Иглофильтровая установка вакуумного водопонижения Советский патент 1984 года по МПК E02D19/10 

Изобретение относится к осушению грунта при строительстве зданий и сооружений, .в частности к устройствам для понижения уровня грунтовых вод путем их откачки с помощью иглофильтров.

Известна водопонизительная легкая иглофильтровая установка, включающая вакуумный водокольцевой насос, приемную емкость, сообщенную со всасывающей стороной вакуумного водокольцевого насоса, центробежный насос, сообщенный всасывающим патрубком с приемной емкостью коллектор с иглофильтрами, сообщенный с приемной емкостью, ейкость для охлаждения питательной воды, сообщенную в верхней части выхлопной стороной вакуумного водокольцевого насоса и в нижней части с всасывающей стороной этого насоса, напорную камеру, установленную на нагнетающей стороне центробежного насоса и состыкованную со сбросной линией 1.

Недостатком этой установки является ее ненадежность, вызванная неэффективным охлаждением вакуумного водокольцевого насоса и низкой степенью очистки поступающей в него питательной воды, в результате чего вакуумный водокольцевой насос часто выходит из строя.

Наиболее близкой к предлагаемой является иглофильтровая установка вакуумного водопонижения, включающая приемную и грязевую емкости, распределительную камеру, сообщенные с ней центробежный насос и сбросной водовод с поплавковым клапаном, эжектор, отражатель потока, вакуумный водокольцевой насос с водоотделителем и коллектор с иглофильтрами 2.

Недостатками этой установки являются значительные энергозатраты, связанные с откачкой вакуумным водокольцовым насосом не только воздуха, но и воды, больщая металлоемкость, а также ненадежность, обусловленная недостаточной очисткой воды от мелкой взвеси, приводящей вакуумный водокольцевой насос к преждевременному выходу из строя.

Цель изобретения - снижение энергозатрат, металлоемкости и повыщение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что иглофильтровая установка вакуумного водопонижения, включающая приемную и грязевую емкости, распределительную камеру, сообщенные с ней центробежный насос и сбросной водовод с поплавковым клапаном, эжектор, отражатель потока, вакуумный водокольцевой насос с водоотделителем и коллектор с иглофильтрами, снабжена объединяющим приемную и грязевую емкости циркуляционным баком с расположенным между емкостями переливным коробом, имеющим торцовую стенку, и гидроциклрном с впускным, щламовым и сливным патрубками, соединенными соответственно .с нагнетательной частью центробежного насоса, грязевой емкостью и

вакуумным насосом, грязевая емкость имеет наклонное дно, консольный выступ и примыкающий к верхней части выступа щиток, образующий у ее дна щламонакопитель, щламовый патрубок - установленные на нем угловой переходник и насадок, последний - поперечно расположенный ограничитель, выходящие в угловой переходник сливное отверстие и перекрывающий отверстие игольчатый клапан, сопло, диффузор и приемная камера эжектора сообщены соответственно с распределительной камерой, переливным коробом и коллектором, отражатель потока соединен с диффузором, торцовая стенка короба расположена с зазором относительно стенки циркуляционного бака, а вакуумный

насос через водоотделитель сообщен посредством перепускного трубопровода с грязевой емкостью, причем гидроциклон с грязевой емкостью соединен через ее консольный выступ, а ось насадка расположена под углом 43-47° к продольной оси гидроциклона.

При этом диффузор выполнен в сечении круглым, а отражатель потока - в виде изогнутого по радиусу торца диффузора козырька.

На фиг. 1 изображена схема иглофильтровой установки вакуумного водопонижения; на фиг. 2 - насосный агрегат установки, вид в плане; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - гидроциклон,

общий вид.

Иглофильтровая установка вакуумного водопонижения включает иглофильтры 1, объединенные коллектором 2, водяной рукав 3 и воздущный щланг 4, вакуумный

Бодокольцевой насос 5 с установленным на его выходной части водоотделителем 6, и смонтированным на его всасывающей части обратным клапаном 7, центробежный насос 8 с установленной на его нагнетательной части распределительной камерой 9, соединенный со всасывающим патрубком 10 центробежного насоса циркуляционный бак 11, эжектор, состоящий из сопла 12, соединенного с распределительной камерой 9 напорным щлангом

13, камеры 14 смещения, приемной камеры 15, сообщенной с коллектором 2 водяным рукавом 3, круглого в сечении диффузора 16 с прикрепленным к нему отражателем 17 потока, выполненным в виде

изогнутого по радиусу торца диффузора 16 козырька, гидроциклон 18, присоединенный посредством отводного рукава 19 и впускного патрубка 20 к распределительной камере 9 и имеющий щламовый патрубок

21, оснащенный насадком 22 и угловым переходником 23, с помощью которого гидроциклон крепится к консольному выступу 24 циркуляционного бака 11, и сливной патрубок 25, соединенный с помощью трубопровода 26 подпитки с вакуумным водокольцевым насосом 5. Насадок 22 щламового патрубка 21 своей осью расположен под углом 43-47° к оси гидроциклона 18 и имеет сливное отверстие 27, напротив которого расположен контактирующий с ним игольчатый клапан 28, уплотняемый сальниковой набивкой 29. Нижняя часть насадка оснащена ограничителем 30, дно которого перпендикулярно к оси насадка 22 и находится непосредственно под сливным отверстием 27, причем торцовая часть насадка 22 уплотнена прокладкой 31 и заглущкой 32.

