УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ СТОЧНЫХ ВОД
INSTALLATION FOR SEWAGE PUMPING

Изобретение касается установки для перекачки сточных вод с признаками, указанными в ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Установки для перекачки сточных вод применяются для того, чтобы поднимать или, соответственно, перекачивать сточные воды, которые скапливаются на уровне ниже канализации, на уровень канализации. При этом известны установки для перекачки сточных вод, включающие в себя резервуар, в который втекает предназначенная для подъема вода. Внутри резервуара или на резервуаре установлен по меньшей мере один насос, который затем перекачивает сточные воды из резервуара на желаемый более высокий уровень. Чтобы иметь возможность при необходимости включать и выключать этот по меньшей мере один насос, на резервуаре или внутри него установлен датчик уровня наполнения, который регистрирует уровень воды внутри резервуара и включает и выключает насос в зависимости от уровня воды.
Проблематичным у этих установок для перекачки сточных вод является то, что работоспособность датчика уровня наполнения может быть ухудшена загрязнениями, которые приносятся вместе со сточными водами.
В WO 03/07113 A1 раскрыт погружной насос с реле контроля уровня, причем реле контроля уровня имеет предусмотренный для погружения в жидкость корпус, в котором предусмотрен датчик давления и который закрыт относительно жидкости мембраной.
Уровень жидкости определяется по изменению давления внутри корпуса.
В US 5152670 раскрыт резервуар для сбора сточных вод с насосом и реле контроля уровня, выполненным в виде манометрического выключателя, который имеет мембрану относительно жидкости, при смещении которой происходит электрический контакт. Соответствующее реле контроля уровня известно из документа US 2922002, в котором раскрыт погружной насос с таким манометрическим выключателем.
В соответствии с уровнем техники задачей изобретения является предоставить усовершенствованную установку для перекачки сточных вод, которая снабжена усовершенствованным датчиком уровня наполнения, обладающим большой функциональной надежностью.
Эта задача решается с помощью установки для перекачки сточных вод с признаками, указанными в п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения, последующем описании, а также прилагаемых чертежах.
Как и известные установки для перекачки сточных вод, предлагаемая изобретением установка для перекачки сточных вод также включает в себя резервуар, который снабжен по меньшей мере одним впускным отверстием. К этому впускному отверстию может присоединяться входной канализационный трубопровод, по которому предназначенные для подъема сточные воды текут в резервуар. На резервуаре или внутри него установлен по меньшей мере один насос, который предназначен для того, чтобы выкачивать сточные воды из резервуара на более высокий уровень. Для включения и выключения насоса, в зависимости от уровня воды в резервуаре, внутри резервуара установлен датчик уровня наполнения. Датчик уровня наполнения выполнен так, что при достижении определенного уровня воды он включает насос, а при опускании ниже этого уровня воды или при достижении второго заданного более низкого уровня воды снова выключает насос.
В соответствии с изобретением датчик уровня наполнения снабжен предпочтительно полностью закрытым расположенным в резервуаре мембранным корпусом, который в одной из своих стенок корпуса снабжен подвижной мембраной. Эта мембрана образует собственно элемент датчика. Мембранный корпус, снабженный мембраной, расположен так, что мембрана, по меньшей мере, при достижении уровня воды, при котором должен включаться насос, погружается в воду внутри резервуара. Так как мембранный корпус, снабженный мембраной, вытесняет тогда часть жидкости или, соответственно, сточных вод, сточные воды снаружи оказывают давление на мембранный корпус и вместе с тем на мембрану, которое приводит к движению или деформации подвижной мембраны. Внутри мембранного корпуса мембрана связана по меньшей мере с одним датчиком или переключателем, служащим для включения и выключения насоса. Таким образом, движение или, соответственно, деформация мембраны передается по меньшей мере на один переключатель так, что движение или, соответственно, деформация мембраны вызывает процесс переключения переключателя. Альтернативно может быть предусмотрен датчик, который обнаруживает деформацию или движение мембраны и после этого, при необходимости, через промежуточное устройство управления, которое осуществляет аналитическую оценку сигнала датчика, включает и выключает насос.
Вариант осуществления датчика уровня наполнения такого рода обладает тем преимуществом, что собственно компоненты датчика или, соответственно, переключателя расположены внутри мембранного корпуса, который в направлении внутренней части резервуара, в котором находятся сточные воды, полностью закрыт.Так что датчик и переключатель внутри мембранного корпуса не вступают в контакт со сточными водами. Так эти компоненты защищаются от загрязнения и влаги. В частности, так защищены от контакта с водой и влагой электрические компоненты. Но и подвижные механические детали переключателя защищены таким образом от сточных вод и от загрязнений. В контакт со сточными водами вступает только наружная сторона стенок корпуса и подвижная мембрана. Но они представляют собой гладкие поверхности, нечувствительные к загрязнению. Подвижность мембраны также, как правило, не ухудшается вследствие загрязнений с наружной стороны. Так создается в целом надежно работающий, прочный датчик уровня наполнения, обладающий большой эксплуатационной надежностью.
Мембрана предпочтительно расположена с нижней стороны мембранного корпуса. Поэтому она первой погружается в воду и подвергается давлению, создаваемому сточными водами и вытеснением воды, так что затем происходит обнаруживаемое движение или, соответственно, деформация мембраны.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления мембрана разъемно соединена, предпочтительно посредством байонетного соединения, с мембранным корпусом. Поэтому мембранный корпус путем снятия мембраны может открываться, например, чтобы иметь возможность осуществлять работы по ремонту или техническому обслуживанию внутри мембранного корпуса. Кроме того, легко возможна замена мембраны, например, когда она повреждена или ее подвижность ухудшена, например, вследствие старения. При этом мембрана предпочтительно уплотнена относительно прочих стенок мембранного корпуса в установке. Для этого может быть предусмотрен отдельный уплотнительный элемент, который вставляется между мембраной и окружающими стенками корпуса. Однако, в зависимости от материала применяемой мембраны, мембрана и сама может служить уплотнением. Можно также выполнить надлежащее уплотнение непосредственно на окружающих стенках корпуса.
Как описано выше, мембранный корпус, снабженный мембраной, целесообразным образом выполнен и расположен внутри резервуара так, что при эксплуатации установки для перекачки сточных вод мембрана располагается вертикально ниже максимального уровня воды в резервуаре. При этом максимальным уровнем воды в резервуаре является тот уровень воды, который при нормальной эксплуатации является максимальным уровнем воды и создает необходимость включения насоса. Однако можно также выполнить и расположить мембранный корпус, снабженный мембраной, так, чтобы мембрана также погружалась в воду уже при более низком уровне воды, который еще не создает необходимости включения насоса. С продолжающим подниматься уровнем воды повышается давление, действующее на наружную сторону мембранного корпуса и мембраны, так что мембрана деформируется только тогда или же деформируется сильнее, и только при этой более сильной деформации или движении переключатель или датчик внутри мембранного корпуса активируется, чтобы включить насос.
Внутри мембранного корпуса в одном из предпочтительных вариантов осуществления установлен исполнительный элемент управления таким образом, что он передает движение мембраны на переключатель. Этот исполнительный элемент может представлять собой механический компонент, который передает движение мембраны, например, на включающий контакт переключателя. Например, внутри мембранного корпуса между мембраной и переключателем может быть расположен по меньшей мере один рычаг или одна система рычагов, служащие для передачи движения.
По другому предпочтительному варианту осуществления на мембране или подвижно связанном с мембраной компоненте выполнено по меньшей мере одно гнездо для одного или нескольких весовых элементов. Тогда с помощью этих весовых элементов может регулироваться уровень наполнения, при котором должен осуществляться процесс переключения переключателя. Когда мембрана с внутренней стороны мембранного корпуса испытывает силу тяжести, создаваемую одним или несколькими весовыми элементами, для деформации или, соответственно, движения мембраны необходима соответственно более высокая действующая на мембрану снаружи сила. Т.е. требуется более высокое действующее на мембрану снаружи давление воды и вместе с тем более высокий уровень воды, чтобы двигать мембрану и тем самым осуществлять процесс переключения.
