Безбашенная водокачка Советский патент 1992 года по МПК E03B11/02 

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям по изучению дисциплины сельскохозяйственное водоснабжение.

Предложенная установка позволяет провести исследования гидравлических процессов, изучать устройство и рабочий процесс безбашенной водокачки, а также входящих в нее аппаратуры гидравлических систем и контрольно-измерительных приборов.

Основная задача сводится к расчету воздушно-водяного котла, сводящемуся к определению его вместимости Vk, минимального Pi и максимального Р2 давлений воздуха, допустимого числа включения насоса (циклов) в час п, максимального часо - вого расхода рчмакс. регулирующего объема AVp, под которым поднимается объем воды, выдавливаемой сжатым воздухом из котла за один цикл.

Необходимо также учесть, что мертвый запас .воды VM принимают 30% от расчетного регулирующего объема AVP на случай избежания попадания воздуха в нагнетательный трубопровод системы.

Приняв приближенно изменение состояния воздуха изометрическим, т.е. происходящим при постоянной температуре в котле, рассматривается процесс сжатия и расширения воздуха в котле, который подчиняется известному закону Бойля-Мариот- та:

PiVi - PaV2 - const(1)

где Vi - максимальный объем воздуха в котле при минимальном уровне воды (до нагнетания);

а

о

Јь 00

V2 - минимальный объем воздуха в котле при максимальном уровне воды (после нагнетания);

Pi - начальное минимальное давление воздуха, соответствующее высоте водона- порной башни Hi (Избыточное давление воздуха в kotiie PI Hi/10,33, абсолютное давление - на; 1 м больше - Рабе Pi + 1);

Р2 - конечное максимальное давление бозДуха, создающее требуемый напор.

Объем Vi до заполнения воздушно-водяного котла водой будет равен вместимости Vk котла, т.е.

АУР - Avp Avp 1- а 1 -(0,6... о,8

Vi vK1 Р)

где AVp - регулирующий объем или полезный объем, равный

AVD

Q чмакс

Q

чмакс

(3)

Р - 4-п где Оч макс - максимальный часовой расход воды;

п - максимальное число включения насоса в час, .f

Подставив AVP в уравнение (2), м ожно найти объем Vi:

Qчмакс

Vi (4)

4(1 -«)

Известна установка, включающая на- сое, всасывающий напорный и распределительный трубопроводы, воздушно-водяной бак, снабженный предохранительным клапаном и регулятором запаса воздуха (см. а.с. СССР №632803. кл. Е 03 В 11/02,1977).

Известная установка имеет низкую производительность и является-весьма энергоемкой, т.к. отключение насоса и подача жидкости в распределительный трубопровод производится лишь при достаточном достижении максимального уровня воды в Накопительной емкости. Следовательно, увеличивается время подачи рабочего тела к потребителю при периодическом заполнении и опорожнении емкости, и необходима дополнительная энергия на ее заполнение и подъем груза.

В случае же одновременного забора и подачи жидкости уровень ее в нагнетательной емкости не достигает своего макси- мального значения, что влечет за собой непрерывную работу насоса и менее экономичный режим работы установки. Наиболее близкой из известных по своей технической сущности и достигаемо- му результату является автоматическая на- сосная установка с гидропнёвматичёским баком, описанная в Справочнике по сельскохозяйственному водоснабжению (авто5

10

, 15

0

5

0 5

0 5

0 5

ры В.П.Логинов, Л.М.Шуссер) и содержащая насос, электродвигатель, резервуар, всасывающий нагнетательный и подающий трубопроводы, манометры, воздушно-водяной котел и регулятор запаса воздуха.

Недостатком этой установки является низкая производительность работы и малая надежность установки, что связано с необходимостью вручную открывать и закрывать задвижки для забора и подачи жидкости, Кроме того, в данной установке отсутствует возможность наглядного изучения гидравлических процессов.

Целью настоящего изобретения является уменьшение энергозатрат и расширение демонстрационных возможностей установки, - . .- ;..-.

Поставленная цель достигается тем, что в безбашенной водокачке, включающей резервуар с водой, насос с электродвигателем и всасывающей трубой, подающую и нагне- Тательную трубы, сообщенные посредством перепускной трубы с воздушно-водяным котлом, оборудованным водомерным стеклом, предохранительным клапаном и реле давления, соединенным через пульт управления с электродвигателем, согласно изобретению установлен в воздушно-водяном котле и соединен с электронасосбм через пульт управления электроконтактный манометр и трехходовой клапан с подпружиненной перекидной заслонкой, не перекрываемый канал которого соединен с днищем котла посредством перепускной трубы, а два других канала - с нагнетательной и подающей трубами, при этом водомерное стекло выполнено в виде трубки, один конец которой размещен в нижней части котла, а другой - в верхней его части.

Сопоставление предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием трехходового клапана с подпружиненной перекидной заслонкой, определенным образом соединенного с днищем котла и с нагнетательной и подающей трубами, оснащением нагнетательной трубы цифровым водоечетчйком, подающей трубы диафраг- Мённь1м расхЬдо мероМи задвижкой, оборудованием воздушно-водяного котла электроконтактным манометром: и водомер ной трубкой, что вкупе ведет к изменению технологического режима работы установки.-: :.... ; ... : .

Достижение положительного эффекта, заключающегося в уменьшении энергозатрат путём периодической работы .-Насосного агрегата, расширении демонстрационных возможностей установки вследствие наглядности исследования гидравлических

процессов, становится возможным за счет наличия трехходового клапана с подпружиненной перекидной заслонкой, цифрового водосчетчика, позволяющего измерить суммарный объем поступающей воды, диафраг- менного расходомера, измеряющего мгновенный расход воды, водомерной трубки и электроконтактного манометра, разме- щенных определенным образом на воздушно-водяном котле.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена схема безбашенной водокачки в исходном положении: на фиг.2 представлена схема установки в момент подачи жидкости из резервуара к воздушно-водяному котлу; на фиг.З показана схама водокачки в момент выдачи рабочего тела потребителю

Предлагаемая безбашенная водокачка включает центробежный насос 1, электродвигатель 2, резервуар 3, автоматический пульт управления 4, всасывающий трубопровод 5, снабженный приемным клапаном 6 с сороудерживающей решеткой, запорно- регулирующей задвижкой 7 и вакуумметром 8, нагнетательный трубопровод 9, оборудованный манометром 10 и цифровым водо- счетчиком 11, трехходовый клапан 12, в корпусе 13 которого находится перекидная заслонка 14, меняющая с помощью возвратной пружины 15, установленной на штоке 16, положение от седла 17 входного канала 18 до седла 19 выпускного канала 20, соединяя поочередно перепускной канал 21 с одним из вышеуказанных каналов. Клапан 12 расположен между трубопроводами1 нагнетательным 9, подающим 22, содержащим манометр 23, запорно-регулирующую задвижку 24, дифференциальный манометр 25, расходомер 26 и запсрно-регулирующую задвижку 27 и нагнетательно-подающим трубопроводом 28 с запорно-регулирую- щей задвижкой 29 Трубопровод 28 соединен с впускным каналом 30 днища воздушно-водяного котла 31 (гидропневматического резервуара), оснащенного регулятором запаса воздуха 32, водомерной трубкой 33, предохранительным клапаном 34, электроконтактным манометром35 и реле давления 36.

В исходном положении перекидная подпружиненная заслонка трехходового клапана находится в условиях первой рабочей позиции,

Устройство действует следующим образом. Перед началом работы открывают все запорно-регулирующие задвижки 7, 24, 27, 29. При помощи запорно-регулирующей задвижки 24 устанавливают минимальный

уровень воды в воздушно-водяном котле 31, затем задвижку закрывают.

Включение электродвигателя 2 обеспечит всасывание жидкости из резервуара 3

через приемный клапан 6 с сороудерживающей решеткой по трубопроводу 5 в насос 1 и по нагнетательному трубопроводу 9 подачу ее через цифровой счетчик (водомер) 10, измеряющий суммарный объем воды, прошедший через водомер, к входному каналу 18 трехходового клапана 12. Под давлением воды перекидная заслонка 14 с помощью возвратной пружины 15, установленной на штоке 1б, отожмется к седлу 19 выпускного

канала 20 (вторая рабочая позиция), и вода через перепускной канал 21 клапана 12 по нагнетательному трубопроводу 28 и открытую запорно-регулирующую задвижку 29 начнет поступать в воздушно-водяной котел

31. С увеличением объема жидкости воздушная подушка уменьшается, давление в резервуаре 31 возрастет. При достижении максимально допустимой величины давления реле давления 36 или электроконтэктный манометр 35 дают импупьс на автоматический пульт управления 4, который обеспечит электродвигатель 2.

В результате отключения насоса 1 давление в системе от приемного клапана 6 до

трехходового клапана 12 уменьшится, перекидная подпружиненная заслонка клапана 12 отжимается к седлу 17 входного канала 18 (первая рабочая позиция), соединяя на- гнетательно-подающий трубопровод 28 посредством перепускного 21 и выпускного 20 каналов клапана 12с подающим трубопроводом 22 и жидкость через запорно-регулирующую задвижку 24 и диафрагменный расходомер 25-26 будет подаваться к эапорно-регулирующей задвижке 27, открыв которую, обеспечивают поступление воды в резервуар 3.

Уровень наполнения воздушно-аодяно- го котла (от минимума до максимума) и понижение уровня воды в котле фиксируется водомерной трубкой 33, продолжительность работы насоса в течение одного цикла (от минимума до максимума) и время исте- чения жидкости из гидропневматического резервуара - секундомером; количество воды, подаваемой в воздушно-водяной котел - цифровым водосчетчиком (водомером) 11, мгновенный расход воды (от максимума до минимума) - диафрагменным расходомером 25-26. давление в гидролиниях - манометрами 10 и 13, изменения давления (от минимума до максимума) в воздушно-водяном котле - электроконтактным манометром 35 или реле давления 36.

Предлагаемое устройство позволит повысить производительность работы установки за счет автоматизации рабочего процесса и экономии времени проведения занятий, уменьшить энергозатраты, расши- рить демонстрационные возможности работы водокачки вследствие наглядности исследования гидравлических процессов. Формула изобретения 1. Безбашенная водокачка, содержащая резервуар с водой, насос с электродвигателем и всасывающей трубой, подающую и нагнетательную трубы, сообщенные посредством перепускной трубы с воздушно- водяным котлом, оборудованным водомерным стеклом, предохранительным клапаном и реле давления, соединенным через пульт управления с электродвигателем, отнимающаяся тем, что, с целью уменьшения энергозатрат и расширения де- монстрационных возможностей водокачки

при ее использовании в качестве учебного лабораторного оборудования, она снабжена установленным в воздушно-водяном котле и соединенным с электронасосом через пульт управления электроконтактным манометром и трехходовым клапаном с подпружиненной перекидной заслонкой, неперекрыоае мый канал которого соединен с днищем котла посредством перепускной трубы, а два других канала - с нагнетательной и подающей трубами, при этом водомерное стекло выполнено в виде трубки, один конец которой размещен в нижней части котла, а другой - в верхней его части.

2. Водокачка по п.1,отличающаяся тем, что снабжена цифровым водосчетчи- ком, установленным на нагнетательной трубе, диафрагменным расходомером и задвижкой, установленными на подающей трубе.

Использование: водоснабжение, а именно в качестве учебного лабораторного оборудования. Сущность изобретения, безбашенная водокачка имеет резервуар с водой, насос, электроконтактный манометр, установленный в воздушно-водяном котле и соединенный с электронасосом через пульт управления и трехходовой клапан с подпружиненной перекидной заслонкой, неперекрываемый канал которого соединен с днищем котла посредством перепускной трубы, а два других канала - с нагнетательной и подающей трубами. Уровень воды в воздушно-водяном котле фиксируется водомерной трубкой, продолжительность работы и время истечения жидкости из гидропневматического резервуара - секундомером, количество воды, подаваемой в воздушно-водяной котел - цифровым водо- счетчиком, мгновенный расход воды - диаф- рагменным расходомером, давление в гидролиниях - манометрами, а изменения давления в воздушно-водяном котле - электроконтактным манометром и реле давления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил, СО

Irtf

-$&$$ .

фиг.

ЗУ

34

ВозЭлк

щ

ci