ВОДОЗАБОР-ОЧИСТИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для автоматической очистки воды от взвешенных и придонных наносов и подачи ее к насосам, а также в открытые или закрытые оросительные системы.

Известно очистительное водозаборное устройство [1], включающее цилиндрический барабан с перфорированной тонколистовой боковой обшивкой, установленный торцом на водозаборном оголовке с возможностью вращения, и сороочистное устройство, выполненное в виде подпружиненных резцов, взаимодействующих с обшивкой острой кромкой, при этом в резцах выполнены каналы с соплами, соединенными с источником давления воды, причем сопла каналов направлены в зону взаимодействия острых кромок резцов с обшивкой барабана.

Недостатки этого известного устройства:
необеспечение очистки наносонесущего потока от взвешенных наносов диаметром менее характерного линейного размера отверстий перфорированной стенки, так как струи воды, подаваемой насосом по системе трубопроводов через сопла к поверхности барабана, взаимодействуют с наносонесущим потоком и не способствуют указанной очистке, т.е. наносы рассматриваемой фракции поступают внутрь барабана и далее в заборный канал;
аккумуляция у нижней части барабана взвешенных наносов диаметром более характерного линейного размера отверстий перфорированной стенки и придонных наносов (следствие - завал наносами нижней части барабана, возможное заклинивание, т.е. его остановка);
усложненное конструктивное и технологическое исполнение устройства;
дополнительные затраты электроэнергии для привода насоса, подающего воду к поверхности барабана.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является очистное водозаборное устройство [2], включающее установленный в водотоке очистной цилиндр, боковая поверхность которого выполнена водопроницаемой, и отводящий трубопровод, сопряженный с одним из оснований очистного цилиндра, при этом продольная ось цилиндра расположена параллельно направлению потока, причем устройство снабжено плоским затвором, установленным на отводящем трубопроводе во входной его части, и приводом вращения очистного цилиндра, выполненным в виде турбины, при этом цилиндр установлен в береговой нише водотока с возможностью вращения вокруг продольной оси, дно береговой ниши устроено выше дна водотока и выполнено с уклоном в его сторону, отводящий трубопровод снабжен опорной крестовиной, установленной в его входном сечении, а сопряжение трубопровода с основанием очистного цилиндра выполнено телескопическим, при этом цилиндр выполнен диаметром, большим диаметра отводящего трубопровода.

Недостатком данного устройства является неэффективное использование поперечной циркуляции для очистки воды от наносов при водозаборе, обусловленное, во-первых, несимметричным расположением очистного цилиндра (в береговой нише водотока), что приводит к резкому затуханию циркуляции поперек потока и ослаблению отвлекающих от поверхности цилиндра усилий, действующих на частицы взвешенных наносов, а во-вторых, максимально возможным заглублением очистного цилиндра в поток, что ухудшает его вращение, т.е. очистную способность вследствие воздействия на него придонных наносов.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки воды от наносов при водозаборе путем создания усилий, отвлекающих механические частицы от поверхности барабанов, за счет обеспечения поперечной циркуляции.

Поставленная цель достигается тем, что водозабор-очиститель, включающий подводящее русло и расположенный в нем параллельно направлению движения потока воды сетчатый цилиндрический барабан, одним торцом установленный телескопически на заборной трубе с возможностью вращения при помощи смонтированной внутри барабана турбины, снабжен дополнительными заборной трубой и установленным на ней сетчатым цилиндрическим барабаном, опорами, расположенными на дне подводящего русла, аванкамерой, в водоприемном оголовке которой размещены названные заборные трубы и выполнены промывные отверстия, сбросной трубой, сообщенной с упомянутыми промывными отверстиями, и катастрофическим порогом, причем сетчатые цилиндрические барабаны обращены навстречу потоку воды противоположными заборным трубам торцами, установленными на опорах, выполнены с возможностью вращения в одну и ту же сторону и с рифленой внешней поверхностью и смонтированы параллельно один другому так, что выступы на поверхности одного барабана соответствуют впадинам на поверхности другого барабана.

Такое выполнение водозабора-очистителя позволяет достичь повышения транспортирующей способности потока, т.е. увеличения подачи придонных наносов к промывным отверстиям (за счет организации однонаправленности, например, по часовой стрелке, вращения очистных барабанов), и улучшения условий очистки потока от взвешенных наносов, в частности обеднения центральной зоны между вращающимися барабанами взвешенными наносами и повышения отвлекающих от поверхности вращающихся барабанов усилий, действующих на частицы взвешенных наносов (за счет исполнения поверхности барабанов рифленой формы с взаимно противоположным размещением выступов и впадин).

На фиг. 1 изображен водозабор-очиститель в плане; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 - в укрупненном масштабе взаимно противоположное расположение выступов на одном барабане и впадин на другом барабане. Для упрощения графики на фиг. 1, 2 и 3 не изображены выступы и впадины на поверхностях барабанов, а на фиг. 4 не показана ячеистая структура сетчатой поверхности барабанов.

Водозабор-очиститель включает сетчатые цилиндрические барабаны 1, расположенные в подводящем русле 2 параллельно направлению движения потока воды, опущенные под ее уровень и установленные с возможностью вращения вокруг осей 3 при помощи смонтированных внутри барабанов 1 турбин 4. Каждый из барабанов 1 установлен телескопически одним торцом на соответствующей заборной трубе 5, размещенной в водоприемном оголовке аванкамеры 6, гидравлически связанной с всасывающими трубами 7 насосов, и обращен навстречу потоку воды противоположным заборной трубе 5 торцом, установленным на опоре 8, расположенной на дне 9 подводящего русла 2.

В нижней части оголовка аванкамеры 6 выполнены промывные отверстия 10, сообщенные со сбросной для пульпы трубой 11. Барабаны 1 выполнены с возможностью вращения вокруг осей 3 в одну и ту же сторону, например, по часовой стрелке, и с рифленой внешней поверхностью, и смонтированы параллельно один другому, так, что выступы 12 на поверхности одного барабана 1 соответствуют впадинам 13 на поверхности другого барабана 1.

Дно 9 подводящего русла 2, над которым размещены барабаны 1, выполнено в форме, например, полукругового лотка под каждым барабаном 1 с повышенным уклоном к промывным отверстиям 10 в его нижней части и с сопряжением лотков в виде разделительного ребра 14 на всю длину дна 9 с горизонтальной вершиной и сбоку - с бортами подводящего русла 2, в одном из которых, ближе к водоприемному оголовку аванкамеры 6, устроены последовательно расположенные один за другим катастрофический порог 15 и сброс 16 для удаления сора.

Водозабор-очиститель работает следующим образом.

Вода с наносами по подводящему руслу 2 поступает к очистным сетчатым цилиндрическим барабанам 1 и посредством турбин 4 приводит их в одинаково направленное вращение вокруг осей 3.

Вращающиеся барабаны 1 образуют в потоке поперечную циркуляцию, результирующие векторы которой при вращении обоих барабанов 1 по часовой стрелке направлены к промывным отверстиям 10, благодаря чему придонные наносы перераспределяются благоприятным образом с повышенной транспортирующей способностью их именно к промывным отверстиям 10. Указанному перераспределению придонных наносов способствует наличие разделительного ребра 14 (на всей длине дна 9) с горизонтальной вершиной.

Наличие взаимно противоположных выступов 12 и впадин 13 на фильтрующих поверхностях вращающихся барабанов 1 приводит к образованию между ними центральной зоны, обедненной взвешенными наносами, и к повышению отвлекающих от поверхности вращающихся барабанов 1 усилий, действующих на частицы взвешенных наносов. При этом в области чистовосходящих токов - между левым бортом подводящего русла 2 и левым барабаном 1 мутность потока увеличивается от дна 9 к поверхности не менее, чем в 1,072 ± 0,003 раза, а в области чистонисходящих токов - между правым барабаном 1 и правым бортом подводящего русла 2 мутность потока уменьшается от дна 9 к поверхности не менее, чем в 1,063 ± 0,004 раза, происходит увеличение касательного напряжения в среднем не менее, чем в 1,022 раза, т.е., увеличивается транспортирующая способность потока.

Очищенная вода (с незначительной частью взвешенных наносов диаметрами менее характерного линейного размера ячейки сетчатой поверхности барабанов 1) из внутренней полости вращающихся барабанов 1 через заборные трубы 5 водоприемного оголовка поступает в аванкамеру 6 и оттуда во всасывающие трубы 7 насосов к потребителю. Промывная вода (с придонными наносами, перераспределяющимися, в частности, с помощью разделительного ребра 14 с горизонтальной вершиной, и со значительной частью взвешенных наносов диаметрами, в основном более характерного линейного размера ячейки сетчатой поверхности барабанов 1) устремляется мимо опор 8 по дну 9 к промывным отверстиям 10 и оттуда через сбросную трубу 11 на сброс.

В случае необходимости плавающий сор с излишками воды удаляется через катастрофический порог 15 и сброс 16 обратно в водоисточник.

В результате работы водозабора-очистителя достигается уменьшение мутности не менее, чем в 5 ± 1 раза, и средневзвешенного диаметра наносов не менее, чем в 1,32 ± 0,04 раза, в очищенной воде по сравнению с аналогичными параметрами для подводящего русла 2.

Использование: в гидротехнике, а именно для автоматической очистки воды от взвешенных и природных наносов и подачи ее к насосам, а также в открытые или закрытые оросительные системы. Сущность изобретения: водозабор-очиститель включает подводящее русло 2 и расположенные в нем параллельно направлению движения потока воды сетчатые цилиндрические барабаны 1, одним торцом установленные телескопически на соответствующей заборной трубе с возможностью вращения при помощи смонтированных внутри барабанов 1 турбин, а другим торцом, установленным на соответствующей опоре, обращенные навстречу потоку воды. Заборные трубы соединены с аванкамерой 6, в водоприемном оголовке которой выполнены промывные отверстия, сообщенные со сбросной трубой 11. Барабаны 1 выполнены с возможностью вращения в одну и ту же сторону и с рифленой внешней поверхностью и смонтированы параллельно один другому так, что выступы на поверхности одного барабана 1 соответствует впадинам на поверхности другого. 4 ил.

Водозабор-очиститель включающий подводящее русло и расположенный в нем параллельно направлению движения потока воды сетчатый цилиндрический барабан, одним торцем установленный телескопически на заборной трубе с возможностью вращения при помощи смонтированной внутри барабана турбины, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными заборной трубой и установленным на ней сетчатым цилиндрическим барабаном, опорами, расположенными на дне подводящего русла, аванкамерой, в водоприемном оголовке которой размещены названные заборные трубы и выполнены промывные отверстия, сбросной трубой, сообщенной с упомянутыми промывными отверстиями, и катастрофическим порогом, причем сетчатые цилиндрические барабаны обращены навстречу потоку воды противоположными заборным трубам торцами, установленными на опорах, выполнены с возможностью вращения в одну и ту же сторону и с рифленой внешней поверхностью и смонтированы параллельно один другому так, что выступы на поверхности одного барабана соответствуют впадинам на поверхности другого барабана.