СТАНЦИЯ ПЕРЕКАЧКИ СТОЧНЫХ ВОД С РЕЖУЩИМ МЕХАНИЗМОМ Российский патент 2021 года по МПК E03F5/22 F04D7/02 

Данное изобретение касается устройства с емкостью для сбора среды и по меньшей мере одним центробежным насосом для перекачивания этой среды из этой емкости, и с измельчительным устройством, которое подключено перед рабочим колесом, причем измельчительное устройство имеет вращающийся элемент, который взаимодействует с неподвижным элементом для измельчения твердых примесей в указанной среде.

Под таким устройством может пониматься, например, станция перекачки сточных вод. Станции перекачки сточных вод отводят воду, которая оказывается ниже уровня обратного подпора, без риска обратного потока. Они используются для перекачивания попадающих в подвалы жилых зданий сточных вод, как содержащих фекалии, так и свободных от них. Попадающая сточная вода собирается в емкость. Уровень заполнения определяется с помощью датчика уровня. Если достигнуто определенное предельное значение, то включается центробежный насос, который откачивает сточную воду из пластиковой емкости.

В заявке DE 10 2007 008 692 А1 описывается устройство с емкостью, в которую собирается сточная вода. На верхней стороне этой емкости предусмотрено отверстие для центробежного насосного агрегата. Корпус с рабочим колесом заходит в сточную воду. Через всасывающий патрубок сточная вода всасывается и центробежным насосом выкачивается из этой емкости. Двигатель насосного агрегата через вал соединен с рабочим колесом. Центробежный насосный агрегат, состоящий из корпуса насоса с рабочим колесом и двигателя, подсоединенного через вал, образует один узел. Двигательная часть центробежного насоса выступает из емкости наружу. Центробежный насос устанавливается на фланцевых кольцах или, соответственно, пластинах, которые расположены между частью, выступающей в емкость, и частью над емкостью. Между фланцевыми кольцами или, соответственно, пластинами и емкостью расположены уплотнительные устройства, так что ни сточная вода, ни неприятные запахи из этой емкости наружу не проникают.

Из заявки DE 101 32 084 А1 известна станция перекачки сточных вод, которая обладает максимально большим перекачиваемым объемом за одно включение насоса. Поскольку площадь основания емкости для приема сточной воды и максимально возможный уровень, при котором происходит включение насоса, в общем задаются размерами устройства или, соответственно, ограничиваются ими, то конструктивно предусматривается очень низкий уровень, при котором происходит отключение насоса. Для этого упругий, гибкий отрезок трубы первым концом герметично закреплен на всасывающем отверстии центробежного насоса, а его второй или, соответственно, свободный конец находится к дну емкости ближе, чем указанное всасывающее отверстие. Упругий, гибкий материал отрезка трубы имеет тот недостаток, что он при транспортировке содержащих твердые примеси жидкостей в процессе откачивания вследствие разрежения или перегиба посредством твердых веществ может сложиться, и это приведет к забивке всасывающего отверстия.

В заявке DE 10 2015 204 075 А1 описывается устройство с емкостью для сбора среды и центробежным насосом для перекачивания этой среды из этой емкости. Центробежный насос имеет корпусную часть, в которой установлено рабочее колесо. Корпусная часть с геометрическим замыканием соединена с указанной емкостью.

Типичное измельчительное устройство, которое включается перед рабочим колесом центробежного насоса в таких станциях перекачки сточных вод, раскрыто в DE 37 03 647 С2. Это измельчительное устройство содержит вращающийся элемент, взаимодействующий с неподвижным элементом. В обычных станциях перекачки сточных вод неподвижный элемент монтируется перед корпусной частью центробежного насоса, на внешней стороне этой корпусной части.

В патенте ЕР 1 344 944 В1 показан центробежный насос с включенным перед рабочим колесом измельчительным устройством для волокнистых или комковатых примесей в среде. Измельчительное устройство содержит вращающийся элемент, который вращается с рабочим колесом насоса. Таким вращающимся элементом в патенте ЕР 1 344 944 В1 является режущая головка. Эта режущая головка взаимодействует с режущей пластиной, которая установлена на корпусе центробежного насоса.

В публикации RU 2597193 С2 раскрывается устройство с емкостью (2) для сбора среды и, по меньшей мере, одним насосом (6) для перекачивания среды из этой емкости (2).

Из JPH 02016387 А известно выполнение насоса центробежным, а устройство дополнительно содержит измельчительное устройство, которое включено перед рабочим колесом (2), причем измельчительное устройство имеет вращающийся элемент (7), взаимодействующий с неподвижным элементом (6) для измельчения твердых примесей в среде, при этом неподвижный элемент (6) расположен на внутренней стороне корпусной части (3) центробежного насоса, что обеспечивает исключение забивок, а также надежность в эксплуатации.

В заявке DE 2536555 А1 раскрыто устройство описанного вначале рода. В частности, это устройство содержит центробежный насос с находящимся в корпусной части (27) рабочим колесом (32), включенное перед этим рабочим колесом измельчительное устройство с вращающимся элементом (35) и неподвижным элементом (25), причем этот неподвижный элемент (25) размещен на внутренней стороне корпусной части (27) центробежного насоса.

В обычных станциях перекачки сточных вод обслуживание измельчительного устройства зачастую является очень трудоемким. В частности, при интеграции корпусных частей центробежного насоса в емкость станции перекачки сточных вод при этом возникают трудности.

Задача изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство, которое выводит наружу собранную в емкости сточную воду, не вызывая забивок. Далее, должна обеспечиваться надежная герметизация от протечек собранной сточной воды и от запахов. Такое устройство должно отличаться простотой в монтаже и надежностью в эксплуатации. Кроме того, это устройство должно быть простым в обслуживании и обладать большой долговечностью.

Эта задача, согласно изобретению, решается посредством устройства с признаками независимого пункта 1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты выполнения раскрыты в зависимых пунктах, описании и в чертежах.

Согласно изобретению, в устройстве с емкостью для сбора среды и по меньшей мере одним центробежным насосом с рабочим колесом для перекачивания среды из этой емкости, и измельчительным устройством, причем это измельчительное устройство имеет вращающийся элемент, взаимодействующий с неподвижным элементом для измельчения твердых примесей в среде, причем неподвижный элемент расположен на внутренней стороне корпусной части центробежного насоса, предлагается соединять корпусную часть с емкостью с геометрическим замыканием.

Предлагаемая изобретением конструкция позволяет осуществлять монтаж и обслуживание измельчительного устройства сверху, без необходимости демонтажа корпусной части центробежного насоса. Это имеет большое значение, в частности, в конструкциях, у которых корпус центробежного насоса интегрирован в емкость станции перекачки сточных вод.

Согласно данному изобретению, неподвижный элемент измельчительного устройства монтируется на корпусной части центробежного насоса с внутренней стороны. При этом оказалось благоприятным, если неподвижный элемент имеет больший размер, предпочтительно больший диаметр, чем самое узкое место входного патрубка центробежного насоса. Корпус центробежного насоса образует входной патрубок, который предпочтительно в своем самом узком месте имеет меньший диаметр, чем неподвижный элемент измельчительного устройства. Предпочтительно в случае неподвижного элемента речь идет о кольцеобразной конструкции.

В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения неподвижный элемент прилегает к опоре корпусной части. При монтаже центробежного насоса сначала корпусная часть центробежного насоса устанавливается в емкости, а затем сверху неподвижный элемент размещается на внутренней стороне корпусной части.

В одном варианте выполнения изобретения корпусная часть центробежного насоса, которая предпочтительно выполнена как спиральный кожух, соединена с емкостью с геометрическим замыканием. Например, корпусная часть может путем ротационного формования соединяться с выполненной из пластика емкостью с геометрическим замыканием.

Для изготовления устройства корпусная часть центробежного насоса устанавливается в форму. Эта форма монтируется на формодержателе. На следующем этапе происходит предварительный нагрев формы для ротационного формования и корпусной части. В форму помещаются частицы из пластика. При этом речь может идти, например, о пластиковом грануляте и/или порошковом пластике. Укладка частиц пластика в форме и корпусе происходит за счет вращения. В процессе ротационного формования поддерживается температура, приводящая к плавлению частиц пластика. Частицы пластика под действием сил вращения прижимаются к форме и корпусу, где они плавятся и отверждаются. Благодаря этому создается единое образование из емкости и интегрированной в нее корпусной части центробежного насоса. Получаются стенки, которые выполнены как единое целое с емкостью, и которые охватывают корпусную часть с геометрическим замыканием.

Применение метода ротационного формования обеспечивает соединение с геометрическим замыканием между корпусной частью и емкостью, которое гарантирует высокую стабильность и надежную герметизацию.

Предпочтительно корпусная часть центробежного насоса выполнена из металлического материала. Например, при этом речь может идти о литом материале. Металлическая корпусная часть при этом заделана в пластиковые стенки емкости методом ротационного формования таким образом, что между внешней стенкой металлического корпуса и стенками емкости можно обойтись без дополнительных уплотнительных элементов. Согласно изобретению, стенки емкости герметично прилегают к корпусу, так что никакая среда или, соответственно, запахи не могут выйти наружу.

В одном особенно благоприятном варианте выполнения изобретения неподвижный элемент измельчительного устройства имеет внешнюю часть, которая по меньшей мере частично охватывает внутреннюю часть. Такое деление неподвижного элемента на внешнюю часть и внутреннюю часть несет с собой существенные преимущества. Так, обе эти части могут быть выполнены из различных материалов. Предпочтительно внешняя часть состоит из пластика. Внутренняя часть предпочтительно изготовлена из металла. Особенно благоприятным оказалось при этом, если неподвижный элемент выполнен как композитная деталь из металлопластика. Предпочтительно для этого деталь, отлитая из отбеленного чугуна, конструктивно снабжена наружной поверхностью, имеющей выступы.

Другие преимущества и признаки данного изобретения явствуют из описания примера выполнения с привлечением чертежей, а также из самих чертежей.

При этом на чертежах показано следующее.

Фиг. 1 - подетальное изображение станции перекачки сточных вод с центробежным насосом, имеющим измельчительное устройство,

Фиг. 2 - вид в разрезе неподвижного элемента представленного на Фиг. 1 измельчительного устройства,

Фиг. 3 - изображение в перспективе представленного на Фиг. 2 неподвижного элемента,

Фиг. 4 - вид в сборе представленной на Фиг. 1 станции перекачки сточных вод.

На Фиг. 1 в форме подетального изображения представлено устройство с центробежным насосом, которое интегрируется в станцию перекачки сточных вод. Станция перекачки сточных вод содержит емкость 1. В этом примере выполнения емкость 1 состоит из пластика. Она как сборный резервуар рассчитана на эксплуатацию в безнапорном режиме. Сточная вода промежуточно накапливается и затем перекачивается в канализационный канал. Особенно благоприятным оказалось, если номинальный объем емкости 1 составляет менее 500 л, предпочтительно менее 300 л, в частности, менее 100 л. В этом примере выполнения номинальный объем емкости 1 составляет около 50 л.

Емкость 1 на своей конструктивной высоте имеет расположенную выше область по меньшей мере с одним притоком 2 и расположенную на этой конструктивной высоте ниже область, в которой расположен центробежный насос, выполненный как агрегат.

Далее, емкость 1 имеет сливной патрубок 3.

Емкость 1 на своей верхней стороне снабжена люком ручной очистки, который закрыт крышкой. В емкости 1 установлен сенсор для определения уровня заполнения. Например, при этом может использоваться поплавковый выключатель. Далее, емкость 1 имеет воздушный патрубок 5. Через расположенный на емкости 1 сток выпускается собранная в этой емкости 1 сточная вода.

В нижней по ее высоте части емкости 1 с геометрическим замыканием интегрирована корпусная часть 6 центробежного насоса. Под корпусной частью 6 в этом примере выполнения понимается спиральный кожух центробежного насоса. Он выполнен из литого материала. Корпусная часть 6 с геометрическим замыканием охвачена стенками 7 изготовленной из пластика емкости 1. Стенки 7, окружающие корпусную часть 6, выполнены как единое целое с остальной емкостью 1. Корпусная часть 6 заделана в емкость 1. В этом примере выполнения это достигается посредством ротационного формования. При таком методе осуществляются следующие операции:

- закрепление корпусной части 6 в форме для ротационного формования,

- предварительный нагрев формы для ротационного формования и корпусной части 6 с помощью подходящего тепловентилятора,

- заполнение формы частицами из пластика и ее замыкание,

- осуществление процесса ротационного формования при поддержании температуры,

- легкое охлаждение и раннее заключительное придание формы композитной детали из металлопластика,

- поддерживание корпусной части с помощью подходящего устройства,

- полное охлаждение установки,

- последующая механическая обработка.

Для закручивания корпусной части 6 ее сначала закрепляют соответствующим соединением в форме для ротационного формования.

Корпусная часть 6 и форма предварительно нагреваются, и во время всего процесса ротационного формования их температура контролируемо поддерживается с помощью нагревательного устройства. При этом температура подбирается под используемый пластик.

В этом примере выполнения в качестве пластикового гранулята используется термопласт. При этом предпочтительно речь идет о полиэтилене (PE-LLD). В результате этого процесса ротационного формования, расплавления и отверждения получается емкость 1 с желаемыми стенками. Благодаря применению ротационного формования стенки 7 емкости 1 охватывают корпусную часть 6 так, что не требуется никакой дополнительной герметизации.

