Конструктивные особенности водоподъемников

Водоструйныеустановки. Они предназначены для подачи воды из шахтных колодцев и буровых скважин со значительным содержанием механических примесей (10% и более).

1 – всасывающая труба; 2 – водоструйный насос; 3 – напорная труба; 4 – водоподъемная-труба; 5 – центробежный насос; 6 – бак; 7 – диффузор; 8 – смесительная камера; 9 – сопло; 10 – всасывающий патрубок насоса

Рисунок 1.17 – Схемы водоструйной-установки (а) и аппарата (б)

В комплект водоструйной установки, схема которой дана на рисунке 1.17, а, входит следующее оборудование: питающий центробежный (или другого типа) нacoc, устанавливаемый на поверхности земли; струйный аппарат, помещаемый в колодце или скважине ниже динамического уровня; система трубопроводов, связывающая струйный аппарат с всасывающей трубой насоса.

Струйными аппаратами называют устройства, в которых два потока жидкости, обладающие разными скоростями и энергиями, образуют смешанный поток (рисунок 1.17, б) с некоторой промежуточной скоростью и энергией. При этом вода, которая перекачивается из источника, непосредственно увлекается рабочей струей, движущейся с большой скоростью, что исключает необходимость в использовании каких-либо промежуточных механизмов.

Принцип работы водоструйной установки состоит в том, что сочетание насоса со струйным аппаратом позволяет при ее использовании забирать из скважин воду с глубин, больших предельной высоты всасывания (6…7 м), т. е. с глубин, превышающих 10 м. Эти объясняется способностью струйного аппарата (эжектора) обеспечивать необходимое входное давление жидкости, исключающее возникновение кавитации. В результате насос, установленный на поверхности земли, может перекачивать воду с глубин, превышающих его всасывающую способность.

В сельском хозяйстве находят применение водоструйные установки марок ВНШ-2Ш, ВН-2Ц-6, ВН-1-6 и ВН-1-4 с центробежными насосами и струйными аппаратами разных типов с подачей от 4 до 25 м³/ч.

Пневматические безбашенные водокачки. Взависимости от применяемого водоподъемника различают три типа установок: с погружными электронасосами (например, ВУ-7); с вихревыми насосами (например, ВУ-5-30); с водоструйными установками (например, ВУ-6-50). Общим признаком установок первых двух типов является наличие воздушно-водяного котла (бака). На рис. 1.18 показан общий вид автоматической насосной установки ВУ-7-65 с погружным центробежным насосом 10 марки ЭЦВ-6-10-85, подающим воду из буровой скважины 9, и пневматическим котлом 5, который устанавливают в подземном помещении. На котле монтируют воздушный регулятор 16, реле давления 17, предохранительный клапан 4 и манометр 6. Комбинированный клапан 12 устанавливают на водоподъемном трубопроводе 11 на высоте не менее 5 м от статического уровня воды в скважине (уровень воды при неработающем насосе).

1 – подземное помещение; 2 – люк; 3 – вентиляционная труба; 4 – предохранительный клапан; 5 – пневмогндроаккумулятор (котел); 6 – манометр; 7, 15 – вентили; 8 – нагнетательный трубопровод; 9 – скважина; 10 – насос; 11 – водоподъемная труба; 12 – комбинированный клапан; 13 – кабель; 14 – опорная плита; 16 – воздушный регулятор; 17 – реле давления; 18 – станция управления

Рисунок 1.18 – Общий вид автоматической водоподъемной установки ВУ-7-65 с погружным центробежным насосом и пневмогидроаккумулятором

1 – станция управлении; 2 – реле давления; 3 – жиклер; 4 – воздушный клапан; 5 – струйный регулятор – камера смешивания; 6 – пневмогндроаккумулятор, или воздушно-водяной котел; 7 – вихревой насос

Рисунок 1.19 – Схема работы водоподъемной установки ВУ-5-30

Принцип действия пневмогидроаккумулятора поясняет схема (рисунок 1.19) водоподъемной установки второго типа марки ВУ-5-30, которая оборудована вихревым насосом 7. Установка работает следующим образом. Вихревым насосом вода подается в воздушно-водяной котел 6, из которого через водоразборную магистраль она поступает к потребителям. Излишки воды накапливаются в котле, сжимая воздух. Как только давление в нем достигнет расчетного, реле давления 2 (в нормальном положении его контакты замкнуты) разомкнет электрическую сеть магнитного пускателя, электродвигатель насоса 7 остановится, и вода будет подаваться потребителям только под действием сжатого в котле воздуха. При уменьшении давления до определенного уровня контакты реле замкнутся, и включится насос, который снова начнет подавать воду в котел.

Во время работы водокачки объем воздушной подушки в котле вследствие неплотности соединений и растворения воздуха в воде уменьшается. Это приводит к увеличению частоты включения установки и ускоряет износ электродвигателя и насоса. Для автоматического заполнения котла воздухом служит струйный регулятор 5. Установки с вихревыми насосами применяются преимущественно для подъема чистой воды из поверхностных источников.

