PL185187B1

PL185187B1 - Koryto odpływowe o liniowym poborze cieczy przelewami rozmieszczonymi wzdłuż jego bocznych ścian

Info

Publication number: PL185187B1
Application number: PL97323575A
Authority: PL
Inventors: Jacek Mikucki; Jan Deditius; Edward Kasprzak; Edward Wilk
Original assignee: Hydrobudowa Slask Sa
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2003-03-31
Also published as: CZ396598A3; DE19855914A1; PL323575A1

Abstract

1. Koryto odplywowe o liniowym pobo- rze cieczy przelewami rozmieszczonymi wzdluz jego bocznych scian, znamienne tym, ze jego wymiary czyli wysokosci scian bocz- nych (1, 6) oraz szerokosc dna (2, 8) = 2 H przekroju poprzecznego wzdluz linii A-A, E-E i J-J oraz C-C, G-G i L-L maja wielkosc zmienna w stosunku do rosnacego przeplywu strumienia cieczy Q zgodnie z nastepujaca zaleznoscia: Q = 2 · vg · H5/2 gdzie: Q = przeplyw strumienia cieczy w korycie, g = 9,81 m/s2 - przyspieszenie ziemskie, H - wysokosc sciany koryta. Fig. 16 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest koryto odpływowe o liniowym poborze cieczy przelewami rozmieszczonymi wzdłuż jego bocznych ścian, o budowie jednolitej łub segmentowej. Koryto zwane też rynną, przeznaczone jest zwłaszcza do odbierania cieczy z osadników radialnych i prostokątnych.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr 149155 rynna dekantera. Charakteryzuje się ona tym, że jest wykonana z pasma elastycznego materiału, którego jedna krawędź połączona

185 187 jest mechanicznie z krawędzią przelewową płaszcza dekantera. Druga krawędź przytwierdzona jest do górnego naroża konstrukcji wsporczej tak, że utworzona w ten sposób rynna elastyczna ma w przekroju poprzecznym kształt zbliżony do ewolwenty.

Inne koryto przedstawiono w polskim opisie patentowym nr 128015. Koryto o regulowanej wysokości krawędzi przelewowej za pomocą podnośników śrubowych umocowanych na stałych wspornikach złożone z segmentów posiada część segmentów zawieszonych na wspornikach o regulowanej wysokości położenia i segmenty te stanowią łączniki pomiędzy pozostałymi odcinkami koryta. Poszczególne odcinki koryta połączone są przy pomocy prostych płaskich uszczelek i płaskowników skręconych śrubami. Pierwsze z koryt ma na celu zmniejszenie uciążliwości ich oczyszczania z osadu oraz zwiększenie odporności na korozję, natomiast drugie koryto cechuje łatwiejsze wykonawstwo i montaż.

Stosowane w praktyce koryta odpływowe o liniowym poborze cieczy przelewami często pilastymi, rozmieszczonymi wzdłuż jego bocznych ścian charakteryzuje jednakowy przekrój poprzeczny na całej długości. Wskutek liniowego poboru cieczy wielkość przepływu strumienia cieczy Q w korycie rośnie od niewielkiego do maksymalnego na odpływie - czego nie uwzględnia dotychczasowa konstrukcja koryt podrażając ich produkcję. Nabiera to większego znaczenia wobec stawianego obecnie wymogu stosowania do budowy koryt blach o podwyższonych parametrach jakościowych, a zatem droższych.

Zadaniem wynalazku wynikającym z postawionego celu jest opracowanie koryt odpływowych o konstrukcji dostosowanej do zmieniającej się wielkości strumienia cieczy Q, a zatem o zmiennym przekroju poprzecznym i mniejszym zużyciu blach.

