Пескогравиеловка


 


Владельцы патента RU 2532276:

Голубенко Михаил Иванович (RU)

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для очистки воды от наносов, и предназначено для предотвращения попадания донных и взвешенных наносов с фракцией более 0,2 мм в трубопроводы и аванкамеры насосных станций. Пескогравиеловка включает основную приемную цилиндрическую емкость 1, установленную в дополнительной емкости 2 большего объема. В основной приемной емкости 1 размещен пустотелый цилиндр 10, сопряженный с подводящим водоводом 12. Цилиндр 10 разделен горизонтальной перегородкой 13 на две полости 15 и 16. Горизонтальная перегородка 13 имеет отверстие в средней части. Выше перегородки 13 в стенках цилиндра 10 выполнены водовыпускные окна 20. В стенках наклонного дна 5 основной емкости 1 относительно друг друга выполнены водовыпускные отверстия 6. Водовыпускные отверстия 6 снабжены наносоотбойными элементами в виде затворов 7 с возможностью вертикального перемещения в сторону пустотелого цилиндра со стороны полости основной емкости 1. Дно основной 1 и дополнительной 2 емкостей имеет наклон под различным углом к горизонтальной оси устройства, закрепленного в основании фундамента 28. В центре дополнительной емкости 2 выполнен промывной трубопровод 24. Емкость 2 в верхней части ее стенки сообщена с отводящим трубопроводом 25 чистой воды. В таком ступенчатом гидравлическом режиме воды с наносами через цилиндр 10, емкость 1 в дополнительную емкость 2, в виде сужающихся и расширяющихся участков, наносы будут поступать в сбросной коллектор за счет их смыва с наклонных стенок дна, а чистая вода будет поступать из верхних слоев дополнительной емкости 2 в отводящий трубопровод 25 и далее к потребителю. Повышается эффективность и надежность работы в условиях изменения энергетических параметров падающего потока с донными и взвешенными наносами и уменьшается гидродинамическое воздействие на дно дополнительной емкости. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для очистки воды от наносов, и предназначено для предотвращения попадания донных и взвешенных наносов, фракций более 0,2 мм, в трубопроводы с машинным орошением и аванкамеры насосных станций.

Известно устройство для осветления воды, содержащее корпус с отводящим каналом, спиральную камеру, расположенную внутри корпуса и выполненную в виде переливной стенки, подводящий канал, подключенный к входу к спиральной камере, и промывной трубопровод, подключенный к промывному отверстию в дне спиральной камеры, при этом водопереливная стенка очерчена по витку спирали Архимеда в пределах угла поворота радиус-вектора, а промывное отверстие расположено в полюсе этой спирали (авторское свидетельство СССР №1330254, кл. E02B 8/02, 1987).

Недостаток данного устройства обусловлен его сложной конструкцией, включающей водосливную стенку, очерченную по спирали Архимеда в пределах угла поворота, и сложностью ее гидравлического расчета. Низкая надежность работы является в том, что взвешенные наносы фракций, перераспределяясь в плане, частично во взвешенном состоянии могут поступать через переливную стенку в корпус и далее к потребителю. Это в первую очередь требует, чтобы было постоянство перелива воды, однако, в процессе работы сооружения, происходит частое изменение расходов в подводящем канале. В случае насыщенности потока в большом количестве влекомыми и взвешенными наносами, промывное отверстие не справляется с их промывкой, и происходит частичный завал по ширине камеры. В результате этого увеличивается наполнение в кольцевой камере, и наносы могут попадать через переливную стенку к потребителю, т.е. высота стенки переливной не рассчитана на такой гидравлический режим ее работы, соответственно, гидравлическая структура в камере меняется. В этом случае более мелкие наносы начнут поступать в отводящий трубопровод к потребителю. Таким образом, известное сооружение не позволяет полностью защитить канал чистой воды части взвешенных наносов. Задача в известном устройстве решается только в одном техническом цикле, защита от донных наносов при определенном заданном расчетном расходе.

Наиболее близким к предложенному по назначению, технической сущности и достигаемому результату является отстойник, который для повышения надежности в работе снабжен поплавковым клапаном, установленным на конце разрядной трубки, расположенным в обращенной к отводящему патрубку секции корпуса (авторское свидетельство СССР №1350242, кл. E028/02, 1987).

