RU2138698C1

RU2138698C1 - Device for creation of rarefaction

Info

Publication number: RU2138698C1
Application number: RU95116875A
Authority: RU
Inventors: Э.А. Бишоф; А.В. Гинц; А.А. Тилк
Original assignee: Унитарное государственное предприятие Научный центр "СевНИИГиМ"
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1999-09-27

Abstract

FIELD: transfer of liquids by direct rarefaction of medium being handled; water raising and water discharging in drainage and irrigation. SUBSTANCE: device has uptake section of bellows, pipe line and downtake section of bellows made in form of tubes. Each tube of downtake section of bellows is placed inside uptake section of bellows made in form of overturned sleeve. It is provided with calibrated orifice. EFFECT: enhanced reliability at simultaneous simplification of construction. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области перекачивания жидкостей непосредственным воздействием разреженной среды и касается, в частности, вопроса водоподъема/водоотведения при проведении мелиоративных (осушение) и водохозяйственных (водоснабжение) работ. The invention relates to the field of pumping liquids by direct exposure to a rarefied medium and relates, in particular, to the issue of water lifting / water disposal during reclamation (drainage) and water management (water supply) works.

Известно устройство для водоподъема и отведения избыточных почвенно-грунтовых вод вакуумированием скважин, включающее вакуум-насос, установленный на поверхности земли, погружной насос, помещенный в скважину, напорный трубопровод которого выведен на поверхность земли /1/. A device for lifting and discharging excess soil and ground water by evacuating wells, including a vacuum pump mounted on the surface of the earth, a submersible pump placed in the well, the pressure pipe which is brought to the surface of the earth / 1 /.

Основными недостатками известного устройства является сложность конструкции, высокая стоимость оборудования и большая энергоемкость. The main disadvantages of the known device is the design complexity, high cost of equipment and high energy consumption.

Известно устройство для реализации способа создания разрежения в замкнутом объеме, принятое нами за прототип, содержащее восходящие, горизонтальные и нисходящие участки сифона, соединенные через ресивер, трубопровод и дозатор с камерой /2/. A device for implementing a method of creating a vacuum in a closed volume, adopted by us as a prototype, containing ascending, horizontal and descending sections of the siphon, connected through a receiver, pipeline and dispenser to the camera / 2 /.

Устройство позволяет повысить эффективность транспортирования из замкнутого объема газа путем импульсного воздействия расхода жидкости, формируемого в виде капиллярного потока. The device allows to increase the efficiency of transportation from a closed volume of gas by means of a pulsed effect of a fluid flow formed in the form of a capillary flow.

Недостатками известного устройства являются как сложность конструкции, связанная с необходимостью ступенчатого увеличения подачи дозы газовой среды, так и низкая надежность, обусловленная тем, что при подаче газа в горизонтальной участок сифона любое незначительное превышение дозы газовой среды относительно предыдущего значения приводит к разрядке сифона. The disadvantages of the known device are both the complexity of the design associated with the need for a stepwise increase in the dose of the gas medium, and low reliability due to the fact that when the gas is supplied to the horizontal section of the siphon, any slight excess of the dose of the gas medium relative to the previous value leads to the discharge of the siphon.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков - повышение надежности устройства при упрощении его конструкции. The aim of the invention is to remedy these disadvantages - improving the reliability of the device while simplifying its design.

Поставленная цель достигнута тем, что в устройстве для создания разрежения в замкнутом объеме, включающем восходящий участок сифона, трубопровода и нисходящий участок сифона, выполненный в виде трубок, согласно изобретению каждая трубка нисходящего участка сифона помещена внутри восходящего участка сифона, выполненного в виде опрокинутого стакана, и снабжена калиброванным отверстием. The goal is achieved in that in the device for creating a vacuum in a closed volume, including the upstream section of the siphon, the pipeline and the downstream section of the siphon, made in the form of tubes, according to the invention, each tube of the downstream section of the siphon is placed inside the upstream section of the siphon, made in the form of an overturned glass, and equipped with a calibrated hole.

Устройство для создания разрежения в замкнутом объеме изображено схематически на чертеже (разрез по оси устройства). A device for creating a vacuum in a closed volume is shown schematically in the drawing (section along the axis of the device).

