosan (16) seinämää vastakkain, jolloin mainitulla vyöhykkeellä putkiosan (16) seinämään on sovitettu tuloaukko (19), tunnettu siitä, että tuloaukko (19) on liitetty käyttöväliaineen sisäänvientiin (11) käyttöväliai-5 neen syöttämiseksi joustavan letkuosan (18) ulkopinnan ja ympäröivän putkiosan (16) seinämän väliin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen alipaineviemärijärjestelmä, tunnettu siitä, että joustavan letkuosan (18) seinämäpaksuus on alueella noin 0,5 ... 12 mm.

10 9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen alipaineviemärijärjestelmä, tunnettu siitä, että käyttöväliaineen syöttöventtiili (10) on sovitettu käyttöväliaineen si-säänviennin (11) ja ejektorin (5) väliin, putkiosan (16) seinämässä oleva tuloaukko (19) on liitetty putkiosaan (11a), joka on liitetty käyttöväliaineen sisäänvientiin (11), ja että putkiosa (11a) on johdettu käyttöväliaineen si- 15 säänviennistä (11) käyttöväliaineen syöttöventtiilistä (10) vastavirtaan.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen alipaineviemärijärjestelmä, tunnettu siitä, että putkiosa (11a) on varustettu painesäätimellä (24) ja kolmitie-sulkuventtiilillä (23).

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen alipaineviemärijärjestelmä, tunnet-

I I ( I

20 tu siitä, että sulkuventtiili (23) on yhdistetty alipaineviemärijärjestelmän oh- t ( e ; ; jauskeskukseen (9), joka myös on yhdistetty käyttöväliaineen syöttöventtii- liin (10).

• · ·

• M

,*··! 12- Patenttivaatimuksen 11 mukainen alipaineviemärijärjestelmä, tunnet- • · * tu siitä, että viemäriputken ylävirtaosa (4) on varustettu varmuuslaitteella • · · 25 (25), joka on yhdistetty ohjauskeskukseen (9) ja sulkuventtiiliin (23), ja että varmuuslaite on alipainevalvontaelin (25).

··« 13. Patenttivaatimuksen 7 mukainen alipaineviemärijärjestelmä, tunnettu siitä, että aliapaineviemärijärjestelmä käsittää jäteaineen keräilysäiliön (6),

L t. C

*;«*« joka on yhdistetty viemäriputken alavirtaosaan (7).

•

% « c « I

« i a · « « c « « a « « « ·