Безмембранный гидроаккумулятор

Изобретение относится к системам водоснабжения и может найти широкое применение для накопления и обеспечения питьевой и технической водой малоэтажных домов городов, сельских поселений и дачных кооперативов, а также в химическом производстве и в системах водоподготовки и хранения сточных вод пассажирских вагонов железнодорожного транспорта. Безмембранный гидроаккумулятор содержит пустотелый накопительный бак 1, в нижней части которого расположена водонакопительная полость 2 с водоподающей трубой 4, а в верхней части - воздушная полость 3 для сжатого водой воздуха. Новыми отличительными признаками гидроаккумулятора по сравнению с известным /RU 2220367/ являются: выполнение в верхней части корпуса бака 1 технологического окна для профилактического осмотра и чистки полостей бака 1; установка и герметичное крепление в технологическом окне быстросъемного оголовка 5; установка на быстросъемном оголовке реле 9 давления с индикатором 8 давления сжатого воздуха в баке 1; соединение реле 9 и индикатора 8 давления по пневматическому входу с воздушной полостью 3 бака 1; выполнение водоподающей трубы 4 съемной и герметичное её крепление в быстросъемном оголовке 5 с быстроразъёмной муфтой 20; установка на боковой поверхности накопительного бака 1 индикатора 19 контроля предельных значений объема сжатого воздуха в баке 1. Изобретение позволяет повысить надежность работы гидроаккумулятора с одновременным уменьшением затрат времени на профилактическое обслуживание и очистку отложений в полости его бака-накопителя. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники.

Изобретение относится к системам водоснабжения, конкретно к безмембранным гидроаккумуляторам. Безмембранный гидроаккумулятор может найти широкое применение для накопления и обеспечения питьевой и технической водой малоэтажных домов городов, сельских поселений и дачных кооперативов, а также - в химическом производстве и в системах водоподготовки и хранения сточных вод пассажирских вагонов железнодорожного транспорта.

Уровень техники.

Из уровня техники известны гидроаккумуляторы /RU 46079, RU 2467254, RU 144744, RU 126022, DE 19740674, US 10590634/, выполненные в виде расширительного мембранного бака. Мембранный расширительный бак представляет собой герметичный сосуд, содержащий два отсека, разделённых гибкой мембраной: воздушный отсек содержит воздух под определенным постоянным давлением, водяной отсек соединяется с системой водоснабжения или отопления, в него поступает вода под разным давлением. Отсеки разделены эластичной мембраной, которая способна сжиматься и растягиваться, изменяя тем самым соотношение между объемами одного и второго отсеков. Отсек с воздухом имеет вентиль с ниппелем, через которое можно изменять давление воздуха в воздушном отсеке, тем самым регулируя работу мембранного бака. На корпусе бака установлено реле давления, связанное по воде с водяным отсеком, а по электрическому выходу - с управляющим входом водяного насоса, подающего воду в водяной отсек гидроаккумулятора при снижении в нем и связанной с ним в системе водоснабжения давления ниже допустимого предела.

Недостатком известных гидроакукумуляторов является недостаточная надежность их работы, связанная ограниченным сроком службы эластичного материала мембраны. Кроме того, при налипании водных отложений происходит потеря эластичности мембраны и дополнительное снижение надежности правильной работы гидроаккумулятора. Очистка мембраны от отложений или её замена требуют сложной разборки гидроаккумулятора. Указанные сложности приводят к снижению надёжности работы мембранного гидроакукумулятора, к увеличенным затратам времени на профилактическое обслуживание и увеличенным простоям в его работе.

Известен безмембранный гидроаккумулятор /RU 2220367/ для дезодорирования воды тепловых электростанций (ТЭС), лишенный указанных выше недостатков, обладающий повышенной долговечностью и содержащий пустотелый накопительный бак, в нижней части которого расположена водонакопительная полость для воды с водоподающей трубой, а в верхней части - воздушная полость для сжатого водой воздуха.

При этом водонакопительная полость бака соединена с атмосферой через водоподающую трубу, поддерживающую заданное давление сжатого воздуха в верхней полости бака весом столба жидкости в указанной трубе, выходящей вверх за пределы корпуса накопительного бака. С нижней части бака установлены раздельные патрубки, связывающие водяную полость бака с источником и потребителем воды соответственно.

Недостатком известного безмембранного гидроаккумулятора /RU 2220367/ является проблема его использования в системе водоснабжения и отопления жилых домов с давлением воды в диапазоне от 2 до 10 Бар. Создание такого давления воды на выходе указанного гидроаккумулятора требует применения водоподающей трубы высотой десятки метров. Это в свою очередь приводит к резкому увеличению массогабаритных характеристик известного безмембранного гидроаккумулятора в системе водоснабжения и отопления жилых домов по сравнению с мембранным гидроаккумулятором.

Кроме того, применение безмембранного гидроаккумулятора в системе водоснабжения и отопления связано с необходимостью учета явления взаимной диффузии воды и сжатого воздуха на границе их соприкосновения. Явление диффузии приводит к необходимости контроля давления воздуха и уровня воды в баке для своевременной компенсации потерь пружинящего эффекта сжатого воздуха, связанного с насыщением воздуха парами воды и текущим увеличением объема воды в баке гидроаккумулятора.

Безмембранных гидроаккумуляторов, пригодных для использования в системе водоснабжения и отопления жилых домов, в известном уровне техники не выявлено.

Постановка задачи изобретения

Задачей изобретения является создание безмембранного гидроаккумулятора, пригодного для использования в системе водоснабжения и отопления жилых домов и производственных помещений, а техническим результатом - повышение надежности работы гидроаккумулятора с одновременным уменьшением затрат времени на профилактическое обслуживание и очистку отложений в полости его бака накопителя.

Сущность изобретения

Решение поставленной задачи и, как следствие, достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что безмембранный гидроаккумулятор содержит пустотелый накопительный бак, в нижней части которого расположена водонакопительная полость с водоподающей трубой, а в верхней части - воздушная полость для сжатого водой воздуха.

Новыми отличительными признаками гидроаккумулятора по сравнению с известным /RU 2220367/ являются:

- выполнение в верхней части корпуса бака технологического окна для профилактического осмотра и чистки полостей бака;

- установка и герметичное крепление в технологическом окне быстросъемного оголовка;

- установка на быстросъемном оголовке реле давления с индикатором давления сжатого воздуха в баке;

- соединение реле и индикатора давления по пневматическому входу с воздушной полостью бака;

- выполнение водоподающей трубы съемной и герметичное её крепление в быстросъемном оголовке с быстроразъёмной муфтой;

- установка на боковой поверхности накопительного бака индикатора контроля предельных значений объема сжатого воздуха в баке.

Доказательство достижения заявленного технического результата

Выполнение в верхней части корпуса бака технологического окна и установка в нем быстросъемного оголовка позволяет проводить профилактический осмотр и очистку полости бака от водных отложений.

Крепление на быстросъемном оголовке реле давления с индикатором давления воздуха и водоподающей трубы позволяют снимать с накопительного бака оголовок вместе с установленном на нём оборудованием. За счет этого обеспечивается оперативный доступ к полости бака для очистки её от водных отложений. При этом сокращаются сроки профилактического обслуживания безмембранного гидроаккумулятора и резко уменьшаются простои в его работе.

Кроме того, крепление на быстросъемном оголовке указанного выше оборудования позволяет свести к минимуму количества сверлений в корпусе накопительного бака. Этим обеспечивается повышение прочности корпуса бака и уменьшения его массы для требуемого диапазона (2-10 Бар) давлений в нем.

Герметичное крепление оголовка на баке, герметичное крепление в оголовке водоподающей трубы, а также снабжение трубы вне оголовка быстроразъемной муфтой для герметичного соединения с источником воды и связанной с ним водяной магистралью позволяют обеспечить герметизацию полости бака от внешней атмосферы, исключить возможность утечки воды в атмосферу через водоподающую трубу /RU 2220367/ и, тем самым, повысить давление воды в баке до необходимого диапазона (2-10 Бар) давлений в системе водоснабжения и отопления жилых домов и производственных помещений.

Выполнение водоподающей трубы съемной позволяет использовать безмембранный гидроаккумулятор как с верхним, так и с нижним вводом/выводом воды путем его перевертывания на 180°. Этим обеспечивается универсальность и возможность применения гидроаккумулятора в системах водоснабжения как с верхней, так и с нижней прокладкой водопроводов.

Соединение реле давления по входу с воздушной полостью, а водоподающей трубы - с водяной полостью накопительного бака позволяют управлять подачей воды в водяную полость бака, а также - в связанную с ней внешнюю водяную магистраль, путем контроля уровня давления воздуха в воздушной полости бака. Поскольку давление воздуха в воздушной полости бака уравновешено соответствующим давлением воды в водяной полости и связанной с ней (через водоподающую трубу) внешней водяной магистрали, такое соединение позволяет косвенно (через давление сжатого водой воздуха) контролировать давления воды на выходе безмембранного гидроаккумулятора. При этом за счет эффекта сжимаемости газа происходит сглаживание гидроударов (скачков давления), возникающих в воде при заполнении бака водой и при разборе воды в водяной магистрали. Это позволяет исключить вредное влияние гидроударов на реле воздушного давления и продлить сроки его безремонтного использования.

Установка на боковой поверхности бака индикатора контроля предельных значений объема сжатого воздуха в баке позволяет контролировать минимальное значение объема сжатого воздуха в полости бака и своевременно компенсировать потери пружинящего эффекта сжатого воздуха, связанного с насыщением воздуха трудно сжимаемыми парами воды и с увеличением остаточного объема воды в баке гидроаккумулятора выше допустимых пределов.

Указанные отличия изобретения и связанные с ними новые технические свойства позволяют создать безмембранный гидроаккумулятор, пригодный для использования в системе водоснабжения и отопления жилых домов и производственных помещений. При этом повышается надежность его работы и водоснабжения с одновременным уменьшением затрат времени на профилактическое обслуживание и очистку отложений в полости бака накопителя.

Таким образом обеспечивается решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата.

Сущность изобретения поясняется рисунками, представленными на фиг. 1 - фиг. 3.

На фиг. 1 представлен рисунок, поясняющий конструкцию безмембранного гидроаккумулятора с верхним подключением водяного и воздухопотребляющего оборудования, на фиг. 2 - вариант применения безмембранного гидроаккумулятора в системе водоснабжения и отопления жилых домов и производственных помещений, а на фиг. 3 - фотография опытного образца безмембранного гидроаккумулятора.

На фиг. 1-3 обозначены:

1 - накопительный бак;

2 - водонакопительная полость (нижняя часть бака 1 для хранения жидкости);

3 - воздушная полость для сжатого воздуха (верхняя часть бака 1 для пружинящей газовой «пробки»);

4 - водоподающая труба;

5 - быстросъемный оголовок бака 1;

6 - воздушный коллектор;

7 - водяной коллектор;

8 - манометр (визуальный индикатор давления сжатого воздуха в баке);

9 - реле давления (автомат управления подачей воды в бак):

9.1 - мембранный датчик давления с цифровым выходом;

9.2 - цифровое пороговое устройство;

9.3 - электронный коммутатор выходных контактов;

10 - воздушный компрессор;

11 - водяной насос;

12 - сливная труба;

13, 14, 15, 16 - запорная арматура водяного коллектора 7, включающая кран 13 подачи воды в бак 1, кран 14 получения воды от водяного насоса 11, кран 15 подачи воды в водную магистраль 17 и кран 16 слива воды из бака 1 накопителя соответственно;

17 - водная магистраль системы водоснабжения и отопления;

18 - линия раздела жидкости (воды) и сжатого газа (воздуха) в баке 1;

19 - индикатор контроля предельных значений объема сжатого газа в накопительном баке;

20 - быстроразъёмная муфта.

Пример конструктивного исполнения изобретения безмембранного гидроаккумулятора

Согласно фиг. 1-3 безмембранный гидроаккумулятор содержит пустотелый накопительный бак 1. Корпус бака 1 выполнен герметичным из прозрачного или непрозрачного нержавеющего материала с толщиной стенок, выдерживающих давление от 1 до 10 бар. Для такого диапазона давлений в качестве прозрачного материала корпуса бака 1 использован стеклопластик толщиной от 3 до 10 мм, а в качестве непрозрачного материала - нержавеющая сталь толщиной от 1 до 3 мм. Бак 1 выполнен цилиндрической, многогранной или фигурной формы. Для уменьшения влияния эффекта диффузии на разделе «жидкость-газ» высота (H) бака 1 выполнена с размерами, не меньшими 1.5 диаметра (D) средней площади поперечного сечения его воздушной полости. Рациональное соотношение N = Н/D для баков 1 объёмом 60-120 литров может находиться в диапазоне N € (2-10). Бак 1 может быть выполнен цилиндрической, многогранной или фигурной формы. Внутри бака 1 в нижней его части расположена водонакопительная полость 2 для жидкости с водоподающей трубой 4, а в верхней части - воздушная полость 3 для сжатого водой газа, например, воздуха. В верхней части корпуса бака 1 выполнено технологическое окно для профилактического осмотра и чистки полостей 2 и 3 бака 1. В технологическом окне герметично закреплен быстросъемный оголовок 5. Быстросъёмный головок 5 снабжен уплотнительной шайбой и закреплен в технологическом окне бака 1 рычажными зажимами или резьбовым соединением (на фигурах не показано). На быстросъемном оголовке 5 установлено реле 9 давления с визуальным индикатором 8 давления сжатого воздуха в баке 1, а также - водоподающая труба 4. Для беспрерывного водопитания водяной магистрали водоподающая труба 4 выполнена длинной 0.7-0,9 от высоты внутренней полости бака 1. Для обеспечения универсальности применения гидробака в системах водоснабжения, как с верхней, так и с нижней прокладкой труб, водоподающая труба 4 выполнена съемной. Для этого верхний конец водоподающей трубы 4 снабжен соответствующим резьбовым соединением для герметичного крепления её в соответствующем отверстии оголовка 5. Выход указанного водяного отверстия оголовка 5 снабжен быстроразъёмной муфтой 20 для соединения с водяным коллектором 7. Коллектор 7 конструктивно выполнен в виде многоходового соединителя трубопроводов или в виде системы пространственно разнесенных по трубопроводам тройников - водоотводов, снабженных соответствующей запорной арматурой. Запорная арматура водяного коллектора 7 может быть выполнена в виде шаровых кранов или вентилей с ручным и/или электронным управлением. Для использования в системе (фиг. 2) отопления и горячего водоснабжения частного дома запорная арматура четырехходового водяного коллектора 7 включает кран 13 подачи воды в бак 1, кран 14 приема воды от водяного насоса 11, кран 15 подачи воды в водную магистраль 17 и кран 16 слива воды из бака 1 накопителя в канализационную систему дома.

Для снижения вредного влияния гидроударов в магистрали 17 на работу реле 9 давления управление давлением и уровнем воды в баке 1 выполнено на основе регистрации давления воздуха в его воздушной полости 3. Для этого реле 9 давления, управляющего подачей воды в бак 1, и визуальный индикатор 8 давления по пневматическому входу через воздушный коллектор 6 соединены с воздушной полостью 3 бака 1. Благодаря упругим свойствам воздуха в воздушной полости 3 происходит демпфирование (гашение) резких бросков воды в процессе заполнения бака водой и при открытии кранов в водной магистрали 17. Это позволяет исключить вредное влияние гидроударов на реле 9 и индикатор 8 давления и продлить сроки их безремонтного использования.

Реле 9 давления выполнено в виде механического или электронного автомата управления водой с возможностью выработки сигнала подачи воды в бак 1 при снижении на входе автомата давления воздуха, ниже заданного минимально допустимого значения, и отключения подачи воды в бак - при достижении давления на входе автомата максимально допустимого значения.

Реле 9 давления, выполненное в виде механического автомата управления (МАУ) подачей воды, не требует внешнего источника электропитания и поэтому может быть рекомендовано для использования в системах водоснабжения, связанных с перебоями электричества. МАУ выполнено в виде мембранно-пружинного устройства переключения электрических контактов, снабженное регулировочными винтами замыкания контактов для минимального и максимального значения давления воздуха на входе МАУ. Недостатком МАУ является пониженная точность установки диапазона давлений срабатывания и необходимость регулярной их подстройки и периодической замены из-за старения и ослабления пружин и регулировочных винтов МАУ.

Реле 9 давления, выполненное в виде электронного аппарата управления (ЭАУ) подачей воды в отличие от МАУ обладает повышенной точностью и стабильностью заводских установок предельных давлений и поэтому не требует регулировки в процессе эксплуатации. ЭАУ содержит последовательно соединенные мембранный датчик 9.1 давления с цифровым выходом, цифровое пороговое устройство 9.2 и электронный коммутатор 9.3 выходных контактов ЭАУ.

Визуальный индикатор 8 давления сжатого воздуха в баке 1 может быть выполнен в виде встроенного в ЭАУ 9 цифрового индикатора, соединенного с выходом мембранного датчика 9.1 давления или в виде отдельного аналогового или цифрового манометра 8, соединенного по пневматическому входу через воздушный коллектор 6 с воздушной полостью 3 бака 1.

Аналоговый манометр 8 содержит последовательно установленные патрубок приема сжатого воздуха, мембранный или поршневой преобразователь энергии давления в механическую энергию и стрелочный индикатор с измерительной шкалой и кинематическим звеном вращения стрелочного указателя давления воздуха. Цифровой манометр 8 содержит последовательно установленные патрубок приема сжатого воздуха, преобразователь энергии давления в электрический сигнал и цифровой индикатор давления воздуха (на фигурах не показано) в баке 1.

Для контроля снижения в баке 1 объема и пружинящих свойств воздуха ниже допустимых значений, требующих перезагрузки воды и/или воздуха в баке 1, последний может быть снабжен индикатором 19 визуального контроля текущего уровня 18 и предельных значений объема сжатого воздуха в накопительном баке 1. Индикатор 19 визуального контроля выполнен в виде меток «мин» и «мах», нанесенных на прозрачном корпусе бака, в виде стеклянных окон видимости «мин» и «мах», врезанных в боковую поверхность непрозрачного корпус бака, или в виде встроенного в корпус магнитного датчика уровня с цифровым индикатором. Магнитный датчик содержит плавающий магнит, установленный подвижно на трубе 4 в полости бака 1, и устройство регистрации магнитного поля с цифровым индикатором, установленное на внешней боковой поверхности бака 1 (на фигурах не показано). Численные значения пороговых значений «мин» и «мах» снижения пружинящих свойств воздуха определяют опытным путем для баков 1 конкретной формы и объема.

Для этого визуальную метку «мин» наносят на фронтальную боковую поверхность корпуса бака 1 на уровне раздела «воздух - вода» при снижении объема воздуха в баке на 20%, а метку «мах» - при снижении объема воздуха на 50% относительно первоначального объема сжатого воздуха при максимально допустимом (6-10 бар) для бака 1 рабочем давлении.

Первоначальный объем сжатого воздуха регистрируют при начальной загрузке бака водой путем регистрации местоположения линии 18 водораздела «жидкость - газ» на соответствующем индикаторе 19 уровня при достижении давления в баке 1 максимально допустимого (например, 10 бар) рабочего давления.

Для снижения влияния эффекта диффузии на поверхности водораздела «вода - газ» и соответствующего увеличения времени сохранения диапазона пружинящих свойств и объемного диапазона сжатия газовой «пробки» в полости 3 бака 1 для технической воды на её поверхность может быть установлен воздухо непроницаемый слой плавающей жидкости или твердого материала с удельной плотностью ниже плотности воды. При этом в качестве плавающей на воде жидкости могут быть использованы растительные, минеральные и/или синтетические масла сортов, безвредных для окружающей среды, а в качестве твердого материала - листовой пенопласт.

Для уменьшения взаимной диффузии молекул газообразной и жидкой среды, а также для предотвращения развития в баке 1 бактерий и микроорганизмов в качестве пружинящей газообразной «пробки» может быть использован инертный газ, например, аргон как более дешевый из инертных газов.

При использовании аргона коллектор 6, соединяющий пневматические входы манометра 8 и реле 9 с газовой полостью 3 бака 1, целесообразно снабжать дополнительным трубчатым каналом для установки ниппеля или штуцера с краном 21 для подключения компрессора 10 закачки аргона.

Работа безмембранного гидроаккумулятора

Работа безмембранного гидроаккумулятора рассмотрена на примере его использования в системе водоснабжения жилых домов и производственных помещений от местных источников воды открытого (рек, водоемов) и закрытого (колодцев, скважин) типа.

Перед началом работы оператор производит заполнение бака 1 водой. Для этого он закрывает краны 15 и 16 подачи воды в водную магистраль и сливную трубу 12 соответственно. После закрытия кранов 15 и 16 оператор открывает краны 13, 14 водоподающей трубы 4 и водяного насоса 11 соответственно. Далее он подключает электрический кабель пуска водяного насоса 10 к выходным электрическим контактам реле 9 давления и дает разрешение на подачу электропитания «U» (фиг. 2) на водяной насос 10.

При этом из-за отсутствия воды в баке 1 датчик 9.1 регистрирует отсутствие сжатия воздуха в баке и передает соответствующий сигнал (1 бар) давления на пороговое устройство 9.2. Пороговое устройство сравнивает измеренное давления в баке 1 с требуемым максимально допустимым значением рабочего давления (например, 10 бар) для водопитания водяной магистрали 17 и при недостатке давления в баке 1 формирует сигнал включения водяного насоса и передает его на электронный коммутатор 9.2. Коммутатор 9.3 переключает свои контакты на замыкание пусковой цепи водяного насоса 11. Насос 11 включается и подает питающую воду от источника воды (водоема, колодца или скважины) через открытые краны 14, 13 и водоподающую трубу 4 в полость 2 бака 1. По мере поступления воды в бак 1 воздух над водой в полости 3 сжимается. Давление воздуха передается через полость воздушного коллектора 6 на манометр 8 и блок 9 управления. При достижении давления воздух в баке 1 максимального рабочего значения, (10 бар) срабатывает электронное реле 9.3 блока 9 управления. Реле 9.3 размыкает контакты электропитания пусковой цепи насоса 11 и водяной насос 11 отключается.

Оператор проверяет визуально факт сжатия воздуха в баке 1 до заданного значения по показаниям манометра 8. Одновременно регистрирует показания индикатора контроля текущего значения объема сжатого воздуха в накопительном баке и нахождения последнего в допустимых пределах между метками «мин» и «мах» индикатора.

При положительных результатах контроля оператор дает разрешение на автоматическую работу безмембранного гидроаккумулятора путем включения крана 15 подачи воды в магистраль 17 разбора воды. По мере разбора воды давление воздуха в баке 1 уменьшается. В процессе ухода воды из бака 1 датчик давления 9.1 измеряет уменьшающееся текущее значение давление воздуха в баке 1 и передает его на пороговое устройство 9.2. При снижении давления воздуха в баке 1 до минимально (например, 2 Бар) допустимого значения пороговое устройство 9.2 выдает на реле 9.3 управления соответствующий сигнал. При получении сигнала реле 9.3 включает водяной насос 11. Происходит долив воды в бак 1. При достижении давления воздуха в баке 1 до максимально заданного (10 Бар) значения реле 9 давления повторно отключает подачу воды в накопительный бак 1. Далее процесс автоматической работы безмембранного гидроаккумулятора по водоснабжению дома повторяется.

В процессе работы безмембранного гидроаккумулятора оператор или владелец дома проверяет не реже, чем 1 раз в квартал уровень 18 сжатого воздуха в баке 1 и нахождение его в допустимых пределах по показаниям - индикатора контроля предельных значений объема сжатого воздуха в накопительном баке 1. При подходе уровня 18 воздуха к минимальному пределу (метка «мин» индикатора 19) за счет диффузии воды в полость 3 сжатого воздуха безмембранный гидроаккумулятор перезапускают по указанному выше алгоритму в свободное от разбора воды время, например, ночью.

Данное изобретение не ограничивается приведенным примером его осуществления и примером перезагрузки сжатого воздуха без использования компрессора.

В рамках данного изобретения возможны и другие варианты его конструктивного исполнения и применения.

В частности, для использования безмембранного гидроаккумулятора в многоэтажных домах реле 9 и манометры 8 могут быть настроены под соответствующее повышенное давление, например, 60 бар, или заменены на серийные промышленные образцы с повышенным давлением.

Для восстановления требуемого уровня сжатого воздуха или ускорения его перезагрузки в баке 1 безмембранный гидроаккумулятор может быть оснащен компрессором сжатого воздуха. Корпус бака 1 безмембранного гидроаккумулятора может быть выполнен кроме описанных выше материалов из карбона, поликарбоната, полиуретана, полиэтилена, полипропилена или стекла. Для автоматизированного контроля снижения упругих свойств газовой среды в баке и своевременной её перезагрузки реле давления 9 может быть выполнено в виде контроллера с встроенной программой контроля объема и скорости уменьшения сжатого воздуха и программой его перезагрузки при достижении предельных значений указанных параметров. Для этого в заявленном гидроаккумуляторе необходимо использовать запорную арматуру и дифференциальные датчики текущего объема сжатого воздуха с цифровым управлением.

Безмембранный гидроаккумулятор может найти широкое применение для накопления и обеспечения питьевой и технической водой малоэтажных домов городов, сельских поселений и дачных кооперативов, а также - в химическом производстве и в системах водоподготовки и хранения сточных вод пассажирских вагонов железнодорожного транспорта.

Возможность широкого применения безмембранного гидроаккумулятора в химической промышленности и в железнодорожном транспорте для хранения и раздачи агрессивных сред диктуется отсутствием в гидроаккумуляторе мембраны, неустойчивой к агрессивным жидкостям. При этом в качестве «газовой пружины» в таком гидроаккумуляторе целесообразно использовать нейтральный к агрессивной жидкости инертный газ, например, аргон.

Промышленная применимость

Изобретение разработано на уровне опытного образца безмембранного гидроаккумулятора. Испытания опытного образца гидроаккумулятора объемом 120 литров показали возможность его работы в течение 6 месяцев без перезагрузки газовой среды. При опытной эксплуатации опытного образца уровень воздуха 18 в его баке 1 за счет эффекта диффузии за 3 месяца работы снизился на 26%, а за 6 месяцев - 47 %. Несмотря на такое изменение безмембранный гидроаккумулятор оставался в работоспособном состоянии.

На основании опытных испытаний рекомендуется регулярная перезагрузка воды и соответственно автоматическая замена воздуха в безмембранном гидроаккумуляторе указанного объема с частотой не более 1 раза в квартал.

1. Безмембранный гидроаккумулятор, содержащий пустотелый накопительный бак, в нижней части которого расположена водонакопительная полость с водоподающей трубой, а в верхней части – воздушная полость для сжатого водой воздуха, отличающийся тем, что в верхней части корпуса бака выполнено технологическое окно для профилактического осмотра и чистки полостей бака, в технологическом окне герметично закреплен быстросъемный оголовок, на котором установлено реле давления с визуальным индикатором давления сжатого воздуха в баке, соединенное по пневматическому входу с воздушной полостью бака через первое отверстие в быстросъемном оголовке, во втором отверстии которого герметично закреплена съемная водоподающая труба с быстроразъёмной муфтой для подключения запорной арматуры водяного насоса, водной магистрали и сливной трубы, на боковой поверхности бака установлен индикатор контроля предельных значений объема сжатого воздуха, требующих перезагрузки воды и/или воздуха в баке, причем по выходу реле давления снабжено электрическими разъёмами для подключения пускового кабеля водяного насоса подачи воды через водоподающую трубу в водонакопительную полость бака и связанную с ним водную магистраль.

2. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что быстросъемный оголовок снабжен уплотнительной шайбой и закреплен в технологическом окне бака рычажными зажимами или резьбовым соединением.

3. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что визуальный индикатор давления сжатого воздуха в баке выполнен в виде аналогового или цифрового манометра.

4. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 3, отличающийся тем, что аналоговый манометр содержит последовательно установленные патрубок приема сжатого воздуха, мембранный или поршневой преобразователь энергии давления в механическую энергию и стрелочный индикатор с измерительной шкалой и кинематическим звеном вращения стрелочного указателя давления воздуха.

5. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 3, отличающийся тем, что цифровой манометр содержит последовательно установленные патрубок приема сжатого воздуха, преобразователь энергии давления в электрический сигнал и цифровой индикатор давления воздуха.

6. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что реле давления выполнено в виде механического или электронного автомата управления с возможностью выработки сигнала подачи воды в бак при снижении на входе автомата давления воздуха, ниже заданного минимально допустимого значения, и отключения подачи воды в бак - при достижении давления на входе автомата максимально допустимого значения.

7. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 6, отличающийся тем, что механический аппарат управления (МАУ) подачей воды содержит мембранно-пружинное устройство переключения электрических контактов, снабженное регулировочными винтами замыкания контактов для минимального и максимального значения давления воздуха на входе МАУ.

8. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 6, отличающийся тем, что электронный аппарат управления (ЭАУ) подачей воды содержит последовательно соединенные мембранный датчик давления с цифровым выходом, цифровое пороговое устройство и электронный коммутатор выходных контактов ЭАУ.

9. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что бак выполнен цилиндрической, многогранной или фигурной формы с высотой, превышающей диаметр средней площади поперечного сечения бака не менее чем в 1,5 раза.

10. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 9, отличающийся тем, что корпус бака выполнен из прозрачного или непрозрачного нержавеющего материала с толщиной стенок, выдерживающих давление не менее 10 бар.

11. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 10, отличающийся тем, что в качестве прозрачного материала корпуса бака использован стеклопластик толщиной от 3 до 10 мм.

12. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 10, отличающийся тем, что в качестве непрозрачного материала использована нержавеющая сталь с толщиной от 1 до 3 мм.

13. Безмембранный гидроаккумулятор по п. 3, отличающийся тем, что индикатор контроля предельных значений объема сжатого воздуха в баке, требующих перезагрузки воды и/или воздуха в баке, выполнен в виде меток, нанесенных на прозрачном корпусе бака, стеклянных окон «мин» и «мах», врезанных в боковую поверхность непрозрачного корпус бака, или в виде встроенного в корпус датчика уровня с цифровым индикатором.