Устройство для промывки гидросооружений от наносов Советский патент 1992 года по МПК E02B7/42 

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для удаления наносов из отстойных камер и других водоемов, использующихся для забора воды для нужд сельскохозяйственного водоснабжения.

Целью изобретения является экономия воды и повышение эффективности промывки.

На фиг. 1 показано гидросооружение и устройства для его промывки, общий вид; на фиг. 2 - датчик наносов.

Устройство состоит из установленных на дне отстойной камеры 1 в начале и в конце ее мембранных датчиков 2 и 3 наносов, каждый из которых состоит из мембран 4 и 5, жесткие центры которых соединены штоком 6.

Корпус датчика разделен мембраной 5 с меньшей площадью на полость и проточную камеру, при этом полость 7 соединена с источником сжатого воздуха, т.е. заполнена сжатым воздухом, который нагнетают, например, с помощью компрессора или насоса до заданного давления, зависящего от давления накапливающихся сверху нано- сов. Проточная камера 8 связана входным трубопроводом 9 с источником 10 воды, давление которого не превышает давления сжатого воздуха в полости 7, и выходным трубопроводом 11 - с гравитационным гид- роприводом. Гравитационные гидроприводы содержат емкости (открытые) 12 и 13, кинематически связанные трособлочной передачей с гибкими тягами 14 и 15 и блоками 16 и 17 - с противовесами 18 и 19. Гибкие тяги 14 и 15 дополнительно соединены с рычагами пневмораспределителей 20, 21 и пневмоклапанов 22, 23 гидравлического блока управления устройством. Первые входы пневмораспределителей 20 и 21 соеди- нены трубопроводами 24, 25 с источником сжатого воздуха, а вторые входы - с атмосферой. Выход пневмораспределителя 20 соединен трубопроводом 26 с трубопроводом 27 через второй пневмораспределитель 28 блока управления, второй вход последнего - с атмосферой.

Второй пневмораспределитель кинематически связан с первым мембранным приводом 29 с противовесом 30. Выход первого пневмораспределителя трубопровода 26 соединен также с полостями второго и третьего мембранных приводов 31 и 32, штоки которых (толкатели) 33, 34 взаимодействуют посредством пружин 35 сжатия с шариками 36, расположенными в направляющих 37. Гибкая тяга 15 снабжена втулкой 38 с сужением 39 (кольцевой канавкой). Пневмораспределитель 21 связан трубопроводом 40 с пневмораспределителем41 на

входе блока управления, пневмораспределитель 41 - с поплавковым датчиком 42 уровня воды в отстойной камере 1 и трубопроводом 43 - с пневмоклапаном 23, причем последний связан трубопроводом 44 с нижней емкостью 45, установленной на коромысле 46 пневмогидравлического затвора-автомата.

Гидравлическая трубка 47 соединяет нижнюю 45 и верхнюю 48 емкости, причем верхняя емкость сообщена с атмосферой. Коромысло 46 затвора связано гибкой тягой 49 с пневмоклапаном 50, выход которого соединен с источником сжатого воздуха, а трубопроводом 51 - с расположенными на дне и боковых стенках отстойной камеры 1 перфорированными трубопроводами 52. Для забора воды используется сифон 53.

Устройство работает следующим образом.

В камере 1 наносы выпадают на дно и по откосам боковых стенок камеры 1. Над мембраной 4 каждого из датчиков наносов накапливается определенное количество наносов. В процессе накопления наносов сила, действующая от суммарного давления воды и наносов на мембрану 4 с большей площадью, превысит силу, действующую на мембрану 5 с меньшей площадью от силы давления сжатого воздуха, заключенного в полости 7. При этом жесткий центр мембраны 4 закрывает входной оголовок выходного трубопровода 11, прекращая поступление воды в емкости 12, 13 гравитационных гидравлических приводов.

Накопление наносов в отстойной камере происходит постепенно со стороны движения водного потока (справа-налево по чертежу). При достижении определенного уровня наносов в камере 1 над датчиком наносов 2 прекращается подача воды к емкости 12 первого гравитационного гидропривода. Вода из емкости 12 вытекает через калиброванное отверстие, вследствие чего емкость опорожняется, и противовес 18сво- им весом, преодолевая вес пустотелой емкости, перемещает гибкую тягу 14, и вместе с ней рычаг первого пневмораспределителя 20. Упор последнего сжимает пружину его нижнего клапана, который открывается и соединяет с источником сжатого воздуха посредством трубопроводов 24, 26 полости мембранных приводов 29, 31 и 32 и вход пневмораспределителя 28.

Внутренняя полость мембранного привода 29, расширяясь вверх, преодолевает усилие противовеса 30. и посредством рычага пневмораспределителя 28 преодолевает усилие пружины его нижн.его клапана. Последний открывается и по трубопроводу 27

сжатый воздух подводится к входу пневмок- лапзн.а22. Мембраны пневмоприводов 31 и 32 через толкатели 33, 34 сжимают пружины 35, которые прижимают шарики 36 к втулке 38. При дальнейшем накоплении наносов в отстойной камере призма наносов захватывает область над датчиком 3. Мембрана 4 датчика 3 прикрывает входной оголовок выходного трубопровода 10, и поступление воды в емкость 13 второго гравитационного гидравлического привода прекращается. Вода через калиброванное отверстие в емкости 13 вытекает, и она опорожняется. Так как вес противовеса 19 больше суммы силы собственного веса емкости 13, силы пружи- ны клапана 22, силы пружины верхнего клапана пневмораспределителя 21 и сил трения шариков 36 фиксатора о втулку 38, поэтому противовес 19 перемещается вниз, производя переключение клапанов, кине- матически связанных с гибкой тягой 15 пневмораспределителей.

При этом шарики 36 фиксатора входят в кольцевую канавку 39 штока 38 и пневмок- лапан 23 закрывается, а верхний клапан пневмораспределителя 21 открывается, т.е. пневмораспределитель 21 и пневмоклапан 23 отсоединяют емкость 45 пневмогидрав- лического затвора от источника сжатого воздуха. Затвор закрывается, и сооружение готово к промыв.ке.

При промывке отстойной камеры 1 фиксатор находится в положении, когда пневмоклапан 22 открыт и сжатый воздух по трубопроводу 44 поступает в нижнюю ем- кость 45 пневмогидравлического затвора 46. Вода через гидравлическую трубку 47 вытесняется из нижней емкости в верхнюю, и затвор открывается, начинается цикл смыва наносов. В момент полного открытия за- твора рычаг пневмораспеделителя 50 через гибкую связь 49 взаимодействует с коромыслом затвора 46. В результате открывается пневмоклапан 50 и сжатый воздух поступает в перфорированный трубопровод 52, расположенный на дне камеры и по ее откосам. Вырываясь через отверстия перфорированного трубопровода., сжатый воздух разрыхляет слежавшиеся наносы с одновременным насыа ением ими потока и транспортированием их в нижний бьеф сооружения.

Формирование, разработка и транспортировка такого потока с наносами происходит активно как по всей длине, так и по ширине отстойной камеры 1, чго приводит к сокращению времени промывки наносов на 25-30% и экономии поливной воды.

Как правило смыв наносов интенсивно протекает у щитового отверстия. Поэтому

вначале освобождается от наносов датчик наносов 3. Внешняя сила давления на мембрану 4 уменьшается. Сжатый воздух, находящийся в полости 7, воздействует на мембрану 5 и через шток б отодвигает жес- ткий центр мембраны 4 от входного оголовка выходного трубопровода 11, в результате чего вода через проточную камеру 8 поступает в емкость 13 гравитационного гидравлического привода. Поскольку объем поступающей воды больше, чем расход воы, вытекающей из емкости через калиброванное отверстие в дне, суммарный вес воды и вес емкости 13 становятся больше веса противовеса 19 и сил сжатия пружин пневмораспределителя 21 и клапанов 22, 23. Однако фиксатор - кольцевая канавка на втулке 38 с подпружиненными шариками 25 - удерживает в исходном положении гидравлический привод, вследствие чего пневмо- гидравлический затвор не закрывается. При окончательном смыве призмы наносов и над датчиком 2 вода поступает в емкость 12 другого гравитационного гидравлического привода. При заполнении последней суммарная сила веса воды и веса емкости 12 превышает силу веса противовеса 18 и рычаг пневмораспределителя 20 переводится в противоположное положение, нижний клапан пневмораспределителя 20 закрывается, а верхний - открывается.

В результате этого из всех трех мембранных приводов 29, 31, 32 сжатый воздух по трубопроводу 26 сбрасывается в атмосферу, противовес 30 (груз) запорного органа 29 своим весом преодолевает усилие пружины верхнего клапана пневмораспределителя 28 и отрывает его. Усилие прижатия шариков 36 к кольцевой канавке на втулке 38 резко ослабевает, поэтому под воздействием наполненной водой емкости 13 шарики 36 фиксатора выходят из зацепления с круговой канавкой 39 штока 38, наполненная водой емкость 13 переводит в противоположное положение рычаги пневморас- пределигеля 21 и клапанов 22, 23.. При этом пневмоклапан 22 перекрывает тракт выхода сжатого воздуха из нижней емкости 45 пневмогидравлического затвора, а пневмоклапан 23 перекрывает выход сжатого воздуха через трубопроводы 43. 44 и верхний клапан пневмораспределителя 41, котр- рый открыт так как при промывке уровень воды в верхнем бьефе меньше заданного и поплавковый датчик 42 своим весом открывает верхний клапан пневмораспределите- ля41.

Нижняя емкость 45 пневмогидравлического затвора соединяется с атмосферой, поэтому сжатый воздух выходит-из нее, и

вода из верхней емкости 48 перетекает в нижнюю. Затвор прикрывается, повышая уровень воды в верхнем бьефе сооружения до заданного. Пневмораспределитель21 через нижний клапан и трубопроводы 25 и 40 соединяет пневмораспределитель 41 с источником сжатого воздуха. После этого пневмогидравлический затвор полностью переводится на поддержание заданного уровня в верхнем бьефе сооружения за счет поплавкового датчика 42 и пневмораспре- делителя 41. При закрытии пневмогидрав- лического затвора, с коромыслом 46 которого через гибкую тягу 49 связан рычаг пневмоклапана 50, последний закрывается и сжатый воздух прекращает поступать в перфорированные трубы 52. При дальнейшей работе процесс повторяется.

Конструкция двухмембранного датчика наносов и фиксатора с мембранными приво- дами 31, 32, а также размещение на дне и на боковых стенках отстойной камеры 1 перфорированных трубопроводов 52, соединенных с источником сжатого воздуха через клапан 50, рычаг которого через гибкую тягу 49 связан с коромыслом 46 затвора, позволяет эффективно применять данное устройство для автоматизированной промывки отстойников. Это значительно повышает эффективность промывки камеры отстойни- ка от наносов меньшим сбросным расходом и в течение меньшего времени работы на сброс. Кроме того, устройство позволяет забирать воду, например, сифоном в полиг вную систему, очищенную от наносов, т.е. необходимого качества и расхода. При этом повышается производительность промывки и работы устройства за счет взмучивания (разрыхления) наносов как по дну, так и по всей ширине отстойной камеры в процессе работы устройства.

Эффективность работы устройства достигается тем, что при открытии затвором сливного отверстия живое сечение потока резко уменьшается, вызывая резкое увели- чение скорости и транспортирующей способности взмученного потока, что способствует сокращению времени промыва в несколько десятков раз и уменьшению удельного объема воды на смыв 1 м нано- сов. Производительность труда увеличивается не менее чем в 10 раз, а себестоимость очистки снизится в 3-5 раз. При этом активное разрыхление отложившихся (слежавшихся твердой массой) наносов сжатым воздухом по всему сечению отстойной камеры во время промывки наносов на 25-30% сокращает время промывки наносов. Следует отметить, что конструкция описанного ус- тройства может быть значительно

унифицирована, поскольку в качестве пневмоклапанов 22, 23 и 50 могут быть использованы (см. фиг. 1) пневмораспреде- лители той же конструкции, что и распределители 20, 21, 28 и 41, но с одним заглушенным выходом (верхним в пневмо- распределителе 22 и нижним в распределителях 23 и 50).

Общая экономия от применения устройства составляет не менее 34 тыс. рублей на одно гидросооружение.

