Устройство для создания разрежения

 

Использование: перекачивания жидкостей непосредственным воздействием разрежения, в частности при проведении мелиоративных и водохозяйственных работ. Сущность изобретения: устройство содержит сифон (С) и воздухоотводящую трубку (ВТ). ВТ сообщена посредством клапана с верхними частями С и замкнутой емкости, в которой необходимо создать разрежение. Вершина С выполнена в виде асимметричного тройника (АТ). Концы АТ расположены в герметичной емкости на разных уровнях. Конец АТ, расположенный на нижнем уровне, снабжен дросселем. Клапан выполнен в виде стакана. Дно стакана перекрывает выходное отверстие ВТ. В верхней части стакана выполнены боковые воздухоподводящие отверстия. Снаружи стакана закреплены верхний и нижний ограничители. Между ограничителями с возможностью продольного перемещения установлен поплавок, 1 ил.

Изобретение относятся к перекачиванию жидкостей непосредственным воздействием разрешенной среды и касается, в частности, вопроса водоподъема при проведении, мелиоративных и водохозяйственных работ.

Известно устройство для осуществления водоподъема и отведения избыточных почвенно-грунтовых вод вакуумированием скважин включающее вакуум-насос, установленный на поверхности земли, и погружной насос, помещенный в скважину, напорный трубопровод которого выведен на поверхность земли (Б М.Дегтярев Дренаж в промышленном и гражданском строительстве. М. Стройиздат, 1990, с. 197, рис. V, 16 б). Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и большая энергоемкость.

Известна конструкция водонапорной башни, включающая собственно башню, резервуар, водовод и насосную станцию В. А. Розин.( Мелиорация с основами сельскохозяйственного водоснабжения, М.-Л. Сельхозиздат, 1954, с. 334, рис. 168).

Недостатками известной конструкции являются высокая стоимость сооружения и как и в первом случае большие эксплуатационные затраты на содержание насосного оборудования.

Известно устройство для создания разрежения, содержащее сифон с восходящим и нисходящим участками и воздухоотводящую трубку, сообщенную посредством клапана с верхними частями сифона и замкнутой емкости, в которой необходимо создать разрежение (Ав. св. СССР N 1126728, М. кл. F 04 F 10/02, 1983).

Недостатками известного устройства являются сложность его конструкции, обусловленная наличием клапанного устройства и механизма управления, низкая надежность вследствие применения системы клапанов и высокие эксплуатационные затраты, связанные с необходимостью обслуживания большого количества движущихся частей.

Задачей изобретения является упрощение конструкции за счет отказа от большого количества движущихся частей с одновременным снижением стоимости монтажа и эксплуатации устройства.

Результат изобретения достигается тем, что в устройстве для создания разрежения, содержащею сифон с восходящим и нисходящим участками и воздухоотводящую трубку, сообщенную посредством клапана с верхними частями сифона и замкнутой емкости, в которой необходимо создать разрежение, вершина сифона выполнена в виде герметичной емкости, в которую выведены воздухоотводящая трубка и восходящий и нисходящий участки сифона, причем второй выполнен в виде асимметричного тройника, концы которого расположены на разных уровнях, и конец тройника, расположенный на нижнем уровне, снабжен дросселем, а клапан выполнен в виде стакана, дно которого расположено с перекрытием выходного отверстия воздухоотводящей трубки, а в верхней части стакана выполнены боковые воздухоподводящие отверстия, а на его наружной поверхности закреплены верхний и нижний ограничители, между которыми с возможностью продольного перемещения установлен поплавок На чертеже показано устройство для создания разрежения, разрез по оси устройства.

Вершина сифона выполнена в виде герметичной емкости 1, в которую введены восходящий и нисходящий его участки 2 и 3, противоположные концы которых опущены соответственно под уровень воды водотоков, имеющих между собой перепад уровней величиной h.

Нисходящий участок 3 сифона внутри герметичной емкости 1 выполнен в виде асимметричного тройника 4, концы которого расположены на разных уровнях и конец тройника, расположенный на нижнем уровне, снабжен дросселем 5.

Герметичная емкость 1, вершина сифона, сообщена посредством клапана воздухоотводящей трубки 6 с замкнутой емкостью 7, в которой необходимо создавать разрежение. Конец воздухоотводящей трубки 6, расположенный внутри герметичной емкости 1, снабжен клапаном, выполненные в виде стакана 8, дно которого расположено с перекрытием выходного отверстия воздухоотводящей трубки 6. В верхней части стакана 8 выполнены боковые воздухоподводящие отверстия 9, а на его наружной поверхности закреплены верхний и нижний ограничители 10, между которыми с возможностью продольного перемещения установлен поплавок 11. Замкнутая емкость 7, выполненная в виде, например, накопительного резервуара водоподъемной башни, снабжена водоподъемной и водораздающей трубками 12 и 13, оборудованными клапанами 14. Замкнутая емкость 7 располагается таким образом, чтобы перепад между максимальным уровнем воды в ней и водотоке водоисточнике не превышал максимально-возможной величины разрежения, развиваемой сифоном, теоретически достигающей 10 м водяного столба.

Предлагаемое устройство для создания разрежения работает следующим образом.

