RU2226590C2

RU2226590C2 - Water-supply system

Info

Publication number: RU2226590C2
Application number: RU2001129217/03A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Викторов; Н.С. Кобелев
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2004-04-10

Abstract

FIELD: water-supply systems for water delivery into residential and office buildings. SUBSTANCE: water-supply system comprises distribution pipeline connected by feed pipeline with hydrants arranged on each flush tank and reservoir with periodic water drainage. System also includes lateral pipeline, control unit for water quality and quantity control and treatment device located on feed pipeline. Treatment device comprises inlet part including lateral pipeline and converging nozzle having inner curvilinear guides and outer annular chamber. System has filtering means filled with filling substance, which forms chemical and biological means for water posttreatment and drainage. Lateral pipeline of treatment device and outer annular chamber are connected to reservoir with periodic water drainage. Treatment device has vibration trap arranged in inner chamber thereof. Filtering means is located around treatment device and divided by radial partitions into four chambers. Each chamber is filled in layers with multipurpose filling substances. Filtering means has protective net and regulating switch arranged in upper part thereof. Each chamber includes pulsators arranged under drainage means. Pulsators are formed as clotoid with tabs made of bimetallic plates and put on axis in layers. Number of tabs is at least two in each layer. Tabs are put on axis such that tabs may perform vertical motion between stops fixedly connected to axis. EFFECT: increased treatment plant transmission capacity due to pulsator installation. 4 dwg

Description

Изобретение относится к системам водоснабжения и может быть применено для подачи воды в жилые и административные здания.The invention relates to water supply systems and can be used to supply water to residential and office buildings.

Известна система водоснабжения (см. патент РФ №2083769, МПК 7 Е 03 С 1/122, Бюл. №19, 1997), содержащая распределительный трубопровод, соединенный посредством подводящих трубопроводов с размещенным на каждом смывном бачке водоразборным краном и резервуаром с периодическим выпуском воды, насадки, отводящий трубопровод, очистное устройство на подводящем трубопроводе, состоящее из входной части, выполненной в виде суживающейся насадки с внутренними криволинейными направляющими и наружной кольцевой полостью, и отводящего трубопровода, фильтрующую часть, заполненную загрузкой, обеспечивающей химическую и биологическую доочистку воды, при этом отводящий трубопровод очистного устройства и наружная кольцевая полость соединены с резервуаром периодического выпуска воды.A known water supply system (see RF patent No. 2083769, IPC 7 E 03 C 1/122, Bull. No. 19, 1997), containing a distribution pipe connected by means of supply pipelines to a water-folding valve and a tank with a periodic discharge of water placed on each flushing tank , nozzles, a discharge pipe, a cleaning device on a supply pipe, consisting of an inlet made in the form of a tapering nozzle with internal curved guides and an external annular cavity, and a discharge pipe that filters h st filled loading, providing the chemical and biological purification of water, wherein the discharge line of the treatment apparatus and the outer annular cavity is connected to a reservoir of the periodic discharge of water.

Недостатком данной системы водоснабжения является невозможность гарантии подачи доброкачественной питьевой воды и неконтролируемость процессов ее доочистки.The disadvantage of this water supply system is the impossibility of guaranteeing the supply of benign drinking water and the uncontrolled processes of its post-treatment.

