СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАПОЛНЕНИЯ ВОДОГАЗОВОГО КОТЛА БЕЗБАШЕННОЙ ВОДОКАЧКИ
METHOD OF INCREASING DEGREE OF FILLING THE WATER-GAS BOILER OF TOWERLESS WATER PUMP HOUSE

Изобретение относится к коммунальному хозяйству и может быть использовано в системах водоснабжения населенных пунктов или индивидуальных жилых домов.
Для широко распространенных в сельской местности металлических напорно-аккумулирующих емкостей системы Рожновского предложены различные способы предотвращения их обмерзания в зимнее время года [1, 2]. Однако они недостаточно эффективны в случае весьма малого водопотребления или полного его отсутствия в течение длительного периода времени.
Известна система водоснабжения [3], в которой в качестве напорно-аккумулирующей емкости используется котел, разделенный на две половины эластичной мембраной. При этом давление в газовой камере котла создается способом заполнения ее воздухом до заданного давления пневмонасосом.
Степень ξ заполнения водой объема котла зависит от максимально и минимально допустимых абсолютных давлений (Pmax и Pmin) в системе водоснабжения и определяется по формуле ξ=(Pmax-Pmin)/Pmax. Так, если, например, максимально допустимое абсолютное давление 0,7 МПа, а минимально допустимое, обусловленное созданием необходимого напора в верхних точках водопотребления, 0,6 МПа, ξ=0,143. Таким образом, как видим, коэффициент использования объема котла очень низок, что негативно сказывается на эффективности его использования.
Задача предлагаемого изобретения - повышение эффективности использования котла безбашенной водокачки и повышение стабильности давления в водопроводной сети, являющегося одним из основных показателей качества водоснабжения.
Технический результат достигается за счет того, что в безбашенной водокачке, содержащей герметичный котел, разделенный на две полости эластичной мембраной, при этом одна из полостей заполнена газом под давлением, а вторая гидравлически связана с источником воды, согласно изобретению котел размещается в среде со стабильной температурой, равной температуре поступающей в него воды, а газовая полость частично заполняется жидкостью, температура насыщенного пара которой равна при заданном давлении температуре воды.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.
В безбашенной водокачке, содержащей герметичный котел 1, разделенный эластичной мембраной 2 на полость 3 и полость 4, полость 3 через патрубок 5 соединяется с источником водоснабжения, а в полость 4 заливается небольшое количество легко испаряющейся жидкости 6. При этом весь объем полости 4 занимается насыщенным паром этой жидкости при давлении, соответствующем ее температуре. Для устойчивого функционирования данной напорно-аккумулирующей емкости котел размещается в среде со стабильной температурой, близкой к также стабильной температуре воды, поступающей из источника. В данном конкретном исполнении предлагаемого изобретения таким источником является артезианская скважина, а такой средой - грунт на достаточной глубине.
Работает безбашенная водокачка при заявляемом способе ее использования следующим образом.
Находящаяся в полости 4 жидкость подобрана таким образом, что при температуре среды, а значит, и всего объема котла, давление насыщенного ее пара равно номинально установленному для данной системы водопровода значению. В зависимости от климатической зоны на глубине 4…5 метров температура в среднем составляет от 4 до 10°C. Расчетное избыточное давление для большинства сельских водопроводных сетей лежит в пределах от 0,2 до 0,6 МПа. Для этих условий в качестве такой жидкости могут выступать различные сорта фреонов или других жидкостей, сходных по характеристикам.
В исходном состоянии при неработающем насосе мембрана 2 давлением паров жидкости находится в крайнем нижнем положении. Давление в напорной магистрали ниже расчетного. Автоматика (на чертеже не показана) включает насос. Происходит заполнение водопроводной сети и под действием избыточного давления насоса - заполнение полости 3 котла. Давление в котле несколько увеличивается, в результате чего идет интенсивная конденсация пара, освобождая пространство котла для поступающей в него воды. Мембрана 2 поднимается, и, когда она достигает крайнего положения, вода занимает весь объем котла. Автоматика отключает насос. Вода в водопроводную сеть поступает теперь из полости 3 котла под давлением насыщенного пара. Когда запас воды полностью израсходуется, происходит повторное включение насоса и цикл работы повторяется.
Таким образом, поскольку для аккумулирования воды используется весь объем котла, требуемый его объем из условия допустимой частоты включений и отключений насоса, а следовательно, и его стоимость уменьшаются в несколько раз. Тем самым повышается эффективность использования котла и всей системы водоснабжения в целом. Повышается также качество водоснабжения, так как давление в сети определяется давлением насыщенного пара, которое стабильно по величине и не зависит от того, каков запас воды находится в данный момент в котле.
Источники информации
1. Патент РФ №2379452 C1; Е04Н 12/30; опубликовано 20.01.2010.
2. Патент РФ №2446262 С2; Е04Н 12/30; опубликовано 27.03.2012.
02
3. Авторское свидетельство №138818; класс 59с. 4.