NO20130895A1 - Sluksystem, samt fremgangsmåte for styring av et slikt sluksystem. - Google Patents

Abstract

Et mål for den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte for effektivt å hindre gasser/varme fra et avløp stiger opp av et sluk og danner is, i tillegg til å effektivt å drenere væsker gjennom et sluk. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes ved å anordne en flottør slik at flottøren og en del av sluket definerer en lukkbar åpning for gjennomstrømning, videre innrettet slik at flottøren hindrer gasser/varme fra avløpet stiger opp av sluket og danner is og/eller slik at flottøren hindrer at gass trekkes inn i sluket.

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Teknisk område

Oppfinnelsen angår system for sluk og avløp generelt og nærmere bestemt et system for og en fremgangsmåte for effektivt å drenere væsker gjennom et sluk.

Bakgrunnsteknikk

Fra den kjente teknikk skal det vises til alminnelige åpne sluk slik man kjenner dem fra sluk på tak eller i veier og sluk i vask. Prinsippet er basert på at væske strømmer under egen tyngde, og kalles selvfalls-sluk, på engelsk for «gravity flow». Disse er åpne sluk, og tillater luft å komme inn i avløpssystemet og begrenser derved mengden væske som sluket kan ta unna. I tillegg vil bruk av manifold utgjøre en fare for at væske strømmer fra et høyereliggende sluk ut av lavere sluk.

Fig. 1 viser et system med selvfalls-sluk, der man av overnevnte årsak velger derfor å unngå manifold og la hvert sluk få sitt eget nedløp som samles i bunnledninger og føres til kum eller direkte til avløps- eller spillvannsnettet.

Det skal også vises til vakuumsluk, også kalt fullstrøms-sluk, der gass som luft ekskluderes fra strømmen. Den tekniske effekten av dette er at det dannes en væskekolonne fra sluk til utløp, og den samlede tyngde av denne gir opphav til et kraftig sug som tar unna større mengder vann enn åpne sluk. I tillegg muliggjør dette bruk av manifolder slik at en sparer rør og forenkler deler av konstruksjonen. På engelsk kalles slike systemer gjerne «full-bore flow» eller «syphonic». Det er imidlertid en rekke problemer med slike sluk, blant annet: • Sluk-hodet er mer komplekst, idet hodet omfatter en hus-del med et tak, og utgjør en luftlås, idet taket definerer maksimal høyde for åpningen inn til hus-delen • Sluket kan omfatte en strupeskive, ofte i form av en ring eller plate med hull, anordnet oppå slukbunnen, og begrenser / struper avløpsdimensjonen

• Flere strupeskiver av forskjellige dimensjoner må produseres

• Sluk-hodet blir lett blokkert av fremmedlegemer som løv, smuss og finpartikler som samler seg som en slags leire

• Systemet er komplekst å beregne og dimensjonere

• Systemet når det er installert er følsomt for selv små endringer som nye overbygg eller justering av avløpsrør eller konstruksjonsendringer som fører til endringer i vannmengdene mellom slukene. Da må nye beregninger og innjusteringer med nye strupeskiver eller sluk dimensjoner utføres. • Sluk må i hovedsak være anordnet i samme høyde, og skal man koble sammen sluk plassert på forskjellige etasjer i et bygg, må dimensjoneringen beregnes og sammenkoblingen må skje lengre ned på nedløpet • Slukene kan tilpasses forskjellige vannmengder ved bruk av strupeskiver, men kun ned til en grense, • Blir vannmengdene for små vil avløpsrørene ikke lengere være selvrensende og avløpene etter hvert gro igjen/ tettes.

• Med mindre de jevnlig spyles rene.

Fig. 2 viser et system med vakuum-sluk. Det må bemerkes at avløpssystemet i slike sluk omfatter rør som er horisontale, det vil si uten fall. Fordi avløpsrørene her kan ligge horisontalt (uten fall) så legges avløpsledningene rett under himling og føres samlet ned på ett sted. Derfor blir det svært lite røropplegg i grunnen, noe som er spesielt gunstig når bygget ligger på fjellgrunn.

Innledningsvis vil et vakuumsluk operere slik som et selvfalls-sluk, og det er først når vannstanden overstiger takhøyden på inntaket at gass ekskluderes og sluket går over til å operere som et vakuumsluk. Dreneringsevnen stiger dramatisk, og opprettholdes til vannstanden synker så langt at også luft trekkes inn, hvorpå sluket igjen går over til å operere som et selvfalls-sluk. Et vakuumsluk på 75 mm diameter kan eksempelvis ta unna 10 liter pr. sekund ved 35 mm vannstand, og 19 liter pr. sekund ved 55 mm vannstand.

Der flere vakuumsluk er koblet sammen, vil luftinntak fra ett sluk være nok til at væskekolonnen ikke lengre er ubrutt og samtlige sluk går over til å operere som selvfalls-sluk. En kan avhjelpe dette ved å benytte strupeskiver, slik at under drift vil slukene tørrlegges omtrent samtidig, slik at hele systemet opererer som vakuumsluk lengst mulig.

Av leverandører skal det nevnes Blucher, som leverer vakuumsluk med 11 mm åpning mellom flate og tak, men uten strupeskive. Også leverandøren Joli skal nevnes, og som bruker vakuumsluk på 19 mm åpning og med strupeskiver. En lavere åpning betyr at sluket opererer som vakuumsluk også ved lavere vannstand, men har den ulempen at motstand mot gjennomstrømning også blir høyere.

