NO861557L - Stbelaster. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en støtbelaster for hurtig og automatisk tømming av en vannbeholder ved fylling av denne til et bestemt maksimalnivå, omfattende et rørsystem utformet til å virke som hevert under tømming og anordnet vippbart som en horisontal akse samt innrettet til å heves ved oppdrift i vannet under fylling av beholderen opp til maksimalnivået.

En slik støtbelaster eller spylesifon virker på den måten at den i løpet av en kort periode tømmer sitt magasinerte vann-eller væskeinnhold til en kanal eller rørledning nedstrøms for støtbelasteren, for å spyle og fordele væske og fast substans i ledningen. Støtbelastere av den her aktuelle type har særlig anvendelse i forbindelse med avløps- og kloakkvann o.l., hvor innholdet av forurensninger og fast substans kan medføre svære problemer på grunn av tendensen til avsetninger og tilstopning.

Det er tidligere kjent mange utførelser av støtbelastere eller spylesifoner til bruk i avløpsledninger og til vannforde-ling. For å kunne oppnå den ønskede virkning er mange kjente utførelser konstruert med et fastmontert rørsystem i en beholder, og det inngår ofte en eller flere trange passasjer og bevegelige, finkalibrerte rør. Videre har det vært anordnet nødoverløp som trer i funksjon ved gjentetting, hvilket på sin side hindrer en fullstendig tømming av magasinet eller beholderen og fjerning av eventuelt bunnslam. Den sugende rør-ende er plassert over bunnen i støtbelasterens beholder.

Disse kjente konstruksjoner er forholdsvis ømtålige og svikter helt i sin funksjon under visse forhold, særlig hvis stigningshastigheten for vann- eller væskefyllingen i beholderen er lav, ved uttørking av støtbelasterens vannlås eller ved gjentetting av finkalibrerte rør og kanaler som nevnt ovenfor.

En kjent utførelse som i prinsippet stort sett svarer til det som er angitt innledningsvis ovenfor, er beskrevet i US patent 2.487.022. Den nødvendige oppdrift for hevertanordningen besørges der av et vippbart, særskilt flottørlegeme som er innrettet til å fylles med væske når maksimalt nivå er nådd. Ulempen ved denne kjente konstruksjon ligger særlig i at det vippbare flottørlegeme utgjør en bevegelig del som i uren væske vil være utsatt for problemer med faste substanser o.l. som kan være skadelig for den bevegelige mekanisme. Driftssikkerheten under vanskelige forhold blir dermed lav. Den utførelse som US-patentet beskriver vil eventuelt bare kunne virke tilfredsstil-lende når den arbeider med helt rent vann.

Andre eksempler på tidligere kjente konstruksjoner basert på hevertvirkning og bevegelse av hevertanordningen som følge av oppdrift i vannet eller væsken under fylling av beholderen, er å finne i US-patentene 2.090.551 og 2.965.122. Også disse utførel-ser har tilsvarende ulenmper som konstruksjonen ifølge det foran omtalte US patent.

Ifølge denne oppfinnelse blir det oppnådd en forbedret støtbelaster basert på en hevertanordning i form av et rørsystem, hvor det nye og særegne hovedsaklig består i at oppdriften besørges av rørsystemet selv idet partier av dette som inngår i vannstrømningsveien ved tømming, er innrettet til under hevningen å inneholde luft som gir den nødvendige oppdrift inntil hele rørsystemet fylles med vann for innledning av tømming ved hevertvirkning.

Rent generelt innbærer løsningen ifølge oppfinnelsen at støtbelasteren tåler ugunstige driftsforhold og derfor er meget driftssikker og pålitelig. Denne nye støtbelaster virker godt etter uttørkning, ved tilførsel av slam, og ved vannstignings-hastighet som er lav eller lik null, og dessuten etter forsøk på tilstopping. Den nye konstruksjonen er også uavhengig av ekstra vanntilførsel for å virke. Anvendelsesområdet for denne støtbe-laster vil således kunne utvides til også å omfatte slam- og kloakkholdig vann.

De oppnådde fordeler har sammenheng med at det anvendes et rørsystem som ikke innbefatter trange kanaler eller bevegelige finkalibrerte rør. Rørsystemet kan i en støtabelaster ifølge oppfinnelsen bestå av sammenhengende rørpartier som har forholdsvis store tverrsnittsdimensjoner, som eventuelt kan være mer eller mindre konstante over hele lengden av det rørsystem som utgjør hevertanordningen.

