ВЕТРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ВОДОПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МАЛОДЕБИТНОГО ШАХТНОГО КОЛОДЦА

ВЕТРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ВОДОПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МАЛОДЕБИТНОГО ШАХТНОГО КОЛОДЦА


RU (11) 2030647 (13) C1

(51) 6 F04F1/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 19.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4852094/29 
(22) Дата подачи заявки: 1990.07.26 
(45) Опубликовано: 1995.03.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 89084, кл. F 04F 1/06, 1949. 
(71) Заявитель(и): Логов Игорь Леонидович 
(72) Автор(ы): Логов Игорь Леонидович 
(73) Патентообладатель(и): Логов Игорь Леонидович 

(54) ВЕТРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ВОДОПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МАЛОДЕБИТНОГО ШАХТНОГО КОЛОДЦА 

Использование: в сельском хозяйстве при сооружении шахтных колодцев. Сущность изобретения: установка содержит ветроколесо, на валу которого установлен аксиально-поршневой компрессор с наклонной шайбой и тронковыми узлами, выполненными в виде направляющих обойм, соединенных с поршнями, и сухарей, установленных на пальцах шайбы и размещенных в обоймах с возможностью поворота и перемещения. Установка включает пневматический насос, клапан-поплавок, выхлопную трубку и всасывающий клапан, размещенный в колодце. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к сельскохозяйственному водоснабжению малодебитных шахтных колодцев (т.е. до 1 м3/ч), в частности к водоснабжению в пустынных районах юга страны в условиях отгонного животноводства.

Для районов, где среднегодовая скорость ветра превышает 4 м/с, стоимость энергии, вырабатываемой ветродвигателем, дешевле энергии, вырабатываемой тепловым двигателем. Эффективность использования энергии ветра для водоснабжения в отгонном животноводстве особенно возрастает. Многочисленные попытки создать надежную ветронасосную установку для водоснабжения в условиях пустыни не имели успеха. Основным недостатком используемого насосного оборудования (ленточного ВЛМ-100 и др.) является расхождение режимов эффективной работы водоподъемника с эффективной работой колодца, что приводит к 3 - 4-разовому осушению колодца ежедневно, преждевременной кольматации водоисточника и к его выходу из строя на 3 - 5 лет эксплуатации вместо запланированных 40 - 60 лет работы.

Известна конструкция ветронасосной установки малой мощности для подачи воды из шахтных колодцев в условиях отгонного животноводства, выбранная в качестве прототипа, содержащая быстроходное ветроколесо, воздушный компрессор и двухкамерный пневмонасос, работающий по замкнутому циклу, т.е. с возвратом сжатого воздуха из камеры насоса в компрессор. В целях уменьшения пускового момента ветродвигателя при малом числе оборотов ветроколеса предусмотрен кран, управляемый регулятором скорости и обеспечивающий холостой ход компрессора.

Недостатком известной конструкции является отсутствие функциональной зависимости работы водоподъемника от рабочего режима водоисточника, что приводит к многократному осушению малодебитного колодца в течение рабочего дня и к преждевременной его кольматации. Принятый с целью повышения КПД режим работы двухкамерного насоса с возвратом сжатого воздуха из камеры насоса в компрессор приводит к тому, что этот воздух насыщается парами воды в камере насоса и парами масла в цилиндре компрессора. Следствием принятого режима является попадание масла в перекачиваемую воду и перенос воды в цилиндр компрессора и в пусковой кран холостого хода. Это приводит к замерзанию влаги в зимнее время, в период безветрия, и к нарушению пускового режима агрегата. Конструктивная реализация воздушного распределителя оказалась сложной конструктивно, дорогостоящей в изготовлении и ненадежной в условиях длительной эксплуатации.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности механической системы "малодебитный шахтный колодец - ветропневматический водоподъемник" до таких пределов, при которых обслуживание ее заменяется трехкратным в течение года контролем за автоматической работой узлов системы при обеспечении всех современных технических, санитарных и экологических норм эксплуатации водоисточника.

Цель достигается тем, что устанавливается механическая связь между оптимальным режимом скоростей фильтрации малодебитного колодца и рабочим режимом пневматического водоподъемника с помощью клапана - поплавка, обеспечивающего поддержание в колодце допускаемого уровня воды во время рабочего цикла. Для исключения попадания влаги в цилиндр компрессора отработанный воздух выбрасывается в атмосферу вслед за водой, для реализации чего используется разомкнутая схема работы однокамерного пневматического насоса пульсирующего действия. Попадание паров масла в камеру насоса исключается введением маслоотделителя в ресивере системы на пути следования сжатого воздуха из компрессора в камеру насоса. С целью повышения механического КПД и увеличения надежности рабочего процесса установки для согласования моментных характеристик быстроходного ветроколеса с моментными характеристиками компрессора последний исполняется с аксиальным расположением поршней, приводимых в движение плавающей косой шайбой через тронковый узел, содержащий регулируемую ширину люфта.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемая установка отличается тем, что используют аксиально-поршневой привод с плавающей косой шайбой для согласования рабочих характеристик ветроколеса и компрессора и содержит механическую связь с работой водоисточника и таким образом соответствует критерию изобретения "Hовизна". Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия".