Felles for selvfalls- og vakuumsluk er at varmluft opp avløpet skaper is-oppbyggelse på takflaten. Dette skjer fordi sluket holder plussgrader mens snøen på taket holder minusgrader. Is vil da bygge seg opp i sonen rundt nullpunktet. Is-oppbyggelsen vil normalt bli noe større for selvfalls-sluk siden man her har større avløpsrør, som normalt avgir mer varme og derfor smelter mer snø, som igjen bygger opp større issvull.

Varmen produseres ved at i det minste deler av avløpsrørene ligger i telefri grunn og føres opp gjennom oppvarmede bygningskonstruksjoner. Varm luft stiger derfor opp av avløpene og varmer opp slukene i varierende grad, men fellers for alle slukene er at de får en overskuddsvarme som holder de frostfrie og derfor ikke fryser igjen. Dette er en stor fordel for selve slukene, for hadde slukene frosset igjen, hadde hele avløpet vært tett. Ulempen er at overskuddsvarmen også smelter snøen rundt sluket og smeltevannet bygger opp issvullen rundt sluket oppå takflaten.

Kort gjennomgåelse av oppfinnelsen

Problemer som måtte løses med oppfinnelsen

Av denne grunn er det et hovedmål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte for effektivt å hindre at gasser/varme fra avløpet stiger opp av sluket og danner is, i tillegg til å drenere væsker gjennom et sluk der de overnevnte problemene overvinnes.

De midler som trengs for å løse problemene

Den foreliggende oppfinnelse når det mål som er satt opp ovenfor ved

en innretning for sluk som definert i innledningen til krav 1, med trekkene i karakteristikken til krav 1,

en innretning for sluk som definert i innledningen til krav 2, med trekkene i karakteristikken til krav 2,

en fremgangsmåte for styring av sluk som definert i innledningen til krav 7, med trekkene i karakteristikken til krav 7,

en fremgangsmåte for spyling av sluk som definert i innledningen til krav 10, med trekkene i karakteristikken til krav 10, og

en slukrist for sluk som definert i innledningen til krav 12, med trekkene i karakteristikken til krav 12.

Den foreliggende oppfinnelse når det mål som er satt opp ovenfor ved å anordne en regulerbar flottør i et sluk.

I et første aspekt av oppfinnelsen, reguleres flottøren til å hindre gasser/varme fra avløpet fra å stige opp av sluket og danne is.

I et andre aspekt av oppfinnelsen, reguleres flottøren til å hindre gass, typisk luft, fra å bli trukket inn i sluket og stanse vakuumsluk-effekten.

Begge kan kombineres, men det første aspekt er bare relevant der isdannelse er et problem. Felles for begge er at man ønsker å hindre gass/luft å passere inn eller ut av sluket, og oppnår dette mål ved en regulerbar flottør, som kan reguleres til å blokkere nedløpet fra sluket. Kombineringen kan utføres ved at en flottør kan innrettes til å utføre begge oppgaver, såvel som at en kan benytte to flottører i tandem i samme sluk, idet en første flottør hindrer gass i å bli trukket inn i sluket, mens en andre flottør hindrer gass fra å stige opp av sluket og danne is.

I det første aspekt er regulering tilstrekkelig ivaretatt ved å benytte en flottør med lav egenvekt slik at den flyter opp når væske trenger inn i sluket. Et slikt system trenger ikke ytterligere styresystemer.

I det andre aspekt er det ønskelig med sensorer for innregulering av flottøren og justering under drift. Dette kan gjøres ved å utstyre sluk med lokale trykkmålere, ved å utstyre avløpssystemet med en sentral trykkmåler og en sentral styreenhet, eller på andre måter som måler driftsparametre.

Oppfinnelsen er et nytt sluk anordnet lokalt eller sentralt med sensorer som måler bl.a. trykk, temperatur vannstand, og en flottør som fungerer både som en automatisk justerbar luftlås og justerbar strupeskive. Flottøren styres fortrinnsvis av en automatikkenhet.

Siden flottøren ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringer flere tekniske effekter knyttet til isdannelse og drenering, der disse er relatert til drenering for flater, er disse omfattet av samme oppfinneriske konsept.

Virkningene av oppfinnelsen

Den tekniske forskjellen fra tradisjonelle sluk, er i det første aspekt at flottøren reduserer varmetilførselen ut fra avløpsrøret og ut av sluket. Det gjør at nullpunktet flyttes fra takflaten og ned i sluket, fortrinnsvis rett over flottøren, slik at den ikke fryser fast.

I en gunstig utførelsesform utstyres sluket med et varmeelement, slik at nullpunktet kan justeres oppover.

Den tekniske forskjell fra vakuumsluk er at taket i hus-delen erstattes av en flottør som definerer en justerbar åpning for væsken som strømmer inn i sluket og ned i avløpet.

Disse effektene tilveiebringer i sin tur ytterligere gunstige effekter:

• man unngår bruk av strupeskiver siden den justerbare flottøren erstatter disse og den effektive strupeskive defineres av den regulerbare flottøren • problemet med blokkering overvinnes idet eventuelle fremmedlegemer fjernes ved å heve sluk-hodet og flottøren tilstrekkelig, og når fremmedlegemene er fjernet kan sluk-hodet og flottøren senkes tilbake til opprinnelig posisjon • beregninger forenkles vesentlig siden flottøren er justerbar og styres etter lokale forhold • ved endringer vil driftssituasjonen endres og kompenseres for ved justering av flottøren • sluk i flere høyder kan kobles sammen til et felles avløpssystem idet takflate får individuell justering ved å senke og heve flottørene, forutsatt at tilkobling til hoved-nedløpet må imidlertid gjøres korrekt ved at hvert tak får sin egen selvfalls-høyde før tilkoblingen • ved at flottøren holdes i en lukket posisjon inntil det oppstår et behov for drenering, gjør at en unngår at varmluft strømmer opp fra avløpet og forårsaker oppbygging av is, såvel som at en reduserer mengden luftbårne fremmedlegemer så som sand og støv, fra å komme inn i avløpssystemet • taket kan enkelt trykk-testes med større vannhøyde før overlevering til byggherre, og man kan få loggført høyden på vannstanden ved hvert sluk og tiden taket har stått med denne vannhøyden. Dette kan igjen benyttes som dokumentasjon til byggherren som en bekreftelse på at testen er utført med

angivelse av tidspunkt, dato og klokkeslett. En trykk-test kan gjentas rett før garantitiden utløper for å sjekke om taket fortsatt holder tett

Beregninger utføres for å gi tilnærmet samme undertrykk i samtlige sluk. Styreenheten måler trykkene i samtlige sluk og justerer hver enkelt flottør slik at samme undertrykk oppnås for hele anlegget.

Den beskrevne løsningen kan benyttes på alle typer avløpssystemer, men for selvfalls-sluk kan en enklere løsning benyttes.

Kort gjennomgåelse av tegningene

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningsfigurene som viser flere utførelseseksempler, og der

fig. 1 skjematisk viser et åpent sluk ifølge kjent teknikk

fig. 2 skjematisk viser et vakuum-sluk ifølge kjent teknikk

fig. 3 skjematisk viser et avløpssystem for vakuum-sluk

fig. 4a skjematisk viser et snitt av et sluk ifølge oppfinnelsen

fig. 4b skjematisk viser et snitt av et sluk ifølge oppfinnelsen i detalj fig. 5a skjematisk viser et avløpssystem for et sluk ifølge oppfinnelsen med vakuum-sluk

fig. 5b skjematisk viser et avløpssystem for et sluk ifølge oppfinnelsen med selvfalls-sluk

fig. 6 skjematisk viser et avløpssluk med flottør kun for selvfalls-sluk fig. 7a skjematisk viser et flottørsystem for fullstrøms-sluk egnet for ettermontering i eksisterende sluksystem

fig. 7b viser avløp og ringrom i fig. 7a, sett ovenfra

fig. 7c viser flottørsystem et i fig. 7a i en åpen posisjon

fig. 7d viser et alternativ til fig. 7a med en svanehals

fig. 8a skjematisk viser en slukrist

fig. 8b skjematisk viser et snitt av en slukrist

Gjennomgåelse av henvisningstallene som viser til tegningene

Nærmere beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningsfigurene som viser flere utførelseseksempler, og der fig. 1 skjematisk viser et åpent sluk 200 ifølge kjent teknikk anordnet på et tak 610 på en bygning 600 illustrert i Fig. 3 og Fig. 5b. Sluket fører en væske 210, typisk vann, til at avløpssystem 500 via et avløpsrør 510 fra sluk. Avløpssystemet omfatter et utløp 530 til et eksternt avløpssystem 640, eksempelvis et kommunalt avløpssystem, plassert under bakkenivå 630.

Under drift vil vann renne inn i sluket, og dra med seg gass, typisk luft, i form av bobler 220. Dette gjør at vannet ikke utgjør en enkelt kolonne med vann. En betydelig del av tverrsnittet av fluidstrømmen utgjøres av luft, og kapasiteten reduseres tilsvarende.

Dersom ytterligere et sluk anordnes på en terrasse 620 på et nivå under taket, og kobles til et felles utløpssystem, risikerer man at ved store nedbørsmengder vil vann fra taket strømme opp gjennom avløpssystemet og ut sluket på terrassen.

Fig. 2 viser skjematisk et vakuum-sluk ifølge kjent teknikk, og omfatter i tillegg til overnevnte løsning også en hus-del 300 med tak 302 og gitter for å unngå å ta inn fremmedlegemer og for å beskytte komponenter i hus-delen, deriblant et sluk-hode 400. Sluk-hodet omfatter et tak 410 som sammen med bunnen av sluket 240 definerer en åpning for gjennomstrømning. Diameter og høyden på åpningen samt hele avløpssystemet med dennes diameter må beregnes før installasjon.

Under drift ved lav tilstrømning av vann vil vakuum-sluket oppføre seg omtrent som et åpent sluk, men når tilstrømningen overstiger et visst nivå slik at taket ligger under vann, vil ikke lengre luft, men kun vann trenge inn i avløpssystemet og man har en ubrutt kolonne vann fra sluket til utløpet. Vekten av kolonnen gir et kraftig sug som effektivt drenerer store mengder vann fra taket, samtidig som at hele kolonnens tverrsnitt utgjøres av vann, også om en benytter en manifold 520 for å koble flere sluk sammen til sammen avløp. Fig. 3 og Fig. 5a viser skjematisk et slikt avløpssystem for vakuum-sluk.

Tilkobling til åpne sluk eller sluk på flere nivåer vil gi opphav til gass i kolonnen og da ødelegge effekten.

Taket, eventuelt en egen strupeskive 401, er tilpasset for å tillate stor vanngjennomstrømning uten at også luft kommer til. Strupeskiver kommer typisk i flere størrelser, og valg av strupeskive kommer ut av beregningene som gjøres når anlegget prosjekteres.

Prinsipper som ligger til grunn for oppfinnelsen

Fig. 4a og 4b viser skjematisk et snitt av et sluk ifølge oppfinnelsen, og omfatter en flottør 420 som sammen med bunnen av sluket definerer en åpning for gjennomstrømning. Høyden er justerbar ved aktuator 422 for flottøren der aktuatoren kontrolleres av en styreenhet 428 som tar imot signaler fra en trykkføler 424 anordnet i sluket nedstrøms fra flottøren.

I et første aspekt, der flottøren 420 forhindrer varme fra avløpet fra å stige opp av sluket og danne is, er flottøren i en lukket posisjon når det ikke er behov for

drenering. Når væske 210 bygger seg opp, strømmer denne inn i sluket, og flottøren løftes for å slippe væsken i sluket videre ned et avløpsrør koblet til sluket. I en enkel utførelsesform er flottøren en ball 450, Fig. 6, som ved egen oppdrift flyter på vannet. Ballen er fortrinnsvis anordnet forflyttbart i et perforert rør eller styresylinder med spilevegger 464, slik at ballen løftes av vannet, men uten å slingre sideveis. Ballen er fortrinnsvis et elastisk materiale blåst opp med gass under trykk, slik at om ballen skulle skades, faller den sammen som en punktert ballong, og skylles ned avløpet uten å sette seg fast.

I et andre aspekt av oppfinnelsen, der flottøren reguleres til å hindre gass, typisk luft, fra å bli trukket inn i sluket og stanse vakuumsluk-effekten, er flottøren i en lukket posisjon når det ikke er behov for drenering.

I en første utførelsesform er flottøren innrettet for å regulere gjennomstrømningen, omtrent på samme måte som strupeskiver, mens slukhodet er anordnet med et tak som i egenskap av høyden på taket setter opp en vakuumsluk- effekt. I denne utførelsesformen justeres slukhodets takhøyde for hvert sluk på samme flate, slik at alle sluk opererer som vakuumsluk lengst mulig, eller til et gitt undertrykk, før luft trekkes inn i ett av slukene som er koblet sammen. Flottøren her brukes da til å strupe igjen sluk som er i ferd med å ta inn luft, slik at sluk som er i ferd med å gå tørr ikke blokkerer andre sluk fra å miste suget fra en ubrutt væskekolonne. Ved å bruke en sentral styreenhet, kan man følge ytelsen på slukene, og eventuelt justere slukhodenes takhøyde for å maksimalisere dreneringskapasiteten.

I en andre utførelsesform er flottøren innrettet både for å definere slukhodets takhøyde og for å regulere gjennomstrømningen, omtrent på samme måte som strupeskiver. I denne utførelsesformen justeres flottøren slik at sluket har størst mulig åpning uten å slippe inn luft, for på den måten å drenere raskest mulig. Ettersom vannstanden 212 reduseres, reguleres flottøren nedover, til en minimumshøyde. Da er vannmengdene så små at man ikke lenger klarer å fylle rørene, og avløpssystemet tar unna disse små vannmengdene som et selvfalls-system. Der flottøren er en ball, vil denne hindre luft/gass i å slippe inn etter hvert som sluk går tomme for væske.

Drift av sluk skjer i flere faser, og optimal styring av sluk krever at en overvåker når overganger inntreffer.

I en første fase er det ingenting å drenere, og sluk er fortrinnsvis lukket, både for første og andre utførelsesform. I tillegg til å beskytte mot isdannelse, vil en slik fremgangsmåte også hindre støv og rusk fra å trenge inn i avløpssystemet, også når det gjelder varme årstider eller himmelstrøk.

I en andre fase fungerer avløpssystemet som et selvfallsystem inntil vannmengdene blir så store at de kan fylle avløpsrørene, da vil vannstanden bygge seg opp rundt slukene. Overgangen kan registreres ved en sensor koblet til en sentral enhet eller ved å måle oppbygging av vann rundt flottøren. I denne fasen kan en velge om en vil gjennomføre en spyleoperasjon. Det utføres ved å la vannstanden bygge seg opp til en definert høyde før slukene åpnes. Når slukene åpnes, kan flottørene styres til maksimal åpning før luft trekkes inn i slukene. Dette kan gjøre enkeltvis for hvert enkelt sluk eller i parallell, eller kombinasjon av dette.

I en tredje fase synker vannstanden slik at luft kan trenge inn i minst ett sluk. Dette kan registreres ved å måle vannstanden over flottøren eller over det effektive sluktaket, eller ved å registrere trykkfallet i avløpsrøret tilhørende sluket når en luftboble trekkes inn, eller ved å registrere tiltagende luftbobler akustisk, optisk eller på annen måte. Slukene reguleres enten ved struping med flottør eller ved å senke det effektive sluktaket med flottøren, for å opprettholde en ubrutt væskesøyle lengst mulig. I ytterste konsekvens kan sluket lukkes helt.

Typisk vil vannmengden kunne stige, hvorpå sluk igjen åpner seg for å ta unna vannet som kommer til. Dette kan registreres på samme måte som beskrevet i første fase. I slike påfølgende åpningsfaser er det sannsynligvis ikke nødvendig å gjennomføre spylinger.

I en fjerde fase er alle sluk gått tørre, og væskesøylen brytes. Dette kan skje ved at manglende tilførsel av vann gjør at luft kommer til slukene fra avløpssystemet, og en kan da registrere at trykkfallet i avløpssystemet blir borte. I denne fasen kan det være fordelaktig at samtlige sluk åpnes for på den måten å ta unna de siste restene av vann, og da ved å operere som selvfalls-sluk. En slik fase kan være tidsstyrt, slik at slukene lukker seg og er igjen klar for å begynne prosessen på nytt, når en regner med at alt vannet har tørket opp. Alternativt kan restmengden vann registreres ved en egen sensor.

Under drift ved lav tilstrømning av vann vil vakuum-sluket oppføre seg omtrent som et åpent sluk, men når tilstrømningen overstiger et visst nivå, tilsvarende slukhodets/luftlåsens høyde, slik at sluk-hodet ligger under vann, vil ikke lengre luft, men kun vann trenge inn i avløpssystemet og man har en ubrutt kolonne vann fra sluket til utløpet. Det er da et ønske om en reguleringsprosess for styring av flottøren. Trykkføleren detekterer at et sug oppstår og styreenheten sender styresignaler til aktuatoren slik at flottøren heves og åpningen for gjennomstrømning øker. Etter et visst punkt slipper luft inn i sluket og en luftboble trekkes inn. Trykkmåleren registrerer dette, sender signal til styreenheten som så sender styresignaler til aktuatoren slik at flottøren senkes og det åpningen for gjennomstrømning minsker, inntil luft ikke lengre trekkes inn i sluket. Når innregulering er gjennomført, låses sluk-hodets og flottørens posisjon. Anlegget regulerer seg først igjen for gjennomspyling eller trykktesting av taket, eventuelt andre forhold som tilsier en ny innjustering av anlegget.

Når flere sluk er koblet sammen i manifold, styres flottørene slik at hvert sluk på samme takflate har samme undertrykk, for å sikre optimal drenering.

Dette sikrer optimal åpning inn i sluket, og reduserer behovet for en hus-del for å unngå å ta inn mindre fremmedlegemer siden fremmedlegemer effektivt suges ned og styringen gjør at slike fremmedlegemer ikke fungerer som demninger rundt sluket.

Ettersom forholdene endrer seg, eksempelvis at ytterligere fremmedlegemer kommer til og endrer forholdene for sluket, er det ønskelig å gjenta prosessen slik at mengden fremmedlegemer ikke rekker å bygge seg opp over tid, og at forholdene opprettholdes optimalt.

Reguleringsprosessen slipper i en periode inn luft under reguleringen, hvilket er ugunstig for effektiv drenering i denne perioden. Det er derfor ønskelig at ikke mange sluk regulerer seg samtidig. Dette kan gjøres enten ved at styreenheten er sentralt plassert og felles for mange eller alle sluk, og da regulerer inn ett eller få sluk ad gangen. Dersom hvert sluk har sin lokale styreenhet, kan omfanget av samtidig regulering reduseres ved at reguleringsprosessen utføres med ujevne mellomrom.

Det er imidlertid fortsatt en fordel å utstyre slukene med løv-rist for å hindre større objekter som kvister å blokkere flottøren, mens mindre partikler kan systemet håndtere selv.

Det finnes også andre situasjoner som gir behov for å justere flottøren.

Ved overlevering av et anlegg er det ofte ønskelig å trykksette tak for å se at flatene er helt tette, ofte et krav ved overtakelse. Dette gjøres enkelt med den foreliggende oppfinnelse ved å regulere alle flottører til en lukket posisjon, for så å fylle takflaten med vann, gjerne til en vannstand på 100 - 150 mm over takflaten og en varighet på 24 timer. Dette kan utføres under et regnvær eller ved at man fyller taket opp med vann.

Når trykktest er utført og taket står med 100-150 mm vann, har man et godt utgangspunkt for å utføre innregulering slik at flest mulig, fortrinnsvis alle, sluk går tom for vann omtrent samtidig, og så låse posisjon for slukhode og flottør til denne posisjonen.

En slik trykksetting kan verifisere ikke bare at taket er tett, men også at den har tilstrekkelig bæreevne og at avløpssystemet har en kapasitet til å ta unna en maksimalbelastning og uten at avløpsrør sprekker eller på andre måter ikke tåler belastningen.

Det er også ønskelig å spyle sluk og avløpsrørene for derved å fjerne fremmedlegemer, sand og annet som kan samle seg over tid i sluk og avløpsrør. Spesielt der det benyttes betongheller, vil små betongpartikler løsne og danne avleiring. Dette kan gjøres ved at flottørene holdes i en lukket posisjon inntil ca. 60 mm vannstand har bygget seg opp, og deretter åpne flottørene og på den måten hurtig fylle avløpssystemet og derved spyle det rent. Dette unngår behov for intern spyling og manuelt arbeid, en vesentlig fordel.

Felles for disse fremgangsmåtene for innregulering, er at de ikke krever manuell beregning for hvert sluk.

Beste måter å utføre oppfinnelsen på

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen vist i Fig. 4a og Fig. 4b og omfatter et sluk 200 med en slukbunn 240 og over denne en hus-del 300 omfattende et sluk-hode 400 som igjen omfatter en flottør 420 som styres av en aktuator 422. Aktuatoren justerer høyden på flottøren over slukbunnen. Aktuatoren styres blant annet basert på avleste verdier fra en trykkføler 424.

Sluket er fortrinnsvis utstyrt med et varmeelement 426, som skal sikre at flottøren ikke skal kunne fryse fast til slukbunnen når den er i lokket posisjon. Flottøren vil være lukket når det er minusgrader i luften for å hindre sluket i å avgi varme, og på den måten hindre is i å kunne bygge seg opp på takflaten.

Nullpunktet vil forflytte seg med utetemperaturen. Ved svært lave temperaturer som 30 kuldegrader, vil nullpunktet ligge helt inntil flottøren dersom varmeelement ikke brukes. Tilsvarende vil nullpunktet ligge lengre fra ved 1 kuldegrad. Ved å bruke varmeelementet, vil nullpunktet flyttes oppover og flottøren ligge i frostfri sone, noe som også beskytter flottøren fra å fryse fast. Varmeelementet, dersom det benyttes, kan styres enten lokalt ved bruk av termostat, eller ved bruk av en sentral styreenhet 428.

I en annen gunstig utførelsesform kan et nytt eller eksisterende fullstrøms-system utstyres med en flottør, typisk ved ettermontering. Flottøren sørger da for at varm luft ikke kommer opp i sluket og skaper issvuller. Når sluket fylles med vann, løftes flottøren opp og slipper vannet forbi. I denne utførelsesformen separeres da fullstrøms-funksjonen og forebyggelse av isdannelse.

I en slik utførelsesform ligger flottøren ofte såpass dypt under sluk-hodet at den er i en frostsikker sone. Flottøren trenger ikke nødvendigvis å styres med en elektrisk aktuator, isteden kan det være nok at oppdriften i flottøren er tilstrekkelig til å løfte den når vann strømmer inn.

I de tilfellene der en ikke har behov for den utvidede dreneringskapasiteten i et fullstrøms-system, kan en tenke seg å utstyre et selvfalls-sluk med en slik flottør i den hensikt å sikre at varm luft ikke kommer opp i sluket og skaper issvuller. Når sluket fylles med vann, løftes flottøren opp og slipper vannet forbi.

I systemer med en slik passiv flottør er det en fordel å benytte en ball. I en ytterligere gunstig utførelsesform er flottøren blåst opp og satt under trykk. Skulle ballen bli skadet, vil den sprekke og bli skyllet ut med avløpet og da forhindre at den blokkerer sluket eller avløpsrør.

For sluk, og især for fullstrøms-systemer, er det en fordel at vannstrømmen fra sluket møter ballen på i hovedsak samme side som utløpet til avløpsrøret, slik at vannstrømmen fra sluket skyver ballen bort fra åpningen til avløpsrøret. Spesielt ved store strømninger kan kraften fra vannet overstige oppdriften i ballen, og således låse fast ballen, med mindre kraften fra vannet virker i en retning som i hovedsak er den samme som oppdriften. Dette kan utføres på flere forskjellige måter. En første utførelsesform er vist i Fig. 7a der vannet føres fra sluket inn i et ringrom opp mot ballen, mens avløpet er omsluttet av ringrommet. Fig. 7b viser avløp og ringrom sett ovenfra, der det klart kommer frem at væskestrøm i ringrommet vil løfte flottøren slik at væskestrømmen fortsetter ned i avløpet. Mens Fig. 7a viser ballen i en nedre posisjon der den lukker for avløpet, vider Fig. 7c sluket der vann strømmer inn og ballen er løftet opp til en åpen posisjon.

En andre utførelsesform er vist i Fig. 7d der vannet føres i en svanehals 442 skrått opp mot ballen, mens avløpet ligger inntil svanehalsen. I begge tilfeller er ballen fritt bevegbart plassert i en styresylinder 464, fortrinnsvis med en innretning for en øvre begrensing i lengderetningen, slik at ballen ikke går tapt. Disse utførelsesformene kan fremstilles som innsatser for ettermontering i eksisterende sluk eller som en selvstendig innsatts som monteres inn på avløpssystemet litt lengere ned, det vil si inne i bygget. Typisk her vil være at den ene siden i innsatsen er demonterbar for enkel inspeksjon og vedlikehold

Det er ønskelig å bruke en flottørstyring 460 som holder flottøren innenfor et definert område slik at den ikke kommer ut av posisjon eller går tapt. I mange tilfeller kan en benytte en styrepinne 462 som flottøren glir eller føres langs eller føres av. Der en benytter en ball, fortrinnsvis en oppblåst ball, er det det ønskelig å unngå punkteringer, og da er en styresylinder 464 et egnet middel for å holde ballen innenfor et definert område.

Det er en fordel at slukene plasseres på de laveste områdene på flaten som skal dreneres. Eventuelle separate sensorer for å detektere væskehøyde over flaten bør også anordnes på de laveste områdene på flaten.

Det er fordelaktig med en sentral enhet for synkronisert innregulering av alle sluk, og for styring av varmeelementene. Med en sentral enhet kan slukene synkroniseres slik at innjustering av sluk kan gjøres enkeltvis. I tillegg kan registrering av begynnende inntak av luft i ett sluk brukes til å regulere også andre sluk.

Ytterligere utførelsesformer

En kan se for seg en rekke variasjoner over overstående. Eksempelvis kan trykkmåleren erstattes av andre midler for å registrere at luft trekkes inn i sluket, så som akustiske og optiske målere og målere for strømningshastighet. Man kan også se for seg at styreenhet, trykkmåler og aktuator kombineres rent mekanisk for å styre flottøren.

Alternativt kan en styre flottøren til konstant vannhøyde over hver flottør, fortrinnsvis under 100 mm, mer fortrinnsvis 10 - 60 mm og mest fortrinnsvis rundt 25 mm vann. Det er ønskelig å ikke bygge opp før stort vanntrykk på takflater for å unngå vann-inntrengning gjennom tak og inn i underliggende struktur og for å unngå overbelastning i ekstreme tilfeller.

Det er fordelaktig om styringssystemet i sluket kommuniserer trådløst med den sentrale styreenhet, slik at man forenkler installasjonen. Det krever imidlertid en elektrisk kraftkilde i sluk-hodet. Dette kan gjøres ved bruk av et batteri, eller fortrinnsvis et oppladbart batteri ladet med et solcellepanel innrettet på taket av sluk-hodet.

Lokal kraftforsyning kan også tilveiebringes ved å hente energi ut fra væsken som strømmer igjennom sluket.

Energien kan hentes ut fra en egen turbin eller propell, alternativt kan flottøren utstyres med skovler, slik at den roterer om styrepinnen 462. I begge tilfeller hentes kraften typisk ut som en roterende bevegelse på en rotor.

I en første utførelsesform kan energien være rent mekanisk, idet rotorens hastighet gjenspeiler strømningshastigheten og kan da gi en indikasjon av væskenivået 212 ved sluket. En sentrifugalregulator kan benyttes til å heve og senke flottøren. Dersom luft skulle trekkes inn i sluket, vil dette redusere rotasjonshastigheten, og sluket senkes. En mekanisk trykkgiver kan også benyttes til regulering.

I en andre utførelsesform kan den mekaniske energien brukes for å drive en enkel generator, for å tilveiebringe elektrisk kraft til å drive en elektrisk aktuator samt elektriske trykkmålere og styringsenheter.

Sluk i flere høyder kan kobles sammen til et felles avløpssystem, idet hver takflate får individuell justering ved å senke og heve flottørene. Tilkobling til hoved-nedløp 525 må imidlertid gjøres korrekt ved at hvert tak får sin egen selvfallshøyde før tilkoblingen. Dette er vist på Fig. 5a ved at avløpet fra et nedre tak er ført ned langs nedløpet fra et øvre tak før det kobles til. Dette gjøres for at det nedre taket skal få opparbeidet et viss undertrykk slik at ikke fra det øvre taket presser vannet opp i slukene på det nedre taket og derved skaper en fontene. Benyttes systemet i et veianlegg, vil hvert vei-nivå, dersom flere, operere på samme måte som hvert sitt tak-nivå.

I det tilfelle at flottøren skulle fryse fast, er det en fordel om den er utført i et materiale med en termisk ekspansjonskoeffisient som sammen med formen gjør at den selv løsner fra isen. Eksempelvis vil en utvidelse med økende antall kuldegrader kombinert med en konkav form i en skål gjøre at flottøren tvinges opp og ut av isen og derved løsner.

En flottør i form av en ball vil i et kjegleformet sluk tvinges opp når flottøren ekspanderer. Det vil derfor være en fordel om styresylinderen som omslutter ballen, har en kjegleformet eller konisk del som ved temperaturendring vil løsne ballen fra is.

En flottør som er innrettet for å desintegrere og skylles ut ved skade, kan utstyres med en giver for å varsle systemet når flottørrestene skylles ut. Sensoren kan være anordnet ved utløpet eller en manifold for å begrense antallet mulige sluk flottøren kom fra.

Giveren er i en enkel utførelsesform en magnet, og sensoren kan da være en magnetføler. I et system med svært mange sluk, er det en fordel å utstyre flottører med en identifikator, eksempelvis en RFID-tag som når den passerer en RFID-leser anordnet ved utløpet, identifiserer identiteten på flottørrestene som skylles ut, slik at man kan finne ut nøyaktig hvilket sluk som nå mangler en flottør.

For sluk utstyrt med en trykksensor, vil man raskt oppdage hvilke sluk som mangler en fungerende flottør siden det da ikke endrer trykk under drenering.

I en utførelsesform med ball, kan en benytte en noe større ball for på den måten å blokkere slukene ved manuell trykktesting av tak.

I en alternativ utførelsesform med ball, kan ballen være utstyrt med en mekanisme som frigjør ballen ved en høyere vannstand enn den som skal til for å løfte ballen under egen oppdrift alene. Eksempelvis kan ballen være utstyrt med en magnet som holder ballen igjen i en lukket posisjon inntil kraften i oppdriften blir såpass sterk at ballen frigjøres. I et annet eksempel kan ballen være utstyrt med en låsemekanisme som frigjør ballen først ved en minimumshøyde av vannstand.

Det er en fordel å holde urenheter på god avstand fra sluket for å opprettholde god og mest mulig uhindret strømning inn til sluket. Spesielt fordelaktig er det å unngå at urenheter forårsaker at væskenivået 212 ved sluket reduseres for mye.

Man har kommet til at en sluk-rist med armer i en stjerneform er effektiv i dette. Fig. 8a viser en slik slukrist 700 omfattende et tak 702 i slukristen, typisk anordnet over sluket. Ut fra taket 702 strekker det ser armer 704 for slukristen. I en typisk utførelsesform benyttes fire armer, men også flere eller færre armer kan benyttes. Armene er anordnet med gitter på minst ett av armens tak, side eller sider, der væske strømmer inn i armene i slukristen og videre til selve sluket. Fig. 8b viser slukristen 700 fra siden i et snitt. Her vises at armene strekker seg fra taket 702 skrått ned og utover mot tak 610, eventuelt terrasse 620. Figuren viser at armene er festet til nær midten av taket 702, men det er også naturlig å tenke seg at armene strekke seg utover som en forlengelse av taket.

Større fremmedlegemer som f.eks. kvister, fanges på armene, og dersom fremmedlegemene presses innover mot selve sluket, løftes fremmedlegemene opp og væske slipper igjennom under fremmedlegemene. Et annet problematisk fremmedlegeme er blader, idet ett enkelt blad kan pakke seg rundt et tradisjonelt slukhode og blokkere åpningene inn til slukhodet. Med en slukrist ifølge oppfinnelsen, vil løv føres langs bladene og inn mot sentrum og da inn i hjørnene mellom armene. Det betyr at ytre deler av armene stikker utenfor ansamling av løv, og har da fortsatt god kapasitet til å ta unna væske.

