СПОСОБ ОБРАБОТКИ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК B08B9/32 

Изобретение относится преимущественно к области внутренней очистки труб и элементов системы отопления посредством гидравлического удара и вибрации и может быть использовано в теплоснабжении, в водоснабжении и строительстве для очистки, промывки и опрессовки систем холодного, горячего водоснабжения и отопления зданий, как вновь строящихся, так и длительно находящихся в эксплуатации.

Известен способ гидропневматической промывки системы отопления по методике Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова г. Москва, состоящий из трех последовательно выполняемых этапов:
1. продувка каждого стояка сжатым воздухом снизу вверх (для взрыхления осадков);
2. гидропневматическая промывка последовательно каждого стояка;
3. гидропневматическая промывка магистральных трубопроводов (см., например, книга Л. Д. Богуславского "Экономия теплоты в жилых зданиях", М.: Стройиздат, 1985г., стр. 43, абзац 1 снизу, стр.44);
Однако данный способ трудоемок, не эффективен, энергоемок и не работоспособен при давлении воды свыше 4 атмосфер, так как препятствует одновременному входу воздуха и воды в один и тот же трубопровод в одной точке ввода.

Известен также способ очистки труб и трубок посредством детонации и вибрации (см., например, авторское свидетельство РФ 1375360, кл. В 08 В 9/02, F 28 G 7/00, 1986г.).

Однако данный способ, используемый только для коротких труб, трудоемок, не регулирует усилие ударной взрывной волны и не приемлем для систем отопления.

Ближайшим аналогом изобретения является способ обработки системы отопления зданий, включающий промывку и очистку внутренней поверхности трубопровода от различных отложений импульсами гидравлических ударов водой при повышенном допустимом давлении, создаваемыми с одного конца трубопровода при сообщении другого свободного конца трубопровода с атмосферой, причем воду подают гидротараном (патент США 1998902, кл. В 08 В 9/02, 1935).

Недостатками этого способа являются малая производительность, большие энергозатраты и недостаточная эффективность очистки.

Техническим результатом данного способа является повышение качества очистки и сокращение энергозатрат.

Указанный результат достигается тем, что промывку и очистку внутренней поверхности трубопроводов от различных отложений осуществляют импульсами гидравлических ударов водой при повышенном допустимом давлении, создаваемыми с одного конца трубопровода при сообщении другого свободного конца трубопровода с атмосферой, при этом воду подают гидротараном, а за счет изменения режимов и времени обработки трубопровод вибрируют одновременно с промывкой и ведут дополнительные, мгновенные от 0,01-1 с регулируемые разнохарактерные импульсы гидравлических ударов водой от 20-100 в мин, и соответствующие между ними в интервалах от 3-0,6 с удары импульсов от 0,01-1 с воздухом с количеством 19-99 ударов в минуту в автоматическом режиме, при этом воздух подают компрессором в одной и той же точке ввода через подающий или обратный трубопровод.

Сущность способа промывки, очистки и опрессовки трубопроводов системы отопления поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема для промывки и очистки; на фиг.2 - гидротаран.

Для осуществления способа установка содержит систему отопления, напорную емкость 1 (питательный резервуар), питательный трубопровод 2, гидротаран 6, компрессор 10, рессивер 13, обратные клапаны 12 и 16, трубопроводы 7, 8, 9, 14, 17, 18, 19, 22, 24, вентили и центробежный насос 15.

Способ промывки, очистки и опрессовки трубопроводов в системе отопления осуществляют следующим образом.

Способ промывки, опрессовки и очистки трубопроводов стояка 9 или узла 8, 22 системы отопления заключается в подключении к ним гидротарана 6, его напорного трубопровода 7 в подвале здания и заполнении питательного резервуара 1, линии 2 и корпуса гидротарана 6 водой от водопровода здания 23 через вентиль, затем нажимают рукой или нажимным устройством (не показано) на клапан 4 гидротарана 6 и выпускают из него воду через трубу 14 в насос 15, который одновременно возвращает ее снова в резервуар 1, а гидротаран через 1-2 минуты после начала работы и выхода всего воздуха из системы тарана, кроме воздушного колпака, начинает работать в автоматическом режиме, где продолжительность импульсов ударов и интервал между ними регулируют весом груза клапана 4 и давлением воды в резервуаре 1, а усилие гидравлического удара регулируют через вентиль 20, 21 путем изменения количества воздуха в воздушном колпаке 3 гидротарана 6. Одновременно с работой гидротарана 6 подают автоматически воздух компрессором 10 через рессивер 13 и обратный клапан 12 в трубопроводы 7, 8, 9, 24, 22, 19 в периоды наименьшего между двумя смежными ударами давления воды в стояке 7, чем создают короткие чередующиеся один за другим цилиндры воды и воздуха, которые сбрасывают осадок в канализацию 19. После обработки стояка в течение 3-5 минут операцию ведут на следующих путем переключения вентилей. Остановку гидротарана осуществляют поднятием вверх клапана 4 и его фиксацией.

Использование способа позволяет выполнить все операции по очистке стояков и узлов системы отопления, созданием ударов и вибраций с коротким промежутком времени воздействия на стояк, а возврат воды насосом в голову схемы повышает гидравлический КПД установки.

Пример.

Промывка труб с наличием в них вертикальных и горизонтальных поворотов и разных диаметров возможна гидропневматической промывкой. Очищают внутреннюю поверхность труб от различных твердых и рыхлых отложений посредством вибрации труб и скалывания отложений попеременными гидравлическим и пневматическим ударами. Моющая рабочая среда - вода внутреннего водопровода здания и воздух. Через трубопроводы 7 и 8 или 22 и 9, 24 подают короткими импульсами гидротараном 6 воду и воздух в соотношении порциями от 1:1 до 1:5 попеременно от компрессора 10, обеспечивая турбулентный режим потока, создавая жидкости и воздуху знакопеременное ускорение благодаря пульсирующему движению потока типа "ерш". В трубопроводы 7, 9 подают гидротараном 6 давление воды 3-5 атм со скоростью распространения ударной волны 296 м/с. При понижении давления воды в трубе 9 между импульсами гидравлических ударов входит воздух из ресивера 13 и происходит вытеснение смеси гидротараном 6 и компрессором 10 из трубопровода 9 в трубопроводы 24 и 22 и в канализацию 19, а соответственно их импульсному ударному движению жидкости происходят дополнительные удары воздуха при вводе их в одной точке трубопровода.

Данные результатов опытов работы гидротарана приведены в таблице.

Гидротаранная установка состоит из трубы Ф-89 мм, L-1,3 м и 2-х клапанов ударного 4 и нагнетательного 5, наклонного полиэтиленового Ф-51 мм трубопровода 2 длиной 14 м с питательным резервуаром 1. Верхний конец наклонного трубопровода 2 питается из резервуара 1, V-300 л с постоянным статическим напором 2 м. Рабочий процесс тарана состоит из повторяющихся циклов, а каждый цикл из 3-х тактов: разгона, нагнетания и отражения.

Ударный клапан 4 запускают в работу нажатием на шток сверху и таран через 2-3 минуты входит в автоматический режим работы и создает скорость движения жидкости V₀=1,26 м/с, а гидроудар создают путем практически мгновенного 0.02-0.05 с закрытия ударного клапана при фазе удара 0,12 с. Использование полиэтиленового трубопровода типа С позволяет сократить в 4-5 раз, по сравнению с металлическими, длину наклонного трубопровода.

Анализ опытов показывает, что при разгоне тарана при V=0,6 м/с до 1 м/с водяная колонна отстает от ударного клапана, а при обратном движении во второй положительной фазе возникает гидравлический удар, значительно превышающий удар первой фазы (до 167% давление от первой фазы).