На фиг.1 представлена схема ветропневматической водоподъемной установки; на фиг.2 - разрез тронкового узла.

Установка состоит из быстроходного ветроколеса 1, аксиально-поршневого компрессора 2, нагнетающего сжатый воздух по пневматическому трубопроводу 3 в ресивер 4, где редукционный клапан 15 преобразует непрерывный расход сжатого воздуха в пульсирующий по пневматическому трубопроводу 5 в камеру насоса 6 и вытесняет из нее воду по напорному трубопроводу 7 на заданную высоту Н из колодца 8. Сжатый воздух следует за вытесненной водой в напорный трубопровод 7 и выбрасывается в атмосферу, что приводит к падению давления во всей пневматической системе до значения, при котором редукционный клапан 15 закрывается. Дальнейшее падение давления в камере насоса продолжается до значения, при котором сила тяжести открывает клапан-поплавок 16 и остатки воздуха из камеры насоса вытесняются через выхлопную трубку 17 водой, поступающей в насос, после открытия всасывающего клапана 18. При заполнении камеры водой клапан-поплавок 16 всплывает и закрывает входное сечение выхлопной трубки 17 и рабочий цикл повторяется после следующего открытия редукционного клапана 15.

Плавающая косая (наклонная) шайба 11 аксиально-поршневого компрессора 2 обеспечивает полное уравновешивание масс привода машины и соответствующее повышение механического КПД компрессора, а также предельное снижение его пусковых моментов за счет введения односторонней связи между валом ветроколеса и поршневой группой 13 при помощи люфта в тронковом узле 12. Тронковый узел 12 состоит из цилиндрического сухаря, посаженного на опорный цилиндрический палец 19 плавающей шайбы, направляющей цилиндрической обоймы 20, ось которой совпадает с осью цилиндрического сухаря и всегда перпендикулярна оси цилиндра компрессора, и крышки 21 обоймы, положением которой регулируется необходимая величина зазора .

Согласование рабочего режима водоподъемника с оптимальным режимом работы малодебитного колодца 8 обеспечивается сохранением в этом водоисточнике динамического уровня I-I не ниже отметки II-II, определенной допустимой скоростью фильтрации воды в грунте, при которой гарантируется ламинарный режим течения воды без переноса илистых частиц, т.е. без фильтрационной деформации грунта, приводящей к кольматажу колодца.

Заданный минимальный динамический уровень воды в колодце поддерживается с помощью клапана-поплавка 16. Входное сечение выхлопной трубки 17, являющееся седлом клапана-поплавка 16, устанавливается на заданной отметке II-II. При снижении уровня воды в колодце ниже отметки II-II уровень воды, поступающей в камеру насоса, не может подняться выше отметки воды в колодце согласно закону сообщающихся сосудов и клапан-поплавок в этом случае остается открытым. Поэтому после открытия редукционного клапана 18 поступающая порция сжатого воздуха стравливается через трубку 17 в атмосферу и вода из насоса не вытесняется в трубопровод 7. Так продолжается до тех пор, пока уровень воды в колодце не поднимется до отметки II-II, при достижении которой вода в камере насоса поднимет клапан-поплавок 16 и закроет выхлопное сечение стравливающей трубки 17, после чего происходит рабочий режим вытеснения воды. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ВЕТРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ВОДОПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МАЛОДЕБИТНОГО ШАХТНОГО КОЛОДЦА, содержащая быстроходное ветроколесо, кинематически связанный с ним поршневой компрессор с цилиндром и поршнем, воздухопровод с воздухораспределителем и насос, включающий резервуар, погруженный в колодец, напорный трубопровод и расположенный в резрвуаре поплавок, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, надежности в работе и улучшения условий эксплуатации колодца, компрессор снабжен плавающей наклонной шайбой с опорными пальцами, установленной на валу ветроколеса, дополнительными цилиндрами с поршнями, расположеными аксиально с образованием поршневых групп, и тонковыми узлами, выполненными в виде направляющих обойм, соединенных с поршнями, и сухарей, установленных на пальцах и размещенных в обоймах с возможностью поворота вокруг осей цилиндров и пальцев и перемещения внутри обоймы на необходимую величину зазора , регулируемую положением крышки обоймы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что резервуар снабжен выхлопным патрубком, отметка входного сечения которого расположена на минимально допустимом динамическом уровне воды в колодце при нормальной его эксплуатации, а поплавок установлен соосно с патрубком с возможностью перекрытия его входного сечения в своем верхнем положении.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru