Устройство для сбора загрязнений с поверхности воды

Полезная модель относится к области водоочистных сооружений, в частности к очистке сточных вод, и может быть применена для очистки бытовых и промышленных сточных вод. Полезная модель может также применяться для очистки поверхности открытых водоемов, таких как бассейны, пруды, озера от плавающих листьев, водорослей и мелкого мусора.
Известно устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, (патент на изобретение РФ №2049202, опубл. 27.11.1995), содержащее нефтесборную воронку, нижняя суживающаяся часть которой соединена с гибким всасывающим трубопроводом, отличающееся тем, что оно снабжено крышкой, размещенной над нефтесборной воронкой, и вертикальными направляющими, при этом крышка выполнена с фланцем, внутренний диаметр которого больше диаметра нефтесборной воронки, и оборудована вытяжным вентилятором. При этом крышка и нефтесборная воронка установлены с возможностью вертикального перемещения и фиксации на вертикальных направляющих, жестко закрепленных на дне водоема, чем обеспечивается возможность установки их на границе раздела фаз в зависимости от толщины слоя нефтепродукта. Недостатком данного устройства является то, что для установки нефтесборной воронки на границе двух сред необходимо перемещение полностью всей конструкции относительно вертикальных направляющих, жестко закрепленных на дне водоема, и кроме того, необходимость крепления направляющих на дне водоема усложняет установку устройства в водоеме в целом.
Известно устройство для очистки плавающего мусора с поверхности водоема (патент на изобретение РФ №2724556, опубл. 23.06.2020, Бюл. №18), включающее отстойную емкость, приемное устройство в виде трубы и сбросное устройство для отвода очищенной воды из нижней части в сливной водоем с краном управления процессами сбора загрязненной воды, отстоя и ее слива, отличающееся тем, что в качестве отстойной емкости использован нефтеулавливающий закрытый водоем, а труба снабжена Г-образным отводом, вход которого спущен на глубину закрытого водоема, исключающего захват мусора и/или осадка со дна и поверхности водоема, кран управления установлен над закрытым водоемом, а труба от крана со стороны слива снабжена сверху отверстиями, выполненными с возможностью герметичного перекрытия шибером, причем закрытый водоем выполнен с возможностью поднятия уровня жидкости выше трубы с отверстиями при закрытии крана, а отверстия изготовлены размером, достаточным для пропуска крупного мусора с поверхности закрытого водоема, но не больше внутреннего диаметра трубы, слив трубы снабжен съемной корзиной для сбора мусора, улавливаемого отверстиями. Недостатком данного устройства является отсутствие возможности регулировки размера отверстий для приема мусора, что приводит к излишнему сбросу воды из отстойной емкости.
Известно устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды (патент на изобретение РФ №277186, опубл. 13.05.2022, Бюл. №12), включающее открытый сверху цилиндрический стакан, средство создания вихревой воронки с приводом его вращения и средство откачки собираемых нефтепродуктов. При этом средство создания вихря выполнено в виде упомянутого стакана, снабженного средствами его перемещения по высоте. Недостатком данного устройства является необходимость использования привода для вращения стакана, что усложняет конструкцию устройства и требует дополнительных затрат энергии.
Техническая проблема, решаемая заявляемым устройством, заключается в том, что при всасывании воды вместе с плавающими на ее поверхности загрязнениями в трубопровод посредством насоса с электрическим приводом при нерегулируемом объеме всасываемой воды затрачивается избыточное количество электрической энергии. Технический результат, направленный на решение указанной проблемы, достигается за счет применения простого в изготовлении и управлении предлагаемого устройства, регулирующего объем закачиваемой воды и не препятствующего при этом удалению поверхностных загрязнений, и заключается в снижении затрат электрической энергии на всасывание воды с поверхностными загрязнениями при использовании электрических насосов.
Предлагаемое устройство для сбора загрязнений с поверхности воды, содержит вертикально расположенную воронку для сбора загрязненной воды, нижняя конусообразная часть которой соединена со всасывающим трубопроводом и отличается тем, что верхняя часть воронки состоит из двух полых коаксиальных цилиндров, составляющих кинематическую пару, при этом внутренний цилиндр жестко скреплен с нижней конусообразной частью, а внешний цилиндр может поворачиваться вокруг внутреннего цилиндра, причем оба цилиндра содержат четное количество вырезов, имеющих в сечении форму равнобедренных треугольников равной площади, с вершинами, направленными вниз.
