СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ И СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК E03B1/02 

Группа изобретений относится к водоснабжению, а именно к системам водоснабжения здания, сооружения, а также комплексного потребителя водных запасов в виде зданий, сооружений, объединенных в архитектурно-строительные группы, микрорайоны, кварталы, поселки, города.

Из существующего уровня техники известна система водоснабжения населенного пункта, включающая напорный водовод, резервуар, распределительную сеть, водоструйный насос и регулятор давления (см., напр., SU 947310 А, опубл. 30.07.1982).

Известная система предусматривает регулирование напора в распределительной сети за счет использования свойства саморегулирования подачи водоструйного насоса. Однако из-за отсутствия плавного изменения нагрузки на гидравлическую систему в такой системе могут возникать нежелательные гидроудары, вызывающие преждевременный износ и выход из строя оборудования трубопровода, а следовательно, удорожание технического обслуживания гидравлической системы.

Заявляемая группа изобретений направлена на плавное повышение нагрузки на гидравлическую систему водоснабжения и работающий насос при плавном повышении давления жидкости в системе водоснабжения от нулевого значения при полном отсутствии давления и тока жидкости в системе до рабочего, т.е. задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение плавного пуска гидравлической системы с исключением возможности возникновения больших гидродинамических нагрузок на гидравлическую систему (гидроудара), а также снижение материалоемкости элементов пускового устройства, повышение безопасности и надежности системы в целом, снижение расходов на ее ремонт и эксплуатацию.

Поставленная задача в части системы водоснабжения комплексного потребителя, включающего локальные потребители в виде отдельных зданий или сооружений, объединенных, например, в архитектурно-строительную группу, микрорайон, квартал, поселок, город, согласно изобретению представляет собой гидравлическую систему, включающую распределительную сеть трубопроводов, сообщенных по рабочей жидкости - воде с источником водоснабжения в виде водозаборного сооружения или резервуара чистой воды, или артезианской скважины, или непосредственно с природным водоемом через систему очистки, и с локальными потребителями воды, насосное оборудование, включающее, по меньшей мере, один насос, преимущественно с электроприводом, содержащую запирающий элемент запорную и/или запорно-регулировочную арматуру, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к трубопроводу, преимущественно с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе насосом или насосной группой и ближайшей запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно по перекачиваемой рабочей жидкости и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе - входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.

Одним из локальных потребителей воды в состав комплексного потребителя может быть включено промышленное предприятие, например металлургический комбинат, машиностроительный завод, судостроительные верфи, нефтеперерабатывающий завод, газовые предприятия, пищевой комбинат, хлебозавод, винно-водочный завод, мясокомбинат, молокозавод, маслозавод.

Система водоснабжения может включать, по меньшей мере, один общественный или торговый комплексы либо образовательное учреждение, либо, по меньшей мере, один автомобилестроительный завод и/или транспортное, автотранспортное предприятие.

В корпусе регулятора скорости открытия упомянутой арматуры могут быть размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, причем жиклер и обратный клапан могут быть выполнены конструктивно совмещенными.

Обратный клапан регулятора скорости открытия упомянутой арматуры может содержать имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий предпочтительно винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой может быть снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала.

Регулятор скорости открытия упомянутой арматуры может быть снабжен возвратным устройством, установленным на винтовом элементе жиклера и выполненным, например, в виде пружины.

Корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры может содержать, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке может быть расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке может быть расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке может быть расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек может быть соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека может быть выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.

Для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер может быть снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной или запорно-регулировочной арматуры.

Гидромеханическое устройство может быть снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины, а регулятор скорости открытия упомянутой арматуры может быть снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном и/или жиклером и выполненным, например, в виде пружины.

Силовая камера может быть снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек, причем мембрана может быть выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления, как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры может быть выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может быть выполнена с имеющим шпиндель запирающим органом, а передаточный механизм может состоять, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент - шток передаточного механизма через предохранительную накладку может быть соединен с мембраной силовой камеры, а второй элемент может быть соединен с запирающим органом запорно-регулировочной арматуры предпочтительно через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней.

Первый и второй элементы передаточного механизма могут быть выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым может быть выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма может быть выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.

Силовая камера может быть снабжена поршнем, разделяющим корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек и выполненным с возможностью перемещения в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры может быть выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может представлять собой кран, например, шаровой.

Передаточный механизм, взаимодействующий с запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, может быть выполнен в виде рычага или кривошипного механизма, или зубчатой рейки.

Максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открывания упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза может превышать максимальную пропускную способность жиклера.

Поставленная задача в части системы водоснабжения здания, сооружения решается за счет того, что она согласно изобретению представляет собой гидравлическую систему, включающую подсоединенный к распределительной сети, по меньшей мере, один ввод трубопровода с водой, трубопровод, сообщенный по рабочему телу - воде с системой труб внутренней разводки, запорную и/или запорно-регулировочную арматуру с запирающим элементом, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к трубопроводу, преимущественно с напорной стороны на участке перед запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно по воде и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе - входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.

В корпусе регулятора скорости открытия упомянутой арматуры могут быть размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, выполненные конструктивно совмещенными, и возвратное устройство, при этом обратный клапан может содержать имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий предпочтительно винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой может быть снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала, а возвратное устройство может быть установлено на винтовом элементе жиклера и выполнено, например, в виде пружины.

Корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры может содержать, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке может быть расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке может быть расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке может быть расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек может быть соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека может быть выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.

Для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер может быть снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной или запорно-регулировочной арматуры.

Силовая камера гидромеханического привода может быть снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек, причем мембрана может быть выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры может быть выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может быть выполнена с имеющим шпиндель запирающим органом, а передаточный механизм может состоять, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент - шток передаточного механизма может быть соединен через предохранительную накладку с мембраной силовой камеры, а второй элемент может быть соединен с запирающим органом запорно-регулировочной арматуры предпочтительно через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней, при этом гидромеханическое устройство может быть снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины.

Первый и второй элементы передаточного механизма могут быть выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым может быть выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма может быть выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов будет соответствовать, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может представлять собой кран, например, шаровой, а взаимодействующий с ней передаточный механизм может быть выполнен в виде рычага или кривошипного механизма, или зубчатой рейки.

Максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открывания упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза может превышать максимальную пропускную способность жиклера.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной группы изобретений, является обеспечение безопасности и снижение энергозатрат при эксплуатации систем водоснабжения, содержащих несжимаемые жидкости, а также повышение долговечности и надежности работы, снижение затрат на ремонт и обслуживание вследствие снижения нагрузки на элементы гидравлической системы - запорную арматуру, трубопроводы и на электродвигатель насоса, что достигается разработанным в изобретении сочетанием существенных признаков, создающих совокупный положительный эффект, превышающий сумму входящих эффектов от отдельных элементов изобретения, а именно принятое в изобретении расположение сообщенного с трубопроводом по рабочему телу или рабочей среде предложенного устройства на участке между насосом и запорно-регулировочной арматурой, позволяет включать насос и осуществлять набор оборотов, близких к рабочим, при закрытой арматуре, что снижает энергозатраты при запуске электродвигателя насоса, а последовательность расположения и предложенные конструктивные решения регулятора скорости открытия и гидромеханического привода арматуры обеспечивают, с одной стороны, автоматически достигаемую плавность открытия задвижки и включения гидравлической системы, а с другой стороны, обеспечивают быстрый сброс давления в устройстве и отключение системы при выключении двигателя. Последнее достигается за счет предложенного в изобретении регулируемого соотношения пропускной способности впускного жиклера и обратного клапана гидромеханического устройства для плавной нагрузки гидравлической системы, а также за счет выполнения разделительной мембраны упруго-податливой, установленной в жесткой мембранной камере, что обеспечивает плавное движение передаточного механизма гидромеханического привода в режиме открывания задвижки и более быстрое, но также плавное закрывание, усиленное срабатывающей в режиме обратного хода за счет дополнительной энергии пружинного усилителя хода. Это создает в совокупности необходимую плавность и регулируемую быстроту работы устройства, а также экономичность, возможность как автономной, так и совместной с другими устройствами работы в гидравлической системе водоснабжения.

Технические решения иллюстрируются чертежами, на которых представлен частный случай выполнения систем водоснабжения здания, сооружения, а также комплексного потребителя, не охватывающий и, тем более, не ограничивающий весь объем притязаний данного решения.

На фиг.1 изображено включенное в системы водоснабжения здания, сооружения, а также комплексного потребителя гидромеханическое устройство с силовой камерой, снабженной мембраной, соединенное с трубопроводом (рабочее тело или рабочая среда не показаны);

на фиг.2 изображено включенное в системы водоснабжения здания, сооружения, а также комплексного потребителя гидромеханическое устройство с силовой камерой, снабженной поршнем, соединенное с трубопроводом (рабочее тело или рабочая среда не показаны);

на фиг.3 представлен регулятор скорости гидромеханического устройства открытия запорно-регулировочной арматуры с выкрученной заглушкой;

на фиг.4 изображена силовая камера гидромеханического устройства;

на фиг.5 дано гидромеханическое устройство в начале процесса открытия арматуры - двигатель насоса в фазе выхода из холостого хода на рабочие обороты;

на фиг.6 показано гидромеханическое устройство с полностью открытой запорно-регулировочной арматурой - двигатель в фазе работы на полную мощность;

на фиг.7 изображено гидромеханическое устройство после окончания воздействия давления - при выключенном двигателе;

на фиг.8 - то же гидромеханическое устройство в варианте выполнения с промежуточным (дополнительным) рабочим телом;

на фиг.9 - то же гидромеханическое устройство в варианте выполнения с несколькими промежуточными (дополнительными) рабочими телами;

на фиг.10 дан вариант выполнения гидромеханического устройства с передаточным механизмом в виде зубчатых рейки и колеса;

на фиг.11 дана принципиальная схема гидравлической системы водоснабжения с гидромеханическим устройством;

на фиг.12 представлены графики зависимостей силы тока и давления рабочего двигателя от расхода рабочей среды или рабочего тела.

Система водоснабжения комплексного потребителя представляет собой гидравлическую систему 1, которая включает распределительную сеть трубопроводов, сообщенных по рабочей жидкости - воде с источником водоснабжения. Источником водоснабжения может служить, например, водозаборное сооружение или резервуар чистой воды, или артезианская скважина, или природный водоем. Локальные потребители представляют собой отдельные здания или сооружения, объединенные, например, в архитектурно-строительную группу, микрорайон, квартал, поселок, город.

Система водоснабжения здания, сооружения представляет собой гидравлическую систему 1, включающую подсоединенный к распределительной сети, по меньшей мере, один ввод трубопровода с водой, трубопровод, сообщенный по рабочей жидкости - воде с системой труб внутренней разводки.

Гидравлическая система 1 оснащена связанным с источником водоснабжения насосным оборудованием, включающим, по меньшей мере, один насос 2, преимущественно с электроприводом, запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 3 с запирающим элементом, а также, по меньшей мере, одним гидромеханическим устройством 4 плавной нагрузки гидравлической системы 1, подключенным к трубопроводу 5. Гидромеханическое устройство подключено с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе 5 насосом 2 и запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 3. Оно сообщено с трубопроводом 5 по рабочему телу 6 преимущественно по воде. Гидромеханическое устройство 4 включает последовательно соединенные между собой входной патрубок 7, регулятор 8 скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3 и передачи нагрузки на гидравлическую систему 1 с обратным клапаном 9 и жиклером 10, а также гидромеханический привод 11. Подключение к трубопроводу 5 гидромеханического устройства 4 выполнено двойным: на входе - входным патрубком 7 оно сообщено с трубопроводом 5 по рабочему телу 6, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом 11 с запирающим элементом (на чертежах не показан) запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3. Гидромеханический привод 11 включает силовую камеру 12 и передаточный механизм 13. Передаточный механизм 13 выполнен подвижным и соединенным с силовой камерой 12 по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток» в зависимости от выполнения силовой камеры 12. Передаточный механизм 13 подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры 3 с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.

Регулятор 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 3 может быть сообщен с силовой камерой 12 как по рабочему телу 6, то есть по воде, так и по промежуточному (дополнительному) рабочему телу 14 или нескольким телам, жидким и/или газообразным. В качестве промежуточного (дополнительного) рабочего тела 14 может быть использован гель. При использовании нескольких рабочих тел на участке между регулятором скорости и силовой камерой может быть использовано устройство или устройства известных конструкций, препятствующих смешению рабочих тел между собой.