Формула изобретения 1. Устройство для промывки гидросооружений от наносов, содержащее отстойную камеру, в конце которой установлен затвор с приводом от наклонного коромысла с размещенными на его верхнем и нижнем концах, сообщенными между собой, емкостями, верхняя из которых сообщается с атмосферой, а нижняя герметична, источник сжатого воздуха, а также датчик уровня воды в отстойной камере, связанный с пнев- мор аспределителем на входе пневмогид-; равлического блока управления затвором, и датчик наносов в начале отстойной камеры, отличающееся тем, что,.с целью экономии воды и повышения эффективности промывки, оно снабжено перфорированными трубопроводами, размещенными на дне и боковых стенках отстойной камеры, подключенными к источнику сжатого воздуха через первый клапан блока управления, кинематически связанный с коромыслом, вторичным датчиком наносов, установленным в конце отстойной камеры, двумя гравитационнымигидроприводами, связанными соответственно с выходами датчиков наносов вначале и в-конце отстойной камеры, и тремя мембранными пневмоприводами, причем выходной элемент первого гравитационного гидропривода связан со штоком первого пневмораспреде- лителя.блока управления, выходной элемент первого мембранного привода связан со штоком второго пневмораспределителя блока управления, а выходной элемент второго гравитационного гидропривода кинематически связан со штоками второго и третьего пневмоклапанов и третьего пневмораспределителя блока управления и снабжен фиксатором, при этом два входа, первого пневмораспределителя соединены с источником сжатого воздуха и с атмосферой, а выход - с входом второго пневмораспределителя и с управляющими полостями всех мембранных приводов, второй вход второго пневмораспределителя соединен с атмосферой, а выход - с входом второго пневмоклапана, выход которого соединен с нижней емкостью, соединенной также через третий пневмоклапан с выходом пнев- мораспределителя на входе блока управления, один вход которого соединен с атмосферой, а второй - с выходом третьего пневмораспределителя, один вход которого соединен с атмосферой, а второй - с источником сжатого воздуха.

2. Устройство по п. отличающееся тем, что датчик наносов выполнен в виде проточной камеры, закрытой двумя мембранами с общим штоком и снабженной входным и выходным трубопроводами, первый из которых соединен с отстойной камерой, а второй - со входом гравитационного гидропривода, причем одна из мембран с большей площадью установлена для отделения проточной камеры от нижней части отстойной камеры с возможностью перекрытия ее жестким центром входного сечения выходного трубопровода, а другая - для отделе- ния проточной камеры от полости,

сообщенной с источником сжатого воздуха. 3. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щее- с я тем, что гравитационный гидропривод выполнен в виде открытой ёмкости с калиброванным сливным отверстием, соединенной трособлочной передачей с противовесом, а фиксатор выполнен в виде установленной в разрыве трособлочной передачи втулки с кольцевой канавкой и двух направляющих с установленными в них пружинами, связанными со штоками мембранных пневмоприводов, и шариками для взаимодействия с кольцевой канавкой.

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для удаления наносов из отстойных камер и других водоемов, использующихся для сельскохозяйственного водоснабжения. Цель изобретения - экономия поливной воды и повышение эффективности промывки. Устройство для промывки гидросооружений от наносов содержит расположенный в конце отстойной камеры 1 затвор, привод которого выполнен в виде двух размещенных на коромысле сообщенных емкостей, а также датчики 2 иЗ наносов соединенные трубопроводом с источником воды, поплавковый датчик 42 уровня, источник сжатого воздуха и блок управления с пневмоклапанамй 22, 23, 50 и пневморасп-. ределителями20, 21,28 и 41, соединенными трубопроводами 24, 25, 26, 27, 40, 43, 44. Для повышения эффективности промывки в устройство введены перфорированные трубопроводы 52, размещенные на дне и боковых стенках отстойной камеры и соединенные через клапан -50, имеющий привод от коромысла затвора 46, с источником сжатого воздуха. Оневмораспредели- тель 20 имеет привод от гравитационного гидропривода с емкостью 12, заполняемой водой через датчик наносов, а распределитель 21 и пневмоклапаны 22 и 23 - от гравитационного гидропривода с емкостью 13, заполняемой водой через датчик наносов 3 в конце остойной камеры (перед затвором). В гибкой тяге 15 этого гидропривода установлена втулка 38 с кольцевой канавкой. Для управления пневмораспределителем 28 используется мембранный привод 29 с грузом 30. Датчики 2 и 3 наносов представляют собой проточную камеру, закрытую двумя мембранами, на меньшую из которых воздействует давление сжатого воздуха, а на большую - давление наносов, причем входной трубопровод проточной камеры соединен с источником воды, а выходной - с емкостью гравитационного гидропривода. Проточная камера 8 снабжена клапаном на входе выходного трубопровода, перекрывающим его под воздействием усилия большей мембраны, т.е. по мере накопления наносов. При накоплении наносов вода в емкости 12 и 13 перестает поступать, грузы 18 и 19 перевешивают и посредтвом гибких тяг 15и 16 переключают пневмоклапаны и и пневмораспределители блока управления. При этом периодически затвор закрывается, а сжатый воздух поступает в трубопровод 52, повышая эффективность промывки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. . СО С