УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБОРА ВОДЫ ИЗ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СЛОЯ ИСТОЧНИКОВ
DEVICE FOR WATER INTAKE FROM INTERMEDIATE LAYER OF SOURCES

Изобретение относится к области водозабора из промежуточного слоя открытых источников, в частности из водоемов, отстойников, водосборников, и открытых ветрам, и с большим диапазоном колебаний уровней.
Эффективность использования водоемов для забора воды зависит от глубины забора из него потребителю, а это вызвано также тем, что расслоение воды в нем происходит по температурным градиентам и разделением загрязнения по компонентам с разной плотностью. Забор воды с поверхности водоемов, отстойников позволяет забирать воду в заданных объемах, но для этого эти воды должны быть очищены от загрязнений с плотностью ниже плотности воды (нефтепродукты, плавающие предметы, лед и др. взвешенные частицы), а при заборе воды у дна водоема образуются подводные течения, которые увлекают на забор воды осевший шлам.
Анализ существующих способов и средств для забора воды из источников свидетельствует о необходимости разработки устройств для экологически чистого забора воды потребителю, который можно решить путем забора воды из промежуточного слоя по глубине водоема или отстойника, отвечающей требованиям экологической безопасности.
Известен оголовок речного водоприемника, состоящий из трубопровода и заборной оголовки, трубопровод выполнен из шарнирно соединенных отрезков труб, а головка снабжена поплавком, расположенным над всасывающим отверстием, и полусферической защитной сеткой (Авторское свидетельство SU №108060, Е02В 8/04 от 14.09.1956).
Известно также устройство для забора поверхностного слоя жидкости, содержащее подвижную трубу с приемным отверстием, шарнирно соединенную с приемным патрубком насоса и снабженную поплавком, при этом подвижная труба составлена из шарнирно соединенных отвода и прямого участка, снабженного седлом, которое контактирует с посадочной поверхностью подвижного вдоль прямого участка заборника, выполненного в виде полусферической чашки с отогнутыми краями (Авторское свидетельство SU№393420, Е03В 1/00 от 10.08.1973).
Недостатками известных устройств являются сложность самой конструкции и ее эксплуатации, материалоемкость и ненадежность устройств. Кроме того, является незащищенность от депрессионной воронки, захватывающей поверхностные слои воды водоема или отстойника, отсутствие надежного регулирования для забора воды.
Известно устройство для забора воды из поверхностных источников, содержащее поплавок, жестко соединенную с поплавком и установленную под ним водоприемную камеру в виде лотка, трубопровод для забора воды, размещенный под уровнем урезом воды, верхняя часть которого соединена с поплавком, а нижняя установлена с зазором в водоприемной камере и выполнена с отверстиями, уменьшающимися по направлению движения воды в трубопроводе (Авторское свидетельство SU №1622535, Е03В 3/04 от 23.01.1991).
Однако вода поступает в напорный трубопровод из водоприемной камеры через отверстия, размещенные на его нижней образующей, причем отверстия выполнены уменьшающимися по направлению движения воды по трубопроводу. А для перемещения воды по трубопроводу необходимо использование насосного оборудования, что усложняет конструкцию самого устройства и повышает затрат на его эксплуатацию. Кроме того, недостатком также является незащищенность от депрессионной воронки, захватывающей поверхностный слой воды водоема или отстойника, отсутствие плавного привода для регулирования забора воды.
Известен плавучий водоприемник, содержащий палубу с площадью, большей площади воронкообразования на всасе, водоприемную камеру с донным затвором и радиально расположенными элементами жесткой связи и всасывающий раструб, расположенный вертикально в центре тяжести палубы, вход которого выполнен заподлицо с низом палубы (Авторское свидетельство SU №1155692, Е03В 3/04 от 15.05.1985).
