RU2195534C2

RU2195534C2 - Water supply system for populated areas

Info

Publication number: RU2195534C2
Application number: RU2001108215A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Викторов
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: water supply systems for populated areas using underground water inlets. SUBSTANCE: water supply system for populated areas includes water wells with water elevators installed in them, aerators, sealed tank, pressure transducer and pressure pipe-lines connecting wells with water conduit joined to sealed tank, mixing chambers, pipe-lines feeding water into wells. Mixing chamber and aerator for each water well are mounted in pipe-line feeding water into it and are connected in their turns with the help of pipe-lines carrying controlled valves to proper pressure pipe-line. Sealed tank is equipped with air inlet and outlet controller with float that floats on water surface in tank, with safety valve and air conduit connecting sealed tank with aerator coming in the form of ejector comprising shell, diffuser and confuser. Curvilinear spiral-like conduits are cut in internal surfaces of diffuser and confuser. Hollow elastic ring in which space pulser made of bent bimetal plates is located is joined to end of pipe-line feeding water into water well. Narrowing necks with curvilinear screws in their internal surfaces made of compressed cycloid are linked to space of elastic ring. EFFECT: raised efficiency of water supply thanks to reduced density of fluid. 4 dwg

Description

Изобретение относится к водоснабжению и касается конструктивного выполнения систем водоснабжения населенных пунктов из водозаборов подземных вод. The invention relates to water supply and for the structural design of water supply systems of settlements from groundwater intakes.

Известна система водоснабжения населенных пунктов (см. а.с. 985214, МКИ Е 03 В 1/02, 3/06, Бюл. 23, 1982 г., включающая водозаборные скважины с установленными в них водоподъемными устройствами, аэратор, герметичную емкость, датчики давления и напорные трубопроводы, соединяющие скважины с водоводом, подключенным к герметичной емкости. A well-known water supply system of settlements (see AS 985214, MKI E 03 1/02, 3/06, Bull. 23, 1982, including water wells with installed water-lifting devices, aerator, hermetic container, sensors pressure and pressure pipelines connecting the wells with a water conduit connected to a sealed container.

Недостатком данной системы водоснабжения является недостаточная эффективность подачи воды из-за недостаточного окисления загрязнений, содержащихся в подземной воде. The disadvantage of this water supply system is the insufficient efficiency of water supply due to insufficient oxidation of contaminants contained in groundwater.

Известна система водоснабжения населенных пунктов (см. а.с. 1236069, МКИ Е 03 В 1/02, 3/06, Бюл. 21, 1989 г.), включающая водозаборные скважины с установленными в них водоподъемными устройствами, аэраторы, герметичную емкость, датчик давления и напорные трубопроводы, соединяющие скважины с водоводом, подключенным к герметичной емкости, камеры смешения, трубопроводы подачи воды в скважины, причем для каждой водозаборной скважины камера смешения и аэратор установлены на трубопроводе подачи в нее воды и соединены в свою очередь посредством трубопроводов с установленными на них регулируемыми клапанами с соответствующим напорным трубопроводом. A well-known water supply system of settlements (see AS 1236069, MKI E 03 B 1/02, 3/06, Bull. 21, 1989), including water wells with installed water-lifting devices, aerators, sealed container, a pressure sensor and pressure pipelines connecting the wells to a water conduit connected to a sealed container, mixing chambers, pipelines for supplying water to the wells, and for each water well, a mixing chamber and an aerator are installed on the water supply pipe and connected in turn via pipelines to adjustable valves mounted on them with the corresponding pressure pipe.

Недостатком данной системы водоснабжения является недостаточная эффективность подачи воды из-за невозможности создания глубоко диспергированной эмульсии, необходимой для окисления загрязнений во всем объеме подземных вод. The disadvantage of this water supply system is the insufficient efficiency of the water supply due to the impossibility of creating a deeply dispersed emulsion necessary for the oxidation of contaminants in the entire volume of groundwater.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности подачи воды за счет снижения плотности жидкости. The technical problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of water supply by reducing the density of the liquid.

