Способ подъема воды и устройство для его осуществления. Подъем воды

Как поднять воду на высоту без насоса: подъем воды без насоса

≡ 12 Июль 2017 · Рубрика: Насосы

А А А Размер текста

Содержание статьи:

В древние времена и эпоху средневековья перед людьми нередко стояла задача подъема воды на высоту. Она реализовывалась различными способами, которые может вспомнить любой домовладелец, оставленный на земельном участке на долгое время без электричества. В случае большой глубины источника водозабора и острой нужды в воде использование древних способов принесет определенную пользу в расширении кругозора, укреплении здоровья и получении дополнительных инженерно-строительных навыков.

Методы подъема воды без электронасоса

Если вы решаете, как поднять воду на высоту, без насоса вам не обойтись. Только для подъема придется использовать не электрические, а ручные самодельные устройства, для работы которых потребуется приложение мускульной силы или энергия текущего водного потока.

Архимедов винт

Изобретение винтового устройства для подачи воды на высоту с целью наполнения оросительных каналов было сделано Архимедом приблизительно в 250 году до нашей эры.

Рис.1 Принцип действия винтового насоса Архимеда

Устройство состоит из полого цилиндра, внутри которого вращается винт, при работе оно опускается в источник водозабора под углом. При вращении лопасти винта захватывают воду и винт поднимает ее вверх по трубе, в верхней точке труба заканчивается и вода выливается в емкость или оросительный канал.

В древние времена рабочее колесо вращали рабы или животные, в наше время с этим могут быть проблемы и придется дополнительно строить ветряное колесо для приведения винта во вращение или самостоятельно укреплять мускулатуру.

Рис.2 Разновидность колеса Архимеда – насос из трубки

Устройство является аналогом современных шнековых насосов, может иметь различные модификации: винт вращается вместе с цилиндром или имеет форму полой трубки, намотанной на шток.

Метод гидротарана Монгольфье

Механик Монгольфье в 1797 придумал устройство, названное гидравлическим тараном. В нем используется кинетическая энергия воды, текущей сверху вниз.

Рис. 3 Принцип действия гидроударного водяного насоса

Принцип действия устройства основан на том, что при резком перекрытии водного потока в жесткой трубе вода через обратный клапан под давлением вытесняется в расположенный вверху гидробак. В его нижней части располагается штуцер, на который одевается выходной шланг для воды, идущий к потребителю. Обратный клапан не дает возможности воде вытечь обратно — таким образом происходит постоянное циклическое наполнение бака и непрерывный подъем и подача воды.

Запорный клапан устройства работает автоматически, поэтому присутствие человека и организации его работы кроме установки оборудования не требуется.

Рис. 4 Внешний вид промышленного гидроударного насоса

Следует отметить, что подобные устройства нет необходимости делать самостоятельно, они выпускаются промышленным способом в небольших объемах.

Аэролифт

Родоначальником метода является немецкий горный инженер Карл Лошер, придумавший способ в 1797 году.

Рис. 5 Принцип действия аэролифтового насоса и его разновидности

Аэролифт (эрлифт) — разновидность струйного насоса, для подъема воды используется воздух. Устройство представляет собой полую вертикальную трубу, опущенную в воду, к нижней части которой подключен шланг. При подаче через шланг в трубу воздуха под давлением, его пузырьки смешиваются с водой, и полученная пена вследствие легкой удельной массы подымается вверх.

Воздух можно подавать при помощи обычного ручного насоса через ниппель, препятствующий его выходу обратно.

Рис. 6 Автоматическая подача воды аэролифтом с использованием компрессора

Подобное устройство для подачи воды при отсутствии насоса довольно просто сделать своими руками и автоматизировать процесс, если имеется подающий воздух компрессор.

Подъем воды поршневым насосом

Рис. 7 Принцип действия самодельного поршневого насоса

Можно сделать устройство для подачи воды на высоту методом всасывания при помощи поршня. Устройство представляет собой трубу с системой обратных клапанов, внутри цилиндрической поверхности которой движется поршень. При возвратном движении вода всасывается в корпус цилиндра, при поступательном перемещении поршня обратные клапаны закрываются и вода выталкивается наружу.

Рис. 8 Поршневая помпа в организации ручного водоснабжения.

Поршневой насос с длинной трубой для подъема воды с больших глубин держать в руках и качать воду — занятие для подготовленных культуристов, его удобнее приспособить для подъема воды из узкой скважины, закрепив на внешней колонке с ручкой.