По другому предпочтительному варианту осуществления мембрана и подвижно связанные с мембраной компоненты выполнены таким образом, что они в воде испытывают подъемную силу. Благодаря расположению весовых элементов на мембране или на подвижно связанных с мембраной компонентах на мембрану может действовать сила тяжести, противодействующая этой подъемной силе, так что для движения мембраны и вместе с тем для активации процесса переключения требуется более высокая подъемная сила, т.е. более высокое давление воды, действующее на мембрану.
Для этого предусмотрен по меньшей мере один весовой элемент, который может закрепляться в гнезде разъемным соединением. Путем выборочного расположения этого весового элемента может, таким образом, изменяться порог переключения или, соответственно, уровень воды в резервуаре, при котором переключатель должен включать насос. При необходимости могут быть также предусмотрены несколько или разного веса весовых элементов, служащих для выборочной установки в гнезде.
Мембранный корпус на своем верхнем конце предпочтительно соединен с корпусом датчика, в котором расположен переключатель или датчик. Переключатель или, соответственно, собственно датчик, который регистрирует движение мембраны, может быть при этом еще раз дополнительно изолирован в корпусе датчика. Т.е. корпус датчика может быть отделен относительно мембранного корпуса, например, сплошной стенкой. Передача движения от расположенных в мембранном корпусе подвижных компонентов или, соответственно, мембраны на переключатель или датчик внутри корпуса датчика может осуществляться через отверстие в стенках корпуса датчика, при этом отверстие предпочтительно может быть снабжено уплотнением. Альтернативно возможно также осуществление передачи движения или, соответственно, регистрации движения через сплошные стенки корпуса датчика. Это может осуществляться, например, магнитным способом, как будет описано ниже.
Мембранный корпус предпочтительно разъемно соединен, также предпочтительно посредством байонетного соединения, с корпусом датчика, причем при необходимости между мембранным корпусом и корпусом датчика может быть расположено уплотнение. Это уплотнение при необходимости может быть выполнено цельно с мембранным корпусом или корпусом датчика. Разъемное соединение позволяет осуществлять легкий монтаж, а также легкий демонтаж в целях ремонта или технического обслуживания.
Также предпочтительно мембранный корпус на своем верхнем конце закрыт корпусом датчика. Поэтому в мембранном корпусе образуется замкнутый объем воздуха, который служит для вытеснения воды при погружении мембранного корпуса в воду.
Благодаря тому, что мембранный корпус закрыт корпусом датчика с верхней стороны, надежно предотвращается возможность проникновения воды внутрь мембранного корпуса. Проникающая вода ухудшила или блокировала бы работу датчика. Такого проникновения следовало бы опасаться, например, при полном заполнении резервуара, например, при выходе из строя насоса.
Далее корпус датчика выполнен закрытым относительно мембранного корпуса и предусмотрена магнитная связь между датчиком или переключателем, находящимся в корпусе датчика, и мембраной или подвижно связанным с мембраной, расположенным в мембранном корпусе исполнительным элементом. Этот вариант осуществления позволяет выполнить корпус датчика полностью уплотненным относительно мембранного корпуса, в частности, посредством сплошных стенок корпуса датчика. Магнитная связь позволяет обнаруживать движение или, соответственно, деформацию мембраны сквозь сплошные стенки. Для этого на мембране или подвижно связанном с мембраной компоненте может быть расположен первый магнит, положение которого при движении мембраны изменяется. Это изменение положения магнита может обнаруживаться датчиком, например, герметически закрытым контактом, находящимся внутри корпуса датчика, сквозь стенки корпуса датчика, если магнит и магнитный датчик, т.е., например, герметически закрытый контакт, располагаются вблизи стенок корпуса датчика. Таким образом, магнит и регистрирующий магнитное поле датчик расположены так, что магнитное поле воздействует на датчик, по меньшей мере, тогда, когда должен осуществляться процесс переключения. Вместо установки датчика, обнаруживающего магнитное поле, внутри корпуса датчика, возможно расположение внутри корпуса датчика по меньшей мере одного второго магнита, который может двигаться с помощью первого магнита. Этот второй магнит может тогда непосредственно или опосредствованно через другие подвижные компоненты быть соединен с переключателем или датчиком, находящимся внутри корпуса датчика. Таким образом, второй магнит при своем движении может приводить в действие переключатель или переключающий контакт, посредством которого тогда включается или выключается насос. При этом такой переключатель или переключающий контакт может непосредственно включать или выключать насос, или может использоваться промежуточное устройство управления, которое регистрирует сигнал переключателя и затем соответственно управляет насосом.