Известна система водоснабжения (см. патент РФ №2172376, МПК 7 Е 03 В 1/04, Е 03 С 1/00, Бюл. №23, 2001), содержащая распределительный трубопровод, соединенный посредством подводящих трубопроводов с размещенным на каждом смывном бачке водоразборным краном и резервуаром с периодическим выпуском воды, насадки, отводящий трубопровод, пункт управления для контроля количества и качества воды, очистное устройство на подводящем трубопроводе, состоящее из входной части, выполненной в виде суживающейся насадки с внутренними криволинейными направляющими и наружной кольцевой полостью, и отводящего трубопровода, фильтрующую часть, заполненную загрузкой, обеспечивающей химическую и биологическую доочистку воды, дренаж, при этом отводящий трубопровод очистного устройства и наружная кольцевая полость соединены с резервуаром периодического выпуска воды, в очистном устройстве на внутренней его полости установлена виброловушка, фильтрующая часть размещена вокруг очистного устройства и разделена радиальными перегородками на четыре камеры, каждая из которых заполнена послойно загрузкой разного назначения, в верхней части ее предусмотрены защитная сетка и переключатель-регулятор.A well-known water supply system (see RF patent No. 2172376, IPC 7 E 03 B 1/04, E 03 C 1/00, Bull. No. 23, 2001), containing a distribution pipe connected by supply piping to a water-folding located on each flushing tank a tap and a reservoir with periodic water discharge, nozzles, a discharge pipe, a control point for controlling the quantity and quality of water, a treatment device on the supply pipe, consisting of an inlet made in the form of a tapering nozzle with internal curved guides and a ring annular cavity, and a discharge pipe, a filtering part filled with a loading, providing chemical and biological treatment of water, drainage, while the discharge pipe of the treatment device and the outer ring cavity are connected to the reservoir of periodic water discharge, a vibrating trap is installed in the treatment device on its internal cavity, the filtering part is placed around the treatment device and is divided by four radial partitions into chambers, each of which is filled in layers by loading different purposes, in its upper part there is a protective net and a switch-regulator.

Недостатком данной системы водоснабжения является возможность залежания загрузки, приводящей к снижению пропускной способности очистного устройства.The disadvantage of this water supply system is the possibility of a load deposit, which leads to a decrease in the throughput of the treatment device.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение пропускной способности очистного устройства за счет установки в камерах очистного устройства под дренажом пульсаторов, выполненных формой в виде клотоиды с лепестками из биметаллических пластин, насаженных ярусно по высоте на ось количеством не менее двух в каждом ярусе, с возможностью вертикального перемещения лепестков в пределах ограничителей, жестко закрепленных к оси.The technical problem to which this invention is directed is to increase the throughput of the treatment device by installing pulsators in the chambers of the treatment device under the drainage, made in the form of clothoids with petals from bimetallic plates, mounted in tiers in height on the axis of at least two in each tier, with the possibility of vertical movement of the petals within the limiters, rigidly fixed to the axis.

Технический результат достигается тем, что система водоснабжения, содержащая распределительный трубопровод, соединенный посредством подводящих трубопроводов с размещенным на каждом смывном бачке водоразборным краном и резервуаром с периодическим выпуском воды, насадки, отводящий трубопровод, пункт управления для контроля количества и качества воды, очистное устройство на подводящем трубопроводе, состоящее из входной части, выполненной в виде суживающейся насадки с внутренними криволинейными направляющими и наружной кольцевой полостью, и отводящего трубопровода, фильтрующую часть, заполненную загрузкой, обеспечивающей химическую и биологическую доочистку воды, дренаж, при этом отводящий трубопровод очистного устройства и наружная кольцевая полость соединены с резервуаром периодического выпуска воды, в очистном устройстве на внутренней его полости установлена виброловушка, фильтрующая часть размещена вокруг очистного устройства и разделена радиальными перегородками на четыре камеры, каждая из которых заполнена послойно загрузкой разного назначения, в верхней части ее предусмотрены защитная сетка и переключатель-регулятор, имеет в указанных камерах под дренажом установленные пульсаторы, выполненные формой в виде клотоиды с лепестками из биметаллических пластин, насаженных ярусно по высоте на ось количеством не менее двух в каждом ярусе, с возможностью вертикального перемещения лепестков в пределах ограничителей, жестко закрепленных к оси.The technical result is achieved by the fact that the water supply system comprising a distribution pipe connected by means of supply pipelines to a water taps and a reservoir with periodic water discharge on each flush tank, nozzles, a discharge pipe, a control point for controlling the quantity and quality of water, a treatment device on the supply pipe a pipeline consisting of an inlet made in the form of a tapering nozzle with internal curved guides and an external annular floor and a discharge pipe, a filtering part filled with a charge providing chemical and biological treatment of water, drainage, while the discharge pipe of the treatment device and the outer annular cavity are connected to the reservoir of periodic water discharge, a vibrating trap is installed in the treatment device on its internal cavity, the filtering part placed around the treatment device and divided by radial partitions into four chambers, each of which is filled with layers for different purposes, in the upper part of it, a protective grid and a switch-regulator are provided, has pulsators installed in the indicated chambers under the drainage, made in the form of clothoids with petals from bimetallic plates, planted in tiers in height on the axis of at least two in each tier, with the possibility of vertical movement of the petals within the limits of the rigidly fixed to the axis.