В зависимости от размеров собираемых загрязнений величина угла при вершине треугольника в каждом вырезе внешнего и внутреннего цилиндров может составлять от 25° до 65°, а высота треугольников в каждом вырезе внешнего и внутреннего цилиндров может составлять от 0,5 до 0,75 высоты внешнего цилиндра. В зависимости от состава и консистенции загрязнений устройство может быть изготовлено из металла или пластика. При этом внешний цилиндр может содержать механический или электрический привод для поворота относительно внутреннего цилиндра.
Устройство полезной модели проиллюстрировано чертежами.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство во фронтальной проекции, на фиг. 2 изображено предлагаемое устройство в горизонтальной проекции. На фигурах обозначено: 1 - внутренний цилиндр; 2 - внешний цилиндр; 3 - вырезы на внутреннем и внешнем цилиндрах; 4 - нижняя конусообразная часть воронки; 5 - всасывающий трубопровод; 6 - рычаг привода вращения внешнего цилиндра.
Осуществление полезной модели может быть проиллюстрировано следующим примером.
2
Устройство устанавливается в резервуаре площадью 30 м для сбора бытовых сточных вод, направляемых на очистку, и содержащих плавающие на поверхности биологические отходы. Устройство содержит вертикально расположенную конусообразную воронку 4 высотой 150 мм, для сбора загрязненной воды, нижняя часть которой соединена с всасывающим трубопроводом 5 диаметром 108 мм, а верхняя часть жестко соединена с полым вертикально расположенным внутренним цилиндром 1 с внешним диаметром 320 мм и высотой 240 мм. Поверх внутреннего цилиндра 1 на направляющих расположен внешний цилиндр 2 с внешним диаметром 340 мм и высотой 200 мм, который может поворачиваться вокруг внутреннего цилиндра 1. Оба цилиндра содержат по 4 треугольных выреза 3, с вершинами, направленными вниз, высотой 150 мм и углом при вершине 60°. Толщина стенок воронки 4 и цилиндров 1 и 2 составляет 5 мм. Воронка 4 и цилиндры 1 и 2 изготовлены из стали и покрыты антикоррозийной эмалью. Поворот внешнего цилиндра 2 относительно внутреннего производится 1 с помощью механизма, состоящего из системы рычагов, соединенного с рычагом привода вращения внешнего цилиндра 6.
Для регулировки количества воды, попадающего в устройство, его устанавливают таким образом, чтобы верхний край внешнего цилиндра 2 находился выше уровня водной поверхности и внешний цилиндр 2 перекрывал вырезы на внутреннем цилиндре 1. Поворотом внешнего цилиндра 2 относительно внутреннего цилиндра 1 на определенный угол производят открытие вырезов 3 на внутреннем цилиндре 1 и включают электродвигатель. Вод с загрязнениями начинает поступать в конусообразную часть воронки 4 и, далее, во всасывающий трубопровод 5. При этом устанавливается определенное количество воды с загрязнениями, проходящее через воронку за единицу времени. В случае, если уровень воды в резервуаре водоочистного сооружения или открытого водоема уменьшится и загрязнения будут задерживаться в нижней части вырезов 3 и перестанут попадать в воронку 4, поворотом внешнего цилиндра 2 увеличивают открытую площадь вырезов 3 на внутреннем цилиндре 1. В случае, если уровень воды в резервуаре повышается, объем воды, проходящий через вырезы 3, становится избыточным для удаления загрязнений, то поворотом внешнего цилиндра 2 уменьшают открытую площадь вырезов 3 на внутреннем цилиндре 1. Для установления оптимального количества воды, проходящего через воронку 4 и достаточного для удаления загрязнений, посредством поворота внешнего цилиндра 2 относительно внутреннего цилиндра 1 устанавливают размеры открытых частей вырезов 3 таким образом, чтобы они составляли по высоте 8-15 мм, или на 10-15% превышали размеры загрязнений. Вода вместе с загрязнениями проходит через всасывающий трубопровод 5 и направляется в фильтрующее устройство любой известной конструкции, где загрязнения отделяются от воды, а вода возвращается в резервуар. Технический результат снижения расхода электрической энергии достигается за счет снижения объема воды, прокачиваемого через фильтрующее устройство для очистки воды от загрязнений.