NO150523B - Hevertbroenn - Google Patents

Description

Foreliggende.oppfinnelse angår en hevertbrønn med en samlebeholder som ved sin nedre del er forsynt med en stigeledning, som over en rørbøy går over i en loddrett fall-ledning til hvilken det er tilsluttet et vesentlig U-formet rør, som står i forbindelse med en vannrett avløpsledning. Anordningen kan gjennomstrømmes av både små, kontinuerlige væskemengder og støtvis innkommende større kvantiteter som senere utgår fra brønnen -som væskepropper med stor bevegelsesenergi. Slike væskepropper kan være ytterst attrak-tive for å unngå stopp i f.eks. avløpsledninger fra bolighus og lignende, der ledningen ellers ved fri strømning ikke blir selvrensejide. Et annet område der væsketransport i proppform er ønskelig, er ved ledninger for kunstig vanning av infiltrasjonstypen, tilkoplet et heveanlegg^

Når det gjelder avløpssystemer fra bolighus skal man merke seg at den væskemengde som føres inn i et slikt system er drøyt 200 liter pr. person pr. døgn. Av denne mengde utgjør 40 liter spylevann fra klosetter gjennom hvilke de største mengdene sedimenterbart avfall innføres i -avløpsledningen. En -stor del av vannet kommer inn i avløpsledningen med lav strømningshastighet, mens avfallsvann fra klosettene ved spyling av disse kommer.støtvis.

Det finnes nå flere typer klosetter.som ved normaltrykk kan spyles tilfredsstillende Jtied en vannmengde på 3 liter. I undertrykksystemer benyttes enda mindre spylevannsmengder. Slike sparespylende klosetter er ikke godkjent for tilkopling til kommunalt avløpsledningsnett, hvilket beror på at man anser at det avfallet som følger med spylevannet kommer til å avsette seg i avløpsledningen, og således bevirke at denne ikke lengre er selvrensende.

En avløpslednings ^elvrensningsBvne er i en viss grad av» hengig av dimensjonen. Det har imidlertid ennå ikke blitt publisert noen resultater fra utførte -eksperimenter med dimensjonering av avløpssystemer i hus, der klosettene med redusert spylevannsmengde benyttes. Heller ikke finnes det noen dokumentasjoner vedrørende dimensjonering av avløps-ledninger forlagt i gaten, til hvilke sparespylende klosetter er tilkoplet^

Allment gjelder for avløpsledninger at de skal dimensjoneres med hensyn til at den størst forekommende vannmengde skal kunne ledes bort, samt at ledningen skal være selvrensende. Tidligere har vilkår for selvrensirig ofte vært knyttet til nødvendig vannhastighet. For spillvannsledninger er det an-gitt at vannhastigheten som er nødvendig for selvrensing er 0,6 m pr. sekund. Hvilken utstrekning i tid strømmen med denne hastighet refereres til varierer mellom forskjellige land. Felles for mange land er at vannhastigheten anses uavhengig av ledningsdimensjonen, og at man ved vannhastighet mener maksimalhastighet under minimumsdøgn, nærmere bestemt hastigheten på strømmen under minimumsdøgnets maksimumstime. Minimumsdøgnet er bestemt til det døgn på året da en avløps-ledning er utsatt for den minste strømningsbelastningen. Maksimumstimen er den timen når strømmen fra andre avløps-enheter enn klosetter er størst. Noe forenklet kan man si at den dimensjonerende strømmen er den som forekommer når det maksimale antallet klosetter tilkoples til den aktuelle avløpsledningen spyles i maksimumstimen. Denne beregnings-måte var lagt til grunn når svenske myndigheter har godkjent at klosetter skal spyles med 6 liter vann.

I den senere tid har selvrensingen vært knyttet til den skjærspenning langs ledningsbunnen som oppstår' ved vann-strømming. Denne metode for beregning av selvrensings-evnen er tillempet i VA-byggenormer. Kravet på nødvendig beskyttelse mot slamavleiring oppfylles dersom skjære-kraften ifølge nedenstående formel er 0,25 kp/m . 2 (2,45 Pa).

2

S=Sk;]ærekraf-t (kp/m )

J=Energilinjens fall (m/m)

R=Hydraulisk radius (m 2/m)

3

Y=Volumvekt (tonn/m )

Hvilken av de to tillempede metodene for beregning av selv-rensningsevnen som best stemmer med de praktiske forhold-ene, er forskerne uenig om. Omfattende forskningsprosjekt-er pågår for tiden på forskjellige forskningsinstitusjoner rundt om i verden, og de -drives med høy prioritet avhengig av den stadig mer akutte vannmangelen.

Når det ggelder ytre avløpsledninger, inklusiv serviceledninger., gjelder det stort sett samme resonnement med hensyn -til selvrensningsevne som for ledninger innen bygninger. En vesentlig forskjell finnes imidlertid: dimensjonen for de ytre ledningene er betydelig større, hvilket medfører at kravet på strømningsvolum øker kraftig. Et spesielt og viktig .tilfelle er spillvannsledninger innen boligområder med bare få tilkoplede serviceledninger, dvs. med støtvis og gjennomsnittelig -meget lav vannføring. JDet er usikkert om man her i det hele tatt kan tillempe et resonnement i overensstemmelse med ovenstående med hensyn til selvrensing. Det organiske avfallet består her i høy grad av store klumper (fekalier m.m.-), som-ikke har rukket å bli løst opp eller på annen mekanisk måte bli dispergert. Transporten skjer delvis ved at klumpene flyter med vannet, eventuelt med berøring ^not rørbunnen og rørvegger. Når vannstrømmen opphører, synker klumpene til bunnen eller legger -seg mot rørsidené. Ved neste vannspyling JLøftes de opp og flyter igjen et stykke, eller dersom vannmengden er for liten, ligger de igjen på samme sted eventuelt med påbygging av nye organiske klumper. En slik påbygging kan etter .hvert

-resultere i totalt stopp-

En måte å rette nevnte problem på er ved dimensjonering av spillvannsledninger med hensyn til selvrensing å gjøre gjennomstrømningen så stor en gang pr. dag at de avsatte forurensningene spyles bort. Det er derfor foreslått, som forklart ovenfor, at gjennomstrømningen under minimums-døgnets maksimumstime skal anses som dimensjonerende strøm i denne sammenheng.

Den slutning man kan trekke av den forklarte metoden å be-stemme dimensjonerende gjennomstrømning for spillvannsledninger er at man med en spesiell anordning, støtvis belaster ledningen med en stor vannstrøm og derved spyle bort even-tuelle avsettinger.

Ved kunstig vanning med i bakken nedgravde perforerte infiltrasjonsledninger oppstår visse problemer. Da jorden vanligvis er resorptiv, trenger det vannet som strømmer gjennom ledningen raskt ut på en relativt kort strekning. Av denne grunn må en slik infiltrasjonsledning ha relativt tett beliggende innløp, noe som gjør at det parallelt med den aktuelle ledningen må legges en hel tilførselsledning med et antall avgreninger til infiltrasjoirsledningen. Dersom derimot vannet kan sendes gjennom infiltrasjonsledningen i form av en propp, kan antallet innganger til denne ledningen minskes meget vesentlig, og noe overskudd av vann til visse partier av det kunstig vannede arealet forekommer ikke ved denne metoden. (Et slikt vannoverskudd avdamper for en stor del og kommer således ikke grøden til gode).

Fra DE-C 247.851 er det kjent en dobbelt-hevertbrønn, der det til en samlebeholder er anordnet en stigeledning som over en rørbøy går over i en loddrett falledning. 'Ved det høyeste punkt' på rørbøyen er det tilsluttet et lufterør som rager over væskestanden i beholderen, og som danner en vannlås.- Ved en stigning i væskenivået i beholderen blir luften komprimert i lufterøret, og vannet drevet ut av vann-låsen hvorved veien for vannet i beholderen gjennom dobbelt-hevertenblir frigitt. Denne kjente innretningen er på grunn av sitt dobbelt U-formede lufterør konstruktivt meget komplisert og dyr.

Fra DE-C 170.855 er det kjent en hevert der væske flyter ut av stigerøret over en rørbøy til fallrøret ved en bestemt høyde på væskenivået. Under den frie enden av fallrøret er det et lite kammer som blir fylt av det vannet som renner ut av fallrøret, og dermed lukker åpningen på f allrøret-. Den luft som befinner seg i fallrøret og i rørbøyen blir på grunn av en stadig arbeidende sugeinnretning sugd ut inntil hevertvirkning inntrer. Også denne innretning er komplisert og dyr ettersom det for utsuging av luften er nødvendig med en stadig arbeidende sugeinnretning.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å fremskaffe en innretning fra hvilken væske kan løpe ut i form av propper med stor bevegelsesenergi. Det antydes to bruksområder, nemlig dels forbedring av selvrenseevnen ved avløpsledninger, idet man kan oppnå dette på grunn av den store bevegelsesenergien i vannpropper med mindre utstrekning enn andre utførelser, og dels ved oppnåelse av lengre transportstrekninger på infiltrasjonsledninger eller ledninger med liten vannmengde, oppnådd ved at de sammenhengende vannproppene beveger seg over relativt lange strekninger på grunn av sin bevegelsesenergi, i løpet -av hvilken strekning proppen suksessivt minsker i volum ved avgivelse av en del av sin væske gjennom ledningens perforeringer langs veggen.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved at samlébeholderen over en fra bunnen nedoverragende rørbøy er forbundet med stigeledningen-, og at det U-formede røret går over i den vannrette avløpsledningen på en slik måte at det oppstår en ved normal vannføring ikke fullstendig lukkende væskelås, men at væskelåsen i røret lukker seg ved høyere vanntilførsel og bevirker at beholderen begynner å tømmes.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, der

fig. 1 viser anordningen ifølge oppfinnelsen, når den første gang ble fylt halvveis opp,

fig. 2 viser forholdet når anordningen er fylt og begynner å tre i sin proppskapende funksjon,

fig. 3 viser anordningen helt fylt og en sammenhengende vannpropp er på vei ut i avløpsledningen,

fig. 4 viser den væske som står igjen i anordningen etter at proppen har forflyttet seg, og

fig. 5 viser en variant av en anordning ifølge oppfinnelsen med luftingsforbindelse mellom utløpsledningen og innkommende ledning.

Gjennom en innkommende ledning 1 der avløpsledningene fra samtlige i et hus forekommende sanitære apparater løper sammen, eller som kommer fra et manuelt eller av okser eller andre trekkdyr drevet heveverk, kommer væske til,en brønn eller en beholder 2. Fra dennes nedre del 3 utgår det en med valgt stigning til et kulmineringspunkt 4 forløpende ledning 5. Stigeledningen 5 avsluttes med en rørbøy 6 fra hvilken et vertikalt forløpende rør 7 går ut. Mellom rør-bøyen 6 og det vertikale røret 7 kan det utføres en dimen-sjonsendring. Denne endringen formes vanligvis som en forminskning 8 hvorved væskens hastighet kan endres. Det har eksperimentelt vist seg at ved en bestemt dimensjon på stigerøret 5 øker væskehastigheten i det vertikale røret 7 eksepsjonelt med minskende dimensjon på dette røret.

Det vertikale røret 7 er tilsluttet et delvis U-formet rør-stykke 9 med et' horisontalt utløp..10. Utløpet. 10 er sluttet til en kommunal avløpsledning eller i det til-fellet det dreier seg om kunstig vanning til den utgående infiltrasjonsledningen.

Anordningen fungerer på følgende måte:

Gjennom innløpsledningen 1 tilføres væske til beholderen 2. På grunn av at beholderen 2 og stigerøret 5 kommuniserer, stiller væsken seg på samme nivå i begge disse. Kulmi-neringspunktet 4 for stigerøret 5 velges i høyde med beholderens 2 lokk. Når væsken i beholderen 2 har nådd dette nivå, renner det over stigeledningens 5 kulmineringspunkt 4 en væskemengde som normalt motsvarer beholderens 2 innkommende strøm. Er denne strømmen liten, går bare en mindre væskemengde pr. tidsenhet gjennom det vertikale røret 7 og ned til det som en ikke helt stengende vannlås fungerende U-formede rørstykket 9. Ettersom hele forløpet skjer under atmosfæretrykk, blir den fra rørstykket 9 utgående strømmen lik den i innløpsledningen 1 innkommende strømmen. Om denne innkommende strømmen økes, øker også den gjennom det vertikale røret 7 utgående væskemengde_ så mye at væskelåsen i rørstykket 9 stenger. Dersom den økte strømmen har en utstrekning i tid på noen sekunder, vil det i rørstykket 9 dannes en sammenhengende vannpropp som går ut gjennom utløps-røret 10. Derved dannes et undertrykk i det vertikale røret 7 hvorved væske suges fra stigeledningen 5 og beholderen 2.