На фиг.1 приведена схема системы водоснабжения, на фиг.2 - схема переключателя-регулятора, на фиг.3 - виброловушка, а на фиг.4 - схема пульсатора формой в виде клотоиды с лепестками из биметаллических пластин.Figure 1 shows a diagram of a water supply system, figure 2 is a diagram of a switch-regulator, figure 3 is a vibration trap, and figure 4 is a diagram of a pulsator in the form of clothoid with petals from bimetallic plates.

Система водоснабжения состоит из распределительного трубопровода 1 в виде водопроводного стояка, соединенного с подводящим трубопроводом 2 с вентилем 3 для отключения, обводного трубопровода (байпаса) 4 с вентилем 5, трубы 6 с вентилем 7 для тангенциальной подачи воды во входную часть 8 очистного устройства 9, выполненного в виде суживающейся насадки с внутренними криволинейными направляющими 10 с виброловушкой 11, переходящими в наружную кольцевую полость 12, фильтрующей части 13, которая размещена вокруг очистного устройства 9, трубопровода 14 очищенной воды с вентилем 15, соединенного с водоразборным краном 16, смывного бачка 17 и резервуара 18 с периодическим выпуском воды, соединенных трубой 19, отводящей трубы 20, соединяющей наружную кольцевую полость 12 с резервуаром 18 с периодическим выпуском воды, трубопровода 21, соединяющего распределительный трубопровод 1 со смывным бачком 17, вентилями 22 и 23, промывной трубы 24 с вентилем 25, пункта управления 26, переключателя-регулятора 27, входного окна 28, защитной сетки 29, перегородки 30, камер 31, дренажа 32, дренажной трубы 33 с вентилем 34, входного патрубка 35, клапана 36, пульсатора 37 формой в виде клотоиды с лепестками 38 из биметаллических пластин, насаженных ярусно по высоте на ось 39 количеством не менее двух 40 и 41 в каждом ярусе, с возможностью вертикального перемещения в пределах ограничителей 42, 43 и 44, жестко закрепленных к оси 39.The water supply system consists of a distribution pipe 1 in the form of a water riser connected to a supply pipe 2 with a valve 3 for shutting off, a bypass pipe (bypass) 4 with a valve 5, a pipe 6 with a valve 7 for tangential water supply to the inlet part 8 of the treatment device 9, made in the form of a tapering nozzle with internal curved guides 10 with a vibrating trap 11, passing into the outer annular cavity 12, the filtering part 13, which is placed around the cleaning device 9, the pipe 14 purified water with a valve 15 connected to a water taps 16, a flush tank 17 and a periodic water outlet tank 18, connected by a pipe 19, a discharge pipe 20 connecting the outer annular cavity 12 to a water tank 18 with a periodic water outlet, a pipe 21 connecting the distribution pipe 1 with a flushing tank 17, valves 22 and 23, a flushing pipe 24 with a valve 25, a control point 26, a switch-regulator 27, an input window 28, a protective grid 29, a partition 30, chambers 31, a drain 32, a drain pipe 33 with a valve 34 input pipe 35, valve 36, pulsator 37 in the form of clothoids with petals 38 of bimetallic plates, mounted tiered in height on axis 39 with at least two 40 and 41 in each tier, with the possibility of vertical movement within the limits 42, 43 and 44, rigidly fixed to the axis 39.

Система водоснабжения работает следующим образом.The water supply system operates as follows.

В здание вода поступает по распределительному трубопроводу 1 в виде водопроводного стояка. Из распределительного трубопровода 1 через открытый вентиль 3 по подающему трубопроводу 2 вода поступает по трубе 6 через открытый вентиль 7 (вентиль 5 закрыт) для тангенциальной подачи воды во входную часть 8 очистного устройства 9, выполненного в виде суживающейся насадки. Выход трубы 6 расположен таким образом, что вода втекает, двигаясь тангенциально. Во входной части 8 очистного устройства 9 вода, попадая во внутренние криволинейные направляющие 10, дополнительно закручивается, а твердые частицы, содержащиеся в воде, приобретают центробежные силы за счет тангенциального входа воды и закрутки потока во внутренних криволинейных направляющих 10. При этом твердые частицы попадают в виброловушку 11, в которой сталкиваются между собой, укрупняются, коагулируются и собираются по мере перемещения вниз под действием гравитационных сил в наружной кольцевой полости 12. Виброловушка 11 исключает возможность выноса твердых частиц из внутренних криволинейных направляющих 10 под действием гидродинамических сил за счет своей оригинальной конструкции. Очищенная вода от твердых загрязнений (окалин, ржавчины, продуктов коррозии труб внутреннего водопровода) через пульсаторы 37 формой в виде клотоиды с лепестками 38 из биметаллических пластин, насаженных ярусно по высоте на ось 39 количеством не менее двух в каждом ярусе 40 и 41 в пределах ограничителей 42, 43 и 44, жестко закрепленных к оси 39, дренаж 32 поступает в фильтрующую часть 13, направляясь вверх, освобождается от химических и биологических загрязнений. Пульсаторы 37 формой в виде клотоиды с лепестками 38 из биметаллических пластин, насаженных ярусно по высоте на ось 39, под действием гидродинамические сил начинают вращаться вокруг оси 39 и пульсировать за счет биметаллических свойств при наличии температурного перепада воды наружного (температура воды обычно в пределах 12...17°С) и внутреннего водопровода (температура воды приближается к температуре воздуха внутри помещения, то есть к 20^оС), зависящего от погодно-климатических условий. Пульсаторы 37 создают волновое и пульсирующее движение воды в камерах 31 и приводят во взвешенное состояние загрузку, которая также приходит к колебательному, пульсирующему состоянию. При отсутствии перепада температуры воды лепестки 38 будут вибрировать за счет гидродинамических сил и все равно будут вызывать волновое перемещение воды в загрузке за счет своих гибких свойств и конструкции. В таких условиях возрастает скорость восходящего потока воды, что приводит к повышению пропускной способности очистного устройства 9. Материал загрузки фильтрующей части 13 подбирается в зависимости от содержания в воде соответствующих видов загрязнений. Очищенная вода из верхней зоны фильтрующей части 13 по трубопроводу 14 через вентиль 15 поступает к водозаборному крану 16.Water enters the building through the distribution pipe 1 in the form of a water riser. From the distribution pipe 1 through the open valve 3 through the supply pipe 2, water flows through the pipe 6 through the open valve 7 (valve 5 is closed) for tangential water supply to the inlet part 8 of the treatment device 9, made in the form of a tapering nozzle. The output of the pipe 6 is located so that the water flows in, moving tangentially. In the inlet part 8 of the treatment device 9, the water, getting into the internal curved guides 10, is additionally twisted, and the solid particles contained in the water acquire centrifugal forces due to the tangential entry of water and the flow swirl in the internal curved guides 10. In this case, the solid particles get into the vibrating trap 11, in which they collide with each other, are enlarged, coagulated and collected as they move downward under the action of gravitational forces in the outer annular cavity 12. The vibrating trap 11 excludes possibility of removal of particulates from the curved inner guide 10 under the influence of hydrodynamic forces due to its original design. Purified water from solid contaminants (scale, rust, corrosion products of internal water pipes) through pulsators 37 in the form of clothoids with petals 38 of bimetallic plates, mounted in tiers along the height of axis 39 with at least two in each tier 40 and 41 within the limiters 42, 43 and 44, rigidly fixed to the axis 39, the drain 32 enters the filter portion 13, heading up, freed from chemical and biological contaminants. Pulsators 37 in the form of clothoids with petals 38 of bimetallic plates, mounted tiered in height on axis 39, under the action of hydrodynamic forces begin to rotate around axis 39 and pulsate due to bimetallic properties in the presence of a temperature drop of external water (water temperature is usually within 12. ..17 ° C) and internal water (water temperature approaches the temperature of the air inside the room, i.e. to 20 ° ^C), depending on climatic conditions. The pulsators 37 create a wave and pulsating movement of water in the chambers 31 and bring the load into suspension, which also comes to an oscillatory, pulsating state. In the absence of a drop in water temperature, the petals 38 will vibrate due to hydrodynamic forces and will still cause wave movement of water in the load due to their flexible properties and design. Under such conditions, the speed of the upward flow of water increases, which leads to an increase in the throughput of the treatment device 9. The loading material of the filter part 13 is selected depending on the content of the corresponding types of contaminants in the water. Purified water from the upper zone of the filtering part 13 through the pipe 14 through the valve 15 enters the intake valve 16.

