CN118148705B - 一种隧道用真空排水*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道排水技术领域，具体提供了一种隧道用真空排水***，包括真空储水罐、抽吸机构、进水机构、排水机构、逆向冲刷机构和智控主机；排水管通过排水泵连通至真空储水罐，电控阀一安装在排水管上；逆向冲刷机构包括真空跨越管，真空跨越管与真空储水罐和排水管连通，第一隔膜阀安装在真空跨越管上，第一真空动力管的两端分别连通真空储水罐和第一隔膜阀，呼吸管用于使排水管靠近出口端的位置与外界大气连通，电控阀二安装在呼吸管上。当排水泵停用时，通过抽吸机构配合真空跨越管，将排水管内停留的污废水和外界空气一起回抽至真空储水罐内，气液混合液在回流过程中对排水管进行冲刷，避免污废水停留在排水管内造成排水管被冻坏。

Description

一种隧道用真空排水***

技术领域

本发明涉及隧道排水技术领域，尤其涉及一种隧道用真空排水***。

背景技术

国内轨道交通工程快速建设，盾构、暗挖、明挖等多种类型的隧道数量不断增长，甚至长距离、大断面的穿山、跨海隧道也在山地城市或沿海地区时有建设。传统的隧道排水通常根据排水水量、安装需求在低点处设置相应规模的泵站。污废水经重力汇集至泵站集水池，再由潜水泵抽吸后经数百米甚至更长的压力管道排至室外管网。水泵停泵期间，高盐度的、混合有诸多杂物的污废水势必会在管道内长时间停留，造成管壁锈蚀、结垢或粘结污物，甚至在冬季或夜间的低温环境下发生管道冻害，长此以往，排水管道得不到有效的维护，将造成管道阻力增大、水泵工况点偏移、设备运行效率下降、能耗增大、管道结构破坏等问题的发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决隧道排水***在停运期管道长期残留污废水所引发的运行安全问题和使用寿命问题，本发明提供了一种隧道用真空排水***来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种隧道用真空排水***，包括真空储水罐，还包括抽吸机构、进水机构、排水机构、逆向冲刷机构和智控主机，所述抽吸机构用于将真空储水罐抽吸至负压状态，所述进水机构连通真空储水罐和源头污废水；所述排水机构包括排水泵、电控阀一和排水管，所述排水管通过所述排水泵连通至所述真空储水罐的底部，所述电控阀一安装在排水管上靠近排水泵的一端，所述电控阀一用于控制所述排水管的通断；所述逆向冲刷机构包括真空跨越管、第一隔膜阀、第一真空动力管、呼吸管和电控阀二，所述真空跨越管的一端与所述真空储水罐下部连通，所述真空跨越管的另一端与所述排水管连通并且连接点位于电控阀一的后方，所述第一隔膜阀安装在真空跨越管上用于控制真空跨越管的通断，所述第一真空动力管的两端分别连通真空储水罐和第一隔膜阀，所述第一真空动力管用于控制第一隔膜阀的开闭，所述呼吸管用于使排水管靠近出口端的位置与外界大气连通，所述电控阀二安装在呼吸管上用于控制呼吸管的通断；所述排水泵、电控阀一、电控阀二和第一隔膜阀均通过控制电缆连接智控主机。

作为优选，当排水机构进行正向排水时，所述排水泵启动，所述电控阀一处于打开状态并且所述电控阀二和第一隔膜阀处于关闭状态；当逆向冲刷机构进行污废水回吸时，所述电控阀一处于关闭状态并且所述电控阀二和第一隔膜阀处于打开状态。

作为优选，所述抽吸机构包括真空泵组，所述真空泵组的一端与所述真空储水罐的上部连通，所述真空泵组的另一端通过通气管与外界大气连通，所述真空泵组能够将真空储水罐抽吸至负压状态。