Med utgangspunkt i en situasjon hvor støtbelasterens beholder nettopp er tømt, er virkemåten i korthet som følger: Rørsystemet danner innledningsvis et kraftig flytelegeme som gir stor oppdrift i vannet og heves inntil ønsket eller forutbestemt vannhøyde er oppnådd i beholderen. Rørsystemet blir herunder fylt med vann enten ved at det får endret vinkel i forhold til vannoverflaten eller ved at rørsystemet i en viss stilling blir sperret mot videre oppadstigende bevegelse og vannovertrykket blir stort nok til å fylle hele rørsystemet og å fjerne mottryk-ket fra en eventuell vannlås. Dermed synker det vannfylte rørsystem hurtig mot bunnen av beholderen og danner en sikker hevertforbindelse. Dette fører til tømming av beholderen. Ved avslutningen av tømmeintervallet kan luft gradvis tilføres hevert- eller rørsystemet i støtbelasteren under sluttfasen avtømmingen. Dette gjør at hele beholdervolumet kan utnyttes ved neste spyling.

Rørsystemet er gjennom en fleksibel kobling og opphengning tilknyttet en utgående rørledning eller kanal som fører ut av støtbelasteren til et etterfølgende ledningsnett eller lignende. For å oppnå fullstendig tømming av beholderen må det i enkelte tilfeller med lav fallhøyde, monteres en vannlås nedstrøms for støtbelasteren for å hindre lufttilgang fra den etterfølgende rørledning.

Oppfinnelsen samt ytterligere spesielle trekk og fordeler med denne, skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk vertikalt lengdesnitt gjennom en støtbelaster ifølge oppfinnelsen, med rørsystemet i senket og tømt stilling, Fig. 2 viser på tilsvarende måte støtbelasteren med rørsystemet i maksimalt hevet stilling, i ferd med å fylles med vann, og Fig. 3 viser igjen støtbelasteren på tilsvarende måte, men med det helt vannfylte rørsystem i senket stilling under tømming av beholderen for sitt innhold.

På fig.1 er det vist en beholder 1 med innløp 3 og utløp ved 4 gjennom en vannlås 5 og tilkobling ved 6 til et etterfølgende

lednings- eller kanalnett. Ved beholderens bunn 2 er det antydet en rest 21 av vann eller væske etter mer eller mindre fullstendig tømming av beholderen for sitt innhold, idet et rørsystem 10 som utgjør hevertanordningen befinner seg i fullt senket stilling på

fig.l. Rørsystemet eller hevertanordningen 10 er i denne utførelse dannet av en sammenhengende rørlengde som er satt sammen av forskjellige partier med sikte på å tilveiebringe den tilsiktede oppdriftsvirkning når vann- eller væskenivået i beholderen 1 igjen begynner å stige. Ved 11 er det på fig.l vist en fleksibel kobling eller henglsing mellom utløpet 4 og et langstrakt rørparti 12 som i den viste stilling på fig.l ligger tilnærmet horisontalt, men allikevel med et visst lite fall mot utløpet 4. Rørpartiet 12 strekker seg stort sett fra den ene til den annen ende av beholderen 1 og fortsetter gjennom en U-formet rørdel 13 tilbake.som et rørparti 14 som fører til et bend og et oppadgående parti 16 med et øvre U-formet rørparti 17 som endelig fortsetter i en nedadrettet del 18 som har en åpen munning ved 19. Hele rørsystemet med de omtalte partier 12, 13, 14 16, 17 og 18 kan med fordel ha samme strømningstverrsnitt, som kan være grovt dimensjonert med sikte på ønsket kapasitet og forekommende faste substanser og lignende. Selve munningstverrsnittet ved 19 kan imidlertid med fordel være noe redusert i forhold til det nevnte rørtverrsnitt forøvrig i systemet, slik at større gjenstander eller klumper etc. ikke kan tre inn i rørsystemet og føre til tilstopning inne i dette. Som det fremgår av fig.l er munningen 19 plassert slik at den kommer langt ned mot bunnen 2 i beholderen når rørsystemet befinner seg i nedre stilling. Et ettergivende anslagsorgan 15, f.eks. laget av gummi, kan være anordnet på bunnen 2 for å sørge for en veldefinert nedre posisjon av rørsystemet 10. Det er videre på tegningsfigurene antydet en viss helning av bunnen 1 til et dypeste midtparti under munningen 19.

