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 ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ 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
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. Способ по п.1, отличающийся тем, что
возврат воды из скважины в резервуар
осуществляется за счет ветра.
Версия для печати
Дата публикации 14.11.2006гг
вверх
|
