Водозаборное устройство

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для отбора и очистки воды от мусора из открытых источников для водоснабжения насосных станций. Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет увеличения качества очистки фильтрующего элемента и уменьшения попадания сора в отводящий канал. В водозаборном устройстве, включающем колодец 3, примыкающий к открытому водотоку 4 и сообщенный с ним окном 2, фильтрующий элемент, установленный в окне 2, отводящий 1 и сбросной 12 каналы, подключенные к колодцу 3. При этом окно 2, сообщающее колодец 3 с водотоком 4, выполнено круглой формы в разделяющей их стенке 5 с центром на уровне дна 6 водотока 4, а фильтрующий элемент 7 выполнен в виде установленного в окне 2 диска с приводной осью 8 вращения и диаметрально прикрепленных к ней разделительных щитов 9 и 10, причем ось 8 установлена в стенках 5 и 11 колодца 3 с размещением в колодце 3 щитов 9 и 10, отводящий канал 1 подключен к колодцу 3 выше оси 8 фильтрующего элемента 7, а сбросной канал 12 размещен под водотоком 4 и подключен к нижней части окна 2 колодца 3. Водозаборное устройство снабжено плоским резцом 13, взаимодействующим острой кромкой с поверхностью фильтрующего элемента 7 и прикрепленным к дну 6 водотока 4 по низовую сторону его оси 8. Кроме того, оно снабжено донным отражателем 14, установленным с верховой стороны окна 2 у стенки 5 водотока 4, и двигателем 16 с редуктором 15, к которому присоединен конец оси 8 фильтрующего элемента 7. 3 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для отбора и очистки воды от мусора из открытых источников для водоснабжения насосных станций.

Известно водозаборное устройство, содержащее сетчатый барабан с вертикальной осью вращения и приводом, промывное устройство и очистное приспособление, при этом очистное приспособление выполнено в виде зонтичного каркаса, спицы которого диаметрально стянуты гибкими упругими щеточными элементами, взаимодействующими с поверхностью барабана, причем зонтичный каркас установлен на горизонтальной оси, расположенной выше торца с возможностью вращения, а один из щеточных элементов снабжен Г-образными прутками.

Недостатки известного устройства следующие: необходимость значительных затрат энергии для обеспечения постоянного принудительного вращения погруженного в воду сетчатого барабана (вокруг вертикальной оси) и очистного приспособления в виде зонтичного каркаса со спицами (вокруг горизонтальной оси), погружнного примерно на 2/3 в воду; неэффективная регенерация поверхности сетчатого барабана посредством гибких упругих щеточных элементов 8 и удаление более крупного мусора при помощи Г-образных прутков, т. к. в процессе совместного сложного вращения барабана и зонтичного каркаса со спицами возможно заклинивание и заедание щеточных элементов как о поверхность барабана, так и о растительный мусор; ручной метод устранения мусора с полукруглой поверхности несущего кронштейна; ненадежность работы известного устройства, обусловленная вероятность попадания взвеси через ячейки внутpь барабана и сложной кинематической схемой привода устройства в составе ведущего вала, привода на несущем кронштейне, конической шестерни на ведущем вале в зацеплении с конической шестерней на ведомом вале выше кронштейна.

Известно также водозаборное устройство, включающее насос с всасывающим и напорным патрубками, фильтрующий элемент барабанного типа с приводом, скребок и блок управления и датчиком засоренности фильтрующего элемента, причем устройство снабжено сливными перфорированными трубками, разгрузочным лотком и датчиком положения фильтрующего элемента, соединенным с блоком управления, при этом разгрузочный лоток расположен со стороны внутренней поверхности фильтрующего элемента, а смежные перфорированные трубки гидравлически связаны с напорным патрубком насоса, причем одна из них расположена над скребком, а другая - внутри фильтрующего элемента и закреплена на всасывающем патрубке посредством подпружиненного рычага, а датчик положения выполнен в виде магнитоуправляемого геркона, при этом геркон закреплен на всасывающем патрубке, а магнит - на фильтрующем элементе.

