Отстойное сооружение

(я)5 Е 02 В 8/ ние относится к ги оружениям, обесп от еление наносеееЪ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР, (46) 30.06.92. Бюл, М 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации мелиоративных систем, (72) В. В. Говорухин, К. А. Пресняков и С. А. Федулов (53) 627,8(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР М 279442, кл, Е 02 В 8/02, 1968. (54) ОТСТОЙНОЕ СООРУЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к гидротехнике, а именно к отстойным сооружениям для открытых русел оросительных каналов. Цель изобретения - повышение надежности, Отстойное сооружение состоит из подводящего канала, сопряженного с камерой отстойника и боковым промывным шлюзом с автоматическим устройством управления, состоящим из датчика уровня, гидравлически связанного посредством напорного тру. Изобрете а именно к со качественное тельной воды. Цель иэоб атационной н На фиг, 1 ружение, вид на фиг, 1; на на фиг. 4 - акс новки автома ния; на фиг. устройства упдротехнике, ечивающимд ов из ороси- ретения - повышение эксплу-. адежности.представлено отстойное. соо.- в плане; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; онометрическая схема компотического устройства управле - схема автоматического равления и бокового промывбопровода с камерой отстойника и через запорный клапан - с промывным шлюзом, а также с приводом затвора, установленного перед промывным отверстием в боковой стенке камеры отстойника. Трособлочная связь противовеса с затвором и поплавком позволяет посредством устройства управления открывать и закрывать затвор. При этом когда на наносной части запорного клапана нет наносов, клапан закрыт, вода по напорному трубопроводу через подпружиненный обратный клапан поступает в емкость привода, поплавок занимает верхнее положение и затвор закрыт, по мере накоплениянаносов на наносной чашке запорного клапана он открывается и вода из емкости привода вытекает, поплавок опускается, равновесие между противовесом и затвором нарушается и эйтвор открывается. В результате эа счет гидравлической энергии потока С воды происходит вынос наносоЪч и ромы вка отстойного сооружения в автойомно-автоматическом режиме работы. 8 ц.ного шлюза; на фиг, 6 -то же, в режиме отсутствия псдмывки (обратный клапан закрыт, запоротый клапан открыт) на фиг. 7 - то же, в режиме развитого процесса промыва (обратный клапан открыт, запорный клапан закрыт); на фиг. 8 - то же, в режиме затухающего процесса промыва (обратный клапан закрыт, запорный клапан открыт).Отстойное сооружение состоит из подводящего канала 1,сопрягающего участка 2, выполненного расширяющимся и с обратным уклоном дна, в конце которого размещен уступ 3 на входе в камеру 4 отстойника.10 15 20 25 30 40 45 50 55 Имеются продольные галереи 5, откосы 6 дна которых образуют с продольными элементами 7 малой ширины крышевидную ломаную многоскатную поверхность осаждения наносов, облицованную пленочным материалом с низким. коэффициентом трения,В конце продбльных галерей 5 размещены полигональные водосливы 8 с острой кромкой 9. Каждая галерея 5 включает поперечные коллекторы 10 для сбора и транспортировки их с автоматическим устройством 11 управления и боковым промывным шлюзом 12 для выноса наносов за пределы отстойного сооружения, Автоматическое устройство 11 управления состоит из привода, включающего гоплавок 13 в емкости привода 14, гибкий затвор 15 с опорными стержнями 16, связанный одним концом с боковой стенкой поперечного коллектора 10, а другим концом с поплавком 13 посредством трособлочной связи с противовесом 17, Емкость привода 14, установленная на входе в боковой промывной шлюз 12 перед промывным отверстием 26, соединена с питающим напорным трубопроводом 18 (фиг, . 4, 5) большего сечения через подпружиненный обратный клапан 19, перекрывающий ответвление питающего напорного трубопровода 18 большего сечения, на одном конце которого размещен водозаборный патрубок 20, находящийся в зоне осветленных слоев потока воды в отстойнике, а на другом конце - датчик уровня наносов, состоящий из запорного клапана 21, сильфона 22 и наносной чашки 23 (фиг. 5), расположенный на ответвлении подводящего патрубка 24 (фиг, 4, 5), сечение которого равно сечению питающего напооного трубопровода 18 большего сечения, Емкость привода 14 дополнительно соединена сливной трубкой 25 меньшего сечения, чем напорный трубопровод 18, с находящейся ниже промывного отверстия 26, перекрываемого гибким затвором 15 с опорными стержнями 16, сбросной магистралью 27,Отстойное сооружение работает следующим образом.Мутный водный пото по подводящему каналу 1 поступает в сопрягающий участок 2, где за счет расширения и обратного уклона дна происходит резкое снижение удельной энергии потока на единицу ширины дна, что обеспечивает сокращение длины участка гашения энергии и задержание крупно- фракционного состава наносов, Далее поток воды с наносами, преодолев вертикальный уступ 3 на входе в камеру 4 отстойника, делится в ней на несколько частей по числу продольных галерей 5, где происходит гашение (выравнивание и успокоение) течения отдельных частей потока воды с наносами.