Устройство для подъема глубинной морской воды на поверхность


 

G01N1/10 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2549253:

Морской гидрофизический институт (RU)

Изобретение относится преимущественно к области океанологии и предназначено для забора глубинной воды морей и океанов с заданных горизонтов для последующих физических, химических, биологических исследований или для извлечения из нее отдельных минеральных или газовых компонентов в промышленных целях. Оно может быть использовано при решении любых иных задач, технологическим этапом которых является подъем воды с заданной глубины открытого водоема.

Технический результат изобретения: - упрощение конструкции, другой технический результат - расширение области применения устройства для подъема воды.

Сущность: устройство содержит поплавковый элемент 10, который помещен на поверхность моря и связан с насосом, жестко прикрепленным к морскому дну или к массивной плавучести 8. Насос выполнен в виде цилиндрической трубообразной вертикально расположенной

полупогруженной в море камеры 1, которая снабжена в своих нижней и верхней частях соответственно нижним 3 и верхним 6 штуцерами. На нижнем штуцере 3 закреплен расположенный в толще воды шланг 4 определенной длины. В камере размещен закрепленный на штоке 9 поршень в виде впускного обратного клапана, который выполнен с возможностью.пропускания воды в камере только в направлении от нижнего штуцера к верхнему и соединен посредством штока 9 с поплавковым элементом 10. Поршень может быть выполнен в составе мембраны 12, прилегающей к плоскости диска 11, выполненного со сквозными отверстиями, оси которых параллельны оси диска. 1 н.п. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится преимущественно к области океанологии и предназначено для забора глубинной воды морей и океанов с заданных горизонтов для последующих физических, химических, биологических исследований или для извлечения из нее отдельных минеральных или газовых компонентов в промышленных целях. Оно может быть использовано при решении любых иных задач, технологическим этапом которых является подъем воды с заданной глубины открытого водоема.

Обычно подъем глубинной воды на поверхность, например, мзрской воды, осуществляется с помощью погружного электрического насоса, который закрепляют на конце водозаборной трубы и опускают на глубину с помощью тросовой лебедки. Например, известно средство для подъема морской воды, использованное в устройстве для дегазации воды [1]. Оно содержит погружной водонапорный насос скважинного типа с водопроводным шлангом в виде полиэтиленовой трубки, по которой вода нагнетается наверх. Сходными признаками с существенными признаками заявленного изобретения являются насос с прикрепленным к нему водозаборным шлангом.

Недостатком таких аналогов является то, что такое оборудование достаточно громоздко, сложно, особенно небезопасно в условиях штормящего моря и потребляет значительное количество электроэнергии -используемые в таких водоподъемных средствах насосы запитываюгся по кабелю напряжением 220-380 В и потребляют мощность порядка нескольких кВт.

Известен волновой водоподъемник [2], предназначенный преимущественно для применения в сельском хозяйстве. Он использует энергию ветровых волн открытого водоема путем непосредственного преобразования ее в водоподъемную силу с использованием вертикальных волновых перемещений и гидродинамического давления волны. Водоподъемник включает в себя неподвижную опору, закрепленную на дне открытого водоема, снабженную в своих верхней и нижней частях поворотным узлом с приводом жестко фиксированного горизонтального перемещения рамы с поршневым насосом и рычагом опоры, в нижней части опора снабжена рычагом с возможностью свободного вертикального перемещения связанного жестко со штоком насоса и стержнем поплавка, установленным под углом 105° к оси рычага. Приведенное устройство, как и заявленное решение, является волновой установкой и наиболее близко подходит к изобретению по совокупности признаков. Поэтому оно выбрано в качестве прототипа. Сходными признаками этих технических решений являются наличие поплавкового элемента и насоса, а также то, что заявленное устройство, как и прототип, может быть прикреплено к дну открытого водоема.

Недостатками прототипа являются его сложность и ограничение применения, т.к. он предназначен для работы в открытых водоемах с небольшими глубинами - устройство крепится к его дну. В целях океанографических исследований это устройство может быть использовано только в узкой прибрежной зоне и не применимо для подъема глубинной морской воды с целью извлечения сероводорода для нужд промышленности.

