НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F04D9/00 

Изобретение относится к водоотливным устройствам тоннелей и горных выработок, в частности, служащим для удаления воды из сооружений метрополитена.

В настоящее время водоотливные установки метрополитена спроектированы с насосами вертикального типа, которые сложны по конструкции и в эксплуатации в условиях тоннеля, трудоемки в ремонте, но незаменимы в случае аварии, так как находятся под заливом. Горизонтальные насосы менее надежны в работе при удалении воды из открытых емкостей и, хотя свободны от недостатков вертикальных насосов, используются в основном для удаления воды из водосборников, наполняемых сточными водами. Ненадежность работы горизонтальных центробежных насосов является следствием того, что такие насосы могут действовать только при полностью залитых водой их рабочих полостях, что требует времени на их заполнение и усилий на поддержание залитого водой объема до момента поступления в полость насоса воды, поднятой из водосборника.

Известна насосная установка [1] с устройством для автоматической заливки насосов, содержащая насосы с полостями нагнетания, каналами и рабочие колеса. Устройство для заливки насосов включает бак-накопитель, сообщенный с полостями насосов посредством каналов и трубопроводов заливки с установленными на последних обратными клапанами и вентилями. Для исключения влияния процесса автоматической заливки на работу насосов установка снабжена дополнительными трубопроводами, сообщенными с трубопроводами заливки и подключенными к последним на участках между вентилями и обратными клапанами, а каналы в корпусах подключены к полостям нагнетания первых рабочих колес насосов.

В случае аварийной ситуации, при которой может прекратится подача воды через водопроводную сеть, центробежные насосы нельзя будет привести в действие, и тоннели метрополитена окажутся затопленными, например, в случае общей аварии, при которой в тоннель хлынут грунтовые воды. Кроме того, использование чистой водопроводной воды для заливки насосов нежелательно по экономическим и экологическим соображениям.

Известна также насосная установка [2], принятая в качестве прототипа и содержащая насос с входным и выходным патрубками, напорный трубопровод, имеющий заборный и подающий участки, первый из которых имеет расположенное выше насоса и емкости приподнятое колено и подключен к верхней части емкости, а второй подключен к ее нижней части и сообщен с входным патрубком, и эжекторную трубку, подсоединенную входом к верхней части емкости, а выходом через трубу Вентури - к одному из патрубков. Для повышения надежности работы прототип снабжен автоматическим клапаном, имеющим гидравлическую и газовую полости, первая из которых связана с напорным трубопроводом, а вторая - с атмосферой и приподнятым коленом, верхний участок которого посредством дополнительной трубки подключен к верхней части емкости, которая в нижней части имеет выступ в виде конуса.

Однако прототип имеет те же недостатки, как и рассмотренная выше насосная установка [1], и неприемлем для использования в метрополитенах.

Целью изобретения является обеспечение незатопляемости метрополитена при авариях и стихийных бедствиях, повышение эффективности работы центробежных насосов водоотлива и сокращение использования питьевой воды для технических нужд.

Это достигается тем, что для долива полостей центробежных насосов используют ту же грунтовую воду, извлеченную из водосборников метрополитена, но остановленную в отводящей трубе после осушения тоннеля. При получении сигнала от датчика уровня в баке-накопителе, который сообщен с полостью насоса, используют эту воду для наполнения полости и бака-накопителя до установленного уровня, причем эта вода поступает самотеком из отводящей трубы для выброса сточных вод из тоннеля в канализацию.

На чертеже показана насосная установка.

Насосная установка содержит центробежный насос 1, полость которого сообщена с откачиваемой емкостью (водосборником) через бак-накопитель 2 и всасывающую трубу 3, снабженную снизу патрубком 4. Выход насоса через обратный клапан 5 и нормально открытую задвижку 6 сообщен с нижним концом отводящей трубы 7, выведенной из тоннеля на поверхность земли. Параллельно обратному клапану 5 смонтирован клапан 8, приводимый в действие электрическим приводом 9, подключаемым к источнику электрического тока посредством нормально разомкнутого контакта К1 электрического реле 10, управляемого логическим элементом И-НЕ 11, первый вход которого соединен с выходом датчика 12 уровня внутри бака-накопителя 2, а второй вход - с силовой цепью электродвигателя 13 центробежного насоса 1 в точке между электродвигателем и нормально разомкнутым контактом К2 электрического реле 14, управляемого логическим элементом И 15, первый вход которого соединен с выходом датчика 16 уровня воды в емкости (водосборнике) 17, а второй вход - с источником электрического тока.

При заполнении водосборника 17 сверх установленного уровня срабатывает датчик 16, сигнал с которого поступает на первый вход логического элемента И 15, и если данная насосная установка на пульте диспетчера подключена к источнику тока, то сработает реле 14, замыкая контакт К2 цепи питания электродвигателя 13 центробежного насоса 1 с залитой водой полостью. Под действием давления извлеченной насосом воды открывается обратный клапан 5, и воды через нормально открытую задвижку 6 поступает в отводящую трубу 7, по которой поднимается и выливается в канализационную канаву 18 или другую емкость на земле. Одновременно в баке-накопителе 2 вследствие работы насоса 1 образуется разрежение. Несмотря на то, что датчик 12 подаст сигнал на вход логического элемента И-НЕ 11, этот сигнал не используется, так как электродвигатель 13 работает, и на втором входе логического элемента имеется напряжение от источника тока, поэтому контакт КI остается в нормально разомкнутом положении, пока в бак-накопитель будет засасывать вода из водосборника. Как только водосборник 17 будет освобожден от воды, сигнал с датчика 16 поступит в логический элемент И 15, что приведет к обесточению реле 14 и размыканию вследствие этого контакта К2. Электродвигатель 13 окажется отключенным, но перед остановкой из-за инерции вращающийся центробежный насос 1 освободит от воды и полость самого насоса. После остановки насоса обратное давление столба воды в отводящей трубе 7 воздействует на обратный клапан 5, который перекроет обратное движение воды к насосу. Сигнал с датчика 12 об отсутствии воды в баке-накопителе 2 и сигнал с электродвигателя 13 о прекращении его работы одновременно поступят на входы логического элемента И-НЕ 11, на инверсном выходе которого реле 10 замкнет контакт К1. Это приведет к срабатыванию привода 9 клапана 8, открывающему параллельный обратному клапану 5 проход в полость насоса 1 воды из отводящей трубы 7. Под действием давления столба L вода заполнит не только полость насоса, но и сообщенный с нею бак-накопитель 2 до момента, когда датчик 12 даст сигнал о наличии установленного уровня воды, и логический элемент И-НЕ 11 отключит реле 10. Контакт К1 вернется в нормально разомкнутое состояние. Привод 9 окажется разобщенным с источником электрического тока, и клапан 8 перекроет поступление воды по обводному каналу. Если по каким-либо причинам уровень воды в баке-накопителе 2 понизится, то датчик 12 подаст на вход логического элемента сигнал противоположного знака, и привод 9 откроет клапан 8 для выполнения утечки воды.

Использование: в водоотливных устройствах тоннелей и горных выработок. Сущность изобретения: полость центробежного насоса сообщена с откачиваемой емкостью через бак-накопитель, с отводящей - через обратный клапан. Устройство для автоматической заливки полости насоса содержит трубопровод заливки с установленным на нем клапаном, сообщающим участки отводящей трубы до и после обратного клапана. Клапан снабжен электрическим приводом, подключенным к источнику электрического тока через контакт электрического реле, установленного на выходе логического элемента И - НЕ. Один вход элемента присоединен к выходу датчика уровня воды в баке-накопителе, второй вход - к силовой цепи электродвигателя насоса в точке между электродвигателем и контактом реле. Обмотка реле соединена с выходом второго логического элемента И, один вход которого соединен с выходом датчика уровня воды в откачиваемой емкости, другой вход - с источником электрического тока, к которому может быть подключен электродвигатель насоса при замыкании контакта. 1 ил.

НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая центробежный насос, полость которого сообщена с откачиваемой емкостью через бак-накопитель, а с отводящей трубой - через обратный клапан, и устройство для автоматической заливки полости насоса, включающее трубопровод заливки с установленным на нем клапаном, сообщающим участки отводящей трубы до и после обратного клапана, отличающаяся тем, что она снабжена датчиками уровня воды в баке-накопителе и откачиваемой емкости, клапан на трубопроводе заливки снабжен электрическим приводом, подключенным к источнику электрического тока через контакт электрического реле, установленного на выходе логического элемента И - НЕ, один вход которого присоединен к выходу датчика уровня воды в баке-накопителе, а второй вход - к силовой цепи электродвигателя центробежного насоса в точке между электродвигателем и контактом электрического реле, обмотка которого соединена с выходом второго логического элемента И, один вход которого соединен с выходом датчика уровня воды в откачиваемой емкости, а второй вход - с источником электрического тока, к которому может быть потдключен электродвигатель центробежного насоса при замыкании упомянутого контакта.