УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ КРУПНОГО СОРА
DEVICE FOR CLEANING OF WATER FROM COARSE LITTER

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для предотвращения попадания сора в водотоки различного хозяйственного назначения.
Известно сороочистное устройство водотоков, включающее водоподводящий и водозаборные каналы, фильтрующий элемент, установленный между водоподводящим и водозаборными каналами с возможностью поворота от привода вокруг горизонтальной оси, расположенной поперек водоподводящего канала параллельно его дну, сбросную галерею и водоприемное устройство (Авторское свидетельство СССР №1150292, кл. Е02В 5/08, 1985).
Недостатки данного устройства обусловлены его сложной конструкцией, включающей мусорозадерживающую решетку с подвижными элементами с помощью канатов, блоков, соответственно подшипников вращения, емкости, поплавки и т.п. Низкая надежность работы является следствием сложной конструкции. Кроме того, необходимо устанавливать мусорозадерживающие лотки. При этом крупные включения в виде камня и плавающего мусора быстро собираются на решетке и создают подпор в канале, создают давление на решетку. Все это не позволяет обеспечить надежную продолжительную работу устройства в ходе его эксплуатации. При этом недостаточная эффективность сороочистки заключается также в том, что задерживается только плавающий мусор, а осадочный мусор постоянно накапливается перед устройством и требует периодической очистки другими средствами механизации.
Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является сороочистное устройство, включающее водоподводящий и водозаборные каналы, фильтрующий элемент, установленный между водоподводящим и водозаборными каналами с возможностью поворота от привода вокруг горизонтальной оси, расположенной поперек водопроводящего канала параллельно его дну, сбросную галерею и водоприемное отверстие. Кроме того, оно снабжено водонепроницаемой пластиной, расположенной поперек водоподводящего канала, одна кромка которой прикреплена к оси, выполнена полой и заглушенной с торцов, а другая кромка пластины соединена с нижней гранью фильтрующего элемента, изогнутого по дуге окружности, сеткой, установленной во входном сечении водоприемного отверстия, выполненного в средней части полой оси, двумя сливными окнами, выполненными в стенке полой оси, и шаровым клапаном, взаимодействующим со сливными окнами, а привод фильтрующего элемента выполнен в виде укрепленной на консольной части полой оси емкости с внутренней перегородкой, при этом сливные окна расположены во внутренней полости емкости, а ее перегородка прикреплена к полой оси между сливными окнами (SU 1631110. кл. E02B 5/08, 1991).
Недостатком известного устройства является его сложность, обусловленная наличием двух емкостей с сифонами и с задвижками вручную, полой оси с сеткой, многочисленными шарнирными передачами и т.д. Эти устройства в тяжелых полевых условиях с повышенной влажностью и запыленностью из-за попадания крупного сора различного вида часто выходят из строя, что не позволяет обеспечить надежную продолжительную работу устройства в ходе его эксплуатации. Кроме того, в так называемый «карман» фильтрующего элемента может поступать большое количество осадочного крупного сора (камень, гравий, трава, листья и т.д.), что резко утяжеляет вес фильтрующего элемента, вследствие чего сбрасываются в нижний бьеф канала большие расходы воды, а пропускная способность фильтрующего элемента резко падает, нарушается работа поливной техники. В этом случае работа емкостей также нарушается, т.е. необходимо приложить большее усилие для поворота фильтрующего элемента, а также возникают трудности в расчете двух полостей каждой емкости раздельно. Следует также отметить, что недостаточная эффективность сороочистки заключается также в том, что задерживается только плавающий мусор, а остаточный постоянно накапливается в устройстве и может произойти кальматация внутри элемента. Другой недостаток в том, что дно транзитного канала требует большого углубления, в противном случае мусор будет поступать в водозаборный канал со стороны водонепроницаемой перегородки на момент промывки фильтрующего элемента (верхнего положения), т.е. обратным током воды с нижнего бьефа канала идет подтопление (подсос).
Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности работы и качества очистки.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для очистки воды от крупного сора, включающее водоподводящий и водозаборные каналы, фильтрующий элемент, установленный между водоподводящим и водозаборными каналами с возможностью поворота от привода вокруг горизонтальной оси, расположенной поперек водоподводящего канала параллельно его дну, галерею и водоприемное отверстие, соединенное с помощью трубопровода с приводом фильтрующего элемента, причем фильтрующий элемент изогнут по дуге окружности, снабженный водонепроницаемой пластиной, отличается тем, что оно снабжено ограничителем верхнего положения фильтрующего элемента в виде прикрепленных к фильтрующему элементу двух пластин по бокам параллельно стенкам водопроводящего канала, передняя часть из которых прикреплена плоскостью с прорезью к кромке горизонтальной пластины, контактирующей с консолью дна подводящего канала, а задняя часть прикреплена к горизонтальной оси с подпорной пластиной, прикрепленной к низовой кромке фильтрующего элемента, причем подпорная пластина расположена с уклоном в сторону транзитного канала. При этом фильтрующий элемент снабжен двумя серповидными зубьями с загнутыми концами параллельно водопроводящему тракту и прикрепленными к решетке, расположенной над фильтрующим элементом и решетка имеет криволинейную в продольной вертикальной плоскости форму и обращена вогнутой стороной к фильтрующему элементу, причем прорезь в пластинах фильтрующего элемента установлена соосно загнутому концу серповидных зубьев и последние являются ограничителем его верхнего положения. При этом в фильтрующем элементе в месте присоединения к подпорной пластине выполнено отверстие с прикрепленной уплотняющей пластиной. Кроме того, боковые пластины фильтрующего элемента выполнены в плане клинообразной формы, сужающимися в сторону задней стенки галереи. При этом он снабжен водонепроницаемой пластиной, установленной с возможностью контактирования с консолью дна подводящего канала со стороны дна галереи и одновременно является дополнительным ограничителем фильтрующего элемента в верхнем положении. Кроме того, с целью уменьшения нагрузки на вогнутую сторону фильтрующего элемента, решетка с серповидными элементами имеет в их нижнем положении ограничитель в виде укрепленной поперечной стенки, расположенной на дне подводящего канала перед фильтрующим элементом.