Технический результат достигается тем, что в системе водоснабжения населенных пунктов, включающей водозаборные скважины с установленными в них водоподъемными устройствами, аэраторы, герметичную емкость, датчик давления и напорные трубопроводы, соединяющие скважины с водоводом, подключенным к герметичной емкости, камеры смешения, трубопроводы подачи воды в скважины, причем для каждой водозаборной скважины камера смешения и аэратор установлены на трубопроводе подачи в нее воды и соединены в свою очередь посредством трубопроводов с установленными на них регулируемыми клапанами с соответствующим напорным трубопроводом, герметичная емкость оборудована регулятором впуска и выпуска воздуха с поплавком, установленным на верхнем уровне воды в ней, предохранительным клапаном и воздухопроводом, соединяющим герметичную емкость с аэратором, выполненным в виде воздушного эжектора, состоящего из обечайки, диффузора и конфузора, на внутренней поверхности последних предусмотрены криволинейные спиралевидные кондукторы, а к концу трубопровода подачи воды в водозаборную скважину присоединено полое эластичное кольцо, в полости которого размещен пульсатор из изогнутых биметаллических пластин, к полости эластичного кольца присоединены суживающиеся насадки с криволинейными винтами на их внутренней поверхности, выполненными из сжатых циклоид. The technical result is achieved by the fact that in the water supply system of settlements, including water wells with water-lifting devices installed in them, aerators, an airtight container, a pressure sensor and pressure pipelines connecting the wells to a water pipe connected to an airtight container, mixing chambers, water supply pipelines in wells, and for each water well a mixing chamber and an aerator are installed on the water supply pipe to it and are connected in turn by pipelines with Adjustable valves fitted to them with an appropriate pressure pipe, the sealed container is equipped with an air inlet and outlet regulator with a float installed at the upper water level in it, a safety valve and an air duct connecting the sealed container with an aerator made in the form of an air ejector consisting of a shell, diffuser and confuser, on the inner surface of the latter there are curved spiral-shaped conductors, and by the end of the pipeline for supplying water to the intake well attached at hollow elastic ring, which is placed in the cavity of the pulsator curved bimetallic plates are attached to the elastic ring tapering nozzle cavity with curvilinear screws on their internal surface made of compressed cycloids.

На фиг. 1 изображена схема системы водоснабжения населенных пунктов, на фиг.2 - схема узла водозаборной скважины, на фиг.3 - эластичное кольцо с пульсатором из изогнутых биметаллических пластин с суживающимися насадками, а на фиг.4 - развертка внутренней поверхности суживающихся насадок с криволинейными винтами, выполненными из сжатых циклоид. In FIG. 1 shows a diagram of the water supply system of settlements, FIG. 2 is a diagram of a node of a water well, FIG. 3 is an elastic ring with a pulsator from curved bimetallic plates with tapering nozzles, and FIG. 4 is a scan of the inner surface of tapering nozzles with curved screws, made of compressed cycloid.

Система водоснабжения включает водозаборные скважины 1, в которых установлены водоподъемные устройства 2, соединенные напорными трубопроводами 3 и водоводом 4 с герметичной емкостью 5, имеющей клапан 6 для выпуска воздуха и датчик 7 давления. Каждая водозаборная скважина 1 оборудована камерой 6 смешения с установленными на входе в камеру 6 смешения аэратором 9, размещенными на трубопроводе 10 подачи воды в водозаборную скважину 1 и соединенными с напорным трубопроводом 3 посредством трубопроводов 11...13 с установленными на них регулирующими клапанами 14...16. Клапан 16 выполнен с электроприводом. На напорном трубопроводе 3 установлены обратный 17 и регулируемый 18 клапан. Система водоснабжения снабжена линией управления 19. Герметичная емкость 5 оборудована регулятором 20 впуска и выпуска воздуха с поплавком 21, установленным на верхнем уровне воды в ней, предохранительным 22 клапаном, воздухопроводом 23, соединяющим воздушный объем 24 в герметичной емкости 5 с аэратором 9. Аэратор 9 и 8 выполнены в виде воздушного эжектора 25, состоящего из обечайки 26, диффузора 27 и конфузора 28, на внутренней поверхности последних предусмотрены криволинейные спиралевидные кондукторы 29. На конце трубопровода 10 подачи воды в водозаборную скважину 1 установлено эластичное кольцо 30, в полости которого размещен пульсатор 31 из изогнутых биметаллических пластин 32. К эластичному кольцу 30 присоединены суживающиеся насадки 33 с криволинейными винтами 34 на их внутренней поверхности, выполнены из сжатых циклоид 35. Трубопровод 10 подачи воды в водозаборную скважину 1 соединен с эластичным кольцом 30 при помощи патрубков 36. Система водоснабжения имеет пульт управления 37. The water supply system includes water wells 1 in which water-lifting devices 2 are installed, connected by pressure pipelines 3 and a water pipe 4 with a sealed container 5, having a valve 6 for discharging air and a pressure sensor 7. Each water well 1 is equipped with a mixing chamber 6 with an aerator 9 installed at the inlet of the mixing chamber 6, located on the water supply pipe 10 to the water well 1 and connected to the pressure pipe 3 by means of pipelines 11 ... 13 with control valves 14 installed on them. ..16. The valve 16 is made with an electric actuator. On the pressure pipe 3, a check valve 17 and an adjustable valve 18 are installed. The water supply system is equipped with a control line 19. The pressurized container 5 is equipped with an air inlet and outlet regulator 20 with a float 21 installed at the upper water level in it, a safety valve 22, an air duct 23 connecting the air volume 24 in the sealed container 5 with an aerator 9. Aerator 9 and 8 are made in the form of an air ejector 25, consisting of a shell 26, a diffuser 27 and a confuser 28, on the inner surface of the latter there are curved spiral conductors 29. At the end of the pipeline 10 for supplying water to the water intake To the elastic well 30, an elastic ring 30 is installed, in the cavity of which a pulsator 31 of curved bimetallic plates 32 is placed. Tapering nozzles 33 with curved screws 34 are attached to the elastic ring 30 on their inner surface, made of compressed cycloid 35. Pipeline 10 for supplying water to the water well 1 is connected to the elastic ring 30 by means of nozzles 36. The water supply system has a control panel 37.