Особенно предпочтительно, если весь датчик уровня наполнения выполнен в виде одного конструктивного узла, вставленного в отверстие резервуара. Это позволяет осуществлять простой монтаж, так как предварительно смонтированный датчик уровня наполнения может вставляться в отверстие резервуара. Кроме того, весь датчик уровня наполнения может легко выниматься из резервуара для осуществления работ по техническому обслуживанию и ремонту. Причем датчик уровня наполнения тогда освобождает отверстие, которое потом обеспечивает возможность доступа к внутренней части резервуара, чтобы, например, иметь возможность выполнять там другие работы по ремонту и техническому обслуживанию. Предпочтительно между датчиком уровня наполнения и окружающими стенками резервуара расположено уплотнение, так что при вставленном датчике уровня наполнения отверстие плотно закрыто. Таким образом предотвращается возможность выхода воды из отверстия в том случае, если резервуар полностью заполнится.
Кроме того, предпочтительно корпус датчика закреплен внутри отверстия резервуара или на отверстии резервуара. Корпус датчика может быть также привернут к стенкам резервуара, охватывающим отверстие. Альтернативно возможным было бы также байонетное соединение. Особенно предпочтительно, если на стенках резервуара предусмотрена резьба, охватывающая отверстие, в которую корпус датчика ввернут ответной резьбой.
Ниже изобретение описано на примерах с помощью прилагаемых чертежей.
На чертежах показано:
фиг. 1: покомпонентный вид предлагаемой изобретением установки для перекачки сточных вод,
фиг. 2: вид в перспективе датчика уровня наполнения установки для перекачки сточных вод, показанной на фиг. 1,
фиг. 3: продольное сечение датчика уровня наполнения, показанного на фиг. 2, по линии III-III, указанной на фиг. 4,
фиг. 4: вид сверху датчика уровня наполнения, показанного на фиг. 2 и 3, при открытом корпусе датчика, и
фиг. 5: вид в сечении датчика уровня наполнения, показанного на фиг. 2-4, по линии V-V, указанной на фиг. 4.
Предлагаемая изобретением установка для перекачки сточных вод включает в себя резервуар 2, который предпочтительно изготовлен из полимерного материала. Резервуар 2 по меньшей мере в одной стенке снабжен по меньшей мере одним впускным отверстием 4, к которому может присоединяться входной канализационный трубопровод, по которому сточные воды втекают внутрь резервуара 2. В резервуаре 2, кроме того, предусмотрен насос 6. Насос 6 служит для того, чтобы качать сточные воды из резервуара 2 через расположенный в резервуаре выпускной трубопровод 7 и предусмотренный в резервуаре 2 выпускной патрубок 8 в присоединенный к выпускному патрубку 8 напорный или, соответственно, канализационный трубопровод. С верхней стороны 10 резервуара 2 выполнено отверстие 12, в которое вставлен датчик 14 уровня наполнения. Этот датчик 14 уровня наполнения описан более подробно с помощью фиг. 2-5. У датчика 14 уровня наполнения на его верхнем конце имеется корпус 16 датчика, который вставляется в отверстие 12. На стенках отверстия 12 он соприкасается с уплотнением 18, осуществляя уплотнение. Начинаясь от корпуса 16 датчика, в вертикальном направлении X вниз распространяется трубчатый мембранный корпус 20. Мембранный корпус 20 на своем нижнем открытом конце закрыт подвижной или, соответственно, деформируемой мембраной 22. Мембрана 22, которая, например, может быть выполнена из эластомерного материала, зафиксирована фиксирующим кольцом 24 на нижнем конце трубчатого мембранного корпуса 20. Фиксирующее кольцо 24 охватывает мембранный корпус по окружности и зафиксировано разъемно посредством байонетного соединения на мембранном корпусе 20. При снятии фиксирующего кольца 24 с мембранного корпуса 20 мембрана 22 может удаляться с мембранного корпуса 20. Мембрана 22 зафиксирована с геометрическим замыканием или, соответственно, зажата между мембранным корпусом 20 и фиксирующим кольцом 24. При этом мембрана 22 с ее окружным утолщением 26 одновременно образует уплотнение, так что мембрана 22 плотно закрывает мембранный корпус 20 с нижней стороны.
С верхней стороны мембранный корпус 20 закрыт корпусом 16 датчика. Корпус 16 датчика входит в зацепление в верхний осевой конец мембранного корпуса 20. Между корпусом 16 датчика и мембранным корпусом 20 с целью уплотнения расположено уплотнительное кольцо 28. Таким образом, задается заключенный внутри мембранного корпуса 20 объем газа или, соответственно, воздуха.
Внутри мембранного корпуса 20 расположена проходящая в вертикальном направлении исполнительная тяга 30, которая на своем нижнем конце снабжена пластинчатым расширением 32, плоско прилегающим к внутренней стороне мембраны 22. Здесь достаточно, чтобы пластинчатое расширение 32 без прикрепления прилегало к мембране 22. Однако альтернативно возможно также, чтобы они были прочно соединены друг с другом, например, склеены друг с другом.
На своем верхнем конце исполнительная тяга 30 проведена внутри проходящей вертикально втулки 34 в корпусе 16 датчика. Втулка 34 полностью закрыта относительно корпуса 16 датчика и образует часть стенок корпуса 16 датчика, так что внутреннее пространство втулки 34 уплотнено стенками втулки от внутреннего пространства 36 корпуса 16 датчика. При этом втулка 34 в этом примере выполнена цельно со стенками 38 корпуса 16 датчика, которые образуют нижнюю сторону корпуса 16 датчика, уплотняющую торцевую сторону мембранного корпуса 20.
Исполнительная тяга 30 на своем верхнем конце, который проходит внутрь втулки 34, снабжена постоянным магнитом 42. Постоянный магнит 42 является подвижным внутри втулки 34 посредством исполнительной тяги 30 в вертикальном направлении X.
Внутри корпуса 16 датчика расположен электрический переключатель 44. Электрический переключатель 44 приводится в действие посредством вилочного рычага 46, поворачивающегося вокруг оси 48 поворота в горизонтальной плоскости. Два плеча 50 вилочного рычага проходят не параллельно, а под острым углом друг к другу. На каждом из двух плеч 50 установлено по постоянному магниту - на одном плече 50 постоянный магнит 52, а на другом плече 50 постоянный магнит 54. Рычаг 46 с плечами 50 выполнен и может поворачиваться вокруг оси 48 поворота так, что в показанном на фиг. 4 и 5 исходном положении постоянный магнит 52 прилегает к наружным стенкам втулки 34. Во втором повернутом положении этот постоянный магнит 52 удален от втулки 34, а второй постоянный магнит 54 прилегает к противоположной наружной стороне втулки 34.