Путем расплавления, прилегания и отверждения частиц пластика посредством вращательного движения образуется узел из корпусной части 6 и емкости 1, в котором корпусная часть 6 по меньшей мере частично охвачена стенками 7 емкости 1, причем создается соединение с геометрическим замыканием, так что корпусная часть 6 образует с емкостью 1 конструктивный узел.

Центробежный насос помимо выполненной как спиральный кожух корпусной части 6 содержит рабочее колесо 8, которое без возможности проворачивания соединено с валом 9, приводимым в действие двигателем 10. Двигатель 10 содержит ротор 11 и статор 12. Этот узел привода с электродвигателем выступает вертикально наружу из емкости 1.

Во время работы жидкость через приток 2 течет в емкость 1. У верхнего предельного значения уровня заполнения коммутационный сигнал выдает команду «включить насос». Тогда насос включается посредством управляющего устройства. Вследствие этого уровень жидкости в емкости 1 снижается. Как только будет достигнуто нижнее предельное значение уровня заполнения, насос снова отключится.

Установка расположена предпочтительно ниже уровня обратного подпора. Сточная вода центробежным насосом через сток перекачивается в канализационный канал.

Под рабочим колесом 8 центробежного насоса понимается предпочтительно радиальное колесо, которое не имеет никакого переднего диска со стороны всасывания. В этом примере рабочее колесо 8 выполнено как свободновихревое рабочее колесо. Рабочее колесо 8 имеет лопатки, между которыми образуются каналы. Эти лопатки расположены на опорном диске со стороны нагнетания рабочего колеса 8.

Со стороны всасывания перед рабочим колесом 8 расположен вращающийся элемент 13 измельчительного устройства, который в этом примере выполнения соединен с валом 9 без возможности проворачивания. Этот вращающийся элемент 13 имеет радиальные отверстия 14.

Наряду с вращающимся элементом 13 измельчительное устройство имеет неподвижный элемент 15. Неподвижный элемент 15 выполнен кольцеобразным и во время работы по меньшей мере частично охватывает вращающийся элемент 13. Неподвижный элемент 15 снабжен несколькими зубьями 16. Зубья 16 со стороны всасывания выступают во входной патрубок 17 корпусной части 6 центробежного насоса. При этом зубья 16 расположены в области, ометаемой отверстиями вращающегося элемента 13.

Во время работы центробежного насоса находящиеся в среде частицы твердого вещества со стороны всасывания рабочего колеса 8 притягиваются и попадают, тем самым, в область, измельчительного устройства, образованного неподвижным элементом 15 и вращающимся элементом 13. Эти частицы твердого вещества сначала задерживаются неподвижным элементом 15 и за счет взаимодействия кромок отверстий 14 с зубьями 16 измельчаются на мелкие кусочки. Это происходит благодаря тому, что попадающие в отверстия 14 частицы твердого вещества захватываются и отделяются резом с оттяжкой. Отверстия 14 в этом примере выполнены круглыми.

Неподвижный элемент 15 согласно изобретению расположен на внутренней стороне корпусной части 6. Неподвижный элемент 15 имеет большие размеры, чем самое узкое место входного патрубка 17. Неподвижный элемент 15 прилегает к опоре 18 корпусной части 6. Опора 18 в этом примере выполнена как окружной уступ. Неподвижный элемент 15 монтируется на внутренней стороне 19 корпусной части 6.

Согласно изобретению, неподвижный элемент 15 измельчительного устройства сверху вставляется в корпусную часть 6 центробежного насоса, так что обслуживание измельчительного устройства может производиться сверху. В данном примере выполнения это является обязательным, так как корпусная часть 6 интегрирована в емкость 1 с геометрическим замыканием, и, тем самым измельчительное устройство снизу недоступно.

На Фиг. 2 показан предпочтительный вариант выполнения неподвижного элемента 15 измельчительного устройства. Этот неподвижный элемент 15 имеет внешнюю часть 20 и внутреннюю часть 21, которые выполнены из различных материалов. Внешняя часть 20 выполнена кольцеобразной и полностью окружает внутреннюю часть 21. Внутренняя часть 21 выполнена из металлического материала, причем в этом примере выполнения речь идет о детали, отлитой из отбеленного чугуна. Внутренняя часть 21 выполнена в виде кольца и имеет зубья 16, которые снабжены режущими кромками 22.

Неподвижный элемент 15 на своем внешнем радиусе имеет опорную поверхность, которой неподвижный элемент 15 прилегает к опоре 18 корпусной части 6.