Недостатком является жесткая связь водоприемника с всасывающим трубопроводом, утяжеляет конструкцию и уменьшает маневренность при перестановке на новое место. Кроме того, удлиненная форма водоприемника в стесненных условиях забора воды затрудняет его размещения, и оно не связано с большим диапазоном колебаний уровней и возможности водоемов, открытых ветрам, а также извлечение его затруднено. Кроме того, при эксплуатации водоприемника отсутствует автоматическое заполнение камеры водой, что делает его неудобным в эксплуатации. Отбор слоя осветленной воды из средних слоев затруднен для нормально работы насосов и должен составлять определенное наполнение в зависимости от их производительности. Экономичность забора воды можно повысить, используя отбор из средних слоев осветленной воды из водоемов предложенным устройством. Это позволит резко обеспечить забор воды, свободной от взвешенных абразивных частиц, то есть полностью используется нормативный ресурс насоса.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для забора воды из поверхностных источников, содержащее поплавок, жестко соединенную с ним водоприемную камеру, напорный трубопровод, размещенный под урезом воды и соединенный с водоприемной камерой, и сороудерживающую решетку, оно дополнительно снабжено грузовым якорем и тросом, водоприемная камера имеет отверстие, которое защищает сверху указанная решетка, и подпружиненную заслонку, выполненную с возможностью вертикальных перемещений, для перекрытия указанного отверстия, напорный трубопровод выполнен в виде магистральной части и соединения трубчатых звеньев в виде перевернутой Т, вертикальное из которых жестко связано с водоприемной камерой, а горизонтальное оборудовано на концах обратными клапанами - напорным и всасывания, и со стороны напорного клапана соединено гибким шлангом с магистральной частью напорного трубопровода, а со стороны клапана всасывания снабжено щеточным сороудерживающим приспособлением (Патент RU №2289000, Е03В 3/04 от 10.12. 2006).
Недостатком данного устройства является возможность налипания плавающего мусора сверху на решетку и закупорки отверстия водоприемной камеры, выполненную с возможностью вертикальных перемещений на поверхности воды. Кроме того, забор воды у поверхности может вызывать захват масляных пятен и вещества с плотностью ниже плотности воды, происходит их засасывание с поверхности слоя воды водоема, отсутствие плавного привода для регулирования забора воды из промежуточных глубинных слоев. Кроме того, сложность самой конструкции и его эксплуатации, материалоемкость и ненадежность в работе пружины.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы устройства для забора воды за счет увеличения его маневренности и удобства в эксплуатации, т.е. усовершенствование для забора воды из промежуточного слоя воды источников при всех положениях подвижной гибкой несминаемой трубы, соединенной с насадком, имеющим грибообразную форму с любыми скоростями течения на водоемах.
Технический результат от использования изобретения заключается в возможности повышение возможности забора воды и обеспечение захвата наиболее чистой воды из источников путем закрепления насадка, имеющего грибообразную форму, к направляющему стояку с регулируемым поплавком по его высоте, а также путем закрепления к нижней части насадка с патрубком, смонтированного груза-противовеса и забора воды любых слоев воды, сокращения времени забора воды в средних слоях водных объектов с различными скоростями течения воды.
Технический результат достигается тем, что устройство для забора воды из промежуточного слоя источников, содержащее поплавок, водоприемную камеру, напорный трубопровод, размещенный под урезом воды, трос, водоприемная камера имеет отверстие, гибкий шланг соединен с напорным трубопроводом и трубчатым звеном, напорный трубопровод снабжен гибкой несминаемой трубой, соединенной с насадком, имеющим грибообразную форму с впускными отверстиями на внутренней стороне, при этом насадок прикреплен к направляющему стояку с прикрепленным поплавком с возможностью осевого перемещения и свободно установленным на направляющем стояке между ограничителями его перемещения, при этом для уравновешивания и направления потока в насадок и для расположения его в горизонтальном положении, в нижней части смонтирован регулируемый груз-противовес.
Кроме того, ограничители на направляющем стояке закреплены на высоте регулируемой глубины погружения насадка, имеющего грибообразную форму и являющегося автономным плавающим приемником с необходимой посадкой на направляющем стояке для забора чистой воды.
Кроме того, напорный трубопровод прикреплен к вертикальному экрану с встроенным насосом, нижняя часть экрана которого соединена с тросом, а верхняя часть соединена с камерой плавучести.
Автономный плавающий приемник, выполненный насадком, имеющим грибообразную форму, погружен на высоту регулирования глубины промежуточного слоя источников, автоматически выполняет на необходимой глубине воды для работы водоприемника, что повышает маневренность насадка, имеющего грибообразную форму, при прикреплении с гибкой несминаемой трубой с напорным трубопроводом, с вертикальным экраном с встроенным насосом, и верхняя часть экрана соединена с камерой плавучести. Таким образом, новые признаки позволяют предложенному техническому решению проявить новые свойства, заключающиеся в эксплуатации на водоемах или отстойниках, забор воды только из средних слоев источников, исключающий поверхностный слой, загрязненной маслами, позволяет повысить уровень экологической безопасности потребителей и достижения большой компактности устройства.
Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению достигнуть эффектов, заключающихся в упрощении конструкции и повышении надежности устройства. Это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид заявляемого устройства.