Регулятор 8 скорости открытия упомянутой арматуры 3 включает корпус 15, в котором размещены обратный клапан 9 и жиклер 10, причем жиклер 10 и обратный клапан 9 выполнены конструктивно совмещенными. Обратный клапан 9 содержит шток 16, имеющий пропускной канал 17 с выходными отверстиями 18. На одном конце штока 16 выполнена заслонка 19, а на другом - жиклер 10. Жиклер 10 представляет собой регулирующий винтовой элемент 20, введенный в пропускной канал 17 штока 16 обратного клапана 9. Винтовой элемент 20 выполнен с возможностью перекрытия проходного сечения пропускного канала 17 - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы 21 жиклера 10, которой снабжен винтовой элемент 20. Эта калибровка достигается путем изменения положения иглы 21 жиклера 10 относительно пропускного канала 17. На винтовом элементе 20 жиклера 10 установлено возвратное устройство в виде пружины 22. Корпус 15 регулятора 8 скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3 содержит три отсека. В первом отсеке 23 расположена заслонка 19 обратного клапана 9 с выполненным в ней входным отверстием 24 пропускного канала 17. Во втором отсеке 25 расположен шток 16 обратного клапана 9 и выходные отверстия 18 пропускного канала 17. В третьем отсеке 26 расположен винтовой элемент 20 жиклера 10 и возвратное устройство регулятора 8 скорости открытия (пружина 22). Второй отсек 25 соединен по рабочему телу 6 с силовой камерой 12. Жиклер 10 снабжен устройством калибровки. Для этого в третьем отсеке 26 выполнено отверстие 27, закрытое винтовой заглушкой 28, что позволяет регулировать вручную с внешней стороны корпуса 15 регулятора 8 скорости открытия запорной или запорно-регулировочной арматуры 3 проходное сечение пропускного канала 17 - пропускное отверстие посредством винтового элемента 20.

Силовая камера 12 представляет собой корпус 29, снабженный герметичной упругой мембраной 30, разделяющей его на два отсека. Заполняемый рабочим телом 6 отсек 31 изменяет свой рабочий объем, поскольку регулируемо возвратно наполняется жидким рабочим телом 6 при возрастании давления в трубопроводе. Другой отсек - незаполняемый рабочим телом 6 отсек 32. Мембрана 30 выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека 31, так и в сторону незаполняемого отсека 32. В незаполняемом отсеке 32 выполнено отверстие 33 с закрепленной в нем направляющей втулкой 34, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма 13.

В другом варианте исполнения (фиг.2) силовая камера 12 представляет собой корпус 28 в виде цилиндра, снабженный поршнем 35, разделяющим его на упомянутый заполняемый рабочим телом 6 отсек 31 с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек 32. Поршень 35 выполнен с возможностью перемещения в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека 31, так и в сторону незаполняемого отсека 32 силовой камеры 12. В незаполняемом отсеке 32 силовой камеры 12 выполнено отверстие 33 с закрепленной в нем направляющей втулкой 34, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма 13.

Передаточный механизм 13 состоит из двух элементов. Первый элемент 36 - шток передаточного механизма 13 соединен через предохранительную накладку 37 с мембраной 30 в варианте выполнения силовой камеры 12 с мембраной, или с поршнем 35 в другом варианте выполнения силовой камеры 12. Второй элемент 38 соединен с запирающим органом запорно-регулировочной арматуры 3 предпочтительно через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней. Первый 36 и второй 38 элементы передаточного механизма 13 выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например шарнирно. Во втором элементе 38 в месте соединения его с первым элементом 36 выполнено отверстие 39, внутри которого расположен штифт 40, соединяющий оба указанных элемента. Второй элемент 38 передаточного механизма 13 выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.

Гидромеханический привод 11 в предпочтительном варианте выполнения снабжен возвратным устройством в виде пружины 41, установленной на втором элементе 38 - штоке передаточного механизма 13 и связанной либо с передаточным механизмом 13, либо с мембраной 30 или с поршнем 35 силовой камеры 12.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура 3 представляет собой шаровой кран (на чертеже не показано). Передаточный механизм 13, взаимодействующий с ней, может быть выполнен в виде рычага или кривошипного механизма. Либо первый элемент 34 передаточного механизма может быть выполнен в виде зубчатой рейки 42, а второй элемент 36 - в виде зубчатого колеса 43, связанного с запорно-регулировочной арматурой 3 (фиг.10).

Максимальная пропускная способность обратного клапана 9 регулятора 8 скорости открывания упомянутой арматуры 3, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 10.

Работу гидравлической системы 1 водоснабжения, оснащенной гидромеханическим устройством 1 для плавной нагрузки гидравлической системы, в общем виде можно описать следующим образом.