При регенерации устройства вода из распределительного трубопровода 1 через открытые вентили 5 и 25 (вентиль 7 закрыт) по обводному трубопроводу (байпасу) 4 и промывной трубе 24 через пункт управления 26 и переключатель-регулятор 27, входное окно 28, защитную сетку 29 поступает в одну из четырех камер 31, образованных перегородками 30. Промывная вода, двигаясь вниз, очищает загрузку, проходит через дренаж 32, пульсатор 37 и поступает через дренажную трубу 33 при открытом вентиле 34 по отводящей трубе 20 в резервуар 18 с периодическим выпуском воды. В ходе работы периодически продувается наружная кольцевая полость 12 под напором в системе водоснабжения при закрытых вентилях 15 и 23 и при этом вода поступает по отводящей трубе 20 в резервуар 18 с периодическим выпуском воды и по соединительной трубе 19 в смывной бачок 17. В аварийных ситуациях вода поступает в смывной бачок 17 из распределительного трубопровода 1 через открытый вентиль 22 по подводящему трубопроводу 21. При демонтаже очистного устройства 9 вода к водозаборному крану 16 поступает из распределительного трубопровода 1 через открытый вентиль 3 по подводящему трубопроводу 2, через открытый вентиль 5 по обводному трубопроводу (байпасу) 4.When the device is regenerated, water from the distribution pipe 1 through open valves 5 and 25 (valve 7 is closed) through the bypass pipe (bypass) 4 and the washing pipe 24 through the control point 26 and the switch-regulator 27, the input window 28, the protective grid 29 enters one of four chambers 31 formed by partitions 30. Rinsing water, moving downward, cleans the charge, passes through drainage 32, pulsator 37 and enters through drainage pipe 33 with open valve 34 through outlet pipe 20 into the reservoir 18 with periodic water discharge. During operation, the outer annular cavity 12 is periodically blown under pressure in the water supply system with valves 15 and 23 closed and the water enters through the discharge pipe 20 into the reservoir 18 with a periodic discharge of water and through the connecting pipe 19 to the flush tank 17. In emergency situations, water enters the flushing tank 17 from the distribution pipe 1 through the open valve 22 through the supply pipe 21. When dismantling the treatment device 9, water to the intake valve 16 comes from the distribution pipe 1 through the open th gate 3 via a supply conduit 2, through the open valve 5 of the bypass conduit (bypass) 4.

