Результат интеллектуальной деятельности: Канализационная насосная станция с системой защиты от гидравлического удара

Изобретение относится к области водоотведения, в частности к канализационным насосным станциям (КНС), работающим в старт-стоповом режиме, в том числе с возможностью аварийного отключения.

Известна «насосная станция» с корпусом, днищем и водонепроницаемой перегородкой, содержащая насосы со всасывающими патрубками, подводящий трубопровод и напорные трубопроводы, отличающаяся тем, что водонепроницаемая перегородка сопряжена над днищем станции с присоединенной к корпусу на стороне, противоположной подводящему трубопроводу, горизонтальной перегородкой, образующей с днищем полость, в которую заведены всасывающие патрубки насосов, (см. патент RU 74929 U1, опубликовано: 20.07.2008 Бюл. №20).

Данное устройство имеет недостатки, заключающиеся:

- в невозможности предотвращения воздействия массы жидкости на насосы в случае остановки их работы;

- в невозможности предотвращения изливания жидкости обратно в полость, в случае остановки работы насосов;

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является «канализационная насосная станция» (см. патент RU 165486 U1, опубликовано: 20.10.2016 Бюл. №29), содержащая приемный резервуар в форме цилиндрического корпуса с решетчатым контейнером, расположенным под трубопроводом подачи стоков, в приемном резервуаре размещены насосы погружного типа, установленные с возможностью вертикального перемещения по направляющим и соединенные автоматической трубной муфтой с напорными трубопроводами с обратными клапанами и задвижками, датчики уровней включения и отключения насосов, подключенные к пульту управления, грузоподъемник, установленный над перекрытием с выполненными в нем проемами, систему вытяжной вентиляции, отличающаяся тем, что в нее введены крышки проемов, комплементарные проемам и выполненные из листовой нержавеющей стали в форме вогнутых крышек с монтажными рымами, цилиндрический корпус резервуара выполнен в форме капсулы из листовой нержавеющей стали, покрытой последовательно теплоизоляционным слоем, закладной арматурой, прикрепленной к капсуле из нержавеющей стали, арматурной дорожной сеткой, геотекстильной пленкой, охваченной бандажными кольцами, в основании цилиндрического корпуса выполнены элементы анкерного крепления, система вытяжной вентиляции содержит закрепленные в перекрытии вертикально вытяжной ствол с вентилятором и приточный ствол.

Имеется вариант развития, когда «канализационная насосная станция» может содержать дополнительные вводы подачи стоков, расположенные над решетчатым контейнером.

Для данной установки характерны низкие показатели надежности, поскольку в случае остановки работы насосов происходит движение струи жидкости в обратную сторону (в сторону насосов). При этом на обратные клапаны оказывается воздействие всей массы жидкости, находящейся в напорном трубопроводе, что может привести к преждевременному износу обратных клапанов или их аварийному выходу из строя.

Задачей изобретения является повышение показателей надежности известного устройства.

Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее приемный резервуар, трубопровод подачи стоков, по меньшей мере, два насоса, соединенные с напорными трубопроводами с обратными клапанами, в соответствие с настоящим изобретением дополнительно снабжено:

всасывающими трубопроводами насосов, соединяющие приемный резервуар с насосами;

по меньшей мере, двумя напорными водоводами;

по меньшей мере, двумя вертикальными колоннами;

по меньшей мере, двумя противонаправленными обратными клапанами;

соединительной гребенкой, соединенной, по меньшей мере, с двумя напорными водоводами, по меньшей мере, с двумя противонаправленными обратными клапанами, по меньшей мере, с двумя напорными трубопроводами так, что точки соединения напорных трубопроводов и противонаправленных обратных клапанов совпадают.

При этом, вертикальные колонны соединены с противонаправленными обратными клапанами, обратные клапаны расположены между насосами и соединительной гребенкой, а противонаправленные обратные клапаны установлены так, что при движении жидкости вверх они закрываются, а при движении вниз - открываются, кроме того, вертикальные колоны в верхних точках вертикальных колонн соединены с атмосферой на уровне

Н≥Н_{н вд}+П,

где Н_{н вд} - разница высотных отметок верхней точки напорных водоводов и верхней точки соединительной гребенки; П - потери напора в напорном водоводе от места его соединения с соединительной гребенкой до отметки верхней точки напорных водоводов.

По сравнению с прототипом предлагаемая система имеет следующие отличительные признаки:

1. Дополнительное снабжение устройства всасывающими трубопроводами насосов (Известно);

2. Соединение приемного резервуара с насосами при помощи всасывающих трубопроводов насосов (Известно);

3. Дополнительное снабжение устройства напорными водоводами (Известно);

4. Дополнительное снабжение устройства вертикальными колоннами (Не известно);

5. Дополнительное снабжение устройства противонаправленными обратными клапанами (Не известно);

6. Дополнительное снабжение устройства соединительной гребенкой (Не известно);

7. Соединение напорных трубопроводов, напорных водоводов, противонаправленных обратных клапанов с соединительной гребенкой (Не известно);

8. Совпадение точек соединения напорных трубопроводов и противонаправленных обратных клапанов с соединительной гребенкой (Не известно);

9. Соединение вертикальных колонн с противонаправленными обратными клапанами (Не известно);

10. Соединение вертикальных колонн с атмосферой в верхних точках вертикальных колонн на уровне не менее Н≥Н_{н вд}+П (Не известно);

По сведениям, имеющихся у авторов, отличительные признаки №1-3 в технической литературе известны, а остальные - нет. Совместное применение в заявляемом устройстве указанных отличительных признаков позволит повысить показатели надежности, так как при остановке насосов, происходит движение струи жидкости в обратную сторону, сопровождающееся гидравлическим ударом. При этом открываются противонаправленные обратные клапаны, а воздух из вертикальных колонн поступает в соединительную гребенку, тем самым разрывается струя жидкости, движущаяся в обратную сторону. Благодаря этому часть жидкости, находящейся в напорных водоводах, не движется в сторону насосов, вследствие чего уменьшается масса жидкости, воздействующей на обратные клапаны. Соответственно масса жидкости, воздействующей на обратные клапана, уменьшается.

Таким образом, заявляемое устройство для исследования гидравлических ударов отвечает критерию «изобретательский уровень».

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлен разрез предлагаемой «Канализационной насосной станции с системой защиты от гидравлического удара», а на фиг. 2 ее вид в плане.

Канализационная насосная станция с системой защиты от гидравлического удара содержит:

1. Приемный резервуар 7;

2. Трубопровод подачи стоков 2, соединенный с приемным резервуаром 7;

3. Всасывающие трубопроводы насосов 3, соединяющие приемный резервуар 7 с насосами 4;

4. Напорные трубопроводы 5, соединяющие насосы 4 с соединительной гребенкой 6;

5. Обратные клапаны 7, установленные на напорных трубопроводах 5, расположенные между насосами 4 и соединительной гребенкой 6;

6. Напорные водоводы 8, с верхними точками напорных водоводов 9, соединенные с соединительной гребенкой 6;

7. Вертикальные колонны 10, соединенные с атмосферой в верхних точках вертикальных колонн 11 на уровне не менее Н;

8. Противонаправленные обратные клапаны 12, соединенные с вертикальными колоннами 10 и соединительной гребенкой 6 так, что при движении жидкости вверх противонаправленные обратные клапаны 12 закрываются, а при движении вниз - открываются;

При этом точки соединения напорных трубопроводов 5 и вертикальных колон 10 совпадают.

Устройство работает следующим образом.

В первом режиме эксплуатации, когда насосы 4 запускаются или работают в режиме подачи воды, жидкость протекает по трубопроводу подачи стоков 2 в приемный резервуар 1. После его наполнения, при включении и работе насосов 4, жидкость засасывается через всасывающие трубопроводы насосов 3 и посредством насосов 4 поднимается по напорным трубопроводам 5, поступает в соединительную гребенку 6, и подается по напорным водоводам 8. При этом обратные клапаны 7 открываются, а противонаправленные обратные клапаны 12 закрываются. Поэтому перекачиваемая жидкость не поднимается в вертикальной колонне 10 выше противонаправленных обратных клапанов 12. В случае, если противонаправленные обратные клапаны 12, например, по причине их засорения длинноволокнистыми или другими веществами, содержащимися в перекачиваемой жидкости, засоряются, жидкость начинает поступать в вертикальные колонны 10, но переливания жидкости не произойдет, поскольку разница высотных отметок верхней точки напорных водоводов 9 и соединительной гребенки 6 (Н_{н вд}) в сумме с потерями напора в напорном водоводе 8 (П) от места его соединения с соединительной гребенкой 6 до отметки верхней точки напорных водоводов 9 будет меньше отметки верхней точки вертикальных колонн 11, т.к. Н≥Н_{н вд}+П.

Во втором режиме эксплуатации, когда насосы 4 останавливаются, происходит движение струи жидкости в обратную сторону, сопровождающееся гидравлическим ударом. При этом открываются противонаправленные обратные клапаны 12, а воздух из вертикальных колонн 10 поступает в соединительную гребенку 6, тем самым разрывается струя жидкости, движущаяся в обратную сторону. Благодаря этому часть жидкости, находящейся в напорных водоводах 8, не движется в сторону насосов 4, вследствие чего уменьшается масса жидкости, воздействующей на обратные клапаны 7. Соответственно масса жидкости, воздействующая на обратные клапаны 7, уменьшается, тем самым снижается вероятность их отказа, а следовательно, повышается надежность известного устройства.

Таким образом, предлагаемая система соответствует критерию «промышленная применимость».