Víztorony: működési elv, cél, jellemzők

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A víztorony a legegyszerűbb kialakítás, amelyet a vízáramlás és a nyomás autonóm szabályozására terveztek a vízvezetékrendszerben. A víztorony egyszerű működési elve határozta meg széles körű alkalmazását.

Víztornyok típusai

Az emberiség évszázadok óta használt ilyen mintákat. Népszerűségük csúcsa a 19. század végére – a 20. század első felére esik. Akkoriban raktárban és gőzmozdonyok kiszolgálására szolgáló állomásokon használták. Azóta elvesztették jelentőségüket, de még mindig használják például külvárosi területek vagy ipari vállalkozások autonóm vízellátására.

Az első víztornyok főleg vörös téglából épültek, ritkábban fából. Aztán megjelentek a vasbeton szerkezetek. A 20. század második felében Rozsnovszkij tudós acéllemezekből javasolta a tervét.

Rozsnovszkij tornya nagyon hasonlít egy fogantyús gránátra. A víztorony alapjának átmérője 1,5-2-szer kisebb, mint a tartály átmérője. Ennek a kialakításnak az előnyei a nagy összeszerelési sebesség (az üreges hengerek acéllemezekből vannak hegesztve) és a könnyű helyszíni beszerelés, valamint a viszonylag kis tömeg.

Most a vízellátáshoz leggyakrabban egyedi tartályokat szerelnek fel térfogati fémtartályok formájában. Tartóként acél vagy vasbeton oszlopokat használnak.

A víztorony elve

A víztorony működése lehetetlen lenne, ha nem lenne a nyomáskiegyenlítés jelensége az összekötő edényekben, vagy a hidrosztatikai egyensúly. A gravitáció hatására a tartályban lévő víz kiszorítja a folyadékot a csövekből, amíg a tartályban lévő nyomás egyenlővé nem válik a csőrendszerben uralkodó nyomással. Ez volt az alapja a víztornyok működésének az elektromos szivattyúk megjelenése előtt.

Az elektromos szivattyúk megjelenésével a munkájuk séma némileg megváltozott. Ha korábban ők voltak a rendszer fő vízforrásai, most a tartalék szerepét kezdték el játszani. A szivattyúállomás a víz "ellátójaként" működik, amely egy csőrendszeren keresztül közvetlenül a fogyasztóhoz juttatja a nyomást.

Eközben a szivattyú vizet pumpál a torony tartályába, amíg az teljesen meg nem telik vagy az automatika nem működik. A csúcsterhelés pillanatában, amikor a vízfogyasztás maximális, és a szivattyútelep nem tud megbirkózni a munkával, a tartály szelepe kinyílik, és a víz elkezd folyni a rendszerbe a tartalékból. Ez mindaddig megtörténik, amíg a vízellátó állomás ismét nem kezd megbirkózni feladataival. Utánaz egész ciklus megismétlődik.

Víztorony elemei

Típustól és működési elvtől függetlenül a víztorony 5-6 egységből áll. Az elemek száma jelentősen változhat, és a létesítmény rendeltetése, elhelyezkedése, az elsődleges forrás távoli elhelyezkedése, a vízminőség és egyéb kritériumok határozzák meg.

Így vagy úgy, minden torony a következőket tartalmazza:

1. Tarály - acél, vasbeton vagy műanyag tartály több tíz-több ezer köbméter űrtartalommal.
2. Tartó - vasbetonból, acélgerendákból vagy vörös téglából készült keret vagy monolit szerkezet, amelynek magassága legfeljebb 25-30 méter. A tartályt minden fogyasztó szintje felett kell tartania.
3. Függőleges vízellátás - a forrásból és a kifolyóból érkező, 200 m átmérőjű ellátó cső, amely a vízellátó rendszerhez van fektetve.
4. Szellőzőnyílás - a víztorony fotóján nyíllal látható. Fenn kell tartani a levegő mennyiségét a tartályban, és meg kell akadályozni a víz stagnálását.
5. A vezérlőrendszerekkel ellátott szivattyúállomás egy külön szerkezet, általában a forrás felett található.

A víztorony kialakításába különféle víztisztítási fokozatú szűrőrendszer, valamint a folyadékszint szabályozására és a kritikus értékre süllyedésének megakadályozására szolgáló automatizálási egység építhető be.

A víztorony fő funkciói

A víztorony működési elvéből következik a fő funkciója -a szivattyútelep munkarendjének összehangolása. Képzeljünk el egy olyan helyzetet, amikor a szivattyú közvetlenül szolgáltat vizet, víztorony formájú közbenső összeköttetés nélkül.

Minden fogyasztó kérésére ki-be kapcsol, vagyis kaotikusan működik. Ennek következtében fokozódik a mechanizmusainak kopása, az energiafogyasztás egyenetlenné válik, ami növeli az erőmű terhelését.

Ennek eredményeként a szolgáltató cégek kénytelenek pénzt költeni drága javításokra. Hogy mindez ne történhessen meg, víztornyokat telepítenek.

A második funkció a nyomás fenntartása a csővezetékben. A jelentős magasságban elhelyezkedő víz a gravitáció hatására maga hozza létre a szükséges nyomást a rendszerben. Ennek eredményeként a terhelés lekerül a szivattyútelepről.

További cél

A víztorony egyéb célja és működési elve szorosan összefügg. A forrásban lévő víz nagyon ritkán felel meg a megállapított egészségügyi előírásoknak, ezért ha háztartási szükségletekre vagy ivásra használják, akkor a víztornyot szűrőberendezésként használják.

Durva szűrők vannak beépítve az ellátó csőrendszerbe, amelyek felfogják a nehézfémeket, vas- és ólomoxidokat, homokot és egyéb szennyező anyagokat. A tartályban a kandalló leülepszik és még tisztább lesz. A betápláló vízellátásra szerelt tisztítópatronok rendszere képes megtisztítani a vizet a kórokozó baktériumoktól, eljuttatvaa fogyasztó számára egy tökéletesen tiszta termék.

A víztorony további kiegészítő funkciója a vészhelyzeti vízellátás kialakítása, amely vízvezeték meghibásodása vagy tűz esetén használható.

A torony munkája automatikus pumpával

Az automata szivattyús víztorony működési elve gyakorlatilag nem különbözik az általunk korábban leírt munkasémától. Az egyetlen kivétel az a tény, hogy egy ilyen rendszerben nincs szivattyúállomás. Funkcióját egy kompakt elektromos szivattyú látja el.

Amikor a vízszint a tartályban a küszöbérték alá csökken, az automatizálási rendszer jelet küld, és a szivattyú elkezdi szivattyúzni a vizet a tartályba. Ha a tartály megtelt, várja meg, amíg a folyadék szintje ismét csökken.

Az ilyen rendszereket leggyakrabban magán- és külvárosi területeken használják. A folyadékszint jelzőjeként egy úszó működik, amely szinte a mélypontig leesve lezárja az érintkezőket és jelet ad a relének, ellenkező esetben már a szivattyú működését vezérli.

A jellemzők meghatározása

Ahhoz, hogy a rendszer megfelelően lássa el feladatait, szükséges, hogy a víztorony magassága nagyobb legyen, mint bármely más szervizelt építmény magassága. Ezért is lehet gyakran látni víztartályokat a többszintes épületek tetején (főleg az amerikai filmekben). Ha ez a feltétel nem teljesül, akkor lehetséges a víz stagnálása a tartályban.

A víztorony másik fontos paramétere a működő tartály térfogata. Ezt a mutatót a folyamatábra határozza megvizet a fogyasztók. Általában a tartály méretét úgy választják meg, hogy a felgyülemlett folyadék elegendő legyen egész napos használatra. Ebben az esetben a szivattyú csak éjszaka kapcsol be, ami csökkenti az elektromos hálózat terhelését.

Alap tervezési jellemzők

A torony magassága és a tartály térfogata közvetlenül befolyásolja a torony költségét. És nem annyira a tartószerkezet és a tározó költségéről beszélünk, hanem az alapozás áráról. Az alapozás típusának és mélységének kiválasztása előtt nem csak a statikus terhelésre, hanem a dinamikusra is számítást kell végezni - a tartály feltöltése során olyan rezgések léphetnek fel, amelyek kiegyensúlyozzák a szerkezetet.

A stabilitás kiszámítása a szélterhelés hatásának figyelembevételével is történik. Minél magasabb a torony, annál jobban el fog térni a függőleges síktól erős és viharos szélben. A torony himbálózva elkezdi „zavarni” a vizet, hullámok jelennek meg, amelyek többszörösen növelik a víztorony megengedett nyomását az alapon. Ennek eredményeként a szerkezet összeomlik.

Ezért még egy vidéki ház beépítésénél se hanyagolja el a szakemberek segítségét. Ha most pénzt költ, nyugodt lehet víztornya megbízhatóságával és teljesítményével kapcsolatban a jövőben.