Таран гидравлический
Изобретение относится к водоподъемным устройствам и может быть использовано в местах перепада уровней воды, например, на плотинах прудов. Таран гидравлический содержит водоподъемную ступень, включающую подводящую трубу с ударным клапаном, напорный колпак с впускным и выпускным клапанами, а также трубу, соединяющую колпак с водонапорной емкостью. Таран дополнительно снабжен воздушной напорной ступенью, колпак которой с впускным и сливным клапанами соединен с переливной камерой, размещенной над колпаками Сливной клапан соединен поворотным рычагом с ударным клапаном. Ударные клапаны обеих ступеней соединены поворотным коромыслом. Наличие воздушной ступени позволяет без потери производительности увеличить высоту подъема воды. 2 ил.
Известно водоподъемное устройство таран гидравлический, содержащее подводящую трубу с ударным клапаном, напорный колпак, соединенный с трубой и снабженный впускным и перепускным клапанами и водоподъемную трубу от колпака к водонапорной емкости. В таком устройстве используется кинетическая энергия гидравлического удара при перепаде высоты падения воды от водоисточника до ударного клапана [1].
Однако при прохождении воды через трубы и клапаны часть энергии потока гасится вследствие пульсации давления и завехрения потока, что заметно снижает КПД устройства.
Заявителю известен ближайший аналог (прототип) заявленного изобретения, как наиболее близкий ему по совокупности существенных признаков. Данный аналог представляет собой таран гидравлический, содержащий подводящую трубу с ударным клапаном и напорным колпаком, снабженным впускным клапаном и соединенным трубой с водонапорной емкостью, причем на подводящей трубе установлен ресивер-накопитель, а труба между ресивером и ударным клапаном выполнена в виде змеевика [2].
В таком гидротаране выравнивается пульсация давления и частично накапливается кинетическая энергия, что повышает КПД устройства и, следовательно, высоту подъема воды.
Однако высота подъема не может быть превышена более расчетного значения для определенного расстояния (перепада) между ударным клапаном и уровнем расходного водоема.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности работы путем увеличения высоты подъема воды, превышающей расчетное для определенного уровня водоема над ударным клапаном.
Упомянутая задача достигается тем, что таран гидравлический, содержащий водоподъемную ступень, включающую подводящую трубу с ударным клапаном, напорный колпак с впускным и выпускным клапанами, а также трубу, соединяющую колпак с водонапорной емкостью, дополнительно снабжен напорной воздушной ступенью, колпак которой с впускным и сливным клапанами, соединен с переливной камерой, размещенной над колпаками, причем сливной клапан соединен поворотным рычагом с ударным клапаном, а ударные клапаны обеих ступеней соединены поворотным коромыслом.
Получение технического результата изобретения возможно при условии, когда основная водоподъемная ступень работает в режиме насоса, а дополнительная - в режиме компрессора, причем работа ступеней осуществляется последовательно, при их автоматической переключении.
На фиг.1 - схематически общий вид устройства; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1.
Таран гидравлический содержит подводящие трубы 1, 2, соединенные с водоемом 3. На трубах смонтированы ударные клапаны 4, 5 и напорные колпаки 6, 7. Колпак 6 снабжен впускным клапаном 8 и перепускным клапаном 9, колпак 7 - впускным клапаном 10 и сливным клапаном 11. Над колпаками 6, 7 установлена переливная камера 12, соединенная с колпаком 6 водоподающей трубой 13, с колпаком 7 - воздушной трубой 14. Камера 12 соединена также водоподающей трубой 15 с водонапорной емкостью 16 и снабжена перепускным клапаном 17. Ударные клапаны 4, 5 кинематически связаны поворотным коромыслом 18, снабженным балансиром 19 и установленным на оси 20. Сливной клапан 11 соединен с ударным клапаном 5 поворотным рычагом 21. Элементы устройства, относящиеся к подводящей трубе I, составляют водоподъемную ступень, элементы, связанные с трубой 2, составляют дополнительную напорную воздушную ступень.
Таран гидравлический работает следующим образом. При открытом клапане 4 вода вытекает из водоема 3 по трубе 1. При достижении потоком определенной скорости и давления на клапан 4 клапан закрывается. При резкой остановке водяного потока возникает гидравлический удар. Вода под давлением устремляется через клапан 8 в колпак 6 и сжимает находящийся там воздух. При уравновешивании давления в трубе 1 и колпаке 6 клапан 8 закрывается. Вода из колпака 6 под давлением сжатого воздуха вытесняется через клапан 9 и трубу 13 в камеру 12. Далее давление в трубе 1 падает, в трубе 2 поток воды ускоряется и клапан 5 закрывается. Одновременно через коромысло 18 открывается клапан 4 и через рычаг 21 закрывается клапан 11. В момент гидравлического удара в трубе 2 клапан 10 открывается, вода под давлением заполняет колпак 7, сжимаемый воздух поступает из колпака 7 по трубе 14 в камеру 12 и вытесняет воду через клапан 17 и трубу 15 в водонапорную емкость 16. При последующем открывании клапана 5 клапан 11 через рычаг 21 открывается и вода из колпака 7 сливается. Далее цикл повторяется.
Ступень, относящаяся к трубе 1, работает в режиме насоса, подающего воду в камору 12, ступень, относящаяся к трубе 2, работает в режиме компрессора и с помощью сжатого воздуха вытесняет воду из камеры 12 в водонапорную емкость 16.
Источники информации
1. Политехнический словарь, 2-е изд. М.: Советская энциклопедия, 1980. с.115, Таран гидравлический.
2. Патент Франции, № 2311205, журнал „Техника-молодежи", 1997, № 6, с.25.
Формула изобретения
Таран гидравлический, содержащий водоподъемную ступень, включающую подводящую трубу с ударным клапаном, напорный колпак с впускным и выпускным клапанами, а также трубу, соединяющую колпак с водонапорной емкостью, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен воздушной напорной ступенью, колпак которой с впускным и сливным клапанами соединен с переливной камерой, размещенной над колпаками, причем сливной клапан соединен поворотным рычагом с ударным клапаном, а ударные клапаны обеих ступеней соединены поворотным коромыслом.
