Устройство для подъёма воды


 


Владельцы патента RU 2617554:

Таран Анатолий Петрович (RU)

Устройство для подъема воды может быть использовано в гидротранспортных и энергетических системах, а также в водоснабжении. Устройство содержит корпус, тело вытеснителя воды, размещенное в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса за счет механического подъемника сверху. Вытеснение воды потребителю достигается при соотношении диаметров корпуса и погружаемого тела 1,2…1,02. Вес погружаемого тела сосредоточен в его нижней части, а верхняя часть погружаемого тела занимает нейтральное положение в воде. Вес погружаемого тела имеет величину, при которой избыточное давление его на воду превышает гидростатическое давление в корпусе. Устройство позволяет поднимать воду с уменьшенными энергетическими затратами за счет облегченной верхней части погружаемого рабочего тела. 1 ил.

 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при проектировании гидротранспортных и энергетических систем.

Известно устройство для подъема воды (RU №2431059, опубл. 10.10.2011 г.). Оно содержит корпус с всасывающим клапаном, рабочее тело в виде сплошного стержня по длине корпуса и подъемный механизм для рабочего тела. При погружении рабочего тела в корпус под действием силы тяжести вода вытесняется вверх к потребителю воды. При подъеме рабочего тела под действием гидростатического давления воды в водоеме открывается клапан и очередная порция воды поступает в корпус. Устройство надежно работает, но при большой высоте подъема воды рабочее тело имеет значительный вес, что осложняет работу устройства.

Известно другое устройство для подъема воды (RU №2582727, опубл. в 2016 г.). Оно имеет укороченное рабочее тело и поэтому сниженный вес. Это заметно облегчает работу по подъему воды. Однако при большой высоте подъема воды приходится делать многократные спуско-подъемные операции, чтобы заполнить корпус водой и затем доставить ее потребителю. Это так же осложняет работу по подъему воды, хотя и менее, чем в первом случае.

Задача изобретения снизить вес рабочего тела и одновременно исключить многократные подъемные операции рабочего тела при доставке воды потребителю.

Технический эффект достигается изменением состава и структуры рабочего тела. Нижнюю часть рабочего тела выполняют тяжелой из расчета гарантированного вытеснения воды на дневную поверхность потребителю, а верхнюю часть рабочего тела делают облеченной, приближая объемный вес рабочего тела на этом участке к объемному весу воды, обеспечивая нейтральное положение и исключая подъемную силу Архимеда.

Таким образом, рабочее тело в форме стержня согласно изобретению выполнено составным. Нижняя часть - тяжелая - для вытеснения жидкости, а более верхняя часть - облегченная - для формирования канала для движения вверх вытесненной жидкости.

Устройство для подъема воды поясняется чертежом, прилагаемым к описанию. Устройство содержит корпус 1 с клапаном (на схеме не показан), рабочее тело 2, подъемный механизм 3, сборную емкость воды 4, нижняя утяжеленная часть 5 погружаемого тела и верхняя облегченная часть 6 погружаемого рабочего тела. Работает устройство для подъема воды следующим образом. В водоеме с помощью корпуса с всасывающим клапаном изолируют часть жидкости водоема. Затем в корпус, например, в виде трубы погружают рабочее тело водоподъемника, например, в виде цилиндра. При погружении вода вытесняется по кольцевому зазору между стенками корпуса и погружаемого тела водоподъемника вверх до высотной отметки водопотребителя. Погружаемое тело водоподъемника по величине диаметра сравнимо с внутренним диаметром корпуса. Внутренний диаметр корпуса составляет от 1,2 до 1,02 диаметра погружаемого рабочего тела. При этом соотношение 1,2 соответствует глубине водоема до 15 м, а соотношение 1,02 соответствует большим глубинам порядка 100 м и более. При выполнении этих условий гарантируется выдача вытесняемой жидкости на дневную поверхность потребителю при умеренном рабочем ходе до 1 м погружаемого тела. В этом случае объем вытесняемой жидкости погружаемым рабочим телом всегда будет превышать объем кольцевого зазора в корпусе от его дна до отметки потребителя, а избыточное давление от веса погружаемого тела будет превышать гидростатическое давление в корпусе. Процесс подъема воды будет успешным.

Погружаемое рабочее тело выполнено составным. Оно имеет нижнюю утяжеленную часть и верхнюю облегченную часть. Утяжеленная часть погружаемого тела имеет вес, равный или больше того значения, при котором создается избыточное давление Ризб на воду в корпусе, обеспечивающее вытеснение воды из корпуса вверх потребителю. Ризб=G/S, где G - вес погружаемого рабочего тела, S - площадь поперечного сечения погружаемого рабочего тела. Вытеснение воды начинается при избыточном давлении в корпусе равном и большем, чем гидростатическое Рг. Гидростатическое давление в корпусе равно Рг=Yh, где Y - объемный вес воды, h - глубина воды в корпусе (Чугаев P.P., Гидравлика, Энергоиздат, 1975 г., стр. 34). Это обеспечивает работоспособность устройства для подъема воды, но не утяжеляет его, что позволяет в несколько раз, а иногда и в десятки раз снизить вес погружаемого рабочего тела. Например, при глубине скважины 100 метров вес погружаемого рабочего тела можно снизит в 700 раз. Кроме того, утяжеленный низ позволяет центрировать погружаемое тело в корпусе, исключая его перекос и трение о стенки при подъеме и спуске.

Снижение веса верхней части погружаемого тела достигнуто выполнением его из легковесного материала. Предпочтительны могут быть пластмассовый жгут или труба. Целесообразно довести объемный вес материала верхней части погружаемого тела ближе к объемному весу воды, чтобы не утяжелял и не облегчал объемный вес ниже объемного веса воды. Это позволит избежать эффектов всплытия. Нужно обеспечить нейтральное положение верхней части погружаемого тела.

Такое выполнение погружаемого рабочего тела позволяет существенно облегчить работу по подъему воды при сохранении надежного вытеснения вводы на дневную поверхность независимо от глубины колодца или скважины. Так как площадь поперечного сечения канала, по которому вытесняется жидкость, должна сохраняться постоянной, то сохраняется и диаметр рабочего тела постоянным по всей длине корпуса.

Устройство для подъема воды, содержащее корпус с клапаном, погружаемое рабочее тело, механизм подъема погружаемого тела, отличающееся тем, что погружаемое рабочее тело снабжено утяжеленным низом, создающим избыточное давление на воду больше гидростатического давления в корпусе, а внутренний диаметр корпуса принят в соотношении 1,2…1,02 от диаметра погружаемого тела при сохранении постоянной площади поперечного сечения части корпуса, по которой движется вытесняемая из корпуса жидкость.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в вертикальных, наклонных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к области добычи нефти и, в частности, к насосной системе для добычи нефти с погружным линейным электродвигателем. Технический результат - создание насосной системы с погружным линейным электродвигателем с высоким коэффициентом полезного действия.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти при большом содержании газа в откачиваемой жидкости. Скважинный погружной насос содержит газосепаратор.

Группа изобретений относится к способам и устройствам для перекачивания текучих сред и может быть использована в промышленности, на транспорте, в быту при перекачивании жидкостей, а также иных несжимаемых и сжимаемых текучих сред, в том числе при эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть применено в гидротранспортных и энергетических системах, а также в водоснабжении. Устройство для подъема воды включает погружаемое тело водоподъемника и средства для осуществления его движения.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для скважинной добычи нефти с повышенной вязкостью и высоким содержанием газа. В верхней части насоса расположены отсечной клапан и механическое уплотнение полого штока.

Группа изобретений относится к способу эксплуатации дожимных насосных станций, содержащих центробежные сепараторные фильтры, на нефтяных месторождениях. Центробежный сепараторный фильтр содержит вертикальный корпус, имеющий центральную часть, по существу, цилиндрической формы и верхнюю и нижнюю части, по существу, полусферической формы, тангенциальный впуск текучей среды, содержащей нефть и частицы, подлежащие фильтрации, расположенный в верхней части корпуса, осевую трубу с выпуском отфильтрованной текучей среды, имеющую концентрическое расположение с корпусом и закрепленную в его верхней части, множество конусных пластин, расположенных вокруг осевой трубы друг под другом, причем основание конусных пластин направлено вниз относительно положения корпуса, выпуск удаленных из текучей среды частиц, расположенный в нижней части корпуса.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при добыче нефти. Штанговая насосная установка содержит цилиндр 1 с корпусом клапана 2, седлом 3 и упором седла 4 в своей нижней части.

Изобретение относится к штанговым насосам, используемым для поднятия высоковязкой нефти на поверхность. Насос содержит плунжерную камеру в форме полого цилиндра, соединенную в верхней части с колонной насосно-компрессорных труб, внутренний диаметр которых выполнен больше внутреннего диаметра плунжерной камеры.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневым насосам, используемым для нагнетания жидкости с высоким давлением, например, при откачке воды или нефти из глубоких скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при механизированной добыче нефти. Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром содержит цилиндр 1, жестко связанный с колонной штанг 2, в верхней части которого закреплен клапан нагнетательный 3. Во внутренней полости цилиндра 1 размещена сборка, которая содержит оправку 4 с упором верхнего плунжерного элемента 5, на которой установлен плунжерный элемент 6, подвижный относительно оправки 4. Нижняя часть плунжерного элемента 6 оснащена упрочненной втулкой 7, а нижняя часть оправки 4 оснащена упрочненным опорным седлом 8, которые герметично взаимодействуют при движении колонны штанг с плунжерной сборкой вверх. Нижняя часть оправки 4 при этом жестко связана с неподвижным плунжером 9 посредством клетки-переводника 10. Неподвижный плунжер 9 связан полой штангой 11, длина которого равна длине хода насоса, с устройством удерживающим 12, фиксирующимся в ответной части этого устройства, спускаемом в составе колонны насосных труб 13, при этом нижняя часть цилиндра 1 оснащена упором цилиндра 14, внутренний диаметр которого меньше внешнего диаметра неподвижного плунжера 9. Повышается надежность, упрощаются конструкция и монтаж насоса. 2 ил.
Наверх