УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ЖИДКОСТИ

Техническое решение относится, преимущественно, к устройствам для подачи жидкостей водозаборам с самотечной подачей воды из реки и каналов. Может использовано для садово-огородных, фермерских хозяйств и небольших поселков, расположенных вдоль рек.
Из уровня техники известно устройство для подачи воды в обогатительную установку барабанного типа, выполненное в виде трубы, снабженной рядом отверстий по всей длине барабана и соединенной с водоподводящей магистралью со стороны разгрузочного торца барабана, отличающееся тем, что труба размещена внутри барабана, на ее конце выполнена мониторная насадка, а сечение трубы убывает к насадке (RU 1031 U1, B03B 05/56, 16.11.1995).
Известно также устройство для подачи воды на гидротурбину, выполненное в виде закрытого водовода, уложенного в естественное русло водотока, отличающееся тем, что водовод снабжен Г-образным коленом и водовыпускным патрубком, причем Г-образное колено установлено вертикально и соединено своей начальной частью с концом закрытого водовода, а водовыпускной патрубок расположен в месте соединения закрытого водовода с коленом, при этом гидротурбина размещена в выходной части Г-образного колена, расположенной над водной поверхностью. (RU 2039153 C1, Е02В 9/00, 09.07.1995).
Из уровня техники известен водозабор с самотечной подачей воды, который включает шлюз, плавучий оголовок, лоток-водовод и водоприемник. Водозабор включает в себя стационарный шлюз-регулятор 1 и плавучий оголовок 2, соединенные между собой плавучим соединительным лотком-водоводом 3. Стационарный шлюз-регулятор имеет затвор для регулирования подачи воды в водоприемник 4 и ничем не отличается от обычных сооружений подобного типа. Располагается он на берегу 5 реки за пределами границы 5 предполагаемого размыва. Оголовок водозабора представляет собой плавучее несамоходное судно и устанавливается в реке за пределами судового хода в районе стабильных глубин и наименьшей мутности. Устойчивое положение его на воде может быть обеспечено либо якорями, либо папильонажными сваями (по типу папильонажных свай земснарядов), либо стационарными сваями, либо другими способами. Плавучесть оголовка, заполненного водой, обеспечивается созданием воздушных полостей 6 в бортах, днище, корме и носовой части. Объем и расположение полостей 6 определяется расчетом плавучести и устойчивости (SU 277633 E03B 3/00, 17.11.1970).
Недостатками указанных технических решений является сложность выполнения, монтажа устройств, а также их невысокое КПД.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение эффективной подачи воды из водоемов. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для подачи жидкости, включающем рабочее колесо со ступицей и ободом, на котором закреплена, по меньшей мере, одна воронка, согласно техническому решению, на ободе размещен, по меньшей мере, один гибкий шланг один конец которого сообщен с упомянутой воронкой, а другой со ступицей, внутри которой пропущена пустотелая ось, между втулкой и осью имеется герметизированная полость, в стенке пустотелой оси выполнены отверстия, а один из концов упомянутой оси выполнен открытым.
Противоположный конец пустотелой оси может быть снабжен заглушкой.
Рабочее колесо может быть оснащено лопатками.
Ступица и обод могут быть соединены между собой спицами.
Устройство может содержать, по крайней мере, три секции, каждая из которых включает три шланга и три воронки, один конец каждого из шлангов сообщен со ступицей, а другой с одной из воронок.
Воронка может быть оснащена сеткой.
Воронка или шланг вблизи воронки могут иметь отверстие для выхода воздуха.
Каждый гибкий шланг может включать, по меньшей мере, один виток, намотанный на обод колеса.
Пустотелая ось может быть выполнена в виде трубки. Трубка может быть выполнена из металла или пластмассы.
Для герметизации полости между пустотелой осью и ступицей, между ними могут быть размещены упругие уплотнительные прокладки.
Каждая уплотнительная прокладка может быть оснащена уплотнительными кольцами, расположенными частично в теле прокладки.
Устройство может быть снабжено рамой или опорами, на которых неподвижно закреплены концы пустотелой оси.
Ступица может быть выполнена в виде цилиндрической втулки и может иметь отверстия для входа, по меньшей мере, одного шланга.
Устройство может быть снабжено узлом подсоединения передачи для обеспечения вращения колеса от внешнего устройства.
Техническим результатом, достигаемым устройством, является обеспечение удобства монтажа и транспортировки устройства, адаптируемость его под различные условия, повышение КПД устройства.
На фиг.1 изометрический вид;
на фиг.2 схема работы устройства (вид сбоку);
на фиг.3 разрез А-А на фиг.2;
на фиг.4 воронки с присоединенным к ней шлангом; на фиг.5. изометрический вид ступицы с осью.
Устройство для подачи воды из реки использует для подачи воды энергию течения воды в реке или в любом другом русле (канале).
Проблема водоснабжения остается актуальной и в наше время. Существует множество видов насосных станций, использующих для подачи воды электроэнергию или различные виды топлива (бензин, солярку, мазут, газ). Электрические насосные станции малогабаритны, работают в автоматическом режиме, но им нужна электроэнергия (линии электропередач), разрешения и различные согласования с представителями электросетей, обеспечение электроизоляции.
Насосные станции, использующие двигатели внутреннего сгорания, и работающие на различных видах топлива, требуют постоянного контроля, экологически опасны из-за возможного разлива топлива и смазочных масел.
Предлагаемое устройство просто в изготовлении, не требует постоянного контроля и энергозатрат, полностью автономно и может устанавливаться в любом удобном месте.
Устройство было разработано для небольших фермерских, садово-огородных хозяйств расположенных вдоль небольших рек, течением 3-5 км/час (это скорость пешехода). Необходимая глубина ручья - 0,5 метра, ширина - от 1,5 метров, то - есть можно его установить даже на ручьях.
Устройство для подачи жидкости, включает рабочее колесо 1 со ступицей 2 и ободом 3, на котором для забора жидкости закреплена, по меньшей мере, одна воронка 4. На ободе размещен (намотан в несколько витков), по меньшей мере, один гибкий шланг 5 один конец которого сообщен с упомянутой воронкой 4, а другой со ступицей 2, внутри которой пропущена пустотелая ось 6. Колесо выполнено с возможностью вращения относительно пустотелой оси, которая закрепляется неподвижно в горизонтальном положении.
Между втулкой и осью имеется для прохода жидкости герметизированная полость 7. В стенке 8 пустотелой оси 6 для пропуска жидкости выполнены отверстия 9.
Один из концов 10 пустотелой оси для возможности выхода из него жидкости выполнен открытым. Противоположный конец пустотелой оси снабжен заглушкой 11.
Рабочее колесо для осуществления вращения течением оснащено лопатками 12.
Ступица 2 и обод соединены между собой спицами 13.
Устройство может работать и с одной секцией состоящей из воронки и шланга, но для обеспечения надлежащей производительности оно содержит, по крайней мере, три шланга 5 и три воронки 4. Один конец каждого из шлангов сообщен со ступицей, а другой с одной из воронок.
Производительность устройства увеличивают за счет количества секций. Начало каждой секции начинается воронкой и заканчивается входом в ступицу.
Ступица выполнена в виде цилиндрической втулки и имеет отверстия для входа шлангов.
Воронка оснащены сетками 14 для предотвращения засорения устройства. Воронка или шланг вблизи воронки имеет отверстие 15 для выхода воздуха.
Каждый гибкий шланг включает, по меньшей мере, один виток, намотанный на обод колеса.
Пустотелая ось выполнена в виде трубки, которая выполнена из металла или пластмассы.
Для герметизации полости 7 между пустотелой осью и ступицей, между ними размещены, упругие уплотнительные прокладки 16. Каждая уплотнительная прокладка оснащена уплотнительными кольцами 17, расположенными частично в теле прокладки и примыкающими к внешней поверхности пустотелой оси. Однако для герметизации может быть использовано любое другое из известных соединений, обеспечивающих герметизацию подвижных частей, одна из которых вращается относительно другой.
Устройство снабжено рамой или опорами 18, на которых неподвижно горизонтально закреплены концы пустотелой оси.
Устройство работает следующим образом. Устройство устанавливают в русло реки или ручья (фиг.2). Течение реки оказывает давление на лопатки, и колесо начинает вращаться, зачерпывая воронками воду (жидкость). По мере подъема каждой воронки над уровнем воды в реке, вода в воронке под действием силы тяжести поступает в шланг. Далее вода начинает циркулировать в шлангах в направлении противоположном вращению колеса, после чего она попадает внутрь полости 7 между пустотелой осью и ступицей колеса, откуда она поступает в пустотелую ось, из которой она под давлением выходит из устройства в выходной патрубок (на чертежах условно не показан) к водонапорной башне, расходной емкости, оросительной системе и т.д.). Каждая воронка в процессе вращения колеса поочередно захватывает то воду, то воздух, новые порции воды проталкивают предыдущие. Между порциями воды в каждом шланге образуются пробки из воздуха. За счет того, что вода и воздух попеременно попадают из шланга в полость 7 между ступицей колеса и осью в устройстве происходит довольно интенсивная аэрация воды забираемой из реки, что улучшает характеристики воды. Данный эффект может быть очень полезен, например, при осуществлении водоснабжения искусственных водоемов для разведения рыбы.
Воронка увеличивает заполнение труб, при вращении колеса и уменьшает глубину погружения рабочей части. Сзади воронки имеется небольшое отверстие, для выхода воздуха и быстрого заполнения трубы водой. Объем заливной воронки, предпочтительно, должен быть примерно равен проходному сечению используемого шланга, умноженному на диаметр колеса.
Сзади воронки имеется небольшое отверстие 15, для выхода воздуха и быстрого заполнения трубы водой.
Различные частицы, присутствующие в реке, задерживаются на сетке 14, которой оснащена каждая воронка 4.
Устройство было реализовано в опытной модели. Технические характеристики модели: вес - 6 кг, диаметр рабочего колеса - 0,75 метра, ширина - 0,1 метра (с лопатками - 0,2 м), высота подъема - 3,5 метра, производительность - 1500 литров в сутки. Рассчитано на течении 3-5 км/час, минимальная глубина потока 0,4 метра.
Предварительные расчеты показывают, что промышленная установка, с диаметром колеса от 2-х до 3,5 метров, при количестве секций (воронок и шлангов) 4-12 шт., при количестве витков шланга 4-6 шт.в каждой секции, диаметр шланга - 50 миллиметров, скорость потока - 3 км/час. За один оборот такое колесо подаст за 12-35 литров. За сутки устройство способно способна подать от 30 до 180 тонн воды в сутки, на высоту более 10 метров.
Устройство может использоваться совместно с другими устройствами для подачи воды из водоемов, где течение отсутствует. В этом случае устройство используют без лопаток и оснащают узлом подсоединения передачи для обеспечения вращения колеса от внешнего устройства. Так, например, устройство можно подсоединить к устройству, преобразующему энергию ветра (ветряку). В качестве передачи, соединяющей устройства можно использовать, например, ременную передачу, а в качестве узла подсоединения передачи, например, реборду, размещенную на ступице колеса (условно не показано).
Нужно добавить, что закон сохранения энергии в устройстве сохраняется неукоснительно. Энергия для вращения колеса берется из энергии течения потока воды, отсюда такой большой выбор параметров. Используя различные диаметры колеса, количество секций, количество витков в секции и сечения шланга, намотанного на обод можно получить любое устройство с необходимыми параметрами, практически, для любого водяного потока.