С учетом перпендикулярности оси насадка 22 к дну ограничителя 30 выбор угла обоснован необходимостью обеспечения равных условий для сползания взвеси к сливному отверстию 27 по дну ограничителя 30 и внутренней поверхности насадка 22. Увеличение этого угла сверх допустимого значения способствует накоплению взвеси на внутренней поверхности насадка 22, а уменьщение ведет к накоплению взвеси на дне ограничителя 30.

Внутри циркуляционного бака 11 расположен переливной короб 33, разделяющий бак на грязевую 34 и приемную 35 емкости. В сторону грязевой емкости обращена низкая стенка 36, в сторону приемной емкости - высокая стенка 37, а торцовая стенка 38 удлинена в сторону грязевой емкости 34 с таким расчетом, чтобы обеспечить прохождение потока по всему объему этой емкости и расположена по отнощению к стенке циркуляционного бака 11 с зазором для перетекания потока из грязевой емкости 34 в приемную емкость 35. При этом верхние кромки стенок 38 и 37 находятся на уровне кромок стенок циркуляционного бака 11.

Внутри переливного короба 33 размещен отражатель потока 17, причем между ним и стенками переливного короба 33 имеются зазоры, обеспечивающие выход воды изпод отражателя 17 потока и выравнивание скоростей потока на выходе из переливного короба 33.

Грязевая еМкость 34 имеет наклонное дно 39, нижняя часть которого имеет горизонтальную площадку 40. Консольный выступ 24, горизонтальная площадка 40 и нависающий над ней наклонный щиток 41 образуют защищенный от основного потока в циркуляционном баке 11 щламонакопи-. тель 42 для сбора крупной взвеси, оснащенный сбросным патрубком 43. Между торцовой стенкой 38 и стенкой циркуляционного бака 11 имеется полость, сообщенная с грязевой 34 и приемной 35 емкостями, последняя имеет горизонтальное дно 44, которое стыкуется с наклонным дном 39 в плоскости низкой стенки 36 переливного короба 33.

В верхней части циркуляционного бака 11 смонтирован напорный сбросной водовод 45, сообщенный с распределительной камерой 9 и оснащенный поплавковым регулирующим клапаном 46. Нижнее положение поплавка соответствует полному закрытию этого клапана, а ось поплавка в этом случае находится на уровне верхней кромки низкой стенки 36 переливного короба 33, что создает нормальные условия для запуска центробежного насоса 8. Высокая 37 и торцовая 38 стенки, имеющие высоту стенок циркуляционного бака 11, надежно гарантируют поступление грунтовой воды в первую очередь в грязевую емкость 34 и устраняют вредные для работы поплавкового клапана 46 колебания уровня воды в приемной емкости 35. Водоотделитель 6 соединен с циркуляционным баком 11 перепускным трубопроводом 47. Все узлы, входящие в насосный агрегат установки, размещены на общей раме 48.

Установка работает следующим образом.

Циркуляционный бак 11, центробежный насос 8 и вакуумный водокольцевой насос 5 заполняют водой. При этом уровень воды в циркуляционном баке 11 и ось поплавка регулирующего клапана 46 должны находиться на уровне верхней кромки низкой стенки 36 переливного короба 33. Указанное положение поплавка соответствует его крайнему нижнему положению и полному закрытию поплавкового регулирующего клапана 46. Это обеспечивает полное перекрытие напорного сбросного водовода 45 и создает нормальные условия для запуска центробежного насоса 8. Включают одновременно насосы 8 и 5. При этом вода из приемной емкости 35 циркуляционного бака 11 через всасывающий патрубок 10 подается центробежным насосом 8 в распределительную камеру 9, а из нее - в напорный щланг 13 и отводной рукав 19. По напорному щлачгу 13 вода подводится к соплу 12 эжектора, из которого она поступает в камеру 14 смещения, диффузор 16 и переливной короб 33. Далее через зазоры между стенками переливного короба 33 и отражателем 17 потока, прикрепленным к диффузору 16, вода, переливаясь через низкую стенку 36, поступает в грязевую емкость 35 циркуляционного бака 11, затем, обогнув торцовую стенку 38, подается в приемную емкость 35, откуда вновь поступает в центробежный насос 8. При работе эжектора в его приемной камере 15 возникает вакуум, под воздействием которого грунтовая вода через иглофильтры

1, коллектор 2 и водяной рукав 3 поступает в переливной короб 33. В случае, если в грунтовой воде содержится крупная взвесь то она после перелива воды в грязевую емкость 34 по наклонному дну 39 через щель между этим дном и козырьком 41 сползает в шламонакопитель 42 и оседает на его горизонтальной площадке 40. Таким образом, в приемную емкость 35 поступает вода, очищенная от крупной взвеси. Вода, поданная в отводной рукав 19, через впускной патруОок 20 поступает в гидроциклон 18, где очищается от мелкой взвеси. Очищенная вода через славной патрубок 25 по трубопроводу 26 подпитки подается в вакуумный водокольцевой насос 5, а мелкая взвесь через щламовый патрубок 21, насадок 22 и сливное отверстие 27 поступает в угловой переходник 23, затем в консоль 24, а оттуда в щламонакопитель 42. Из последнего взвесь периодически отводится через сбросной патрубок 4. Режим работы гидроциклона 18 задается игольчатым клапаном 28, в нужной степени дросселирующим сливное отверстие 27.

Использование для удаления мелкой взвеси гидроциклона 18 предлагаемой конструкции позволяет устранить громоздкую щламовую камеру с вентилем, обеспечивает незасоряемость взвесью сливного отверстия 27 и возможность легкой очистки грязевой стороны гидроциклона 18 без полного его демонтажа за счет снятия заглушки 32 и изъятия ограничителя 30 из насадки 22.

С началом работы установки воздух из коллектора 2 откачивается вакуумом водокольцевым насосом 5 через воздушный щланг 4 и обратный клапан 7. В случае, если эжектор не справляется с откачкой воды и она поднимется по воздушному щлангу 4, обладающий плавучестью щарик клапана 7 всплывает и перекрывает всасывающую часть вакуумного водокольцевогО насоса 5, устранив этим попадание в насос 5

неочищенной грунтовой воды. Откачанный воздух и частички воды из водяного кольца вакуумного водокольцевого насоса 5 подаются в водоотделитель 6, из которого воздух поступает в атмосферу, а вода по перепускному трубопроводу 47 - в грязевую емкость 34 циркуляционного бака 11. При остановке или случайном обесточивании установки вода, в незначительном

д количестве содержащаяся в переливном коробе 33, через эжектор, коллектор 2 и иглофильтры 1 поступает в грунт. Объем оставшейся в циркуляционном баке 11 воды вне пределов переливного короба достаточен для последующего запуска центро5 бежного насоса 8.

Предлагаемое выполнение иглофильтровой установки вакуумного водопонижения по сравнению с известной обеспечивает снижение электрозатрат с 31,7 до 15

или 11,5 кВт, повышение удельных производительностей по воде с 0,19 до 0,28- 0,58 л/с-кВт, а по воздуху с 0,4 до 0,7- 0,9 л/с-кВт, сокращение габаритов, снижение металлоемкости с 1500 до 840-900 кг и повышение эксплуатационной надежности,

5 вследствие чего срок службы увеличивается с 2 до 5 лет за счет совмещения в одном насосном агрегате вакуумного водокольцевого насоса и эжектора, размещения в пределах циркуляционного бака грязевой, приемной емкостей и расположенного между ними дополнительного переливного короба с разновысокими стенками, размещения в переливном коробе отражателя потока, наличия в грязевой емкости шламонакопителя с консолью в стенке емкости, а также за счет использования установленного на консоли гидроциклона дополнительно оснащенного насадком, угловым переходником и игольчатым клапаном.

Годовая экономическая эффективность предлагаемой установки по сравнению с известной составляет 11 тыс. руб. J /svJH --:-f-.f-f jf 16 i,i - « 0 1

1. ИГЛОФИЛЫРОВАЯ УСТАНОВКА ВАКУУМНОГО ВОДОПОНИЖЕНИЯ. включающая приемную и грязевую е.мкости, распределительную камеру, сооб щенные с ней центробежный насос и сбросной водовод с поплавковым клапаном, эжектор, отражатель потока, вакуу.мный водокольцевой насос с водоотделителем и коллектор с иглофильтрами, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат, металлоемкости и повышения надежности, она снабжена объединяющим приемную и грязевую емкости циркуляционным баком с расположе} ным между емкостями перетивным коробом, имеющим торцовую стенку, и гидроциклоном с впускным, шламовым и сливным патрубками, соединенными соответственно с нагнетательной частью центробежного насоса, грязевой емкостью и вакуумным насосом, грязевая емкость имеет наклонное дно, консольный выступ и примыкающий к верхней части выступа щиток, образующий у ее дна щламонакопитель, шламовый патрубок-установленные на нем угловой переходник и насадок, последнийпоперечно расположенный ограничитель, выходящее в угловой переходник сливное отверстие и перекрывающий отверстие игольчатый клапан, сопло, диффузор и приемная камера эжектора сообщены ч соотI ветственно с распределительной камерой, переливным коробом и коллектором, отра(Л жатель потока соединен с диффузором, торцовая стенка короба расположена с зазором относительно стенки циркуляционного бака, а вакуумный насос через водоотделитель сообщен посредством перепускного трубопровода с грязевой емкостью, причем гидроциклон с грязевой емкостью соединен через ее консольный выоо ступ, а ось насадка расположена под углом 43-47° к продольной оси гидроцикло ;о на. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что диффузор выполнен в сечении круглым, а отражатель потока - в виде изогнутого по радиусу торца диффузора козырька.

38

11 J4

59

1 I ff-0 2

.37

35

33

6

.З