СПОСОБ ПОДЪЕМА ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
WATER LIFTING METHOD, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к насосостроению, а именно к способам подъема воды эрлифтом, и может быть использовано при проектировании гидротранспортных систем, строительстве и эксплуатации систем водоснабжения на селе и при изыскательских работах.
Известен способ подъема воды с помощью абиссинских колодцев и устройство для подъема воды в виде абиссинского колодца (см. О.Н.Долин. Колодцы и скважины своими руками, 1986 г., рис.18). По этому способу в грунт забивают перфорированную стальную трубу с острым наконечником и вакуумируют ее с помощью поршневых и центробежных насосов. Устройство для подъема воды в содержит перфорированную стальную трубу с острым наконечником, которую на дневной поверхности соединяют со всасом насоса. Недостаток способа и устройства заключается в ограниченной высоте подъема воды до 8 м, а теоретически до 10 м.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ подъема воды с помощью всасывающего эрлифта и устройство всасывающего эрлифта (см. Рычагов В.В., Флоринский М.М. Насосы и насосные станции. - М., Колос, 1975, с.140). По способу предоставляют возможность входа воздуха из атмосферы в вакуумированную водоподъемную трубу. При этом вес поднимаемой водовоздушной смеси уменьшается, высота подъема увеличивается. Устройство всасывающего эрлифта содержит водоподъемную трубу, перфорированную на расстоянии от ее нижнего конца, равном погружению ее в воду. Верхний конец трубы соединен со всасом насоса. За счет вакуума, создаваемого насосом, вода полным сечением трубы поднимается от уровня свободной поверхности воды в резервуаре до перфорации в трубе. Выше до дневной поверхности вода движется в смеси с воздухом. За счет этого общая высота подъема воды превышает 10 м.
Недостаток способа подъема воды заключается в том, что ввод воздуха для аэрации производится выше свободной поверхности воды в водоеме и этим ограничивается высота подъема воды. Ведь часть энергии вакуума в этом случае затрачивается на подъем воды до уровня аэрации полным сечением.
Задача изобретения - увеличение высоты подъема воды из колодцев и скважин.
Технический результат в части способа достигается тем, что подъем воды осуществляют вакуумированием подъемной трубы и насыщением воды в подъемной трубе воздухом, согласно изобретению вакуумирование производят водокольцевым насосом, а насыщение воды воздухом производят путем проникновения воздушных струй воздуха рассредоточено по образующей подъемной трубы с увеличением расхода каждой воздушной струи в направлении сверху вниз по глубине стакана, изолирующем узел аэрации от водоема, и регулируют поступление воды в подъемную трубу калиброванным отверстием в днище стакана.
Это позволяет увеличить высоту подъема воды всасывающим эрлифтом до 100 метров.
Технический результат в части устройства достигается тем, что в устройстве, содержащем вакуумный насос и водоподъемную трубу, перфорированную на всасе в нее, согласно изобретению в качестве вакуумного насоса использован водокольцевой насос, а водоподъемная труба снабжена на всасе в нее стаканом с калиброванным отверстием в днище, при этом водоподъемная труба в пределах длины стакана перфорирована по образующей с увеличением диаметра отверстий по направлению сверху вниз.
Площадь поперечного сечения каждого вышерасположенного отверстия в 5…10 раз, то есть почти на порядок меньше площади поперечного отверстия соседнего снизу.
Пример осуществления способа.
Воду поднимают следующим образом. В скважину спускают водоподъемную трубу со стаканом, 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 скважине на такую глубину, чтобы вода не заливалась через верхний край стакана. Длина стакана принимается равной или больше величины снижения уровня воды в скважине в процессе ее подъема.
Затем включают водокольцевой насос. Внутри водоподъемной трубы понижается давление и вода в ней поднимается на некоторую высоту, перетекая из стакана. При этом верхнее боковое отверстие самого малого диаметра в водоподъемной трубе обнажается от воды и через него воздух устремляется внутрь 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 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.
Таким образом, обеспечивается подъем воды всасывающим эрлифтом.
На чертеже изображено устройство всасывающего эрлифта.
Устройство содержит кольцевой вакуумный насос 1, включающий рабочее колесо 2, водяное вращающееся кольцо 3, всасывающий канал 4, рабочие камеры 5, нагнетательный канал 6. Всасывающий канал 4 соединен с водоподъемной трубой 7, а нагнетательный канал 6 с нагнетательным трубопроводом 8, имеющим вертикальный участок 9. Нижний конец водоподъемной трубы снабжен стаканом 10 с калиброванным отверстием 11 в его днище. Нижний конец водоподъемной трубы 7, размещенный в стакане 10, имеет перфорацию по образующей. Диаметр радиальных отверстий 12 увеличивается в направлении сверху вниз.
Устройство работает следующим образом. В колодец или скважину опускается водоподъемная труба 7 таким образом, чтобы верхний торец стакана 10 был выше статического уровня воды. Затем включается в работу водокольцевой насос 1. Когда эксцентрично установленное рабочее колесо 2 начинает вращаться, то водяное кольцо 3 тоже вращается и располагается концентрично корпусу 1. При этом между зубьями колеса 2 формируются рабочие камеры 5. По направлению вращения колеса сначала объем рабочей камеры увеличивается из-за отхода слоя воды. Это понижает давление в рабочей камере. В водоподъемной трубе 7 формируется перепад давления, направленный снизу вверх, за счет которого поднимается водовоздушная смесь из скважины. После поворота рабочего колеса на 180 градусов объем этой рабочей камеры начинает уменьшаться и находящаяся в нем водовоздушная смесь начинает выталкиваться в нагнетательный трубопровод 8 и далее в сборную емкость, не показанную на чертеже.
Таким образом, осуществляется подъем воды из скважины.