СПОСОБ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF WATER SUPPLY AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к водоснабжению преимущественно из подземных водных источников поселков, дач, частных подворий в сельских населенных пунктах и т.д.
Известен способ водоснабжения, включающий сооружение шахтного или трубчатого колодца, оборудование колодца насосом и подачи насосом воды потребителю или в сборную емкость для распределения между несколькими потребителями (Эксплуатация систем водоснабжения. Справочник под ред. В.Д.Дмитриева, Б.Г.Мишукова. М., Стройиздат, 1988 г., стр. 63). Недостаток этого способа заключается в том, что для очистки воды и улучшения ее потребительских свойств дополнительно требуется сооружать очистные сооружения.
Известен способ водоснабжения, в котором очистку воды и улучшение ее потребительских свойств производят непосредственно в водозаборе (RU 2195534, опубл. 27.12.2002 г.). Недостаток этого способа заключается в том, что для очистки воды и улучшения ее потребительских свойств требуются дополнительные операции, такие как аэрация воды, поднятой на дневную поверхность, и подача аэрированной воды в водозабор. Это усложняет и удорожает водоснабжение.
Ближайшим аналогом является способ водоснабжения из подземных водных источников, включающий сооружение водозабора, оборудование водозабора вакуумным насосом, подачу воды по трубопроводу в емкость, очистку воды и улучшение ее потребительских свойств аэрированием, при этом воду аэрируют в процессе доставки (SU 1214859 A, опубл. 28.02.1986). Недостаток этого способа заключается в том, что он выполняет лишь часть задачи водоснабжения, а именно поднимает воду со дна скважины по вертикали на дневную поверхность, при этом отсутствует перемещение воды по территории поселка до сборной емкости.
Задача изобретения состоит в устранении недостатков известных решений.
Способ позволяет не только поднять на поверхность, но и доставить к месту потребления воду с улучшенными потребительскими свойствами.
При этом достигается технический результат, заключающийся  в исключении утепления трубопровода на зимний период для предотвращения размораживания труб, вызываемого образованием воздушных и водяных пробок.
Указанный технический результат достигается в способе водоснабжения жилых или нежилых объектов из подземных водных источников, согласно которому сооружают водозабор, оборудуют водозабор водокольцевым вакуумным насосом, установленным в месте потребления воды, причем подачу воды по трубопроводу от водозабора до мест потребления осуществляют за счет ее перемещения по горизонтали в слегка восходящем направлении, при этом в процессе доставки воды потребителю ее очищают и улучшают потребительские свойства аэрированием.
Вода деаэрируется при ее выпуске в сборную емкость потребителя. Насос - побудитель движения аэрированного потока - располагают наверху сборной емкости. А сборная емкость может быть установлена непосредственно у места потребления воды, например в огороде, на кухне, в бане или на ферме и т.д.
Пример осуществления способа
Водой снабжают потребителя следующим образом. Сооружают подземный водозабор, например, в виде трубчатого колодца. В колодец опускают водоподъемную трубу со стаканом на конце, имеющим донное входное отверстие. Участок водоподъемной трубы, входящей в стакан, имеет вертикальный ряд боковых радиальных отверстий, диаметр которых увеличивается в направлении сверху вниз. Стакан погружают в воду в колодце на такую глубину, чтобы вода не заливалась через верхний край стакана. Длину  стакана   выполняют  больше   величины  понижения  уровня воды в колодце в процессе ее подъема. Водоподъемную трубу, выходящую из колодца, укладывают под восходящим углом к горизонту. Желательно угол наклона трубы к горизонту сохранять постоянным  до  соединения  ее с водокольцевым насосом, установленным наверху водосборной емкости. Водосборную емкость устанавливают на месте потребления воды, например на ферме, огороде, бане или кухне.
Затем включают водокольцевой насос. Внутри водоподъемной трубы понижается давление, и вода из колодца поднимается в ней на некоторую высоту, перетекая из стакана. При этом верхнее боковое отверстие в подъемной трубе самого малого диаметра обнажается от воды, и через него воздух устремляется внутрь водоподъемной трубы. Воздух с водой смешиваются, и облегченная водовоздушная смесь поднимается еще выше, обнажая нижерасположенные боковые отверстия в водоподъемной трубе. Количество поступающего воздуха в водоподъемную трубу еще более увеличивается и воздух выносит воду на дневную поверхность. Так полностью опорожняется стакан от воды, и воздух через самое большое отверстие у дна стакана выносит всю воду, поступающую в водоподъемную трубу, через донное отверстие стакана. Суммарная площадь поперечного сечения боковых отверстий должна превышать площадь поперечного сечения донного отверстия стакана. Это позволит полностью освобождать стакан от воды и гарантировать максимальную производительность водоподъема.
В процессе перемешивания воды и воздуха при совместном движении кислород воздуха взаимодействует с примесями в воде и нейтрализует их или сокращает их содержание. К потребителю вода поступает с улучшенными свойствами и используется по назначению. Таким образом, улучшение качества воды происходит в процессе ее транспортировки и не требует дополнительных затрат времени и средств. При каждой остановке насоса вся находящаяся в трубопроводе вода скатывается вниз в колодец. При этом вода в колодце обогащается кислородом и происходит улучшение ее потребительских свойств на месте естественного залегания. Это является предварительным перед ее забором улучшением качества.
Важно, чтобы водоподъемная труба от колодца до водопотребителя не имела понижения геодезических отметок, то есть отрицательных углов наклона к горизонту. Это исключит образование в трубопроводе водяных пробок и возможность размерзания трубопровода в зимнее время.
Устройство для водоснабжения
Известно устройство для водоснабжения из подземных источников поселка и других водопотребителей, состоящее из подземного или иного водозабора, насоса, водоподъемных труб, очистного сооружения, водосборника (Эксплуатация систем водоснабжения. Справочник под ред. В.Д.Дмитриева и Б.Г.Мишукова. М., Стройиздат, 1988 г., стр.63). Недостаток этого устройства заключается в том, что для очистки воды и улучшения ее потребительских свойств дополнительно требуется сооружать очистные сооружения.
Известно устройство для водоснабжения, в котором очистка воды и улучшение ее потребительских свойств производится непосредственно в водозаборе (RU 2195534, опубл. 27.12.2002 г.). Недостатком этого устройства является наличие дополнительных приспособлений в виде аэратора и оборотной схемы движения воды в водозаборе. Это усложняет и удорожает водоснабжение.
Ближайшим аналогом является устройство для водоснабжения из подземных водных источников, включающее водозабор, вакуумный насос, трубопровод, водосборную емкость (SU 1214859 A, опубл. 28.02.1986). Недостаток этого устройства заключается в том, что выполняется лишь часть задачи водоснабжения, а именно поднимается вода со дна скважины по вертикали на дневную поверхность, при этом отсутствует перемещение воды по территории поселка до сборной емкости.
Задача изобретения состоит в устранении недостатков известных решений.
Устройство позволяет не только поднять на поверхность, но и доставить к месту потребления воду с улучшенными потребительскими свойствами.
При этом достигается технический результат, заключающийся  в исключении утепления трубопровода на зимний период для предотвращения размораживания труб, вызываемого образованием воздушных и водяных пробок.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для водоснабжения жилых и нежилых объектов содержит водозабор, водокольцевой вакуумный насос, трубчатый смеситель воды с воздухом на входе в водоподъемную трубу, водосборную емкость водопотребителя, при этом водокольцевой вакуумный насос установлен на водосборной емкости у места потребления воды и соединен с водозабором трубой, размещенной предпочтительно в восходящем направлении по ходу движения воды.
Устройство для водоснабжения поселка, дачи, частного подворья и др. из подземного источника изображено на прилагаемом к описанию чертеже.
Устройство для водоснабжения содержит подземный водозабор 1, например, в виде шахтного или трубчатого колодца, водокольцевой вакуумный насос 2, установленный наверху водосборной емкости 3, размещенной у места расположения водопотребителя 4, водоподъемную трубу 5 с аэратором 6 в виде трубы с боковой перфорацией на входе, помещенной в стакан с донным отверстием, трубу 7 для перемещения воды от водозабора 1 до водокольцевого насоса 2. Соединительная труба 7 размещена под углом к горизонту без уменьшения ее последующих геодезических отметок до уровня меньше величины отметок предыдущих. Соединительная труба 7 может размещаться и в нисходящем направлении, чтобы при остановке насоса вода вытекала из трубопровода и не создавала опасность обледенения трубопровода при низких температурах.
Устройство для водоснабжения поселка, фермы, дачи и др. работает следующим образом. В водозабор 1 в виде колодца шахтного или трубчатого опускают  водоподъемную  трубу  5  с  аэратором  6  на  входе и соединяют  с трубой 7, связывающей водозабор с водокольцевым насосом 2, установленным на водосборной емкости 3, размещенной, например, в огороде для полива. На этом подготовка устройства к работе заканчивается.
Затем включается в работу водокольцевой насос 2. В водоподъемной трубе 5 формируется давление меньше атмосферного. Под действием атмосферного давления на свободную поверхность воды в водозаборе 1 вода из стакана аэратора 6 через радиальные отверстия водоподъемной трубы 5 начнет поступать во внутреннюю полость этой трубы. Так как площадь поперечного сечения радиальных отверстий в трубе больше площади поперечного сечения торцевого отверстия в стакане, то опорожнение стакана от воды будет происходить с большей производительностью, чем приток воды в него. Поэтому стакан быстро освобождается от воды и в дальнейшем через радиальные отверстия будет поступать только воздух. По мере движения по водоподъемной трубе 5 вода и воздух многократно перемешиваются, в результате чего вода обогащается кислородом и улучшаются ее потребительские свойства. Вода с улучшенным качеством водокольцевым вакуумным насосом 2 доставляется в водосборную емкость 3 водопотребителя и расходуется по назначению.
Подача воды потребителю по трубе 7 в восходящем направлении позволяет при остановке насоса 2 быстрое опорожнение трубы 7 от воды, что предотвращает   образование   водяных    пробок    и    размерзание   трубы   в зимнее время года. При этом вода из трубы 7 стекает в водозабор и позволяет воду водозабора обогащать кислородом.