Система водоснабжения работает следующим образом. The water supply system operates as follows.

В исходном положении все водоподъемные устройства 2 включены и производят заполнение водой герметичной емкости 5. При достижении герметичной емкостью 5 рабочего давления датчик 7 по линии 19 управления подает сигнал на выключение из работы водоподъемного устройства 2 в одной из водозаборных скважин 1 и открытие клапана 16 на трубопроводе 13. При этом обратный клапан 17, установленный на напорном трубопроводе 3, закрывается и происходит поступление подземной воды по трубопроводу 11 в камеру 8 смешения и поступление воздуха из воздушного объема 24 герметичной емкости 5 по воздухопроводу 23 в аэратор 9, выполненный в виде воздушного эжектора 25, состоящего из обечайки 26, заменяющей камеру 8 смешения, диффузора 27 и конфузора 28, на внутренней поверхности последних предусмотрены криволинейные спиралевидные кондукторы 29, в которых сжатый воздух и вода интенсивно перемешиваются, закручиваясь, приобретая центробежные и вибрационные силы, при этом в процессе перемешивания активно участвует эффект подсоса эжектора и в конечном итоге происходит образование глубоко диспергированной эмульсии. За счет избыточного давления в герметичной емкости 5 и гидростатического напора, создаваемого за счет разницы в уровнях воды между отметкой пьезометрического уровня и отметкой статического уровня воды в скважине из воздушного эжектора 25 по трубопроводу 10 подачи воды в водозаборную скважину 1 глубокодиспергированная эмульсия через суживающиеся насадки 33 с криволинейными винтами 34 выбрасывается из эластичного кольца 30 прерывисто под влиянием пульсаторов 31 из изогнутых биметаллических пластин 32, действующих за счет разницы температур холодной подземной воды и теплого воздуха. Патрубки 36 поддерживают постоянную связь между эластичным кольцом 30 и трубопроводом 10 подачи воды в водозаборную скважину 1. Регулятор 20 впуска и выпуска воздуха в герметичную емкость 5 регулирует состояние максимального и минимального уровней воды в ней, поддерживая связь с атмосферой, и давление воздуха в герметичной емкости 5, а датчик 7 давления передает сигнал на пульт управления 37, который управляет процессами переключения регулируемых клапанов 14. ..16 для подачи аэрированной воды в водозаборную скважину 1 и включением водоподъемных устройств 2. Предохранительный клапан 22 осуществляет выброс сжатого воздуха в аварийных ситуациях и обеспечивает соблюдение требований гостехнадзора. Пункт управления 37 позволяет аэрировать подземные воды как при наличии загрязнений в них, так и с определенным циклом во времени. Действие пульсаторов 31 и суживающихся насадок 33 обеспечивает аэрирование подземных вод не только в пределах скважины, но и во всей прифильтровой зоне водоносного пласта, что особенно эффективно при наличии в воде соединений железа, марганца и сероводорода. А сжатые циклоиды 36 имеют минимальные энергозатраты. In the initial position, all the water-lifting devices 2 are turned on and filling the sealed container 5 with water. When the sealed tank 5 reaches the working pressure, the sensor 7 sends a signal on the control line 19 to shut the water-lifting device 2 out of operation in one of the water wells 1 and open the valve 16 on the pipeline 13. At the same time, the non-return valve 17 installed on the pressure pipe 3 is closed and underground water enters through the pipe 11 into the mixing chamber 8 and air enters from the air volume 24 a sealed container 5 through the air duct 23 to the aerator 9, made in the form of an air ejector 25, consisting of a shell 26, replacing the mixing chamber 8, a diffuser 27 and a confuser 28, on the inner surface of the latter there are curved spiral conductors 29 in which compressed air and water are intensively they are mixed, twisting, acquiring centrifugal and vibrational forces, while the ejector suction effect is actively involved in the mixing process and, finally, the formation of a deeply dispersed emulsion occurs. Due to the excess pressure in the sealed container 5 and the hydrostatic pressure created due to the difference in water levels between the piezometric level mark and the static water level mark in the well from the air ejector 25 through the pipeline 10 for supplying water to the water well 1, a deeply dispersed emulsion through narrowing nozzles 33 s curved screws 34 are ejected from the elastic ring 30 intermittently under the influence of pulsators 31 from bent bimetallic plates 32, acting due to the temperature difference x Underground water and warm air. The nozzles 36 maintain a constant connection between the elastic ring 30 and the pipeline 10 for supplying water to the water well 1. The air inlet and outlet regulator 20 in the sealed container 5 controls the state of the maximum and minimum water levels in it, maintaining communication with the atmosphere, and the air pressure in the sealed container 5, and the pressure sensor 7 transmits a signal to the control panel 37, which controls the switching processes of the adjustable valves 14. ..16 for supplying aerated water to the water well 1 and turning on the water 2. Safety valve 22 releases compressed air in emergency situations and ensures compliance with the requirements of state supervision. The control point 37 allows you to aerate groundwater both in the presence of pollution in them, and with a certain cycle in time. The action of pulsators 31 and tapering nozzles 33 provides aeration of groundwater not only within the well, but throughout the filter zone of the aquifer, which is especially effective in the presence of water compounds of iron, manganese and hydrogen sulfide. And compressed cycloids 36 have minimal energy consumption.

Создание глубокодиспергированной эмульсии воды и воздуха путем закрутки потока с использованием центробежных и вибрационных сил, возникающих в криволинейных спиралевидных кондукторах и винтах, и пульсации, обеспечивает интенсивное окисление химических загрязнений, содержащихся в подземных водах, и повышает эффективность подачи воды как с точки зрения показателей ее качества, так и за счет снижения энергозатрат и надежной работы системы водоснабжения. The creation of a deeply dispersed emulsion of water and air by swirling the flow using centrifugal and vibrational forces arising in curved spiral conductors and screws, and pulsation, provides intensive oxidation of chemical contaminants contained in groundwater, and increases the efficiency of water supply both in terms of its quality indicators and by reducing energy costs and reliable operation of the water supply system.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в использовании эффекта закрутки потока воды и воздуха для создания глубокодиспергированной эмульсии и интенсивного окисления химических загрязнений и пульсаторов для повышения эффективности подачи воды. The originality of the proposed technical solution consists in using the effect of swirling the flow of water and air to create a deeply dispersed emulsion and intensive oxidation of chemical contaminants and pulsators to increase the efficiency of water supply.

Claims

The water supply system of settlements, including water wells with water-lifting devices installed in them, aerators, pressurized tank, pressure sensor and pressure pipelines connecting the wells to a water pipe connected to a sealed tank, mixing chambers, water supply pipelines to the wells, and for each water well the mixing chamber and the aerator are installed on the water supply pipeline into it and are connected in turn by means of pipelines with adjustable valves installed on them with the corresponding pressure pipe, characterized in that the sealed container is equipped with an air inlet and outlet regulator with a float installed at the upper water level in it, a safety valve and an air duct connecting the sealed container with an aerator made in the form of an air ejector consisting of a shell, a diffuser and confuser, on the inner surface of the latter there are provided curved spiral conductors, and a hollow tube is connected to the end of the pipeline for supplying water to the water intake well astichnoe ring, which is placed in the cavity of the pulsator curved bimetallic plates are attached to the elastic ring tapering nozzle cavity with curvilinear screws on their internal surface made of compressed cycloids.