一种虹吸快速排水装置的制作方法

本实用新型涉及排水技术领域，特别是涉及一种虹吸快速排水装置。

背景技术：

现阶段，城市道路建设中仍以传统沥青路面为主，这类路面通过较小的孔隙率来保证保证结构层的稳定性和耐久性，较小的孔隙率导致的后果就是透水性较差，降雨时会发生积水并且激流较快，极端暴雨频发导致城市内涝现象日益严重，部分城市地形地貌的限制以及老旧的排水设施设计更是进一步加剧了内涝。通过观察统计发现，城市道路排水管道的进水口因设计缺陷，常被污物堵塞，且当雨量较大时，管道并未满流，进水口集雨效率极低。造成内涝的另一重要原因是排水系统的的低效，目前城市排水系统主要依靠重力作用使雨水通过排水井进入雨水管道，但是进流时常伴有漩涡并有气体吸入无法形成满流，明流过流能力不如满流，排水集雨效率有待提高。

申请号为“201721885196.2”，名称为“一种道路快速集雨排水装置”的实用新型专利公开了一种利用虹吸原理代替重力流原理的集雨排水装置，能够初步解决这个问题，该装置通过在排水管道的进水端设置分流结构，当雨水流入进水端时，被径向设置的隔板分成数股水流，在盖板下汇流后流入排水管道。当降雨较大，雨水淹没进水口上方盖板时，不会产生漩涡，排水管道中即为满流，由此可产生虹吸流，作用水头增大，管道过流流速加大，大大提高集雨效率。

但在此集雨排水装置的结构设计上仍具有明显的缺点，在降水之前，其防臭排污结构在非降雨日一般被地下的气体充满，当降雨来临时雨水通过进水口进入集雨装置后由于存在气体的原因形成自由表面，此时装置内水流为无压流动，而后水流慢慢将防臭弯曲段及排水管道中的空气带走，形成满流，排水能力达到最大值。然而，从无压流向有压流过渡需要一定的时间，换言之，气体排放的速率严重影响排水管道过流效率。

本实用新型的目的在于减少无压流转化为有压流的时间以提高排水效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种虹吸快速排水装置，以解决上述现有技术存在的问题，加快管道排气以提高排水效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种虹吸快速排水装置，沿水流方向包括进水段和防臭弯曲段，所述防臭弯曲段呈“s”型，且所述防臭弯曲段末端管壁上设置有挑坎，所述防臭弯曲段末端连接一反弧段。

优选的，所述挑坎的形状为差动式挑坎，所述差动式挑坎的高度h与所述防臭弯曲段的管道半径r1的关系为：0.15r1≤h≤0.25r1，所述差动式挑坎的末端宽度尺寸b与h相等；所述差动式挑坎的挑角为15°～30°。

优选的，所述差动式挑坎的挑角为25°。

优选的，所述差动式挑坎设置有多个，相邻所述差动式挑坎之间的夹角α为25°～35°。

优选的，所述差动式挑坎为3个，α为30°。

优选的，所述挑坎的形状为连续挑坎或窄缝挑坎。

优选的，所述反弧段的半径r2与与管道半径r1关系为：2r1>r2>1.25r1。优选的，所述反弧段的末端设置有一圆弧凸起。

优选的，所述圆弧凸起的半径小于所述反弧段半径，且所述圆弧凸起的弧形高度小于所述反弧段的弧形深度。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：本实用新型中的挑坎能够挑起水流形成散开的水帘，散开的水帘与管道内的空气充分接触形成挟气水流下落并排出，从而逐步减少管道内的空气；经过防臭弯曲段的水流进入反弧段，反弧段对水流产生离心力，使水流在反弧段末端形成二次挑流，再次加强水流的掺气过程，直至形成满流；因此本实用新型通过设置挑坎和反弧段能够增强水流的挟气作用，提高排气效率，进而缩短无压流向有压流过渡所需时间，提高排水效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中虹吸排水装置；

图2为本实用新型公开的虹吸快速排水装置；

图3为a-b截段图；

图4为c-c截面图；

图5为差动挑坎的主视图、俯视图；

图6为连续挑坎的主视图、俯视图；

图7为扩散挑坎的主视图、俯视图；

其中，1、进水段；2、防臭弯曲段；3、挑坎；4、反弧段；5、圆弧凸起；6、排水管道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种虹吸快速排水装置，以解决现有技术存在的问题，加快管道排气过程以提高排水效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图2为本实用新型公开的虹吸快速排水装置应用在城市集雨排水井中的示意图，虹吸快速排水装置沿水流方向包括进水段1和防臭弯曲段2，进水段1通常设置为竖直管，也可以根据实际应用情况设置为倾斜管；防臭弯曲段2呈“s”型(或者呈其他能够起到防臭效果的其他形状)，且防臭弯曲段2末端管壁上设置有挑坎3，防臭弯曲段2末端连接一反弧段4，反弧段4与排水井中的排水管道6连接；虹吸快速排水装置在无水流通过时，防臭弯曲段2会积蓄少量水流，用以阻止排水管道6中的气体(甲烷、二氧化碳、一氧化碳等)排放到大气中。

降雨初期，水流流速较小，道路水流自排水井口进入集雨排水装置，本实用新型的虹吸快速排水装置中的挑坎3能够挑起水流增加水流的紊动性，散开的水帘与气体充分接触后形成挟气水流落下，沿反弧段4流入排水管道6；反弧段4承接来流并为水流提供离心力，使其具有足够的能量完成二次挑流，再次加强了水流的掺气过程，直至形成满流。需要说明的是，为了保证水流能在反弧段4形成挑流，需将反弧段4与防臭弯曲段2的出水口相对设置，从而水流自防臭弯曲段2流出后直接下落到反弧段4，具有足够的动能进行二次挑流。水流经上述挑流过程在空中紊动掺气，排水管道6中的空气随水流快速向下游排出，此时排水管道6中的气压小于进水段1以及防臭弯曲段2中的气压，上游气体由于压差作用向下游流动并不断掺入水中，大大加快了排气速度，气体被水流携带排出，能够缩短水流由无压流转化为有压流的时间，集雨排水效率大大提高。降雨末期流速逐渐降低，但由于水流的惯性作用且管道内为满流状态会形成负压，维持管道内流量将排水效果增强。

需要说明的是，雨水管道日常也会出现沉积情况，污染物随着降雨和风吹会进入雨水管道，污染物由于流体挟物能力的下降、阻力和自身重力的作用下沉积在管道中形成一定的堵塞，下雨初期挑坎3在掺气同时形成的挑流对管道内沉积的污染物也有着一定的冲刷作用，能够极大促进管道通畅，为后续排水创造条件。

本实施例中的挑坎3的形状为差动式挑坎，差动式挑坎的高度h与防臭弯曲段2的管道半径r1的关系为：0.15r1≤h≤0.25r1，差动式挑坎的末端宽度尺寸b与h相等；差动式挑坎的挑角为15°～30°优选挑角为25°；差动式挑坎设置有多个，相邻差动式挑坎之间的夹角α为25°～35°；优选差动式挑坎为3个，α为30°。

需要说明的是，实施例中的挑坎3选取为差动式挑坎为最优选择，差动挑坎本身就能够增加水流的紊动性，使掺气作用增强，本领域技术人员可将挑坎形式进行替换，如选择连续挑坎、扩散挑坎或者窄缝挑坎，采用连续挑坎时，制作工艺简单成本较小，并适用于管径较大的情况，采用窄缝挑坎时适用于细长管道；当然本领域技术人员也可根据具体情况采用其他异型挑坎。

本实施例中反弧段4承接防臭弯曲段2的来流，根据圆周运动规律和能量守恒，反弧段4的半径愈大离心力愈小，反弧段要适应雨水管道井内的空间要求且反弧半径的长度要保证能够为水流提供离心力使其具有足够的能量挑出，本实施例中反弧段的半径r2与与管道半径r1关系为：2r1>r2>1.25r1。

反弧段4的末端设置有一圆弧凸起；圆弧凸起5的半径小于反弧段4半径，且圆弧凸起5的弧形高度小于反弧段4的弧形深度，圆弧凸起5与排水管道平滑连接以维持水流形态的平顺，带走上方空气，并且可以防止满流时反弧段4与排水管道6的连接处形成较大的空腔。

本实用新型适用于各种排水设施中，常见的可用于道路排水井中；根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

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