УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА ВОДЫ Российский патент 1999 года по МПК E02B11/00 F04F10/00 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к устройствам для подъема жидкости непосредственным воздействием разреженной среды, и может быть использовано для подъема воды из водоносного горизонта.

Известен газлифт для подъема вода из водоносного горизонта, содержащий подъемную трубу со смесителем в нижней части и герметичным воздухоотделителем в верхней части, нагнетатель с всасывающим и напорным патрубками и рессивер, снабженный баллоном подпитки сжатым воздухом (SU, авторское свидетельство, 1701991, кл. F 04 F 1/18, 1991).

Известное устройство позволяет путем уменьшения плотности потока поднимаемой вода за счет искусственного образования водовоздушной смеси при помощи компрессора обеспечить подъем воды из водоносного горизонта на поверхность земли.

Недостатком известного газлифта является высокая стоимость монтажа и эксплуатации насосно-компрессорного оборудования, а также возможность загрязнения поднимаемой воды отходами /частицами топливно-смазочных материалов, выделяющимися при работе машин и механизмов/.

Известно устройство для подъема воды, включающее сифон, вершина которого соединена с герметичной камерой, снабженной в нижней ее части водоподъемной трубой, которая соединяет камеру с верхним бьефом водотока (SU, авторское свидетельство, 84472, кл. F 04 F 10/02, 1951).

Известное устройство для подъема воды позволяет благодаря отсасывающему действию сифона преобразовать низкий перепад уровней воды у запруды в более высокий, что обеспечивает подъем воды из верхнего бьефа водотока и ее накопление в герметичной камере, расположенной ниже гребня сифона.

Недостатком названного известного устройства является то, что высота подъема воды над уровнем верхнего бьефа ограничена отметками ниже гребня сифона, что с учетом величины максимально возможной высоты подъема воды сифоном (около 10 метров водного столба) составляет 6-8 метров и сужает область его применения.

Целью настоящего изобретения является расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности подъема воды выше гребня сифона.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для подъема воды, включающем сифон, вершина которого соединена с герметичной камерой, снабженной в нижней ее части водоподъемной трубой, которая соединяет камеру с верхним бьефом водотока, согласно изобретению нижняя часть водоподъемной трубы под уровнем жидкости соединена со смесителем-дозатором, который выполнен в виде вертикальной трубки с отверстием, расположенным под уровнем жидкости выше места соединения с водоподъемной трубой, а верхняя часть трубки выведена в атмосферу.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство для подъема воды (разрез по оси устройства).

Вершина сифона 1 связана трубкой 2 с герметичной камерой 3. Нижняя часть камеры 3 снабжена двумя трубами, из которых водоподъемная труба 4 соединяет ее с верхним бьефом 5, а труба 6, снабженная краном 7, обращена к потребителю.

Нижняя часть водоподъемной трубы 4 под уровнем жидкости верхнего бьефа 5 снабжена смесителем-дозатором, выполненным в виде вертикальной трубки 8 с отверстием 9, расположенным под уровнем жидкости верхнего бьефа 5 выше места соединения трубки 8 с водоподъемной трубой 4. Верхняя часть трубки 8 над уровнем жидкости верхнего бьефа 5 открыта в атмосферу, нижняя часть (выход) трубки 8 ниже места соединения трубки 8 с водоподъемной трубой 4 помещена под уровень жидкости нижнего бьефа 10 водотока.

Восходящая и нисходящая ветви сифона 1 погружены соответственно под уровень жидкости верхнего бьефа 5 и нижнего бьефа 10 водотока с перепадом уровней.

Устройство для подъема воды работает следующим образом.

Для включения устройства в работу необходимо одним из известных способов, например путем удаления воздуха из сифона 1, обеспечить заполнение его водой до момента установления устойчивого течения жидкости по его полости из верхнего бьефа 5 в нижний бьеф 10 водотока, перепад уровней между которыми h больше величины суммарного гидравлического сопротивления по пути движения жидкости.

Устойчивый поток жидкости по сифону 1, благодаря его отсасывающему действию, обеспечивает захват и отведение как воздуха, скапливающегося в вершине сифона 1, так и воздуха, поступающего по трубке 2 из герметичной камеры 3, в полости которой также возникает разрежение (при условии погружения под уровень жидкости верхнего бьефа 5 водотока нижней части водоподъемной трубки 4 и закрытом кране 7 на обращенной к потребителю трубе 6).

Так как вертикальная трубка 8 гидравлически соединяет между собой верхний бьеф 5 и нижний бьеф 10 водотока, а ее верхняя часть над уровнем жидкости верхнего бьефа 5 открыта в атмосферу, то в ее полости также формируется водовоздушный поток.

Таким образом, к нижней части водоподъемной трубы 4, погруженной под уровень жидкости верхнего бьефа 5 водотока, подается не собственно вода, а водовоздушная смесь, подъем которой по трубе 4 в герметичную камеру 3, обеспечивается разрежением в ее полости, которое создается и поддерживается благодаря отсасывающему действию сифона 1.

Поскольку нижняя часть трубки 8 помещена под уровень жидкости нижнего бьефа 10 водотока, смеситель-дозатор обеспечивает не только образование водовоздушной смеси заранее заданной плотности, но и путем сброса части воды в нижний бьеф 10, автоматическую регулировку поступления водовоздушной смеси в водоподъемную трубу 4 в полном соответствии с величиной разрежения в ее полости.

Плотность водовоздушного потока, который формируется в трубке 8, может регулироваться как размером отверстия входа в нее, расположенного под уровнем жидкости выше места соединения с водоподъемной трубкой 4, так и глубиной его погружения под уровень жидкости.

Указанное обстоятельство позволяет обеспечить заполнение водой герметичной камеры 3 (после разделения фаз водовоздушного потока, поступающего в нее по водоподъемной трубе 4 при постоянном отводе воздуха из ее полости по трубке 2 благодаря отсасывающему действию сифона 1) на высоте, значительно превышающей отметку расположения гребня сифона 1 и определяемой как величина, обратно пропорциональная величине плотности водовоздушной смеси, поднимаемой по трубе 4.

При заполнении камеры 3 вода из нее может быть направлена к потребителю по трубе 6, снабженной краном 7.

Предлагаемое водоподъемное устройство позволяет обеспечить подъем воды значительно выше гребня сифона, что расширяет область использования этого устройства.

Выполнение смесителя-дозатора в виде вертикальной трубки с отверстием позволяет не только создать водовоздушную смесь заранее заданной плотности, что определяет высоту подъема воды, но и обеспечивает автоматическую подстройку (регулировку подачи газовой и жидкостной составляющих в водоподъемную трубу) устройства в зависимости от изменяющихся условий движения потоков.

Отсутствие в конструкции устройства движущихся частей повышает его надежность и снижает затраты как на изготовление устройства, так и на его эксплуатационно-техническое обслуживание.

Устройство экологически безопасно и может при сбросе по сифону технической (грязной) вода обеспечить подъем в герметичную накопительную камеру воды из любого водотока (водоисточника), под уровень воды которого будет помещен смеситель-дозатор. При этом сброс избыточной воды смесителем-дозатором может быть осуществлен либо под уровень воды нижнего бьефа водотока, либо непосредственно в атмосферу ниже уровня воды верхнего бьефа водотока.

Использование: в гидротехнических сооружениях, а именно в устройствах для подъема воды, например, из водоносного горизонта или для водоснабжения, непосредственным воздействием разреженной среды. Сущность изобретения: устройство для подъема воды содержит сифон, вершина которого соединена с герметичной камерой, снабженной в нижней ее части водоподъемной трубой, которая соединяет камеру с верхним бьефом водотока. Нижняя часть водоподъемной трубы под уровнем жидкости соединена со смесителем-дозатором, который выполнен в виде вертикальной трубки с отверстием, расположенным под уровнем жидкости выше места соединения с водоподъемной трубой, а верхняя часть трубки выведена в атмосферу. 1 ил.

Устройство для подъема воды, включающее сифон, вершина которого соединена с герметичной камерой, снабженной в нижней ее части водоподъемной трубой, которая соединяет камеру с верхним бьефом водотока, отличающееся тем, что нижняя часть водоподъемной трубы под уровнем жидкости соединена со смесителем-дозатором, который выполнен в виде вертикальной трубки с отверстием, расположенным под уровнем жидкости выше места соединения с водоподъемной трубой, а верхняя часть трубки выведена в атмосферу.