Ved hjelp av dette sug øker strømmen i det vertikale røret

7 så mye at en ny væskepropp umiddelbart dannes i rørstykket 9. Forløpet skjer deretter så raskt at man ikke lenger kan tale om flere separate væskepropper, men væskesøylen blir sammenhengende fra beholderen 2 gjennom stigerøret 5 og det vertikale røret 7 og ut gjennom rørstykket 9, slik som vist i fig. 3. Denne sammenhengende væskesøylen presses av atmosfæretrykket i innløpsledningene 1 gjennom anordningen som derved får hevertvirkning inntil all væske er tømt ut av beholderen, og luft er innsugd i stigeledningen 5. Deretter slutter heverten å trekke,og anordningen går tilbake til

hvilestilling slik som vist i fig. 4.

Den -i fig. 5 viste variant kan ikke benyttes ved under-trykkssystemer, men er først og fremst beregnet for av-løpssystemer som arbeider ved atmosfæretrykk. Den har i likhet med grunnvarianten en innløpsledning -1 1 tilkoplet den øvre delen av en beholder 12, fra hvis underside 13 en i valgt vinkel oppovergående stigeledning 15 går ut. Stigeledningen avsluttes med en rørbøy 16 hvis innerradius ut-gjør stigeledningens kulmineringspunkt 14. Fra rørbøyen 16 går det via en forminskning 18 ut et vertikalt rør 17.

Dette er tilsluttet et delvis U-formet rørstykke 19 som på sin utløpsside horisontalt er tilsluttet en avløpsledning 20. Fra avløpsledningen 20 avgrener en lufteledning 21 seg som er forbundet med anordningens innløpsledning U. Denne lufteledning 21 gjør at en fra rørstykket 19 utgående vannpropp aldri behøver å arbeide mot et i avløpsledningen 2 0 oppstående mottrykk. Skulle det lengre frem i avløpsled-ningen 20 foreligge en eller annen blokkering som hindrer luft som står i ledningen fritt å passere, kan denne luft via ledningen -21 føres til innløpsledningen 11 og den veien av-luftes til atmosfæren gjennom vanlig forekommende lufte-ledninger i huset.

Anordningen er -her i det vesentlige beskrevet som ut- . porsjonerere av avløpsvann fra et konvensjonelt avløpssystem. Ved hjelp av en hensiktsmessig utforming og dimensjonering

av stigerøret 5 er anordningen imidlertid lett tilpassbar til avløpssystemer som arbeider med undertrykk. "Den kan også tilpasses som utdoserer i fremstillingsprosesser der man satsvis skal tilføre en eller annen tilsetning i væskefase, og der volumvariasjoner i størrelsesorden + 10% er godtagbare.

Claims (6)

1. Hevertbrønn med en samlebeholder (2,12) som ved sin nedre del (3,13) er forsynt med en stigeledning (5,15) som over en rørbøye (6,16) går over i en loddrett falledning (7,17) til hvilket det tilslutter seg et vesentlig U-farmet rør (9,19) som står i forbindelse med et vannrett avløp (10,20), karakterisert ved at samlebeholderen (2,12) over en fra brønnen nedoverragende rørbøy er forbundet med stigeledningen (5,15), og at det U-formede røret (9,19) går over i den vannrette avløpsledningen (10, 20) på en slik måte at det oppstår en ved normal vannføring ikke fullstendig lukkende væskelås, men at væskelåsen i røret (9,19) lukker seg ved høyere vanntilførsel og bevirker at beholderen begynner å tømmes.

2. Hevertbrønn ifølge krav 1', karakterisert ved at stigeledningen (5) har en stigning på under 45°.

3. Hevertbrønn ifølge krav 1, karakterisert ved at toppunktet (4) på stigeledningen (6) ligger i samme høyde som dekslet på beholderen (2).

4. Hevertbrønn ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at den loddrette fall-ledningen (7) oppviser mindre ledningstverrsnitt enn rør-bøyen (6) .

5. Hevertbrønn ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at stigeledningen (5) er forbundet med en rørbøy som med en loddrett del er sentralt tilsluttet samlebeholderen (2).

6. Hevertbrønn ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at det mellom avløpet (20) og tilløpsledningen (11) på beholderen (12) er anordnet en lufteledning (21) .