Гидротаранная насосная установка

Авторы: Есполов Тлектес Исабаевич, Зулпыхаров Бауыржан Амалбекович, Саркынов Ербол, Садибек Гүлдана, Яковлев Александр Александрович, Асанбеков Бакдаулет Абибуллаевич 

Гидротаранная насосная установка Изобретение   относится   к   области   насосостроения,   в   частности,   к конструкциям насосных установок, использующих энергию текучей среды, например, воды в водотоках, создающих за счёт применения гидравлического удара напор и подачу воды и обеспечивающих её подъём на большую высоту.

Техническим результатом изобретения является улучшение энергетических показателей установки и увеличение диапазона ее использования по геомет­рическому напору.

Это достигается тем, что в гидротаранной насосной установке (Фиг. 1), включающей корпус 1 с входным и выходным патрубками, ударным 2 и нагнетательным 3 клапанами, воздушный колпак 4 с водоподающим трубопроводом 5 и питательную трубу 6 с приемной частью Z-образной формы телескопического соединения 7, 12, вход которой сообщен с водотоком, а выход -с входным патрубком корпуса, центральная часть корпуса 1 соединена через нагнетательный клапан 3 с воздушным колпаком 4, а на выходном патрубке корпуса 10 установлен ударный клапан 2 с возможностью возвратного перемещения под действием шарнирно подвешенного противовеса 17 с уравновешивающим грузом 21, штоком 19 и полусферическим диском 18 с вогнутостью, направленной навстречу потоку воды, вытекающей через ударный клапан 2, и возможностью регулирования в осевом направлении, приемная Z-образная часть питательной трубы 6 с телескопическим соединением снабжена рамы-щитом 13 для создания дополнительного подпора воды и удержания

10 насосной установки в водотоке, а корпус 1 с входным 9 и выходным 10 патрубками, ударным 2 и нагнетательным 3 клапанами выполнен в виде расширительного диффузорно-конфузорного патрубка с коленом 23, соединённым с проходным сечением обратного клапана 3 воздушного колпака 4, при этом рама-щит 13, например, выполнена в виде усечённой призмы по профилю лотков арычной системы, а полусферический диск 18 ударного клапана 2 выполнен с диаметром не менее его проходного отверстия седла 16. З.п.ф-лы: 2, ил люстр.: 2

                 

                         (51) 04 7/02 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ входным и выходным патрубками, ударным 2 и нагнетательным 3 клапанами, воздушный колпак 4 с водоподающим трубопроводом 5 и питательную трубу 6 с приемной частью -образной формы телескопического соединения 7, 12, вход которой сообщен с водотоком, а выход - с входным патрубком корпуса, центральная часть корпуса 1 соединена через нагнетательный клапан 3 с воздушным колпаком 4, а на выходном патрубке корпуса 10 установлен ударный клапан 2 с возможностью возвратного перемещения под действием шарнирно подвешенного противовеса 17 с уравновешивающим грузом 21, штоком 19 и полусферическим диском 18 с вогнутостью,направленной навстречу потоку воды, вытекающей через ударный клапан 2, и возможностью регулирования в осевом направлении, приемная образная часть питательной трубы 6 с телескопическим соединением снабжена рамыщитом 13 для создания дополнительного подпора воды и удержания насосной установки в водотоке, а корпус 1 с входным 9 и выходным 10 патрубками,ударным 2 и нагнетательным 3 клапанами выполнен в виде расширительного диффузорно-конфузорного патрубка с коленом 23, соединнным с проходным сечением обратного клапана 3 воздушного колпака 4, при этом рама-щит 13, например, выполнена в виде усечнной призмы по профилю лотков арычной системы, а полусферический диск 18 ударного клапана 2 выполнен с диаметром не менее его проходного отверстия седла 16.(72) Есполов Тлектес Исабаевич Яковлев Александр Александрович Саркынов Ербол Асанбеков Бакдаулет Абибуллаевич Зулпыхаров Бауыржан Амалбекович Садибек Глдана(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный аграрный университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(56)17789 , 15.09.2006 Е. Саркынов, А.А. Яковлев. Использование эффекта гидроудара в насосной установке для подъема воды из водотоков(57) Изобретение относится к области насосостроения, в частности, к конструкциям насосных установок, использующих энергию текучей среды, например, воды в водотоках,создающих за счт применения гидравлического удара напор и подачу воды и обеспечивающих е подъм на большую высоту. Техническим результатом изобретения является улучшение энергетических показателей установки и увеличение диапазона ее использования по геометрическому напору. Это достигается тем, что в гидротаранной насосной установке (Фиг.1), включающей корпус 1 с Изобретение относится к области насосостроения, в частности, к конструкциям насосных установок, использующих энергию текучей среды, например, воды в водотоках,создающих за счт применения гидравлического удара напор и подачу воды и обеспечивающих е подъм на большую высоту. Известна насосная установка с использованием гидроэнергии типа гидравлического тарана(Кораблв А.Д. Экономия энергоресурсов в сельском хозяйстве. М. Агропромиздат, 1988, с.200202), состоящая из питательной трубы с ударным и нагнетательным клапанами, мкости - воздушного колпака с водоподающим трубопроводом и водопримной мкости. Ударный клапан расположен на выходе питательной трубы, которая через обратный клапан соединена с мкостью воздушным колпаком. Примная часть питательной трубы по отношению к расположению ударного клапана приподнята на необходимую величинуи установлена в водотоке. Недостатком известной насосной установки является малый диапазон е использования из-за необходимости выбора естественных условий, при которых место расположения насосной установки по отношению к водотоку должно иметь геометрический перепад высот необходимой величины. При открытии ударного клапана неэффективно используется сила давления сбрасываемой струи воды через отверстие седла на плоскость наружной части клапана, в результате замедляется перемещение ударного клапана, что приводит к увеличению времени его закрытия и,соответственно, к снижению энергетических показателей - уменьшению напора, подачи,полезной мощности и КПД, т.к. согласно теории гидравлического удара,чем меньше продолжительность закрытия ударного клапана, тем выше вероятность приближения процесса к прямому гидравлическому удару и соответственно к увеличению в питающем трубопроводе гидроударного давления. Причиной недостатка является конструкция примной части питательной трубы и ударного клапана. Известен гидравлический таран(Предварительный патент 9160, кл. 04 7/02,1998), состоящий из корпуса с ударным и нагнетательным клапанами и воздушного колпака с водоподающим трубопроводом. Ударный клапан расположен на выходном патрубке корпуса и состоит из тарельчатого клапана со штоком и регулировочной гайкой, крышки - седла, на которой установлены направляющие качения в виде роликов, внутри которых перемещается шток с тарельчатым клапаном, а нагнетательный клапан выполнен в виде неподвижной установленной самоуплотняющейся манжеты в средней части патрубка корпуса, соединнного с воздушным колпаком. Входной патрубок корпуса гидротарана соединен с питательным трубопроводом водотока. Недостатком этого гидравлического тарана продолжает оставаться замедленное закрытие ударного клапана, хотя для уменьшения времени его 2 закрытия предусмотрено использование в направляющих перемещения штока тарельчатого клапана трения качения с малым коэффициентом трения в виде двух пар роликов качения, однако при сбросе струи воды через отверстие седла в крышке ее сила давления направлена на ролики против их вращения, что будет способствовать с другой стороны замедлению перемещения ударного клапана и,соответственно,снижению энергетических показателей гидротаранной насосной установки. Причиной недостатка является конструкция ударного клапана. Известна гидротаранная насосная установка(Предварительный патент 17789, кл. 04 7/02, 2005), включающая корпус с входным и выходным патрубками, ударным и нагнетательным клапанами, воздушный колпак с водоподающим трубопроводом и питательную трубу с приемной частью -образной формы, выполненной с телескопическим соединением для регулирования е по высоте, вход которой сообщен с водотоком, а выход - с входным патрубком корпуса, центральная часть корпуса соединена через нагнетательный клапан с воздушным колпаком, а на выходном патрубке корпуса установлен ударный клапан с возможностью возвратного перемещения под действием шарнирно подвешенного противовеса,снабжнного уравновешивающим грузом, штоком и полусферическим диском с вогнутостью,направленной навстречу потоку воды, вытекающей через ударный клапан,и возможностью регулирования в осевом направлении. Недостатком данной гидротаранной насосной установки является отсутствие дополнительного подпора воды в водотоке перед примной частью,нет наджного удержания насосной установки в водотоке и не достаточно эффективно используются скоростной и гидроударный напоры. Причиной недостатка является конструкция гидротаранной насосной установки. Задачей изобретения является создание гидротаранной насосной установки с улучшенными энергетическими показателями и увеличенным диапазоном ее использования по геометрическому напору. Технический результат достигается тем, что в гидротаранной насосной установке, включающей корпус с входным и выходным патрубками,ударным и нагнетательным клапанами, воздушный колпак с водоподающим трубопроводом и питательную трубу с приемной частью -образной формы с телескопическим соединением, вход которой сообщен с водотоком, а выход - с входным патрубком корпуса, центральная часть корпуса соединена через нагнетательный клапан с воздушным колпаком, а на выходном патрубке корпуса установлен ударный клапан с возможностью возвратного перемещения под действием шарнирно подвешенного противовеса с уравновешивающим грузом,штоком и полусферическим диском с вогнутостью,направленной навстречу потоку воды, вытекающей через ударный клапан,и возможностью регулирования в осевом направлении, приемная образная часть питательной трубы с телескопическим соединением снабжена рамойщитом для увеличения подпора воды в водотоке перед примной частью и одновременного удержания насосной установки в водотоке, а корпус с входным и выходным патрубками, ударным и нагнетательным клапанами выполнен в виде расширительного диффузорно-конфузорного патрубка с коленом, соединнным с проходным сечением обратного клапана воздушного колпака, а полусферический диск ударного клапана выполнен с диаметром не менее его проходного отверстия седла. Снабжение примной-образной части питательной трубы с телескопическим соединением рамы-щитом и выполнение корпуса с входным и выходным патрубками, ударным и нагнетательным клапанами в виде расширительного диффузорноконфузорного патрубка с коленом, соединнным с проходным сечением обратного клапана воздушного колпака, позволяет на коротком участке водотока использовать необходимый для технологического процесса геометрический перепад высот,эффективно использовать скоростной и гидроударный напоры,способствующие увеличению диапазона использования по геометрическому напору, ускорению переключения ударного клапана, а также наджному удержанию насосной установки в водотоке, что приводит к улучшению энергетических показателей увеличению напора, подачи, полезной мощности и КПД гидротаранной насосной установки. Для расширения области применения насосной установки - в арычной системе по озеленению городских территорий, рама-щит, например,выполнена в виде усечнной призмы по профилю лотков арычной системы. Таким образом, заявленная группа признаков обеспечивает повышение энергетических показателей гидротаранной насосной установки и увеличение диапазона ее использования по геометрическому напору. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на фиг.1 показана схема гидротаранной насосной установки, а на фиг.2 - размещение приемной -образной части питательной трубы с рамой-щитом в водотоке. Гидротаранная насосная установка состоит из корпуса 1 с ударным 2 и нагнетательным 3 клапанами, воздушного колпака 4 с водоподающим трубопроводом 5 и питательной трубы 6, примная часть 7 которой сообщена с водотоком, выходная часть - 8 с входным патрубком 9 корпуса 1, а на выходном 10 и среднем 11 патрубках корпуса установлены ударный 2 и нагнетательный 3 клапаны. Патрубок 11 нагнетательного клапана 3 соединн с воздушным колпаком 4. Примная часть 7 питательной трубы 6 выполнена регулируемой по высоте при помощи телескопического соединения 12 трубопровода и снабжена рамой-щитом 13. Ударный клапан 2 включает цилиндрический корпус 14, внутри которого имеется тарельчатый клапан 15 с направляющей, соосно установленный в отверстии седла 16 и возвратно перемещаемый от действия силы шарнирно подвешенного на цилиндрическом корпусе 14 противовеса 17,снабжнного полусферическим диском 18 с вогнутостью,направленной навстречу потоку воды, вытекающей через отверстие седла 16 ударного клапана 2 и соосно установленного на штоке 19 с регулируемым осевым перемещением и фиксацией относительно плоскости седла 16, а также с регулируемым осевым перемещением и фиксацией штока 19 по кронштейну 20 относительно торца направляющей тарельчатого клапана 15 и груза 21 по штоку 19 относительно кронштейна 20. Корпус 1 с входным 9 и выходным 10 патрубками, ударным 2 и нагнетательным 3 клапанами выполнен в виде расширительного диффузорно-конфузорного патрубка 22 с коленом 23, соединнным с проходным сечением обратного клапана 3 воздушного колпака 4. Гидротаранная насосная установка работает следующим образом. Вода водотока через примную часть 7,погружнную в водоток, поступает за счт геометрического напора Нг (от перепада высот погружения), создания дополнительного подпора воды в водотоке Нп рамы-щитом 13 и скоростного напора (от скорости движения воды) по питательной трубе 6 в корпус 1 с ударным 2 и нагнетательным 3 клапанами. Одна часть воды через нагнетательный клапан 3 поступает в воздушный колпак 4, другая через ударный клапан 2 вытекает с возрастающей скоростью наружу водотока. С увеличением скорости силы давления на тарельчатый клапан 15 и на полусферический диск 18 противовеса 17 повышаются и клапан 15 закрывается, что приводит к гидравлическому удару. Давление в питательной трубе 6 и внутри корпуса 1 становится больше, чем в воздушном колпаке 4, нагнетательный клапан 3 открывается, и вода поступает в воздушный колпак 4. При падении давления воды в питательной трубе 6 и внутри корпуса 1, ударный клапан 15 откроется вновь, а нагнетательный 3 закроется. Вода из воздушного колпака 4 под давлением сжатого воздуха в его верхней части будет поступать при открытии вентиля 24 по водоподаюшему трубопроводу 5 к потребителю. В дальнейшем технологический процесс будет повторяться автоматически, для чего необходимо запустить ударный клапан 2 путем подъма и опускания противовеса 17, при этом насосная установка будет работать при постоянной частоте ударного клапана, оптимальный режим которой в зависимости от исходных параметров водотока(геометрического и скоростного напоров) регулируется настройкой противовеса 17,перемещением штока 19, полусферического диска 18 и груза 21. Для остановки гидротаранной насосной установки вентиль 24 водоподающего трубопровода 5 закрывается и перемещение ударного клапана 2 отключается путм поднятия противовеса 17. При повторном запуске насосной 3 установки вновь противовес 17 ударного клапана опускается, вентиль 24 открывается и процесс работы насосной установки повторяется. Таким образом, предлагаемая конструкция гидротаранной насосной установки обеспечивает повышение энергетических показателей и увеличение диапазона е использования по геометрическому напору. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Гидротаранная насосная установка,включающая корпус с входным и выходным патрубками, ударным и нагнетательным клапанами в виде расширительного дуффузорно-конфузорного патрубка с коленом, соединенным с проходным сечением обратного клапана, воздушный колпак с водоподающим трубопроводом и приемная часть-образной питательной трубы с телескопическим соединением, вход которой сообщен с водотоком, а выход - с входным патрубком корпуса, центральная часть корпуса соединена через нагнетательный клапан с воздушным колпаком, а на выходном патрубке корпуса установлен ударный клапан с возможностью возвратного перемещения под действием шарнирно подвешенного противовеса с уравновешивающим грузом,штоком и полусферическим диском с вогнутостью,направленной навстречу потоку воды, вытекающей через ударный клапан,и возможностью регулирования в осевом направлении,отличающаяся тем, что приемная часть -образной питательной трубы с телескопическим соединением снабжена рамой-щитом для создания дополнительного подпора воды на входе приемной части и удержания насосной установки в водотоке. 2. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что полусферический диск ударного клапана выполнен с диаметром не менее его проходного отверстия седла.