устройство водозаборного сооружения

Формула изобретения

1. Устройство водозаборного сооружения, включающее трубы, начиненные по всему объему и снабженные выступающим на торцах смачивающимся водой материалом, при этом нижние концы труб с выступающим материалом выполнены с возможностью размещения в подземной воде, а верхние концы размещены над поверхностью земли в металлическом баке, днище которого выложено смачивающимся водой материалом, причем материалы, находящиеся в трубах и на днище бака, плотно соприкасаются между собой как единая масса, кроме того, металлический бак внутри снабжен наклонно расположенным металлическим листом с конусными выступами с отверстиями в их вершинах, над листом плотно приварена наклонная металлическая полоса, также устройство имеет выполненный с возможностью сбора стекающей с наклонно расположенного металлического листа воды водоуловитель, соединенный посредством трубки водоотвода с герметичным водоприемником, выполненным с возможностью подачи воды в сосуд водопользователя.

2. Устройство по п.1, в котором наклонно расположенный металлический лист выполнен с зазором относительно внутренней стенки металлического бака, а наклонная металлическая полоса шириной 100 мм приварена над наклонно расположенным металлическим листом на высоте 50 мм.

3. Устройство по п.1, в котором герметичный водоприемник, содержащий поплавковый водовыпускной в сосуд водопользователя клапан, расположен ниже отметки дна металлического бака и выполнен с внешней теплоизоляцией от окружающего воздуха, а трубка водоотвода снабжена герметично закрывающимся водяным вентилем, кроме того, выпуск воды трубки водоотвода размещен у дна герметичного водоприемника.

4. Устройство по п.1, в котором металлический бак снабжен герметично закрывающимся люком - лазом в верхней части и клапаном впуска воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области водоснабжения, в частности к устройству водозаборного сооружения для захвата и приема воды из подземного источника и подачи ее потребителю [1]. Принцип действия водозаборного сооружения основан на использовании силы поверхностного натяжения, с которым связан ряд физических поверхностных явлений, в том числе смачивание, как результат молекулярного взаимодействия между жидкостью и твердым телом [2], [3].

Известно физическое явление поверхностного натяжения жидкости, в частности воды, и за счет смачиваемости с материалом капилляров вода по капиллярным пространствам поднимается с низших отметок уровней на верхние отметки. Однако в таком виде забор подземной воды на поверхность для хозяйственно-питьевого водоснабжения использовать невозможно.

Изобретение направлено на создание устройства водозаборного сооружения для захвата и приема воды из подземного источника и подачи ее потребителю, в котором сила поверхностного натяжения и явление смачивания использовано для подъема подземной воды на поверхность земли с целью хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство водозаборного сооружения для захвата и приема воды из подземного источника и подачи ее потребителю, состоящее из трубы, например металлической, начиненной по всему объему и выступающим на торцах смачивающимся водой материалом, например минеральной ватой, при этом нижний конец трубы с выступающим смачивающимся водой материалом находится в подземной воде, а верхний конец трубы с выступающим смачивающимся водой материалом находится над поверхностью земли, дополнено:

по пункту 1 - металлическим герметичным баком объемом, например 150 м³, над днищем которого выступают упомянутые верхние концы труб с выступающим смачивающимся водой материалом, а днище металлического герметичного бака выложено упомянутым смачивающимся водой материалом, причем смачивающиеся водой материалы, находящиеся в трубах и на днище бака плотно соприкасаются между собой как единая масса;

по пункту 2 - наклонно расположенным внутри металлического бака по пункту 1 металлическим листом с зазором по всей окружности с внутренней стенкой бака, по крайней мере, 10 мм, причем над зазором на высоте 50 мм плотно приварена к внутренней стенке бака по пункту 1 наклонная металлическая полоса шириной 100 мм, а на поверхности металлического листа имеются конусные выступы с отверстиями на вершинах, и на низшей отметке этого металлического листа имеется водоуловитель с трубкой водоотвода за стенку металлического бака по пункту 1;

по пункту 3 - герметичным водоприемником, к которому вводится трубка водоотвода с водоуловителя металлического бака и выпуском воды от этой трубки у дна герметичного водоприемника, внутри водоприемника также содержится поплавковый водовыпускной клапан, при этом водоприемник расположен ниже отметки дна бака по пункту 1, и имеет внешнюю теплоизоляцию от окружающего воздуха;

по пункту 4 - герметично закрывающимся люком-лазом на верхней части металлического герметичного бака по пункту 1, а также клапан впуска воздуха при разряжении внутри бака;

по пункту 5 - герметично закрывающимися водяными вентилями на трубке водоотвода по пункту 3.

На чертеже показаны: 1 - подземная вода, 2 - материал, смачиваемый водой, 3 - трубы, 4 - бак металлический, 5 - отверстия на конических выступах, 6 - лист наклонный с коническими выступами, направленными вверх, и отверстиями в конце выступов, 7 - полоса металлическая наклонная, 8 - водоуловитель, 9 - трубка водоотвода, 10 - водоприемник, 11 - теплоизоляция, 12 - клапан водовыпускной, 13 - поплавок, 14 - сосуд водопользователя, 15 - вентиль, 16 - клапан воздушный, 17 - люк-лаз, 18 - воздушный канал.

Устройство работает следующим образом:

Подземная вода 1 поднимается по смачиваемому водой материалу 2, которым плотно начинена труба 3, и пропитывает упомянутый материал 2, также выложенный на днище металлического герметичного бака 4; при солнечном нагреве внешней поверхности бака 4 вода с материала 2, выложенного на днище, испаряется от нагрева, при этом пары поднимаются через отверстия 5 на поверхности наклонного металлического листа 6 и через зазор края этого листа с внутренней поверхностью бака 4; ночью, при понижении температуры воздуха, пары внутри бака 4 выпадают конденсатом на поверхностях наклонного металлического листа 6, наклонной металлической полосы 7, бака 4; конденсированная вода стекает и собирается в водоуловителе 8, далее вода стекает по трубке 9 водоотвода в водоприемник 10 с теплоизоляцией 11, затем при достижении определенного уровня вода выпускается из водоприемника 10 с помощью водовыпускного клапана 12 с поплавком 13 в сосуд водопользователя 14, при этом для регулирования расхода воды предусмотрен вентиль 15, а для регулирования давления воздуха в баке и в водоприемнике предусмотрен воздушный клапан 16, а для ремонта предусмотрен герметически закрывающийся люк-лаз на верху бака 17 и воздушный канал 18 для регулирования давления воздуха в баке и в водоприемнике.

Высота подъема смачивающей жидкости рассчитывается по формуле (1.13) [3]

и при диаметре капилляра 0,5 мкм составляет 59,53 м.

Экономический эффект состоит в том, что, используя силу поверхностного натяжения воды в смачиваемых материалах подземная вода поднимается на поверхность, а используя разность температуры солнечного нагрева и температуры окружающей среды ночью увеличивается производительность забора подземной воды, данная конструкция водяного насоса не требует затрат как на электроэнергию так и на приводные механизмы.

Источники информации

1. Гидравлика, водоснабжение и канализация городов. Учебник для вузов. / Прозоров И.В., Николадзе Г.И., Минаев А.В. - М.: «Высшая школа», 1975.

2. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации. / Курганов А.М., Федоров Н.Ф. Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, Ленинград. отд-е, 1978. - 424 с., ил.

3. Башта М.Т. и др. Гидравлика, гидромашины, гидроприводы. М.: Машиностроение, 1982. 432 с.