Многоступенчатый пневматический водоподъемник

 

Использование: при обводнении пустынь . Сущность изобретения: напорные трубопроводы (ТП.) соединены с рабочими камерами и установлены последовательно друг за другом. Воздушные ТП соединены с камерами через одну двумя группами и источником давления с распределительным устройством. Камеры снабжены водозаборниками, выполненными в виде сообщенных через окна с обратными клапанами цилиндров . Перегородки с окнами установлены над водозаборниками. Поплавковые клапаны расположены над окнами перегородок. Корпуса цилиндров сообщены с напорными ТП.. Воздушные ТП подключены к камерам в верхних торцах. Обратные клапаны цилиндров снабжены мембранами. Поплавковые клапаны выполнены в виде кольцевых поплавков , жестко соединенных с мембранами . 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 F 04 F 1/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5023728/29 (22) 05.09.91 (46) 30.07.93, Бюл. М 28 (71) Институт гидродинамики им. М.А,Лаврентьева (72) Б.В,Войцеховский и M.Á,Bîéöåõîâñêèé (73) Институт гидродинамики им, M.À.Ëàâрентьева СО АН СССР (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1430613, кл. F 04 F 1/12, 1987. (54) МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВОДОПОДЪЕМНИК (57) Использование: при обводнении пустынь. Сущность изобретения. напорные трубопроводы (ТП) соединены с рабочими камерами и установлены последовательно

Изобретение относится к устройствам для подъема воды с глубины, а именно — к устройствам, в которых вода вытесняется сжатым воздухом, и может быть использовано при обводнении пустынь.

Технический результат предлагаемого изобретения выражается в повышении надежности водоподъемника и устранении необходимости предварительного заполнения его рабочих камер водой, На фиг. 1 представлена принципиальная схема многоступенчатого пневматического водоподьемника; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — общий вид рабочей камеры многоступенчатого пневматического водо и одъе мн и ка, Многоступенчатый пневматический водоподъемник содержит герметичные тонкостенные рабочие камеры 1 и 2, последовательно соединенные шлангами

ЫЛ 1831591 А3 друг за другом. Воздушные ТП соединены с камерами через одну двумя группами и источником давления с распределительным устройством, Камеры снабжены водозаборниками, выполненными в виде сообщенных через окна с обратными клапанами цилиндров. Перегородки с окнами установлены над водозаборниками. Поплавковые клапаны расположены над окнами перегородок. Корпуса цилиндров сообщены с напорными ТП..

Воздушные ТП подключены к камерам в верхних торцах. Обратные клапань цилиндров снабжены мембранами. Поплавковые клапаны выполнены в виде кольцевых поплавков, жестко соединенных с мембранами. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Гидромагистрали 3, и пневмомагистрали 4 и

5. Рабочие камеры 1 и 2 подвешены в виде гирлянды на тросе (не показано) в:кважине

6. Каждая камера 1 и 2 имеет корпус 7, крышку 8, донышко 9, водозаборник 10 и поплавковый клапан 11. В крышк: 8 l1меется окно

12 для соединения с пневмомагllcT tTàëÿI è 4 и 5. В донышке 9 имеется водоприемное окно 13. Водозаборник 10 содержит трубку

14, проходящую сквозь крышку 8, и обратный клапан 15 с мембранами 16 и водозаборными окнами 17, Последовательное включение нескольких запорнь х :еь1бран

16 существенно повышает надокность обратного клапана 15, поскольку пол:ьая вероятность его отказа pBBI а пр 1звед..tI ю вероятностей отказа каждой .1з; 1 .,".1.ь брана 16 — седло клапана 15. ПоITr,nI",;алый клапан 11 имеет коRьцеобра„ «.и ... пл "вк.I

18 и мембрану 19, расположеIII, н "д:,одоQO (л) Щ

; о

1

I 3> с»

1831591 заборными окнами 17. Корпус 7 рабочей камеры 2 служит направляющей для.поплавкового клапана 11.

Нижняя рабочая камера 1 затоплена иод воду в скважине 6 (фиг. 1) и к ее водоприемному окну 13 присоединен обратный клапан 15.

Подвешенные в виде гирлянды камеры

1 и 2 соединены последовательно шлангами гидромагистрали 3. а их водоприемные окна

13 соединены трубками 14 с водозаборниками 10 нижерасположенных рабочих камер

22. Каждая вторая рабочая камера 2 присоединена к одной из пневмомагистралей 4, а камеры 1 подсоединены к другой пневмома" гистрали 5, Окна 12 камер 1 и 2 подсоединены к пневмомагистралям 4 и 5 через шланги

20 в верхних торцах корпусов 7 рабочих камер 1 и 2.

Работает пневматический водоподъемник следующим образом.

В пневмомагистрали 4 и 5 попеременно подается сжатый воздух, В период подачи сжатого воздуха в одну магистраль вторая магистраль подключена к атмосфере, Рассмотрим переходный процесс заполнения водой гирлянды рабочих камер 1 и 2. Нижняя затопленная камера 1 самозаливом заполняется водой через обратный клапан 15 и водоприемное окно 13. При подаче сжатого воздуха в магистраль 5 и, следовательно, в нижнюю затопленную камеру 1 вода вытесняется из нее в вышерасположенную камеру 2, В этот период времени пневмомагистраль 4, к которой присоединены камеры 2, открыта в атмосферу. Остальные камеры 1 (кроме затопленной нижней) при этом еще не заполнены водой, но сжатый воздух не вытраливается из них через водозаборники 10 в вышерасположенные камеры 2, поскольку водозаборные окна 17 закрыты мембранами 19 поплавковых клапанов 11, При подаче сжатого воздуха в пневмомагистраль 4 и подключении пневмомагистрали 5 к атмосфере вода. вытесняется из нижней камеры 2 в вышерасположенную камеру 1. Нижняя затопленная камера 1 при этом самозаливом заполняется водой. Повторение рассмотренного цикла обеспечивает заполнение водой всей гирлянды рабочих камер 1.

Теперь рассмотрим циклическую работу пневматического водоподъемника в установившемся режиме. На первом этапе цикла при подаче сжатого воздуха в пневмомагистраль 5 вода вытесняется из камер 1 через водозаборники 10 по шлангам гидромагистрали 3 в камеры 2. Из верхней рабочей камеры 1 вода под давлением поднимается flo гидромагистрали 3 из сква55 никами, Формула изобретения

1, Многоступенчатый пневматический водоподъемник, содержащий рабочие камеры со всасывающими отверстиями. напорные трубопроводы. соединенные с жины 6 на поверхность земли. Камеры 1 опорожняются. Обратные клапаны 15 водозаборников 10 не позволяют воде вытекать из камер 1 в обратном направлении в нижерасположенные камеры 2, т,е. обеспечивают однонаправленное движение воды вверх по гидромагистрали 3. На втором этапе цикла пневмомагистраль 5 открывается в атмосферу, сжатый воздух, заполнивший камеры 1, выхлопывается в атмосферу и в камерах 1 устанавливается атмосферное давление. В пневмомагистраль 4 подается сжатый воздух и вода вытесняется из рабочих камер 2 в вышерасположенные камеры

1. При этом нижняя затопленная камера 1 самозаливом заполняется водой из скважины 6, Таким образом, все камеры 1 оказываются заполненными, а все камеры 2— опорожненными, далее цикл повторяется, Поступление воды из скважины 6 на поверхность земли llo гидромагистрали 3 происходит на первом этапе цикла, когда вода вытесняется из камер 1 в камеры 2.

Давление сжатого воздуха P. требуемое

25 для работы пневматического водоподъемника, определяется из соотношения:

dxH < Р < dx(H+ h); где d — плотность воды, Н вЂ” шаг навески (перепад высот между камерами) в гирлян30 де, h — перепад высот на шлангах 20, соединяющих камеры 1 и 2 с пневмомагистралями

4 или 5. Перепад высот h на шлангах 20 служит для предотвращения попадания воды.в пневмомагистрали 4 и 5.

35 При испытании экспериментального пневматического водоподъемника с давлением сжатого воздуха 0.1 МПа (1 атм) установлено, что рабочие камеры необходимо подвешивать с шагом Н около 10 метров.

40 Рациональное значение перепада высот h (длина шланга 20) около 1 — 2 метров, Поскольку предлагаемый пневматический водоподъемник работает при относительно низком давлении сжатого воздуха

45 (около 0.1 МПа), то потери энергии. связанные с выхлопом в атмосферу, также относительно невелики — около 30 g Остальная энергия сжатого воздуха расходуется на работу по вытеснению воды под давлением.

50 Предложенный пневматический водоподъемник не требует предварительной заливки воды в рабочие камеры 1, 2 и имеет более высокую надежность по сравнению с известными пневматическими водоподъемкамерами и устэнов; е««ь<е г<оследовательно друг за другом, воздушнь<е трубопроводы, соединенные с рэ< очи<<и камерами через одну двумя группами l< c источником давления с распределительным устройством, отличающийся тем, что рабочие камеры снабжены водозаборниками, выполненными в виде сообщеннь<х через окна с обратными клапанами цили«дров, перегородками с окнами, установленными над водозаборниками, и поплавковыMè клапанами, расположенными над окнами

1 < перегородок, при этом карпусь< «эждпго из цилиндров сообщены с напорными <1зубопроводэми, а воздушные трубопр оды подклкiчены к рабочим KBMpðÿì я F« ðõí<<õ

5 торцах последних.

2. Водоподъемник по и. 1, о т л и ° < а юшийся тем, что обратные клапэнь< цилиндров водозаборников снабжены мембрэнэ10 ми, а поплавковые клапаны вь<полнены 9 виде кольцевых поплавков, жестко соеди-. ненных с мембранами.

1831591

Составитель Б. Войцеховский

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор К, Мил окова

Редактор С. Кулакова

Производс-,ве«но-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 254о . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5