RU2215095C2

RU2215095C2 - Water intake device

Info

Publication number: RU2215095C2
Application number: RU2001129841/03A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Викторов
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: hydraulic engineering, particularly, devices for water intake from water sources with high water-level fluctuation. SUBSTANCE: water intake device has bulkhead, drowned pump, axial vertical monoblock pump and pipeline made in form of two vertical wells, of whose one accommodates drowned pump, and the other, axial vertical monoblock pump. Bulkhead is fitted on pontoon for its submersion to under fluctuating water level and consists of diffuser whose internal surface carries spiral guides, mixing chambers communicated with atmosphere by means of flexible tube with nozzle whose internal surface is provided with curved helical grooves, converging tube connected with supplying tube by flexible pipeline. Installed at water inlet is perforated insert with wavy holes widening in direction of water flow, and fish protection structure. Mixing chamber is connected with pulser made of at least, four bent bimetallic plates freely fitted on vertical axle. Installed inside chamber is resonator made in form of vertical springy plate with lugs in form of clotoid from springy material. Pulser together with resonator form interference unit. EFFECT: increased operate reliability of water intake device and improved conditions for water intake from water source. 5 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к водозаборным устройствам из источников с большим диапазоном колебаний уровня. The invention relates to hydraulic engineering, in particular to water intake devices from sources with a large range of level fluctuations.

Известно водозаборное устройство (см. а.с. 1234542, МКИ Е 03 В 3/04, Бюл. 20, 1986), содержащее водоприемный оголовок, погружной насос, осевой вертикальный моноблочный насос, трубопровод, выполненный с разветвлением в виде двух вертикальных колодцев, в одном из которых установлен погружной насос, а в другом - осевой вертикальный моноблочный насос. A water intake device is known (see AS 1234542, MKI E 03 B 3/04, Bull. 20, 1986), containing a water intake head, a submersible pump, an axial vertical monoblock pump, a pipeline made with branching in the form of two vertical wells, in one of which a submersible pump is installed, and in the other, an axial vertical monoblock pump.

Недостатком данного водозаборного устройства является возможность захвата наносов из-за отсутствия порога водоприемного оголовка и закупорка плавающими предметами и шугой входных отверстий. The disadvantage of this water intake device is the ability to capture sediment due to the lack of a water intake threshold and blockage by floating objects and sludge inlets.

Известно водозаборное устройство (см. патент РФ 2166030, МПК 7 Е 03 В 3/04, Бюл. 12, 2001), содержащее водоприемный оголовок, погружной насос, осевой вертикальный моноблочный насос, трубопровод, выполненный с разветвлением в виде двух вертикальных колодцев, в одном из которых установлен погружной насос, в другом - осевой вертикальный моноблочный насос, водоприемный оголовок посажен на понтон для погружения его под изменяющийся уровень воды и состоит из диффузора, на внутренней поверхности которого установлены спиралевидные направляющие, камеры смешения, соединенной с атмосферой эластичной трубой с насадкой, на внутренней поверхности которой предусмотрены криволинейные винтообразные канавки, конфузора, соединенного с подающей трубой гибким трубопроводом, а на входе воды установлены перфорированная вставка с волновидными отверстиями, расширяющимися по ходу движения воды, и рыбозащитное устройство. A water intake device is known (see RF patent 2166030, IPC 7 E 03 B 3/04, Bull. 12, 2001), containing a water intake head, a submersible pump, an axial vertical monoblock pump, a pipeline made with branching in the form of two vertical wells, in one of which has a submersible pump installed, the other has an axial vertical monoblock pump, the water intake head is mounted on a pontoon to immerse it under a changing water level and consists of a diffuser, on the inner surface of which there are spiral guides, cameras are mixed connected to the atmosphere by an elastic pipe with a nozzle, on the inner surface of which there are curved helical grooves, a confuser connected to the supply pipe by a flexible pipe, and a perforated insert with wave-shaped openings expanding in the direction of movement of water and a fish protection device are installed at the water inlet.

Недостатком данного водозаборного устройства является недостаточно высокая надежность при неблагоприятных условиях забора воды из источника. The disadvantage of this water intake device is not high enough reliability under adverse conditions of water intake from the source.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности работы водозаборного устройства и улучшение условий забора воды из источника путем установки пульсатора, выполненного из изогнутых биметаллических пластин количеством не менее четырех, свободно насаженных на вертикальную ось, а внутри камеры-резонатора, выполненного в виде вертикальной пружинистой пластины с лепестками формой в виде клотоиды из пружинистого материала, в совокупности представляющих собой интерференцатор. The technical problem to which the invention is directed is to increase the reliability of the water intake device and improve the conditions for taking water from the source by installing a pulsator made of curved bimetallic plates of at least four freely mounted on a vertical axis, and inside the resonator chamber made in the form of a vertical springy plate with petals in the form of clothoids from a springy material, collectively representing an interference.

