установка для получения сжатого воздуха и подачи воды из реки за счет энергии гидравлического потока

Формула изобретения

1. Установка для получения сжатого воздуха и подачи воды из реки за счет энергии гидравлического потока, включающая береговой колодец или скважину, выполненные с возможностью, обеспечивающей заполнение полости водой до уровня воды в реке через самотечную линию, всасывающую трубу, вертикально размещенную в колодце или скважине, водоподъемное устройство в виде насосов, установленных выше уровня воды и обеспечивающих подачу воды потребителю, отличающаяся тем, что береговой колодец или скважина выполнены на глубину, превышающую глубину воды в реке, в поток реки установлен энергоагрегат, например водяное колесо, приводимое в действие за счет энергии указанного потока, и снабжен компрессором, оборудованным заборником воздуха из атмосферы и линией нагнетания воздуха в ресивер, водоподъемное устройство выполнено в виде эрлифта, для чего открытый нижний конец всасывающей трубы снабжен наконечником с форсунками и погружен в колодец или скважину до его донной части, указанный наконечник через трехходовой кран скоммутирован с линией нагнетания воздуха в ресивер.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что самотечная линия выполнена в виде отверстий, размещенных на боковой стенке колодца или скважины, контактирующей с грунтом ниже уровня воды в реке, с обеспечением возможности поступления через указанные отверстия в полость колодца или скважины подземных вод, скапливающихся в глубинных зонах вдоль обоих берегов реки в результате просачивания вод реки через ее ложе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для получения сжатого воздуха и подачи воды из реки за счет энергии гидравлического потока.

Энергию гидравлического потока рек и других русловых водоемов широко используют в народном хозяйстве. Для этого созданы специальные устройства - гидросиловые установки, обеспечивающие возможность преобразования энергии текучей среды во вращательно-механическую энергию. Известен ротационный водоподъемник, приводимый в действие гидравлическим потоком реки, содержащий водяное колесо и спиральную трубу с открытым концом [1].

Недостатком указанного устройства является то, что оно работает только в одном режиме - подачи воды. Для этого используют сжатый воздух, необходимый для создания водовоздушной смеси. Кроме того, в устройстве не обеспечено достаточно герметичное соединение конца вращающейся /спиральной/ трубы с неподвижной трубой колпака. В результате износа сальникового уплотнения надежность и эффективность работы устройства резко снижается.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является русловая водозаборная установка, включающая береговой колодец или скважину; самотечную линию; всасывающую трубу, вертикально размещенную в колодце или скважине; а также водоподъемное устройство в виде насосов [2].

Недостатком известной установки является то, что она сложна, не обеспечивает возможности получения сжатого воздуха и использования энергии текучей среды.

Задачей изобретения является создание простой и надежной установки, действующей за счет энергии гидравлического потока и обладающей возможностью работать в двух режимах: получения сжатого воздуха и подачи воды.

Сущность изобретения заключается в следующем. Береговой колодец или скважина выполнены на глубину, превышающую глубину воды в реке. В поток реки установлен энергоагрегат, например водяное колесо, приводимое в действие за счет энергии указанного потока. С энергоагрегатом кинематически связан компрессор, оборудованный заборником воздуха из атмосферы и линией нагнетания воздуха в ресивер. При этом водоподъемное устройство выполнено в виде эрлифта, наконечник которого через трехходовой кран скоммутирован с линией нагнетания воздуха в ресивер. Для упрощения конструкции самотечная линия выполнена в виде отверстий, размещенных на боковой стенке колодца или скважины, контактирующей с грунтом ниже уровня воды в реке.

На фиг. 1, 2 изображена установка для получения сжатого воздуха и подачи воды из реки за счет энергии гидравлического потока. Она состоит из энергоагрегата /например, водяного колеса 14/, погруженного в поток реки с возможностью преобразования энергии текучей среды во вращательное движение, кинематически связанного с ним компрессора 15, оборудованного заборником воздуха 16 из атмосферы. К компрессору 15 присоединена линия нагнетания воздуха в ресивер 4, на которой последовательно размещены: регулятор давления 17, трехходовой кран 18 и напорный золотник 19. При этом ресивер 3 снабжен предохранительным клапаном 20, а также присоединительным устройством 1 с краном управления 2 подачей воздуха потребителю. Названные элементы в совокупности представляют собой систему, обеспечивающую получение сжатого воздуха. Система подачи воды также включает в себя энергоагрегат /водяное колесо 14/ с компрессором 15 и дополнительно: береговой колодец 10 /скважину/ с эрлифтом. Указанный колодец выполнен на глубину, значительно превышающую глубину воды в реке /донную часть реки/ и оборудован самотечной линией 12 с размещенным на ней фильтром 13. При этом самотечная линия 12 обеспечивает возможность заполнения полости колодца 10 до уровня воды в реке. Эрлифт состоит из водоподъемной трубы 8, нижний конец которой снабжен наконечником 9 с форсунками, а также фильтром 11 и погружен в колодец 10 до его донной части, верхний - опущен в гидробак 7, оборудованный сливным трубопроводом 6 и присоединительным устройством 4 с краном управления 5 подачей воды потребителю. При этом наконечник 9 через трехходовой кран 18 скоммутирован с линией нагнетания воздуха в ресивер 3. Для упрощения конструкции самотечная линия 12 может быть выполнена в виде отверстий /на фиг. 2 они показаны стрелками/, размещенных на боковой стенке колодца 10, контактирующей с грунтом ниже уровня воды в реке.

Установка может работать в двух режимах: получения сжатого воздуха и подачи воды. В режиме получения сжатого воздуха установка работает следующим образом. Трехходовой кран 18 устанавливают в положение "воздух": компрессор 15 соединен с ресивером 3, подача воздуха к наконечнику 9 с форсунками не производится. При помощи регулятора 17 устанавливают необходимое давление, обеспечивая заданную частоту вращения водяного колеса 14. При этом гидравлический поток реки воздействует на лопасти колеса 14 и приводит его во вращательное движение. Компрессор, кинематически связанный с указанным колесом, всасывает воздух через заборник 13 и нагнетает его в ресивер 3 через регулятор давления 17, кран 18 и напорный золотник 19. Для сброса избытка давления, создаваемого компрессором, предусмотрен предохранительный клапан 20, отрегулированный на заданное давление. Открывают кран управления 2, и воздух через присоединительное устройство 1 поступает в пневмосеть /не показано/ потребителю. Для перевода установки в режим подачи воды кран 18 устанавливают в положение "Вода": компрессор 15 отсоединен от ресивера 3, производится подача воздуха к наконечнику 9 с форсунками. Сжатый воздух в виде пузырьков, перемешиваясь с водой, образует столб водовоздушной смеси. Воздушные пузырьки, перемещаясь вверх, способствуют транспортированию воды, которая проходит через фильтр 11, поднимается по трубе 8 и сливается в гидробак 7. Открывают кран управления 5 и вода через присоединительное устройство 4 поступает в водопровод /не показано/ потребителю. При этом уровень воды в колодце 10 пополняется из реки по самотечной линии 12 или подземными водами через отверстия в боковой стенке указанного колодца /фиг. 2/ в результате просачивания вод реки через ее ложе. В случае переполнения бака 7 вода сливается через сливной трубопровод 6. При необходимости проведения ремонтно-обслуживающих работ или отключения установки водяное колесо 14 выводят из потока.

Предлагаемая установка проста, надежна и энергоэкономична. Она может работать в двух режимах: получения сжатого воздуха и подачи воды. Это обусловлено тем, что установка включает в себя две системы, одна из которых обеспечивает получение сжатого воздуха, другая - подачу воды. Указанные системы имеют общее энергообеспечение - водяное колесо, кинематически связанное с компрессором. При этом привод колеса осуществлен за счет энергии гидравлического потока. Установка состоит из простых и доступных конструктивных элементов.

Источники информации

1. Циклаури Д.С. Гидравлика, сельскохозяйственное водоснабжение и гидросиловые установки /Под ред. А.А. Угинчуса. М.: Стройиздат, с. 155, 156.

2. Циклаури Д.С. Гидравлика, сельскохозяйственное водоснабжение и гидросиловые установки /Под ред. А.А. Угинчуса. М.: Стройиздат, с. 176 - 178 - прототип.