Включают насос 2, сообщенный с одной стороны с источником жидкости, а с другой - с автоматическим гидромеханическим устройством 4. Пуск электродвигателя 44 насоса 2 осуществляют в два этапа. На первом этапе при закрытой запорно-регулировочной арматуре 3 двигатель работает предпочтительно на холостых или близких к ним оборотах, не перекачивая объем теплоносителя гидравлической системы 1, а нагнетая ее в регулятор 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 3, который присоединен к трубопроводу 5 на участке между насосом 2 и запорно-регулировочной арматурой 3. Рабочее тело 6, вода, проходя через жиклер 10 регулятора 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 3, попадает в силовую камеру 12. В процессе наполнения силовой камеры 12 рабочее тело 6 начинает воздействовать на мембрану 30, постепенно деформируя ее, или на поршень 35, постепенно перемещая его. Мембрана 30 (поршень 35), деформируясь (перемещаясь), приводит в движение первый элемент 36 передаточного механизма 13, движущийся поступательно пропорционально деформации мембраны 30 (перемещению поршня 35). Первый элемент 36, перемещаясь, преодолевает усилие возвратного устройства в виде пружины 41 гидромеханического привода 11. С помощью второго элемента 38 передаточного механизма 13, связанного с первым элементом 36, поступательное движение преобразуется в движение запирающего органа арматуры 3, направленное на постепенное открытие арматуры в течение определенного промежутка времени. Перед эксплуатацией трубопровода 5 жиклер 10 регулятора 8 скорости настраивают таким образом, чтобы обеспечить необходимый временной интервал от начала пуска двигателя насоса при закрытой арматуре 3 до полного открытия арматуры 3. Этот интервал находится в пределах от 1 с до 30 с. После остановки электродвигателя 44 и уменьшения давления в трубопроводе 5 рабочее тело 6 вытесняют из силовой камеры 12 через открываемый под действием давления пружины 41 обратный клапан 9 регулятора 8 скорости открытия упомянутой арматуры 3. Открытие обратного клапана 9 обеспечивается усилием, создаваемым возвратным устройством (пружиной 41) гидромеханического привода 11, которое превосходит усилие, создаваемое возвратным устройством (пружиной 22) обратного клапана 9. Максимальная пропускная способность обратного клапана 9, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 10.

Предложенное устройство обладает большой степенью универсальности и может работать в следующих диапазонах его характеристик:

- диапазон расхода жидкости при регулировании нагрузки находится в пределах от 0,1 до 250 м³/ч включительно;

- давление на входе регулятора скорости может быть в пределах от 0,5 до 10 атм включительно;

- рабочее сечение трубопровода и/или запорно-регулировочной арматуры от 20 мм до 120 мм и более;

- время полного открытия закрытой запорно-регулировочной арматуры от 1 до 30 секунд и более.

Устройство с одной и той же конфигурацией может работать в гидравлических системах с электронасосными агрегатами мощностью от 0,5 кВт до 75 кВт.

Группа изобретений относится к водоснабжению, а именно к системам водоснабжения здания, сооружения, а также комплексного потребителя водных запасов в виде зданий, сооружений, объединенных в архитектурно-строительные группы, микрорайоны, кварталы, поселки, города. Технический результат: обеспечение плавного повышения нагрузки на гидравлическую систему водоснабжения, обеспечение плавного пуска гидравлической системы с исключением возможности возникновения больших гидродинамических нагрузок на систему, а также снижение материалоемкости элементов пускового устройства, повышение безопасности и надежности системы в целом, снижение расходов на ее ремонт и эксплуатацию. Система водоснабжения комплексного потребителя, включающего локальные потребители в виде отдельных зданий или сооружений, объединенных, например, в архитектурно-строительную группу, микрорайон, квартал, поселок, город, представляет собой гидравлическую систему, включающую распределительную сеть трубопроводов, сообщенных по рабочей жидкости - воде с источником водоснабжения в виде водозаборного сооружения или резервуара чистой воды, или артезианской скважины, или непосредственно с природным водоемом через систему очистки, и с локальными потребителями воды, насосное оборудование, включающее, по меньшей мере, один насос, преимущественно с электроприводом, содержащую запирающий элемент запорную и/или запорно-регулировочную арматуру, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к трубопроводу, преимущественно с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе насосом или насосной группой и ближайшей запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно по перекачиваемой рабочей жидкости и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе - входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот. Также описана система водоснабжения здания, сооружения. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Система водоснабжения комплексного потребителя, включающего локальные потребители в виде отдельных зданий или сооружений, объединенных, например, в архитектурно-строительную группу, микрорайон, квартал, поселок, город, характеризующаяся тем, что она представляет собой гидравлическую систему, включающую распределительную сеть трубопроводов, сообщенных по рабочей жидкости - воде с источником водоснабжения в виде водозаборного сооружения, или резервуара чистой воды, или артезианской скважины, или непосредственно с природным водоемом через систему очистки, и с локальными потребителями воды, насосное оборудование, включающее, по меньшей мере, один насос, преимущественно, с электроприводом, содержащую запирающий элемент запорную и/или запорно-регулировочную арматуру, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к трубопроводу, преимущественно, с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе насосом или насосной группой и ближайшей запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно, по перекачиваемой рабочей жидкости и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе - входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одним из локальных потребителей воды в состав комплексного потребителя включено промышленное предприятие, например, металлургический комбинат, машиностроительный завод, судостроительные верфи, нефтеперерабатывающий завод, газовые предприятия, пищевой комбинат, хлебозавод, винно-водочный завод, мясокомбинат, молокозавод, маслозавод.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что она включает, по меньшей мере, один общественный или торговый комплексы, либо образовательное учреждение, либо, по меньшей мере, один автомобилестроительный завод и/или транспортное, либо автотранспортное предприятие.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе регулятора скорости открытия упомянутой арматуры размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, причем жиклер и обратный клапан выполнены конструктивно совмещенными.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что обратный клапан регулятора скорости открытия упомянутой арматуры содержит имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий, предпочтительно, винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что регулятор скорости открытия упомянутой арматуры снабжен возвратным устройством, установленным на винтовом элементе жиклера и выполненным, например, в виде пружины.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры содержит, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.

8. Система по п.5, отличающаяся тем, что для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной или запорно-регулировочной арматуры.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что гидромеханическое устройство снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины, а регулятор скорости открытия упомянутой арматуры снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном и/или жиклером и выполненным, например, в виде пружины.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что силовая камера снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек, причем мембрана выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления, как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что запорная и/или запорно-регулировочная арматура выполнена с имеющим шпиндель запирающим органом, а передаточный механизм состоит, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент - шток передаточного механизма через предохранительную накладку соединен с мембраной силовой камеры, а второй элемент соединен с запирающим органом запорно-регулировочной арматуры, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что первый и второй элементы передаточного механизма выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например, шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма выполнен с возможностью поворота от 0 до 90° от исходного положения, при этом 0° соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90° - полностью открытой.

13. Система по п.1, отличающаяся тем, что силовая камера снабжена поршнем, разделяющим корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек и выполненным с возможностью перемещения в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

14. Система по п.1, отличающаяся тем, что запорная и/или запорно-регулировочная арматура представляет собой кран, например шаровой.

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что передаточный механизм, взаимодействующий с запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, выполнен в виде рычага или кривошипного механизма, или зубчатой рейки.

16. Система по п.1, отличающаяся тем, что максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открывания упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера.

17. Система водоснабжения здания, сооружения, характеризующаяся тем, что она представляет собой гидравлическую систему, включающую подсоединенный к распределительной сети, по меньшей мере, один ввод трубопровода с водой, трубопровод, сообщенный по рабочему телу - воде с системой труб внутренней разводки, запорную и/или запорно-регулировочную арматуру с запирающим элементом, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к трубопроводу, преимущественно, с напорной стороны на участке перед запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно, по воде и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе - входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.

18. Система по п.17, отличающаяся тем, что в корпусе регулятора скорости открытия упомянутой арматуры размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, выполненные конструктивно совмещенными, и возвратное устройство, при этом обратный клапан содержит имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий, предпочтительно, винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала, а возвратное устройство установлено на винтовом элементе жиклера и выполнено, например, в виде пружины.

19. Система по п.18, отличающаяся тем, что корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры содержит, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.

20. Система по п.18, отличающаяся тем, что для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной или запорно-регулировочной арматуры.

21. Система по п.17, отличающаяся тем, что силовая камера гидромеханического привода снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек, причем мембрана выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления, как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

22. Система по п.17, отличающаяся тем, что запорная и/или запорно-регулировочная арматура выполнена с имеющим шпиндель запирающим органом, а передаточный механизм состоит, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент - шток передаточного механизма через предохранительную накладку соединен с мембраной силовой камеры, а второй элемент соединен с запирающим органом запорно-регулировочной арматуры, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней, при этом гидромеханическое устройство снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины.

23. Система по п.22, отличающаяся тем, что первый и второй элементы передаточного механизма выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например, шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма выполнен с возможностью поворота от 0 до 90° от исходного положения, при этом 0° соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90° - полностью открытой.

24. Система по п.17, отличающаяся тем, что запорная и/или запорно-регулировочная арматура представляет собой кран, например, шаровой, а взаимодействующий с ней передаточный механизм выполнен в виде рычага или кривошипного механизма, или зубчатой рейки.

25. Система по п.17, отличающаяся тем, что максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открывания упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера.