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