УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ВОДОЗАБОРА ОТ ПОПАДАНИЯ ШУГИ Российский патент 2005 года по МПК E02B9/04 E02B5/08 

Изобретение относится к устройствам для добывания или сбора питьевой или водопроводной воды из наземной (поверхностной) воды, может быть использовано в области гидротехнического строительства и предназначено для технологической (водоподачи) и технической (насосного и прочего оборудования) защиты водозаборного сооружения от попадания шуги.

Успешная борьба с шугой на водозаборах возможна только при применении специальных мероприятий. Важнейшей мерой борьбы с шугой является использование фильтрующих преград, так как попавшие в водоприемник частицы льда проходят по самотечным или сифонным трубопроводам в аванкамеру насосной станции, вызывая обмерзание сороулавливающих сеток, что приводит водозаборное сооружение к аварии. Мероприятия, направленные на предотвращение обмерзания и забивки шугой фильтрующих преград, играют особую роль в успешной эксплуатации систем водоснабжения.

Проблема обмерзания связана с тепловыми эффектами на поверхностях фильтра и частиц льда, т.е. решается на молекулярном уровне. Поэтому альтернативы современным композиционным полимерным материалам при изготовлении шугозащитных фильтрующих преград не существует. Использование таких материалов в дополнение к высокотехнологичным методам обработки фильтрационного материала - наиболее приемлемый путь борьбы с шугой на водозаборах. Использование пластических масс для изготовления шугозащитных фильтрующих кассет имеет то преимущество, что они имеют высокую теплоемкость, низкую теплопроводность: шуга к ним не примерзает, они прочны: способы обратной импульсной промывки не страшны для их устойчивости, они легки: монтаж и замена не вызывают больших проблем, они дешевы в изготовлении и при эксплуатации.

Заявителю известны следующие аналоги предлагаемого изобретения.

Известно устройство защиты водозаборов от попадания шуги, состоящее из фильтрующих труб, размещенных в водоприемном ковше перед водоприемником и подсоединенных к компрессорной установке с возможностью подачи воздуха и создания перед водоприемником водовоздушной завесы (SU 1086063 А, ВНИИ водоснабжения канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии, 15.12.1983, Е 02 В 15/02).

Недостатками данного устройства является то, что оно, во-первых, не обеспечивает отвода шуги из области водоотбора, во-вторых, затраты на эксплуатацию устройства очень высоки.

Известно устройство защиты водозаборов от попадания шуги, в котором в трубе большего диаметра расположена конусообразная труба с фильтрующими отверстиями (US 3992886, Scott Robert A., 23.11.1976, Е 02 В 13/00).

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает защиту водозабора от попадания в него шуги при больших расходах забираемой воды.

Известно устройство защиты водозаборов от попадания шуги, состоящее из расположенной на дне водотока сложной системы фильтров, обеспечивающих последовательную фильтрацию воды перед подачей ее в насосную станцию (RU 2124610 С1, ВНИИ водоснабжения канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии, 10.01.1999, Е 03 В 3/04).

Недостатками аналога является то, что устройство быстро забивается шугой и наносами.

Известно устройство защиты водозаборов от попадания шуги, состоящее из объемной фильтрующей кассеты, представляющей собой армированную керамзитобетонную плиту, вставленную в пазы на внутренней стороне металлической прямоугольной контурной рамы, установленной в направляющую пазовую конструкцию входного окна затопленного водоприемного оголовка водозабора (Образовский А.С., Ереснов Н.В., Ереснов В.Н., Казанский М.А. Водозаборные сооружения для водоснабжения из поверхностных источников. Стройиздат, 1976. С 210).

Недостатками аналога является то, что устройство легко забивается шугой, малонадежно в эксплуатации (при использовании метода обратной импульсной промывки легко разрушается в наиболее слабых местах с образованием отверстий), крайне сложно в изготовлении и имеет большой вес в снаряженном состоянии.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является устройство защиты водозаборов от попадания шуги, содержащее объемную фильтрующую кассету, состоящую из плотно установленных в металлической прямоугольной контурной раме с пазами на внутренней стороне фильтрующих пластмассовых труб (Устройство защиты водозаборов от попадания шуги: Per. №20000126572/13/ А.М.Мотинов, А.А.Ерхов, Ю.И.Сватеев, Н.Н. Сидоров. - 2182619; Заявл. 24.10.2000; Опубл. 20.05.02. - БИПМ №14(11 ч.). - С. 249).

Недостатками прототипа является то, что устройство имеет большую толщину (выпускаемые промышленностью фильтрующие пластмассовые трубы имеют большой внешний диаметр) и не умещается в направляющую пазовую конструкцию входного окна типового затопленного водоприемного оголовка водозабора. Кроме того, сквозь щели между фильтрующими пластмассовыми трубами сочится вода относительно больших расходов, что приводит к увеличению скорости потока перед входными окнами водоприемников водозаборов и снижению эффекта шугозащиты.

Описанные существенные признаки заявленного изобретения отличают его от наиболее близкого аналога, так как в изобретении использованы средства, обеспечивающие получение нового технического результата.

