RU2473736C1 - Device for water taking from pools and reservoirs - Google Patents

Abstract

FIELD: instrument making.

SUBSTANCE: device includes perforated cylindrical pipe, streamlined head, cleaning device in the form of two brushes connected to a turbine; besides, one of the above brushes is installed outside a strainer, and the other one is installed inside it with possibility of being rolled over it. The device is also equipped with garbage protecting device in the form of a dome-shaped housing with vertical turnback plates radially installed along the generatrix of its surface from the top with decreasing height. Turbine is propeller-type. Turbine is installed in additional cylindrical connection pipe with possibility of being rotated about its axis and attached to dome-shaped housing with possibility of being rotated vertically about outlet pipeline axis.

EFFECT: use of the invention will allow improving water intake operating reliability due to reducing the impact of floating garbage contained in water.

4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к сороудерживающим устройствам, применяемым при заборе воды из бассейнов-отстойников и водоемов, вода которых содержит большое количество плавающего мусора.The invention relates to hydraulic engineering, and in particular to trash holding devices used in the intake of water from settling pools and ponds, the water of which contains a large amount of floating debris.

Известно водозаборное сооружение, включающее поперек канала водоприемную галерею с передней стенкой, расположенной выше задней стенки, фильтрующее полотно, установленное над галереей и прикрепленное к ее стенкам, и отводящий трубопровод, подключенный к галерее, при этом оно снабжено установленным над фильтрующим полотном поперек канала на горизонтальной оси водонепроницаемым барабаном с прикрепленными к нему поочередно по внешней образующей лопастями и щетками, а фильтрующее полотно выполнено криволинейным в продольном сечении, очерченным по дуге окружности с центром на оси барабана (Авторское свидетельство СССР №1393869, кл. Е02В 9/04).A water intake structure is known that includes a water intake gallery across the channel with a front wall located above the rear wall, a filter web installed above the gallery and attached to its walls, and a discharge pipe connected to the gallery, while it is provided with a horizontal installed over the filter web across the channel axis waterproof drum with attached to it alternately on the outer generatrix of the blades and brushes, and the filter cloth is made curved in a longitudinal section, oche circled along an arc of a circle centered on the axis of the drum (USSR Author's Certificate No. 1393869, class ЕВВ 9/04).

Недостатком известного устройства является низкая эксплуатационная надежность из-за отсутствия автоматизации процесса самоочистки фильтрующего полотна с внутренней стороны камеры, поскольку волокнистые частицы плавающего мусора застревают в отверстиях перфорации фильтрующего полотна, что ведет к закупориванию отверстий и пропускная способность фильтрующего элемента резко падает. Необходимо осуществлять большой сброс воды вниз по каналу. При закрытых отводящих трубопроводах в водоприемной галерее накапливаются мелкие частицы грунта, которые со временем прессуются (становятся плотной массой) и промывка грунта затруднена, так как не происходит перемешивание, соударение потоков и т.д., то есть образуется застойная зона. Таким образом, отсутствуют вертикальные колебания на фильтрующее полотно, отсутствует гидравлическая волна, обеспечивающая отрыв мусора от полотна, который бы потоком воды относился в сторону от устройства.A disadvantage of the known device is the low operational reliability due to the lack of automation of the self-cleaning process of the filter cloth from the inside of the chamber, since fibrous particles of floating debris get stuck in the perforation holes of the filter cloth, which leads to clogging of the holes and the filtering capacity of the filter element drops sharply. It is necessary to carry out a large discharge of water down the channel. With closed discharge pipelines, small particles of soil accumulate in the water intake gallery, which are pressed over time (become a dense mass) and soil washing is difficult because mixing does not occur, flow collisions, etc., i.e., a stagnant zone is formed. Thus, there are no vertical vibrations on the filter cloth, there is no hydraulic wave that ensures separation of debris from the cloth, which would be directed away from the device by the flow of water.

Другим недостатком является отсутствие забора воды с разных горизонтов (например, водоемов) в зависимости от наполнения, соответственно, загрязнением плавающими мусором и наносами. Таким образом, очистной механизм не способствует автоколебательным процессам в работе устройства. Форма работы водонепроницаемого барабана не может оказывать влияние на связь его элементов между напором воды и расходом через фильтрующее полотно, которое связано с изменением частоты его вращения - сброс воды будет достаточно большим.Another disadvantage is the lack of water intake from different horizons (for example, water bodies), depending on the filling, respectively, pollution by floating garbage and sediment. Thus, the cleaning mechanism does not contribute to self-oscillatory processes in the operation of the device. The form of the waterproof drum cannot affect the connection of its elements between the water pressure and the flow rate through the filter cloth, which is associated with a change in its rotation frequency - the water discharge will be quite large.