作为优选，所述进水机构包括进水管、第二隔膜阀和第二真空动力管，所述进水管的一端连接有污废水收集设备，另一端与真空储水罐连通，所述第二隔膜阀安装在进水管上并且通过控制电缆连接智控主机，所述第二真空动力管的两端分别与真空储水罐和所述第二隔膜阀连通。

作为优选，所述排水管的出口端设置在排水井内并且接入室外排水管网，所述排水管的出口端位置还安装有鸭掌止回阀。

作为优选，所述呼吸管设置在呼吸井内，所述呼吸管的出口端延伸至呼吸井外并且安装有通气帽。

作为优选，所述排水管上靠近真空跨越管的一端还安装有电接点压力表，所述电接点压力表通过控制电缆连接智控主机，所述电接点压力表用于实测管道内的相对液位高度。

作为优选，还包括数据线缆和无线模块，所述智控主机通过数据线缆连接建筑内部综合监控***，所述智控主机通过无线模块连接移动终端。

本发明的有益效果是，设置有抽吸机构，排水机构和逆向冲刷机构，通过排水机构的排水泵和排水管配合，使污废水正向流动排放至室外，当排水泵停用时，通过抽吸机构配合真空跨越管，将排水管内停留的污废水和外界空气一起回抽至真空储水罐内，气液混合液在回流过程中对排水管进行冲刷，进而实现了对排水管的双向清理，同时避免污废水停留在排水管内造成排水管被冻坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1是本发明一种隧道用真空排水***的最优实施例的结构示意图。

附图标记：1、智控主机；2、真空储水罐；3、真空泵组；4、排水泵；5、进水管；6、第一真空动力管；7、排水管；8、通气管；9、真空跨越管；10、呼吸管；11、电控阀一；12、第一隔膜阀；13、电控阀二；14、电接点压力表；15、鸭掌止回阀；16、通气帽；17、控制电缆；18、数据线缆；19、无线模块；20、第二真空动力管；21、启动液位；22、停止液位；23、呼吸井；24、排水井。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

下面首先结合附图对本申请所涉及的概念进行说明。在此需要指出的是，以下对各个概念的说明，仅为了使本申请的内容更加容易理解，并不表示对本申请保护范围的限定；同时，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本发明提供了一种隧道用真空排水***的实施例，包括真空储水罐2，还包括抽吸机构、进水机构、排水机构、逆向冲刷机构和智控主机1，抽吸机构包括真空泵组3，真空泵组3的一端与真空储水罐2的上部连通，真空泵组3的另一端通过通气管8与外界大气连通，真空泵组3能够将真空储水罐2抽吸至负压状态。

进水机构连通真空储水罐2和源头污废水，进水机构包括进水管5、第二隔膜阀和第二真空动力管20，进水管5的一端连接有废水收集设备通过污废水收集设备对源头污废水进行收集，例如使用位于隧道低点的小型集水坑或其他应用场景下的污废水收集设备对源头污废水进行收集，进水管5的另一端与真空储水罐2连通，以便将源头污废水排入真空储水罐2内，第二隔膜阀（图中未示出）安装在进水管5上并且通过控制电缆17连接智控主机1，第二隔膜阀能够控制进水管5的启闭，第二真空动力管20的两端分别与真空储水罐2和第二隔膜阀连通。

排水机构包括排水泵4、电控阀一11和排水管7，排水管7通过排水泵4连通至真空储水罐2的底部，电控阀一11安装在排水管7上靠近排水泵4的一端，电控阀一11用于控制排水管7的通断。

排水管7的出口端设置在排水井24内并且接入室外排水管网，以便将污废水及时排走，排水管7的出口端位置还安装有鸭掌止回阀15，避免室外排水管网污废水回灌或回吸。

排水机构的工作原理是：当需要将隧道低点集水坑内、相邻车站或其他地下工程中的卫生间、商铺、局部排水点等位置的污废水排出时，由进水管5自集水坑或污废水收集设备抽吸至真空储水罐2内进行临时储存，直至真空储水罐2内的污废水上升至排水泵启动液位21，通过智控主机1下达指令使排水泵4启动，同时打开电控阀一11并且关闭电控阀二13和第一隔膜阀12，此时真空储水罐2内污废水直接被泵送至建筑室外的排水井24，并最终汇入室外排水管网，实现正向排水。

逆向冲刷机构包括真空跨越管9、第一隔膜阀12、第一真空动力管6、呼吸管10和电控阀二13，真空跨越管9的一端与真空储水罐2下部连通，真空跨越管9的另一端与排水管7连通并且连接点位于电控阀一11的后方，第一隔膜阀12安装在真空跨越管9上用于控制真空跨越管9的通断，本实施例中的真空跨越管9是串接排水管7与真空储水罐2的管道，真空跨越管9可跨越排水泵4使排水管7内的污废水直接回流至真空储水罐2内。第一真空动力管6的两端分别连通真空储水罐2和第一隔膜阀12，第一真空动力管6用于控制第一隔膜阀12的开闭。

呼吸管10用于使排水管7靠近出口端的位置与外界大气连通，电控阀二13安装在呼吸管10上用于控制呼吸管10的通断，呼吸管10设置在呼吸井23内，对呼吸管10起到保护作用，呼吸管10的出口端延伸至呼吸井23外并且安装有通气帽16，通气帽16能够防止外界杂物掉入呼吸管10中造成管道堵塞。

真空泵组3、排水泵4、电控阀一11、电控阀二13和第一隔膜阀12均通过控制电缆17连接智控主机1。

逆向冲刷机构的工作原理是：当排水泵4停用期间，污废水会在管道内停留，此时智控主机1下达指令或接收外部指令，控制电控阀一11关闭，同时打开电控阀二13和第一隔膜阀12，使排水管7经真空跨越管9直接与真空储水罐2连通，在真空储水罐2吸力作用下，实现对排水管7内停留污废水的逆向抽吸，此时外部空气经由通气帽16、电控阀二13混入排水管7内形成气液混合物，一方面，气体与液体在管道内混合后，形成间断的两相混合高速流，相较于单向流动的污水，气液混合物的紊流状态加强，水流切应力变大，使管道内杂质、泥沙等被气液混合高速流带动，进而形成更强烈的弹状流，另一方面，管道内呈紊流状态的液体内部由多个大小不一的漩涡构成，这些漩涡除随液体向某一方向流动外，还会产生振荡或漩涡互相掺杂现象，做无规则的运动，再通过气、液结合形成的高速射流加快管道内液体流动速度，进而使抽吸过程中产生的气液混合物能够对管道内壁进行冲刷，逐级剥落管道内附着的杂质、泥沙，杂质被剥落后随液流快速排出管道，实现对管道内壁的清洁。***停用或管道维护期前，排水管7内的全部或部分污废水回流至真空储水罐2内，直至污废水液面抬升至停止液位22。

排水管在使用时，若污废水始终保持单向流动，混合的杂质、泥沙等在管道转角、阀门、变径、连接件等区域逐渐附着，长此以往，相应的附着力和附着角趋于稳定，难以脱落，而本实施例中经过正向的排水和逆向的气液混合冲刷，则能够对管道内壁的附着物提供一个反向力，在杂质、泥沙等未稳定附着前即进行强制脱除，并经设定周期下逆向水流的多轮次冲刷，降低管壁堵塞风险，可实现对排水管7管壁附着物的双向清扫，夜间或设备停用期间可完全或部分清空排水管7内污废水，在有效延缓管道内壁结垢的同时，无需再对普遍安装于风道或出入口通道等低温环境下的长距离排水管7道包覆高负荷的电保温，通过使邻近室外架空安装的排水管7维持在空管状态，避免位于低温环境下的排水管7冻坏。