Slukristen er derfor spesielt egnet for et sluksystem ifølge foreliggende oppfinnelse.

Dersom taket er skrått, kan det være tilstrekkelig med en arm, og da anbrakt oppstrøms for sluket. På flatt tak er det en fordel med to armer, men betydelig mer effektivt med tre armer.

Under drift vil et system i følge den foreliggende oppfinnelse tilveiebringe ubrutte vannsøyler i store deler av tiden, siden flottørene kan kontinuerlig justeres til å holde en vannhøyede på f.eks. 5 cm lengst mulig. Dette gjør systemet spesielt godt egnet til å føres inn til turbiner. For mindre og lavere bygninger føres avløpsrøret rett til turbinen som normalt er plassert ved utløpet eller overgangen til hoved nettet. For store, og spesielt høye bygninger med vakuumsluk er det vanlig å operere med fallhøyder på opptil typisk 15 meter, før vakuumssystemet brytes for å unngå støy, vibrasjoner m.m. Ønsker man å drive en turbin, kan man føre takvannet til en eller flere kummer noen etasjer under takflaten. Fra disse kummene kan en regulere vanngjennomstrømningen videre nedover på en måte som er egnet for turbindrift. Bruk av turbin har fordelen at en trekker ut mye mekanisk energi fra vannfallet, slik at kreftene fra vannet som kommer ut av turbinene i bunnen av bygget blir mindre.

Industriell anvendbarhet

Oppfinnelsen finner sin nytte ved bruk i effektiv drenering av flater som tak, parkeringsplasser med mer. Mer generelt har den en nytte i to-fasesystemer der en ønsker å fjerne en væskekomponent uten å trekke med seg en gasskomponent. Så selv om i eksemplene over er det benyttet eksempler med luft og vann, er dette kun eksempler for en oppfinnelse som dekker væsker og gasser generelt.

Oppfinnelsen finner særskilt nytte der en ønsker effektiv drenering der installerte deler må være minst mulig, så som på rullebaner og veier. Systemet er meget godt egnet til å oppgradere gamle kommunale overvannsledninger ved å tre nye mindre rørdimensjoner inn i gamle rør og erstatte gamle kummer med nye, med spesialsluk som beskrevet og styre disse som beskrevet slik at hele det renoverte avløpsnettet fungerer som et UV system. Selv om de nye rørdimensjonene er mindre, vil de på denne måten ta unne langt mere vann.

Claims (12)

1. Et sluk-system (100) omfattende et sluk (200) for drenering av en væske (210) til et avløpssystem (500),karakterisert vedytterligere å omfatte: en flottør (420, 450) anordnet slik at flottøren og en del av sluket definerer en lukkbar åpning for gjennomstrømning, og innrettet slik at flottøren hindrer at gass/varme fra avløpet stiger opp av sluket og danner is (230).

2. Et sluk-system (100) omfattende et sluk (200) for drenering av en væske (210) til et avløpssystem (500),karakterisert vedytterligere å omfatte: en flottør (420, 450) anordnet slik at flottøren og en del av sluket definerer en lukkbar åpning for gjennomstrømning, og innrettet slik at flottøren hindrer at gass (220) trekkes inn i sluket.

3. Sluk-systemet ifølge krav 1 eller 2, idet midlene til å styre flottøren slik at gass ikke passerer flottøren omfatter en aktuator (422), midler for å detektere at gass trekkes inn i sluket, og en styreenhet (428), idet midlene er innrettet for å styre aktuatoren til å åpne med flottøren inntil gass trekkes inn i sluket, og å styre aktuatoren til å lukke med flottøren inntil gass ikke lengre trekkes inn i sluket.

4. Sluk-systemet ifølge krav 3, idet midler for å detektere at gass trekkes inn i sluket er en trykkmåler (424) anordnet nedstrøms fra flottøren.

5. Sluk-systemet ifølge krav 1 eller 2, idet midler for å styre flottøren er anordnet ved sluket (200).

6. Sluk-systemet ifølge krav 3, idet midler for å styre flottøren er innrettet for å styre mer enn en flottør.

7. Fremgangsmåte for styring av et sluk-system (100) ifølge krav 1 eller 2, videre omfattende en aktuator (422),karakterisert vedtrinnene for regulering: å styre aktuatoren til å heve flottøren inntil gass trekkes inn i sluket, og å styre aktuatoren til å senke flottøren inntil gass ikke lengre trekkes inn i sluket.

8. Fremgangsmåten ifølge krav 7, videre omfattende å gjenta trinnene for regulering.

9. Fremgangsmåten ifølge krav 7, videre omfattende å gjenta trinnene for regulering med ujevne intervaller.

10. Fremgangsmåte for styring av et sluk-system (100) ifølge krav 1, videre omfattende en aktuator (422), til spyling,karakterisert vedtrinnene for regulering: å styre aktuatoren til å lukke med flottøren inntil væskestand over sluket er nådd en kritisk høyde, og å styre aktuatoren til å åpne med flottøren slik at avløpssystemet fylles med væske.

11. Fremgangsmåten ifølge krav 10, idet kritisk høyde er 60 mm.

12. En slukrist (700) for sluk ifølge krav 1 eller 2, omfattende et tak (702) i slukristen, karakterisert vedvidere å omfatte minst en arm (704) som strekker seg utover og ned fra taket.