Патент на изобретение №2293887

(54) СИФОН

(57) Реферат:

Изобретение относится к области осушения, водопонижения, мелиорации и водоснабжения. Расположенная в вертикальной дренажном водозаборном резервуаре (ВР) водозаборная труба (Т) сифона снабжена поплавковым регулятором (ПР) водозабора в виде охватывающей указанную Т отрезка пустотелой Т с закрытыми торцами либо Т из материала объемным весом, меньшим объемного веса воды, с зазором между Т и ПР для возможности перемещения вдоль Т. Водозаборная Т сифона закрыта с нижнего торца и в нижней части снабжена рядом расположенных на разной высоте, меньшей высоты ПР, сквозных поперечных отверстий. Заливочное устройство расположено в верхней части трубопровода и снабжено воздухосборной камерой с вентилями над и под камерой. Расположенная в верхней части среднего участка трубопровода Т снабжена рядом аналогичных водозаборных Т. Указанные Т объединены в единую гидравлическую систему Т, каждая из которых помещена в ВР, преимущественно в дренажную скважину. Изобретение направлено на повышение надежности, функциональных возможностей сифона, снижение эксплуатационных затрат. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области осушения, водопонижения, мелиорации и водоснабжения.

Известен сифон, содержащий трубопровод, труба концевого участка которого расположена ниже уровня воды в водозаборном резервуаре, труба другого концевого участка расположена в водосбросном или накопительном резервуаре ниже уровня воды в этом резервуаре и труба среднего участка частично расположена выше уровня воды в водозаборном резервуаре. [A.M.Курганов и Н.Ф.Федоров «Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения. Справочник. Ленинград. Стройиздат, 1986 г., стр.92.]

Недостатком этого сифона является необходимость периодической заправки сифона водой, образование в верхней части среднего участка трубопровода воздушной пробки и, как следствие, ненадежность работы сифона и увеличение эксплуатационных расходов.

Наиболее близким решением является сифонный дозатор, содержащий сифонную трубку с отверстиями на верхней торцовой поверхности полого фланца в нижней части трубки и запорный поплавковый кольцевой элемент, охватывающий сифонную трубку. [«Сифонный дозатор» автор М.П.Абрамов и др. а.с. 669092, F 04 F 10/00 с приоритетом от 12.01.78.]

Недостатком этого дозатора является недостаточный диапазон регулирования забора жидкости, возможность заиления расположенных на одном уровне отверстий сифонной трубки при водозаборе из дренскважины.

Технический результат: повышение надежности, функциональных возможностей сифона, снижение эксплуатационных затрат.

Технический результат достигается за счет того, что в сифоне, содержащем трубопровод, труба одного концевого участка которого расположена ниже уровня воды в водозаборном резервуаре, труба другого концевого участка расположена в водосбросном или накопительном резервуаре либо бассейне ниже уровня воды в этом резервуаре и труба среднего участка частично расположена выше уровня воды в водозаборном резервуаре, и снабженном заливочным устройством, согласно изобретению расположенная в водозаборном резервуаре труба концевого участка трубопровода в нижней части снабжена поплавковым регулятором водозабора в виде охватывающего указанную трубу отрезка пустотелой трубы из двух соосных между собой наружной и внутренней закрытых с каждого торца труб или соосного отрезка трубы объемным весом меньше объемного веса воды с зазором между трубой и регулятором для возможности перемещения вдоль трубы, при этом расположенная в водозаборном резервуаре труба трубопровода направлена сверху вниз, закрыта с нижнего торца и в нижней части снабжена рядом сквозных поперечных отверстий. Заливочное устройство может быть расположено над верхней частью расположенной выше уровня воды в водозаборном резервуаре трубы среднего участка трубопровода и снабжено воздухосборной камерой с вентилем между камерой и трубой трубопровода и вентилем между камерой и атмосферой либо расположенной над камерой емкостью для запаса воды. Труба среднего верхнего участка трубопровода может быть снабжена рядом направленных сверху вниз закрытых с нижнего торца с поперечными отверстиями в нижней части с поплавковым регулятором труб, каждая из которых помещена в водозаборном резервуаре, преимущественно в дренажной скважине.

Сущность изобретения изложена в описании и чертежах. На фиг.1 изображен водозаборный резервуар сифона в виде дренажной скважины; на фиг.2 – водосбросный резервуар сифона в виде колодца; на фиг.3 – сифонная система из нескольких водозаборных скважин; на фиг.4 – то же, вид в плане.

Пример 1. Фиг.1, 2.

Сифон содержит трубопровод, труба 1 одного концевого участка которого расположена в водозаборном резервуаре, например дренажной скважине 2, торец трубы расположен ниже уровня 3 воды в скважине 2. Труба 4 другого концевого участка расположена в накопительном или водосбросном колодце 5 либо в бассейне, уровень 6 воды в котором ниже уровня воды в скважине 2. Труба 7 среднего участка трубопровода частично расположена выше уровня 3 воды в водозаборном резервуаре. Дренажная скважина 2 расположена в дренирующем грунте 8 и снабжена дренажной трубой из пористого материала. По другому варианту дренажная труба выполнена из двух соосных наружной 9 и внутренней 10 труб с рядом поперечных сквозных отверстий 11 с дренирующим материалом, например крупнозернистым песком или щебнем 12, между ними.

Внутри дренажной трубы в скважине 2 расположена труба 1 верхнего концевого участка трубы. Труба 1 в нижней части снабжена поплавковым регулятором 13 водозабора в виде соосного с трубой 1 отрезка трубы из материала объемным весом меньше объемного веса воды. По другому варианту регулятор 13 выполнен пустотелым из двух соосных между собой наружной 14 и внутренней 15 закрытых с каждого торца труб. В нижней части на высоте, меньшей высоты регулятора 13, труба 1 снабжена рядом расположенных на разной высоте поперечных сквозных отверстий 16 и закрыта с нижнего торца. Между трубой 1 и регулятором 13 для возможности перемещения регулятора вдоль трубы 1 выполнен зазор 17, который может быть заполнен выполненной зацело с регулятором герметизирующей прокладкой. Суммарная площадь отверстий 16 больше поперечной площади трубы 1.

В верхней части скважины 2 выше уровня 3 воды выполнен смотровой колодец 18, в котором труба 1 присоединена к трубе 7 среднего участка трубопровода, расположенного в грунте ниже глубины промерзания. Над трубой 7 в смотровом 18 или автономном колодце выполнено заливочное устройство. Заливочное устройство содержит емкость 19 для запаса воды или заливочную воронку и между емкостью 19 и трубой 7 воздухосборную камеру 20 с прозрачной трубкой 21 контроля уровня воды. Между камерой 20 и емкостью 19 расположен вентиль 22. Между камерой 20 и трубой 7 расположен вентиль 23. В колодце 18 расположены вентили 24 на трубе 7 и/или вентиль 25 под трубой 7 на трубе 1. Для принудительного закрытия отверстий 16 и прекращения забора воды к поплавковому регулятору 13 присоединена стержневая тяга 26, верхний конец 27 которой расположен в колодце 18. По другому варианту к регулятору 13 через нижний 28 и верхний 29 блоки присоединена гибкая тяга с грузом на другом конце. В нижней части трубы 1 установлены торцовый 30 и верхний 31 ограничители для фиксации трубы 1 и регулятора 13 по центральной оси скважины 2 и ограничения перемещения регулятора 13 в вертикальном направлении.

Нижний торец трубы 4 нижнего концевого участка трубопровода расположена ниже уровня 6 в колодце 5. Уровень 6 воды обеспечен установкой на этом уровне водосбросной трубы 32 или насосом в накопительном колодце при водопонижении в зоне застройки или мелиорации. В колодце 5 выше уровня 6 на трубе 4 расположен вентиль 33.

Для запуска сифона в работу поплавковый регулятор 13 тягой 26 за конец 27 опускают и закрепляют в нижнем положении, закрывая отверстия 16. Вентилем 33 в колодце 5 закрывают трубу 4. Открывают вентили 25, 24 и 23, 22. Через заливочную емкость 19 заполняют трубопровод сифона водой до полного заполнения воздухосборной камеры 20 и емкости 19. Закрывают верхний вентиль 22, открывают нижний вентиль 33. Освобождают конец 27 тяги 26. Поплавковый регулятор 13 с тягой 26 всплывает, открывая отверстия 17. Сифон запущен в работу и за счет разности уровней 3 и 6 воды в дренажной скважине 2 и нижнем водосбросном колодце 25 осуществляется забор и перемещение воды из скважины 1 в колодец 5. Из колодца 5 вода свободно вытекает через трубу 32. По другому варианту при водопонижении в зоне застройки или мелиорации воду из накопительного колодца откачивают насосом до заданного уровня 6.

По мере забора воды уровень 3 в скважине 2 понижается. Поплавковый регулятор 13 опускается, закрывая часть отверстий 16, и устанавливается на определенной высоте, обеспечивая отбор воды равный притоку воды в скважину. При уменьшении или увеличении притока воды регулятор 13 опускается или всплывает. Таким образом поплавковый регулятор 13 обеспечивает длительную работу сифона без повторной заправки водой. Регулирование расхода воды или отключение сифона может быть выполнено вентилями 24 или 25.

Из-за вакуумного состояния воды в трубопроводе пузырьки воздуха скапливаются в воздухосборной камере 20. По мере накопления воздуха в камере 20 закрывают вентиль 23, открывают вентиль 22, выпускают воздух и заполняют камеру 20 водой из емкости 19. Пополняют запас воды в емкости 19. Закрывают вентиль 22 и открывают вентиль 23 для накопления воздуха в камере 20. Наличие воздухосборной камеры предотвращает образование воздушной пробки в трубе 7 верхнего участка трубопровода и остановку работы сифона.

При эксплуатации сифона в случае заиления дренажной скважины 2 перекрывают трубу 1 вентилем 25 или трубу 7 вентилем 24, останавливая отбор воды из скважины 2. После установки наивысшего уровня 3 воды регулятор 13 тягой 26 за конец 27 возвратно-поступательно перемещают в вертикальном направлении для перемешивания с водой осадка грунта. Открывают ранее закрытый вентиль 24 или 25. За счет увеличенной разности уровней 6 и 3 перемешанная с осадком грунта вода с большей скоростью отбирается из скважины 2, что приводит к очищению скважины от заиления и предотвращает остановку работы сифона.

Пример 2. Фиг.3, 4.

Труба 7 среднего верхнего участка трубопровода снабжена рядом направленных сверху вниз гидравлически сообщающихся с трубопроводом труб 1. Каждая труба 1 расположена в водозаборном резервуаре, преимущественно дренажной скважине 2, снабжена сквозными поперечными отверстиями 16 в стенках и поплавковым регулятором 13 в нижней части, закрыта с нижнего торца по примеру 1. В верхней части трубы 1 в колодце 18 расположен вентиль 25. Несколько труб 7 верхнего участка трубопровода могут быть объединены в сифонную систему с подключением в одном месте радиально направленных труб 7, в виде гребенки с подключением к продольному трубопроводу поперечно направленных труб 7, по круговой схеме либо в комбинации указанных схем с одним или несколькими водосбросными или накопительными колодцами 5 с вентилем 33. В образованной системе в месте присоединения трубы 7 к трубопроводу установлен вентиль 34. В верхнем участке 6 в одном или нескольких колодцах выполнены заливочные устройства с воздухосборной камерой 20, емкостью 19 и вентилями 22 и 23 по примеру 1.

Для запуска сифонной системе в каждой водозаборной дренажной скважине 2 опускают в нижнее положение поплавковый регулятор 13 на трубе 1. Закрывают вентиль 33 в каждом колодце 5. Открывают все вентили 24, 25, 34, 23, 22. Через заливочную емкость 19 заполняют систему водой и запускают в работу по примеру 1, открывая вентили 33, освобождая тягу 26, закрывая вентили 22. Сифонная система может быть запущен по частям с последовательным подключением отдельных труб 7 с рядом труб 1.

При работе сифонной системы поплавковый регулятор 13 в каждой скважине 2 в зависимости от притока воды в этой скважине устанавливается на определенном уровне, что обеспечивает надежную работу сифонной системы в автоматическом режиме без повторной заправки водой. По мере накопления в камере 20 воздух выпускают через вентиль 22 по примеру 1.

При эксплуатации сифонной системы в случае заиления дренажных скважин 2 все трубы 7 перекрывают вентилем 34. После заполнения скважин до верхнего уровня открывают вентиль 34 одной из труб 7. Энергия разности уровней 3 и 6 направлена на одну трубу 7, и скорость водозабора в подключенных к трубе 7 трубах 1 увеличивается. На открытой трубе 7 вентилем 25 могут быть отключены несколько скважин 2, за счет чего пропорционально увеличится скорость забора воды с осадком грунта в остальных скважинах открытой трубы 7. Для перемешивания с водой осадка грунта регулятор 13 тягой 26 за конец 27 возвратно-поступательно перемещают в вертикальном направлении. Очищенную от заиления группу скважин 2 закрывают вентилями 25 и открывают другую группу. После очистки присоединенных к трубе 7 всех скважин 2 трубу 7 закрывают вентилем 34, открывают вентилем 34 и аналогично очищают скважины 2 другой трубы 7.

При накоплении в воздухосборной камере 20 в одном или нескольких колодцах воздух выпускают вентилем 22 по примеру 1.

Поплавковые регуляторы 13 и воздухосборные камеры 20 обеспечивают длительную надежную работу сифонной системы при осушении оползневых косогорных массивов и водопонижении на застроенных территориях и на участках мелиорации, снижение эксплуатационных затрат.

Снабжение расположенной в водозаборном резервуаре трубы концевого участка трубопровода в нижней части поплавковым регулятором водозабора в виде охватывающего указанную трубу отрезка пустотелой трубы из двух соосных между собой наружной и внутренней закрытых с каждого торца труб или соосного отрезка трубы объемным весом меньше объемного веса воды с зазором между трубой и регулятором для возможности перемещения вдоль трубы, при этом выполнение расположенной в водозаборном резервуаре трубы трубопровода направленной сверху вниз, закрытой с нижнего торца, и снабжение в нижней части рядом сквозных поперечных отверстий; расположение заливочного устройства над верхней частью расположенной выше уровня воды в водозаборном резервуаре трубы среднего участка трубопровода и снабжение воздухосборной камерой с вентилем между камерой и трубой трубопровода и с вентилем между камерой и атмосферой либо расположенной над камерой емкостью для запаса воды; снабжение трубы среднего верхнего участка трубопровода рядом направленных сверху вниз закрытых с нижнего торца с поперечными отверстиями в нижней части с поплавковым регулятором труб, каждая из которых помещена в водозаборном резервуаре, преимущественно в дренажной скважине, обеспечивает повышение надежности, функциональных возможностей сифона и сифонной системы, снижение эксплуатационных затрат.

Формула изобретения

1. Сифон, содержащий трубопровод, труба одного концевого участка которого расположена ниже уровня воды в водозаборном резервуаре, труба другого концевого участка расположена в водосбросном или накопительном резервуаре либо бассейне ниже уровня воды в этом резервуаре и труба среднего участка частично расположена выше уровня воды в водозаборном резервуаре, и снабженный заливочным устройством, отличающийся тем, что расположенная в водозаборном резервуаре труба концевого участка трубопровода в нижней части снабжена поплавковым регулятором водозабора в виде охватывающего указанную трубу отрезка пустотелой трубы из двух соосных между собой наружной и внутренней закрытых с каждого торца труб или соосного отрезка трубы объемным весом меньше объемного веса воды с зазором между трубой и регулятором для возможности перемещения регулятора вдоль трубы, при этом расположенная в водозаборном резервуаре труба трубопровода направлена сверху вниз, закрыта с нижнего торца и в нижней части снабжена рядом сквозных поперечных отверстий.

2. Сифон по п.1, отличающийся тем, что заливочное устройство расположено над верхней частью расположенной выше уровня воды в водозаборном резервуаре трубы среднего участка трубопровода и снабжено воздухосборной камерой с вентилем между камерой и трубой трубопровода и вентилем между камерой и атмосферой либо расположенной над камерой емкостью для запаса воды.

3. Сифон по п.1, отличающийся тем, что труба среднего верхнего участка трубопровода снабжена рядом направленных сверху вниз, закрытых с нижнего торца, с поперечными отверстиями в нижней части, с поплавковым регулятором труб, каждая из которых помещена в водозаборном резервуаре, преимущественно в дренажной скважине.

РИСУНКИ