Из таблицы видно, что при размещении питательного резервуара на два метра выше отметки гидротарана и скорости разгона жидкости V₀ - 1,26 м/с, ударное импульсное давление воды в очищаемом трубопроводе 9 достигает 49 м, а скорость распространения ударной волны а - 296 м/с, что превышает в 100 раз скорость промывки трубопровода насосом, равную 2-5 м/с и воздухом 5-12 м/с при фазе удара 0,12 с.

На каждые смежные два удара воды (удар воды и удар воздуха) при регулировании тарана 6 на 20 ударов в минуту интервал между двумя ударами воды составляет 3 с, что вполне достаточно для автоматического впуска воздуха в трубопровод (3с-0,12с=2,88с), т.е. 2,88 с время входа воздуха в трубопровод 9 за счет превышения давления воздуха в ресивере 13 над давлением воды в гидротаране и в трубопроводе 7, 8, 9, 24, 22 в это время.

Из-за малой производительности и КПД 10-20% гидротарана 6 для экономии 80 -90% общей воды, расходуемой на работу гидротарана 6, ее возвращают центробежным насосом с Q - 1-3 л/с в питательный резервуар 1 для повторною использования. Общий расход воды гидротарана 6 по трубопроводу 2, Ф - 51 мм при скорости V= 1,26 м/с составляет 1,65 л/с, а расход воды на очистку трубопровода 8, 9, 22, 24 составляет 0,165 л/с. Для регулирования величины ударов тарана изменяют количество воздуха в воздушном колпаке 3 тарана 6, а необходимое для осуществления способа давление воздуха в ресивере 13 регулируют предохранительным клапаном.

Условные обозначения.

- потеря напора,
V₀, м/с - скорость,
Δt_оп, с - время движения ударной волны от клапана и обратно,
а_оп - скорость движения ударной волны.

Изобретение относится преимущественно к области внутренней очистки труб и элементов системы отопления зданий и может быть использовано в тепло-, водоснабжении и строительстве для промывки, очистки и опрессовки систем холодного, горячего водоснабжения и отопления зданий. В способе обработки системы отопления здания путем промывки и очистки внутренней поверхности трубопровода от различных отложений импульсами гидравлических ударов водой при повышенном допустимом давлении, создаваемыми с одного конца трубопровода при сообщении другого свободного конца трубопровода с атмосферой, при этом воду подают гидротараном, а за счет изменения режимов и времени обработки трубопровод вибрируют одновременно с промывкой и ведут дополнительные мгновенные от 0,01-1 с регулируемые разнохарактерные импульсы гидравлических ударов водой от 20-100 в минуту и соответствующие между ними в интервалах от 3-0,6 с удары импульсов от 0,01-1 с воздухом с количеством 19-99 ударов в минуту в автоматическом режиме, при этом воздух подают компрессором в одной и той же точке ввода через подающий или обратный трубопровод. Способ обеспечивает повышение качества очистки и сокращение энергозатрат. 2 ил.

Способ обработки системы отопления здания путем промывки и очистки внутренней поверхности трубопровода от различных отложений импульсами гидравлических ударов водой при повышенном допустимом давлении, создаваемыми с одного конца трубопровода при сообщении другого свободного конца трубопровода с атмосферой, причем воду подают гидротараном, отличающийся тем, что за счет изменения режимов и времени обработки трубопровод вибрируют одновременно с промывкой и ведут дополнительные мгновенные от 0,01-1 с регулируемые разнохарактерные импульсы гидравлических ударов водой от 20-100 в минуту и соответствующие между ними в интервалах от 3-0,6 с удары импульсов от 0,01-1 с воздухом с количеством 19-99 ударов в минуту в автоматическом режиме, при этом воздух подают компрессором в одной и той же точке ввода через подающий или обратный трубопровод.