RU2582727C1

RU2582727C1 - Device for lifting water

Info

Publication number: RU2582727C1
Application number: RU2015107348/06A
Authority: RU
Original assignee: Таран Анатолий Петрович
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-04-27

Abstract

FIELD: pumps.

SUBSTANCE: invention relates to pump engineering and can be used in hydro transport and power systems, as well as in water supply. Proposed water lifting device comprises submerged water lifting device body and its drive. Includes housing with suction valve, in which said body is installed with annular clearance for fluid lifting. Submerged body has length more than its diameter, but less than depth of reservoir filling and diameter from 0.5 to 0.95 of housing diameter. Its weight, taking into account weight of liquid column above water, is more than water buoyancy force acting on it during immersion. Submerged body top end additionally comprises rigid perforated disk, on which there is solid disk of deformable material with possibility of deformation or move vertically along axis of symmetry of body.

EFFECT: device makes it possible to lift water with reduced power consumption due to reduction of propellant body length.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при проектировании гидротранспортных и энергетических систем.The invention relates to the field of pump engineering and can be used in the design of hydrotransport and energy systems.

Известен способ подъема воды путем опускания водоподъемного устройства под уровень воды в водоеме (SU 1043365 А, 23.09.1983).A known method of raising water by lowering a water-lifting device under the water level in a reservoir (SU 1043365 A, 09/23/1983).

Недостатком этого способа является отсутствие значительного влияния опускаемого под уровень воды водоподъемного устройства на повышение уровня свободной поверхности воды в водоеме.The disadvantage of this method is the absence of a significant effect of the water-lifting device lowered under the water level on increasing the level of the free surface of the water in the reservoir.

Более близким к изобретению является способ подъема воды, при котором предварительно в водоеме с помощью корпуса, например в форме трубы, выделяют ограниченный объем воды, сравнимый с объемом погружаемого водоподъемного устройства или его части, в который и погружают водоподъемное устройство. В этом случае вода из водоема или резервуара вытесняется вверх (SU 1010228 А, 1983).Closer to the invention is a method of lifting water, in which a limited volume of water comparable to the volume of a submerged water-lifting device or a part thereof into which a water-lifting device is immersed is previously isolated in a pond using a body, for example in the form of a pipe. In this case, water is pushed up from the reservoir or reservoir (SU 1010228 A, 1983).

Недостаток этого способа заключается в том, что погружаемое водоподъемное устройство вытесняет воду лишь на высоту, ограниченную длиной воздуховода, которая не достигает высотной отметки водопотребителя, а вода, попадающая через воздуховод в поднимающийся поток по водоподъемной трубе, снижает запас энергии рабочей струи.The disadvantage of this method is that the submerged water-lifting device displaces water only to a height limited by the length of the air duct, which does not reach the height of the water consumer, and the water entering the rising stream through the water pipe through the air duct reduces the energy supply of the working jet.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ подъема воды, заключающийся в вытеснении воды погружающимся в нее телом водоподъемника. При этом воду предварительно помещают в корпус, сравнимый по размерам с погружающимся в него телом, а тело выполнено в виде сплошного цилиндра, равного по длине с длиной корпуса ( RU 2431059 С1, 10.10. 2011).Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved effect is a method of lifting water, which consists in displacing water by the body of the waterlift plunging into it. In this case, water is preliminarily placed in a housing comparable in size to the body immersed in it, and the body is made in the form of a continuous cylinder, equal in length to the length of the housing (RU 2431059 C1, 10.10. 2011).

Недостатком этого способа является то, что при подъеме воды из колодцев и скважин погружаемое тело оказывается большого веса, препятствующего выполнению водоподъемных операций. Так, при диаметре корпуса 200 мм и высоте подъема воды 20 м вес погружаемого тела достигает более тонны. И хотя подъему такого тела способствует выталкивающая сила гидростатического давления, все равно требуются мощные подъемные устройства, осложняющие процесс водоподъема. Кроме того, такое длинное погружаемое тело трудно изготавливать и размещать в скважине, и материальные затраты на его изготовление очень существенны.The disadvantage of this method is that when lifting water from wells and wells, the submerged body is of a large weight, which impedes the implementation of water-lifting operations. So, with a case diameter of 200 mm and a height of water rise of 20 m, the weight of the immersed body reaches more than a ton. And although the buoyancy of hydrostatic pressure contributes to the lifting of such a body, powerful lifting devices that complicate the process of water lifting are still required. In addition, such a long immersed body is difficult to manufacture and place in the well, and the material costs for its manufacture are very significant.

Задача изобретения снизить не менее чем на порядок вес погружаемого тела и этим облегчить работу водоподъемника и увеличить производительность.The objective of the invention is to reduce by at least an order of magnitude the weight of the immersed body and thereby facilitate the operation of the water lift and increase productivity.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для подъема воды, включающем погружаемое тело водоподъемника и средства для осуществления его движения, содержащем корпус со всасывающим клапаном, в котором установлено это тело с образованием кольцевого зазора для подъема жидкости, погружаемое тело имеет длину более его диаметра, но менее глубины наполнения водоема и диаметр от 0,5 до 0,95 диаметра корпуса, а его вес, с учетом веса столба жидкости воды над ним, больше выталкивающей силы воды, действующей на него при погружении, при этом погружаемое тело на верхнем торце дополнительно содержит жесткий перфорированный диск, на котором расположен сплошной диск из деформируемого материала с возможностью деформации или перемещения по вертикали вдоль оси симметрии тела.The technical result is achieved in that in a device for lifting water, including an immersed body of a water lift and means for carrying out its movement, comprising a body with a suction valve in which this body is installed with the formation of an annular gap for lifting liquid, the immersed body has a length greater than its diameter, but less than the depth of filling of the reservoir and the diameter is from 0.5 to 0.95 of the diameter of the body, and its weight, taking into account the weight of the column of water liquid above it, is greater than the buoyancy force of water acting on it when immersed, while the immersed body at the upper end additionally contains a rigid perforated disk on which there is a continuous disk of deformable material with the possibility of deformation or movement vertically along the axis of symmetry of the body.

Таким образом, в способе подъема воды или другой жидкости, включающем вытеснение воды погружением тела водоподъемника с предварительной изоляцией корпусом ограниченного объема воды, согласно изобретению длину погружаемого тела выполняют равной не менее диаметра этого тела и не более глубины наполнения водоема. При этом погружаемое тело может быть соединено с подъемным устройством гибким тросом. А для ограничения или предотвращения перетоков воды при подъеме погружаемого тела последнее снабжено уплотнением на верхнем торце погружаемого тела в виде плоского перфорированного диска, на котором расположен плоский сплошной диск из деформируемого материала, например резины. Диски могут быть скреплены между собой в одной точке на оси симметрии погружаемого тела.Thus, in the method of lifting water or other liquid, including displacing water by immersion of a body of a water lift with preliminary isolation of a limited volume of water by the body, according to the invention, the length of the body to be immersed is equal to not less than the diameter of this body and not more than the depth of filling of the reservoir. In this case, the immersed body can be connected to the lifting device with a flexible cable. And to limit or prevent water overflows when lifting the immersed body, the latter is equipped with a seal on the upper end of the immersed body in the form of a flat perforated disk on which there is a flat solid disk made of a deformable material, such as rubber. Disks can be fastened together at one point on the axis of symmetry of the immersed body.

Пример осуществления способаAn example of the method

Воду поднимают следующим образом. В естественном водоеме или искусственном резервуаре с помощью корпуса со всасывающим клапаном (на схеме не показано) выделяют часть жидкости водоема с установкой корпуса на дно водоема. Затем в корпус, например, в виде трубы погружают тело водоподъемника, например, в виде сплошного цилиндра длиною более величины его диаметра, но меньше глубины жидкости в водоеме. Меньшая граница длины погружаемого тела обуславливается необходимостью стабилизации погружаемого тела при движении. Большая граница длины погружаемого тела ограничивается глубиной наполнения водоема потому, что дальнейшее увеличение длины не приводит к увеличению объема вытесняемой жидкости. Погружаемое тело подвешено на коротком плече рычага подъемного устройства с помощью гибкого троса. При погружении тела водоподъемника вода вытесняется из корпуса вверх по кольцевому зазору между стенками корпуса и погружаемого тела водоподъемника. Если за один цикл погружения вода в корпусе не достигла отвода водопотребителя, то совершают второй цикл. При подъеме погружаемого тела вверх ниже его в корпусе формируется пониженное давление, которое может быть и ниже атмосферного. Поэтому под действием гидростатического давления в водоеме открывается всасывающий клапан и вода из водоема занимает освободившееся место в корпусе. При очередном погружении тела водоподъемника вода в корпусе перетекает выше погрузившегося тела. Эта операция повторяется. На этом операции по подготовке устройства к подъему воды заканчиваются.The water is raised as follows. In a natural reservoir or artificial reservoir, a part of the reservoir’s liquid is isolated using a housing with a suction valve (not shown in the diagram) with the housing installed on the bottom of the reservoir. Then, in the case, for example, in the form of a pipe, the body of the water lift is immersed, for example, in the form of a continuous cylinder with a length greater than its diameter, but less than the depth of the liquid in the reservoir. A smaller boundary of the length of the immersed body is determined by the need to stabilize the immersed body during movement. A large boundary of the length of the immersed body is limited by the depth of the reservoir because the further increase in length does not lead to an increase in the volume of the displaced fluid. The immersed body is suspended on a short shoulder of the lever of the lifting device using a flexible cable. When the body of the water lift is immersed, water is forced out of the body up the annular gap between the walls of the body and the body of the water lift submersible. If during one dive cycle the water in the casing has not reached the tap of the water consumer, then the second cycle is performed. When the immersed body rises below it, a lower pressure is formed in the body, which may be lower than atmospheric pressure. Therefore, under the influence of hydrostatic pressure in the reservoir, the suction valve opens and water from the reservoir occupies the vacant space in the housing. At the next immersion of the body of the water lift, water in the body flows above the submerged body. This operation is repeated. This completes the operation of preparing the device for raising water.

