Установка для таяния снега (варианты)
INSTALLATION FOR SNOWMELT (VERSIONS)

Изобретение относится к устройствам для утилизации снего-ледовой массы, а именно к устройствам принудительного таяния снега, и может быть использовано в городском хозяйстве для утилизации снего-ледовой массы, полученной при очистке городских территорий (автомобильных дорог, внутриквартальных территорий, территорий промышленных объектов и др.), разделения на фракции и удаления содержащихся в снего-ледовой массе мусорных включений.
Известна «Снеготаялка», патент на полезную модель №96874 (Е01Н 5/10), которая состоит из приемного бункера прямоугольной формы с днищем, внутренней и наружной обогреваемыми боковыми стенками, грязесборника, источника теплоносителя, который подается в нижнюю обогреваемую часть приемного бункера и душевого коллектора, который выполнен в виде закольцованных труб по периметру верхней части приемного бункера, с направленными на снежную массу соплами. Снежная масса находится в съемных контейнерах, установленных на днище бункера. В контейнерах задерживается мусор, находящийся в снеге, и при необходимости контейнеры могут быть извлечены для удаления мусора. Через перфорированную внутреннюю стенку бункера талая вода поступает в грязесборник, отстаивается и направляется в канализацию, а мелкий мусор удаляется по мере скапливания илонасосом.
К недостаткам данного устройства следует отнести большие энергопотери, связанные с расходом тепловой энергии на нагрев бункера, потерей тепла при орошении снежной массы, необходимость периодической очистки решетки мусорных контейнеров и применение дополнительных механизмов (илоотсоса) для очистки дна колодца.
Известна «Установка для таяния снега», патент на полезную модель №109155 (Е01Н 5/10), содержащая ванну, разделенную на сообщенные между собой отсеки, один из которых предназначен для сбора снега, первое теплообменное средство для нагрева, предназначенное для нагрева талой воды ванны, и второе теплообменное средство для нагрева, связанное с источником тепла, а также систему подачи нагретой воды в отсек для сбора снега, включающую в себя насос, установленный в ванне и соединенный трубопроводами с распределительным коллектором подачи нагретой воды, при этом указанные первое и второе средства для нагрева выполнены с обеспечением взаимодействия между собой для передачи тепла от второго средства к первому, а указанный источник тепла представляет собой топливное устройство, обеспечивающее нагрев второго теплообменного средства для нагрева.
К недостаткам данного устройства можно отнести наличие двух теплообменных устройств, что создает пониженный коэффициент полезного действия, потерю тепла при орошении снежной массы, трудоемкость утилизации мусора из установки, т.к. необходимо остановить установку и произвести полный слив воды из емкости для удаления мусора. Кроме того, наличие двух насосов и двух теплообменников приводит к увеличению стоимости установки и понижению надежности.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному устройству является «Установка снегоплавильная», патент на полезную модель №121822 (Е01Н 5/10), состоящая из бака с расположенным внизу теплообменником, по трубам которого пропускается горячая вода, системы теплоснабжения, системы слива талой воды, системы орошения, системы очистки, которая выполнена в виде размещенного в нижней части бака и закрепленного на задрайках технологического люка, очистного устройства, адаптированного к форме очищаемой поверхности.
Недостатками данной установки являются энергопотери при орошении снежной массы, необходимость остановки устройства для очистки бака от мусора и мусорные включений, а также то, что мусор не разделяется на фракции по крупности.
Задачей настоящего изобретения является создание экономичной, легко эксплуатируемой и надежной установки для таяния снега и способной разделять на фракции мусорные включения, находящиеся в снего-ледовой массе.
Поставленная задача решается тем, что в установке для таяния снега, содержащей корпус, теплообменную систему, систему слива талой воды, систему утилизации мусора в корпусе расположены две жестко соединенные с корпусом наклонные пластины и три соосно установленных с зазорами между собой трубообразных элемента, причем первая пластина жестко соединена по торцу с наружным трубообразным элементом и по внешней поверхности с выступающим внутренним трубообразным элементом, над которым с зазором закреплен защитный экран, вторая пластина жестко соединена по торцу со средним, расположенным между пластинами, трубообразным элементом, во внутреннем трубообразном элементе расположена теплообменная система, содержащая нагревательный элемент и гребной винт, установленный с возможностью вращения на валу, при этом первая пластина, выполненная с перфорацией между корпусом и внешним трубообразным элементом, соединена с приемным устройством для крупного мусора, нижняя пластина соединена с приемным устройством для мелкого мусора.