Для включения устройства производят одним из известных способов зарядку сифона, например путем погружения его вершины под уровень воды до полного заполнения полости герметичной емкости 1 водой. При последующем подъеме вершины сифона вода из герметичной емкости 1 устремляется в восходящий 2 и нисходящий 3 участки сифона, противоположные концы которых расположены под уровнем воды водотоков, имеющих между собой перепад уровней воды величиной h, включая сифон в работу. После включения сифона уровень воды в емкости 1 снижается, что приводит к тому, что стакан 3, опираясь верхним ограничителем 10 на поплавок 11, опускается дном на конец воздухоотводящей трубки 6, перекрывая воздушный поток, поступающий по воздухоотводящей трубке 6 из замкнутой емкости 7. При движении воды по нисходящему участку 3 сифона при перекрытой воздухоотводящей трубке 6 происходит подсос воздуха из воздушной полости над уровнем воды в герметичной емкости 1 в поток воды, движущейся по нисходящему участку 3 сифона через конец асимметричного тройника 4, расположенный на верхнем уровне над уровнем воды в емкости 1. В нисходящем участке 3 сифона формируется водовоздушный поток, подчиняющийся законам движения двухфазных жидкостей с режимами движения от "пузырькового" до "снарядного". При этом наиболее выгодный гидравлический режим движения смеси для данной конструкции устройства в зависимости от ее высотного положения регулируется дросселем 5, установленным на конце асимметричного тройника 4, расположенном на нижнем уровне под уровнем воды в емкости 1. Отсос воздуха из воздушной полости герметичной емкости 1 приводит к увеличению степени разрежения и, в свою очередь, вызывает подъем уровня воды в ней.

При подъеме уровня воды в емкости 1 поплавок 11 всплывает и, воздействуя на верхний ограничитель 10, поднимает стакан 8, открывая доступ воздуха в полость емкости 1 через воздухоподводящие отверстия 9 по воздухоотводящей трубке 6 из замкнутой емкости 7. При впуске очередной порции воздуха происходит резкое уменьшение величины разрежения в емкости 1 и, как следствие, снижение уровня воды в ней, сопровождающееся резким опусканием стакана 8 и закрытием клапана на воздухоотводящей трубке 6, что при дозированном, в соответствии с пропускной способностью нисходящего участка 3 сифона, отведении воздуха в составе водовоздушной смеси, не вызывает разрядки сифона. Процесс отвода воздуха сопровождается постепенным подъемом уровня воды по водоподъемной трубе 12 при открытом на ней кране 14 и заполнением водой замкнутой емкости 7 при закрытом кране 14 на водораздающей трубке 13. После заполнения замкнутой емкости 7 (в этом случае по трубке 6 в емкость 1 будет поступать вода) движение водовоздушной смеси прекращается и по нисходящему участку 3 сифона сбрасывается чистая вода без включения пузырьков воздуха. При поступлении в емкость 1 очередной порции воздуха (например, при его выделении из накопленного объема воды или подсоса через неплотности соединений) устройство автоматически начинает его отведение в составе образующейся водовоздушной смеси, обеспечивая поддержание максимально возможного уровня воды в замкнутой емкости 7. При использовании накопленной в емкости 7 воды путем манипуляций кранами 14 устройство сохраняет в полости емкости 1 неизменную степень разрежения, пополняя запасы воды в емкости 7 после восстановления ее герметичности.

В отличие от известного устройства предлагаемая конструкция устройства позволяет значительно упростить конструкцию за счет отказа от большого количества движущихся частей с одновременным снижением стоимости ее монтажа и эксплуатации.

Еще одним преимуществом описываемой конструкции устройства является то, что полости устройства и герметичной накопительной емкости связаны лишь воздушной трубкой, это позволяет при использовании для создания разрежения технической (грязной) воды водотока, обеспечить поступление в накопительную емкость воды, пригодной для полива, водоснабжения или водопоя в зависимости от качества воды в водоисточнике под уровень воды в котором опущена водоподъемная труба.

В зависимости от положения уровня воды в водотоке (водоисточнике) предлагаемая конструкция устройства для создания разрежения может выполнять следующие функции: обеспечить глубокое, ниже уровня воды в водотоке, понижение уровня грунтовых вод при расположении накопительной емкости на поверхности земли и ее последующем опорожнении в водоток; обеспечить подъем воды из водоисточника на уровень поверхности земли и последующим ее использованием для осуществления поверхностного полива или водопоя сельскохозяйственных животных; обеспечить заполнение накопительной емкости на высоте 8 10 м над уровнем воды в водотоке с последующим ее использованием для орошения или водоснабжения.

Формула изобретения

Устройство для создания разрежения, содержащее сифон с восходящим и нисходящим участками и воздухоотводящую трубку, сообщенную посредством клапана с верхними частями сифона и замкнутой емкости, в которой необходимо создать разрежение, отличающееся тем, что вершина сифона выполнена в виде герметичной емкости, в которую выведены воздухоотводящая трубка и восходящий и нисходящий участки сифона, причем второй выполнен в виде асимметричного тройника, концы которого расположены на разных уровнях, и конец тройника, расположенный на нижнем уровне, снабжен дросселем, а клапан выполнен в виде стакана, дно которого расположено с перекрытием выходного отверстия воздухоотводящей трубки, в верхней части стакана выполнены боковые воздухоподводящие отверстия, а на его наружной поверхности закреплены верхний и нижний ограничители, между которыми с возможностью продольного перемещения установлен поплавок.

РИСУНКИ

Рисунок 1