Для практических целей необходимо иметь определенный числовой показатель, в качестве которого может быть, например, коэффициент быстроходности. Эта величина называется "частота вращения барабана", с геометрическим подобным ему колесом, при затрате мощности N, создаваемой напором Н. В общем, известное устройство работает при малых напорах и не приспособлено для больших напоров в бассейнах и водоемах. Оно ограничено открытыми каналами для забора малых расходов воды, на сравнительно небольшой глубине камеры. Недостатком также является то, что с увеличением или уменьшением давления воды и лопастей со щетками на ее гибкое фильтрующее полотно сверху сказываются нагрузки, соответственно, в большей или меньшей степени, что автоматически перекрывает сечение полотна и расход воды в отводящую трубу резко падает, а отверстия закупорятся мелкими наносами и волокнистыми влечениями. Фильтрующее полотно реагирует на упругость вращающихся щеток и их усилий на полотно, изношенность и давление воды. При этом коэффициент µ проходных сечений фильтрующего полотна есть величина переменная, и, как следствие, при изменении напора Н в верхнем бьефе и других усилий на нее зазоры в полотне начинают изменяться по закону µ=f(1/H). По мере дальнейшего напора (давления) произведение µ√Н постоянно возрастает, и стенки чувствительного полотна начинают еще больше перекрывать сечение отверстий, при этом площадь сечений отверстий ограничена формой криволинейного фильтрующего полотна.For practical purposes, it is necessary to have a certain numerical indicator, which, for example, can be a speed coefficient. This value is called the “drum rotation speed”, with a geometric wheel similar to it, at the expense of power N created by the pressure N. In general, the known device operates at low heads and is not suitable for large heads in pools and ponds. It is limited by open channels for the intake of small flow rates, at a relatively small depth of the chamber. The disadvantage is that with increasing or decreasing pressure of the water and the blades with brushes, the loads on its flexible filter cloth are affected from above, respectively, to a greater or lesser extent, which automatically overlaps the cross-section of the cloth and the water flow into the outlet pipe drops sharply, and the holes become clogged small sediments and fibrous drives. The filter cloth reacts to the elasticity of the rotating brushes and their efforts on the cloth, wear and water pressure. Moreover, the coefficient µ of the flow cross sections of the filter cloth is a variable, and, as a result, when the pressure Н in the upstream and other forces on it changes, the gaps in the cloth begin to change according to the law µ = f (1 / H). With further pressure (pressure), the product µ√H is constantly increasing, and the walls of the sensitive web begin to overlap the cross section of the holes even more, while the cross-sectional area of the holes is limited by the shape of the curved filter cloth.

Известно также устройство для механической очистки воды на водозаборных сооружениях из рек и каналов, содержащее сетчатый цилиндр, установленный вдоль потока воды, турбину, очистное устройство сетчатого цилиндра, трубопровод для отвода воды, очистное устройство выполнено в виде двух щеток, соединенных с турбиной, причем одна из щеток установлена снаружи сетчатого цилиндра с возможностью скольжения по нему, а другая - внутри с возможностью перекатывания по нему (Авторское свидетельство СССР №954546, кл. Е02В 5/08, 1982 г.).It is also known a device for the mechanical purification of water at water intake structures from rivers and canals, comprising a mesh cylinder installed along the water flow, a turbine, a mesh cylinder cleaning device, a pipe for water drainage, the treatment device is made in the form of two brushes connected to the turbine, one made of brushes is installed outside the mesh cylinder with the possibility of sliding along it, and the other inside with the possibility of rolling over it (USSR Author's Certificate No. 954546, cl. ЕВВ 5/08, 1982).

Недостатком известного устройства является ограниченность применением на реках и каналах. При больших и паводковых расходах на реках и каналах устройство дополнительно создает препятствия, образуется подпор в верхнем бьефе и фонтанирующий гидравлический прыжок, все это приводит к наращиванию стенок бортов по длине канала и укреплению берега реки на значительном расстоянии. Создание катящихся волн также разрушает берега, все это увеличивает стоимость строительства устройства. За пропеллерной турбиной возникает зона разряжения, что отрицательно сказывается на окружной скорости вращения лопастей. Сама работа происходит в непостоянстве вращающихся лопастей по окружности, дополнительно это еще связано с тем, что к лопастям крепятся непосредственно щетки, установленные снаружи сетчатого цилиндра - это еще дополнительно ведет к большим динамическим нагрузкам на пропеллер турбины, особенно в потоках, несущих камни, валуны, плавающие предметы, плавающий мусор. Установка вдоль потока с мусором вызывает намотку волокнистых и других влечений мусора на пропеллер, соответственно, закрепленную к лопастям его решетки, что приводит к остановке процесса очистки сетчатого барабана.A disadvantage of the known device is the limited use on rivers and canals. With large and flood costs on rivers and canals, the device additionally creates obstacles, a backwater in the upstream and a gushing hydraulic jump are formed, all this leads to an increase in the walls of the sides along the length of the channel and the strengthening of the river bank at a considerable distance. The creation of rolling waves also destroys the coast, all this increases the cost of building the device. Behind the propeller turbine there is a rarefaction zone, which negatively affects the peripheral speed of rotation of the blades. The work itself takes place in the inconstancy of the rotating blades around the circumference, this is additionally due to the fact that the brushes mounted directly on the blades mounted outside the mesh cylinder - this additionally leads to large dynamic loads on the turbine propeller, especially in streams carrying stones, boulders, floating objects, floating debris. Installation along the stream with garbage causes winding of fibrous and other drives of garbage on the propeller, respectively, fixed to the blades of its grate, which leads to a stop of the cleaning process of the mesh drum.

Другим недостатком является пониженная эксплуатационная надежность в условиях при меженных расходах в реке, уровень резко понижается, и мусор практически оседает на пропеллер с решеткой, а также задерживается оголовком цилиндра, закрепленного к устоям и к отводящему трубопроводу. Таким образом, работа прототипа ненадежна, происходит заклинивание вращающихся устройств. Забор воды прекращается, т.е. ограничено условиями применения.Another disadvantage is reduced operational reliability under low-flow conditions in the river, the level drops sharply, and the debris almost settles on the propeller with a grill, and is also delayed by the cylinder head fixed to the abutments and to the discharge pipe. Thus, the operation of the prototype is unreliable, jamming of rotating devices occurs. Water withdrawal stops, i.e. limited by the conditions of use.

Отсутствие разделения воды пропеллером турбины с закрепленными щетками на равные части создаёт большие динамические нагрузки на ось вращения в барабане, т.е. вода неравномерно поступает в межлопастные отсеки, поток турбулизуется за ними, появляется отрицательная реакция на поток. Кроме того, образуется реактивная циркуляция, в которой происходит только перемешивание потока. Общий поток отходит по длине канала волновым явлением. Работа известного устройства основана при большом сбросе воды в ограниченных условиях применения водозабора, а это уже снижает эффективность его сетчатого полотна для отвода постоянным расходом воды. Коэффициент расхода проходных отверстий есть величина переменная, и, как следствие, при изменении напора над устройством изменяется расход воды в трубопроводе - отсутствует автоматизация водозабора.The absence of water separation by the turbine propeller with fixed brushes into equal parts creates large dynamic loads on the axis of rotation in the drum, i.e. water flows unevenly into the inter-blade compartments, the flow is turbulized behind them, a negative reaction to the flow appears. In addition, a reactive circulation is formed in which only mixing of the flow occurs. The total flow departs along the length of the channel by a wave phenomenon. The work of the known device is based on a large discharge of water in limited conditions for the use of water intake, and this already reduces the effectiveness of its mesh fabric for removal by a constant flow of water. The coefficient of flow through holes is a variable, and, as a result, when the pressure above the device changes, the water flow in the pipeline changes - there is no automation of water intake.

Отводящая трубопроводная арматура и устройство сетчатого барабана влияют на эксплуатационную надежность в потоках, сильно загрязненных различным мусором и влекомыми наносами - это ведет к большим эксплуатационным затратам.The outlet pipe fittings and the mesh drum device affect operational reliability in streams heavily contaminated with various debris and entrained sediments - this leads to high operating costs.

Цель изобретения - повышение надежности работы за счет уменьшения влияния содержащего в воде плавающего мусора.The purpose of the invention is to increase reliability by reducing the impact of floating debris in water.

С помощью предложенного устройства позволяет его применять в бассейнах-отстойниках и на водоемах в большом диапазоне перепадов уровней в них воды и проводить забор воды в автоматическом режиме, имея простую систему узлов и пониженную чувствительность к разному роду плавающих предметов, мусора и придонных наносов. Весь накопившийся мусор и придонные наносы отодвигаются от водоприемника на определенном расстоянии, что позволяет обеспечить надежную работу устройства, за счет заранее созданной изменением гидравлической структуры потока вблизи водоприемника, образование волновой гидравлической структуры.Using the proposed device allows it to be used in sedimentation pools and in reservoirs in a wide range of water level differences and carry out water withdrawal in automatic mode, having a simple system of nodes and reduced sensitivity to a different kind of floating objects, debris and bottom sediment. All accumulated debris and bottom sediments are moved away from the water intake at a certain distance, which allows for reliable operation of the device, due to the formation of a hydraulic wave structure created in advance by changing the hydraulic structure of the flow near the water intake.

Кроме того, эффективность изобретения заключается в исключении потерь воды на сброс по сравнению с известным. Новое устройство позволяет осуществить регулирование уровня воды в бассейнах и водоемах в автоматическом режиме с повышением быстродействия.In addition, the effectiveness of the invention is to eliminate water loss due to discharge in comparison with the known. The new device allows you to adjust the water level in pools and ponds in automatic mode with increased speed.

Перемещение цилиндрической трубы с перфорированными отверстиями одновременно с перемещением в вертикальной плоскости куполообразного корпуса с отбойными вертикальными пластинами, радиально расположенными по образующей поверхности от вершины с уменьшающей высотой и одновременно вращающимися за счет прикрепления к оси, которая соединена с винтолопастной турбиной в цилиндрическом патрубке, создаёт кольцевую гидравлическую волну на поверхности воды бассейна или водоема. Происходит отгон взвешенных наносов и по толщине слоя воды в бассейне, что не создает призмы отложения возле водоприемника.The movement of a cylindrical pipe with perforated holes simultaneously with the movement in the vertical plane of a dome-shaped body with vertical bumpers radially spaced along the forming surface from the top with a decreasing height and simultaneously rotating due to attachment to an axis that is connected to a screw-blade turbine in a cylindrical pipe, creates an annular hydraulic a wave on the surface of the water of a pool or reservoir. Suspended sediments are also distilled by the thickness of the water layer in the pool, which does not create a prism of sediment near the water intake.

Процесс перемещения перфорированной трубы по высоте происходит без отсутствия каких-либо особых трений скольжения при перепаде уровня воды в бассейне или водоеме.The process of moving the perforated pipe in height occurs without the absence of any special sliding friction when the water level in the pool or pond is different.

Таким образом, это позволяет оперативно сохранять расход воды потребителю или его сбрасывать и сохранять безаварийную ситуацию в бассейнах-отстойниках и водоемах. Перфорированная труба разгружена от горизонтальных статических нагрузок, и возможно применение нового устройства для закрытых оросительных систем, даже при заборе воды из каналов-отстойников с перепадами верхнего и нижнего бьефов, соответственно, гидравлическая волна позволяет отталкивать плавающий мусор и по транзиту сбрасывать его в канал. П-образная рамка верхним концом размещена внутри куполообразного корпуса и защищена от механических ударов и налипания на нее плавающего мусора, что обеспечивает надежную работу щеток на поверхности перфорации трубы.Thus, this allows you to quickly save water consumption to the consumer or discharge it and maintain a trouble-free situation in the settling basins and reservoirs. The perforated pipe is unloaded from horizontal static loads, and it is possible to use a new device for closed irrigation systems, even when water is taken from the settling channels with differences in the upper and lower pools, respectively, a hydraulic wave allows repelling floating debris and dumping it into the channel in transit. The U-shaped frame with its upper end is placed inside the dome-shaped housing and is protected from mechanical shock and the accumulation of floating debris on it, which ensures reliable operation of the brushes on the surface of the perforation of the pipe.

Компактное, рациональное конструирование нового устройства имеет практическое применение при заборе воды из бассейнов и водоемов.The compact, rational design of the new device has practical applications in the intake of water from pools and ponds.

Следует обратить особое внимание на форму винтолопастной турбины в том, что теоретический напор пропорционален окружной составляющей и абсолютной скорости на выходе воды из турбины. При увеличении угла окружная составляющая абсолютной скорости увеличивается, а следовательно, увеличивается напор. Однако, в бассейнах-отстойниках действующий напор учитывается предложенным очистным устройством, не приводит к большим потерям при выходе воды в отводящий трубопровод из турбины. Улучшаются эксплуатационные условия его работы (отсутствует неустойчивая работа). Поэтому угол кривизны лопастей принят по приведенному соотношению оптимально, что при угловой скорости вращения щеток 3-8 об/мин скорости воды составляют не менее 1-3 м/с. Это и есть оптимальный режим данного процесса, зависящий также от длины патрубка, его диаметра, в котором размещен соизмеримо винтолопастной турбины. В свою очередь такая конструкция турбины в работе с ее КПД учитывает потери, возникающие вследствие поступления воды на входе и выходе в отводящий трубопровод с учетом других потерь в узлах устройства. Поэтому винтолопастная турбина и выполнена с оптимальным количеством лопастей 4-8 шт., т.е. имеем оптимальную точку режима работы винтолопастной турбины.Particular attention should be paid to the shape of the rotor blade turbine in that the theoretical head is proportional to the circumferential component and the absolute velocity at the water outlet from the turbine. With increasing angle, the circumferential component of the absolute velocity increases, and therefore, the pressure increases. However, in the settling basins, the effective pressure is taken into account by the proposed treatment device, and does not lead to large losses when water enters the discharge pipe from the turbine. The operational conditions of its work are improving (there is no unstable work). Therefore, the angle of curvature of the blades is adopted according to the given ratio optimally, that with an angular speed of rotation of the brushes of 3-8 rpm, the water speeds are at least 1-3 m / s. This is the optimal mode of this process, which also depends on the length of the nozzle, its diameter, in which a commensurate screw-blade turbine is located. In turn, such a turbine design, in operation with its efficiency, takes into account losses arising from water entering the inlet and outlet of the discharge pipe, taking into account other losses in the nodes of the device. Therefore, the rotor vane turbine is made with an optimal number of blades of 4-8 pcs., I.e. we have an optimal point of operation of a rotor-blade turbine.

Вертикальное перемещение устройства может задаваться конструктивно размерами элементов узла для конкретных гидравлических режимов работы.The vertical movement of the device can be set constructively by the dimensions of the node elements for specific hydraulic operating modes.

На фиг.1 изображено устройство для забора воды из бассейна-отстойника, план; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, повернуто; на фиг.3 изображено устройство, вертикальный разрез, узел 1 на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3 очистительного механизма внутри фильтрующего элемента, вид сверху; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.3; на фиг.6 - узел на фиг.4.Figure 1 shows a device for abstraction of water from the basin-sump, plan; figure 2 - section aa in figure 1, rotated; figure 3 shows the device, a vertical section, a node 1 in figure 2; figure 4 is a section bB in figure 3 of the cleaning mechanism inside the filter element, top view; figure 5 is a section bb in figure 3; figure 6 - node in figure 4.

Устройство для забора воды из бассейнов и водоемов содержит бассейн-отстойник 1, заградительную решетку 2 с крупными ячейками, например, из металлических стержней, дамбу 3, катастрофический водосброс 4, водозаборное устройство 5 и отводящий трубопровод 6.A device for taking water from pools and ponds contains a settling basin 1, a guard grid 2 with large cells, for example, from metal rods, a dam 3, a catastrophic spillway 4, a water intake device 5 and a discharge pipe 6.

Над отверстием 7 раструба 8 установлен дополнительный патрубок 9 с кольцевым упором 10 на входном конце и кольцевым ограничителем 11 на наружной поверхности патрубка 9, нижний конец его закреплен к вертикальному раструбу 8 отводящего трубопровода 6.Over the hole 7 of the socket 8, an additional pipe 9 is installed with an annular stop 10 at the inlet end and an annular stop 11 on the outer surface of the pipe 9, its lower end is fixed to the vertical socket 8 of the discharge pipe 6.

Мусорозащитное устройство выполнено в виде куполообразного корпуса 12, размещенного выше цилиндрической трубы 13, поверхность которой выполнена перфорированной, и соединенного с втулкой 14. Втулка 14 выполнена с возможностью съема и поворота ее на хвостовике 15 вертикальной оси 16 вращения и фиксируется винтом 17, установленным в кольцевую канавку 18, выполненную в хвостовике 15.The garbage protection device is made in the form of a dome-shaped housing 12 located above the cylindrical pipe 13, the surface of which is perforated, and connected to the sleeve 14. The sleeve 14 is made with the possibility of removal and rotation on the shank 15 of the vertical axis of rotation 16 and is fixed by a screw 17 installed in the annular a groove 18 made in the shank 15.

На наружной поверхности куполообразного корпуса 12 выполнены отбойные вертикальные пластины 19, радиально установлены по образующей его поверхности с поплавком 20. Высота пластин 19 уменьшается от вершины к краям куполообразного корпуса 12 (например, в виде радиальных лучей, сходящихся к вершине корпуса). К хвостовику 15 также закреплена П-образная рамка 21 со щетками 22 с внешней стороны перфорации цилиндрической трубы 13, а с внутренней стороны на опорах-крестовинах 23 с вертикальными стержнями, соединенных с вертикальной осью 16 турбины 24 винтолопастной, насажены круглые, свободно перекатывающиеся валики 25 со щетками. Ось 16 расположена в направляющей 26 с опорными стойками 27, закрепленными к концам цилиндрической трубы 13 с перфорированными отверстиями. Корпус цилиндрической трубы 13 нижним концом соединен с цилиндрической трубой 28 с водонепроницаемой поверхностью, соосно установленной дополнительному патрубку 9. Выходной конец цилидрической трубы 28 снабжен кольцевым ограничителем 29 перемещения вертикально цилидрической трубы 13 с перфорированными отверстиями, контактирующим с кольцевым ограничителем 11 на наружной стене патрубка 9.On the outer surface of the domed body 12, vertical baffle plates 19 are made, radially mounted along its surface with a float 20. The height of the plates 19 decreases from the top to the edges of the domed body 12 (for example, in the form of radial rays converging to the top of the body). A U-shaped frame 21 with brushes 22 is also fixed to the shank 15 on the outer side of the perforation of the cylindrical pipe 13, and on the inside, on the cross-shaped supports 23 with vertical rods connected to the vertical axis 16 of the screw-blade turbine 24, round, freely rolling rollers 25 are planted with brushes. The axis 16 is located in the guide 26 with support racks 27, fixed to the ends of the cylindrical pipe 13 with perforated holes. The casing of the cylindrical pipe 13 with its lower end is connected to the cylindrical pipe 28 with a waterproof surface coaxially mounted to the additional pipe 9. The output end of the cylindrical pipe 28 is provided with an annular stop 29 for moving the vertically cylindrical pipe 13 with perforated holes in contact with the annular stop 11 on the outer wall of the pipe 9.

В дополнительном цилиндрическом патрубке 9 перед раструбом 8 установлена турбина 24 винтолопастная с лопастями 30. Патрубок 9 подключен к раструбу 8 и к трубопроводу 6 по оси турбины 24. Ограничительный упор 10 на неподвижном патрубке 9 устраняет возможность перекоса вертикальной цилиндрической трубы 28 и перфорированной трубы 13 при их вертикальном перемещении соосно неподвижного патрубка 9.In an additional cylindrical pipe 9, a screw-blade turbine 24 with blades 30 is installed in front of the socket 8. The pipe 9 is connected to the socket 8 and to the pipe 6 along the axis of the turbine 24. The restrictive stop 10 on the stationary pipe 9 eliminates the possibility of skewing of the vertical cylindrical pipe 28 and perforated pipe 13 when their vertical movement coaxially stationary pipe 9.

Оптимальный угол α кривизны лопастей турбины 24 винтолопастной способствует вращению куполообразного корпуса 12, щеток 22 и валиков 25, связанных с осью 16, при подходных скоростях не менее 1-3 м/с. Оптимальный режим данного процесса для противодействия усилий N, развиваемых в полости дополнительного патрубка 9 турбиной 24 под минимальным напором воды Р_мин в отводящий трубопровод 6, создает оптимальную угловую скорость вращения 3-8 об/мин. Форма выполнения лопастей 30 с оптимальным углом кривизны (количество лопастей 4-8 шт.) способствует использованию энергии воды для увеличения КПД вращающего момента.The optimum angle of curvature of the blades of the turbine blade 24 contributes to the rotation of the dome-shaped housing 12, brushes 22 and rollers 25 associated with the axis 16, at suitable speeds of at least 1-3 m / s. The optimal mode of this process for counteracting the forces N developed in the cavity of the additional pipe 9 by the turbine 24 under the minimum water pressure P _min into the discharge pipe 6 creates an optimal angular rotation speed of 3-8 rpm. The shape of the blades 30 with the optimal angle of curvature (the number of blades 4-8 pieces) promotes the use of water energy to increase the efficiency of the torque.

Угол кривизны лопастей равенThe angle of curvature of the blades is

,

,

где n - число оборотов турбины, об/мин;where n is the number of turbine revolutions, rpm;

L - рабочая длина турбины, равная (0,8-1,2)D, м;L is the working length of the turbine, equal to (0.8-1.2) D, m;

V - скорость воды в полости турбины, м/мин;V is the water velocity in the turbine cavity, m / min;

D - диаметр входной части патрубка, м;D is the diameter of the inlet of the pipe, m;

К - коэффициент, учитывающий силы трения, равен 0,3.K - coefficient taking into account the friction force is 0.3.

Устройство paботаeт следующим образом.The device operates as follows.

Вода подается в цилиндрическую трубу 13 с перфорированными отверстиями сверху из бассейна-отстойника 1, предварительно проходя заградительную решетку 2. Проходя через перфорацию трубы 13, вода, поступая в патрубок 9 и оказывая давление на лопасти 30, приводит ее во вращение. Вода поступает в раструб 8 и подается в трубопровод 6 по оси турбины 24 винтолопастной, разделяя при этом ее лопастями на множество равных частей, поступающих в межлопастные отсеки. Под давлением поступающей сверху воды в патрубок 9 турбина 24 винтолопастная, вращаясь, турбулизирует поток внутри патрубка 9 и интенсивно смешивает поступивший в межлопастные отсеки сток воды, поступающий дальше в раструб 8 отводящего трубопровода 6. В результате мусорозащитное устройство в виде куполообразного корпуса 12 с отбойными вертикальными пластинами 19 по образующей поверхности его от вершины с уменьшающей высотой в сторону основания корпуса 12 с поплавком 20, вращаясь, приводит во вращение поток по периферии в верхней части бассейна-отстойника 1, образуя зону принудительной циркуляции. Одновременно происходит вращение и П-образной рамки 21 со щетками 22. Под действием центробежной силы закрученного потока на поверхности воды возникают волновые явления, отраженные от куполообразного корпуса 12 и вертикальных пластин 19, которые, вращаясь над водной поверхностью бассейна-отстойника 1 в сторону заградительной решетки 2, отрывают прилипший плавающий мусор и другие предметы. Часть более мелкого плавающего мусора возле перфорации трубы 13 тоже отходит, происходит интенсивное вращение П-образной рамки 21 со щетками 22. Таким образом, происходит процесс непрерывного и интенсивного отталкивания мусора от водоприемника.Water is supplied to the cylindrical pipe 13 with perforated holes from above from the settling basin 1, after passing through the barrier grid 2. Passing through the perforation of the pipe 13, water entering the pipe 9 and exerting pressure on the blades 30 causes it to rotate. Water enters the socket 8 and is supplied to the pipeline 6 along the axis of the vane-blade turbine 24, while dividing it by its blades into many equal parts entering the inter-blade compartments. Under the pressure of the water coming from above into the pipe 9, the vane-turbine 24, rotating, turbulizes the flow inside the pipe 9 and intensively mixes the water flow coming into the inter-blade compartments, coming further into the socket 8 of the discharge pipe 6. As a result, the garbage protection device in the form of a dome-shaped housing 12 with vertical bumps plates 19 along the generatrix of its surface from the top with a decreasing height towards the base of the housing 12 with the float 20, rotating, rotates the stream around the periphery in the upper part of the pool and 1-settler to form a forced circulation zone. At the same time, the U-shaped frame 21 is rotated with brushes 22. Under the action of the centrifugal force of the swirling flow, wave phenomena occur on the surface of the water, reflected from the dome-shaped housing 12 and vertical plates 19, which, rotating above the water surface of the settling basin 1, towards the barrier grid 2, tear off adhering floating debris and other objects. Part of the smaller floating debris near the perforation of the pipe 13 also departs, an intensive rotation of the U-shaped frame 21 with brushes 22 occurs. Thus, a process of continuous and intensive repulsion of debris from the water intake takes place.

Скорости вращения турбины 24 виптолопастной и куполообразного корпуса 12 стабилизируются, благодаря постоянному притоку воды по высоте бассейна-отстойника 1 в автоматическом режиме. Максимальная скорость вращения имеет место, когда выполняются вышеприведенные соотношения лопастей турбины 24 и диаметра дополнительного патрубка 9, т.е. при угле установки наклона лопастей в количестве 4-8 шт. и скорости воды не менее 1-3 м/с. Это оптимальный режим данного процесса.The rotational speeds of the turbine 24 of the whip-blade and dome-shaped housing 12 are stabilized due to the constant flow of water along the height of the settling basin 1 in automatic mode. The maximum rotation speed occurs when the above ratios of the blades of the turbine 24 and the diameter of the additional pipe 9 are satisfied, i.e. at an angle of installation of the inclination of the blades in the amount of 4-8 pcs. and water speeds of at least 1-3 m / s. This is the optimal mode of this process.

Устойчивость турбины, трубы с перфорированными отверстиями и куполообразного корпуса в вертикальной плоскости обеспечивается кольцевым ограничителем 11 и упором 10, а осевая нагрузка удерживается поплавком 20 при всплытии трубы 13 с перфорированными отверстиями. При минимальном уровне воды в бассейне-отстойнике 1, под действием силы тяжести турбины 24, куполообразного корпуса 12 и силы давления напорного потока, турбина винтолопастная входит в контакт в отверстие полой трубы, закрепленной на впускном отверстии раструба 8.The stability of the turbine, the pipe with perforated holes and the domed body in the vertical plane is ensured by an annular stop 11 and a stop 10, and the axial load is held by the float 20 when the pipe 13 with the perforated holes floats up. With a minimum water level in the settling basin 1, under the influence of the gravity of the turbine 24, the dome-shaped housing 12 and the pressure force of the pressure flow, the vane-screw turbine comes into contact in the hole of the hollow pipe fixed to the inlet of the socket 8.

При увеличении уровня воды в бассейне-отстойнике 1 происходит всплытие поплавка 20, расположенного па наружной поверхности куполообразного корпуса 12. Всплывая, поплавок 20 тянет за собой нижнюю часть цилиндрической трубы 28, которая выполнена цельной до упора кольцевого ограничительного упора 11 на наружной стенке патрубка 9, и стабилизируется количеством поступающей воды через трубы 13 с перфорацией. При уменьшении уровня воды в бассейне-отстойнике 1 поплавок 20 уходит вниз до упора кольцевого ограничителя 10 на выходном конце патрубка 9, а турбина 24 винтолопастная входит в центральное отверстие полой трубы.With an increase in the water level in the settling basin 1, the float 20, which is located on the outer surface of the dome-shaped housing 12, floats up. Floating, the float 20 pulls the lower part of the cylindrical pipe 28, which is made up to the stop of the annular limit stop 11 on the outer wall of the pipe 9, and stabilized by the amount of incoming water through perforated pipes 13. With a decrease in the water level in the settling basin 1, the float 20 goes down to the stop of the annular stop 10 at the outlet end of the pipe 9, and the screw-blade turbine 24 enters the central hole of the hollow pipe.

Наружная часть куполообразного корпуса 12, отбойные вертикальные пластины 19 с поплавком 20 должны быть черного цвета, весной вокруг корпуса 12 и поплавка 20 снег оттаивает в первую очередь, и водоприемник раньше будет готов к приему воды.The outer part of the domed body 12, the vertical baffle plates 19 with the float 20 should be black, in the spring around the body 12 and the float 20 the snow thaws first, and the water intake will be ready to receive water sooner.

Ступенчатое задержание мусора и плавающих предметов до зоны приема воды водоприемника не создает подпорных явлений на поверхности бассейна-отстойника 1 (спад или подъем уровня), а плавающий мусор отходит как от заградительной решетки 2, так и от перфорированной трубы с П-образной рамкой со щетками. Мелкие наносы не скапливаются вблизи водоприемника, отсутствует и призма отложения наносов.The step-by-step retention of debris and floating objects to the water intake zone of the water intake does not create uprising phenomena on the surface of the settling basin 1 (level decline or rise), and floating debris departs both from the barrier grid 2 and from the perforated pipe with a U-shaped frame with brushes . Small sediments do not accumulate near the water intake, and there is no prism of sediment deposition.

Процесс перемещения телескопической трубы 28 трубой 13 с перфорацией относительно патрубка 9 проходит при отсутствии особых трений скольжения и зависит от исходных данных изменения перепадов уровней в бассейне-отстойнике.The process of moving the telescopic pipe 28 with a pipe 13 with perforation relative to the pipe 9 takes place in the absence of special sliding friction and depends on the initial data of the change in level differences in the settling basin.

Скорость вращения турбины 24 винтолопастной и угол установки кривизны лопастей 30 к радиальному направлению и их расстоянию от оси турбины соблюдены отношением с оптимальной скоростью вращения корпуса и всех щеток 3-8 об/мин, при скоростях воды не менее 1-3 м/с - это и есть оптимальный режим происходящего процесса. На фиг.3 показаны длина турбины L и диаметр трубы D патрубка 9.The rotational speed of the turbine 24 of the rotor blade and the angle of installation of the curvature of the blades 30 to the radial direction and their distance from the axis of the turbine are observed by the ratio with the optimum rotation speed of the casing and all brushes of 3-8 rpm, at water speeds of at least 1-3 m / s - this and there is an optimal mode of the ongoing process. Figure 3 shows the length of the turbine L and the diameter of the pipe D of the pipe 9.

В свою очередь КПД турбины учитывает потери, возникающие вследствие поступления воды на входе и выходе из нее, потери, возникаемые во всех других деталях узлов устройства. Турбина винтолопастная выполнена с оптимальным количеством лопастей 4-8 шт, т.е. имеет оптимальную точку режима работы турбины винтолопастной.In turn, the efficiency of the turbine takes into account losses arising from the flow of water at its inlet and outlet, losses that occur in all other parts of the device units. The vane-rotor turbine is made with an optimal number of blades of 4-8 pieces, i.e. has an optimal point of operation mode of a rotor blade turbine.

Эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что оно обеспечивает реализацию технологических схем при заборе воды и очистке от плавающего мусора и наносов в бассейнах-отстойниках и водоемах в автоматическом режиме в пределах сооружения. Исключает непроизводительные сбросы поливной воды и простой поливной техники при перепадах выше минимального заданного уровня в бассейне-отстойнике. Кроме того, конструкция системы узлов проста и обеспечивает меньшую нагрузку на регулирование расхода воды с меньшим тяговым усилием, при этом не создавая гидравлического экрана призмы отложения наносов.The effectiveness of the proposed device lies in the fact that it provides the implementation of technological schemes for water intake and cleaning from floating debris and sediment in the settling pools and ponds in automatic mode within the structure. Eliminates unproductive discharges of irrigation water and simple irrigation equipment with differences above the minimum set level in the settling basin. In addition, the design of the system of nodes is simple and provides less load on the regulation of water flow with less traction, while not creating a hydraulic screen prism sediment deposition.

Предлагаемое устройство не требует больших затрат в работе при отгоне мусора от цилиндрической трубы с перфорированными отверстиями, как и при очистке ее; плавающий мусор и придонные наносы располагаются вне зоны влияния водоприемного устройства. Такое устройство способно бороться с плавающим мусором в бассейнах-отстойниках и водоемах.The proposed device does not require large expenditures in work when driving away garbage from a cylindrical pipe with perforated holes, as well as when cleaning it; floating debris and bottom sediments are located outside the zone of influence of the water intake device. Such a device is able to deal with floating debris in sedimentation pools and ponds.

Преимущество по сравнению с прототипом заключается в простоте конструкции, эксплуатации и повышении эксплуатационной надежности за счет отсутствия перегораживающих элементов, на которые оседают плавающие предметы и мусор, что повышает и качество очистки воды в отводящий трубопровод заданного расхода.The advantage compared to the prototype is the simplicity of design, operation and increased operational reliability due to the absence of blocking elements on which floating objects and debris settle, which improves the quality of water treatment in the discharge pipe of a given flow rate.

Claims (4)

1. Устройство для забора воды из бассейнов и водоемов, включающее перфорированную цилиндрическую трубу, обтекаемый оголовок, очистное устройство в виде двух щеток, соединенных с турбиной, причем одна из щеток установлена снаружи перфорированной трубы, а другая - внутри с возможностью перекатывания по ней, отличающееся тем, что оно снабжено мусорозащитным устройством в виде куполообразного корпуса с отбойными вертикальными пластинами, радиально установленными по образующей его поверхности от вершины с уменьшающей высотой, турбина выполнена винтолопастной, установлена в дополнительном цилиндрическом патрубке с возможностью вращения относительно своей оси и прикреплена к куполообразному корпусу с возможностью вращения вертикально оси отводящего трубопровода.1. A device for taking water from pools and ponds, including a perforated cylindrical pipe, a streamlined head, a cleaning device in the form of two brushes connected to a turbine, one of the brushes being installed outside the perforated pipe and the other inside with the possibility of rolling over it, different the fact that it is equipped with a garbage protection device in the form of a dome-shaped body with vertical baffles, radially mounted along its generatrix surface from the top with a decreasing height, the turbine ene vintolopastnoy is mounted in a further cylindrical nozzle rotatable about its axis and secured to the domed housing rotatably vertical discharge pipe axis. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительный цилиндрический патрубок снабжен кольцевым упором на входном конце и кольцевым ограничителем на наружной поверхности, причем цилиндрический патрубок прикреплен к входному концу раструба отводящего трубопровода.2. The device according to claim 1, characterized in that the additional cylindrical pipe is provided with an annular stop at the inlet end and an annular stop on the outer surface, the cylindrical pipe being attached to the inlet end of the outlet pipe. 3. Устройство по п.1 и 2, отличающееся тем, что перфорированная цилиндрическая труба установлена с возможностью вертикального перемещения и прикреплена нижней частью к водонепроницаемой трубе, соосно установленной дополнительному цилиндрическому патрубку с кольцевым ограничителем на наружной поверхности, взаимодействующим с кольцевым упором, причем куполообразный корпус снабжен поплавком, расположенным в верхней части корпуса и размещенным в бассейне.3. The device according to claim 1 and 2, characterized in that the perforated cylindrical pipe is mounted with the possibility of vertical movement and attached with its lower part to a waterproof pipe coaxially mounted with an additional cylindrical pipe with an annular stopper on the outer surface interacting with the annular stop, and the domed body equipped with a float located in the upper part of the housing and located in the pool. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол кривизны лопастей равен

,
где n - число оборотов турбины;
L - рабочая длина турбины, равная (0,8-1,2)D, м;
V - скорость воды в полости турбины, м/мин;
К - коэффициент, учитывающий силы трения, равный 0,3. 4. The device according to claim 1, characterized in that the angle of curvature of the blades is

,
where n is the number of revolutions of the turbine;
L is the turbine working length equal to (0.8-1.2) D, m;
V is the water velocity in the turbine cavity, m / min;
K is a coefficient taking into account the friction forces equal to 0.3.

Images