Koryto odpływowe o poborze cieczy przelewami rozmieszczonymi wzdłuż jego bocznych ścian, według wynalazku, polega na tym, że jego wymiary czyli wysokość ścian bocznych oraz szerokość dna = 2 H w przekrojach poprzecznych wzdłuż całej długości kanału, mają wielkość zmienną w stosunku do rosnącego przepływu strumienia cieczy Q zgodnie z następującą zależnością:

Q = 2-4^-H⁵² gdzie:

Q = przepływ strumienia cieczy w korycie, g =9,81 m/s² - przyspieszenie ziemskie,

H - wysokości ściany koryta przekroju.

W przykładzie wykonania, przy segmentowej budowie koryta przekroje dotyczą segmentu o średnim polu przekroju i kolejno o największym polu przekroju. Koryto ma minimalny promień hydrauliczny na całej długości przepływu cieczy, czyli że stosunek wysokości ścian koryta do szerokości dna jest stały i wynosi 1:2. W przypadku koryt o budowie jednolitej dostosowanie przekroju koryta do rosnącego przepływu Q jest liniowe i następuje poprzez liniowy przyrost wysokości ścian bocznych oraz liniowy przyrost szerokości dna. Natomiast w przypadku budowy segmentowej, dostosowanie jego przekroju do rosnącego przepływu strumienia cieczy Q następuje skokowo w sposób zoptymalizowany obliczeniami, przykładowo korzystnie co 1/6 długości obwodu, co oznacza, że segment o najmniejszym polu poprzecznego przekroju przechodzi w segment o średnim polu poprzecznego przekroju, a następnie w segment o największym polu poprzecznego przekroju. Przyrost pola przekroju następuje o około 30% w stosunku do poprzedzającego segmentu poprzez zmianę wysokości ścian bocznych i szerokości dna.

Dla ustalenia optymalnej powierzchni przekroju poprzecznego koryta i dostosowania go do wielkości strumienia cieczy Q, przykładowo o skokowym i liniowym poborze cieczy, stosuje się zoptymalizowane obliczenia korzystnie co 1/6 długości obwodu. Oznacza to, że segment o najmniejszym polu poprzecznego przekroju przechodzi w segment o średnim polu poprzecznego przekroju, a następnie w segment o największym polu poprzecznego przekroju.

185 187

W tym przypadku, przyrost pola przekroju następuje o około 30% stosunku do poprzedzającego segmentu poprzez zmianę szerokości dna.

Zaletą koryt według wynalazku jest obniżenie kosztów materiałów i wykonawstwa oraz lepsze wykorzystanie powierzchni użytkowej osadnika. Ustosunkowując się do poszczególnych rozwiązań konstrukcyjnych, wykonanie koryta o minimalnym promieniu hydraulicznym i jednolitej budowie wymaga mniejszej ilości blach, przy czym nieco problemów wykonawczych sprawia wykonanie wymienionego takiego koryta o konstrukcji segmentowej, co przy ' zminimalizowanym zużyciu blach wymaga odpowiedniego zróżnicowania poziomu podpór lub podbudowy pod segmenty o mniejszej głębokości. Z kolei wykonanie koryta o optymalnej powierzchni jego przekroju, przy mniej korzystnej proporcji kształtów wymaga nieco większego zużycia blach, lecz bez konieczności zróżnicowania poziomu podpór lub podbudowy.