Насосная станция ВУ-6-50 с водоструйной установкой ВНШ-2Ш показана на рисунке 1.20. Она предназначена для подъема воды из шахтных колодцев с динамическим уровнем воды до 35 м. Станция оборудована центробежным насосом марки ЦНСМ-2,8 и, струйным аппаратом двухлинейной конструкции с параллельным расположением труб. Струйный аппарат 2 подвешен в колодце на двух трубах – напорной 3 и водоподъемной 4, верхние концы которых на выходе из колодца прочно закреплены на его крышке 5. Напорная труба 3 присоединяется к напорному трубопроводу, а водоподъемная – к всасывающему патрубку центробежного насоса 8. На нагнетательном трубопроводе 12 устанавливают манометр 10 с трехходовым краном 9 и регулировочный кран (вентиль) 13, предназначенный для пуска установки и регулирования подачи воды, а также для отключения станции от наружной водопроводной сети при ее ремонте. Для периодического удаления из установки скапливающегося в повышенных местах трубопровода воздуха-, который выделяется из воды в процессе работы, на нагнетательной трубе 12 устанавливают продувочный вентиль 11. Установка ВУ-6-50 подает воду из скважин с повышенным содержанием механических примесей.

1 – водоприемные отверстия; 2 – струйный аппарат; 3 – напорная труб; 4 – водоподъемная труба; 5 – крышка колодца; 6 – монтажный хомут; 7 – монтажные шины; 8 – насос марки ЦНСМ-2,8; 9 – трехходовой крав; 10 – манометр; 11 – продувочный вентиль; 12 – нагнетательная труба; 13 – регулировочный кран; 14 – ходовая скоба; 15 – выходной люк; 16 – вештиявцвонкая труба

Рисунок 1.20 – Насосная станция ВУ-6-50 с водоструйной установкой ВНШ-2Ш для подачи воды из шахтных колодцев

Безнапорные водоподъемники. Для механизации подъема воды на пастбищах применяют два типа безнапорных водоподъемников: ленточные и шнуровые со стационарными или передвижными силовыми агрегатами.

1 – рама; 2 – крышка; 3 – ведущий шкив; 4 – ремень; 5 – двигатель; 6 – лента; 7 – натяжной шкив; 8 – груз

Рисунок 1.21 – Схема ленточного водоподъемника

1 – двигатель; 2 – водоотделяющая головка; 3 – бак; 4 – шнур; 5 – блок; 6 – груз; 7 – обсадная труба; 8 – водоподъемная труба; 9 – направляющая труба

Рисунок 1.22 – Схема шнурового водоподъемника ВШП-30

Ленточный водоподъемник ВЛМ-100 предназначен для подъема воды из шахтных колодцев глубиной до 100 м. Его схема дана на рис. 1.21. Рабочим органом водоподъемника служит гладкая или шероховатая бесконечная лента из прорезиненного ремня 4, верхняя часть которого помещается в желобе ведущего блока, расположенного в кожухе. Бесконечная лента 6 свободно висит на ведущем шкиве 3 и натягивается блоком с грузом 8. Подача водоподъемника равна 1,7…3,4 м³/ч. Скорость движения ленты 5…6 м/с. Привод осуществляется от двигателя внутреннего сгорания 5 марки ЗИД-4,5 или от электродвигателя мощностью 3,3 кВт.

Шнуровые переносные водоподъемники ВШП-30 и ВШП-50 предназначены для подъема воды из буровых скважин с диаметром обсадных труб не менее 0,5 м. Схема водоподъемника ВШП-30 приведена на рис. 1.24. В качестве рабочего органа используется бесконечный обрезиненный шнур 4 сечением 32×7 или 32×12 мм для подъема воды с глубины до 30 (ВШП-30) и до 50 м (ВШП-50). Восходящая ветвь шнура перемещается вверх внутри водоподъемной трубы 8, а нисходящая – вниз внутри направляющей трубы 9.

Действие водоподъемника основано на использовании сил адсорбционного взаимодействия частиц воды с твердой поверхностью рабочего органа (обрезиненного шнура), имеющего поперечные канавки треугольного профиля с шагом 4 мм и высотой, 2,5 мм. Шнур натягивается грузом 6 (блок-балластом) и свободно висит на ведущем шкиве. При вращении последнего восходящая ветвь увлекает за собой слой воды, который удерживается на ее поверхности благодаря молекулярным силам сцепления. Скорость движения шнура больше скорости стекания воды, поэтому вода поднимается вверх и в момент перехода через ведущий шкив в водоотделяющей головке 2 отбрасывается под действием центробежных сил в бак 3, из которого по патрубку стекает в желоб и поступает к потребителю. При скорости движения шнура 5 м/с подача составляет 0,5…8,4 м³/ч для ВШП-30 и 0,6…5,8 м³/ч – для ВШП-50.