При последующем подъеме тела водоподъемника вода из корпуса будет вытесняться в отвод потребителя, а при погружении тела перетекать в корпусе выше погрузившегося тела. Таким образом, воду поднимают как при погружении тела водоподъемника, так и при подъеме тела водоподъемника. Вода, размещенная в корпусе водоподъемника выше погружаемого тела, может быть вся поднята при подъеме тела до отвода водопотребителя. Это наряду со снижением веса тела водоподъемника увеличивает надежность и производительность водоподъема.With the subsequent lifting of the body of the water lift, water from the body will be displaced into the consumer's outlet, and when the body is immersed, flow in the body above the submerged body. Thus, the water is raised both when the body of the water lift is submerged, and when the body of the water lift is lifted. Water placed in the body of the water lift above the body to be immersed can be completely lifted when the body is lifted to the outlet of the water consumer. This, along with a decrease in the body weight of the lift, increases the reliability and productivity of the lift.

Длину погружаемого тела принимают больше величины его диаметра, но менее глубины водоема при установке корпуса на дно водоема, При этом должен соблюдаться закон Архимеда. То есть вес погружаемого тела с учетом веса столба жидкости воды над ним должен быть больше выталкивающей силы воды, действующей на него при погружении. Причем для уменьшения гидравлического сопротивления погружению тела его диаметр принимают в пределах от 0,5 до 0,95 от диаметра корпуса. Больший предел величины диаметра определяется необходимостью стабилизации движения погружаемого тела в корпусе, а меньший предел обуславливается необходимостью снижения гидравлических сопротивлений при перетоке жидкости из области ниже погружаемого тела в область выше погружаемого тела.The length of the immersed body takes more than its diameter, but less than the depth of the pond when installing the body on the bottom of the pond, In this case, the law of Archimedes must be observed. That is, the weight of the immersed body, taking into account the weight of the column of water liquid above it, should be greater than the buoyancy force of water acting on it when immersed. Moreover, to reduce the hydraulic resistance to immersion of the body, its diameter is taken in the range from 0.5 to 0.95 of the diameter of the body. A larger limit on the diameter is determined by the need to stabilize the movement of the immersed body in the body, and a smaller limit is due to the need to reduce hydraulic resistance when the fluid flows from the area below the immersed body to the area above the immersed body.

Устройство для подъема воды изображено на прилагаемых чертежах.A device for lifting water is shown in the accompanying drawings.

На фиг. 1 показана схема водоподъемного устройства во время движения погружаемого тела вниз, на фиг.2 показана схема водоподъемного устройства при движении погружаемого тела вверх.In FIG. 1 shows a diagram of a water-lifting device during the movement of an immersed body downward, FIG. 2 shows a diagram of a water-lifting device when an immersed body moves up.

Устройство содержит корпус 1 с всасывающим клапаном (на схеме не показано), погружаемое тело 2, отвод для водопотребителя 3, подъемник 4 погружаемого тела. На верхнем торце погружаемого тела расположен перфорированный жесткий диск 5, а на нем сплошной деформируемый диск 6, скрепленные между собой и погружаемым телом в одной точке на оси симметрии погружаемого тела.The device comprises a housing 1 with a suction valve (not shown in the diagram), a submersible body 2, an outlet for a water consumer 3, an elevator 4 of the submerged body. On the upper end of the immersed body is a perforated hard disk 5, and on it is a continuous deformable disk 6, fastened together with each other and the immersed body at one point on the axis of symmetry of the immersed body.

Устройство работает следующим образом. Корпус 1 устанавливают в открытом водоеме, колодце или скважине. Над корпусом 1 монтируют подъемник 4 погружаемого тела 2 и с помощью гибкого троса закрепляют на нем само погружаемое тело 2. На этом подготовка к работе устройства для подъема воды заканчивается. Для подъема воды погружаемое тело 2 опускают в корпус 1. Опускаясь в корпус 1 под действием своей силы тяжести, тело 2 может опуститься на дно корпуса 1, а может быть зафиксировано подъемным устройством 4 на определенной глубине. Погружаемое тело 2 вытесняет воду из корпуса 1 по кольцевому зазору между стенками корпуса 1 и боковыми стенками погружаемого тела 2. При этом давление в воде ниже погружаемого тела 2 от веса этого тела превышает давление воды выше погружаемого тела. Поэтому деформируемый диск отгибается вверх и пропускает воду. При этом тело 2 опускается вниз по корпусу 1.The device operates as follows. The housing 1 is installed in an open pond, well or well. A lift 4 of the immersed body 2 is mounted above the housing 1 and, using a flexible cable, the immersed body 2 itself is fixed on it. This completes the preparation for the operation of the device for lifting water. To raise water, the immersed body 2 is lowered into the housing 1. Sinking into the housing 1 under the action of its gravity, the body 2 can sink to the bottom of the housing 1, and can be fixed by a lifting device 4 at a certain depth. The immersed body 2 displaces water from the housing 1 along the annular gap between the walls of the housing 1 and the side walls of the immersed body 2. In this case, the pressure in the water below the immersed body 2 from the weight of this body exceeds the pressure of the water above the immersed body. Therefore, the deformable disk bends up and passes water. In this case, the body 2 descends down the housing 1.

При подъеме тела 2 вверх поднимается вверх и вода, расположенная выше погружаемого тела. При этом под погружаемым телом формируется пониженное давление. Поэтому давление в жидкости выше погружаемого тела превышает давление в корпусе ниже погружаемого тела. При этом деформируемый диск ложится на плоский перфорированный диск, закрывая все каналы для перемещения жидкости. Жидкость из области корпуса над погружаемым телом не может перетекать в область корпуса ниже погружаемого тела и погружаемым телом 2 перемещается вверх до отвода потребителя 3. Для большей надежности уплотнения скользящего контакта деформируемый диск может иметь манжету на периферии.When lifting body 2 up, water rising above the submerged body also rises. At the same time, a reduced pressure is formed under the immersed body. Therefore, the pressure in the liquid above the immersed body exceeds the pressure in the body below the immersed body. In this case, the deformable disk rests on a flat perforated disk, closing all channels for moving fluid. Liquid from the body region above the immersed body cannot flow into the body region below the immersed body and the immersed body 2 moves up to the consumer outlet 3. For greater reliability of the sliding contact seal, the deformable disk may have a cuff at the periphery.

Такая конструкция устройства для подъема воды позволяет существенно снизить вес погружаемого тела 2 независимо от высоты подъема воды и длины корпуса 1 и повысить производительность водоподъема. Вода поднимается вверх как при движении погружаемого тела 2 вниз, так и при движении его вверх. Повышается надежность работы. This design of the device for lifting water can significantly reduce the weight of the immersed body 2, regardless of the height of the water rise and the length of the housing 1 and to increase the productivity of water lifting. Water rises up as when the immersed body 2 moves down, and when it moves up. Increases reliability.

Claims

A device for lifting water, comprising a submerged body of a water lift and means for carrying out its movement, comprising a body with a suction valve, in which this body is mounted to form an annular gap for lifting liquid, characterized in that the submerged body has a length greater than its diameter but less than depth filling of the reservoir and a diameter of 0.5 to 0.95 of the diameter of the body, and its weight, taking into account the weight of the column of water liquid above it, is greater than the buoyancy force of water acting on it when immersed, while the body being immersed is Khnemu end further includes a rigid perforated disk, which is a solid disc of a deformable material with the possibility of deformation or movement along the vertical axis of symmetry.