УСТРОЙСТВО ГЕЙЗЕРА Российский патент 1994 года по МПК F04F1/00 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в гражданском строительстве. Известно строительство таких архитектурно-декоративных сооружений, как парки, пруды, фонтаны и дp., направленных на удовлетворение эстетических потребностей человека. В значительной мере это достигается строительством в ближайшей среде обитания искусственных известных природных объектов, например леса-парка, озера-пруда, родника-фонтана и др. Одним из таких природных объектов для искусственного сооружения может стать гейзер.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является решение [1] . По данному решению, принимаемому в качестве прототипа, в устройстве, предназначенном для выброса из него газоводяной смеси, имеются такие конструктивные элементы, как емкость для воды, нисходящий трубопровод для подачи газа, трубопровод подачи воды, трубопровод выброса газоводяной смеси, сообщенный с трубопроводами подачи воды и газа посредством тройника, и подземная полость для размещения трубопроводов.

Основными недостатками этого устройства являются невозможность его работы в периодическом режиме с раздельным выбросом из него воды и газа, т. е. невозможность его работы в режиме гейзера.

Целью изобретения является создание устройства, работающего в режиме гейзера, сооружение которого в ближайшей среде обитания позволит в определенной мере удовлетворить эстетические потребности человека.

Сущность изобретения заключается в устройстве гейзера, содержащем емкость для воды, нисходящий трубопровод для подачи газа, трубопровод подачи воды, трубопровод выброса воды и газа, сообщенный с трубопроводами подачи воды и газа посредством тройника, и подземную полость для размещения трубопроводов, при этом согласно изобретению трубопровод для подачи газа сообщен через емкость для газа и кран для регулирования подачи газа в устройство с подводящим газопроводом, емкость для воды сообщена с подводящим трубопроводом посредством крана для регулирования подачи воды в устройство, емкости для воды и газа расположены на поверхности земли соответственно у верхних концов трубопроводов для подачи воды и газа, тройник расположен выше нижнего конца трубопровода для выброса воды и газа, а нижний конец трубопровода для выброса воды и газа расположен выше нижней отметки трубопровода подачи воды.

При таком выборе и пространственном расположении перечисленных конструктивных элементов, не известных по литературным источникам (например, Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1981; БСЭ, статья "Гейзер"; Чугаев Р. Р. Гидравлика. М.; Энергия, 1971), проявляются следующие основные свойства и признаки устройства:
периодичность выбросов воды и газа из устройства при непрерывном поступлении в него воды и газа. Такое свойство для каких-либо газогидравлических машин также не обнаружено в литературных источниках. Это свойство определяет осуществление гейзерного характера работы устройства и тем самым достижение цели изобретения;
отсутствие механических движущихся частей, что определяет надежность и долговечность работы устройства;
возможность изменения продолжительности периодов между выбросами в широком диапазоне без каких-либо конструктивных изменений в устройстве.

Таким образом, конструкция устройства и его свойства удовлетворяют требованиям по критерию новизны, предъявляемым к изобретениям.

На чертеже изображено устройство гейзера.

На чертеже видны такие основные конструктивные элементы устройства, как подводящий водопровод 1; кран 2 для регулирования подачи воды в устройство; емкость (бочка, бассейн, пруд и др.) 3 для воды; нисходящие трубопроводы 4, 5, 6 для воды, для газа и для выброса из устройства воды и газа соответственно; тройниковое соединение 7 между этими тремя трубопроводами; подземная полость (колодец, скважина и др.) 8 для размещения этих трубопроводов; емкость 9 для газа; кран 10 для регулирования подачи газа в устройство; подводящий газопровод 11.

Устройство работает следующим образом.

Пуск в работу устройства начинают с подачи в него воды через кран 2, после заполнения устройства водой, т. е. после достижения уровнем воды в трубопроводе 6 высоты уровня воды в емкости 3, подают в устройство через кран 10 газ (сжатый воздух, пар и др.). По мере поступления газа в устройство воды вытесняется им из трубопровода 5, тройника 7, и уровень ее опускается до нижнего конца трубопровода 6. В это время давление газа очевидно равно давлению столба воды в трубопроводе 6. В это же время начинается поступление газа в этот трубопровод через его нижний конец, такое поступление уменьшает вес (давление) столба воды в трубопроводе, что в свою очередь способствует увеличению поступления в него газа, в результате происходит лавинообразное поступление в колонну газа и, как следствие, выброс из нее воды и затем газа.

После выброса давление газа в трубопроводе 5 и емкости 9 уменьшается, что определяет поступление воды в трубопровод 6 из емкости 3 через трубопровод 4 и тройник 7 и заполнение водой трубопровода 6. После выравнивания давлений газа и воды в трубопроводах 5, 6 начинается новый цикл вытеснения воды из трубопровода 5, тройника 7 и выброса ее из трубопровода 6 и т.д.

П р и м е р работы устройства при принимаемых ниже размерах устройства выглядит следующим образом. Объемы емкостей 3 и 9 составляют соответственно 100 и 40 л, внутренние диаметры трубопроводов 4, 5, 6 и тройникового соединения 7, изготовленные из полиэтиленовых шлангов, составляют по 30 мм, подземная полость 8 представляет собой скважину с внутренним диаметром 140 мм и глубиной 60 м, нижний конец трубопровода 4 опущен до забоя скважины, нижняя часть трубопровода 6 расположена на глубине 55 м, место сочленения подземных трубопроводов находится на глубине 40 м, вода подается от водопроводной сети, в качестве газа используется сжатый воздух, подаваемый в устройство по газопроводу 11 от компрессора.

При подаче воды в устройство с дебитом 10 л/мин и воздуха с дебитом 50 нл/мин устройство работает по вышеописанной схеме, т.е. заполнение водой трубопроводов 5 и 6, вытеснение воды из трубопровода 5 и тройникового соединения 7, выброс воды и воздуха из трубопровода 6 и т. д. Общая продолжительность такого цикла составляет 3 мин, из этого времени 2,5 мин приходятся на наполнение и вытеснение и 0,5 мин - на выброс воды и воздуха. При этом струя воды, истекающая из трубопровода 6, может достигать высоты 40 м.

Для увеличения продолжительности цикла, т. е. времени между одним и последующим выбросом, уменьшают соответственно подачу воды и воздуха через краны 2 и 10. Возможность уменьшения продолжительности цикла ограничивается определенным пределом, зависящим от гидравлического и газового сопротивления труб, скорости подачи воды и воздуха, взаимного расположения и размеров основных конструктивных элементов устройства и некоторых других факторов, совместное действие которых трудно учитываемо. Поэтому вопрос об определении минимальной величины цикла, а также об оптимальных размерах, оптимальном расположении конструктивных элементов и оптимальном режиме работы устройства может быть решен в настоящее время только опытным путем и с учетом заранее поставленных ограничений (по высоте и объему выбрасываемой воды, по глубине скважины, по давлению компрессора и др.).

Сущность изобретения: трубопровод (ТП) выброса воды и газа сообщен с ТП подачи воды и газа тройником. ТП размещены в подземной емкости. ТП для подачи газа сообщен через емкость для газа и кран для регулирования подачи газа в устройство с подводящим газопроводом. Емкость для воды сообщена с подводящим ТП краном для регулирования подачи воды в устройство. Емкости для воды и газа расположены на поверхности земли соответственно у верхних концов ТП для подачи воды и газа. Тройник расположен выше нижнего конца ТП для выброса воды и газа, нижний конец которого расположен выше нижней отметки ТП подачи воды. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ГЕЙЗЕРА, содержащее емкость для воды, нисходящий трубопровод для подачи газа, трубопровод подачи воды, трубопровод выброса воды и газа, сообщенный с трубопроводами подачи воды и газа посредством тройника, и подземную полость для размещения трубопроводов, отличающееся тем, что трубопровод для подачи газа сообщен через емкость для газа и кран для регулирования подачи газа в устройство с подводящим газопроводом, емкость для воды сообщена с подводящим трубопроводом посредством крана для регулирования подачи воды в устройство, емкости для воды и газа расположены на поверхности земли соответственно у верхних концов трубопроводов для подачи воды и газа, тройник расположен выше нижнего конца трубопровода для выброса воды и газа, а нижний конец трубопровода для выброса воды и газа расположен выше нижней отметки трубопровода подачи воды.