FI66670C - Avloppssystem - Google Patents

Description

----Tl fKUULUTUSjULKAISU , , , _ Λ jjfiTjfc ^ ^ utlAggningsskkift 6 6670 01) *rJk!/»*.a.3 E 03 c 1/122, E 03 F 1/00 // B 6l O 35/00 SUOMI-FINLAND w9****-"-*"-*“-· 782603 ΜμμΜιΙ—ΑμΜμΙμΙμ 25.08.78 p*) i*illiiliri rnr^m-fn 25.08.78 (♦») TMtHUMfcl-MMt ntuMi 26.02.80

Frtmttt· ja rakbfearlhellltM /iA_____________h ...

FManfrodi ntlrtir.t)Tilttn 31.07-84

(32)(33)(31) +rr***V »hm prtarttM

(71) Oy WartsilS Ab, Värtsilä, Fl; Patenttiosasto, Pitkänsi1lanranta 1, 00530 Helsinki 53, Suomi-Finland(FI) (72) Henry Olin, Espoo, Nils Tallberg, Helsinki, Martti Varis, Espoo, Suomi-Finland(Fl) (51») Viemärijärjestelmä - Avloppssystem

Keksintö kohdistuu viemärijärjestelmään, jossa on laitteet alipaineen aikaansaamiseksi viemärimassan kuljettamiseen viemärimassaa tuottavasta yksiköstä viemäriputken kautta keräilykammioon tai vastaavaan, johon järjestelmään kuuluu vain muutama viemärimassaa tuottava yksikkö, mieluimmin vain yksi kerrallaan käytettävä yksikkö.

Ns. alipaineviemäri, jossa kuljetetaan viemärimassaa alipaineen avulla, on tunnettu ratkaisu, jota on käytetty sellaisissa tapauksissa, joissa pieni vedenkulutus, pieni putkikoko ja mahdollisuus vetää viemäriputket myös ylöspäin ovat olleet viemärijärjestelmälle erityisen tärkeitä. Alipaineen kehittämiseen tarvittavat laitteet ovat kuitenkin suhteellisen kalliita, joten ei tähän mennessä ole kannattanut rakentaa alipaineviemärijärjestelmiä, joissa on vain muutama klosetti tai vastaava viemärimassaa tuottava yksikkö. Sanonnalla "vain yksi kerrallaan käytettävä yksikkö" tarkoitetaan, että viemärijärjestelmään kyllä voi kuulua useita viemärimassaa tuottavia yksiköitä, jos voidaan edellyttää, että niitä ei käytetä samanaikaisesti. Tällainen 2 66670 ajallisesti erillinen käyttö voi olla luonnollinen, esimerkiksi WC-yksikön klosettia ja pesuallasta ei käytetä samanaikaisesti tai käyttö voi olla ohjattu siten, että viemärimassaa voidaan syöttää viemäriputkistoon vain yhdestä yksiköstä kerrallaan.

Keksinnön tarkoituksena on luoda alipaineviemärijärjestelmä, joka erityisen hyvin soveltuu vain muutamien, mieluimmin vain yhden klosetin tai vastaavan viemärijärjestelmäksi. Keksinnön tarkoituksena on myös luoda alipaineviemäri-järjestelmä, joka erityisen hyvin sopii junavaunun tai vastaavan kuljetusyksikön viemärijärjestelmäksi.

Keksintö on tunnettu siitä, että viemäriputken tilavuus jokaisen viemärimassaa tuottavan yksikön ja keräilykammion tai vastaavan välillä on pieni, että järjestelmässä on ohjauslaite alipainetta tuottavien laitteiden käynnistämiseksi ja pysäyttämiseksi sekä laitteita ohjauslaitteen aktivoimiseksi alipaineen kehittämiseksi viemäriputkeen pääasiallisesti vain jokaisen yksittäisen viemärimassa-purkauksen kuljettamiseen viemärimassaa tuottavasta yksiköstä keräilykammioon tarvittavaksi ajaksi.

Keksinnön mukaisen viemärijärjestelmän rakenne tulee varsin yksinkertaiseksi nimenomaan siitä syystä, että alipainetta kehitetään viemäriputkeen vain joikaisen yksittäisen viemärimassapurkauksen kuljettamiseen tarvittavaksi ajaksi. Alipainetta ei siis tarvitse ylläpitää jatkuvasti viemäriputkessa, kuten tavanomaisessa alipaineviemärissä eikä tarvita laitteita alipainejärjestelmän jatkuvan toiminnan valvomiseen. Alipaineen kehittäminen on keksinnön mukaisessa järjestelmässä sidottu jokaiseen viemärimassapurkaukseen, joten jokainen tyhjennysimpulssi kehittää tarvittavan alipaineen, avaa tyhjennettävän yksikön tyhjennysventtiilin ja huolehtii muista tyhjennykseen välittömästi liittyvistä toiminnoista. Tämä edellyttää käytännössä, että koko viemärijärjestelmä on tilavuudeltaan suhteellisen pieni.

3 66670

Jotta alipaineen kehittämiseen tarvittava aika ei tulisi kohtuuttoman pitkäksi, on alipaineen alaiseksi saatettavan tilavuuden oltava pienempi kuin 100 1, mieluimmin pienempi kuin 50 1. Esimerkiksi junavaununkäyttöön riittää kuitenkin niin pieni tilavuus kuin 35 1 hyvin yhden WC-yksikön tarpeisiin. Itse viemäriputken tilavuus ei saisi keksinnön mukaisessa järjestelmässä olla kovin suuri. Suurempaa tilavuutta kuin 30 1 ei yleensä voida suositella, mieluimmin pitäisi viemäriputken tilavuuden olla korkeintaan 20 1.

Käytännössä on osoittautunut, että keksinnön mukaisessa järjestelmässä on edullisinta lopettaa viemärimassan kuljetukseen tarvittavan alipaineen kehittäminen ennen viemärimassan kuljetusta. Tällöin on syytä mitoittaa viemärijärjestelmä siten, että ennen kuljetusta kehitetty alipaine sinänsä on riittävä halutun kuljetustoiminnan aikaansaamiseksi. Koska alipainetta kehittävä laite ei ole toiminnassa viemärimassan kuljetuksen aikana, on vaara, että epäpuhtauksia tai kosteutta imeytyisi tähän laitteeseen, erittäin pieni. Tämä on omiaan lisäämään järjestelmän toimintavarmuutta.

Varsinkin käytettäessä keksinnön mukaista järjestelmää juna-vaunun tai vastaavan viemärijärjestelmänä on edullista, että alipainetta kehitetään painekaasun, mieluimmin paineilman avillla ejektorissa tai vastaavassa laiteessa. Junassa on muutenkin paineilmaverkosto ja tästä verkostosta saadaan riittävästi paineilmaa nopean alipainekehityksen aikaansaamiseksi. Jos paineilmaa ei ole käytettävissä, voidaan käyttää painesäiliötä ja erillistä ilmapumppua, joka automaattisesti pitää painetta paineilmasäiliössä riittävän korkealla.

Keksinnön mukaisessa järjestelmässä on syytä käyttää keräilykammiota sinänsä tunnetulla tavalla välisäiliönä, johon viemärimassa kerääntyy ennen kuin se varsinaisen alipaineella tapahtuvan kuljetuksen jälkeen saa valua ulkoilma- 4 66670 paineen alaiseen kokoomasäiliöön. Tällaisena välisäiliönä voi toimia mikä tahansa sopiva suhteellisen pieni säiliö, joka on tiiviisti yhdistettävissä alipainejärjestelmään ja joka on varustettu laitteella sen tyhjentämiseksi kokooma-säiliöön. Välisäiliön tyhjennys voi tapahtua siten, että se käännetään ympäri niin, että viemärimassa valuu siitä pois kokoomasäiliöön tai siten, että välisäiliö on varustettu pohja-aukolla, joka avataan sen tyhjentämiseksi.

Jotta alipaineviemärijärjestelmä toimisi käytännössä hyvin, on välttämätöntä, että viemäriputken loppupään jälkeen on olemassa riittävän suuri alipaineen alaisena oleva tila, johon viemärimassan kuljetukseen tarvittava ulkoilman paine-sysäys pääsee tasautumaan. Tämä koskee erityisesti sitä tapausta, jolloin alipainetta ei kehitetä viemärimassan kuljetuksen aikana. Mainitun aputilan tilavuuden on mieluimmin oltava vähintään yhtä suuri kuin viemäriputken tilavuus. Aputila voidaan saada aikaan järjestämällä suoraan keräilykammion yhteyteen riittävästi ilmatilaa, mutta tämän lisäksi saattaa olla edullista lisätä järjestelmään erillinen ilmasäiliö riittävän suuren aputilan aikaansaamiseksi. Tällainen ilmasäiliö voidaan kytkeä alipainetta kehittävän laitteen imukanavaan erillisen haarajohdon avulla.

Kun keksinnön mukaista viemärijärjestelmää käytetään juna-vaunussa tai vastaavassa yksikössä, on edullista sijoittaa alipaineviemärin tyhjennyslaite keräilykammioineen, kokooma-säiliö ja muut Jäjestelmän toimintaan tarvittavat lisälaitteet vaunun välikaton yläpuolella olevaan tilaan. Tämä tila on yleensä pystysuunnassa varsin ahdas, joten laitteet on suunniteltava siten, että ne ovat mahdollisimman matalia. Tunnetut alipainejärjestelmässä käytetyt tyhjennyslaitteet ovat pystysuunnassa korkeat, mutta on osoittautunut, että keksinnön mukaisessa järjestelmässä voidaan hyvin käyttää erittäin matalarakenteista tyhjennyslaitetta. Edullinen rakenne aikaansaadaan siten, että viemäriputken loppupään 5 66670 alapuolella oleva osa keräilykammiota mitoitetaan siten, että se tilavuudeltaan vastaa suurin piirtein vain yksittäisen viemärimassapurkauksen normaalitilavuutta tai on vain hiukan sitä suurempi. Kun on kysymys alipaineklosetin tyhjennyksestä, riittää · siis 1...2 litran tilavuus. Koska kuitenkin on ajateltavissa, että viemärimassapurkaus erikoistapauksissa on normaalia huomattavasti suurempi, esimerkiksi jos joku on täyttänyt klosettikulhon vedellä, on tällaista tapausta varten oltava varatilaa. Viemärimassapurkauksen maksimitilavuuden määrää viemärimassaa tuottavan yksikön tilavuus. Ts. viemäriputkeen ei voi syöttää enemmän nestettä kuin mitä mahtuu yhdessä kertaa klosettikulhoon, pesualtaaseen tai vastaavaan yksikköön. Tällaista erikoistapausta varten on oltava keräilykammion yhteydessä sen yläreunan kohdalla säiliötila, joka pystyy vastaanottamaan ko. nestemäärän. Tämä lisäsäiliötila voidaan helposti rakentaa hyvin matalaksi ja sijoittaa vaikka viemäriputken loppupään ympäri.

Tavanmukaisessa alipaineviemärin tyhjennyslaitteessa on viemäriputken loppupäässä takaiskuläppä, jonka tarkoituksena on estää keräilykammiossa sen tyhjennyksen aikana vallitsevaa ilmakehän painetta pääsemästä leviämään viemäriputki järjestelmään. Keksinnön mukaisessa järjestelmässä tällistä takaiskuläppää ei tarvita, vaan viemäriputki voi olla suorassa yhteydessä keräilykammioon. Tämä on edullista, koska silloin viemärimassa pääsee täysin vapaasti purkautumaan keräilykammioon. Tavanmukaisissa alipaine-viemärijärjestelmissä keräilykammion tyhjennys on tapahtunut vastapainolla varustetun pohjaläpän kautta. On kuitenkin osoittautunut, että tällaisen laitteen toimintavarmuus ei kaikissa sovellutuksissa ole täysin tyydyttävä ja tästä syystä keksinnön mukaisessa järjestelmässä käytetään mieluimmin mekaanisesti ohjattavaa tyhjennyslaitetta, joka sulkee ja avaa keräilykammion tyhjennysaukon tai kääntää koko keräilykammion ympäri tyhjennyksen aikaansaamiseksi. Tällainen tyhjennys suoritetaan jokaisen viemärimassa- 6 66670 purkauksen jälkeen. Koska tyhjennys on mekaanisesti ohjattu, tapahtuu se varmasti ja niin suurella voimalla, että tyhjennysaukon tai vastaavan tiivistyspintoihin mahdollisesti tarttunut lika ei aiheuta vuotoa tai muita toimintahäiriöitä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa - kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen viemärijärjestelmän periaatekuvaa ja kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen viemärijärjestelmän tyhjennyslaitteen erään sovellutusmuodon pitkittäisleikkausta.

Piirustuksessa tarkoittaa 1 alipainejärjestelmään liitettyä klosettia, 2 klosetin alipaineviemäriä ja 3 viemärin tyhjennyslaitetta, jonka kautta viemärimassa tyhjennetään kokoomasäiliöön 4. Järjestelmään kuuluu myös alipainetta kehittävä ejektori 5, joka toimii paineilmaverkostosta 6 saatavalla paineilmalla. Klosettiin 1 johdetaan huuhtelu-vettä putken 8 kautta vesisäiliöstä 7. Klosetin tyhjennys ja huuhteluveden syöttö klosettikulhoon on automaattisesti ohjattu venttiilien 9 ja 10 avulla. Huuhteluimpulssi annetaan huuhtelunupista 11. Järjestelmän toimintaa ohjaava automaattinen ohjauslaite 25 on vain kaaviomaisesti esitetty piirustuksessa, koska näitä laitteita käytetään yleensä ali-paineviemärijärjestelmissä ja niiden rakentaminen ja suunnitteleminen ei sinänsä aiheuta vaikeuksia, kun halutut toiminnat on selvitetty.

Kun huuhtelunupista 11 annetaan huuhteluimpulssi, järjestelmän ohjauslaite 25 avaa ejektoriin 5 yhdistetyn paine-ilmajohdon 6 venttiilin 12. Ejektori 5 kehittää nopeasti alipaineen viemärijohdossa 2 ja sen tyhjennyslaitteessa 3· Kun riittävän suuri alipaine on kehitetty, sulkeutuu paine-ilmaventtiili 12, ejektorin 5 imuvaikutus lakkaa ja klosetin 1 tyhjennysventtiili 9 avautuu. Jos on kysymys alipaine- 7 66670 järjestelmästä, jonka kokonaistilavuus on alle 50 litraa, voidaan laitteet helposti mitoittaa siten, että alipaineen kehittäminen kestää alle 5 sekuntia. Sopivimmin käytetään puolen ilmakehän luokkaa olevaa alipainetta. Tyhjennyksen jälkeen klosetin tyhjennysventtiili 9 sulkeutuu ja jo aikaisemmin avautuneen ‘ huuhteluvesiventtiilin 10 kautta virtaava vesi täyttää klosettikulhon alaosan pienellä vesimäärällä. Huuhteluvesimäärän kokonaisuudessaan ei yleensä tarvitse ylittää 1,5 litraa.

Viemäriputkessa 2 vallitsevan alipaineen ansiosta, ulkoilman paine painaa klosetissa olevan viemärimassan putken 2 kautta tyhjennyslaitteen 3 keräilykammio-osaan 13 klosetin tyhjennysventtiilin 9 avautuessa. Jotta viemärimassan kuljetus varmasti onnistuisi, on oleellista, että viemärijohdon 2 loppupään jälkeen on olemassa riittävän suuri ilmatila. Jos keräilykammio 13 ja siihen liitetyt johdot eivät yhdessä muodosta riittävän suurta tilaa, voidaan tyhjennys-laitteen 3 ejektoriin 5 yhdistettyyn imujohtoon 14 ennen ejektorin edessä olevaa takaiskuventtiiliä 24 liittää erillinen ilmasäiliö 15. Mitoitusesimerkkinä mainittakoon, että viemäriputki 2 tilavuudeltaan voi olla 5...10 litraa, tyhjennyslaite 3 keräilykammioineen noin 7 litraa ja apu-säiliö 15 noin 18 litraa.

Klosetin 1 tyhjennyksen yhteydessä kumoutuu viemäriputkessa 2 ja sen tyhjennyslaitteessa 3 vallitseva alipaine suurin piirtein täydellisesti. Tyhjennysventtiili 9 voi olla siten rakennettu, että se sulkeutuu automaattisesti, kun viemärijohdossa 2 el enää ole oleellista alipainetta. Heti tyhjennysvaiheen jälkeen avaa pieni, mieluimmin paineilma-käyttöinen työsylinteri 16 keräilykammion 13 pohjaläpän 17 ja keräilykammiossa oleva viemärimassa valuu kokoomasäiliöön 4. Tämän jälkeen työsylinteri 16 sulkee taas pohjaläpän 17. Kokoomasäiliö 4 tyhjennetään säännöllisin välein tyhjennys-johdon 18 kautta. Kokoomasäiliö 4 voi olla varustettu tavanmukaisilla hälytys- ja varmuuslaitteilla, jotka estävät 3en ylitäyttymisen.

8 66670

Kuviossa 2 on esitetty viemärijohdon 2 loppupää, tyhjennys-laite 3, keräilykammio 13» sen tyhjennyssylinteri 16 ja tyhjennyslaitteeseen liitetty imukanava 14. Kuviossa 2 esitetty tyhjennysmekanismi eroaa jonkin verran kuviossa 1 esitetystä ratkaisusta. Kuviossa 2 keräilykammiolla 13 ei ole pohjaläppää, vaan kammio muodostuu käännettävästä kauhasta 19· Kuten katkoviivoilla 19a on osoitettu» kauha on käännettävissä ympäri työsylinterin 16 avulla siten, että se tyhjentyy. Kauhan 19 ollessa viemärimassaa vastaanottavassa asennossa puristuu sen suuaukon reuna kumitiivistettä 20 vastaan. Keräilykammion 13 alaosan tilavuus V vastaa yksittäisen viemärimassapurkauksen tilavuutta. Jos kuitenkin jossakin erikoistapauksessa purkautuvan viemärimassan määrä on tavattoman suuri, on olemassa varatila 21, jonka tilavuus on niin suuri, että se vastaa klosettikulhon tai vastaavan viemärijohtoon 2 kytketyn viemärimassaa tuottavan yksikön koko tilavuutta.

Keräilykammion 13 tyhjennys tapahtuu automaattisesti jokaisen viemärimassapurkauksen jälkeen. Järjestelmän automaattinen ohjauslaite 25 huolehtii tästä ohjaamalla työ-sylinterin 16 syöttö- Ja poistokanavien venttiilejä 22 tai vastaavalla tavalla. Tällä saavutetaan se etu, että keräily-kammio voi olla pieni ja että siinä ei tarvita esimerkiksi pinnankorkeusanturia tai muita ylitäyttymisen estolaitteita.

Jos keksinnön mukainen laite sijoitetaan junavaunuun tai vastaavaan, on edullista sijoittaa kaikki säiliöt ja niihin liitetyt toimintalaitteet vaunun välikaton 23 (kuvio 1) yläpuolelle. Tätä silmällä pitäen kuviossa 2 esitetty tyhjennyslaite on suunniteltu siten, että sen korkeus on mahdollisimman pieni. Työsylinteri 16 on paremman havainnollisuuden saavuttamiseksi piirretty tyhjennyslaitteen 3 yläpuolelle, mutta se voidaan todellisuudessa yhtä hyvin sijoittaa tyhjennyslaitteen 3 viereen. Myös kuviossa 1 esitetty ejektori 5 voi todellisuudessa olla huomattavasti alempana, jopa tyhjennyslaitteen 3 tason alapuolella.

Claims (13)

1. Viemärijärjestelmä, jossa on laitteet (5) alipaineen aikaansaamiseksi viemärimassan kuljettamiseen viemärimassaa tuottavasta yksiköstä (1) viemäriputken (2) kautta keräily-kammioon (13) tai vastaavaan, johon järjestelmään kuuluu vain muutama viemärimassaa tuottava yksikkö (1), mieluimmin vain yksi kerrallaan käytettävä yksikkö, tunnettu siitä, että viemäriputken (2) tilavuus jokaisen viemärimassaa tuottavan yksikön (1) ja keräilykammion (13) tai vastaavan välillä on pieni, että järjestelmässä on ohjauslaite (25) alipainetta tuottavien laitteiden (5) käynnistämiseksi ja pysäyttämiseksi sekä laitteita ohjauslaitteen (25) aktivoimiseksi alipaineen kehittämiseksi viemäriputkeen (2) pääasiallisesti vain jokaisen yksittäisen viemärimassapurkauk-sen kuljettamiseen viemärimassaa tuottavasta yksiköstä (1) keräilykammioon (13) tarvittavaksi ajaksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmän käyttölaitteet (5, 12, 25) on järjestetty lopettamaan alipaineen kehittäminen ennen viemäri-massan kuljetusta.

3- Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että alipaineen kehittämiseen käytetty laite, esimerkiksi pumppu tai vastaava, on järjestetty pysähtymään ennen viemärimassan kuljetusta alipaineella.

4. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että alipainetta sinänsä tunnetulla tavalla kehitetään painekaasun, mieluimmin paineilman käyttämän laitteen, esimerkiksi ejektorin (5) avulla. 10 66670

5. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että keräilykammio (13) on sinänsä tunnetulla tavalla järjestetty toimimaan välisäiliönä, johon viemärimassa kerääntyy ennen sen valuttamista ulkoilmapai-neen alaisena olevaan kokoomasäiliöön (4) alipaineella suoritetun kuljetuksen jälkeen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että varsinaisen viemäriputken (2) loppupään jälkeen on viemärimassan kuljetuksen ajaksi alipaineistettu aputila, jonka tilavuus on vähintään yhtä suuri kuin viemäriputken (2) tilavuus.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu aputila on ainakin osittain aikaansaatu kytkemällä erillinen ilmasäiliö (15) alipainetta kehittävän laitteen imukanavaan (14).

8. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että alipaineistettu koko tilavuus on pienempi kuin 100 litraa, mieluimmin pienempi kuin 50 litraa.

9. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että se on järjestetty toimimaan junavaunun tai muun sellaisen yksikön viemärijärjestelmänä, jossa on alipaineen kehittämiseen sopiva painekaasujärjestelmä.

9 66670 Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

10. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että viemäriputken (2) loppupään alapuolella oleva keräilykammion (13) osa vastaa tilavuudeltaan suurin piirtein yksittäisen viemärimassan purkauksen normaalitilavuutta tai on sitä hiukan suurempi ja että keräilykammion (13) yhteydessä on sen yläreunan kohdalla n 66670 säiliötila (21), joka pystyy vastaanottamaan yhdellä kertaa viemärimassaa tuottavaan yksikköön (1) mahtuvan nestemäärän.

11. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen jär jestelmä, tunnettu siitä, että viemäriputki (2) on suorassa yhteydessä keräilykammioon (13)·

12. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen jär jestelmä, tunnettu siitä, että viemäriputken (2) tilavuus on korkeintaan 30 litraa, mieluimmin korkeintaan 20 litraa.

13· Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen jär jestelmä, tunnettu siitä, että keräilykammiossa (13) on mekaanisesti ohjattu tyhjennyslaite (16), joka on järjestetty toimimaan jokaisen viemärimassapurkauksen jälkeen.