Недостатками известного устройства являются оборудование известного устройства большим количеством дополнительных элементов - разгрузочным лотком, скребком, перфорированной смывной трубкой (извне устройства), перфорированной трубкой на рычаге (внутри устройства) с пружиной, электромагнитными клапанами, датчиком засоренности с подпружиненной мембраной и штоком, гибкими трубками, микровыключателем, магнитом, датчиком положения в виде геркона, что затрудняет и осложняет функционирование устройства, частично находящегося над поверхностью воды; попадание мусора и загрязняющих включений в водоем при периодических поворотах фильтрующего элемента, т. к. в этом случае разгрузочный лоток также поворачивается, способствуя выпадению из него части мусора и загрязняющих включений, и, кроме того, во время поворота функционирование перфорированных трубок, подающих под напором смывание струи на поверхность элемента, приводящих к смыву мусора и загрязняющих включений опять же в окружающий водоем. После определенного количества циклом поворота концентрация мусора и загрязняющих включений в водоеме достигает величины, резко снижающей пропускную способность фильтрующего элемента; неправильное применение термина "фильтрат", подразумевая под ним мусор и загрязняющие включения, в то время как фильтрат (лат. - процеженный) означает осветленную часть суспензии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является водозаборное сооружение для канала с бурным потоком, включающее подводящий, отводящий и транзитный каналы, расположенную на части ширины подводящего канала со стороны отводящего канала донную водоприемную камеру, перекрытую сверху решеткой и соединенную с отводящим каналом посредством расположенного за пределами транзитного канала наносозадерживающего устройства с промывными трактом, которое с целью повышения точности стабилизации отводимого расхода снабжено трамплином, расположенным вдоль оси подводящего канала, и траншее, соединенной с водоприемной камерой и образованной низовой гранью трамплина и расположенной за трамплином под углом к оси подводящего канала в направлении потока поперечной стенкой с отсекателем, установленным на ее верхней кромке и обращенном в сторону подводящего канала, причем трамплин и траншея расположены на части ширины подводящего канала, не занятой водоприемной камерой. При этом водоприемная камера снабжена косонаправленными порогами, расположенными под углом к оси подводящего канала в направлении потока, и отсекателем, установленным на верхней кромке низовой грани водоприемной камеры и обращенным в сторону подводящего канала, кроме того, наносозадерживающее устройство выполнено в виде циркуляционного порога с козырьком, установленным на его верхней кромке и обращенным в сторону водоприемной камеры, при этом циркуляционный порог расположен перед входным отверстием отводящего канала под углом к его продольной оси в направлении промывного тракта.

Недостатки известного устройства следующие: завлечение взвешенных наносов и плавающего мусора через водосливную стенку в водоприемную камеру вследствие развитого турбулентного режима в наносозадерживающем устройстве, а именно наличие в нем устpойства интенсивной циркуляции; ручной режим управления и регулировки затворами входного отверстия отводящего канала и затвором промывного отверстия промывного тракта, что связано с затратами неквалифицированного физического труда и в определенной степени снижает надежность и эффективность функционирования известного устройства.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет увеличения качества очистки фильтрующего элемента и уменьшения попадания сора в отводящий канал.

Это достигается тем, что в водозаборном устройстве, включающем колодец, примыкающий к открытому водотоку, и сообщенный с ним окном фильтрующий элемент, установленный в окне, отводящий и сбросной каналы, подключенные к колодцу, - окно, сообщающее колодец с водотоком, выполнено круглой формы в разделяющей их стенке с центром на уровне дна водотока, а фильтрующий элемент выполнен в виде установленного в окне диска с приводной осью вращения и диаметрально прикрепленных к ней разделительных щитов, причем ось установлена в стенках колодца с размещением в колодце щитов, отводящий канал подключен к колодцу выше оси фильтрующего элемента, а сбросной канал размещен под водотоком и подключен к нижней части окна колодца; при этом водозаборное устройство снабжено плоским резцом, взаимодействующим острой кромкой с поверхностью фильтрующего элемента и прикрепленным к дну водотока по низовую сторону его оси, кроме того, оно снабжено донным отражателем, установленным с верховой стороны окна у стенки водотока, и двигателем с редуктором, к которому присоединен конец оси фильтрующего элемента.

Такое выполнение водозаборного устройства позволяет по сравнению с прототипом обеспечить автоматическое чередование циклов очистки воды и регенерации фильтра под воздействием только гидравлических факторов и при периодических - на время перехода устройства от одного цикла функционирования к другому - небольших затратах электроэнергии.

Такая конструкция водозаборного устройства ранее не была известна и соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено водозаборное устройство в плане; на фиг. 2 - вид по стрелке А (датчик уровня воды); на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (рабочий режим); на фиг. 4 - то же, но в режиме регенерации фильтрующего элемента; на фиг. 5 и 6 - фильтрующий элемент со щитами.

Водозаборное устройство включает отводящий канал 1, окно 2, сообщающее колодец 3 с водотоком 4, выполненное круглой формы в разделяющей их стенке 5 (фиг. 3, 4). Окно 2 с центром на уровне дна 6 водотока 4 делится на две части, фильтрующий элемент выполнен в виде установленного в окне 2 диска 7 приводной осью вращения 8 и прикрепленных к ней разделительных щитов 9 и 10 (фиг. 5, 6), ось 8 установлена в стенках 5 и 11 колодца 3 с размещением в нем щитов 9 и 10 (фиг. 3, 4), отводящий канал 1 подключен к колодцу 3 выше оси 8 фильтрующего элемента 7, сбросной канал 12 размещен под водотоком 4 и подключен к нижней части окна 2 в зоне колодца 3. На дне 6 водотока 4 устройство снабжено плоским резцом 13, взаимодействующим острой кромкой с поверхностью диска 7 по низовую сторону его оси 8 и донным отражателем 14 наносов, установленным с фронтальной стороны окна 2 на стенке 5 водотока 4 (фиг. 1). Ось 8 задействована с редуктором 5 и двигателем 16, снабженным блокирующим устройством 17 с электроцепью 18 и датчиками уровней, выполненных в виде лопаток 19 и 20 с пружинами 21 и 22 и окнами 23-26 и 27, 28 (фиг. 2).

Водозаборное устройство работает следующим образом.

Песок, влекомый потоком воды по дну 6 канала 4, в зоне окна 2 отводится от фильтрующего элемента 7 отражателем песка 14 (фиг. 1) и транспортируется по каналу 4. Вода с механическими примесями проходит через верхнюю часть фильтрующего элемента 7 при горизонтальном расположении щитов 9 и 10 (фиг. 1, 3), очищается и направляется из верхней части колодца 3 в отводящий канал 1 чистой воды, уровень которой поддерживает лопатку 19 в горизонтальном положении, когда контакты 24 и 26 замкнуты, т. е. включена блокировка электроцепи 18 (в то же время лопатка 20 находится в вертикальном положении, контакты 23 и 25 разомкнуты, кроме того, разомкнуты и контакты 27 и 28), что обеспечивает рабочий режим устройства - очистку воды.

При засорении верхней полуокружности фильтра 7 уровень воды в отводящем канале 1 понизится и прекратится его воздействие на лопатку 19, пружина 21 которой переместит лопатку 19 в вертикальное положение, контакты 24 и 26 разомкнуты, т. е. выключится блокировка электроцепи 18. В данный момент уровень воды в водотоке 4 повысится, в результате чего лопатка 20 переместится в горизонтальное положение, замыкая контакты 23 и 25 и включая тем самым электропивод 16 (при разомкнутых контактах 27 и 28), который медленно повернет ось 8 со щитами 9 и 10 на 90^о. Щиты 9 и 10 повернутся в вертикальное положение (фиг. 4), обеспечивая регенерацию фильтра 7. В то же время в связи с "проваливанием" потока воды в колодец 3 и понижением уровня воды в канале 4 пружина 22 переместит лопатку 20 в вертикальное положение, контакты 23 и 25 разомкнутся, отключив электропривод 16, т. е. зафиксировав щиты 9 и 10 в вертикальном положении. Вода при этом проходит через верхнюю полуокружность фильтра 7, очищаясь, и очищенная сливается в колодец 3, проходит через нижнюю полуокружность фильтра 7, выполняя его промывку, а промывная вода с механическими примесями направляется в сбросной канал 12.

По мере дальнейшего понижения уровня воды в водотоке 4 лопатка 20 под воздействием пружины 22 продолжает поворачиваться вплоть до замыкания контактов 27 и 28, тем самым включая электропривод 16, который повернет ось 8 с фильтрующим элементом 7 и щиты 9 и 10 на 90^о в горизонтальное (рабочее) положение (фиг. 3), уровень воды в отводящем канале 1 будет медленно подниматься, поворачивая лопатку 19 в горизонтальное положение вплоть до замыкания контактов 24 и 26, т. е. включая блокировку электроцепи 18 (отключая электропривод 16), фиксируя щиты 9 и 10 в горизонтальном положении. При дальнейших изменениях уровня воды в водотоке 4 повороты фильтрующего элемента 7 со щитами 9 и 10 будут последовательно повторяться (с чередованием горизонтального и вертикального расположения щитов 9 и 10), а моменты включения-выключения электроцепи 18 с электроприводом 16 соответствуют переходу устройства с одного (рабочего) режима на другой (регенерации фильтра 7) и обратно.

Датчик уровня с лопатками 19 и 20 служит для управления работой устройства посредством контроля за уровнем воды в водотоке 4 и отводящем канале 1, контакты 23 и 25, 27 и 28 - для пуска электропривода 16, контакты 24 и 26 - для блокировки электроцепи 18 от случайного включения.

Экономическая эффективность водозаборного устройства обуславливается: во-первых, повышением степени регенерации фильтра посредством организации его самопромывки; во-вторых, снижением затрат электроэнергии за счет периодического включения электропривода на моменты перевода устройства с рабочего режима на режим регенерации фильтра и обратно; в-третьих, автоматическим управлением работой устройства по командам датчика уровня воды.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1457864, кл. A 01 G 25/09, 1986.

Авторское свидетельство СССР 1231118 кл. E 02 B 9/04, 1984.

Формула изобретения

1. ВОДОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО, включающее колодец, примыкающий к открытому водотоку и сообщенный с ним окном, фильтрующий элемент, установленный в окне, отводящий и сбросной каналы, подключенные к колодцу, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе за счет увеличения качества очистки фильтрующего элемента и уменьшения попадания сора в отводящий канал, окно, сообщающее колодец с водотоком, выполнено круглым в разделяющей их стенке с центром на уровне дна водотока, а фильтрующий элемент выполнен в виде установленного в окне диска с приводной осью вращения и диаметрально прикрепленных к ней разделительных щитов, причем ось установлена в стенках колодца с размещением в колодце щитов, отводящий канал подключен к колодцу выше оси фильтрующего элемента, а сбросной канал размещен под водотоком и подключен к нижней части окна колодца.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено плоским резцом, взаимодействующим острой кромкой с поверхностью фильтрующего элемента и прикрепленным к дну водотока по низовую сторону его оси.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено донным отражателем, установленным с верховой стороны окна у стенки водотока.

4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что оно снабжено двигателем с редуктором, к которому присоединен конец оси фильтрующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7