На Фиг. 3 показано изображение в перспективе неподвижного элемента 15 измельчительного устройства. Внутренняя часть 21 неподвижного элемента 15 на своем внешнем радиусе имеет выступы 24, которые служат для создания соединения с геометрическим замыканием между внешней часть 20 и внутренней частью 21. Под неподвижным элементом 15 в этом примере выполнения подразумевается композитная деталь из металлопластика, причем внутренняя часть изготовлена из металла, а внешняя часть - из пластика. Такое изготовление неподвижного элемента 15 осуществляется заливкой металлической внутренней части во внешнюю часть из пластика. При этом используется метод безнапорной отливки из пластика. В этом примере выполнения внешняя часть 2 0 выполнена из реактопласта, причем предпочтительно используется PUR199. Этот материал обладает достаточной стабильностью и высокой износостойкостью, а также высокой химической устойчивостью к содержащимся в сточной воде веществам.

С помощью выступов 24 внутренней части 21 после отверждения отливки из пластика внешней части 20 создается соединение с геометрическим замыканием между внутренней частью 21 и внешней частью 20.

Перед помещением неподвижного элемента 15 в корпусную часть 6 центробежного насоса в предлагаемом изобретением варианте выполнения с твердой внешней частью из металла и мягкой внешней частью 20 из пластика требуется обрабатывать лишь существенно более мягкую внешнюю часть 20. Во внешней части 20 неподвижного элемента 15 выполняются, например, сверленые отверстия 25 для закрепления неподвижного элемента 15 на корпусной части 6 посредством соединительных элементов. Далее, при этой обработке предусматривается подгонка для размещения неподвижного элемента 15 на корпусной части 6.

На Фиг. 4 показано в собранном виде устройство, которое на Фиг. 1 представлено в подетальном изображении. Можно видеть, что неподвижный элемент 15 прилегает к опоре 18 корпусной части 6 на внутренней стороне этой корпусной части 6 и, тем самым, находится внутри этой корпусной части 6. Неподвижный элемент 15 имеет больший диаметр, чем диаметр в самом узком месте входного патрубка 17, образуемого корпусной частью 6. Жидкость течет снизу через отверстия 15 к рабочему колесу 8 и перемещается рабочим колесом 8 радиально наружу, и входит в спиральный канал 26, который заключен в корпусную часть 6. Центробежный насос затем транспортирует среду через патрубок из емкости 1.

Изобретение относится к области устройств для перекачки сточных вод. Устройство содержит емкость для сбора среды и по меньшей мере один центробежный насос с рабочим колесом для перекачивания среды из этой емкости, а также измельчительное устройство. Измельчительное устройство имеет вращающийся элемент, взаимодействующий с неподвижным элементом для измельчения твердых примесей в среде. Неподвижный элемент расположен на внутренней стороне корпусной части центробежного насоса. Корпусная часть соединена с емкостью с геометрическим замыканием. Обеспечивается исключение забивок, надежная герметизация от протечек собранной сточной воды и от запахов, простой монтаж и повышение долговечности. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство с емкостью (1) для сбора среды и по меньшей мере одним центробежным насосом с рабочим колесом (8) для перекачивания среды из этой емкости (1) и измельчительным устройством, причем измельчительное устройство имеет вращающийся элемент (13), взаимодействующий с неподвижным элементом (15) для измельчения твердых примесей в среде, причем неподвижный элемент (15) расположен на внутренней стороне корпусной части (6) центробежного насоса,

отличающееся тем, что корпусная часть (6) соединена с емкостью (1) с геометрическим замыканием.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что неподвижный элемент (15) имеет больший размер, чем самое узкое место всасывающего отверстия (17) корпусной части (6) центробежного насоса.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что неподвижный элемент (15) прилегает к опоре (18) корпусной части (6).

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что неподвижный элемент (15) смонтирован с внутренней стороны на корпусной части (6).

5. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что корпусная часть (6) выполнена из металлического материала, а емкость (1) из пластика.

6. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что корпусная часть (6), по меньшей мере частично, охвачена стенками (7) емкости (1), причем эти стенки (7) выполнены как единое целое с емкостью (1).

7. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что корпусная часть (6) заделана в стенки (7) емкости (1), причем корпусная часть (6) предпочтительно заделана так, что она является несущей, в частности несущей опорой для приводного агрегата центробежного насоса.

8. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в корпусной части (6) установлено рабочее колесо (8) центробежного насоса.

9. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что неподвижный элемент (15) имеет кольцеобразную внешнюю часть (20) из пластика, которая охватывает кольцеобразную внутреннюю часть (21) из металла.