Пристрій для розчистки русла малих річок від мулових наносів

Реферат: UA 73175 U UA 73175 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме щодо охорони та відтворення водних ресурсів (малих річок), що розташовані у межах міської компактної забудови, де використання звичайного обладнання (земснаряд та інші) неможливо. Відомий пристрій гідродинамічного насосу подачі води (журнал Конструктор, К.: Радіоаматор, № 5, 2002. - С. 1719, рис. 1-4). Пристрій містить розгінну трубу з конфузором, дифузором. Дифузор має клапан, що утворює гідроудар, акумулятор води з клапаном та вихідний патрубок води. Акумулятор з встановленими елементами закріплений до верхньої частини дифузора. Ознаками, спільними з аналогом, є наявність: - конфузора; - вихідного патрубка. Недоліком аналога є те, що він не забезпечує очистку русла малої річки від мулових наносів, що розташоване у межах щільної міської забудови. Найбільш близьким за технічною суттю та досягнутим технічним результатом є пристрій для розчистки русла малих річок від мулових наносів (Україна, Патент № 64629, МПК Е02В 3/02, 10.11.2011), який прийнятий за прототип. Пристрій містить гідротаранний насос у вигляді розгінної трубки з дифузором та гідравлічним клапаном, вихідним патрубком, який закріплений до верхньої частини дифузора. Пристрій має ємність накопичування води з можливістю миттєвого скидання її у місце виходу води з дифузора. Ємність зв'язана шланговим трубопроводом з акумулятором подачі води, а дифузор має еластичний патрубок, до якого з можливістю регулювання кута встановлення, відносно горизонтальної осі, закріплений гідравлічний клапан. Уздовж акумулятора подачі води та ємності її накопичення, розгінної труби, з протилежних їх боків закріплені не менше трьох секцій, з можливістю провороту відносно вертикальної осі, повітряних балонів, що утворюють плавучий катамаран. Ознаками, спільними з прототипом, є наявність: - вхідного, вихідного патрубків; - еластичного патрубка; - балонів, що з'єднані між собою у плавучий катамаран із закріпленими до нього обладнанням. Недоліком прототипу є те, що він не забезпечує повною мірою очистку малої річки від мулових наносів, тобто спочатку вода накопичується у ємності, а потім миттєво скидається у відповідному місці русла водотоку, підіймаючи донні мулові наноси. Використовується тільки потік води та її швидкість. Крім того, при використанні прототипу вода, що скидається для розчистки русла річки, не насичується киснем повітря, що у подальшому сприяє процесу самоочищення водотоку. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити пристрій, який би забезпечив повною мірою очистку русла малих річок від мулових наносів, застосовуючи потік води та кінетичну енергію потоку навколишнього повітря шляхом їх об'єднання в один діючий потік, що перетворюється в кінетичну енергію обертання та тиску потоку води на мулові наноси донних відкладень малої річки. Суттєвими ознаками корисної моделі є наявність: - вхідного, вихідного та еластичного патрубків; - балонів, що з'єднані між собою у плавучий катамаран із закріпленим до нього обладнанням; - забірника потоку води; - прискорювача потоку води; - камери закручування потоку води; - забірника потоку повітря, що має розтруб, з можливістю обертання навколо вертикальної осі, та вихідний патрубок; - забірник потоку води виконаний у вигляді конфузора, який складається, з можливістю регулювання по ширині, із шарнірно закріплених Г-подібних секцій, які закріплені до корпусу прискорювача потоку води; - прискорювач потоку води виконаний у вигляді конічного елемента, вихід якого з'єднаний із входом камери закручування потоку води; - камера закручування потоку води виконана у вигляді спіралі равлика з дотичним вхідним патрубком, який через еластичний патрубок з'єднаний із вихідним патрубком забірника потоку повітря; - знімного сопла, яке закріплене до виходу камери закручування потоків води з повітрям; 1 UA 73175 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - нижні площі Г-подібних секцій перекриваються між собою, а одна із яких - нижня спирається на площу подовженої консолі корпусу прискорювача потоку води. Відмінними від прототипу ознаками корисної моделі є наявність: - забірника потоку води; - прискорювача потоку води; - камери закручування потоку води; - забірника потоку повітря, що має розтруб, з можливістю обертання навколо вертикальної осі, та вихідний патрубок; - забірник потоку води виконаний у вигляді конфузора, який складається, з можливістю регулювання по ширині, із шарнірно закріплених Г-подібних секцій, які закріплені до корпусу прискорювача потоку води; - прискорювач потоку води виконаний у вигляді конічного елемента, вихід якого з'єднаний із входом камери закручування потоку води; - камера закручування потоку води виконана у вигляді спіралі равлика з дотичним вхідним патрубком, який через еластичний патрубок з'єднаний із вихідним патрубком забірника потоку повітря; - знімного сопла, яке закріплене до виходу камери закручування потоків води з повітрям; - нижні площі Г-подібних секцій перекриваються між собою, а одна із яких - нижня спирається на площу подовженої консолі корпусу прискорювача потоку води. Відмінною особливістю заявленого пристрою від відомих є те, що в ньому використовуються природні енергоносії (вода, повітря оточуючого природного середовища). Потік води річки потрапляє до прискорювача швидкості потоку води, а далі до спіральної камери його закручування. На виході камери закріплене знімне сопло. До вхідного патрубка камери закручування потоку води дотично закріплений еластичний патрубок забірника потоку повітря. У камері закручування потоку води - повітря та вода змішуються в один потік, який потрапляє у сопло. Змішаний потік перетворюється у кінематичну енергію обертання та тиску потоку води на мулові наноси донних відкладень річки. Цей потік разом з течією водотоку відносить мулові наноси русла річки до місця їх вилучення. Технічна суть та принцип роботи запропонованого пристрою ілюструється кресленнями. На фіг. 1 зображений загальний вид з боку, на фіг. 2 - вид за стрілкою А на фіг. 1 - сопло; на фіг. 3 - вид з верху; на фіг. 4; 5; 6 відповідно розрізи по Б-Б; В-В; Д-Д на фіг. 3. Пристрій складається з балонів 1, які з'єднані між собою кронштейнами 2 у плавучий катамаран 3. До катамарана 3 закріплене (між балонами 1) обладнання: забірник потоку води 4, прискорювач потоку води 5, камера закручування потоку води 6 та забірник потоку повітря 7. Обладнання закріплене до катамарана 3 таким чином, що його можливо встановлювати (регулювати) по висоті за допомогою відповідних кріпильних елементів 8, наприклад гвинтів з гайками відповідної конструкції. Забірник потоку води 4 виконаний у вигляді конфузора 9, що складається, з можливістю регулювання по ширині, із шарнірно закріпленими Г-подібними секціями 10, 11 (фіг. 3, 4). Регулюючи положення кожної секції на кресленні позначено штрих-пунктирними лініями. Кожна секція 10, 11 встановлена відповідно на шарніри 12, 13. Шарніри 12, 13 закріплені до корпусу 14 прискорювача потоку води 5. До вертикальних полиць 15, 16 кожної секції 10, 11 закріплені шарніри 17, 18, на які встановлені, з можливістю переміщуватись, планки 19, 20, які мають поздовжні пази 21. У взаємних пазах 21 встановлений шарнірний притискач 22 з рукояткою 23. За допомогою планок 19, 20 з пазами 21 та притискачем 22 забезпечується регулювання по ширині (у ліву, праву сторони) кожної секції 10, 11. Секції 10, 11 дифузора 9 нижніми площинами 24, 25 (полицями) взаємно перекриваються між собою. Площа 24 (полиця) секції 10 (ліва) конфузора 9 контактує з площею 25 (полицею) секції 11. Секція 11 дифузора 9 опирається на несучу подовжену площу консолі 26 прискорювача потоку води 5. Контактні площі покриті самомастильною пластмасою, наприклад "Поэран", що має низький коефіцієнт тертя. Прискорювач потоку води 5 виконаний у вигляді конічного елемента 27 з вихідним фланцем 28. Камера закручування потоку води 6 виконана у вигляді спіралі равлика з вхідним фланцем 29, патрубком 30 та виходом 31, до якого закріплене знімне сопло 32 (фіг. 2). Вихідний фланець 28 прискорювача потоку води 5 з'єднаний з вхідним фланцем 29 камери закручування потоку води 6. 2 UA 73175 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Забірник потоку повітря 7 складається з розтруба 33, який встановлений на опорах качання 34 і має можливість обертатись навколо вертикальної осі. Обертання розтруба навколо вертикальної осі здійснюється за допомогою флюгера 35, який закріплений до розтруба 33. Розтруб 33 з опорами качання 34 розміщено на глухій гільзі 36 з відповідним фланцем 37, закріпленим до катамарана 3. Гільза 36 має порожнистий виступ 38 з еластичним патрубком 39, який з'єднаний дотично до вхідного патрубка 30 камери закручування потоку води 6 та повітря (суміші). Пристрій працює таким чином. Пристрій збирають у певній послідовності та розміщують у річці таким чином, щоб конфузом 9 забірника потоку води 4, прискорювач потоку води 5 та камера закручування потоку води 6 та повітря (їх суміш) були занурені у воду проти течії води річки. При необхідності регулюють ширину конфузора у ліву та праву сторону за допомогою шарнірно встановлених планок 19, 20 з пазами 21. Шарнірний притискач 22 розгвинчують, планки взаємно переміщуються, наприклад до себе, і секції 19, 20 переміщуються у сторони. Забір об'єму води при цьому буде збільшуватись. При необхідності потік води можна зменшити, коли регулюючі планки 19, 20 перемістити у зворотному напрямку. Після регулювання ширини конфузора, притискач 22 загвинчують рукояткою 23. При перепаді рівня поверхні води потік води потрапляє у конфузор 9, а далі до прискорювача потоку води 5, Прискорення швидкості потоку води здійснюється за рахунок конусності перерізу елемента 27 прискорювача 5. Отвір входу елемента 27 значно більший, ніж його вихід, тому швидкість потоку води на виході збільшується. Збільшена швидкість потоку води потрапляє у камеру 6, де відбувається його закручування за спіраллю равлика. Одночасно в камеру закручування потоку води 6 потрапляє від забірника 7 потік повітря, за допомогою його розтруба 33 з флюгером 35. Потік атмосферного повітря діє на флюгер 35 та повертає навколо вертикальної осі розтруб 33. Відомо, що прибережні ділянки річок підлягають у більшості випадках впливу вітрового потоку повітря. Потік повітря з його забірника 7 потрапляє до дотичного патрубка 30 камери 6 закручування потоків - води та повітря. У спіральній камері 6 потік змішується, закручується і потрапляє до виходу 31 з соплом 32. Закручений потік є двофазним середовищем (рідини-повітря), яке активує кавітацію і діє на природний шар води та мулові наноси донних відкладів русла річки. Донні наноси підіймаються (збуджуються) за рахунок впливу кінематичної енергії обертання та тиску потоку суміші води з повітрям на них, а потім із водним потоком (течією річки) відносяться до місця їх вилучення. Запропонований пристрій у порівнянні із відомими - базовими пристроями дозволяє здійснювати розчистку русла малих річок від мулових наносів без застосування електроенергії. Очищення русла малих річок здійснюється за рахунок природних ресурсів. Використовується енергія потоку води річки та енергія потоку повітря. Вказані природні ресурси (потоки води та повітря) перетворюються за допомогою елементів пристрою: забірника потоку води, забірника потоку повітря, прискорювача швидкості потоку води та спіральної камери закручування утвореного потоку (води та повітря) у кінематичну енергію обертання та тиску на природний шар води та мулові наноси, які у подальшому відносяться потоком води річки до місця їх вилучення. Крім того, потік води річки насичується розчиненим киснем атмосферного повітря, що сприяє життєдіяльності гідробіоценозів та процесу самоочищення річкової екосистеми. Пристрій не містить рухомих частин (крім розтруба забору повітря), електродвигунів, валів та інших подібних засобів, тому практично не потребує технічного обслуговування та ремонту. Виготовлення запропонованого пристрою не потребує відносно великих матеріальних витрат, тому що для його впровадження можливо використовувати широко відомі матеріали. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Пристрій для розчистки русла малих річок від мулових наносів, що містить вхідний, вихідний та еластичний патрубки, балони, що з'єднані між собою у плавучий катамаран із закріпленим до ньому обладнанням, який відрізняється тим, що він має забірник, прискорювач потоку води, камеру його закручування та забірник потоку повітря, який складається, з можливістю обертання навколо вертикальної осі, із розтруба, вихідного патрубка, а забірник потоку води виконаний у вигляді конфузора, що складається, з можливістю регулювання по ширині, із шарнірно закріплених Г-подібних секцій, які закріплені до корпусу прискорювача потоку води, виконаного у вигляді конічного елемента, вихід якого з'єднаний із входом камери закручування потоку води, а його дотичний вхідний патрубок через еластичний патрубок з'єднаний з вихідним патрубком забірника потоку повітря, а до виходу камери закручування потоків води з повітрям 3 UA 73175 U закріплено знімне сопло, причому нижні площі Г-подібних секцій перекриваються між собою, а одна з яких - нижня - опирається на площу подовженої консолі корпусу прискорювача потоку води. 4 UA 73175 U 5 UA 73175 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6