Технический результат заключается в том, что упрощается установка устройства в направляющую пазовую конструкцию входных окон затопленного водоприемного оголовка водозабора, снижается стоимость объемной фильтрующей кассеты, снижаются эксплуатационные затраты за счет более эффективного применения обратной промывки и обратной импульсной промывки. Кроме того, технический результат заключается в поддержании более высоких фильтрационных скоростей, обеспечивающих заданные расходы забираемой воды из поверхностных источников.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Объемная фильтрующая кассета 1 представляет собой металлическую прямоугольную контурную раму 2 с пазами на внутренней стороне 3. В металлической прямоугольной контурной раме 2 в пазах на внутренней стороне 3 плотно установлены усеченные фильтрующие пластмассовые трубы 4. Усечение производят вдоль образующих фильтрующих пластмассовых труб по секущей основания фильтрующих пластмассовых труб, при этом хорда секущей основания фильтрующих пластмассовых труб равна или не равна внешнему диаметру фильтрующих пластмассовых труб. Чтобы усеченные фильтрующие пластмассовые трубы 4 устанавливались плотно, размеры металлической прямоугольной контурной рамы 2 должны быть кратны хорде усеченных фильтрующих пластмассовых труб 4. Для исключения протечек усеченные фильтрующие пластмассовые трубы 4 скрепляют между собой гидроизоляционным материалом 5: герметиком, расплавом, битумом, лаком или подобными им скрепляющими и изолирующими материалами. Усеченные фильтрующие пластмассовые трубы 4 изготавливают из фильтрующих пластмассовых труб резкой по хорде секущей основания. Металлическую прямоугольную контурную раму 2, в пазы на внутренней стороне 3 которой плотно устанавливают усеченные фильтрующие пластмассовые трубы 4, изготавливают из металла. Усеченные фильтрующие пластмассовые трубы 4 могут размещаться в объемной фильтрующей кассете 1 вертикально или горизонтально. Объемную фильтрующую кассету 1 снаряжают на суше, опускают под воду и устанавливают в направляющую пазовую конструкцию 6 входных окон 7 затопленного водоприемного оголовка водозабора 8.

Описание изобретения содержит две фигуры чертежей. На фиг.1 представлен фрагмент устройства - фотография образца объемной фильтрующей кассеты 1, на фиг.2 показан затопленный водоприемный оголовок водозабора 8 с установленной в направляющую пазовую конструкцию 6 входных окон 7 объемной фильтрующей кассетой 1.

Устройство содержит объемную фильтрующую кассету 1, состоящую из металлической прямоугольной контурной рамы 2 с пазами на внутренней стороне 3, в которую плотно установлены фильтрующие пластмассовые трубы 4, скрепленные между собой гидроизоляционным материалом 5. Объемная фильтрующая кассета 1 размещена в направляющей пазовой конструкции 6 входного окна 7 затопленного водоприемного оголовка водозабора 8.

Устройство реализовано в экспериментальном образце.

Промышленный образец устройства имеет следующие вес и размеры.

Вес объемной фильтрующей кассеты в снаряженном состоянии до 300 кг в зависимости от габаритов.

Габариты: высота устройства - до 2000 мм; ширина устройства - до 2000 мм; толщина устройства - до 250 мм.

Устройство работает следующим образом.

После установки объемной фильтрующей кассеты 1 в направляющую пазовую конструкцию 6 входного окна 7 затопленного водоприемного оголовка водозабора 8 устройство готово к работе. Вода поступает в насосную станцию водозаборного сооружения через входное окно 6 затопленного водоприемного оголовка водозабора 7 и при этом, проходя через объемную фильтрующую кассету 1, фильтруется. При фильтрации воды происходит ее очистка от шуги. Шуга скапливается перед объемной фильтрующей кассетой 1, но не примерзает к фильтрующим пластмассовым трубам 4. Скопившуюся перед объемной фильтрующей кассетой шугу методами обратной импульсной промывки отгоняют в область транзитного потока, обеспечивая свободный доступ воды к входному окну 7 затопленного водоприемного оголовка водозабора 8.

Изобретение относится к устройствам для забора воды из поверхностных источников и предназначено для обеспечения защиты водозаборов от попадания шуги. Устройство содержит объемную фильтрующую кассету, установленную в направляющей пазовой конструкции входного окна затопленного водоприемного оголовка водозабора, состоящую из металлической прямоугольной контурной рамы, в пазах на внутренней стороне которой плотно установлены фильтрующие пластмассовые трубы. Последние выполнены усеченными вдоль их образующих по секущей основания соответствующей фильтрующей пластмассовой трубы, при этом хорда секущей основания фильтрующих пластмассовых труб равна или не равна их внешнему диаметру, а размеры металлической прямоугольной контурной рамы кратны названной хорде. Усеченные фильтрующие пластмассовые трубы могут быть установлены в металлической прямоугольной контурной раме в пазах на внутренней стороне вертикально или горизонтально и скреплены между собой гидроизоляционным материалом. Устройство обеспечивает эффективную защиту водозаборов от попадания шуги. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для защиты водозабора от попадания шуги, содержащее объемную фильтрующую кассету, установленную в направляющей пазовой конструкции входного окна затопленного водоприемного оголовка водозабора, состоящую из металлической прямоугольной контурной рамы, в пазах на внутренней стороне которой плотно установлены фильтрующие пластмассовые трубы, отличающееся тем, что фильтрующие пластмассовые трубы выполнены усеченными вдоль их образующих по секущей основания соответствующей фильтрующей пластмассовой трубы, при этом хорда секущей основания фильтрующих пластмассовых труб равна или не равна их внешнему диаметру, а размеры металлической прямоугольной контурной рамы кратны названной хорде.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усеченные фильтрующие пластмассовые трубы, установленные в металлической прямоугольной контурной раме в пазах на внутренней стороне, скреплены между собой гидроизоляционным материалом.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усеченные фильтрующие пластмассовые трубы в металлической прямоугольной контурной раме в пазах на внутренней стороне установлены вертикально.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усеченные фильтрующие пластмассовые трубы в металлической прямоугольной контурной раме в пазах на внутренней стороне установлены горизонтально.