Такая конструкция устройства для очистки воды от крупного сора обеспечивает забор воды, транспортируемой по каналу, которая, переливаясь через решетку и фильтрующий элемент с крупным и мелким мусором, сбрасывается в нижний бьеф транзитного канала, а очищенная вода поступает в галерею к потребителю. Даже при подпоре воды при наличии подпорной пластины, закрепленной перед выпускным отверстием с уплотняющей пластиной в виде резины, влекомые наносы и плавающий мусор проходят в нижний бьеф транзитного канала, при этом вода продолжает поступать через решетку и фильтрующий элемент в галерею потребителю за счет создания подпора повышенным расчетным забором расхода воды. При этом серповидные зубья, соединенные с решеткой, опирающиеся на поперечную стенку, закрепленную на дне подводящего канала перед фильтрующим элементом, в нижнем положении снимают массу груза над фильтрующим элементом, т.е. момент сил от давления крупного сора и решетки практически не влияет на пропускную способность ячеек фильтрующего элемента. Кроме того, изгиб решетки расположен на некотором расстоянии от внешней поверхности фильтрующего элемента. Таким образом, автоматически происходит смыв крупного сора.
При необходимости принудительного поворота фильтрующего элемента в верхнее положение и при засорении элемента необходимо приложить небольшое усилие в начальный момент отрыва фильтрующего элемента от консольной части дна подводящего канала для осуществления его поворота в верхнее положение. При этом напор воды со стороны внутренней (обратной его стороны) стенки при опущенных фиксаторах усиливает и ускоряет поднятие вверх фильтрующего элемента, соответственно, загнутые концы серповидных зубьев входят в прорези ограничителей фильтрующего элемента в виде прикрепленных к нему по бокам пластин, а водонепроницаемая пластина с уплотнениями по торцам перекрывает галерею от поступления сора, причем мелкие фракции влекомых наносов при возможности их поступления транспортируются постоянно через отверстие с уплотняющей пластиной в виде резины. По мере промывки фильтрующего элемента последний и решетка возвращаются в исходное рабочее положение и открывают галерею, и забор воды возобновляется. При необходимости промывки фильтрующего элемента также опускают вертикальную решетку в подводящем канале.
Использование предлагаемого устройства в гидротехнических сооружениях упрощает и повышает надежность в эксплуатации, исключает возможность занесения крупнообломочным материалом и сором путем постоянной промывки в рабочем положении.
Практическая работоспособность устройства очевидна и оно вписывается в технологию конструирования ирригационного оборудования.
На фиг.1 изображено устройство для очистки воды от крупного сора, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, эксплуатационный режим работы устройства; на фиг.3 - то же, режим промыва фильтрующего элемента, разрез; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1 с верхним положением бокового серповидного зубца решетки, соединенного с пластиной фильтрующего элемента; на фиг.5 - пластина с прорезью, соединенной с осью фильтрующего элемента, в аксонометрии; на фиг.6 - фрагмент соединения серповидного зубца с прорезью боковой пластины фильтрующего элемента.
Устройство для очистки воды от крупного мусора содержит сопряженные между собой подводящий 1 и транзитный 2 каналы, консоль 3 подводящего канала 1, приемный колодец 4. Колодец 4 с нишей 5 соединен с отводящим водоводом 6 через затвор 7. Над колодцем 4 установлен вращающийся фильтрующий элемент 8, состоящий из набора двух боковых пластин 9 и 10, прикрепленных плоскостью жестко с горизонтальной осью вращения 11 фильтрующего элемента 8 с помощью подшипников на опорах 12. Свободный конец каждой боковой пластины 9 и 10 имеет прорезь 13, и горизонтальная пластина 14 прикреплена плоскостью со свободными концами пластин 9 и 10 и с концом фильтрующего элемента 8. В фильтрующем элементе 8 в месте прикрепления к горизонтальной оси 11 выполнено промывное отверстие 15 с уплотнением 16 (например, в виде резины), а со стороны транзитного канала 2 с уклоном в его сторону расположена подпорная пластина 17, прикрепленная к фильтрующему элементу 8 по его образующей поперек транзитного канала 2. К горизонтальной оси 11 в месте прикрепления фильтрующего элемента 8 прикреплена водонепроницаемая пластина 18, размещенная в нише 5 колодца 4. При этом поперечное сечение ниши 5 соответствует поперечному сечению пластины 18. Сопряжение свободного конца водонепроницаемой пластины 18 с консолью 3 подводящего канала 1, перекрывающей вход в нишу 5, осуществляется с помощью горизонтальной оси 11 одновременно с поворотом фильтрующего элемента 8 (в промывном положении). К оси 11 прикреплена рукоятка 19 с фиксатором 20. Перед консолью 3, в конце дна подводящего канала 1, с возможностью поворота на горизонтальной поперечной оси 21 закреплена решетка 22, по бокам которой расположены прикрепленные к оси 21 серповидные зубья 23 и 24 с выступом 25 при принудительном вращении и фиксирования при промывке фильтрующего элемента 8 в верхнем положении. Причем свободные концы решетки 22 и серповидных зубьев 23 и 24 с выступом 25 соединены ограничительным стержнем 26, расположенными свободно над фильтрующим элементом 8 за счет опоры 27 и из условия обеспечения транспорта поверху транзитного потока воды, вместе с плавником, мусором, частью влекомых наносов и взвешенными наносами, характерный размер которых превышает размер ячейки элемента 8, благодаря колебательным движениям свободных концов решетки 22. На дне транзитного канала 2 перед поперечной горизонтальной осью вращения 11 устраивается поперечный паз 28, в котором притапливается подпорная пластина 17 при повороте фильтрующего элемента 8. К оси 21 прикреплена рукоятка 29 с фиксатором 30. Ограничитель в виде продольной пластины 9 и 10 с прорезью 13 имеет клиновидную форму в плане, сужающуюся в сторону закрепления его к оси вращения 11. На дне подводящего канала 1 перед поперечной горизонтальной пластиной 14 установлена опорная стенка 27, служащая упором с возможностью контакта в рабочем положении решетки 22 с боковыми серповидными зубьями 23 и 24. В подводящем канале предусмотрен паз 31 для установки решетки 32.
Устройство для очистки воды от крупного сора работает следующим образом. Вода, поступающая из подводящего канала 1 через решетку 22, очищается от крупного камня и крупного плавающего мусора над решеткой и сбрасывается в транзитный канал 2. При этом подпор пластины 17 создает дополнительный напор воды над фильтрующим элементом 8, и часть воды фильтруется и попадает в приемную нишу 5 колодца 4 с повышенным расчетным расходом воды к потребителю, который может регулироваться затвором 7. Очищенный от крупного камня и крупного сора фильтрующий элемент 8 за счет наличия решетки 22, которая прикрывает его сверху, не создает больших моментов сил. Своим основанием решетка 22 опирается на поперечный выступ в виде стенки 27 и пропускает через фильтрующий элемент 8 (ячейки) больший расход воды в нишу 5, вследствие этого засорение крупным сором отсутствует. Кроме того, решетка скользит по поверхности фильтрующего элемента 8, обеспечивая свободный поворот при промывке последнего. При необходимости промывки элемента 8 его поворачивают вогнутой стороной вверх до упора подпорной пластины 17, притапливаемой в поперечный паз 28 в дне транзитного канала 2, одновременно поворачивается водонепроницаемая пластина 18 и фиксируется консолью 3 в нише 5, обеспечивая перекрытие ниши 5. Когда элемент 8 достигнет верхнего своего положения, свободные концы серповидных зубьев 23 и 24, решетки 22 также поднимаются вверх, выступы 25 входят в прорезь 13 и фильтрующий элемент 8 также фиксируется в верхнем положении, которые держат элемент 8 неподвижно. При этом свободные концы решетки 22 опираются на пластину 14 в верхнем положении. В этом случае также обеспечивается промывка и через отверстие 15 с уплотнением 16 тем же потоком. Освобождается водонепроницаемая пластина 18 от действующего на нее усилия давления возможных отложившихся и остаточных мелких наносов. Поворот элемента 8 и пластины 18 осуществляют рукояткой 19 при опущенном фиксаторе 20. После промывки выводят из зацепления серповидные зубья 23 и 24 из прорезей 13 пластин 9 и 10, элемент 8 и пластину 18 возвращают в первоначальное положение и забор воды возобновляется. Поворот решетки 22, серповидных зубьев 23 и 24 также осуществляют рукояткой 29 при опущенном фиксаторе 30 на поперечный выступ 27.
Предлагаемое устройство не требует больших энергозатрат в работе при очистке крупного камня и сора с решетки, а донные наносы свободно проходят в транзитный канал. Наличие подпорной стенки в конце элемента 8 способствует подпору воды перед элементом 8, увеличивает расход через ячейки последнего.
Преимущество по сравнению с прототипом заключается в простоте конструкции, повышенной эксплуатационной надежности за счет отсутствия сложных механических элементов привода и движущихся частей емкости, при этом потери воды на сброс могут сокращаться не менее чем на 10-15%.