Wynalazek w jego przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku na którym fig. 1 przedstawia jeden półokrąg koryta jednolitego w widoku z góry, fig. 2 - koryto w przekroju poprzecznym wzdłuż linii A-A zaznaczonej na fig. 1, fig. 3 - w przekroju wzdłużnym w linii B-B, fig. 4 - w przekroju poprzecznym wzdłuż linii C-C, a fig. 5 - to samo koryto w przekroju wzdłużnym w linii D-D zaznaczonej na fig. 1. Analogicznie fig. 6 przedstawia jeden półokrąg koryta segmentowego w widoku z góry, fig. 7 - to samo koryto w przekroju wzdłuż linii E-E, fig. 8 - w linii F-F, fig. 9 - wzdłuż linii G-G, a fig. 10 - w linii H-H zaznaczonej na fig. 6. Z kolei fig. 11 przedstawia półokrąg koryta segmentowego o optymalnym przekroju poprzecznym - w widoku z góry i analogicznie to samo koryto jest pokazane w przekrojach na: fig. 12, 13, 14 i 15, przy czym fig. 12 przedstawia koryto w przekroju wzdłuż linii I-I, fig. 13 - w linii K-K, fig. 14 - wzdłuż linii L-L i fig. 15 - w linii M-M. Natomiast fig. 16 i 17 przedstawiają schematy aksjometryczne ideowe koryt segmentowych, przy czym fig. 16 - schemat koryta według fig. 6 czyli o zmiennej szerokości i głębokości, a fig. 17 - schemat koryta według fig. ll - o zmiennej szerokości i stałej głębokości. Następnie fig. 18 przedstawia wykres zależności zmian gabarytów (wysokość i szerokość) dla koryt o minimalnym promieniu hydraulicznym w zależności od rosnącego przepływu strumienia cieczy Q na długości koryta.

Jak to pokazano na fig. 1-5 koryto o jednolitej budowie stosowane w cylindrycznym osadniku, charakteryzuje się zmienną szerokością i głębokością. Jego przekrój poprzeczny A-A wykonany na 1/3 półokręgu osadnika jest prawie dwukrotnie mniejszy od przekroju poprzecznego C-C przeprowadzonego na 2/3 półokręgu. Przekrój wzdłużny B-B wykonany w części początkowej koryta ma kształt czworokąta rozszerzającego się w kierunku odpływu. Przekrój ten jest również o 1/3 mniejszy od przekroju wzdłużnego D-D. Wzrost głębokości koryta w kierunku odpływu cieczy następuje przy utrzymaniu minimalnego promienia hydraulicznego, w którym stosunek sumy długości ścian bocznych 1 do długości dna 2 dla określonego strumienia przepływu Q wynosi 1:2.

Na figurach 6-10 zgodnie z wynalazkiem przedstawiono przykładowo jeden półokrąg koryta 6-segmentowego cylindrycznego osadnika, charakteryzujący się zmienną szerokością i głębokością. Stosowane w postaci dwóch połączonych ze sobą dwóch półokręgów koryto, jest złożone każde z segmentu 3 o najmniejszym polu poprzecznego przekroju, z segmentu 4 o średnim polu poprzecznego przekroju i z segmentu 5 o największym polu poprzecznego przekroju. W przekroju poprzecznym E-E wykonanym przez segment 4 pokazano ściany boczne 6 i ściany łącznikowe 7. Przekrój ten jest o 30% mniejszy od przekroju poprzecznego G-G wykonanego przez segment 5. W przekrój u wzdłużnym F-F przez segment 3 i segment 4, dno 8 segmentu 3 przechodzi w głębsze dno segmentu 4. Odpowiednio w przekroju H-H przez segment 4 i 5 - wymiary koryta są niemal dwukrotnie powiększone.

Najprościej segmentowy i kaskadowy charakter koryta oddaje fig. 16. Natomiast z krzywej pokazanej na fig. 18 można odczytać zależność zmian wysokości H ścian bocznych 1 lub 6 koryta, a tym samym szerokości dna 2 lub 8 równej 2 H, w zależności od rosnącego przepływu strumienia cieczy Q na długości koryta. Wysokość H = 0,3 m jest osiągana przy długości koryta około 18 m i odpowiednio H = 0,4 m - przy długości około 37 m. Pełny okrąg koryta sześciosegmentowego,

185 187 cylindrycznego osadnika charakteryzuje się zmienną szerokością przy stałej głębokości, czyli jest korytem o optymalnej powierzchni przekrojujak przedstawiono na fig. 1112,13,14 i 15.

Pokazane na fig. 11 koryto w postaci jednego półokręgu, jest złożone z segmentu 9 o najmniejszym polu poprzecznego przekroju, z segmentu 10 o średnim polu poprzecznego przekroju i z segmentu 11 o największym polu poprzecznego przekroju. W przekroju poprzecznym J-J przez segment 10 widać dołączoną do ściany bocznej 12 ścianę łącznikową 13. Przekrój ten jest o 40% mniejszy od przekroju poprzecznego L-L wykonanego przez segment 11. W przekroju wzdłużnym K-K przez segment 9 i segment 10, dno 14 segmentu 9 jest połączone z usytuowanym na tej samej głębokości dnem 14 segmentu 10. Identyczny z przekrojem K-K jest przekrój w linii M-M. Jedną z możliwych konstrukcji tego koryta pokazano na fig. 17. Według tego schematu usytuowana po jednej stronie ściana boczna 12 obejmuje segmenty 9, 10 i 11.

185 187

γιο m

to

CO m

uo

C5 rco

O) co γγ to co co co

CO &

CM rCM iO

CM co

CM

O>

Γιο co

Γ— to co [uj] h eAio>| Auepę ?$o)>osAm c

(O o

— o

O)

Fig. 18

185 187

Kg. 17

185 187

Fig. 12

Fig. /4

185 187

Fig. 9

Fig. 10

185 187

FigA

185 187

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Koryto odpływowe o liniowym poborze cieczy przelewami rozmieszczonymi wzdłuż jego bocznych ścian, znamienne tym, że jego wymiary czyli wysokości ścian bocznych (1, 6) oraz szerokość dna (2, 8) = 2 H przekroju poprzecznego wzdłuż linii A-A, E-E i J-J oraz C-C, G-G i L-L mają wielkość zmienną w stosunku do rosnącego przepływu strumienia cieczy Q zgodnie z następującą zależnością:

Q = ² · Jg - H⁵² gdzie:

Q = przepływ strumienia cieczy w korycie, g =9,81 m/s² - przyspieszenie ziemskie,

H - wysokość ściany koryta.
2. Koryto według zastrz. 1, znamienne tym, że w przekroju E-E i J-J zawiera segmenty (4,10) o średnim przekroju, a w przekrojach poprzecznych G-G lub L-L ma segmenty (5,11) o największym polu przekroju.
3. Koryto według zastrz. 1, znamienne tym, że ma minimalny promień hydrauliczny na całej długości przepływu cieczy, gdzie stosunek wysokości ścian (1) koryta do szerokości jego dna (2) jest stały i wynosi 1:2.
4. Koryto według zastrz. 1, znamienne tym, że ma liniowy przyrost wysokości ścian bocznych (1) oraz liniowy przyrost szerokości dna (2).
5. Koryto według zastrz. 1, znamienne tym, że korzystnie co 1/6 długości obwodu segment (3) o najmniejszym polu poprzecznego przekroju przechodzi w segment (4) o średnim polu poprzecznego przekroju, a następnie w segment (5) o największym polu poprzecznego przekroju, przy czym koryto ma korzystnie przyrost pola przekroju większy o około 30% w stosunku do poprzedzającego segmentu przy zmianie wysokości ścian bocznych (6) i szerokości dna (8).
6. Koryto odpływowe o liniowym poborze cieczy przelewami rozmieszczonymi wzdłuż jego bocznych ścian i utrzymaniu optymalnej powierzchni jego przekroju poprzecznego do wielkości skokowego przepływu strumienia cieczy, znamienne tym, że korzystnie co 1/6 długości obwodu, segment (9) o najmniejszym polu poprzecznego przekroju przechodzi w segment (10) o średnim polu poprzecznego przekroju, a następnie w segment (11) o największym polu poprzecznego przekroju, przy czym koryto ma korzystnie przyrost pola przekroju większy o około 30% w stosunku do poprzedzającego segmentu poprzez zmianę szerokości dna (14).