ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2117113
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ
Имя изобретателя: Коновалов А.А.
Имя патентообладателя: Институт проблем освоения Севера СО РАН
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1996.10.30
Способ получения пресной воды относится к водоснабжению временных
потребителей (буровых бригад, геологических партий и т.п.) на Крайнем Севере и может
быть использовано для получения пресной воды из подземного льда, залежи которого
широко распространены на Севере. Способ включает бурение скважины в массиве
подземного льда и его оттаивание теплой проточной водой. Для оттаивания льда
используют паводковую воду, которую предварительно собирают в резервуар,
расположенный выше скважины. Для максимального вовлечения проточной воды в теплообмен
со стенками скважины скважину наглухо закрывают крышкой и разделяют вертикальной, не
доходящей до дна перегородкой на две половины, одну из которых подводящим шлангом
соединяют с резервуаром, а вторую выводящими шлангами соединяют с резервуаром и
потребителем. Возврат проточной воды из скважины в резервуар осуществляю за счет
энергии ветра, воспринимаемой расположенным в резервуаре ветряком. В конструкцию
ветряка входит вращающаяся под действием ветра горизонтальная ось, на которой
закреплены лопасти, всасывающие воду из скважины в резервуар. Для осуществления
способа в теплый период не требуется затрат никакой энергии, кроме ветровой, а
проточная вода по всей скважине непосредственно взаимодействует с льдом.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагаемый способ относится к водоснабжению временных потребителей (буровых
бригад, геологических партий и т.п.) на Крайнем Севере и касается получения пресной воды
из подземного льда.
Известны способы получения пресной воды из подземного льда, которые включают
бурение скважины в ледяном массиве и его оттаивание с помощью паро- или
электронагревателей, а также проточной теплой водой [1].
За прототип принят известный способ получения пресной воды из подземного льда,
включающий бурение скважины в ледяном массиве и его оттаивание нагретой водой,
пропускаемой через опущенные в скважину впускную и снабженную погружным насосом
выпускную трубы [2].
Недостатки прототипа заключаются в том, что реализация известного способа требует
существенных затрат энергии на нагрев и извлечение воды из скважины. Кроме того,
заключенная в трубы (шланги) проточная вода недостаточно эффективно участвует в
теплообмене со стенками скважины.
|
В предлагаемом решении устранены указанные недостатки. Это достигается тем, что в
способе получения пресной воды, включающем бурение скважины в ледяном массиве и его
оттаивание теплой проточной водой, для оттаивания используют паводковую воду, которую
собирают в резервуар, расположенный выше скважины, причем скважину наглухо закрывают
крышкой и разделяют вертикальной, не доходящей до дна перегородкой на две половины,
одну из которых подводящим шлангом соединяют с резервуаром, а вторую выводящими
шлангами соединяют с резервуаром и потребителем.
Кроме того, возврат проточной воды из скважины в резервуар осуществляют за счет
энергии ветра.
Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, на котором схематически показаны
пробуренная в ледяном массиве скважина 1 с вертикальной перегородкой 2 и крышкой 3 с
отверстиями 4, резервуар 5 с водозаборным и возвратным отверстиями соответственно 6 и 7,
подводящий 8 и отводящие 9 и 10 труб (шланги), ветряк 11, включающий горизонтальную
вращающуюся ось с втягивающими лопастями 12, расположенными около возвратного
отверстия 7.
|
СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
В начале лета создают резервуар паводковых вод 5, например, путем запруживания
водотоков. В запруде (стенке резервуара) предусматривают отверстия для забора 6 и
возврата 7 воды. В резервуаре устанавливают ветряк 11 так, чтобы втягивающие лопасти 12
находились рядом с возвратным отверстием 7. Бурят скважину 1 в массиве подземного льда.
В скважину опускают перегородку 2, выполненную (для удобства перевозки и размещения в
скважине) из гибкого материала, например брезента, утяжеленного на конце листовым
металлом. Скважину наглухо закрывают крышкой 3 с отверстиями 4 так, чтобы впускное
отверстие находилось по одну сторону от перегородки 2, а два выпускных - по другую.
Впускное отверстие на крышке подводящим шлангом 8 связывают с водозаборным отверстием
6 в стенке резервуара (в запруде). Одно из выпускных отверстий в крышке скважины
выводящим шлангом 9 соединяют с потребителем, другое выводящим шлангом 10 с возвратным
отверстием 7 в стенке резервуара. Нагретая (воздухом и солнцем) вода из резервуара 5 под
напором поступает через отверстие 6 по трубе (шлангу) 8 через впускное отверстие на
крышке 3 в скважину 1. В результате теплообмена поступающей в скважину воды с ледяными
стенками скважины лед оттаивает. Талая вода через выпускное отверстие по выводящему
шлангу 8 идет к потребителю. Когда резервуар перестает пополняться ручьями (прекращается
ток талых вод, на Севере это происходит в середине-конце лета), часть воды возвращают
назад из скважины по выводящему шлангу 10 в резервуар 5. Для этого используют энергию
ветра с помощью ветряка 11. Энергия ветра воспринимается лопастями закрепленными на
верхнем конце вертикальной оси ветряка. Вращательный момент от вертикальной оси
передается на горизонтальную ось с закрепленными на ней втягивающими лопастями 12.
Таким образом, происходит круговорот проточной воды в системе "резервуар-скважина"
в течение всего периода оттаивания ледяного массива. К наступлению холодов резервуар
паводковых вод иссякает, однако в массиве оттаивающего льда формируется полость,
которую можно использовать как зимний резервуар воды, постоянно пополняемый за счет
дальнейшего оттаивания льда одним из известных способов (например, с помощью опущенных
в скважину электронагревателей). В дальнейшем эту полость можно использовать для
захоронения различных отходов, например бурового шлама.
Преимущество предлагаемого способа перед прототипом заключается в том, что в теплый
период для оттаивания льда не используется энергия с товарной стоимостью (электрическая,
тепловая и т. п. ), а проточная вода по всей скважине непосредственно взаимодействует с
льдом, что увеличивает эффективность его оттаивания. Кроме того, плоский разделитель
потоков менее материалоемок по сравнению с круглыми (трубчатыми), используемыми в
прототипе.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения питьевой воды, включающий бурение скважины в ледяном массиве и
оттаивание льда теплой водой, пропускаемой через скважину, отличающийся тем, что для
оттаивания используют паводковую воду, которую собирают в резервуар, расположенный
выше скважины, причем скважину наглухо закрывают крышкой и разделяют вертикальной, не
доходящей до дна перегородкой на две половины, одну из которых подводящим шлангом
соединяют с резервуаром, а вторую выводящими шлангами соединяют с резервуаром и
потребителем.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что возврат воды из скважины в резервуар
осуществляется за счет ветра.
Версия для печати
Дата публикации 23.02.2007гг
вверх
|