Устройство для забора воды из промежуточного слоя источников содержит камеру плавучести 1, соединенную с вертикальным экраном 2, в верхней части которого встроен погружной насос 3. В нижней части вертикального экрана 2 укреплен трос 4. Устройство включает погружной насос 3, например, с напорным трубопроводом и гибкой несминаемой трубой 5 с автономным плавающим в средней части потока приемником, который состоит из насадка 6, имеющего грибообразную форму, с впускными отверстиями 7 на внутренней полости в виде камеры 8 насадка 6, отверстия направлены в сторону соединения насадка 6 с коротким патрубком, соединенного с гибкой несминаемой трубой 5. Для лучшего горизонтального расположения насадка 6 в средней части потока, устройство снабжено в верхней части направляющим стояком 9 с поплавком 10 с возможностью осевого перемещения свободно между ограничителями 11 и 12, стояк 9 которого закреплен к патрубку насадка 6, имеющего грибообразную форму. Насадок 6 в нижней части соосно стояку 9 имеет регулируемый груз-противовес 13, закрепленный к стояку 14. Конец стояка 14 может быть выполнен, например, в виде винт-гайки 15 для регулируемого груза-противовеса 13, т.е. возможность его замены. Воздухозаборник выполнен в виде вертикальной трубки 16 с обратным клапаном 17 и соединен с камерой 8 насадка 6, которая соединена с атмосферой и верхний конец трубки 16 расположен выше уровня воды в источнике. Глубина забора воды регулируется путем перемещения поплавка 10, закрепленного с возможностью осевого перемещения между ограничителями 11 и 12, относительно погружения насадка 6 в средние слои источника, это в свою очередь не позволяет развиваться депрессионной воронке и засасывать поверхностные слои воды, в которых аккумулируются загрязнения. Кроме того, насадок 6 уравновешен как поплавком 10, так и грузом-противовесом 13. Таким образом, регулируется высота горизонтального положения насадка 6, соединенного посредством короткого патрубка с гибкой несминаемой трубой 5 в открытом водоеме.
Устройство для забора воды из промежуточного слоя источников работает следующим образом.
Поплавок 10 совместно с грузом-противовесом 13, удерживая насадок 6, соединенный с гибкой несминаемой трубой 5, в погруженном состоянии, обеспечивает постоянно действующий напор на входе с впускными отверстиями 7 камеры 8 насадка 6. При этом вода из промежуточных слоев поступает в насадок 6 и оттуда в гибкую несминаемую трубу 5, а затем с помощью запуска насоса 3 осуществляется подача воды потребителю. При этом устройство может эксплуатироваться на внутренних водоемах с высокими скоростями течения. Кроме того, через воздухозаборник в виде трубки 16 поступает атмосферный воздух, что приводит к обогащению атмосферного воздуха кислородом для создания водовоздушной смеси в камере 8 насадка 6. В камере 8 смешения создается смесь, имеющая малую плотность. Впускные отверстия 7 могут быть перекрыты рыбозащитным устройством в виде сетки (не показано), что обеспечивает защиту фауны водной среды. Нахождение насадка 6, имеющего грибообразную форму, с впускным патрубком снабженного гибкой несминаемой трубой 5 в погруженном состоянии с помощью поплавка 10 и груза-противовеса 13 всегда на определенной глубине, обеспечивает забор воды высокого качества из более чистых слоев воды водоемов, что позволяет повысить уровень экологической безопасности таких водоемов.
Следует отметить, что забор воды осуществляется перетоком воды через камеру 8 насадка 6 и через гибкую несминаемую трубу 5 при включении насоса 3, закрепленного к вертикальному экрану 2, и конструкция водоприемного насадка обеспечивает надежность работы устройства в целом. При этом устройство хорошо работает, когда температура воды может меняться от 0 до 30°С и ее динамической вязкости от 1790 до 800 мкПа с.
Ход движения поплавка на направляющем стояке между фиксирующими ограничителями определяется глубиной погружения насадка грибообразной формы из условия, что разница уровней слоя воды в фиксаторе обеспечивала необходимый ход поплавка для забора воды из средних слоев водоема. Удержание насадка и поплавкового привода при связи с гибкой несминаемой трубой обеспечивает стояк с регулируемым грузом-противовесом. Таким образом, автоматически поддерживается соответствие между притоком воды в водоем и расходом в отводящую гибкую несминаемую трубу при работе насоса для подачи потребителю.
Предложенное устройство имеет высокую мобильность, широкую область применения, относительно простую конструкцию и значительно удобнее при эксплуатации по сравнению с известными устройствами. При применении предложенного устройства полностью ликвидируются дополнительные элементы, отмеченные в прототипе, а также сводятся к минимуму эксплуатационные затраты.