Осаждение наносов происходит по всей длине отстойника на протяжении его продольных галерей 5, и осветленные до расчетной величины слои воды высотой й 2 переливаются через открытые кромки 9 полигональных водосливов 8. Часть выпадающих в продольных галереях 5 отстойника частиц наносов проникает через щели, образуемые верхними концами продольных элементов 7 малой ширины, в поперечные коллекторы 10 для сбора наносов. Подавляющая часть выпадающих. частиц наносов опускается на различные участки крыше- видной ломаной многоскатной поверхности осаждения наносов, образованной откосами 6 дна и продольными элементами 7 малой ширины. Так как все участки многоскатной поверхности облицованы пленочным материалом с низким коэффициентом трения (высоким коэффициентом скольжения частиц наносов) и наличествует совокупность больших уклонов откосов 6 дна и продольных элементов 7 малой ширины, то подавляющая часть выпадающих частиц наносов не задерживается на многоскатной поверхности, соскальзывает с нее и стекает в поперечные коллекторы 10 сбора наносов.В процессе накопления наносов, пока не достигнуто предельное насыщение воды наносами,ипр, автоматическое устройство 11 управления не вступает в действие: привод не функционирует, поплавок 13 в емкости привода 14, гибкий затвор 15 с опорными стержнями 16, трособлочная связь с противовесом 17 находятся в состоянии покоя (фиг. 5), При этом (режим отсутствия промывки, фиг, 6) осветленная вода курсирует в напорном трубопроводе через водозаборный патрубок 20 по левому концу питающего напорного трубопровода 18 большего сечения, мимо подпружиненного обратного клапана 19, по правому концу питающего напорного трубопровода 24 большего сечения (подводящий патрубок), через запорный клапан 21 с сильфоном 22 тонкий слой пз под наносной чашкой 23 на сброс 27. В ответвлении обратного клапана 19 образуется разрежение, поэтому под действием усилия Р 0 он закрыт; так как наносная чашка 23 запорного клапана 21 с сильфоном 22 свободна от наносов, то запорный клапан 21 открыт. В емкости привода 14 наблюдается минимальный уровень воды, в сливной трубке 25 меньшего сечения расхода воды нет, Так как гибкие затворы 15 с опорными стержнями 16 находятся15 20 25 30 35 40 45 50 55 в полностью. опущенном состоянии, то промывные отверстия 26 закрыты.По мере эксплуатации отстойного со.оружения увеличивается число частиц.осаждающихся наносов, т.е, начинает повышаться мутность воды в зоне датчикауровня наносов. Частицы. наносов устилаютповерхность наносной чашки.23 запорногоклапана 21 с сил ьфоном 22. При достижениисодержанием наносов в воде предельнойвеличины,ипр под действием веса отложившихся на наносной чашке 23 запорного клапана 21 с сильфоном 22 наносовР 2 = Янчпн ,ипр,гдв Знч - площадь поверхности наноснойчашки, м;пн - высота слоя наносов на поверхности наносной чашки, м;,и,р - предельно допустимое содержание наносов в воде, кг/м .наносная чашка 23 опускается и закрываетпроточную часть запорного клапана 21 ссильфоном 22 (ликвидируется зазор йз). Подподпружиненным обратным клапаном 19образуется перепад давления, пропорциональный статическому напору, По достижении усилия Р 1 = Р 2 подпружиненныйобратный клапан 19 открывается и в ем-.. кость привода 14 начинает поступать вода.Одновременно начинается отток воды черезсливную трубку 25 меньшего сечения всбросную магистраль 27. Между наполнением в отстойном сооружении и уровнем водыв емкости привода 14 устанавливается некоторый перепад Ь Й, и под воздействиемсоответствующей выталкивающей (подъем. ной) силы поплавок 13 начинает подниматься, При этом противовес 17 трособлочнойсвязи опускается и тянет за собой гибкуютягу, соединенную с гибким затвором 15 сопорными стержнями 16.Оснащение гибкого затвора 15 опорными стержнями 16 позволяет поддерживатьполотнище его в проеме промывного отверстия 26. Горизонтальное размещение опорных стержней 16 не препятствует отворотуполотнища гибкого затвора 15 вслед за движением гибкой тяги под действием переме. щения противовеса 17 трособлочной связи,при этом усилие на поднятие гибкого затвора 15 (открытие промывного отверстия 26)минимально. По мере поднятия гибкого затвора 15 (открытия промывного отверстия26) начинается движение воды с наносамииэ поперечных коллекторов 10 сбора наносов в боковой промывной шлюз 12 на выносв промывное отверс-. ие 26.В режиме развитого процесса промыва(фиг. 7) эапорный клапан 21 датчика уровня наносов с наносной чашкой 23 и сильфоном 22 закрыт, подпружиненный обратный клапан 19 открыт, промывное отверстие 26 полность.ю открыто, гиб.кий затвор 15 с опорными стержнями 16 находится в полностью поднятом состоянии, поплавок 13, противовес 17 трособлочной связи вместе с гибкими тягами находятся в новом неподвижном состоянии, соответствующем новому положению поплавка 13 в емкости привода 14.В условиях развитого процесса промыва создаются предпосылки как для закаливания наносной чашки 23 датчика уровня наносов, так и для смыва наносов с нее Объективными основаниями таких предпосылок являются существенно большие предельного значения,илр значения промывной мутности потока и значительные скорости промывного потока. В начальной стадии процесса промыва вероятности заваливания наносной чашки 23 датчика уровня наносов наносами выше вероятности смыва наносов с нее; в условиях развитого процесса промыва указанные две тенденции равновероятны; в условиях затухающего процесса промыва вероятность смыва наносов с наносной чашки 23 датчика уровня наносов выше вероятности эаваливания ее наносами. В условиях затухающего процесса промыва (фиг. 8) промывной поток в связи со смывом основной массы наносов становится все осветленней (промывная мутность, уменьшаясь, приближается к предельному значению,и,р), а скороСти промыва остаются еще достаточно высокими. При этом происходит непрерывный смыв наносов с наносной чашки 23 датчика уровня наносов, последняя вместе с сильфоном 22 поднимается и запорный клапан 21 открывается. Начинается отток воды по напорному трубопроводу через водозаборный патрубок 20 по левому концу питающего напорного трубопровода 18 большего сечения, мимо ответвления на подпружиненный обратный клапан 19, по правому концу питающего напорного трубопровода 24 большего сечения (подводящго патрубка), через запорный клапан 21 с сильфоном 22 тонким слоем Ьз под наносной чашкой 23 и на сброс 27. Под подпружиненным обратным клапаном 19 образуется разрежение, формируется усилие Ро, обратный клапан 19 закрывается,прекращая тем самым доступ воды в емкость привода 14, Происходит также очень малым расходом слив воды из емкости привода 14 по сливной трубке 25 меньшего сечения и далее на сброс 27, Так как попе 1744181речное сечение емкости привода 14 намного больше сечения сливной трубки 25, то опорожнение емкости 14 может идти достаточно долго (т,е. оно регулируется), что обеспечивает полный смыв наносов из поперечных коллекторов 10 для сбора наносов,через боковой промывной шлюз 12 и промывное отверстие 26. Следовательно, промывка наносов из поперечных коллекторов 10 для сбора наносов продолжается вплоть до момента прекращения слива воды иэ емкости привода 14 через сливную трубку 25, соответствующего крайнему нижнему положению поплавка 13, когда гибкий затвор 15 с опорными стержнями 16 полностью опускается и промывное отверстие 26 полностью перекрывается, Следующий цикл работы гидравлического привода начинается после очередного отложения наносов до расчетного значения их массы на наносной чашке 23 датчика уровня наносов, что вызывает закрытие запорного клапана 21 и так далее.Эффективность работы отстойного сооружения определяется созданием наиболее благоприятных условий для непрерывного сбора-стекания наносов в поперечные коллекторы и тем самым, обеспечением автономно-автоматического управления процессом промыва-удаления наносов эа пределы отстойного сооружения по критерию содержания наносов в потоке и отношению его к предельному значению,ир, а также экономией промывной воды, ис.- ключением перебоев в подаче потребителю осветленной воды и отсутствием в системе автоматического управления каких-либо дополнительных источников энергии, кроме природной энергии - гидравлической. Формула изобретения Отстойное сооружение, включающееподводящий канал, соединенный через расширяющийся в плане сопрягающий участок 5 с камерой отстойника, оборудованной боковым промывным шлюзом с автоматическим устройством управления, состоящим из датчика уровня наносов, гидравлически связанного посредством напорного трубопровода 10 с камерой отстойника и через запорный клапан с промывным шлюзом, а также с приводом затвора, установленного перед промывным отверстием в боковой стенке камеры отстойника на входе в промывной 15 шлюз, кроме того, трособлочную связь спротивовесом между затвором и устройством управления, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, сооружение снабжено расположенными на дне 20 камеры отстойника продольными галереями с крышевидной ломаной поверхностью.и продольными элементами, образующи-.ми вместе с откосами дна галерей многоскатную поверхность осаждения наносов, 25 при этом каждая галерея оборудована поперечным коллектором наносов, автоматическое устройство управления снабжено поплавком, размещенным в емкости привода затвора, и подпружиненным обрат ным клапаном, установленным на входе вэту емкость, датчик уровня наносов состоит из запорного клапана, сильфона и наносной чашки, и сопрягающий участок выполнен с обратным уклоном дна и усту пом на входе в камеру отстойника, в концевой части которого размещены полигональные водосливы с острой кромкой, кроме того, затвор выполнен гибким и посредством трособлочной системы с про тивовесом связан с поплавком, а напорныйтрубопровод гидравлически связан через обратный клапан с емкостью привода.1744181 аг 7 Составитель В. ГоворухинРедактор Л. Веселовская Техред М.Моргентал Корректор О. Крвб П во Заказ 2172 ВНИИПИ Госу Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина