Гидроэлеваторная установка для очистки прудов и других водоемов
«Гидроэлеваторная установка для очистки прудов и других водоемов» (ГЭУ) предназначена для очистки прудов, противопожарных водоемов, акваторий озер в месте выпадения и накопления в них донных отложений в виде ила, гумуса, глинистых частиц, песка, затонувшей листвы, водорослей и другого мелкоразмерного бытового мусора. Она содержит в себе: центробежный насос с эл. двигателем и эжектором, смонтированных на одной раме (9), которая может перемещаться на тележке (на колесном ходу) или на санях; всасывающие и напорные трубопроводы от насоса и эжектора. При этом: всасывающий трубопровод насоса содержит приемный клапан, препятствующий опорожнению всасывающих труб и корпуса насоса при его остановке; всасывающий трубопровод к эжектору, содержащий приемный оголовок, с вибратором снабжен перемещающимся барабаном (бухтой с гибким шлангом). По напорному водоводу от насоса с эжектором пульпа поступает в шламонакопитель с фильтрующим днищем, от которого, в сторону пруда устроена фильтрующая траншея в сторону опорожнения. Все коммуникации ГЭУ выполнены из гибких пластмассовых труб и оборудованы запорными устройствами и средством опорожнения. Наиболее целесообразная область использования ГЭУ - это пруды, образованные в руслах ручьев и речушек, т.к. именно в таких прудах накапливается вследствие отстаивания твердая составляющая стока, вызывая их интенсивное обмеление. Технический результат использования полезной модели ГЭУ выражается в том, что очистка пруда и других водоемов осуществляется без их опорожнения, с минимальными трудовыми и финансовыми затратами. Использование ГЭУ обеспечивает восстановление первоначального
состояния пруда (др. водоемов) без нарушения его флоры и фауны, т.е. с минимальным ущербом для природы.
Полезная модель - «Гидроэлеваторная установка для очистки прудов и других водоемов» (далее, сокращенное название в тексте - ГЭУ) представляет собой техническое решение, относящееся к устройству, в виде изделия, которое может быть использовано для очистки прудов, противопожарных водоемов, акваторий озер в месте выпадения и накопления в них донных отложений в виде ила, гумуса, глинистых частиц, песка, затонувшей листвы, водорослей и другого мелкоразмерного бытового мусора.
Наиболее целесообразная область использования полезной модели «ГЭУ» - это очистка искусственных прудов, образуемых в руслах ручьев и речушек, твердый сток которых задерживается, вследствие отстаивания в этих прудах, вызывая тем самым, их интенсивное обмеление.
Из уровня техники известно устройство того же назначения, представленное в первом томе энциклопедического словаря (стр.641), Государственного научного издательства, под редакцией Б.А.Введенского (Москва 1953 г.) - под названием «Землесос», который представляет собой агрегат, состоящий из насоса и взрыхляющего устройства, осуществляющего дноуглубительные работы и перекачивание пульпы в место отвала. (Пульпа - дисперсная система (суспензия) из воды и твердых фракций, с разм. частиц 0,1-1,0 мм., с концентрацией взвесей до 12% от объема смеси. Различают грубые суспензии, тонкие суспензии, шламы, илы, коллоидные растворы.)
Это устройство не содержит эжектора и пульпа, в составе которой до 80-90% песка, является образивной составляющей дисперсии. При перемещении ее с большой скоростью через рабочие органы насоса (проточные каналы лопаток рабочего колеса и внутреннюю часть корпуса насоса, его улитку), происходит их интенсивный износ, что значительно сокращает срок службы
дорогостоящего оборудования. Кроме этого, в качестве аналога следует привести гидроэлеваторные установки, применяемые в горизонтальных и вертикальных песколовках канализационных очистных сооружениях, для удаления из них песка и транспортирования его на песковые площадки. Они содержат гидроэлеватор, располагаемый в приямке или в бункере для сбора песка, и насос, располагаемый в отдельном здании, на значительном удалении от гидроэлеватора. Данный тип устройства, того же назначения, представлен в учебниках для ВУЗов:
1. «Канализация», изд-е 2-ое под ред. проф. А.Н.Жукова, Гос. изд-во литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, Москва, 1961 г.: Гл.9.3. стр.264, 267.
2. «Водоотведение и очистка сточных вод», авт. проф. д.т.н. член АН РФ С.В.Яковлев и др., Москва, Стройиздат. 1996 г.: Гл.9.2. стр.239, 243 (рис.9.10), стр.244 (рис.9.12), стр.247 (рис.9.15), стр.252.
3. «Водоотведение и очистка сточных вод», под ред. проф. д.т.н. Ю.В.Воронова, Москва, 2002 г., Изд-во Ассоциации строительных ВУЗов, Гл.10.3. стр.195 (рис.10.1), стр.196 (рис.10.9), стр.198, стр.199 (рис.10.12.).
В качестве прототипа приводится аналог из книги П.Н.Каменева (проф. д.т.н.) «Гидроэлеваторные установки в строительстве», изд-е 2-ое, переработанное и дополненное, Изд-во литературы по строительству. Москва. 1970 г., который представлен в гл.5 Книги «Проходка песков-плывунов гидроэлеватором при затопленном стволе», (имеется в виду шахты), стр.158, 159 (рис.5.16.), где центробежный насос располагается в непосредственной близости от гидроэлеватора, в соответствии с чем, данное устройство можно назвать гидроэлеваторной установкой (ГЭУ).
Недостатком устройств, представленных в выше приведенных трех учебниках, является то, что гидроэлеватор установлен стационарно в приямке или в бункере песколовки, куда песок поступает за счет
использования специального механического оборудования (скребков) и гидромеханических систем (систем смыва песка).
Недостатком прототипа ГЭУ является ограниченная, по площади, область его использования, т.к. ствол шахты - это замкнутый, ограниченный объем, и невозможность эффективного использования ГЭУ в условиях слежавшегося песка или осадка. (Плывун - это обводненный пылеватый песок, обладающий большой степенью подвижности, для которого нет необходимости осуществлять его взрыхление и взмучивание).
Предлагаемое в настоящем описании ГЭУ имеет, по сравнению с прототипом, следующие преимущества:
1. Всасывающая труба эжектора содержит приемный оголовок с вибратором (5 по фиг.2), за счет чего осуществляется нарушение поверхностной структуры грунта дна водоема и образование пульпы, которая удаляется через всасывающую трубу эжектора (4 по фиг.2) и напорный водовод от насоса (6 по фиг.2) - в шламонакопитель (17 по фиг.2).
2. Установка компактна и мобильна, т.к. обеспечена возможностью перемещения, в месте ее применения (использования), всех ее основных элементов: насоса с эл. двигателем (1), приемного оголовка на трубе от гидроэлеватора (5), приемного клапана на всасывающей трубе насоса (3) и напорного водовода от насоса с эжектором (6), всасывающей трубы эжектора (4) и всасывающей трубы насоса (3).
Сущность полезной модели ГЭУ выражается в следующем: приемный оголовок (5) на всасывающей трубе эжектора (4) содержит в себе вибратор (5), за счет чего происходит разрушение структуры намытого естественным образом дна водоема, образование взвеси (пульпы), ее взмучивание и забор ее через всасывающую трубу эжектора, за счет чего в месте установки приемного оголовка с вибратором (5) образуется воронка, глубиной до естественного (первоначального) дна пруда (водоема). Пульпа, при работе насоса перекачивается вместе с рабочей водой в шламонакопитель (фиг.2).
Далее приемный оголовок перемещается на расстояние равное (примерно) двум радиусам образованной воронки и вся процедура повторяется.
Таким образом, осуществляется очистка и углубление прудов и др. водоемов при их естественном обмелении.
На фиг.1 приведена фотография части полезной модели ГЭУ, в которой представлены центробежный насос с эл. двигателем (1) и эжектор (2), смонтированные на одной раме (9), которая может перемещаться с использованием транспортного средства в виде тележки на колесах или саней (в зимнее время). Тем самым обеспечивается перемещение приемного оголовка эжектора (5 по фиг.2) по дну водоема.
На фиг.2 представлена аксонометрическая схема частного, но наиболее распространенного, случая использования ГЭУ, в которой показаны: насосная установка (1) с эжектором (2), приемный оголовок с вибратором (5) на всасывающей трубе (4) эжектора (2), напорный водопровод (6) от насоса (1), всасывающая труба насоса с приемным клапаном (3).
Положительный технический результат ГЭУ, достигается за счет использования вибратора на приемном оголовке эжектора и выражается, в частности, в улучшении контакта рабочего органа (приемного оголовка всасывающей трубы эжектора (5)) со средой (поверхностным слоем дна водоема), за счет чего осуществляется образование и забор пульпы, с углублением дна водоема.
К основным, существенным признакам ГЭУ следует отнести следующее:
1. Наличие вибратора на приемном оголовке эжектора (5), который осуществляет образование и забор пульпы, удаление осадка и углубление дна водоема.
2. Мобильность насосной установки с эжектором (фиг.1), смонтированных на одной раме (9), которая может перемещаться с использованием погрузочного и транспортного средства в виде подъемного крана, тележки или саней.
3. Коммуникации ГЭУ выполняются из пластмассовых труб, обладающих необходимой степенью гибкости, при этом, всасывающая труба к эжектору (4) содержит перемещающий барабан с гибкой трубой (бухту), располагаемый на тележке, за счет чего обеспечивается свободное перемещение, в необходимых пределах, приемного оголовка всасывающей трубы гидроэлеватора (5) по дну пруда (водоема) (19) (все по фиг.2).
Представленное в описании ГЭУ можно использовать при высоте всасывания до 5 м. в.ст.
Полный перечень (экспликация) элементов ГЭУ по фиг.2.
1. Центробежный насос с эл. двигателем (насосная установка).
2. Эжектор на напорной трубе насоса, установленный на одной раме с насосной установкой.
3. Всасывающая труба к насосу, с приемным клапаном на конце трубы, содержащим обратный клапан.
4. Всасывающий трубопровод к эжектору.
5. Приемный оголовок эжектора с вибратором на конце всасывающей трубы эжектора.
6. Напорный трубопровод от насоса и эжектора, по которому пульпа поступает в шламонакопитель.
7. Передвижная катушка (бухта) с гибким шлангом на всасывающей трубе к эжектору.
8. Передвижное устройство (тележка) для катушки (бухты) на всасывающей трубе эжектора.
9. Задвижка на напорном патрубке насоса.
10. Задвижка на напорном трубопроводе от насоса и эжектора.
11. Задвижка на всасывающей трубе к эжектору.
12. Пробковый кран на напорной трубе для опорожнения напорного трубопровода от насоса и эжектора.
13. Пробковый кран на всасывающей трубе к эжектору для ее опорожнения на участки от «бухты» до эжектора.
14. Пробковый кран на всасывающей трубе насоса для опорожнения корпуса насоса.
15. Бачек для залива корпуса насоса.
16. Рама для насосной установки и эжектора.
17. Шламонакопитель с фильтрующим днищем.
18. Фильтрующая траншея от шламонакопителя до пруда или ручья, проходящего через этот пруд.
19. Пруд.
20. Задвижка на всасывающем патрубке насоса.
Взаимное расположение элементов ГЭУ, их связи, форма выполнения связей между элементами ГЭУ в достаточно наглядной форме представлены на фиг.1 и фиг.2.
Описание конструкции устройства в статическом состоянии представлено в перечне элементов ГЭУ и на фиг.1 и фиг.2.
Пример осуществления полезной модели представлен в виде фотографии, реальной, уже изготовленной и испытанной на специальном стенде и объекте, установки (фиг.1).
Работа устройства (ГЭУ), его использование в действии, осуществляется следующим образом:
1. Насос (1), после заливки его корпуса и его всасывающей трубы (3, по рис.2) через заливной бачек (6, по рис.1) и его включения через кнопку шкафа управления эл. двигателем насоса (6), забирая осветленную воду (рабочую воду) из пруда (19) подает (перекачивает) ее по трубопроводу (6) в шламонакопитель (17), днище которого располагается выше максимального уровня зеркала воды в пруде.
Обратный клапан (3) на приемном клапане (3) насоса (1), препятствует опорожнению всасывающей трубы (3) насоса (1) при его заливке и остановке насоса.
2. При подаче рабочей жидкости от насоса (1) через эжектор (2) по трубопроводу (6 по фиг.2), во всасывающей трубе эжектора (4) создается вакуум, за счет чего, пульпа, через приемный оголовок эжектора (5) и его всасывающую трубу (4) поступает в эжектор (2) и, далее по напорному водоводу от насоса и эжектора (6) подается с использованием рабочей воды в шламонакопитель с фильтрующим днищем (17).
При этом, для обеспечения более интенсивного образования пульпы за счет нарушения структуры грунта дна водоема и обеспечения взмучивания осадка, приемный оголовок эжектора (2) оборудован вибратором (15) (одним или двумя) и представляет собой металлический короб без дна, ребра которого, имеющие непосредственный контакт со средой (дном водоема), выполнены в виде пилообразных зубьев. Вибрирующее действие такого устройства (5), при наличии вакуума во всасывающей трубе эжектора (4) обеспечивает образование пульпы, ее отбор и транспортирование в сторону шламонакопителя (4, 6, 17). В качестве вибраторов можно использовать «булавы», применяемые для уплотнения бетонной смеси.
3. Пульпа, поступающая по трубопроводу (6) в шламонакопитель с фильтрующим дном (17), отстаивается и обезвоживается гравитационным способом, за счет того, что жидкая составляющая пульпы поступает через фильтрующее дно шламонакопителя в фильтрующую траншею (18) и далее - возвращается самотеком в место забора рабочей воды (в пруд или, например, в ручей, в русле которого образован пруд).
Для обеспечения самотечного протекания фильтрата от шламонакопителя (17) по фильтрующей траншее (18) в пруд (19) - днище шламонакопителя (17) должно быть расположено выше зеркала воды в пруде (19).
4. Для обеспечения перемещения приемного оголовка (5), на всасывающей трубе (4) эжектора (2) располагается катушка (бухта) (7).
Все коммуникации (трубопроводы) (3, 4, 6) ГЭУ выполняются из пластмассовых труб, обладающих необходимой степенью гибкости.
5. Насосная установка с эжектором, смонтированные на одной раме, может перемещаться с использованием таких транспортных средств как: тележка на колесах или (в зимнее время) сани, т.е. является мобильной установкой.
6. Возможно использование ГЭУ (фиг.1 и фиг.2) как в летнее так и в зимнее время, со льда, при устройстве скважин в ледяной толще с определенным шагом, располагаемых в шахматном порядке, при условии, что дно водоема в это время не промерзает.
Таким образом, в данном описании представлена компактная мобильная установка (устройство), используя которое, можно производить очистку прудов, части акваторий озер и др. водоемов при их обмелении без их опорожнения, т.е. без нарушения естественных экологических условий существования их живой фауны и флоры. При этом, использование установки ГЭУ позволяет значительно экономить трудовые затраты и финансы на производство этих работ, т.к. они осуществляются при минимальном числе работников, обслуживающих этот процесс, и минимальном количестве и времени использования машин и механизмов, т.к. они необходимы только лишь для того, чтобы выгрузить шлам с использованием экскаватора (драглайна) в транспортное средство (самосвал). Эта процедура эпизодическая, которая выполняется по мере полного заполнения шламонакопителя. Причем, образуемый шлам может непосредственно транспортироваться на сельхозугодья, в качестве удобрения, т.к. содержит значительную часть органического вещества (гумус, ил, перегнившие листья и водоросли).
Гидроэлеваторная установка представляет собой устройство в виде изделия, содержащего гидроэлеватор со всасывающей трубой с приемным оголовком на конце всасывающей трубы, центробежный насос с эл. двигателем, со всасывающей трубой, с приемным клапаном на конце трубы, препятствующим ее опорожнению при остановке насоса и напорный трубопровод от насоса, связанный с гидроэлеватором, отличающееся тем, что приемный оголовок всасывающей трубы гидроэлеватора снабжен вибратором.
