НЕЗАМЕРЗАЮЩЕЕ ВОДОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК A62C35/20 

Изобретение относится к пожарной технике, в частности к устройствам безводопроводного противопожарного водоснабжения населенных пунктов и объектов народного хозяйства, предназначаемых для быстрого забора воды в зимнее время из незамерзающей проруби открытых водоемов - рек, озер, прудов, бассейнов и других пожарных водоисточников, и подачи ее на очаг пожара.

Изобретение может быть также использовано в народном хозяйстве для циклического водопотребления и обеспечения водой различных сельскохозяйственных и промышленных объектов.

Из специальной и научно-технической литературы известно встроенное в лед водоема незамерзающее водозаборное устройство одноразового использования, предназначенное для быстрого забора воды для тушения пожара, содержащее герметичную деревянную бочку, внутренняя полость которой заполнена теплоизоляционным материалом, а сверху закрыта крышкой. Отличительной особенностью данного устройства является то, что высота бочки должна соответствовать глубине промерзания водоема (толщине льда). При использовании данного водозаборного устройства с бочки снимается верхняя крышка, извлекается из нее теплоизоляционный материал, а затем выбивается ее нижнее днище. После этого в водоем опускается всасывающий пожарный рукав от пожарной автомашины или мотопомпы.

К недостаткам данного устройства относится то, что оно является одноразовым и после ликвидации пожара его необходимо восстанавливать.

Известно также незамерзающее водозаборное устройство, содержащее вмороженный в лед водоема водозаборный стояк. Отличительной особенностью данного водозаборного устройства является то обстоятельство, что водозаборный стояк устанавливается в водоеме до глубины, превышающей зону его промерзания, а его внутренняя полость заполняется до глубины промерзания льда незамерзающим жидким веществом, например отработавшим автомобильным маслом. При использовании данного водозаборного устройства для тушения пожара предварительно в какую-либо тару из стояка водозаборного устройства откачивается масло (15-20 л), а затем в стояк опускается всасывающий пожарный рукав.

К недостаткам данного водозаборного устройства относится то, что заливаемое в стояк отработанное масло прямо или косвенно загрязняет водоем и окружающую среду. Кроме того, откачка масла из стояка требует определенного времени, что будет затягивать подачу воды на тушение пожара.

Известно незамерзающее водозаборное устройство, выполненное в виде берегового колодца объемом более 5 м³, содержащее береговой колодец, соединяемый заборным водоводом с водоемом, и теплоизоляционные крышки, устанавливаемые в верхней части колодца. Окончательной особенностью данного незамерзающего устройства является то, что диаметр заборного водовода должен быть не менее 200 мм и располагаться в водоеме ниже зоны его промерзания не менее чем на 0,5 м.

К недостаткам данного незамерзающего устройства следует отнести высокую стоимость его строительства и специфику профилактического обслуживания, связанную с водолазными работами при проверках и очистке заборного водовода и берегового колодца.

Цель изобретения - создать незамерзающее водозаборное устройство для открытых водоемов многоразового действия, имеющее простую конструкцию экологически безвредное и дешевое в изготовлении.

Для этого водозаборный водовод выполнен в виде ряда последовательно соединенных между собой секций веpтикально установленных водовоздушных затворов.

С целью предотвращения закупорки льдом верхней части водозаборного стояка при конвективном движении воздуха внутри водозаборного стоянка и конденсации пара влажного воздуха на его стенках на выходе водовоздушных затворов встроен обратный клапан, размещаемый в водоеме ниже зоны его промерзания.

С целью восстановления работоспособности водозаборного устройства после прекращения забора из него воды на тушение пожара между входом и выходом обратного клапана вмонтирован обводной клапан противоположного протока.

С целью выполнения эстетически гармоничной конструкции клапана с запорными элементами в незамерзающем водозаборном устройстве обводной клапан выполнен в виде встроенного в запорный элемент обратного клапана, соединяющего его вход и выход, трубки с ниппельным устройством на его выходном конце.

На фиг. 1 изображен один из вариантов принципиальной схемы незамерзающего водозаборного устройства, размещенного в водоеме, которое выполнено в виде двух секций вертикально установленных водовоздушных затворов с обводным и обратным клапанами; на фиг.2 - обратный клапан с встроенным в его запорный элемент обводным клапаном, выполненным в виде ниппельного устройства, продольный разрез; на фиг. 3 - две секции водовоздушных затворов (второй вариант), выполненных в виде герметичной емкости с встроенными в нее вертикальными водоводами, продольный разрез; на фиг.4 - третий вариант трехсекционного водовоздушного затвора водозаборного устройства, выполненного из пневматических шин; на фиг.5- вид по стрелке А на фиг.4.

Незамерзающее водозаборное устройство состоит из водовоздушных затворов 1 и 2, выполненных в виде вертикально установленных водоводов со всасывающей сеткой 3 на их входном конце и обратным клапаном 4 на выходном конце, обводного клапана 5 и водозаборного стояка 6 (см.фиг.1). Внутри корпуса обратного клапана 4 размещен запорный элемент 7.

Водозаборное устройство устанавливается на дне водоема 8, причем его всасывающая стенка 3 должна располагаться от дна водоема на расстоянии не менее 50 см, а водозаборный стояк 6 должен возвышаться над поверхностью льда 9, покрывающего водоем 8, на некоторую высоту (0,2-0,5 м).

На фиг.2 изображен продольный разрез одного из возможных вариантов выполнения обратного клапана 4 с встроенным в его запорный элемент 7 обводным клапаном 5, выполненным в виде трубки 10 с ниппельным устройством 11. Открытый конец трубки 10 вмонтирован в тело запорного элемента 7, а закрытый конец трубки 10 имеет отверстие 12, соединяющее входную полость обратного клапана 4 через ниппельное устройство 11 с его выходной полостью.

На фиг.3 изображен продольный разрез одного из возможных вариантов водозаборного устройства, в котором секции водовоздушных затворов 1 и 2 встроены в герметичную емкость 13 (бочку). При этом входной водовод секции водовоздушного затвора 1 встроен в нижнее днище герметичной емкости 13, закрываемое от попадания посторонних предметов всасывающей сеткой 3, а в верхнее днище герметичной емкости 13 встроены вертикально установленные водоводы водовоздушных затворов 1 и 2.

На фиг.4 и 5 изображен один из возможных вариантов водозаборного устройства, в котором секции водовоздушных затворов 1 и 2 выполнены из утилизированных пневматических шин 14. Борты 15 шин 14 скреплены между собой. Внутри каркаса пневматической шины образован водовод. При этом каркас каждой из пневмошины разрезается в поперечном направлении, концы срезов каждой из шин соединены между собой посредством патрубков (не показано) и швы срезов загерметизированы.

На входном конце среза шины водозаборного устройства встроена перфорированная пробка 16. В каркасе пневмошины имеются отверстия (перфорации), выполняющие функции всасывающей сетки 3, а на выходном конце загерметизирован водовод водовоздушного затвора 2 с обратным клапаном 4.

Незамерзающее водозаборное устройство работает следующим образом.

Для забора воды на тушение пожара из водозаборного устройства (фиг.1) к быстроразмыкающей гайке, смонтированной на конце водозаборного стояка 6 (не показана) подсоединяется всасывающий рукав от пожарной автомашины и включается вакуумная система автомобиля. Вода из водоема 8 через всасывающую сетку 3 поступает в секции вертикально установленных водовоздушных затворов 1 и 2. Затем через обратный клапан 4 и водозаборный стояк 6 вода поступает в насос автомобиля. При этом воздушные пробки, находящиеся в верхних частях секции водовоздушных затворов 1 и 2 будут унесены водяным потоком в насос пожарного автомобиля.

По окончании забора воды из водозаборного устройства отсоединяется всасывающий рукав от водозаборного стояка 6 и уровень воды в водозаборном стояке 6 устанавится на отметке верхней кромки льда 9 водоема 8.

Для восстановления работоспособности водозаборного устройства, его незамещающего свойства, необходимо создать воздушные пробки в секциях 1 и 2 водовоздушных затворов, за счет чего уровень воды внутри водозаборного стояка 6 снизится ниже зоны промерзания водоема.

Для этого к водозаборному стояку 6 подсоединяется шланг от компрессора автомобиля или ручного насоса или от выхлопной трубы автомобиля нагнетается в водозаборный стояк 6 газ для продувки водовоздушных затворов 1 и 2 и создания в них воздушных пазух (пробок). За счет давления газа в водозаборном стояке 6 вода через обводной клапан 6 будет передавливаться в секции вертикально установленных водовоздушных затворов 1 и 2 и далее через всасывающую сетку 3 будет поступать в водоем 8. При заполнении секций вертикально установленных водовоздушных затворов 1 и 2 газом продувку прекращают и постепенно стравливают давление газа из водозаборного стояка 6 в атмосферу. При резком сбросе давления газа из водозаборного стояка 6 поток воды из водоема 8 может разрушить воздушные пробки в секциях водовоздушных зазоров 1 и 2 и уровень воды в водозаборном стояке 6 может оказаться выше расчетного, что приведет к его замораживанию.

Для определения и расчета уровня воды в водозаборном стояке 6 относительно верхней отметки кромки льда 9 водоема 8 можно воспользоваться зависимостью, в которой уровень будет зависеть от количества секций вертикально установленных водовоздушных затворов 1 и 2 и высоты их водоводов:
Н_ст. = NH_в.з. где Н_ст. - уровень воды в водозаборном стояке;
N - количество секций водовоздушных затворов;
Н_в.з. - высота секций вертикально установленных водовоздушных затворов.

При этом снижение уровня воды в водозаборном стояке относительно верхней поверхности льда водоема будет зависеть от толщины промерзания льда Н_л водоема в данной местности, от конструктивной высоты обратного клапана Н_кл. водозаборного устройства и нормативного коэффициента К_у уровня зеркала воды в водозаборном стояке от нижней поверхности льда водоема и выражается формулой:
Н_ст. = Н_л. + Н_кл. + К_у; где К_у = 0,5 м
Тогда количество необходимых секций вертикально установленных водовоздушных затворов в водозаборном устройстве определяется из формулы
N = (Н_л. + Н_кл. + К_у)/Н_в.з.

Например, при толщине льда Н_л. водоема в пределах 1 м, высоте каждой секции водовоздушного затвора Н_в.з., равной 0,8 м, и при высоте обратного клапана 0,2 м необходимое количество N секций водовоздушных затворов составит:
N = (1 + 0,2 + 0,5)/0,8 = 2,12 шт.

В данном случае можно будет изготовить двухсекционный водовоздушный затвор водозаборного устройства, но предпочтительно его будет изготовить из трех секций или увеличить высоту секций водовоздушных затворов на 5 см.

Для предохранения от попадания посторонних предметов и атмосферных осадков внутрь водозаборного стояка 6, находящегося в дежурном состоянии, сверху он закрывается быстросъемной крышкой (не показана).

Секции водовоздушных затворов, изображенные на фиг.3-5 работают аналогично секциям водовоздушных затворов, изображенных на фиг.1.

Выполнение водозаборного водовода в виде ряда последовательно соединенных между собой вертикально установленных водовоздушных затворов упрощает конструкцию водозаборного устройства, повышает надежность его в работе и простоту изготовления. Кроме того, для изготовления секций водовоздушных затворов могут использоваться различные не кондиционные трубы, списанные и утилизированные всасывающие пожарные рукава или автомобильные пневматические шины, а также различные старые емкости и бочки.

Выполнение водозаборного устройства с встроенным на выходе водовоздушных затворов обратным клапаном повышает надежность в работе водозаборного устройства, исключает проникновение влажного воздуха и закупорку льдом полости водозаборного стояка. Окружающая среда и водоем при этом не загрязняются нефтепродуктами, используемыми ранее для создания незамерзающих гидрозатворов в незамерзающей проруби водоема.

Выполнение обводного клапана противоположного протока между входом и выходом обратного клапана водозаборного устройства повышает надежность в работе водовоздушных затворов и позволяет быстро восстанавливать работоспособность устройства после его неоднократного использования.

Выполнение обратного клапана в водозаборном устройстве в виде единой гармоничной конструкции со встроенным внутри него обводным клапаном с ниппельным устройством упрощает конструкцию водозаборного устройства и повышает надежность его в работе.

Экономия от использования незамерзающего водозаборного устройства получается за счет незамедлительной подачи воды на тушение пожара, а также при использовании воды из водоема для хозяйственных нужд без затрат значительных сил и средств на изготовления проруби в водоеме для этой цели и не нанесения особого экологического вреда окружающей среде.

Использование: в пожарной технике. Сущность изобретения: водозаборный водовод выполнен в виде ряда последовательно соединенных между собой секций вертикально установленных затворов, при этом на их выходе встроен обратный клапан, размещенный в водоеме ниже зоны его промерзания, что повышает надежность в работе водозаборного устройства, исключает проникновение влажного воздуха и закупорку льдом полости водозаборного стояка. Для востановления работоспособности водозаборного устройства после забора из него необходимого количества воды между входом и выходом его обратного клапана вмонтирован клапан противоположного протока. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. НЕЗАМЕРЗАЮЩЕЕ ВОДОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО для открытых водоемов, содержащее водозаборный стояк и размещенный в водоеме ниже зоны его промерзания заборный водовод, отличающееся тем, что водозаборный водовод выполнен в виде ряда последовательно соединенных между собой секций вертикально установленных водовоздушных затворов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе водовоздушных затворов встроен обратный клапан, размещаемый в водоеме ниже зоны его промерзания. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что между входом и выходом обратного клапана вмонтирован обводной клапан противоположного протока. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что обводной клапан выполнен в виде встроенного в запорный элемент обратного клапана, соединяющего его вход и выход трубки с ниппельным устройством на его выходном конце.