Технический результат достигается тем, что в водозаборном устройстве, содержащем водоприемный оголовок, погружной насос, осевой вертикальный моноблочный насос, трубопровод, выполненный с разветвлением в виде двух вертикальных колодцев, в одном из которых установлен погружной насос, в другом - осевой вертикальный моноблочный насос, водоприемный оголовок посажен на понтон для погружения его под изменяющийся уровень воды и состоит из диффузора, на внутренней поверхности которого установлены спиралевидные направляющие, камеры смешения, соединенной с атмосферой эластичной трубой с насадкой, на внутренней поверхности которой предусмотрены криволинейные винтообразные канавки, конфузора, соединенного с подающей трубой гибким трубопроводом, а на входе воды установлены перфорированная вставка с волновидными отверстиями, расширяющимися по ходу движения воды, и рыбозащитное устройство, при этом камера смешения соединена с пульсатором, выполненным из изогнутых биметаллических пластин количеством не менее четырех, свободно посаженных на вертикальную ось, а внутри нее установлен резонатор, выполненный в виде вертикальной пружинистой пластины с лепестками формой в виде клотоиды из пружинистого материала, причем в совокупности пульсатор и резонатор представляют собой интерференцатор. The technical result is achieved by the fact that in a water intake device containing a water intake head, a submersible pump, an axial vertical monoblock pump, a pipeline made with branching in the form of two vertical wells, in one of which a submersible pump is installed, in the other an axial vertical monoblock pump, a water intake the head is mounted on the pontoon to immerse it under a changing water level and consists of a diffuser, on the inner surface of which there are spiral guides, mixing chambers, An elastic pipe connected to the atmosphere with a nozzle, on the inner surface of which there are curved helical grooves, a confuser connected to the supply pipe by a flexible pipe, and a perforated insert with wave-shaped openings expanding in the direction of movement of water and a fish protection device are installed at the water inlet, with a camera mixing is connected to a pulsator made of curved bimetallic plates of at least four, freely set on a vertical axis, and inside it is set A resonator made in the form of a vertical springy plate with petals shaped as clothoids from a springy material is introduced, moreover, in the aggregate, the pulsator and resonator are an interference.

На фиг. 1 представлено водозаборное устройство; на фиг. 2 - схема водоприемного оголовка; на фиг. 3 - резонатор; на фиг. 4 - развертка внутренней поверхности диффузора со спиралевидными направляющими; на фиг. 5 - пульсатор, выполненный из изогнутых биметаллических пластин. In FIG. 1 shows a water intake device; in FIG. 2 is a diagram of a water intake head; in FIG. 3 - resonator; in FIG. 4 - scan of the inner surface of the diffuser with spiral guides; in FIG. 5 - a pulsator made of curved bimetallic plates.

Водозаборное устройство содержит водоприемный оголовок 1, состоящий из диффузора 2, на внутренней поверхности которого установлены спиралевидные направляющие 3, камеры смешения 4, соединенной с атмосферой эластичной трубой 5 с насадкой 6 на конце. На внутренней поверхности насадки 6 предусмотрены криволинейные винтообразные канавки 7. Насадка 6 посажена на поплавок 8. Водоприемный оголовок 1 имеет на входе воды перфорированную вставку 9 с волновидными отверстиями 10, расширяющимися по ходу движения воды, и рыбозащитное устройство 11 и установлен на понтоне 12. Водоприемный оголовок имеет конфузор 13, который гибким трубопроводом 14 соединен с подающей трубой 15, выполненной с разветвлением в виде двух вертикальных колодцев 16 и 17, в одном из которых 16 установлен погружной насос 18, а в другом 17 - осевой вертикальный моноблочный насос 19. Колодец 17 закреплен опорным фланцем 20 к полу 21 машинного зала через резиновый уплотнитель 22. Камера смешения 5 соединена с пульсатором 23, выполненным из изогнутых биметаллических пластин 24, 25, 26 и 27 количеством не менее четырех, свободно посаженных на вертикальную ось 28, а внутри нее установлен резонатор 29, выполненный в виде вертикальной пружинистой пластины с лепестками 30 формой в виде клотоиды 31 из пружинистого материала, в совокупности пульсатор 23 и резонатор 29 представляют собой интерференцатор. The water intake device comprises a water intake head 1, consisting of a diffuser 2, on the inner surface of which there are mounted spiral guides 3, mixing chambers 4 connected to the atmosphere by an elastic pipe 5 with a nozzle 6 at the end. On the inner surface of the nozzle 6, curved helical grooves 7 are provided. The nozzle 6 is mounted on the float 8. The water inlet 1 has a perforated insert 9 with wave-shaped openings 10 expanding along the water and a fish protection device 11 and is mounted on the pontoon 12. the cap has a confuser 13, which is connected by a flexible pipe 14 to the feed pipe 15, made with branching in the form of two vertical wells 16 and 17, in one of which 16 a submersible pump 18 is installed, and in the other 17 - axial vertical monoblock pump 19. The well 17 is fixed by a supporting flange 20 to the floor 21 of the machine room through a rubber seal 22. The mixing chamber 5 is connected to a pulsator 23 made of curved bimetallic plates 24, 25, 26 and 27 with an amount of at least four, freely planted on a vertical axis 28, and inside it there is a resonator 29 made in the form of a vertical springy plate with petals 30 in the form of clothoids 31 made of springy material; in the aggregate, the pulsator 23 and the resonator 29 are interference torus.

Через водоприемный оголовок 1 по диффузору 2 вода поступает, закручиваясь в спиралевидных направляющих 3, в камеру смешения 4, куда по эластичному трубопроводу 5 из атмосферы через насадку 6, пульсатор 23, выполненный из изогнутых биметаллических пластин 24, 25, 26 и 27, количеством не менее четырех, свободно насаженных на вертикальную ось 28, пульсируясь за счет разницы температур теплового воздуха и холодной воды и закручиваясь в криволинейных винтообразных канавках 7, засасывается воздух. Насадка 6 расположена на поплавке 8 и поддерживается постоянно на верхнем уровне воды в источнике. Внутри камеры смешения 4 установлен резонатор 29, формой в виде клотоиды 31, выполненными лепестками 30, представляющий собой вертикальную пружинистую пластину, который под действием гидродинамических сил и действием пульсатора 23 совершает вертикальное движение вверх и вниз, при этом лепестки 30 клотоиды 31 совершают пружинистое колебание. Все это в камере смешения 4 способствует образованию глубоко диспергированной водовоздушной эмульсии и окислению загрязнений, содержащихся в поступающей в водозаборное устройство воде, имеющей плотность меньше единицы. Водоприемный оголовок 1 имеет на входе воды перфорированную вставку 9 с волновидными отверстиями 10, расширяющимися по ходу движения воды, и рыбозащитное устройство 11 и установлен на понтоне 12. Таким образом, водоприемный оголовок может находиться на таком уровне воды в источнике, чтобы забирать наиболее чистую воду из него, а его рыбозащитное устройство выполняет экологическую функцию и не допускает поступление крупных загрязнений, и этому также способствует перфорированная вставка 9 с волновидными отверстиями 10, расширяющимися по ходу движения воды. Перфорированная вставка 9, выполняя функцию обыкновенной решетки, за счет волновидных отверстий создает начальное завихрение и закрутку потока поступающей воды и предотвращает заклинивание в отверстиях твердых частиц загрязнений, благодаря оригинальной форме отверстий. Глубоко эмульгированная водовоздушная эмульсия через конфузор 13 и гибкий трубопровод 14 поступает в подающую трубу 15, имея минимальные потери энергии за счет конфузора 13, который обеспечивает плавный ее вход, имея минимальный коэффициент гидравлического сопротивления, и создает в колодцах 16 и 17 эффект эрлифта, помогая погружному насосу 18 перекачивать воду из вертикального колодца 16 в колодец 17. Далее осевой вертикальный моноблочный насос 19 перекачивает воду потребителю. Опорное кольцо 20, закрепленное к полу 21 машинного зала на резиновых уплотнителях 22, обеспечивает надежность установки моноблочного насоса 19, защищая от вибрации его и оборудования, а также насосной станции от действия вибрационных сил на ее фундамент, кроме того, значительно снижает возникновение шума, играя функцию обеспечения безопасной жизнедеятельности. Through the water inlet head 1 through the diffuser 2, the water enters, twisting in spiral guides 3, into the mixing chamber 4, where through an elastic pipe 5 from the atmosphere through the nozzle 6, the pulsator 23 is made of curved bimetallic plates 24, 25, 26 and 27, the number of less than four freely mounted on the vertical axis 28, pulsating due to the temperature difference between thermal air and cold water and twisting in curved helical grooves 7, the air is sucked. The nozzle 6 is located on the float 8 and is constantly maintained at the upper water level in the source. Inside the mixing chamber 4, a resonator 29 is installed, in the form of clothoids 31, made of petals 30, which is a vertical spring plate, which, under the action of hydrodynamic forces and the action of the pulsator 23, makes a vertical movement up and down, while the petals 30 of clothoids 31 make a springy oscillation. All this in the mixing chamber 4 promotes the formation of a deeply dispersed water-air emulsion and the oxidation of contaminants contained in the water entering the intake device having a density of less than unity. The water intake head 1 has a perforated insert 9 at the water inlet with wave-shaped openings 10 expanding in the direction of movement of the water, and a fish protection device 11 is mounted on the pontoon 12. Thus, the water intake head can be located at such a water level in the source as to collect the purest water from it, and its fish protection device performs an ecological function and does not allow the influx of large contaminants, and this is also facilitated by a perforated insert 9 with wave-shaped holes 10 expanding along The motion of the water. The perforated insert 9, performing the function of an ordinary lattice, creates initial swirling and swirling of the incoming water flow due to wave-like openings and prevents jamming of dirt particles in the holes due to the original shape of the holes. The deeply emulsified water-air emulsion through the confuser 13 and the flexible pipe 14 enters the supply pipe 15, having minimal energy loss due to the confuser 13, which ensures its smooth entry, having a minimum coefficient of hydraulic resistance, and creates an airlift effect in the wells 16 and 17, helping submersible pump 18 to pump water from the vertical well 16 to the well 17. Next, the axial vertical monoblock pump 19 pumps the water to the consumer. The support ring 20, fixed to the floor 21 of the machine room on rubber seals 22, ensures the reliability of the installation of the monoblock pump 19, protecting it from vibration of the equipment and the pump station from the action of vibrational forces on its foundation, in addition, it significantly reduces the occurrence of noise by playing function to ensure safe life.

В период года, когда рабочее колесо осевого вертикального моноблочного насоса 19 достаточно заглублено под уровень воды, подача воды потребителю осуществляется непосредственно этим насосом, а погружной насос 18 демонтируется из колодца 16. При этом запуск насоса в автоматическом режиме всегда обеспечен и не требуется, как для центробежных насосов, вспомогательных систем для залива их или дополнительного заглубления здания насосной станции. Нахождение водоприемного оголовка 1 в погружном состоянии на понтоне 12 всегда на необходимой глубине обеспечивает забор воды высокого качества. In the period of the year when the impeller of the axial vertical monoblock pump 19 is sufficiently deepened under the water level, the water is supplied to the consumer directly by this pump, and the submersible pump 18 is dismantled from the well 16. In this case, the pump is automatically started and is not always required, as for centrifugal pumps, auxiliary systems for filling them or additional deepening of the building of the pumping station. Finding the water intake head 1 immersed on the pontoon 12 always at the required depth ensures high-quality water intake.

Предложенная конструкция водозаборного устройства создает глубоко диспергированную водовоздушную эмульсию за счет эффекта закрутки потоков воды и воздуха, пульсации, резонанса, переходящего в интерференцию, что способствует окислению загрязнений в месте захвата воды из источника, вызывает эффект эрлифта в колодцах, значительно снижает расход электроэнергии на подъем воды и обеспечивает надежность работы водозаборного устройства. The proposed design of the water intake device creates a deeply dispersed water-air emulsion due to the effect of swirling water and air flows, pulsation, resonance, which transforms into interference, which contributes to the oxidation of contaminants at the point of water capture from the source, causes the effect of airlift in wells, significantly reduces the energy consumption for raising water and ensures the reliability of the intake device.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в повышении надежности работы водозаборного устройства и улучшении условий забора воды из источника за счет селективных свойств его элементов, при взаимодействии которых возникает эффект закрутки потоков, пульсации, резонанса, переходящего в интерференцию, создавая глубоко диспергированную водовоздушную эмульсию. The originality of the proposed technical solution consists in increasing the reliability of the water intake device and improving the conditions for taking water from the source due to the selective properties of its elements, the interaction of which creates the effect of swirling flows, pulsation, resonance, which transforms into interference, creating a deeply dispersed air-water emulsion.

Claims

A water intake device containing a water intake head, a submersible pump, an axial vertical monoblock pump, a pipe made with branching in the form of two vertical wells, one of which has a submersible pump, the other has an axial vertical monoblock pump, the water intake head is mounted on a pontoon to immerse it under a changing water level and consists of a diffuser, on the inner surface of which spiral-shaped guides are installed, a mixing chamber connected to the atmosphere by an elastic pipe with a nozzle, on the inner surface of which there are curved helical grooves, a confuser connected to the supply pipe by a flexible pipe, and a perforated insert with wave-shaped openings expanding along the water, and a fish protection device, characterized in that the mixing chamber is connected to the pulsator, is installed at the water inlet made of curved bimetallic plates of at least four, freely set on the vertical axis, and inside it there is a resonator made in v de vertical springy plate with petals shaped in the form of clothoids from a springy material, and in the aggregate, the pulsator and resonator are an interference.