RU2166123C2

RU2166123C2 - Device for producing compressed air and feeding river water due to water current energy

Info

Publication number: RU2166123C2
Application number: RU98115443A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Хабардин; А.С. Шарабаров
Original assignee: Иркутская государственная сельскохозяйственная академия
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: hydraulic engineering. SUBSTANCE: device has river-bank well or hole excavated through depth below river channel for filling it with water up to water level in river through gravity-flow line. Vertical suction pipe is installed in well or hole. Water lift is made in the form of air lift for which purpose open bottom end of suction pipe carries nozzle with sprayers. Power unit such as water wheel provided with compressor communicating through delivery line with plenum chamber is mounted in river stream. This nozzle communicates through three-way cock with plenum-chamber air delivery line. EFFECT: simplified design; provision for operation under air-compression and water- delivery conditions. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для получения сжатого воздуха и подачи воды из реки за счет энергии гидравлического потока. The invention relates to hydropower, in particular to the design of devices for producing compressed air and water from the river due to the energy of the hydraulic flow.

Энергию гидравлического потока рек и других русловых водоемов широко используют в народном хозяйстве. Для этого созданы специальные устройства - гидросиловые установки, обеспечивающие возможность преобразования энергии текучей среды во вращательно-механическую энергию. Известен ротационный водоподъемник, приводимый в действие гидравлическим потоком реки, содержащий водяное колесо и спиральную трубу с открытым концом [1]. The energy of the hydraulic flow of rivers and other channel bodies of water is widely used in the national economy. For this purpose, special devices have been created - hydraulic power plants, which provide the possibility of converting the energy of the fluid into rotational-mechanical energy. Known rotary hydraulic hoist, driven by the hydraulic flow of the river, containing a water wheel and a spiral pipe with an open end [1].

Недостатком указанного устройства является то, что оно работает только в одном режиме - подачи воды. Для этого используют сжатый воздух, необходимый для создания водовоздушной смеси. Кроме того, в устройстве не обеспечено достаточно герметичное соединение конца вращающейся /спиральной/ трубы с неподвижной трубой колпака. В результате износа сальникового уплотнения надежность и эффективность работы устройства резко снижается. The disadvantage of this device is that it works only in one mode - water supply. To do this, use compressed air necessary to create a water-air mixture. In addition, the device does not provide a sufficiently tight connection of the end of the rotating / spiral / pipe to the fixed pipe of the cap. As a result of wear of the stuffing box packing, the reliability and efficiency of the device are sharply reduced.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является русловая водозаборная установка, включающая береговой колодец или скважину; самотечную линию; всасывающую трубу, вертикально размещенную в колодце или скважине; а также водоподъемное устройство в виде насосов [2]. The closest technical solution, selected as a prototype, is a channel water intake installation, including a coastal well or well; gravity line; a suction pipe vertically placed in a well or well; as well as a water-lifting device in the form of pumps [2].

Недостатком известной установки является то, что она сложна, не обеспечивает возможности получения сжатого воздуха и использования энергии текучей среды. A disadvantage of the known installation is that it is complex, does not provide the possibility of obtaining compressed air and the use of energy of the fluid.

Задачей изобретения является создание простой и надежной установки, действующей за счет энергии гидравлического потока и обладающей возможностью работать в двух режимах: получения сжатого воздуха и подачи воды. The objective of the invention is to create a simple and reliable installation, operating due to the energy of the hydraulic flow and having the ability to work in two modes: receiving compressed air and water supply.

Сущность изобретения заключается в следующем. Береговой колодец или скважина выполнены на глубину, превышающую глубину воды в реке. В поток реки установлен энергоагрегат, например водяное колесо, приводимое в действие за счет энергии указанного потока. С энергоагрегатом кинематически связан компрессор, оборудованный заборником воздуха из атмосферы и линией нагнетания воздуха в ресивер. При этом водоподъемное устройство выполнено в виде эрлифта, наконечник которого через трехходовой кран скоммутирован с линией нагнетания воздуха в ресивер. Для упрощения конструкции самотечная линия выполнена в виде отверстий, размещенных на боковой стенке колодца или скважины, контактирующей с грунтом ниже уровня воды в реке. The invention consists in the following. The shore well or well is made to a depth exceeding the depth of the water in the river. An energy unit, such as a water wheel, driven by the energy of the specified stream, is installed in the river stream. A compressor is kinematically connected to the power unit, equipped with an air intake from the atmosphere and a line for pumping air into the receiver. In this case, the water-lifting device is made in the form of an airlift, the tip of which through a three-way valve is connected to the air discharge line into the receiver. To simplify the design, a gravity line is made in the form of holes located on the side wall of a well or well in contact with the soil below the water level in the river.

На фиг. 1, 2 изображена установка для получения сжатого воздуха и подачи воды из реки за счет энергии гидравлического потока. Она состоит из энергоагрегата /например, водяного колеса 14/, погруженного в поток реки с возможностью преобразования энергии текучей среды во вращательное движение, кинематически связанного с ним компрессора 15, оборудованного заборником воздуха 16 из атмосферы. К компрессору 15 присоединена линия нагнетания воздуха в ресивер 4, на которой последовательно размещены: регулятор давления 17, трехходовой кран 18 и напорный золотник 19. При этом ресивер 3 снабжен предохранительным клапаном 20, а также присоединительным устройством 1 с краном управления 2 подачей воздуха потребителю. Названные элементы в совокупности представляют собой систему, обеспечивающую получение сжатого воздуха. Система подачи воды также включает в себя энергоагрегат /водяное колесо 14/ с компрессором 15 и дополнительно: береговой колодец 10 /скважину/ с эрлифтом. Указанный колодец выполнен на глубину, значительно превышающую глубину воды в реке /донную часть реки/ и оборудован самотечной линией 12 с размещенным на ней фильтром 13. При этом самотечная линия 12 обеспечивает возможность заполнения полости колодца 10 до уровня воды в реке. Эрлифт состоит из водоподъемной трубы 8, нижний конец которой снабжен наконечником 9 с форсунками, а также фильтром 11 и погружен в колодец 10 до его донной части, верхний - опущен в гидробак 7, оборудованный сливным трубопроводом 6 и присоединительным устройством 4 с краном управления 5 подачей воды потребителю. При этом наконечник 9 через трехходовой кран 18 скоммутирован с линией нагнетания воздуха в ресивер 3. Для упрощения конструкции самотечная линия 12 может быть выполнена в виде отверстий /на фиг. 2 они показаны стрелками/, размещенных на боковой стенке колодца 10, контактирующей с грунтом ниже уровня воды в реке. In FIG. 1, 2 shows the installation for receiving compressed air and water from the river due to the energy of the hydraulic flow. It consists of an energy unit (for example, a water wheel 14) immersed in a river stream with the possibility of converting the energy of a fluid into rotational motion, a kinematically connected compressor 15 equipped with an air intake 16 from the atmosphere. The compressor 15 is connected to the air discharge line into the receiver 4, on which the pressure regulator 17, the three-way valve 18 and the pressure valve 19 are arranged in series. At the same time, the receiver 3 is equipped with a safety valve 20, as well as a connecting device 1 with a control valve 2 for supplying air to the consumer. These elements together represent a system that provides compressed air. The water supply system also includes a power unit / water wheel 14 / with a compressor 15 and additionally: a shore well 10 / well / with airlift. The specified well is made to a depth significantly greater than the depth of the water in the river / the bottom of the river / and is equipped with a gravity line 12 with a filter 13 placed on it. At the same time, the gravity line 12 makes it possible to fill the cavity of the well 10 to the water level in the river. Airlift consists of a water pipe 8, the lower end of which is equipped with a nozzle 9 with nozzles, as well as a filter 11 and is immersed in the well 10 to its bottom, the upper one is lowered into a hydraulic tank 7, equipped with a drain pipe 6 and a connecting device 4 with a 5 feed control valve water to the consumer. In this case, the tip 9 through a three-way valve 18 is connected to the line for pumping air into the receiver 3. To simplify the design, the gravity line 12 can be made in the form of holes / in FIG. 2 they are shown by arrows / placed on the side wall of the well 10 in contact with the soil below the water level in the river.

Установка может работать в двух режимах: получения сжатого воздуха и подачи воды. В режиме получения сжатого воздуха установка работает следующим образом. Трехходовой кран 18 устанавливают в положение "воздух": компрессор 15 соединен с ресивером 3, подача воздуха к наконечнику 9 с форсунками не производится. При помощи регулятора 17 устанавливают необходимое давление, обеспечивая заданную частоту вращения водяного колеса 14. При этом гидравлический поток реки воздействует на лопасти колеса 14 и приводит его во вращательное движение. Компрессор, кинематически связанный с указанным колесом, всасывает воздух через заборник 13 и нагнетает его в ресивер 3 через регулятор давления 17, кран 18 и напорный золотник 19. Для сброса избытка давления, создаваемого компрессором, предусмотрен предохранительный клапан 20, отрегулированный на заданное давление. Открывают кран управления 2, и воздух через присоединительное устройство 1 поступает в пневмосеть /не показано/ потребителю. Для перевода установки в режим подачи воды кран 18 устанавливают в положение "Вода": компрессор 15 отсоединен от ресивера 3, производится подача воздуха к наконечнику 9 с форсунками. Сжатый воздух в виде пузырьков, перемешиваясь с водой, образует столб водовоздушной смеси. Воздушные пузырьки, перемещаясь вверх, способствуют транспортированию воды, которая проходит через фильтр 11, поднимается по трубе 8 и сливается в гидробак 7. Открывают кран управления 5 и вода через присоединительное устройство 4 поступает в водопровод /не показано/ потребителю. При этом уровень воды в колодце 10 пополняется из реки по самотечной линии 12 или подземными водами через отверстия в боковой стенке указанного колодца /фиг. 2/ в результате просачивания вод реки через ее ложе. В случае переполнения бака 7 вода сливается через сливной трубопровод 6. При необходимости проведения ремонтно-обслуживающих работ или отключения установки водяное колесо 14 выводят из потока. The installation can operate in two modes: receiving compressed air and water supply. In the compressed air mode, the installation operates as follows. The three-way valve 18 is set to the "air" position: the compressor 15 is connected to the receiver 3, air is not supplied to the tip 9 with nozzles. Using the regulator 17 set the necessary pressure, providing a given frequency of rotation of the water wheel 14. In this case, the hydraulic flow of the river acts on the blades of the wheel 14 and causes it to rotate. A compressor kinematically connected to the indicated wheel draws air through the intake 13 and pumps it into the receiver 3 through a pressure regulator 17, a valve 18 and a pressure valve 19. To relieve the excess pressure created by the compressor, a safety valve 20 is adjusted to a predetermined pressure. The control valve 2 is opened, and air through the connecting device 1 enters the pneumatic network / not shown / to the consumer. To put the unit into the water supply mode, the faucet 18 is set to the "Water" position: the compressor 15 is disconnected from the receiver 3, air is supplied to the tip 9 with nozzles. The compressed air in the form of bubbles, mixing with water, forms a column of water-air mixture. Air bubbles, moving upward, facilitate the transport of water that passes through the filter 11, rises through the pipe 8 and merges into the hydraulic tank 7. The control valve 5 is opened and the water through the connecting device 4 enters the water supply / not shown / to the consumer. At the same time, the water level in the well 10 is replenished from the river by gravity line 12 or groundwater through holes in the side wall of the specified well / Fig. 2 / as a result of seepage of river water through its bed. In case of overfilling of the tank 7, the water is drained through the drain pipe 6. If necessary, repair and maintenance work or shutdown of the installation, the water wheel 14 is removed from the stream.

Предлагаемая установка проста, надежна и энергоэкономична. Она может работать в двух режимах: получения сжатого воздуха и подачи воды. Это обусловлено тем, что установка включает в себя две системы, одна из которых обеспечивает получение сжатого воздуха, другая - подачу воды. Указанные системы имеют общее энергообеспечение - водяное колесо, кинематически связанное с компрессором. При этом привод колеса осуществлен за счет энергии гидравлического потока. Установка состоит из простых и доступных конструктивных элементов. The proposed installation is simple, reliable and energy efficient. It can work in two modes: receiving compressed air and water supply. This is because the installation includes two systems, one of which provides compressed air, and the other - water supply. These systems have a common energy supply - a water wheel kinematically connected to the compressor. In this case, the wheel drive is implemented due to the energy of the hydraulic flow. The installation consists of simple and affordable structural elements.

Источники информации
1. Циклаури Д.С. Гидравлика, сельскохозяйственное водоснабжение и гидросиловые установки /Под ред. А.А. Угинчуса. М.: Стройиздат, с. 155, 156.Sources of information
1. Tsiklauri D.S. Hydraulics, agricultural water supply and hydraulic power plants / Ed. A.A. Uginchusa. M .: Stroyizdat, p. 155, 156.

2. Циклаури Д.С. Гидравлика, сельскохозяйственное водоснабжение и гидросиловые установки /Под ред. А.А. Угинчуса. М.: Стройиздат, с. 176 - 178 - прототип. 2. Tsiklauri D.S. Hydraulics, agricultural water supply and hydraulic power plants / Ed. A.A. Uginchusa. M .: Stroyizdat, p. 176 - 178 - prototype.

Claims

1. Installation for receiving compressed air and supplying water from the river due to the energy of the hydraulic flow, including a coastal well or well, made with the possibility of filling the cavity with water to the water level in the river through a gravity line, a suction pipe vertically placed in the well or well , a water-lifting device in the form of pumps installed above the water level and providing water to the consumer, characterized in that the shore well or well is made to a depth exceeding the water depth In the river, a power unit is installed in the river stream, for example, a water wheel driven by the energy of the specified stream, and is equipped with a compressor equipped with an air intake from the atmosphere and a line for pumping air into the receiver, the water-lifting device is made in the form of an airlift, for which the open bottom the end of the suction pipe is equipped with a nozzle tip and immersed in a well or well to its bottom, the tip through a three-way valve connected to the air discharge line into the receiver.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the gravity line is made in the form of holes located on the side wall of a well or well in contact with the soil below the water level in the river, with the possibility of flowing through these holes into the cavity of a well or groundwater well accumulating in the deep zones along both banks of the river as a result of the seepage of river waters through its bed.