Также поставленная задача может решаться тем, что в установке для таяния снега, содержащей корпус, теплообменную систему, систему слива талой воды, систему утилизации мусора, в корпусе расположены две жестко соединенные с корпусом наклонные пластины и три соосно установленных с зазорами между собой трубообразных элемента, причем первая пластина жестко соединена по торцу с наружным трубообразным элементом и по внешней поверхности с выступающим внутренним трубообразным элементом, над которым с зазором закреплен защитный экран, вторая пластина по торцу соединена со средним, расположенным между пластинами, трубообразным элементом, при этом первая пластина, выполненная с перфорацией между корпусом и внешним трубообразным элементом, соединена с приемным устройством для крупного мусора, нижняя пластина соединена с приемным устройством для мелкого мусора, а теплообменная система выполнена в виде центробежно-барботажного аппарата, с одной стороны соединенного с нагревателем воздуха, а с другой стороны патрубком подачи воды в центробежно-барботажный аппарат, расположенным на дне корпуса, и патрубком удаления воды из центробежно-барботажного аппарата, расположенным во внутреннем трубообразном элементе, с установкой для таяния снега.
На фиг. 1 изображена установка для таяния снега с теплообменной системой, содержащей нагреватель и гребной винт.
На фиг. 2 изображена установка для таяния снега с использованием для теплообменной системы центробежно-барботажного аппарата.
Установка для таяния снега состоит из корпуса 1, внутри которого расположены наклонная пластина 2, наклонная пластина 3, и три соосно установленные с зазором между собой трубообразных элемента: наружный 4, средний 5, внутренний 6. Наклонная пластина 2 по периметру жестко соединена с корпусом 1 и с торцом наружного трубообразного элемента 4, причем пластина между корпусом 1 и наружным трубообразным элементом 4 выполнена перфорированной с размером отверстий, например 1-2 мм, для прохождения мелкого мусора (песка). Наклонная пластина 3 по периметру жестко соединена с корпусом 1 и с торцом среднего трубообразного элемента 5.
Пластина 2 соединена с контейнером 7 для сбора крупного мусора, расположенным в корпусе 1, в который крупный мусор сползает по наклонной пластине 2 и оседает на дно контейнера 7. При наполнении контейнера 7 мусором его поднимают и мусор удаляют.
Наклонная пластина 3 соединена с контейнером 8 для мелкого мусора посредством патрубка 9 с перекрываемым краном. Для слива талой воды корпус 1 на уровне дна соединен с трубой 10, которая разделяется на два патрубка: патрубок 11, служащий для слива талой воды во время работы, расположенный по высоте установки и ответвленный выше места соединения наклонной пластины 2 с корпусом 1, и патрубок 12, служащий для полного слива воды из системы. Над корпусом 1 для задержки крупногабаритного мусора установлена решетка 13, которую можно поднимать для удаления мусора с решетки. Защитный экран 14 установлен над внутренним трубообразным элементом 6 и предохраняет от попадания в него снего-ледовой массы, что нарушило бы циркуляцию воды.
По первому варианту теплообменная система выполняется следующим образом. Во внутреннем трубообразном элементе 6 расположен гребной винт 15, установленный на валу 16, который приводится во вращение двигателем 17. Над гребным винтом 15 расположен нагреватель 18, выполненный в виде закольцованных змееобразно расположенных труб, по которым протекает горячая вода, нагреваемая электрическим или газовым источником (на чертеже не показано).
По второму варианту при выполнении теплообменной системы с использованием центробежно-барботажного аппарата 19 в дно корпуса 1 вмонтирован патрубок 20, через который забирается талая холодная вода и пропускается через центробежно-барботажный аппарат 19. Внутри центробежно-барботажного аппарата 19 производится теплообмен между нагретым с помощью нагревателя 21 воздухом и талой водой, затем через патрубок 22 горячая вода подается во внутренний трубообразный элемент 6.
Установка для таяния снега работает следующим образом.
