用于室内排水系统中的气水分离旋流器.pdf

一种用于室内排水系统中的气水分离旋流器，它涉及一种气水分离旋流器。本发明的目的是解决目前市场上室内排水系统中噪音大、占地面积大、管路内部易压力波动、水封破坏及现有的特殊管件价格昂贵的问题。每个第一导流片为月牙形状，两个第一导流片沿第一管路的内壁上下设置，两个第一导流片的凹面相对设置，每个第一导流片的凸面与第一管路的内壁相吻合，且二者固接，第二管路内壁沿圆周均布设有一组第二导流片，每个第二导流片为三角形状，每个导流片的一边与第二管路的内壁固接，所述第一管路的一端与第二管路的一端连接并制成一体。本发明用于室内排水系统中。

1.  一种用于室内排水系统中的气水分离旋流器，其特征在于所述旋流器由第一管路（1）、第二管路（2）、两个第一导流片（3）和一组第二导流片（4）构成，每个第一导流片（3）为月牙形状，两个第一导流片（3）沿第一管路（1）的内壁上下设置，两个第一导流片（3）的凹面相对设置，每个第一导流片（3）的凸面与第一管路（1）的内壁相吻合，且二者固接，每个第一导流片（3）所在的平面与垂直线之间的夹角（β）为35°～45°，所述第二管路（2）内壁沿圆周均布设有一组第二导流片（4），每个第二导流片（4）为三角形状，每个导流片（4）的一边与第二管路（2）的内壁固接，每个第二导流片（4）所在的平面与第二管路（2）中心轴线的夹角（α）为50°～70°，所述第一管路（1）的一端与第二管路（2）的一端连接并制成一体。

2.  根据权利要求1所述用于室内排水系统中的气水分离旋流器，其特征在于每个第二导流片（4）的三个角均倒圆角。

3.  根据权利要求1或2所述用于室内排水系统中的气水分离旋流器，其特征在于一组第二导流片（4）的个数为6个。

4.  根据权利要求3所述用于室内排水系统中的气水分离旋流器，其特征在于每个第二导流片（4）所在的平面与第二管路（2）的中心轴线的夹角（α）为60°。

5.  根据权利要求4所述用于室内排水系统中的气水分离旋流器，其特征在于所述第一管路（1）和第二管路（2）均由聚氯乙烯材料制成。

用于室内排水系统中的气水分离旋流器
技术领域
本发明涉及一种气水分离旋流器。
背景技术
目前室内排水大多数建筑都采用传统的室内排水系统：即由排水管与专用通气立管（专用通气立管是指仅与排水主管连接，为排水主管内空气流通而设置的垂直通气管道）组成的双管制（或三管制）排水系统。
虽然传统的室内排水技术在我国应用已有几十年的历史,但是一些难题仍然没有解决,如噪音问题、废水溢出问题、滴水和渗漏问题等,并且随着时代的发展,一些新的问题又凸现出来,如卫生器具摆放受限制等。因此传统的室内排水系统的改进和优化愈来愈显示出迫切性和重要性,加强室内排水系统的改进和优化研究是十分必要的。
从60年代起.就有了取消通气立管的单立管排水系统。在如今的高层住宅中，多采用伸顶通气管和放大排出管管径的办法。国外此类普通高层建筑中则采用伸顶通气管，配以苏维托（含气水混合器与气水分离器）等特殊管件，使气水分离，加大排水立管通水能力。其中气水混合器功能：限制污水与空气在立管的流速；防止立管被污水於塞而造成压力波动；使从横管流进来的污水能与空气及已在立管内流动的污水有效地混合起来。气水分离器功能：把气体从沿立管流下的气水混合物分离出来因而减少了污水的体积；降低了流速保证污水平稳地流入总横干管，达到防止立管底部产生过大的反压力组成。
目前投入中国市场的硬聚氯乙烯UPVC螺旋管一般用作室内污水或雨水的立管。研究表明硬聚氯乙烯UPVC螺旋管比普通硬聚氯乙烯UPVC管可降低噪声5～7分贝,噪声功率为后者的1/3～1/5。但由于其产出率低，价格昂贵，是普通聚氯乙烯PVC管材价格的3～4倍，使推广应用受到限制。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前市场上室内排水系统中噪音大、占地面积大、管路内部易压力波动、水封破坏及现有的特殊管件价格昂贵的问题，提出了一种用于室内排水系统中的气水分离旋流器。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述旋流器由第一管路、第二管路、两个第一导流片和一组第二导流片构成，每个第一导流片为月牙形状，两个第一导流片沿第一管路的内壁上下设置，两个第一导流片的凹面相对设置，每个第一导流片的凸面与第一管路的内壁相吻合，且二者固接，每个第一导流片所在的平面与垂直线之间的夹角β为35°～45°，所述第二管路内壁沿圆周均布设有一组第二导流片，每个第二导流片为三角形状，每个导流片的一边与第二管路的内壁固接，每个第二导流片所在的平面与第二管路中心轴线的夹角α为50°～70°，所述第一管路的一端与第二管路的一端连接并制成一体。
本发明具有以下有益效果：1.解决了传统排水系统中的噪音问题：排水管立管中易产生水流噪音，特别是在厨房或卫生间，只要楼上排水，楼下就有明显的感觉，而本发明可以使立管内污水贴壁旋转向下流动，气液两相分开，减少气体震荡，从而消除噪音；2.节省管材、减少室内占地面积：传统高层排水系统中往往采用双立管甚至三立管排水系统，而安装气水分离器的排水系统采用单立管排水系统且取消了过去的通气管，节省了大量管材，同时减少了通气管在建筑内部的占地面积，使可利用空间增大；3.有效地防止了压力波动、防止水封破坏：由于污水流经气水分离器后旋流下落，中间形成通气道，增大进气面积，可以有效控制管内压力波动，防止水封枯竭，从而达到了排水顺畅、不堵、不漏气的目的；4具有很高的经济价值：目前排水通气效果较好的螺旋管由于价格昂贵，限制了其应用。而本发明由普通聚氯乙烯PVC管材制成，就可以达到螺旋管的使用效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构主剖视图，图2是图1的俯视图，图3是第一管路的整体结构主视图，图4是图3的A-A剖视图，图5是图3的B-B剖视图，图6是第一导流片结构示意图，图7是第二管路整体结构主剖视图，图8是图7的俯视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的旋流器由第一管路1、第二管路2、两个第一导流片3和一组第二导流片4构成，每个第一导流片3为月牙形状，两个第一导流片3沿第一管路1的内壁上下设置，两个第一导流片3的凹面相对设置，每个第一导流片3的凸面与第一管路1的内壁相吻合，且二者固接，每个第一导流片3所在的平面与垂直线之间的夹角β为35°～45°，所述第二管路2内壁沿圆周均布设有一组第二导流片4，每个第二导流片4为三角形状，每个导流片4的一边与第二管路2的内壁固接，每个第二导流片4所在的平面与第二管路2中心轴线的夹角α为50°～70°，所述第一管路1的一端与第二管路2的一端连接并制成一体。
具体实施方式二：结合图8说明本实施方式，本实施方式的每个第二导流片4的三个角均倒圆角；此结构防挂住管路中发丝等杂物。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2和图8说明本实施方式，本实施方式的一组第二导流片4的个数为6个，采用结构本发明装置的临界流量大。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图7说明本实施方式，本实施方式的每个第二导流片4所在的平面与第二管路2的中心轴线的夹角α为60°，采用结构本发明装置的临界流量大。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式的第一管路1和第二管路2均由聚氯乙烯材料制成，此结构制造成本低。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
本发明实验过程：
1.实验装置
本实验装置设在实验室中,系统中设置公称直径100的光壁UPVC排水立管,上部采用45°三通与公称直径100的横管连接,立管顶部采用50cm长的直管段直接与大气相连,三通与第一管路1连接，第二管路2的下部与一根两米长的有机玻璃立管连接，便于观察水流状态；立管底部采用一个90°变径弯头与公称直径160的排水横管连接,排出横管为直管，管长2.5m。排出横管之上0.5m处，引出一根公称直径50的横支管作为测压点。
2.实验材料及设备
测压采用U形管，用摄像机记录U形管内液位变化，记录压力波峰随时间变化曲线，采用内径50mm、量程为-60～+60mmH₂O的U形管，以清水为液体介质。
3.实验原理
阀门用于调节流量，其数值大小可在流量计中读出，然后水流通过存水弯与三通进入排水立管，设置存水弯与三通的好处是能够模拟实际建筑内部排水系统。水流进入排水立管后，通过本发明装置的导流作用使气液二相得到分离，水流贴壁旋流而下，中间形成气相通道，通过立管上部的通气帽与大气相通起到通气管的作用。第二管路2下部设2米长的有机玻璃管，便于观察水的流动状态。本发明装置的两端通过法兰与排水立管相连，便于拆卸、更换不同参数的实验模型。排出横管之上0.5米处，引出一根公称直径50的横支管作为测压点。
排水时立管内的压力波动会通过横支管传递到U形管，利用连通器原理测量立管内的压力，洗盆洁具的存水弯直径一般在32mm～50mm，为了尽量模拟实际的存水弯，选择内径50mm、量程为-60～+60mmH₂O的大U形管，U形管的材质为有机玻璃。
4.实验方法及数据处理
通过空白对照管（无导流片）与第一导流片3为月牙形、第二导流片4的数量为6个和第二导流片4所在的平面与第二管路2中心轴线的夹角α为60°时的两组实验，观察不同流量下存水弯内压力波动情况，同时求得该装置的最大临界流量（即存水弯内压力波动为+—25mm），实验结果测定为当第一导流片3为月牙形、第二导流片4的数量为6个、第二导流片4所在的平面与第二管路2中心轴线的夹角α为60°时本实验装置的临界流量最大，为20.5m³/h，而所测得的空白管的临界流量为18.5m³/h，证明本发明有增大排水立管临界流量的效果。
表1

实验数据分析：
由表1可以看到，与空白对照管相比，本发明具有明显的优势：1.在16、18、20、22m³/h的流量下，波动中心值分别为：-8.3（-8.6）、-9.7（-11.7）、 -12.5（-14.5）、-15.5（-18）；而最大压力值则为：-19（-16）、-21（-23）、-21（-30）、-28（-30）。说明在同等流量下，本发明减小了管内负压和压力波动，这就大大降低了排水系统中水封破坏的可能性。注：上面括号内的数据为空白对照管的相应数据。压力值单位为mmH₂O。2.以25mmH₂O为标准，本发明的临界流量为20.5m³/h，与空白对照管相比，增大了2.5m³/h。这就意味着，在这2.5m³/h范围内，不必为了满足排水要求而放大一号管径，这就大大减少了工程造价。
由上述得出的结论：1.立管中压力波峰波谷是交替出现的，流量越大，存水弯内的压力峰值越大；2.存水弯采集的数据能比较全面地反映立管内压力波动的整体情况,适用于研究立管内的压力波动；3.U形管的内径越接近卫生洁具存水弯,越能反映立管内压力变化对实际水封的影响,适用于研究实际水封；4.安装不同角度的导流片，所得到的临界流量不同，并且在相同的流量下，其压力波动的频率及正负压极值也不同；5.当小导流片与管轴方向呈60度，个数为六个，大导流片呈月牙状时该装置的临界流量最大，为20.5m³/h，而所测得的空白管的临界流量为18.5m³/h，证明本发明装置有增大排水立管临界流量的效果。