排水管7上靠近真空跨越管9的一端还安装有电接点压力表14，电接点压力表14通过控制电缆17连接智控主机1，电接点压力表14用于实测管道内的相对液位高度，在通过逆向冲刷机构对排水管7进行清理时，如果电接点压力表14检测到相对液位高度液位较高时，则说明管道中的污废水没有清排干净。

还包括数据线缆18和无线模块19，智控主机1通过数据线缆18连接建筑内部综合监控***，实现物联信息实时交互，智控主机1通过无线模块19连接移动终端，实现人机实时交互。

本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种隧道用真空排水***，包括真空储水罐（2），其特征在于：还包括抽吸机构、进水机构、排水机构、逆向冲刷机构和智控主机（1），所述抽吸机构用于将真空储水罐（2）抽吸至负压状态，所述进水机构连通真空储水罐（2）和源头污废水；

所述排水机构包括排水泵（4）、电控阀一（11）和排水管（7），所述排水管（7）通过所述排水泵（4）连通至所述真空储水罐（2）的底部，所述电控阀一（11）安装在排水管（7）上靠近排水泵（4）的一端；

所述逆向冲刷机构包括真空跨越管（9）、第一隔膜阀（12）、第一真空动力管（6）、呼吸管（10）和电控阀二（13），所述真空跨越管（9）的一端与所述真空储水罐（2）下部连通，所述真空跨越管（9）的另一端与所述排水管（7）连通并且连接点位于电控阀一（11）的后方，所述第一隔膜阀（12）安装在真空跨越管（9）上，所述第一真空动力管（6）的两端分别连通真空储水罐（2）和第一隔膜阀（12），所述呼吸管（10）用于使排水管（7）靠近出口端的位置与外界大气连通，所述电控阀二（13）安装在呼吸管（10）上；

所述排水泵（4）、电控阀一（11）、电控阀二（13）和第一隔膜阀（12）均通过控制电缆（17）连接智控主机（1）；

当排水机构进行正向排水时，所述排水泵（4）启动，所述电控阀一（11）处于打开状态并且所述电控阀二（13）和第一隔膜阀（12）处于关闭状态；当逆向冲刷机构进行污废水回吸时，所述电控阀一（11）处于关闭状态并且所述电控阀二（13）和第一隔膜阀（12）处于打开状态；

所述抽吸机构包括真空泵组（3），所述真空泵组（3）的一端与所述真空储水罐（2）的上部连通，所述真空泵组（3）的另一端通过通气管（8）与外界大气连通，所述真空泵组（3）能够将真空储水罐（2）抽吸至负压状态；

所述进水机构包括进水管（5）、第二隔膜阀和第二真空动力管（20），所述进水管（5）的一端连接有污废水收集设备，另一端与真空储水罐（2）连通，所述第二隔膜阀安装在进水管（5）上并且通过控制电缆（17）连接智控主机（1），所述第二真空动力管（20）的两端分别与真空储水罐（2）和所述第二隔膜阀连通。

2.如权利要求1所述的一种隧道用真空排水***，其特征在于：所述排水管（7）的出口端设置在排水井（24）内并且接入室外排水管网，所述排水管（7）的出口端位置还安装有鸭掌止回阀（15）。

3.如权利要求1所述的一种隧道用真空排水***，其特征在于：所述呼吸管（10）设置在呼吸井（23）内，所述呼吸管（10）的出口端延伸至呼吸井（23）外并且安装有通气帽（16）。

4.如权利要求1所述的一种隧道用真空排水***，其特征在于：所述排水管（7）上靠近真空跨越管（9）的一端还安装有电接点压力表（14），所述电接点压力表（14）通过控制电缆（17）连接智控主机（1），所述电接点压力表（14）用于实测管道内的相对液位高度。

5.如权利要求1所述的一种隧道用真空排水***，其特征在于：还包括数据线缆（18）和无线模块（19），所述智控主机（1）通过数据线缆（18）连接建筑内部综合监控***，所述智控主机（1）通过无线模块（19）连接移动终端。