В варианте, когда теплообменная система содержит нагреватель и гребной винт, перед началом плавления снего-ледовой массы корпус 1 необходимо заполнить водой до уровня перелива в патрубке 11. Затем включается двигатель 17, приводящий во вращение гребной винт 15, поток воды, создаваемый гребным винтом 15, движется вверх по внутреннему трубообразному элементу 6, в котором вода нагревается от нагревателя 18, ударяется в установленный сверху экран 14, огибает его и поступает в верхнюю часть зоны плавления, в которую также подается снего-ледовая масса, прошедшая через решетку 13. Далее под действием турбулентности вода смешивается со снегом и, передавая ему полученную от нагревателя тепловую энергию, растапливает снег. Затем вода проходит через перфорированную часть наклонной решетки 2, огибает образованный трубообразными элементами 4, 5, 6 лабиринт и поступает далее в нижнюю часть корпуса 1. Потом поток холодной воды гребным винтом 15 опять поднимается по внутреннему трубообразному элементу 6, нагревается от нагревателя 18 и цикл повторяется.
В процессе таяния снежной массы в воде в корпусе 1 крупный мусор скатывается по наклонной перфорированной пластине 2 в контейнер 7, а мелкий мусор (песок), проходя через перфорированную часть пластины 2, ударяется о наклонную пластину 3 и поступает по трубопроводу 9 в контейнер 8 для мелкого мусора. Контейнер 7 вынимается при помощи крана для извлечения мусора, это необходимо делать тогда, когда основная часть очередной порции расплавлена, чтобы в отсутствие контейнера в полость не попадал крупный мусор, который вследствие своей тяжести оседает в начальный период плавления. Контейнер 8 во избежание вытекания воды во время работы герметично соединен с трубопроводом 9, но когда возникает необходимость его опорожнения, кран трубопровода 9 перекрывается, контейнер 8 открывается и опорожняется.
Талая вода через трубу 10 и патрубок 11 может сливаться в городскую канализацию. При необходимости (в случае устранения неполадок, либо при окончании работы) сброс воды из корпуса осуществляется через открытие патрубка 12. При засорении перфорированной решетки 2 следует включить «обратный ход» гребного винта 15, и поток воды, направленный в противоположную сторону, очистит перфорированную часть пластины 2.
В варианте выполнения теплообменной системы с использованием центробежно-барботажного аппарата 19, также первоначально корпус 1 заполняется водой, затем вода через патрубок 20 поступает в цетробежно-барботажный аппарат 19, нагревается за счет подачи горячего воздуха от нагреватель 21 и через патрубок 22 под давлением горячая вода подается во внутренний трубообразный элемент 6. Затем горячая вода поднимается вверх, ударяется об экран 14, огибает его и поступает в верхнюю часть зоны плавления, в которую также подается снего-ледовая масса, прошедшая через решетку 13. Далее под действием турбулентности вода смешивается со снегом, передавая ему тепловую энергию, и снежная масса тает. Затем вода проходит через перфорированную часть наклонной решетки 2, огибает образованный трубообразными элементами 4, 5, 6 лабиринт и поступает в нижнюю часть корпуса 1. Далее холодная вода опять забирается в центробежно-барботажный аппарат 19, нагревается в нем и через патрубок 22 поступает под давлением во внутренний трубообразный элемент 6 и цикл повторяется вновь. Крупный мусор скатывается по наклонной перфорированной пластине 2 в контейнер 7, а мелкий мусор (песок), проходя через перфорированную часть пластины 2, ударяется о наклонную пластину 3 и поступает по трубопроводу 9 в контейнер 8 для мелкого мусора. Контейнер 7 вынимается краном для извлечения мусора, это необходимо делать тогда, когда основная часть очередной порции расплавлена, чтобы в отсутствие контейнера в полость не попадал крупный мусор, который вследствие своей тяжести оседает в начальный период плавления. Контейнер 8 во избежание вытекания воды во время работы герметично соединен с трубопроводом 9, но когда возникает необходимость его опорожнения, кран на трубопроводе 9 перекрывается, контейнер 8 открывается и опорожняется. Слив талой воды также производится через трубу 10 и патрубок 11, например, в городскую канализацию.
Таким образом, предложенная установка для таяния снега экономична, легко эксплуатируется и позволяет разделять мусорные включения, содержащиеся в снего-ледовой массе, на фракции, выделяя крупный мусор и мелкий (песок), не прерывая процесс плавления снега. Выделенный песок можно вторично использовать в городском хозяйстве.