В основу изобретения поставлена задача создания устройства для подъема воды из водоема, которое преобразует энергию поверхностных волн этого водоема в водоподъемную силу, и в котором совокупностью характеризующих его существенных признаков обеспечивается технический результат - упрощение устройства. При этом за счет признаков, характеризующих постановку устройства, достигается новое свойство: возможность забора воды именно с больших глубин открытых водоемов -морей и океанов, что обусловливает другой технический результат изобретения - расширение области применения устройства для подъема воды.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для подъема глубинной морской воды на поверхность путем использования механической энергии поверхностных морских волн, которое содержит поплавковый элемент, насос и жестко прикреплено к морскому дну, новым является то, что насос выполнен в виде цилиндрической трубообразной вертикально расположенной полупогруженной в море камеры, которая жестко прикреплена к морскому дну или к массивной плавучести и снабжена в своих нижней и верхней частях соответственно нижним и верхним штуцерами, на первом из которых закреплен расположенный в толще воды шланг определенной длины, при этом в камере размещен закрепленный на штоке поршень в виде впускного обратного клапана, который выполнен с возможностью пропускания воды в камере только в направлении от нижнего штуцера к верхнему и соединен посредством штока с поплавковым элементом, помещенным на поверхность моря. Поршень может быть выполнен в составе мембраны, прилегающей к плоскости диска, выполненного со сквозными отверстиями, оси которых параллельны оси диска. При необходимости вместо диска может быть применен цилиндр.

Отличия заявленного изобретения относятся к особенностям конструктивного исполнения волнового насоса, взаимосвязям характеризующих его признаков с другими существенными признаками устройства, а также к особенностям постановки устройства, а именно: оно может быть жестко прикреплено в зоне шельфа к морскому дну посредством опоры, как и прототип, и вместе с тем оно может быть через крепление жестко присоединено к массивной плавучести, например корпусу судна или морского буя, т.к. разность инерционностей массивной плавучести и легкой. плавучести - поплавкового элемента - обусловливает работоспособность конструкции при таком новом закреплении водоподъемного устройства.

Сущность изобретения поясняется с помощью рисунка, на котором изображена постановка устройства путем закрепления его на массивной плавучести.

Устройство содержит волновой насос в виде цилиндрической трубообразной вертикально расположенной полупогруженной в море камеры 1, которая может быть выполнена из отрезка алюминиевой трубы длиной 1500 мм, внутренним диаметром 100 мм и толщиной стенки 6 мм. Труба заглушена сверху - крышкой, в центре которой установлен сальник 2, а снизу - днищем с установленным з нем нижним штуцером 3, на котором закреплен заборный шланг 4 заданной длины с концевиком 5, служащим для заглубления шланга, его вертикального расположения в толще воды, а также предотвращения попадания в шланг инородного тела. В качестве шланга 4 может быть использована полиэтиленовая трубка с внутренним диаметром 32 мм, длиной 1000 м. Концевик 5 выполнен металлическим с сетчатой поверхностью. В верхней своей части камера 1 содержит верхний штуцер 6 для слива поднятой воды, например в реактор 7, где производятся дальнейшие технологические операции по извлечению требуемых компонентов из воды или ее использованию. Камера 1 через крепление жестко присоединена к массивной плавучести - морскому бую 8. Устройство содержит П-образный шток 9, выполненный из согнутого нержавеющего прутка с диаметром поперечного сечения 6 мм. На одном конце штока 9 жестко закреплен поплавковый элемент 10, помещенный на поверхность моря, и который выполнен из винипласта в форме диска диаметром 500 мм, высотой 150 мм. Другой конец П-образного штока 9 через сальник 2 пропущен в полость камеры 1 и на нем жестко закреплен поршень, д.г я хода которого внутренняя поверхность камеры обработана. Поршень выполнен в виде впускного обратного клапана, который пропускает воду в камере только снизу вверх, например он выполнен в виде диска 11, например из фторопласта, высотой 8 мм со сквозными отверстиями, оси которых параллельны оси диска, и прилегающей к верхней плоскости диска мембраны 12, которая выполнена, например, из кислотощелочностойкой резины толщиной 4 мм и диаметром, соответствующим диаметру диска 11. Для предохранения устройства от ударов при появлении поверхностных волн большой высоты, например выше 1 м, камера снабжена верхним 13 и нижним 14 ограничителями хода штока 9, которые, например, выполнены в виде резиновых подушек.

Таким образом, поплавковый элемент и поршень насоса образуют конструктивно единое целое.

Устройство работает следующим образом. Под воздействием волновой энергии поплавковый элемент 10 совершает вертикальные колебательные движения. Сущность изобретения в том, что такие колебания поплавка преобразуются в поступательное движение воды из глубины моря наверх. А именно: при подъеме волны поплавковый элемент 10 идет вверх и одновременно поднимается вверх поршень насоса, в то время как его корпус - камера 1 - остается неподвижным вследствие инерционности морского буя 8, который имеет массу, например, 1000 кг. Вода в надпоршневом пространстве камеры 1 прижимает мембрану 12 к верхней плоскости диска 11 и перекрывает его отверстия. В подпоршневом пространстве камеры 1 создается разрежение и вода из глубины по шлангу 4 поднимается наверх, заполняя это пространство. При опускании волны поплавковый элемент 10 движется вниз и одновременно опускается поршень. При этом нарушается плотное прилегание мембраны 12 к диску 11, его отверстия открываются и поршень проходит вниз сквозь воду подпоршневого пространства камеры. При движении поплавка снова вверх отверстия диска 11 перекрываются мембраной 12, отсекая надпоршневый объем воды. Поршень идет вверх, вытесняя глубинную воду из камеры 1 через сливной штуцер 6 в реактор 7.

При эксплуатации устройства в условиях интенсивного волнения оно может быть снабжено дополнительными обратными клапанами, которые могут быть расположены на нижнем штуцере 3, концевике 5 и в шланге 4, например через каждые 50 м его длины.

Достоинством предложенного устройства является то, что оно не требует источников электроснабжения и участия оператора, является безопасным и эффективным из-за способности обеспечить доставку с большой глубины на поверхность значительных объемов воды за счет непрерывности работы, т.к. волновые колебания поверхности, в том числе ветровые волны, практически всегда имеют место в открытых водоема <5 особенно в морях и океанах, где преимущественно работает устройство.

Использованные источники:

1. Устройство для дегазации воды. А.с. СССР № 1150228. опубл. 15.04.85, бюл.№ 14.

2. Волновой водоподъемник. Заявка РФ № 93006302/29 на изобретение, опубл. 20.12.95, бюл. № 35 - прототип.

1. Устройство для подъема глубинной морской воды на поверхность путем использования механической энергии поверхностных морских волн, которое содержит поплавковый элемент, насос и жестко прикреплено к морскому дну, отличающееся тем, что насос выполнен в виде цилиндрической трубообразной вертикально расположенной полупогруженной в море камеры, которая жестко прикреплена к морскому дну или к массивной плавучести и снабжена в своих нижней и верхней частях соответственно нижним и верхним штуцерами, на первом из которых закреплен расположенный в толще воды шланг определенной длины, при этом в камере размещен закрепленный на штоке поршень в виде впускного обратного клапана, который выполнен с возможностью пропускания воды в камере только в направлении от нижнего штуцера к верхнему и соединен посредством штока с поплавковым элементом, расположенным на поверхности моря.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поршень включает в себя мембрану, прилегающую к плоскости диска, выполненного со сквозными отверстиями, оси которых параллельны оси диска.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике определения расходов и периодического отбора проб воды с различных фиксированных по глубине горизонтов торфяной залежи. Техническим результатом является упрощение конструкции.

Изобретение относится к измерительному зонду для измерения и взятия проб в металлическом расплаве. Зонд выполнен с расположенной на штанге измерительной головкой, которая содержит, по меньшей мере, датчик температуры и камеру для проб.

Изобретение относится к устройству для фильтрации и отбора проб жидкостей в сосудах под давлением и может быть использовано в обогатительно-металлургической и химической областях промышленности, в частности в качестве средств контроля химического состава раствора в автоклавах, резервуарах, трубах или других емкостях, где рабочая среда находится при высоких давлениях и температурах.

Изобретение относится к медицинским токсикологическим исследованиям, в частности к санитарной токсикологии, и может быть использовано для количественного определения пентахлорфенола в крови.
Раскрыты раствор для предварительной обработки для иммуногистохимического окрашивания, который элюирует содержащую парафин заливочную среду с предметного стекла с образцом ткани, залитым в среду, и извлекает антигенность образца ткани, и который можно использовать три или более раз, и концентрат раствора для предварительной обработки для иммуногистохимического окрашивания, который обеспечивает возможность легкого получения раствора для предварительной обработки.

Изобретение относится к лабораторной испытательной технике, а именно к устройству для формирования и испытания образца тонких покрытий в нагрузочных устройствах, например, для испытания тонких керамических теплозащитных покрытий на механическую прочность растяжением.

Группа изобретений относится к приготовлению препаратов прикрепляющихся или неприкрепляющихся клеток и/или частиц, содержащихся в жидкости. Ячейка (10) для приготовления указанных препаратов содержит накопительную камеру (20) для хранения жидкости в накопительной камере в подвешенном состоянии против силы тяжести, действующей на жидкость, только за счет сил сцепления и/или поверхностного натяжения.

Изобретение относится к измерению общего содержания газа в нетрадиционных коллекторских породах, таких как нетрадиционные газоносные пласты-коллекторы, которые могут встречаться в осадочных породах, вулканических или метаморфических породах.

Изобретение относится к способу идентификации живых и мертвых организмов мезозоопланктона в морских пробах, который включает отбор пробы, крашение организмов соответствующими красителями, визуальную оценку интенсивности окраски особей под микроскопом, которую выполняют одновременно с микрофотосъемкой организмов, используя настройки фотокамеры в ручном режиме, сохраняя эти настройки неизменными на протяжении фотосъемки по крайней мере одной пробы, после чего в полученных изображениях, применяя редактор растровой графики, например программный пакет Adobe Photoshop, измеряют средние для каждой особи цветовые и яркостные характеристики и относят особи к классу живых или мертвых, осуществляя дискриминантный анализ измеренных цифровых величин. .
Изобретение относится к области ветеринарии, в частности к способу отбора биологического материала для диагностики лептоспироза у диких животных. Способ включает сбор мочи после естественного мочеиспускания животного в стерильную емкость.

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Установка для использования энергии приливных течений включает ротор 1, состоящий из спиралевидных лопастей сегментного профиля, скрепленных траверсами с валом, и соединенный с ним генератор, установленный на платформе.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к волновым и приливным энергетическим установкам. Волновая и приливная энергетическая установка содержит плавучий понтон 1 с закрепленным на нем хотя бы одним шкивом 2, хотя бы один вертикальный цилиндр 3, расположенный под водой и соединенный гибкой связью 4 с якорем 5, установленным на дно, поршень 6, оснащенный хотя бы одним штоком 8, размещенный внутри цилиндра 3 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вниз под действием собственного веса или пружины и вверх под воздействием перемещения понтона 1, поднимаемого волной или приливом, что обеспечивает всасывание и удаление рабочей текучей среды из цилиндра 3 и подачу ее на электрогенератор или на берег.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к средствам извлечения энергии морских волн в прибрежной зоне. Комбинированный преобразователь энергии волн в виде полого железобетонного массива 1, образующего бассейн, имеющий переднюю (обращенную к морю) стенку 4 с входными пластинчатыми клапанами 8 в подводной части и входным клапаном в верхней части и заднюю стенку 6 с выпускным водоводом и низконапорной гидротурбиной 11 в подводной части.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в волновых и приливных энергетических установках, а также в качестве берегозащитного сооружения.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией лагерей геологов, охотников, рыбаков, автономных туристов за счет преобразования энергии русловых потоков речек.

Изобретение относится к гидроэнергетике и, в частности, может быть использовано для получения дополнительной электроэнергии на различных водных акваториях. Электрогидросистема содержит многоступенчатые бетонные тумбы, расположенные в два и более рядов, где тумбы второго и последующих рядов располагаются в промежутках между тумбами предшествующих рядов.

Изобретение относится к гидроэнергетике и, в частности, может быть использовано для получения дополнительной электроэнергии на различных водных акваториях. Гидроэнергетическая система содержит многоступенчатые бетонные тумбы, расположенные в два и более рядов таким образом, что тумбы второго и последующих рядов располагаются в промежутках между тумбами предшествующих рядов.

Изобретение относится к гидроэнергетике и, в частности, может быть использовано для получения дополнительной электроэнергии в водной акватории. Генератор содержит многоступенчатые бетонные тумбы, расположенные в два и более рядов таким образом, что тумбы второго и последующих рядов располагаются в промежутках между тумбами предшествующих рядов.

Изобретение относится к области электротехники, разрабатывающей устройства генерирования электроэнергии от возобновляемых источников. Приливно-волновая электростанция выполнена на базе двух турбин 1 и 2.

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к устройствам, использующим энергию текущей воды и преобразующим ее в электрическую или механическую энергию.

Изобретение относится к береговым сооружениям, обеспечивающим использование энергии волн с последующим ее преобразованием, например, в электроэнергию. Пандусный накопитель энергии волн содержит накопительный бассейн, имеющий ограждения от волнообразующей акватории. Часть ограждения от волнообразующей акватории выполнена в виде оптимальной высоты водосборного барьера, который имеет скошенную к бассейну верхнюю грань, скрепленную с пандусом. Пандус нижней частью погружен в волнообразующую акваторию и имеет с фронтальной по отношению к акватории стороны горизонтально расположенные каналы, обеспечивающие возможность при накате на пандус волн отбирать от них воду. Горизонтально расположенные каналы имеют трубчатые сливы, через которые вода поступает в накопительный бассейн. Пандусный накопитель энергии волн обеспечивает поступление воды в накопительный бассейн не только в штормовую погоду, но и при умеренных накатах и откатывании волн у берегов морей, озер и иных волнообразующих акваторий. Изобретение позволяет обеспечить защиту береговых сооружений и при этом аккумулировать энергию волн. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх