190213. lajstromszámú szabadalom • Berendezés vízműhálózati szivattyúk automatikus működtetésére
1 190213 2 A találmány berendezés vizmühálózati szivatytyúk automatikus működtetésére, ahol a nyomócsőbe mechanikusan működtetett elzárószerv van iktatva, nyomólégüst és magastároló nélküli üzemelés biztosítására, továbbá hálózati és kútszivatytyú indításából és leállításából keletkező nyomáslengések kiküszöbölésére, valamint kutak vízadó rétegének és csőhálózatok védelmére. Települések és nagyobb területen fekvő ipari létesítmények vízellátását úgy biztosítják, hogy mélységbeli vagy felszíni víznyerő helyből kitermelt vizet szükség szerint kezelik, majd alacsony tárolókba juttatják, és innen kerül aztán szivattyúk segítségével az elosztóhálózatba. Tekintettel arra, hogy a fogyasztás napi eloszlása változó, azaz a fogyasztás szinte óránként más és más, a településeken magaslati víztárolót helyeznek el, és amikor a fogyasztás kicsi, a hálózati szivattyú által termelt víz egy részét a fogyasztókhoz, míg a felesleget a magastárolóba juttatják. A fogyasztási csúcsok idején viszont a teljes szivattyúzott volumen a fogyasztás egy részének fedezésére kerül felhasználásra, míg a fogyasztás további szükségletét a magastároló pótolja. Nagyobb településeken ezen probléma megoldására igen nagy térfogatú és költséges víztornyokat kellene építeni. Tekintettel arra, hogy ez sok esetben nem lehetséges, a víztorony csak nyomás-tartó állócső, és szivattyúzással biztosítják a teljes fogyasztáshoz szükséges vizet. A szivattyúk indítása és leállítása a víztorony vízszintjének függvénye és ezért igen költséges távvezérlést kell kialakítani. Azonban még így sem sikerült megoldani a szivatytyúk indításából keletkező szakaszos üzem és hálózati nyomáslengés problémáját. Másik ismert megoldás szerint a fogyasztás ingadozását szintén szakaszos üzemben nyomólégüst légpárnájának összenyomásával igyekeznek kielégíteni, mégpedig oly módon, hogy a nyomólégüst légpárnájának komprimálásával hoznak létre tartalékot, amely légpárna aztán a szivattyú üzemszünetében maga nyomja a hálózatba a szükséges vizet. Ezen megoldásnál viszont a hálózati nyomás több bar-t kitevő ingadozást mutat. Problémát jelent ennél a megoldásnál még a nagyméretű tartály épületen belüli elhelyezése, valamint, hogy a tartályok légpárnáit kompresszorokkal kell pótolni, és ez vízszennyeződést okoz. További probléma, hogy kellő nagyságú magastárolóknál és nyomólégüstöknél ezek karbantartási munkái idejére is biztosítani kell a hálózatban a zavartalan vízellátást. Mint ismeretes a mélyfúrású kutak vízadó rétegei rétegnyomás alatt vannak, aminek következtében a mélyfúrású kút csövében a vízszint bizonyos magasságban felemelkedik. Amennyiben a kútba épített szivattyú azonnal teljes vízszállítással indul, a csőből a vízoszlopot hirtelen leszívja, aminek következtében a vízadó rétegben hirtelen nyomáscsökkenés jön létre és a kialakított szűrőváz homokszemcséi között a beáramlás a kút irányában 0 értékről hirtelen az üzemi maximumra nő. Ennek következtében a homokszemcsék összetörnek. Az apró szemű homok a kút csövébe a szivattyúba és a hálózatba juthat, amely egyaránt okozhatja szélső esetben a kút beomlását, a szivattyú tönkremenetelét és a hálózat eltömödését. Ugyanilyen hatással jár a szivattyú hirtelen leállítása, amikor az üzemi vízszint lökésszerűen felemelkedik. A hirtelen indításból és leállításból származó vízlökések a hálózat berendezéseiben is kárt okozhatnak. Ismeretesek berendezések, amelyekkel igyekeztek a fenti hátrányokat kiküszöbölni. Az egyik ilyen megoldásnál a szivattyúk indítását követően egy zárva tartott tolózárat villanymotor segítségével lassan nyitnak, illetve a szivattyú leállítását megelőzően automatikusan bezárnak. Ennek a megoldásnak a hátránya, hogy a tolózár működtetéséhez külön villanymotor szükséges. Áramkimaradás esetén ezen tolózár nyitva marad. Másik ismert megoldásnál a zárt elzárószerv mögött kialakuló kútfej nyomást használják fel membrános vagy egyéb hidraulikus munkagép révén az elzárószerv nyitására és egyidejűleg erőtároló súly vagy rugó felemelése, illetve összenyomása révén gondoskodnak az újra elzárásról. Ezen megoldás hátránya, illetve hiányossága, hogy az esetlegesen alacsony kútfej-nyomás esetén az elzárószelep teljes nyitása nehezen valósítható meg,, a nyitási és zárási idő egymástól függetlenül nem szabályozható. További probléma, hogy az esetleges szennyeződéseknél a tápcsövek és szelepek elzáródása üzemzavart okoz. Az ismert megoldásoknak további közös hiányossága, hogy a zárószervek, kialakításuk következtében a vízhozamot 0 értékről a kívánt maximumra úgy növelik, hogy a nyitási sebesség egy beállítási értéknél állandó, aminek következtében a nyitás elején a zárószerv mögötti maximális nyomás viszonylag kisebb nyíláson is nagy mennyiséget sajtol át. így az a jelenség következik be, hogy az elzárószerv kezdeti nyitási szakaszában az átengedett vízhozam jelentős, majd a növekedés üteme csökken. Kívánatos viszont az volna, hogy a vízhozam először lassabban, majd a nyitási ciklus vége felé nagyobb ütemben növekedjen. További problémaként jelentkezik, hogy a mélyfúrású kutakból csak megszabott vízmennyiséget szabad folyamatosan kiemelni. Ezt úgy próbálják megoldani, hogy egy vízmérőn tolózár fojtással beállítják a vízszállítást. Ez a megoldás azonban nem alkalmas olyan esetekben, amikor egy tápvezetéken több kútszivattyú dolgozik, mert szükségessé válhat egy vagy több szivattyú leállítása. Ennek következtében a hálózati nyomás csökken és ez a kútszivattyúknál vízhozam növekedést okoz, azaz a beállított értéktől eltérően nagyobb vízszállítással dolgozik a szivattyú, ami szintén a kút tönkremeneteléhez vezethet. A találmány célja a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése és olyan berendezés létesítése vízműhálózati szivattyúk automatikus működtetésére, amely alkalmas nyomólégüst és magastároló nélküli üzemelés biztosítására, továbbá hálózati és kútszivatytyú indításából és leállításából keletkező nyomáslengések kiküszöbölésére, valamint kutak vízadó rétegeinek és hálózatok védelmére. A találmány tehát berendezés vízműhálózati szivattyúk automatikus működtetésére, ahol a nyomócsőbe mechanikusan működtetett elzáró-szerv van iktatva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
