УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА ВОДЫ

Устройство для подъема воды относится к экологически чистым механизмам подъема воды из скважин, колодцев и поверхностных источников и может быть использовано для водоснабжения небольших потребителей.
Известно устройство для подъема воды и получения крутящего момента, содержащее замкнутый трубопровод с установленной внутри него крыльчаткой с валом (см. патент на изобретение РФ №2198265, опубл. 10.02.2003).
Недостатком такого устройства является обязательное наличие потока, кинетическая энергия которого используется для подъема воды. Кроме того, известное устройство содержит подвижные механические элементы, совершающих возвратно-механические движения и снижающие его надежность.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является исключение необходимости потока и повышение надежности устройства. Такой технический результат достигается тем, что в устройстве для подъема воды, содержащем замкнутый трубопровод с установленной внутри него крыльчаткой с валом, замкнутый трубопровод включает горизонтальную часть, расположенную в грунте, соединенную с ней первую вертикальную часть, проходящую через солнечный коллектор, наклонную часть, установленную под углом по отношению к поверхности Земли и соединяющую верхнюю точку первой вертикальной части с верхней точкой второй вертикальной части, нижняя точка которой соединена с горизонтальной частью, при этом замкнутый трубопровод заполнен низкозамерзающей жидкостью с высокой зависимостью плотности от температуры в диапазоне -40°…+40°C, а крыльчатка посредством вала соединена с насосом, установленным в трубопроводе для подъема воды.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для подъема воды.
Устройство для подъема воды содержит замкнутый трубопровод 1 с установленной внутри него крыльчаткой 2 с жестко связанным с ней валом 3. При этом центр крыльчатки 2 смещен относительно продольной оси трубопровода 1 для обеспечения свободного вращения крыльчатки 2 под действием поступательно перемещающейся материальной среды внутри замкнутого трубопровода 1. Замкнутый трубопровод 1 включает горизонтальную часть 4, расположенную в грунте, первую вертикальную часть 5, наклонную часть 6 и вторую вертикальную часть 7. Для климатических условий средней полосы России глубина прокладки горизонтальной части 4 составляет 3…8 м.
Горизонтальная часть 4 соединена с нижней точкой вертикальной части 5, а верхняя точка первой вертикальной части 5 через наклонную часть 6 - с верхней точкой второй вертикальной части 7. Наклонная часть 6 установлена под углом 5°…12° по отношению к поверхности Земли. Нижняя точка второй вертикальной части 7 соединена с горизонтальной частью 4.
В первой вертикальной части 5 установлен солнечный коллектор 8.
Замкнутый трубопровод 1 заполнен низкозамерзающей жидкостью, характеризующейся высокой зависимостью плотности от температуры в диапазоне -40°…+40°C. В качестве такой жидкости можно использовать, например, «ГОСОЛ» ОЖ-40 или ОЖ-65.
Вал 3 соединен с насосом 9, установленным в трубопроводе 10 для подъема воды. Насос 9 может иметь объемную конструкцию с вращательным движением рабочего органа (шестеренный или винтовой), или работать по другому принципу, обеспечивающему подъем воды при низкой частоте вращения.
Устройство для подъема воды работает следующим образом.
В зимнее время года температура грунта на глубине расположения горизонтальной части 4 замкнутого трубопровода 1 составляет несколько градусов выше нуля (по шкале Цельсия). В это же время температура воздуха окружающей среды может быть отрицательной. Низкозамерзающая жидкость внутри замкнутого трубопровода 1 приобретет разную температуру. В горизонтальной части 4 температура низкозамерзающей жидкости окажется ниже температуры этой жидкости в первой вертикальной части 5, в наклонной части 6 и во второй вертикальной части 7. Поскольку плотность теплой низкозамерзающей жидкости меньше плотности холодной, внутри замкнутого трубопровода 1 произойдет перемещение незамерзающей жидкости. Теплая, а потому менее плотная незамерзающая жидкость поднимется вверх по первой вертикальной части и вытеснит ранее находящуюся там холодную незамерзающую жидкость в наклонную часть 6. Одновременно движению незамерзающей жидкости по наклонной части 6 будет способствовать ее наклон по отношению к поверхности Земли.
В теплое время года направление движения низкозамерзающей жидкости, показанное стрелками на фиг. 1, сохраняется. Однако в этом случае температура низкозамерзающей жидкости, находящейся в первой вертикальной части 5, повышается за счет преобразования солнечной энергии в солнечном коллекторе 8. Теперь температура низкозамерзающей жидкости в горизонтальной части 4 окажется ниже ее температуры в первой вертикальной части 5 Однако аналогично зимнему периоду теплая (наименее плотная) низкозамерзающая жидкость будет подниматься вверх по первой вертикальной части 5 и стекать внутри наклонной части 6 и второй вертикальной части 7 в горизонтальную часть 4.
Перемещаясь внутри первой вертикальной части 5, низкозамерзающая жидкость вращает крыльчатку 2. Вращающий момент посредством вала 3 передается насосу 9, который осуществляет подъем воды из скважины и подачу ее потребителю по трубопроводу 10. Поскольку насос 9 имеет объемную конструкцию с вращательным движением рабочего органа, подъем воды будет осуществляться практически при любых частотах вращения вала 3.
Интенсивность работы насоса 9 зависит от частоты вращения вала 3, которая, в свою очередь, зависит от частоты вращения крыльчатки 2. Частота вращения крыльчатки 2 определяется разностью температур низкозамерзающей жидкости в горизонтальной части 4 и в первой вертикальной части 5 замкнутого трубопровода 1.
Устройство для подъема воды может быть использовано для полива растений, поения животных, а также для наполнения водой водонапорных баков и прочих накопительных емкостей.