При промывке соответствующей камеры 31, перемещая переключатель-регулятор 27, закрывают его входное окно 28. Под давлением воды в данной камере 31 на входном патрубке 35 клапан 36 закрывается и осуществляется промывка загрузки в фильтрующей части 13 за счет поступающей воды по промывной трубе 24 при открытом вентиле 25. Грязная вода по дренажной трубе 33 и открытом вентиле 34 через отводящую трубу 20 поступает в резервуар 18 с периодическим выпуском воды. Пункт управления 26 контролирует количество и качество подаваемой воды потребителям. Промывка загрузки осуществляется при ухудшении качества воды по сигналу с пункта управления 26. Переключатель-регулятор 27 может работать как в ручном, так и в автоматическом режиме. Пульсаторы 37 при промывке загрузки под действием гидродинамических сил промывной воды начинают вращать лепестки 38 и тем самым интенсивно перемешивают загрязнения с промывной водой и способствуют перемещению этой смеси без осаждения в отводящей трубе 20, подающей дренажную воду в резервуар 18 с периодическим выпуском воды. При наличии разницы температуры воды в камере 31 пульсаторы 37 за счет биметаллических свойств лепестков 36 могут совершать пульсацию и тем самым способствовать интенсивному отводу промывных вод из камеры 31.When washing the corresponding chamber 31, moving the switch-regulator 27, close its inlet window 28. Under the pressure of water in this chamber 31 at the inlet pipe 35, the valve 36 closes and the charge is washed in the filter part 13 due to the incoming water through the wash pipe 24 when open the valve 25. Dirty water through the drain pipe 33 and the open valve 34 through the discharge pipe 20 enters the tank 18 with a periodic discharge of water. Control room 26 controls the quantity and quality of the supplied water to consumers. Washing of the load is carried out when the water quality deteriorates according to a signal from control point 26. The switch-regulator 27 can operate both in manual and automatic mode. Pulsators 37 during washing of the load under the action of the hydrodynamic forces of the washing water begin to rotate the petals 38 and thereby intensively mix the impurities with the washing water and facilitate the movement of this mixture without sedimentation in the discharge pipe 20 supplying drainage water to the tank 18 with a periodic discharge of water. If there is a difference in water temperature in the chamber 31, the pulsators 37 due to the bimetallic properties of the petals 36 can pulsate and thereby contribute to the intensive removal of wash water from the chamber 31.

Предлагаемая система водоснабжения значительно повышает пропускную способность очистного устройства за счет использования эффекта пульсации, биметаллических свойств и волнового воздействия лопастей пульсатора, выполненных формой в виде клотоиды, которые взрыхляют загрузку, обеспечивают равномерное распределение скоростей по всему живому сечению камеры фильтрующей части, способствуют интенсивному отводу промывных загрязненных вод путем интенсивного перемешивания.The proposed water supply system significantly increases the throughput of the treatment device through the use of the pulsation effect, bimetallic properties and the wave action of the pulsator blades, made in the form of clothoids, which loosen the load, provide an even distribution of velocities throughout the living section of the filtering chamber, and facilitate intensive removal of contaminated washing water by vigorous stirring.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в использовании эффекта пульсации, обеспечивающего взрыхление загрузки фильтрующего материала, вызывая волновое воздействие на нее, повышающего пропускную способность очистного устройства за счет равномерного распределения скоростей по всему живому сечению загрузки, и в значительной интенсификации процесса регенерации загрузки и повышении качества повторно используемой промывной дренажной воды.The originality of the proposed technical solution consists in using the pulsation effect, which provides a loosening of the load of the filter material, causing a wave effect on it, increasing the throughput of the treatment device due to the uniform distribution of speeds over the entire live section of the load, and in a significant intensification of the process of regenerating the load and improving the quality of the reused flushing drainage water.

Claims

A water supply system comprising a distribution pipe, connected by means of supply pipelines to a water taps and a reservoir with periodic discharge of water placed on each flush tank, nozzles, a discharge pipe, a control station for controlling the quantity and quality of water, a treatment device on the supply pipe, consisting of an inlet made in the form of a tapering nozzle with internal curved guides and an external annular cavity, and a discharge pipe, filtering the part filled with a charge providing chemical and biological water purification, drainage, while the outlet pipe of the treatment device and the outer annular cavity are connected to the reservoir of periodic water discharge, a vibrating trap is installed in the treatment device on its inner cavity, the filtering part is placed around the treatment device and divided radial partitions on four chambers, each of which is filled with layers for different purposes, in the upper part there is a protective net and switch-regulator, characterized in that in these chambers under the drainage there are pulsators made in the form of clothoids with petals from bimetallic plates, planted in tiers in height on an axis of at least two in each tier, with the possibility of vertical movement of the petals within the limiters, rigidly fixed to the axis.