Восходящий участок сифона, выполненный в виде опрокинутого стакана 1, опущен открытой частью под уровень жидкости водотока, имеющего перепад уровней между верхним 2 и нижним 3 его бьефами таким образом, что выше уровня жидкости в полости стакана образуется герметичная емкость 4, заполненная воздухом. The ascending section of the siphon, made in the form of an overturned glass 1, is lowered by the open part under the liquid level of the watercourse, which has a level difference between the upper 2 and lower 3 of its downflows in such a way that an airtight container 4 is formed above the liquid level in the glass cavity.

Нисходящий участок сифона, выполнен в виде трубок 5а, 5б, 5в и 5г, каждая из которых имеет калиброванное отверстие соответственно 6а, 6б, 6в и 6г. Отверстие 6а трубки 5а расположено ниже уровня жидкости в стакане 1. Выход всех трубок 5 помещен под уровень жидкости нижнего бьефа 3 водотока. The descending section of the siphon is made in the form of tubes 5a, 5b, 5c and 5g, each of which has a calibrated hole 6a, 6b, 6c and 6g, respectively. The hole 6a of the tube 5a is located below the liquid level in the glass 1. The output of all tubes 5 is placed under the liquid level of the downstream side 3 of the watercourse.

Стакан 1 в верхней его части снабжен воздушным трубопроводом 7 с краном 8. The glass 1 in its upper part is equipped with an air pipe 7 with a crane 8.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При опускании открытой части стакана 1 под уровень жидкости верхнего бьефа 2 водотока в полости стакана (при закрытом кране 8 воздушного трубопровода 7) образуется герметичная емкость 4, заполненная воздухом. Поскольку калиброванное отверстие 6а трубки 5а нисходящего участка сифона расположено ниже уровня жидкости в стакане, то при определенной величине напора воды над ним, численно равной величине сопротивления на входе жидкости в трубу 5а, начинается ток жидкости по нисходящему ее участку - сифон включается в работу. When lowering the open part of the glass 1 to the liquid level of the upper pool 2 of the watercourse in the cavity of the glass (with the closed valve 8 of the air pipe 7), a sealed container 4 is filled with air. Since the calibrated hole 6a of the tube 5a of the descending section of the siphon is located below the liquid level in the glass, then at a certain water pressure above it, numerically equal to the resistance at the liquid inlet to the pipe 5a, the flow of liquid through its descending section begins - the siphon is turned on.

При отводе воды по трубке 5а из-под уровня жидкости, заключенной в полости стакана 1, происходит захват (подсос) воздуха из герметичной емкости 4 через верхний открытой конец трубки 5а нисходящим потоком жидкости и его транспортирование в составе водовоздушной смеси под уровнем жидкости нижнего бьефа 3 водотока. When water is drained through the tube 5a from below the liquid level enclosed in the cavity of the glass 1, air is seized (suctioned) from the sealed container 4 through the upper open end of the tube 5a in a downward flow of liquid and transported as a part of the air-water mixture below the liquid level of the downstream 3 watercourse.

Вследствие происходящего отвода воздуха в герметичной емкости 4 стакана 1 возникает разрежение, сопровождающееся подъемом уровня жидкости в ней над уровнем воды верхнего бьефа на высоту, соответствующую величине максимально возможного вакуума, развиваемого трубкой 5а нисходящего участка сифона. При этом темпы подъема уровня жидкости в полости герметичной емкости 4 стакана 1 определяются как диаметром трубки 5а нисходящего участка сифона, так и диаметром калиброванного отверстия 6а в ней. Одновременно с подъемом уровня жидкости в полости стакана 1 относительно уровня воды верхнего бьефа 2 водотока происходит подъем уровня воды во всех трубках 5 (б, в, г) нисходящего участка сифона на высоту, соответствующую величине разрежения в полости стакана 1. Due to the air evacuation in the sealed container 4 of the cup 1, a vacuum occurs, accompanied by a rise in the liquid level above the water of the upstream pool to a height corresponding to the maximum possible vacuum developed by the tube 5a of the descending section of the siphon. In this case, the rate of rise of the liquid level in the cavity of the sealed container 4 of the cup 1 is determined by both the diameter of the tube 5a of the descending section of the siphon and the diameter of the calibrated hole 6a in it. Simultaneously with the rise in the liquid level in the cavity of the beaker 1 relative to the water level of the upper pool 2 of the watercourse, the rise of the water level in all tubes 5 (b, c, d) of the descending section of the siphon to a height corresponding to the amount of rarefaction in the cavity of the beaker 1 occurs.

При подъеме уровня жидкости в герметичной емкости 4 стакана 1 выше калиброванного отверстия 6б трубки 5б (на высоту, превышающую величину сопротивления жидкости на вход в отверстие 6б) она включается в работу с образованием и отведением водовоздушной смеси аналогично первой. При этом происходит дальнейший подъем уровня жидкости в герметичной емкости 4 стакана 1. When the liquid level rises in a sealed container 4 cups 1 above the calibrated hole 6b of the tube 5b (to a height exceeding the value of the liquid resistance at the entrance to the hole 6b), it is included in the work with the formation and discharge of the air-water mixture similar to the first. In this case, a further rise in the liquid level in the sealed container 4 cup 1.

Циклы включения в работу каждой из последующих трубок 5в, г нисходящего участка сифона, имеющих калиброванные отверстия 6в, г повторяются аналогично до полной реализации заранее заданной величины разрежения в полости устройства, ограниченной лишь величиной максимально возможной высоты поднятия жидкости сифоном, теоретически составляющей около 10 метров водного столба. Cycles for the operation of each of the subsequent tubes 5c, d of the descending section of the siphon with calibrated holes 6c, d are repeated similarly until the predetermined vacuum in the device cavity is fully realized, limited only by the maximum possible height of the liquid lifting by the siphon, theoretically about 10 meters water pillar.

При естественном или искусственном снижении уровня жидкости в верхнем бьефе 2 водотока ниже открытого конца стакана 1 устройство разрежается и вновь автоматически включается в работу при восстановлении уровня воды в верхнем бьефе 2 водотока на прежней отметке. With a natural or artificial decrease in the liquid level in the upper pool 2 of the watercourse below the open end of the glass 1, the device is rarefied and automatically switches back on when the water level in the upper pool 2 of the watercourse is restored to the previous level.

Предлагаемое устройство, используя малую величину перепада уровней жидкости между верхним 2 и нижним 3 бьефами естественного или искусственного водотока, позволяет развить и длительное время поддерживать заранее заданную величину разрежения (вакуума) в его полости, существенно превышающую величину перепада уровней между бьефами. The proposed device, using a small difference in liquid levels between the upper 2 and lower 3 downstream of a natural or artificial stream, allows you to develop and maintain a predetermined vacuum (vacuum) in its cavity for a long time, significantly exceeding the level difference between the downstream.

При соединении полости 4 стакана 1 при помощи воздушного трубопровода 7, снабженного краном 8, с любой герметичной емкостью устройство позволяет обеспечить либо создание в ней необходимой величины разрежение, например, для зарядки и поддержания работоспособности водоотводящих сифонов путем отсасывания находящегося в их полости и выделяющегося из транспортируемой жидкости воздуха, либо подъем жидкости на заранее заданную высоту путем непосредственного воздействия разреженной среды, например, заполнение герметичной накопительной емкости водонапорной башни. When connecting the cavity 4 of the cup 1 using an air pipe 7 equipped with a valve 8 with any sealed container, the device allows either to create a vacuum in it of the required size, for example, to charge and maintain the operability of the drainage siphons by aspirating the cavity located in their cavity and released from the transported air liquid, or raising the liquid to a predetermined height by direct exposure to a rarefied medium, for example, filling a sealed storage tank ty of the water tower.

Размещение каждой трубки нисходящего участка сифона внутри восходящего участка сифона, выполненного в виде опрокинутого стакана, и снабжение их калиброванными отверстиями, позволяет отказаться от использования в устройстве движущихся частей, что резко повышает надежность его работы, при значительном упрощении конструкции, поскольку отказ в работе устройства может иметь место лишь при нарушении герметичности полости стакана. Placing each tube of the descending section of the siphon inside the ascending section of the siphon, made in the form of an overturned glass, and supplying them with calibrated holes, eliminates the use of moving parts in the device, which dramatically increases the reliability of its operation, with a significant simplification of the design, since failure of the device can take place only in case of violation of the tightness of the glass cavity.

Поскольку включение и выключение устройства осуществляется автоматически при повышении и понижении уровня жидкости водотока относительно положения первого калиброванного отверстия в трубке нисходящего участка сифона, оно позволяет синхронизировать работу, например, комплекса отводящих почвенно-грунтовую воду сифонов с периодами выпадания атмосферных осадков повышенной интенсивности на массивах осушения или включение в работу дренажа орошаемых земель с проведением поливов. Since the device is turned on and off automatically when the watercourse liquid level rises and falls with respect to the position of the first calibrated hole in the tube of the downstream siphon section, it allows you to synchronize the work of, for example, a complex of siphons that discharge ground-water from periods of high intensity precipitation on dehumidification arrays or inclusion in the work of drainage of irrigated lands with irrigation.

Предлагаемое устройство для создания разрежения при утилизации стока водотоков, имеющих небольшой перепад уровней воды между бьефами (порядка 0,6 - 1,2 метра) позволяет интенсифицировать работу целого ряда водоподъемных/водоотводящих сооружений, например сифонных водоотводов (при снижении объемов земляных работ - уменьшении глубины заложения отводящих воду каналов). The proposed device for creating a vacuum when disposing of the flow of streams having a small difference in water levels between the downstream areas (of the order of 0.6 - 1.2 meters) allows you to intensify the work of a number of water-lifting / water-discharge structures, for example, siphon drainage systems (with a decrease in the volume of excavation work - a decrease in depth the laying of water-draining channels).

Устройство бесшумно, экологически безопасно и может найти применение во всех отраслях народного хозяйства, где есть необходимость в использовании вакуума, величина которого не превышает 6 - 8 метров водного столба, например, в качестве заряжающего устройства для более мощных установок, требующих для включения в работу предварительного заполнения их полости водой (сифонов, насосов и др.). The device is silent, environmentally safe and can be used in all sectors of the economy where there is a need to use a vacuum, the value of which does not exceed 6 - 8 meters of water column, for example, as a charging device for more powerful installations that require preliminary filling their cavities with water (siphons, pumps, etc.).

Предлагаемое устройство было изготовлено и прошло лабораторные испытания в лаборатории гидромелиорации ГНЦ СевНИИГиМ. В результате испытаний получены зависимости для определения шага размещения и диаметра калиброванных отверстий трубок нисходящего участка сифона, а также определена производительность устройства по воздухоотведению/водоподъему при перепадах уровней воды между верхним и нижним бьефами водотока в пределах от 50 до 130 сантиметров. The proposed device was manufactured and passed laboratory tests in the laboratory of land reclamation SSC SevNIIIGiM. As a result of the tests, dependencies were obtained for determining the placement step and the diameter of the calibrated holes of the tubes of the descending section of the siphon, as well as the productivity of the device for air removal / water lifting with differences in water levels between the upper and lower concretes of the watercourse in the range from 50 to 130 centimeters.

Источники информации
1. Б.М. Дегтярев. Дренаж в промышленном и гражданском строительстве. М, Стройиздат. 1990. с. 197 рис. V.16.б.Sources of information
1. B.M. Degtyarev. Drainage in industrial and civil engineering. M, Stroyizdat. 1990. p. 197 images V.16.b.

2. А.с. СССР N 1355772 М. кл. F 04 F 10/02, БИ N 44 1987 г. 2. A.S. USSR N 1355772 M. cl. F 04 F 10/02, BI N 44 1987

Claims

A device for creating a vacuum in a closed volume, including an upstream section of the siphon, a pipe and a downstream section of the siphon, made in the form of tubes, characterized in that each tube of the downstream section of the siphon is placed inside the upstream section of the siphon, made in the form of an overturned glass, and equipped with a calibrated hole.