Для быстрого подъема воды с небольших глубин из узких расщелин можно использовать простейшее промышленное устройство. Для этого берется ручная помпа для воды и на ее входной клапан одевается длинная пластиковая трубка. Самодельный насос опускается в воду длинным концом трубки и она качается при помощи многократных нажатий на кнопку помпы.

Рис. 9 Ручная помпа для подъема воды

Методы подъема воды без электронасоса малоэффективны и требуют серьезных затрат и усилий для изготовления работоспособного и удобного устройства, несопоставимых не только со стоимостью самого дешевого электронасоса, но и дорогих моделей. Их применение оправдано при проживании в районах с полным отсутствием электроэнергии, что можно отнести к экстремальным способам выживания.

Советуем почитать: Обратный клапан для воды для насоса

Поделиться с друзьями: Поделиться с друзьями:

oburenie.ru

Подъем воды

При вполне герметическом трубопроводе в сифоне находится воздух, выделившийся из воды благодаря вакууму, он также уменьшает расход воды сифона. При 10° и атмосферном давлении в воде в растворе находится 30 мг/л воздуха Объем его в 800 раз больше объема воды, т. е. 24 см3. При высоте подъема сифона 8 м разряжение в верхней части будет 0,2 ата, следовательно (объем воздуха увеличится в 5 раз и достигнет 120 см3 или 12% объема воды.

Какое количество воздуха может выделиться из воды в сифоне, точно не установлено. Это зависит от длины сифона, т. е. времени пребывания воды в сифоне и от вакуума. Во всяком случае при расчете сифонных труб следует принимать расчетный расход на 5—10% больше, в зависимости от величины разряжения в сифоне.

Сифоны должны найти самое широкое применение при речных водозаборах. Укладка самотечных труб на большой глубине и в воде намного труднее и дороже устройства сифонных водоводов в сухих грунтах на небольшой глубине (рис. 157г).

Вакуум-котел

Сифон требует устройства глубокого приемного колодца, что при насыщенных водой грунтах создает значительные трудности. Есть полная возможность обойтись без колодца, устроив вместо него приемный вакуум-котел. Сифонный водовод заканчивается в вакуум-котле. При отсасывании вакуум-насосом воздуха из вакуум-котла сифонный водовод начнет подавать воду в котел, а насос будет забирать воду из котла через трубопровод.

Следует ставить не менее двух вакуум-котлов, чтобы обеспечить непрерывность работы сифона на случай чистки или ремонта котла. Сифоны с вакуум-котлами являются более совершенными конструкциями, чем сифоны с глубокими колодцами, особенно для подачи подземных вод или воды из озер и водохранилищ.

Подъем воды глубоководными насосами

Если динамический горизонт находится ниже 8—10 м от поверхности земли, то в буровых скважинах применяются глубинные насосы. Применение в этих случаях горизонтальных насосов возможно лишь при условии, если они расположены в шахтах глубиной 5—8 м. Однако устройство глубоких шахт с насосными установками обходится слишком дорого. Кроме того, при большом водоотборе из многочисленных скважин наблюдается, помимо понижения динамического уровня, общая депрессия напорных уровней воды, достигающая 20—50 м.

С увеличением водозабора до 1000 м2/сутки общая депрессия уровня воды углубляется примерно на 1 м. Такая неустойчивость уровня подземных вод исключает постройку глубоких насосных шахт. Для глубинного водоподъема применяются вертикальные центробежные артезианские насосы, воздухоподъемники (эрлифты), глубоководные штанговые насосы, водоструйные насосы и появившиеся в последнее время винтовые глубинные насосы. Описание всех насосов приводилось в гл. VI, разд. I.

Применение штанговых насосов

В настоящее время для водоснабжения колхозов и совхозов широко применяются штанговые насосы с цилиндрами диаметром 92, 145 и 195 м, рассчитанные на подачу от 3 до 20 м3/час. Штанговые насосы имеют довольно высокий к. п. д.; кроме того, простота устройства облегчает их эксплуатацию и ремонт. Обычно недостатком их является поломки штанг, но если штанги сделаны из мягкой стали, они работают исправно.

Поршневые штанговые насосы могут успешно работать только при чистой воде: если вода из скважины содержит песок, то манжеты и цилиндр быстро истираются. Для предупреждения выноса песка скважина должна иметь фильтр. Сетчатые фильтры этой цели не достигают, так как они довольно скоро закупориваются песчинками. Гораздо лучше действуют корзинчатые фильтры (рис. 158).

Подъем воды

Буровая труба диаметром 100— 200 мм снабжается круглыми или щелевыми отверстиями а в несколько рядов. Внизу каждого ряда приваривается корзинка б — коническая воронка. Воронка заполняется несколькими слоями гравия или щебня уменьшающейся крупности (например, 15, 6, 2, 0,75 мм). Заготовленный наверху фильтр опускается в пробуренную скважину.

В последнее время рекомендуются простые щелевые фильтры. Просветы щелей в 3—5 раза больше диаметра песчинок водоносного слоя. Установлено, что у щелей образуются из песчинок сводики, которые пропускают воду, но задерживают песок. Фильтровая труба должна быть из нержавеющего материала — нержавеющей стали, бронзы или латуни. Буровые трубы следует делать из нержавеющей стали или пластмассы.

Применение эрлифтов

Эрлифт состоит из водоподъемной трубы и идущей рядом с ней воздушной трубки. Расчет диаметра этой трубки не вызывает затруднений. Вся трудность заключается в расчете подъемной трубы. Существующие методы расчета очень сложны, поэтому удобнее пользоваться практическими данными, которые приводятся в табл. 19.

alt

Если подъемная коническая труба расширяется кверху, подача может быть увеличена на 25 %. В этом случае по мере подъема сжатый воздух будет расширяться, скорость подъема не будет возрастать, а потому и потери на трение и излив тоже будут меньше. Если воздушная трубка располагается внутри подъемной трубы, производительность эрлифта уменьшается процентов на 30. В этом случае следует брать воздушные трубки меньшего диаметра (см. табл. 19).

nasosnaya-stantsiya.ru

ВОДОПОДЪЕМНИКИ

ВОДОПОДЪЕМНИКИ, приборы и сооружения, служащие для подъема и передвижения воды из нижележащего расположения в вышележащее. В. разделяются на две группы: 1) те сооружения и приборы, которые при посредстве различных приспособлений механически перемещают различные объемы воды на требуемую высоту; 2) механизмы, при посредстве к-рых вода не только перемещается и подымается по трубам, но также получает и желаемое давление, называемое напором. Из механизмов первой группы заслуживают внимания простые приборы, как-то: ведра, бадьи, черпаки, качающиеся лопаты, машина Мореля, пошвенное колесо, тимпан, журавль, ворот, чигирь, нория, цепной насос, насос Шен-Элиса, Архимедов винт, воздушный насос «мамут»; из второй группы: гидравлический таран, гидропульсер, поршневой, центробежный и турбинный насосы. Простейшими В. являются ведро, бадья и т. п. в руках человека. При высоте подъема в 1 м рабочий, в 8-часовой рабочий день, считая остановки и отдых, поднимает около 40 куб. м воды. При большей высоте подъема работа одного человека становится менее производительной. Если высота подъема превосходит 2 м, то в подъеме участвуют двое рабочих, из которых один передает наполненное ведро вышестоящему. В таких случаях применяется также ведро с длинной ручкой, или черпак, к-рым может работать один человек. Чтобы облегчить и ускорить подъем воды, подвешивают ведро с помощью веревки, цепи или шеста к качающемуся на стойке коромыслу, снабженному противовесом; такое приспособление носит название ж у-р а в л ь. Один рабочий может поднять журавлем на высоту 1 м в течение 8 час. до 55 куб. м, т. е. в lVa раза больше, чем просто ведром. Если устроить журавль так, чтобы рабочий мог приводить его в качание собственной тяжестью, то, при высоте подъема до 3 м, двое рабочих могут поднять до 25 куб. м. Подъем воды из глубоких колодцев производится посредством ведра или бадьи с веревкой, перекинутой через блок (см. рисунок 1). Для той же цели служит ворот, т. е. горизонтальный вал, на который наматывается веревка с прикрепленным на ее конце ведром. Устраивают ворот также с двумя бадьями, из к-рых одна с водой поднимается в то время, как другая, порожняя, опускается (см. рисунок 2). Категорию простых приборов в целях орошения огородов или отлива воды из помещений составляют корзины, выложенные внутри лоток. В точках соединения отдельных жо-лобов имеются клапаны D, Е, G для перепуска воды из одного жолоба в смежный вышележащий. Этот прибор в течение часа

Рисунок 4.

РИС 5. Рисунок 1. Блок для подъема воды. Рисунок 2. Ворот для двух ведер. Рисунок 3. Черпак для подъема воды. Рисунок 4. Машина Мореля. Рисунок 5. Чигирь (вид спереди): 1—ручки; 2—ведро. кожей, деревянные или металлические л о-патки и черпаки (см. рисунок 3). К этой категории относится машина Мореля, состоящая из зигзагообразно расположенных в вертикальной плоскости деревянных жолобов MN и LBEG0, к-рые наверху соединены с деревянным горизонтальным валом S. При качании этого прибора при помощи веревок, прикрепленных к точкам

Рисунок 5а. Чигирь (вид сбоку): 3—шолоб; 4—скалки; 5—шейка; 6—вага. TRK, вода попеременно зачерпывается нижними концами жолобов М и L и постепенно, по направлению LABD или МСВ и далее, передвигается кверху, где и перетекает в

подымает воду на высоту до 4 м в количестве 42 куб. м (см. рисунок 4). Для подъема воды на высоту до 20 м служат приспособления, известные под названиями чигирь и нория, устройство которых одинаково: через барабан перекинут бесконечный канат, к которому прикреплены черпаки. Для приведения в действие чигиря или нории впрягаются в привод животные (от 1 до 4). Применение этих приборов распространено во всех странах, практикующих искусственное орошение (см. рисунок 5, 5а и 6). Прибор, производящий подъем воды при посредстве деревянной или металлической трубы, в к-рой движется бесконечная цепь с прикрепленными к ней дисками, кожаными кружочками и четками, носит название цепного, или четочного, насоса. Насос этот служит для подъема воды до 5 м. В течение часа четверо рабочих могут поднять на высоту около 2 л до 72 куб. м

Рисунок 6. Нория.

воды (см. рисунок7). Для подъема больших количеств воды до 4,5 м применяется т. н. Архимедов винт, состоящий из деревянного или металлического барабана, внутри которого вращается Архимедова спираль— винтовая поверхность, плотно соприкасающаяся со стенками барабана. Винты приводятся в движение б. ч. силой пара или силой ветра. Число оборотов винта в минуту составляет от 5 до 6, и в один оборот винтом поднимается около 20 куб. м воды (см. рисунок 8). Описанные устройства приводятся в движение мускульной силой животного или особым двигателем. КВ., которые приводятся в действие силой течения воды живого русла, относится пошвенное колесо, снабженное лопатками и сосудами, или черпаками, наглухо прикрепленными к окружности колеса, вращающегося на горизонтальном валу. Колесо устанавливают в каналах; течение воды, действуя на лопатки, приводит колесо во вращение; обыкновенно диаметр колеса составляет около 4,5 л», и оно делает 4 оборота в минуту,. поднимая на высоту 3 метров до 36 куб. м воды в минуту (см. рисунок 9). К этому же типу относится римский В. под названием тимпан, усовершенствованный Лафе и состоящий из нескольких криволинейных жолобов, направляющихся от окружности колеса к центру. Вода, попадая в жолоб, при вращении колеса поднимается вверх, скользя внутри жолоба, пока не достигнет пустотелого вала, откуда и вытекает в сборный отводный лоток (см. рисунок 10 и 11). Воздушный насос, называемый также пневматическим или «м а м у т», представляет устройство для подъема воды сжатым воздухом по трубе, погруженной в буровую скважину под воду на расстояние, в 2— 2,25 раза большее подъема воды. Сжатый воздух, входя у конца опущенной трубы под напором немного бблыним, чем гидро – статическое давление столба воды над этим концом, будет стремиться подняться по трубе вверх и поэтому заполнит мелкими пузырьками весь столб воды в трубе; столб воды, сделавшись удельно легче, поднимется вверх, выльется через верхний край трубы, и затем установится непрерывно изливающаяся струя смеси воды и воздуха. Ко-эфициент полезного действия этого насоса

Рисунок 11. Тимпан.

очень низок. Обычно вода из бурового колодца поднимается воздушным насосом в резервуар, устраиваемый в земле рядом со скважиной. Воздушные насосы «мамут» имеют широкое применение благодаря простоте

Рисунок 7.

Рисунок 9. Рисунок 10. Рисунок 7. Цепной насос. Рисунок 8. Архимедов винт. Рисунок 9. Пошвенное колесо с кувшинами. Рисунок 10. Водоподъемное колесо.

устройства, содержания и легкости наблюдения (см. рисунок 12).

Ленточные В. (см. рисунок 13) состоят из бесконечной полосы толстой парусины, подвешенной на барабане так, что нижний конец ее погружен в воду колодца. При вращении ленты вода по закону поверхностного притяжения поднимается из колодца вместе с лентой до барабана и здесь сбрасывается центробежной силой с ленты в отводящий жолоб. Если к ленте, сделанной из резины или тонкой металлической полосы, прикрепить ряд ячеек из нержавеющего металла, то получится водоподъемник большой производительности даже при малых скоростях вращения. Так, например, при подаче 2,4 куб. м 2А Рисунок 12. Мамут. воды в час каждая ячейка имеет ширину и глубину 25 мм. Вода может подниматься этим подъемником с глубины до 120 ж в количестве до 80 куб. м в час, Однако, при таких условиях коэфициент полезного действия невысок. В. аналогичного действия, но имеющий вместо ленты Спиральную пружину, обвитую вокруг металлической цепи, носит название В. «Ш е н – Э л и с» (см. рисунок 14). Следует указать, что эти В. могут применяться для подъема как чистой колодезной воды, так равно и для перекачки сточных канализационных жидкостей. При обильном водоисточнике подъем воды часто осуще-. ствляется посредством прибора, изо –

Рисунок 13. Ленточный во-

доподъемник. бретенного» Монгольфье в конце XVIII в. и называемого гидравлическим тараном. Таран (см. рисунок 15) соединяет в себе работу двигателя и насоса; он работает импульсами от ударов, развивающихся от внезапно закрывающегося клапана на пути движения воды. Прибор состоит из воздушного колокола А с клапаном В, открывающимся снизу вверх, и с нагнетательной трубой, по которой вода подается на требуемую высоту — И. Колокол посажен на замкнутую коробку, на которой располагается ударный клапан F, открывающий отверстие при опускании вниз. Коробка соединяется трубой с источником воды— резервуаром, родником, рекой, прудом, уровень к-рых расположен на некоторой высоте h Шен-элис. выше» прибора. Действие тарана состоит в следующем: вода от источника по трубе входит в прибор и выливается через

Рисунок 14.

Спираль В открытый штопорный или ударный клапан до тех пор, пока скорость воды не достигнет своего максимума и не закроет, вследствие живой силы, клапан F и, открыв клапан В, поступит в воздушный колпак А. В этот момент произойдет в коробке нек-рое обратное дви –

^Ж

Рисунок 15. Таран. жение воды, вызывающее уменьшение давления на штопорный клапан F, к-рый поэтому и откроется. Т. к. поступление воды со стороны источника будет происходить непрерывно, то это явление будет повторяться вновь в количестве от 60 до 120 раз в минуту, результатом чего явится подъем воды по нагнетательной трубе. Для приведения тарана в действие вначале рукой поднимают и опускают клапан, пока прибор не начнет самостоятельно работать. Тараном можно поднять до 200 л в минуту. Если требуется поднять большее количество воды, то ставится несколько таранов.—

Рисунок 16. Гидропульсер напорный. Гидропульсер, изобретенный Абрага-мом (см. рисунок 16), действует по принципу гидравлического тарана, но в нем ударный и нагнетательный клапаны заменены турбинным колесом аЪ, к-рое приводится в движение водой источника и направляет воду попеременно то в нагнетательную трубу Е (положение II), то наружу (положение I). Иногда в кожух турбинного колеса включают несколько питательных труб С и тогда соответственно увеличивают производительность прибора. Такой гидропульсер называется напорным. Подобные приборы могут быть и всасывающими, как показано на рис. 17; здесь рабочая вода из питательной трубы С поступает в нагнетательную трубу Е, но одновременно отработанная вода по трубе S всасывается в ту же камеру Ег и вместе с рабочей водой поступает в нагнета –

Рисунок 17. Гидропульсер всасывающий и напорный.

тельную трубу. Гидропульсеры применяются для сельских водоснабжении, для орошения, осушения и т. п. Перечисленные В. в отношении их применения для обслуживания населенных мест делятся на 2 категории, из которых одна (в нее входят: водоподъемное колесо, Архимедов винт, чигирь-нория, черпак, машина Мореля) имеет назначение по преимуществу для орошения земель, тогда как другая (к которой относятся остальные В.) обслуживает, гл. обр., водоснабжение населенных пунктов. В. последней категории в отношении сан. оценки могут быть разделены также на две группы, из к-рых одна, хотя и более распространенная, должна быть признана неудовлетворительной, т. к. в ней основной элемент, служащий для подъема,— ведро—может способствовать загрязнению воды:, сюда относятся журавль, блок, ворот; другая группа (наприм., цепной, ленточный, спиральный В., таран) дает возможность в этих механизмах считать перемещение поднятой воды на пути ее следования от места приема до места ее разбора достаточно обеспеченным в отношении сохранения качества воды. Стоимость В. этой группы для большинства •сельского населения является малодоступной, и потому в крестьянском обиходе встречаются, гл. обр., В. с ведрами, мало совершенные в сан. отношении. Было бы вполне рационально, с сан. точки зрения, избегать устройства таких водоподъемников и заменять их поршневыми насосами, а колодцы делать закрытыми. Лит.: Р ы т е л ь М-., Приспособления для подъема воды, М., 1900; Скорняков Е. Е,, Орошение сада и огорода, М., 1924; Бубекин Б. М., Дешевое водоснабжение посредством тарана и водостолбовой машины, М., 1912; его же, Колодцы и насосы, М., 1913; Ива и чин-Писарев А. А., Как находить воду и устраивать колодцы, М., 1912; Самусь А. М., Техническая гидравлика, М.—Л., 1926; Вельский А. В., Сельско-хозяй-ственная гидротехника, М., 1911; Fllnn A., W e s t о п В. а. В о g е г t С, Water-works band-book, Б., 1927; Dumbleton J., The construction of wells and bore-holes, L., 1925. В. Дроздов.

Изучайте:

БЕЛКИБЕЛКИ, или протеины, высокомолекулярные коллоидальные органические вещества, построенные из остатков аминокислот. Б. по...
РЕКОНВАЛЕСЦЕНТРЕКОНВАЛЕСЦЕНТ (от лат. convalesco — прихожу в здоровое состояние) — выздоравливающий, реконвалесценция — выздоровление...
АУТОПИОТЕРАПИЯАУТОПИОТЕРАПИЯ (от греч. autos—сам, pion—жир и therapeia—лечение), лечение собственным гноем, хир. метод консервативног...
НОМЕНКЛАТУРА БОЛЕЗНЕЙНОМЕНКЛАТУРА БОЛЕЗНЕЙ, т. е. систематический список наименований болезней и патологич. состояний, построенный на начала...
НЕСОВМЕСТИМОСТЬНЕСОВМЕСТИМОСТЬ (лат. incompatibili-tas), термин, обозначающий различные свойства лекарственных веществ, исключающие со...

medencped.ru

Гидравлический таран

Малая гидроэнергетика,Альтернативная энергия,ГЭС

Какими силами можно поднять воду на значительную высоту? Над этой технической задачей, весьма важной в хозяйственной деятельности, человек ломает голову с древнейших времен. И надо сказать, находит любопытные решения. Вот одно из них - вы видите его на рисунке 1, взятом из книги механика XVI века Агриколы. Так откачивали воду из глубоких шахт. Надеемся, вы разберетесь, что здесь к чему.

Рис. 1

А вот еще одно решение (рис. 2). Его предложил в 1797 году механик Монгольфье из французского городка Сен-Клу, что близ Парижа. Данное устройство, названное гидравлическим тараном, способно поднимать воду без каких-либо колес или поршней. Весь список его подвижных деталей ограничивается парой клапанов, практически не подверженных износу.

Рис. 2

Дабы лучше понять принцип работы конструкции, советуем проделать такой опыт. Для него потребуется: воронка, шланг и небольшая пробка с отверстием диаметром 3 мм при диаметре шланга миллиметров десять. Соединив воронку со шлангом, налейте в нее воду и попробуйте медленно опускать свободный конец трубки. Постепенно образуется небольшая струйка. Высота ее не превысит уровня воды в воронке. Если же шланг опускать быстро, то в первое же мгновение из отверстия в пробке вылетит фонтанчик воды выше воронки. Оба результата объясняет закон сохранения энергии. В первом случае струйка поднимается вверх за счет энергии, приобретенной водой при падении из воронки. Силы трения не позволяют ей подняться выше уровня, с которого она "упала". При резком же опускании шланга происходит перераспределение энергии между массами воды. Небольшая часть жидкости забирает некоторое количество кинетической энергии у пришедшей в движение основной массы и за счет этого достигает приличной высоты. Монгольфье, к слову сказать, подобного опыта не проводил, ему оказалось достаточно наблюдений. В одной из водолечебниц применялись краны, подобные самоварным. Но если в самоваре при закрывании крана никаких эксцессов не наблюдается, то в длинных трубах лечебницы при аналогичной операции ощущался резкий удар, водопровод трясло словно в лихорадке. А из щелей плохо установленных уплотнений выбрасывались сильные струйки воды. Как это часто случается, изобретатель решил обратить вред на пользу, придумав свой гидравлический таран. На рисунке 2 его устройство приведено в разрезе. Действие основано на довольно тонкой игре скоростей и сил. Жидкость поступает из водоема по левой трубе А. Правый клапан И при этом закрыт. Под действием напора воды открывается клапан С и происходит наполнение бачка D до определенного уровня, допускаемого сжатием воздуха. После чего клапан С закрывается под собственным весом. Для запуска такого подъема рабочий должен быстро надавить на клапан В, из которого тотчас начнет хлестать поток воды. Дальше вмешательство человека не потребуется. Вода сама захлопнет клапан, причем в этот момент давление в трубопроводе значительно возрастет. Жидкость снова откроет клапан С, хлынет в резервуар Д и сильно сожмет воздух под колпаком. Этого давления вполне достаточно для того, чтобы вода поднялась значительно выше уровня водоема. Гидравлический таран из-за своей простоты не забыт и по сей день. Говорят, что его использовали в некоторых районах Кавказа, где из-за военной обстановки часты перебои с электричеством. А в последнее время гидротараном стали интересоваться изобретатели, совершенствующие бытовую технику. Они предлагают на его основе миниатюрные устройства, повышающие давление воды, вытекающей из крана. Образующаяся при этом тонкая, но мощная струйка облегчает и ускоряет мытье посуды, позволяет делать массаж десен, улучшить чистку зубов... "А стоит ли возвращаться к столь архаичной технике? - скажет иной читатель. - Не проще ли поставить миниатюрный электрический насос?" Что же, может быть, и проще. Но электричество опасно, особенно в сочетании с водой. И от греха подальше лучше уж пользоваться чисто гидравлическими устройствами. Да к тому же, быть может, они найдут применение в других областях. Стоит подумать.

Вот так гидравлический таран применялся на практике. Вода из маленького водоема поступает в таран. Значительная часть ее, отдав свою энергию, вытекает из клапана в ручей. Но малая доля воды, приобретя дополнительную энергию, поднимается по трубопроводу на вершину холма. Устройство способно работать без присмотра десятками лет...

www.ecotoc.ru

способ подъема воды и устройство для его осуществления - патент РФ 2459981

Изобретение может быть применено в водоснабжении сельских населенных пунктов, садовых участков и фермерских хозяйств. Способ подъема воды включает операции вакуумирования водоподъемной трубы 7 водокольцевым насосом 1 с одновременным насыщением воды в этой трубе воздухом на участке всасывания воды в скважине. Завершающей операцией является подача поднятой водовоздушной смеси в сборную емкость. Устройство содержит водокольцевой насос 1 и водоподъемную трубу 7 с перфорацией на входе, установленную в стакан 10 с калиброванным отверстием 11 в его днище. Изобретение направлено на увеличение высоты подъема воды из колодцев и скважин. 2 н.п. ф-лы, 1 ил. способ подъема воды и устройство для его осуществления, патент № 2459981

Рисунки к патенту РФ 2459981

способ подъема воды и устройство для его осуществления, патент № 2459981

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 способ подъема воды и устройство для его осуществления, патент № 2459981 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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ подъема воды, включающий вакуумирование подъемной трубы и насыщение воды в подъемной трубе воздухом, отличающийся тем, что вакуумирование производят водокольцевым насосом, а насыщение воды воздухом производят путем проникновения воздушных струй воздуха рассредоточенно 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.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее вакуумный насос и водоподъемную трубу, перфорированную на всасе в нее, отличающееся тем, что 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.

www.freepatent.ru

Способ подъема воды и устройство для его осуществления

Задача изобретения - увеличение высоты подъема воды из колодцев и скважин.

Это позволяет увеличить высоту подъема воды всасывающим эрлифтом до 100 метров.

Площадь поперечного сечения каждого вышерасположенного отверстия в 5…10 раз, то есть почти на порядок меньше площади поперечного отверстия соседнего снизу.

Пример осуществления способа.

Таким образом, обеспечивается подъем воды всасывающим эрлифтом.

На чертеже изображено устройство всасывающего эрлифта.

Таким образом, осуществляется подъем воды из скважины.

www.findpatent.ru

Скважина без насоса: обзор методов добычи воды

На собственном участке земли, в первую очередь надо позаботиться об обеспечении его водой для полива, питья и других нужд. Для этого достаточно, чтобы была сооружена скважина, и из неё всегда можно будет добывать требуемое количество необходимой влаги в любое время года. Но для подъёма жидкости, как известно, нужен насос, который работает от электричества. А что делать, если участок находится далеко от цивилизации, и на нем нет электроэнергии? В таком случае можно обойтись и без насоса, воспользовавшись другими способами. Об этих способах сейчас и пойдет разговор.

Типы колодцев

Буровые колодцы могут быть двух типов: песчаные и артезианские. Первый тип имеет и другое название – фильтровая скважина. Бурится она до ближайшего водоносного слоя в песчаном грунте. Глубина может достигать 30 метров, а ширина обсадной трубы может быть около 13 см. Особенность строения такого источника в том, что на стенках трубы делается сетчатый фильтр. Для добычи воды из неё требуется глубинный или поверхностный агрегат. Прослужить она может около 15-ти лет. Но срок службы в первую очередь зависит от глубины залегания водоносного слоя и от того, насколько интенсивно она используется.

Второй тип – артезианская скважина. Вода в ней добывается с большой глубины, она может достигать 200 метровой отметки. У неё повышенная производительность и высококачественная вода. Служит она гораздо дольше первого типа — более 50-ти лет. Соответственно, должен использоваться более мощный аппарат для подъёма влаги на поверхность. Для бурения такой ямы требуется разрешение в местных органах самоуправления.

Возможно ли из этих колодцев добыть воду без использования электрического насоса? Да, вполне возможно, причем из шахт обоих типов. Но при этом важно учитывать несколько нюансов. Многое зависит от ручных устройств, которые будут применяться при этом. Обычно они не дают достаточного давления на глубине более 30 метров. Поэтому такая система актуальна в основном для песчаного колодца. Но для начала давайте разберёмся, каким образом возможно поднять жидкость из такого сооружения без насоса, и что для этого понадобится.

Добыча воды давлением воздуха

Этот необычный способ отлично подойдет для добычи воды из шахты без насоса. То есть можно использовать любой ручной шланговый насос, работающий без электричества. Сделать такую систему довольно просто. Для начала необходимо полностью загерметизировать верх колодца. В нем проделывается 2 отверстия: в одно вставляется шланг от насоса, во второе — труба для подачи воды. При работе таким прибором в шахте создается давление, которое и выталкивает наружу жидкость.

Если напор воздуха, поступающий в шахту, мощный, то вполне можно обойтись без электрического насоса. Но при этом должно учитываться, что такое давление будет толкать воду не только наверх, но и вниз, в водоносный слой. Чем это чревато, будет описано ниже. Данный метод можно использовать совместно со стандартными подходами. Особенно он актуален, если давление в яме недостаточно сильное, даже для электрического насоса.

Добыча воды гидротаранным способом

Это еще один нестандартный способ добычи воды без насоса: в данном случае применяется гидравлический таран — устройство, предназначенное для механического подъёма жидкости из любого колодца, даже артезианского.

Работает такое приспособление на энергии, получаемой из потока воды. За счет поднятия воды на большую высоту и опускания её вниз, жидкость выталкивается наверх. Состоит такая конструкция из следующих компонентов:

отбойный клапан;
возвратный клапан;
питающая труба;
отводящая труба;
воздушный колпак.

За счет открытия и закрытия клапанов в определенной последовательности и происходит циркуляция жидкости. Она разгоняется по питающей трубе и создается гидроудар, вымещающий жидкость наружу, в отводящую трубу. Такое устройство сложно сделать самостоятельно, но его легко приобрести. И это будет самым верным решением для участков, на которых отсутствует электричество.

Важные моменты

При добыче воды методом увеличения давления внутри шахты, необходимо учитывать несколько важных факторов. Во-первых, учитывается геологическое строение местности, на которой расположена скважина.

Также немаловажным является дебет шахты для добычи жидкости из земли и производительность водоносного слоя.

Ну и, конечно, берется во внимание глубина залегания водоносного горизонта.

Если всё это не учесть, то из-за избыточного давления скважина может выйти из строя. Проще говоря, жидкость из водоносного слоя перестанет поступать в шахту. Это происходит из-за того, что образовавшийся внутри воздух будет толкать практически всю воду вниз, вдавливая её в землю. Поэтому подача воздуха должна быть оптимальной. Его должно хватать только на то, чтобы подталкивать воду наружу и не создавать избыточное давление.

delovvode.ru