Недостатком известного устройства является периодическая подача воды потребителю по отводящему патрубку, которая прерывается на время промывки отстойника посредством задействования восходящей и нисходящей ветви сифона. В результате в трубопроводах с чистой водой создаются воздушные пробки, снижающие эффективность в работе известного устройства и тем самым затрудняющие водоснабжение. Кроме того, происходит завал выходного отверстия восходящей ветви сифона скопленными наносами в конусной части отстойника, у окна и естественная кольматация их, что может препятствовать включению в работу сифона (во-первых) и привести к недостаточности всасывающего усилия сифона для поднятия массы на всю высоту восходящей ветви сифона, т.е. высоту от входного отверстия сифона вплоть до капора.

Известны также, например, гидроциклоны и пескогравиеловки по авторским свидетельствам СССР: №№184187, 367895, 544473, 816558, 823647, 882942, 886998, 106552, 1392188, 1456234, 1546547.

Однако известные устройства сложны, обусловленные многочисленными элементами, не практичными в изготовлении, что не позволяет обеспечить надежную продолжительную работу устройства в ходе их эксплуатации.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет облегчения смыва донных и взвешенных наносов в сбросной коллектор.

Поставленная цель достигается тем, что пескогравиеловка, включающая служащую для сбора наносов приемную емкость цилиндрической формы, имеющую наклонное дно и сообщенную с подводящим водоводом и сбросным коллектором, подводящий водовод снабжен гасительным устройством в виде пустотелого цилиндра с водовыпускными окнами, разделенного на две полости горизонтальной перегородкой с отверстием в средней части, вмонтированные ниже водовыпускных окон, и пирамидальный рассекатель расположен соосно отверстию в перегородке выше наклонного дна, которое выполнено выпускным донным отверстием и образует со стенками основной цилиндрической емкости в узкой части ее промывное окно, сообщенное с полостью коллектора посредством дополнительной емкости, объем которой больше, чем объем основной емкости, при этом в стенках наклонного дна основной емкости относительно друг друга выполнены водовыпускные отверстия, которые снабжены наносоотбойными элементами в виде затворов с возможностью вертикального перемещения в сторону пустотелого цилиндра со стороны полости основной емкости, при этом дно основной и дополнительной емкостей имеет наклон под различным углом к горизонтальной оси устройства, закрепленного в основании фундамента. Кроме того, с целью уменьшения деформации устройства в условиях изменения энергетических параметров падающего потока воды, она снабжена фундаментом, на котором установлена дополнительная емкость, при этом ряды отверстий в стенках цилиндра расположены ближе к отверстию в перегородке, имеют меньший диаметр, чем отверстие в перегородке.

Такая взаимосвязь и взаимозависимость основных элементов пескогравиеловки позволит высокоскоростному потоку воды, обогащенному наносами, попадая, во-первых, в основную емкость, проходя через воздушный слой, расширяться и терять часть кинетической энергии. Песок, гравий и часть взвешенных наносов направляются через отверстие в средней части перегородки и делятся пирамидальным рассекателем перед промывным дном основной емкости. В процессе работы в верхней части емкости устанавливается подпор воды с определенным воздушным слоем, высота которого назначается в зависимости от кинетических характеристик потока (струи) воды, регулируемая наносоотбойными подвижными элементами, одновременно, конструкция узкой части основной емкости эффективно использует зону сжатия потока с ее гидравлической структурой потока. При этом в расширенной полости дополнительной емкости влекомые и взвешенные наносы продолжают поступать на наклонное дно ее и через водовыпускные отверстия, перекрываемые наносоотбойными элементами в виде затворов, вода под напором струй смывает постоянно отложившиеся наносы с наклонных стенок дна с расположенной кольцевой обечайкой, в сторону промывного трубопровода (канала). При поднятии или опускании затворов они открывают частично или полностью водовыпускные отверстия в наклонных стенках дна основной емкости. Таким образом, высота подпора воды в ней для образования в верхней части воздушного слоя и смыв наносов в узкой части последней регулируются затвором. В связи с этим происходит полное использование объема узкой части дополнительной емкости для удаления из нее влекомых и взвешенных наносов, даже при снижении поступления расходов воды из подводящего водовода, за счет установки напорного режима в основной емкости, т.е. в зависимости от кинетических характеристик потока и выделения воздушного слоя в верхней части емкости. Предложенное сооружение осуществляет необходимую деформацию потока по высоте вертикальных емкостей и способствует активному смыву наносов вниз по наклонному дну с уклоном 45-60° в основной емкости, где поток теряет основную часть кинетической энергии, а дополнительная емкость с наклоном дна и углом наклона не менее 30° учитывает поступление струи через водовыпускные отверстия в стенках основной емкости, не создающее препятствие (экранирующей) перемещению их вверх. Кроме того, повышается качество очищаемой воды в зоне между стенками основной и дополнительной расширенной емкостей, когда вода поступает в верхний отводящий трубопровод (канал) осветленной воды. По сравнению с прототипом предложенное устройство работает в режиме непрерывной подачи осветленной воды потребителю, а сброс ее для промывки наносов достигает минимальных расходов из-за активного их смыва в узкой части дополнительной емкости, соответственно, и в основной емкости.

Различные углы наклонных стенок емкостей и связь с элементами сооружения улучшила гидравлические характеристики падающего потока воды с наносами.

Таким образом, расщепление высокоскоростного потока уже в верхней части пустотелого цилиндра на отдельные струи и попадание в нижнюю часть с двух ярусов (ярусов может быть и больше в зависимости от выпускных окон в пустотелом цилиндре) позволяет повысить надежность работы сооружения путем расширения диапазона эффективного смыва донных и взвешенных наносов. Гидродинамическая и пульсационная нагрузка передается через дополнительную емкость большего размера на основании фундамента, в котором она размещена.

Объемы всех емкостей и площадь живого сечения их различны, соответственно, скорость движения воды в вертикальных емкостях может назначаться расчетами, как и наклон стенок нижней (конической) части осаждения наносов и их промывки в сбросной водовод. Например, объем дополнительной емкости (камеры) может увеличиваться до 70% по сравнению с объемом основной емкости, работающей на полную очистку и подачу осветленной воды потребителю. Выпадение гравия и песка на дно дополнительной емкости в процессе их активного смыва, при использовании воды из водовыпускных отверстий основной емкости, упрощает работу конструкции сооружения, в результате чего снижаются затраты на его эксплуатацию.

Подобное исполнение конструкции пескогравиеловки, по мнению автора, не было известно и отвечает критерию «Существенные отличия».

На чертеже схематично изображена пескогравиеловка, общий вид.

Пескогравиеловка включает основную приемную емкость 1 цилиндрической формы, установленную в дополнительной емкости 2 большего объема, закрепленную на наклонном дне 3 косонаправленной обечайкой 4. В стенках наклонного дна 5 выполнены водовыпускные отверстия 6, к которым прикреплены затворы 7 с приводом 8, ориентированные при перемещении в сторону наклонного дна 9 под углом. Затворы 7 выполнены, соответственно, плоскими с внутренней стороны емкости 1 и выполнены в виде наносоотбойных элементов, напротив наклонного дна 9 гасительного устройства в виде пустотелого цилиндра 10, соосно с закрепленным с нижним концом 11 подводящего водовода 12. В цилиндре 10 гасительная перегородка 13 с отверстием 14 в средней части разделяет его на две полости 15 и 16, одна из которых соединена с входным отверстием подводящего водовода 12 (полость 15), а другая (полость 16) соединена с выходом 17 пустотелого цилиндра 10, и цилиндр снабжен пирамидальным рассекателем 18 в его полости выше наклонного дна 9, соосно расположенным отверстию 14 перегородки 13, соответственно, промывному конусному отверстию 19 в узкой части емкости 1. Выше перегородки 13 в стенках пустотелого цилиндра 10 напротив друг друга выполнены выпускные окна 20 с сетками 21, выполненными с Г-образным поперечным сечением с наружной стороны цилиндра 10 в сторону основной емкости 1. Выпускные окна 20 с внутренней стороны цилиндра 10 ограничены жестким кольцом 22 с закрепленными патрубками 23 в окнах 20 (окна могут перекрываться шторками в виде пластин, на чертеже не показано). Кроме того, в центре дополнительной емкости 2 выполнен промывной трубопровод 24 и емкость 2 снабжена сообщенным с ней отводящим трубопроводом 25 чистой воды в верхней части стенки емкости 2. Верхняя часть емкости 1, в процессе работы, устанавливает определенный водовоздушный слой 26, высота которого назначается в зависимости от кинетических характеристик струи, т.е. чем больше скорость падающего потока воды, тем большая высота водовоздушного слоя требуется для его гашения, и регулируется подпором емкости 1, соответственно, затворами 7 с приводом 8 в виде наносоотбойных элементов, ориентированных при перемещении в сторону наклонного дна 9 пустотелого цилиндра 10. Между стенками основной емкости 1 и дополнительной емкости 2 цилиндрической формы образована зона спокойного состояния воды 27. При этом размеры диаметров цилиндра и емкостей различны. Дополнительная емкость 2 выполнена в виде конуса, образованного вниз узкой частью, и установлена на фундаменте 28.

Пескогравиеловка работает следующим образом.

Вода вместе с влекомыми и взвешенными наносами из подводящего водовода 12 поступает в пустотелый цилиндр 10, выполняющий роль гасительного устройства на первой ступени движения потока воды, где в результате скоростная струя, отражаясь от установленной перегородки 4, расширяется в сторону окон 20 с патрубками 23 и сетками 21, теряет часть кинетической энергии. Вода поднимается по всему круговому сечению основной емкости 1 и наклонного дна 5 и проходит через водовыпускные отверстия 6, перекрываемые наносоотбойными элементами в виде затворов 7 на отдельные струи, и попадает на наклонное дно 3 с косонаправленной обечайкой 4. В полости 26 емкости 1 происходит интенсивное перемешивание, турбулизация, аэрирование, соударение потоков и взаимодействие с горизонтальной перегородкой 14. Выделяющийся воздух из воды накапливается в полости 26, где давление его производит сглаживание пульсаций воды и наличие патрубков 23 уменьшает шум между стенками емкости 1 и цилиндра 10 за счет сжатия воздуха, поступающего с потоком воды. Напротив стенок наклонного дна 9, установка наносоотбойных элементов в виде затворов 7 обеспечивает регулирование и подпор столба воды между стенками емкости 1 и цилиндра 10. Кроме того, регулировка подпора воды по высоте в емкости 1 создает увеличение или уменьшение проходной площади окон 20. В результате влияния данного явления в верхней полости 26 емкости 1, вода в спокойном состоянии под напором поступает по всему круговому сечению на дно 3 и обечайки 4, а использование наносоотбойных элементов 7, смывает мелкие и крупные фракции наносов в сторону промывного трубопровода 24 с расходами, не превышающими расчетных на сброс, примерно, 5-10% от общего расхода, поступающего из подводящего водовода 12. Масса веса столба воды в дополнительной емкости 2 и удерживающий момент ее от сил давления обеспечивается установкой в основании фундамента 28. При этом подпор затворами 7 концентрирует наносы к промывному отверстию 19, угол дна которого в узкой части принимают равным 45-60° к горизонту, а на полную очистку дна 3 и обечайки 4 емкости 2 большего объема и подачи воды на смыв наносов после их поступления из основной емкости 1 (ступени) допускается уменьшение узкой части конуса с уклоном не менее 30° к горизонту.

Расчетную скорость потока принимают исходя из наименьшей скорости осаждения тех частиц, на задержание которых рассчитывается пескогравиеловка. Таким образом, эффективность пескогравиеловки будет зависеть от конструкции гасительных устройств и смыва наносов путем варьирования напора между стенками цилиндра и основной приемной емкостью, которая и обеспечивается скоростью выхода осветленной воды при отсутствии взмучивания наносов, выпавших в емкости с большим объемом воды. В связи взаимосвязей элементов устройства, технологический расчет сводится при заданных исходных данных, к которым могут быть отнесены расчетная глубина (расстояние между стенками) сооружения и гидравлическая крупность примесей наносов, для задержания которых оно предназначено.

Таким образом, принудительное регулирование столба воды в емкости 1 затворами 7 в процессе работы усиливает степень сжатия потока воды между наклонным дном емкости 1 и наклонным дном цилиндра 7, при различных изменениях расхода воды насыщенного разного рода фракций наносов, может быть повышен эффект гашения энергии потока, так и эффективность смыва донных и взвешенных наносов с меньшим сбросным и промывным расходом воды. Наклонная кольцевая обечайка 4 большего объема емкости 2 с коническим дном одновременно по всему сечению заполняется струями воды, выходящими под напором из емкости 1, а очищенная вода, через боковую стенку емкости 2 в верхней части, в зоне спокойного состояния 27 поступает в отводящий трубопровод 25 очищенной от наносов, к потребителю. Оголовок трубопровода 25 находится в верхней части емкости 2, и скорости по всему живому сечению в начале отводящего трубопровода 25 имеют одинаковые значения. В свою очередь, установка основной емкости 1 и цилиндра 10 в дополнительной емкости 2, делает сооружение значительно экономичнее, так как, исходя из взаимосвязи и взаимозависимости пескогравиеловки, за счет последовательного действия, улучшается гидродинамическая нагрузка на емкость большего объема и нет необходимости делать ее глубокой.

1. Пескогравиеловка, включающая служащую для сбора наносов приемную емкость цилиндрической формы, имеющую наклонное дно и сообщенную с подводящим водоводом и сбросным коллектором, отличающаяся тем, что с целью повышения эффективности работы за счет облегчения смыва донных и взвешенных наносов в сбросной коллектор подводящий водовод снабжен гасительным устройством в виде пустотелого цилиндра с водовыпускными окнами, разделенного на две полости горизонтальной перегородкой с отверстием в средней части, вмонтированной ниже водовыпускных окон, и пирамидальным рассекателем, расположенным соосно отверстию в перегородке выше наклонного дна, которое выполнено выпускным донным отверстием и образует со стенками основной цилиндрической емкости в узкой ее части промывное окно, сообщенное с полостью коллектора посредством дополнительной емкости, объем которой больше, чем объем основной емкости, при этом в стенках наклонного дна основной емкости относительно друг друга выполнены водовыпускные отверстия, которые снабжены наносоотбойными элементами в виде затворов с возможностью вертикального перемещения в сторону пустотелого цилиндра со стороны полости основной емкости, при этом дно основной и дополнительной емкостей имеет наклон под различным углом к горизонтальной оси устройства, закрепленного в основании фундамента.

2. Пескогравиеловка по п.1, отличающаяся тем, что с целью уменьшения деформации устройства в условиях изменения энергетических параметров падающего потока воды она снабжена фундаментом, на котором установлена дополнительная емкость.

3. Пескогравиеловка по п.1, отличающаяся тем, что ряды отверстий в стенках цилиндра расположены ближе к отверстию в перегородке, имеют меньший диаметр, чем отверстие в перегородке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к механическим сорозадерживающим решеткам и может найти применение при очистке сточных вод от крупного сора. Механическая решетка содержит сорозадерживающую решетку с рядом параллельных прутков на балках решетки, скребки с рядом параллельных зубьев на балках скребков для очистки решетки.

Устройство очистки решетки относится к механическим решеткам и может быть использовано при очистке сточных вод от механических примесей. Устройство очистки решетки содержит электропривод устройства очистки решетки, снабжено датчиком остановки движения устройства очистки решетки, блоком автоматического управления, содержащим программируемый контроллер, преобразователь частоты электропитания электропривода устройства очистки решетки, один из входов программируемого контроллера соединен с выходом датчика остановки движения устройства очистки решетки, а один из выходов программируемого контроллера соединен со входом преобразователя частоты, один из выходов которого соединен со входом электропривода устройства очистки решетки.

зобретение относится к гидротехнике. Устройство состоит из поводящего канала 1 с консолью 3, транзитного канала 2, приемного колодца 4.

Изобретение относится к области очистных сооружений. .

Изобретение относится к элементам, предназначенным для поверхностного сбора и отвода дождевых и талых вод с наземных дорожных покрытий с использованием дождеприемных лотков (10), снабженных щелевыми металлическими решетками (1).

Изобретение относится к механическим решеткам грабельного типа и может быть использовано при очистке сточных вод от механических включений. .

Изобретение относится к канализационной технике, предназначенной для улавливания органических и биологических отходов домовой канализационной сети, включая фекалии.

Изобретение относится к области очистки сточных вод. .

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к сооружениям для комплексной очистки воды от влекомых и части взвешенных наносов при водозаборе в каналы, трубопроводы и аванкамеры насосных станций.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к средствам защиты оросительных систем с закрытой оросительной системой от попадания в них наносов и плавающих предметов.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к сооружениям для комплексной очистки воды от плавника, мусора, влекомых и части взвешенных наносов при водозаборе на системах с закрытой трубопроводной сетью.

Изобретение относится к гидротехнике. .

Изобретение относится к области гидротехники и направлено на очистку русел водотоков от наносов, улучшение санитарно-гигиенических условий, повышение продуктивности рек и их пойм.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к водозаборным устройствам, предназначенным для предотвращения попадания примесей в водопроводящую сеть, например к устройствам, обеспечивающим забор из накопителей и подачу в оросительную сеть таких жидкостей, как животноводческие стоки.

Изобретение относится к товарному рыбоводству и может использоваться при индустриальном выращивании рыбопосадочного материала сиговых рыб в бассейнах и лотках. .

Изобретение относится к гидромеханизации, а именно к технологии очистки и восстановления биологических прудов очистных сооружений. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве водозаборного сооружения при заборе воды для хозяйственных нужд. .

Отстойник // 2323294
Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве очистного сооружения при заборе воды для хозяйственных нужд. .

Изобретение относится к устройству для привода клапана, который находится в выпускном отверстии емкости для жидкости устройства для обработки жидкости. Изобретение относится также к емкости для жидкости, а также к устройству для обработки жидкости и его применению.
Наверх