Med den viste utformning av rørsystemet 10 vil innses at når beholderen 1 er tømt for sitt innhold ved hjelp av hevertvirkning gjennom rørsystemet 10, vil hele dette rørsystem være tomt for vann eller væske, dvs. fylt med luft. Når derfor vann-nivået i beholderen 1 begynner å stige ved tilførsel av vann gjennom innløpet 3, vil den luft som blir innesluttet i rørsystemet 10 resultere i en kraftig oppdriftsvirkning som fører til at rørsystemet etter hvert heves eller svinges opp til en øvre stilling som vist på fig.2, idet den fleksible kobling ved 11 kan anses å danne en horisontal svingeakse som vist ved 31 på fig.2. Selv om noe vann etter hvert vil trenge opp gjennom munningen 19 og det nedadrettede rørparti 18, vil det vesentligste av opp-driftsluften befinne seg i rørsystemet helt til den øvre stilling som vist på fig.2, er nådd. Ytterligere hevning av rørsystemet 10 kan eventuelt hindres ved hjelp av et stopporgan som antydet ved 39. I denne vinkelstilling (vinkel V angitt på fig.2) vil de overløpsterskler som dannes ved 13' hhv. 17' i de to U-formede partier 13 og 17, ligge omtrent på samme nivå tilnærmet opp mot vannhøyden som angitt ved 22 i beholderen 1 på fig.2, hvilket gjør det mulig for vann å trenge inn i hele rørsystemet og fylle dette tilnærmet fullstendig. Rørsystemets egen vekt og opp-drif tsforholdene bør avpasses slik at rørsystemet ikke begynner å synke før det er fylt med vann i tilstrekkelig grad til at den ønskede hevertvirkning kan inntre med sikkerhet. Det vil innses at med en utførelse basert på en sammenhengende strømningsvei eller rørkonstruksjon som på tegningen, er de geometriske forhold av stor betydning for en effektiv utnyttelse av hele beholdervolumet. Det er således av betydning at det oppadragende U-parti 17 har en riktig avpasset høyde for dermed å sikre oppdriftsvirk-ningen og en tilstrekkelig høy overløpsterskel som antydet ved 17' på fig.2, samtidig som dette punkt må ha en hensiktsmessig relasjon til overløpet i U-partiet 13, idet disse punkter sammen med svingepunktet 31 i det vesentlige bestemmer det maksimale vann-nivå 22 som fører til at hevertvirkningen inntrer i beholderen. For en effektiv utnyttelse av beholdervolumet bør selvsagt dette maksimale nivå 22 ligge høyt oppe mot toppen av beholderen.

I den på fig.2 illustrerte situasjon er vann i ferd med å trenge inn i rørsystemet, idet vann som fra rørpartiet 18 stiger opp og renner over ved terskelen 17', etter hvert vil fylle rørpartiene 16 og 14 oppover fra bendet mellom disse partier, med vannoverflater som antydet ved hhv. 32 og 33. Mens denne fylling av rørsystemet skrider frem vil det finnes luftfylte rom ved 34 hhv. 35, som besørger oppdriften. På et visst stadium under fyllingen vil disse oppdriftsrom bli så små at tilstrekkelig oppdrift ikke lenger er tilstede og rørsystemet vil plutselig synke idet hele systemet også da vil bli fylt med vann og danne en virksom hevert.

De ovenfor omtalte geometriske forhold er søkt fremstilt noe mer konkret, men allikevel tilnærmet på fig.3, hvor rørsystemet 10, likesom i stillingen på fig.l er vist fullt nedsenket. På fig.3 forutsettes tømmingen av vannet i beholderen 1 fremdeles å foregå, idet nivået kan være som angitt ved 23. Selve rørsyste-met er også vist fullstendig fylt med vann, som kan inneholde luft- eller gassbobler slik som antydet. Anslagsorganet 15 er vist endel sammenpresset under vekten av det fylte rørsystem.

På fig.3 er det vist viktige størrelser eller dimensjoner som følger: L er lengden av det horisontale rørparti 12 regnet fra ledd- eller svingepunktet 31,

H er den vertikale avstand fra det horisontale rørparti 12 til det høyeste overløpspunkt 17' i det omvendt U-formede parti 17, og

D er den maksimale vanndybde i tanken 1 regnet fra det horisontaltliggende rørparti 12.

Basert på ovenstående definisjoner, som kan anses å være tilnærmet og ikke helt eksakte, vil den utførelsen som er vist på tegningene ha en fordelaktig virkning som omtalt ovenfor, når de relative dimensjoner tilfredsstiller følgende matematiske uttrykk: Vh<2>+ F2 / H<&>L/D

Denne relasjon fremkommer ved enkle geometriske betraktninger og utledninger basert på den stilling som rørsystemet inntar på fig.2, betraktet ut fra de dimensjonsangivelser eller -definisjoner som fremgår av fig.3. I tilknytning til dette er det ifølge oppfinnelsen foretrukket at den maksimale vinkelbevegelse som representert ved vinkelen V på fig.2, mellom senket stilling og maksimalt hevet stilling, er tilnærmet lik 30 .

Av det som her er beskrevet fremgår det at hevertanordningen eller rørsystemet 10 som under oppfyllingsfasen danner et oppdrifts- eller flytelegeme, umiddelbart skifter karakter etter at det blir vannfylt når ønsket tømme- eller spylehøyde for vann i beholderen 1 er oppnådd. Dermed synker rørsystemet for deretter å etablere en sikker hevertforbindelse som ikke brytes før beholderen er blitt tom, og eventuelt ny vannlås blir etablert etter at rørmunningen 19 langsomt har begynt å suge falsk luft, og rørsystemet 10 igjen er omdannet til flytelegeme med oppdrift som beskrevet.

