[发明专利]用于流体排出的连接装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理流体排出系统内的流体流动的装置，尤其是用于 流体排出系统的连接装置。

背景技术

对于传统重力型雨水下水管系统(RWDP)中的连接，其设计原则是 基于开放管道(无压流)原则。图1示出一种在雨水下水管系统中常用的 现有连接10。该现有连接10具有下水管12和在垂直方向上接合的水平连接 管14。在排水过程中，水在箭头30所指出的螺旋方向沿管壁流动并紧贴管 壁，而在管的中心，空气沿箭头20所指的相对方向上流动。水还在箭头32 所指出的方向上沿连接水平管14流动。

在例如英国标准和欧洲标准的实际的标准规范中，如BS EN12056- 3∶2000，对雨水下水管系统建议：对于垂直管12，填充率为30％；而对于 水平管14，填充率为70％。这些准则意图防止在雨水下水管系统中的压力 波动，该波动会导致水36被从水平支路14推出。通常该垂直的下水管12 流体地连接到诸如建筑屋顶的主排水源。如图2所示，通常水平支路将诸 如地面出口、洒溅损耗、阳台、种植(planter)排水等次级排水源流体地 连接到垂直下水管12。当压力波动发生在传统重力型雨水下水管系统中 时，在下水管12中形成水栓(water plug)，其阻止气流20并使空气回流22。 然后空气被强迫流回24到水平连接管14中并且将水36推出。这种情况通常 叫做回流。该回流问题，对于尤其是发展其中阳台排水和大厅排水被连接 到公共雨水下水管系统的高层住宅建筑，构成不确定因素。

然而，即使尝试遵循33％填充率的实践标准规范，在下列情况中仍可 能出现压力波动：淹没泄流(例如，在排水管中出现淹没)、在雨水下水 管系统中出现弯曲、及/或尽管试图符合实践的标准规范但仍出现流量超 过推荐的33％填充率的情况。

当雨水下水管系统的开放管道中的畅通的空气通道完全被水填满并 形成水栓时，发生回流，这阻止空气通过管的中心向上逸出。替代地，空 气通过侧支路14逸出引起回流。从支路逸出的空气被叫做正气流，而被从 支路吸入到管中的空气叫做负气流。在水流动期间在管内可能形成的明显 的正压和负压会促成回流。

在这些情况中，在正气流中自然地向上移动的空气，其逃逸被阻止。 然后，该正气流被强迫通过最近的通道，通常是连接到地面出口的支路， 而逸出。当发生这种情况时，空气会带着水一起而两者被强迫通过地面出 口出去。在压力波动中该问题的本质是归因于其不确定性和不可预测性。

在传统系统中，多个连接布置为堆组结构，与最下面的连接相比，在 堆组中最上面的连接可能经历不同的压力波动，并且可能观察到回流。

另外，如上所述的传统连接与虹吸型雨水下水管(SRWDP)系统(虹 吸型排水系统)不兼容或不能容易地适用于其中。典型地，在具有虹吸型 排水系统的高层建筑中，主排水完全与诸如地面出口、洒溅损失、阳台、 种植排水等等的次级排水的排水管分开。因为虹吸型系统是管被水填充并 且不包含空气而呈现为全径水流的排水系统，所以主排水并不和次级排水 流体地连接。典型地，一般用于虹吸型排水系统中的管是通常用于传统重 力型雨水下水管系统(非虹吸型排水系统)的管的尺寸的1/3。例如，在 虹吸型排水系统中，下水管典型口径为2″(50mm)，而在非虹吸型排水系 统中，下水管典型口径为6″(150mm)。在虹吸型排水系统中，通向下水 管的虹吸出口被特别设计以防止空气进入该系统，和在虹吸型排水系统 中，连接到该虹吸出口的下水管的管口径或直径被选为相对地小于在非虹 吸型的排水系统中的口径或直径，以保证管完全地充满水。并不推荐将非 虹吸型管或连接装置连接到虹吸型系统上，因为它会将空气引入该虹吸型 系统而阻止在该虹吸型系统中出现全径流动，因而降低了该虹吸型系统的 排水能力。对于虹吸型系统，也不推荐将其连接到传统的非虹吸型系统上， 因为它会引入大于传统非虹吸型系统能排出的水。这会导致压力波动的发 生。一种克服此问题的尝试是增大非虹吸管的直径并设计该非虹吸管为33 ％填充。然而，因为对大多数应用在非虹吸部件中需要的下水管必须被增 大，管具有不同直径是让人不满意并且也不经济。在大多数情况中，根据 由实践规定给出的准则，在非虹吸系统中的下水管要求增大3倍或更多。 例如在虹吸型排水系统部件是2″(50mm)并且对于该虹吸型排水系统要 连接到非虹吸型排水系统的情况，非虹吸管系统的最小的管尺寸必须是至 少6″(150mm)。