Исполнительная тяга 30 со своим постоянным магнитом может перемещаться внутри втулки 34 таким образом, что при вертикальном перемещении исполнительной тяги 30 вверх ее постоянный магнит 42 движется в промежуток между постоянными магнитами 52 и 54. При этом постоянный магнит 54 расположен так, что его магнитный южный полюс обращен к магнитному северному полюсу постоянного магнита 42. Постоянный магнит 52 расположен с точностью до наоборот, так что его магнитный южный полюс обращен к южному полюсу постоянного магнита 42. Это способствует тому, что, когда постоянный магнит 42 при движении исполнительной тяги 30 в вертикальном направлении вверх передвигается в промежуток между постоянными магнитами 52 и 54, постоянный магнит 54 притягивается к постоянному магниту 42, в то время как одновременно постоянный магнит 52 отталкивается от постоянного магнита 42. Это приводит к повороту вилочного рычага 46 вокруг оси 48 поворота и вместе с тем к срабатыванию электрического переключателя 44. Когда постоянный магнит 42 в вертикальном направлении снова выдвигается из промежутка между постоянными магнитами 52 и 54 вниз, рычаг 46 снова движется, например, за счет возвратного усилия не показанной здесь пружины, назад в исходное положение, показанное на фиг. 4 и 5, благодаря чему переключатель 44 снова движется назад в свое первое положение переключения. Приведение в действие переключателя 44 может использоваться для включения и выключения насоса. Предпочтительно, что все электрические компоненты электрического переключателя 44 расположены внутри корпуса 16 датчика, и корпус 16 датчика выполнен совершенно закрытым, так как из него не должны выводиться никакие подвижные компоненты. Передача движения осуществляется магнитным способом сквозь стенки корпуса 16 датчика, т.е. сквозь стенки втулки 34.
Принцип действия показанного датчика уровня наполнения таков, что датчик уровня наполнения расположен в резервуаре 2 таким образом, что его нижний конец, т.е. мембрана 22, расположена по меньшей мере ниже верхнего уровня 56 воды, так что мембрана 22 погружается в воду. При этом мембранный корпус 20, снабженный мембраной 22, вытесняет воду в области погружения, благодаря чему создается давление, действующее на мембрану 22 вертикально вверх. Это давление способствует тому, что мембрана 22 движется в вертикальном направлении X вверх и при этом передвигает вертикально вверх исполнительную тягу 30, так что постоянный магнит 42 движется в промежуток между постоянными магнитами 52 и 54, и осуществляется описанный выше процесс переключения. Когда уровень 56 воды опускается, давление, действующее на мембрану 22 снаружи, снова падает, и мембрана 22 движется за счет внутреннего давления внутри мембранного корпуса 20 и силы тяжести исполнительной тяги 30 снова вниз, так что постоянный магнит 42 снова выдвигается вертикально вниз из промежутка между постоянными магнитами 52 и 54.
Чтобы иметь возможность регулировать давление и вместе с тем уровень 56 воды, при котором процесс переключения осуществляется за счет движения мембраны 22, на нижнем конце исполнительной тяги 30 над пластинчатым расширением 32 выполнено гнездо 58, в котором могут располагаться весовые элементы 60. Весовые элементы 60 выполнены кольцеобразными, могут надеваться на исполнительную тягу 30 сверху и фиксируются в гнездах 58 стопорными крючками 62. Весовые элементы 60 могут быть, например, выполнены в виде кольцевых шайб из металла. Создаваемая весовыми элементами 60 сила тяжести противодействует давлению воды, действующему на мембрану 22 снизу. Таким образом, путем выбора соответствующей силы тяжести может регулироваться давление, при котором мембрана 22 движется посредством исполнительной тяги 30 вверх. Таким образом, может задаваться порог переключения или, соответственно, уровень 56 воды, при котором включается насос, при этом постоянный магнит движется в промежуток между постоянными магнитами 52 и 54.
Спецификация позиций
2 Резервуар
4 Впускное отверстие
6 Насос
7 Выпускной трубопровод
8 Выпускной патрубок
10 Верхняя сторона
12 Отверстие
14 Датчик уровня наполнения
16 Корпус датчика
18 Уплотнение
20 Мембранный корпус
22 Мембрана
24 Фиксирующее кольцо
26 Утолщение
28 Уплотнительное кольцо
30 Исполнительная тяга
32 Пластинчатое расширение
34 Втулка
36 Внутреннее пространство
38 Стенки
42 Постоянный магнит
44 Электрический переключатель
46 Рычаг
48 Ось поворота
50 Плечо
52, 54 Постоянный магнит
56 Уровень воды
58 Гнездо
60 Весовые элементы
62 Стопорный крючок
X Вертикальное направление