Den utførelse av rørsystemet 10 som er vist og beskrevet i tilknytning til tegningsfigurene, representerer et eksempel på den prinsipielle oppbygning av et slikt system ifølge oppfinnelsen , men det vil innses at mange varianter er mulige innenfor oppfinnelsens ramme. Eksempelvis kan rørsystemet istedenfor å bestå av en eneste sammenhengende rørlengde eller strømningsvei, eventuelt stykkevis bestå av to eller flere parallelle grener, avhengig bla.a. av plassforhold og nødvendige dimensjoner for å oppnå tilstrekkelig kapasitet i de enkelte anvendelser. Konstruksjonen blir imidlertid spesielt enkel og pålitelig når rørsystemet settes sammen av rørpartier med samme tverrsnittsdimensjoner langs hele strømningsveien gjennom rørsystemet. Også den viste utformning med U-rørpartier som har en viss minste krumningsradius, er fordelaktig for en pålitelig og sikker virkning gjennom lange driftsperioder og med vann eller væske som har mer eller mindre betydelige andeler av faste substanser eller partikler, gjenstander eller klumper.

Claims (11)

1. Støtbelaster for hurtig og automatisk tømming av en vannbeholder (1) ved fylling av denne til et bestemt maksimalnivå (22), omfattende et rørsystem (10) utformet til å virke som hevert under tømming og anordnet vippbart om en horisontal akse (31) samt innrettet til å heves ved oppdrift i vannet under fylling av beholderen opp til maksimalnivået (22), karakterisert ved at oppdriften besørges av rørsystemet (10) selv idet partier av dette som inngår i vann-strømningsveien ved tømming, er innrettet til under hevningen å inneholde luft (34, 35) som gir den nødvendige oppdrift inntil hele rørsystemet fylles med vann for innledning av tømming ved hevertvirkning.

2. Støtbelaster ifølge krav 1, karakterisert ved at de nevnte partier av rørsystemet (10) omfatter et omvendt U-formet rørparti (17) som ved senket rørsystem (fig.3) befinner seg høyere enn alle øvrige deler av dette.

3. Støtbelaster ifølge krav 2, karakterisert ved at rørsystemet (10) foruten det omvendt U-formede parti (17) omfatter andre rørpartier (12 - 14) som ved senket rørsystem ligger hovedsakelig horisontalt, fortrinnsvis med et visst fall i retning mot et utløp (4) til en etterliggende avløpskanal eller rørledning (5, 6).

4. Støtbelaster ifølge krav 1, 2 eller 3 karakterisert ved at rørsystemet (10) er vippbart om et ledd- eller svingepunkt (31) nær bunnen (2) av beholderen (1), fortrinnsvis dannet av et fleksibelt eller belglignende rørstykke (11) ved utløpet (4) fra beholderen.

5. Støtbelaster ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at de nevnte andre rørpartier f (12 - 14) lengst fra utløpet (4) er utformet med en liggende U-rørdel (13). I

6. Støtbelaster ifølge krav 3, 4 eller 5, karakterisert ved relative dimensjoner betraktet i senket stilling, tilnærmet bestemt ved iH <2> +F<2> ' / H81 L/D hvor: L er lengden av de nevnte andre rørpartier (12) regnet fra ledd- eller svingepunktet (31), H er den vertikale avstand fra de andre rørpartier (12) til det høyeste overløpspunkt (17') i det omvendt U-formede parti (17), F er den horisontale avstand mellom den ytre ende (13') innvendig i den liggende U-rørdel (13) og det høyeste punkt på det omvendt U-formede rørparti (17) og D er den maksimale vanndybde i beholderen (1) regnet fra de andre rørpartier (12).

7. Støtbelaster ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at det på bunnen (2) av tanken (1) er anordnet et ettergivende anslagsorgan (15).

8. Støtbelaster ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at det er anordnet et stopporgan (39) for begrensning av den maksimale hevning av rø rsys-temet (10).

9. Støtbelaster ifølge et av kravene 2-8, karakterisert ved at en nedadrettet munning (19) i på et rørparti (18) som stikker ned fra det omvendt U-formede rørparti (17) , er innrettet til å befinne seg nær bunnen (2) i tanken (1) ved senket rørsystem (10). I

10. Støtbelaster ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at rørsystemets munning (19) har mindre åpning enn tverrsnittet av de øvrige rørpartier og - deler i rørsystemet (10).

11. Støtbelaster ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den maksimale vinkelbevegelse (V) mellom senket stilling og maksimalt hevet stilling, er tilnærmet lik 30 .