1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 29910
(51) F04F 1/06 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2013/1451.1
(22) 28.10.2013
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(72) Есполов Тлектес Исабаевич; Яковлев
Александр Александрович; Саркынов Ербол;
Асанбеков Бакдаулет Абибуллаевич
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Казахский
национальный аграрный университет"
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(56) KZ 17787 A, 15.09.2006
SU 1657768 A1, 23.06.1991
(54) НАПОРНО - ВАКУУМНАЯ НАСОСНАЯ
УСТАНОВКА
(57) Напорно-вакуумная насосная установка
Изобретение относится к области насосостроения, в
частности, к конструкции насосной установки с
использованием энергии текучей среды, например,
воды в водотоках, создающей подачу и напор и
обеспечивающей ее подъем на большую высоту.
Технический результат изобретения - повышение
энергетических показателей: увеличение напора,
подачи и КПД.
Технический результат достигается тем, что
конструкция напорно-вакуумной насосной
установки обеспечивает повышение энергетических
показателей - увеличения напора, подачи и КПД в
условиях малого геометрического и скоростного
напоров за счет использования суммарного эффекта
от создаваемого вакуумного и гидроударного
напоров.
Напорно-вакуумная насосная установка (фиг.1)
состоит из водонаполняемой емкости 1 со сливным
клапаном 2, всасывающего водоподъемного
трубопровода 3 с обратным клапаном 4 и эжектора 5
с вакуумным трубопроводом 6, сообщающим его
пассивное сопло 7 через вентиль 8 с
водонаполняемой емкостью 1, снабженной внутри
поплавковым клапаном 9, взаимодействующим с
заполняемой водой и патрубком 10, соединённым с
вакуумным трубопроводом 6 эжектора 5, а активное
сопло 11 эжектора 5, имеющее приемный Z-
образный трубопровод 12, сообщено с движущейся
жидкостью водотока и по единому трубопроводу 13
и корпусу 14 соединено с установленным
гидроударным клапаном 15 и с обратным клапаном
4 всасывающего водоподъемного трубопровода 3, а
сливной клапан 2 водонаполняемой емкости 1
выполнен в виде шарнирно-откидывающегося
обратного клапана с противовесом 16.
Гидроударный клапан 15 состоит из корпуса 17,
внутри которого установлен тарельчатый клапан 18
с направляющей 19, соосно установленной в
отверстии седла 20 корпуса и возвратно
перемещаемого от действия силы веса противовеса
21, шарнирно подвешенного на корпусе 17.
Приемный Z-образный трубопровод 12 снабжён
рамой-щитом 22 для увеличения подпора воды в
водотоке перед приёмной частью 23 и
одновременного удержания насосной установки в
водотоке и выполнения его регулируемым по
высоте и ширине расположения в виде
выполненного фланцевого соединения 24 его
крепления с пазовыми отверстиями 25 по диаметру.
(19)KZ(13)B(11)29910

2. 29910
2
Изобретение относится к области
насосостроения, в частности, к конструкции
насосной установки с использованием энергии
текучей среды, например, воды в водотоках,
создающей подачу и напор и обеспечивающей ее
подъем на большую высоту.
Известно водоподъемное устройство (А.с. СССР
№1576734, кл. F04F l/06, 1990г.), состоящее из
водонаполняемой емкости со сливным клапаном,
всасывающего водоподъемного трубопровода с
обратным клапаном и эжектора с вакуумным
трубопроводом, сообщающих его пассивное сопло с
водонаполняемой емкостью, активное сопло - с
движущейся жидкостью, а водонаполняемая
емкость через всасывающий водоподъемный
трубопровод и обратный клапан сообщена с
поднимаемой водой.
Недостатком этого водоподъемного устройства
является низкая эффективность использования
эжектора при малом геометрическом и скоростном
напорах, в результате не обеспечивается
максимальная величина вакуумного напора, что
приводит к ухудшению энергетических
показателей-уменьшению высоты водоподъема и
снижению полезной мощности и КПД. Причиной
недостатка является конструкция водоподъемного
устройства.
1. Известна напорно-вакуумная насосная
установка (Предварительный патент KZ №17787, кл.
F04F 1/00, 2005), состоящая из водонаполняемой
емкости со сливным клапаном, всасывающего
водоподъемного трубопровода с обратным
клапаном и эжектора с вакуумным трубопроводом,
сообщающим его пассивное сопло с
водонаполняемой емкостью, активное сопло - с
движущейся жидкостью, а водонаполняемая
емкость через всасывающий трубопровод и
обратный клапан сообщена с поднимаемой водой,
перед активным соплом эжектора питательный
трубопровод имеет приемный участок Z-образной
формы и участок, соединённой с отводной трубой,
причём отводная труба сообщена гидроударным
клапаном и соединена на участке перед ним с
обратным клапаном всасывающего водоподъемного
трубопровода, а сливной клапан водонаполняемой
емкости выполнен в виде гидрозатворной трубки с
обратным клапаном и вентилем.
Недостатком данной напорно-вакуумной
насосной установки является не достаточно
эффективное использование суммарного эффекта
вакуума и гидроудара, в результате не
обеспечивается максимальная величина вакуумного
и гидроударного напоров, что приводит к
ухудшению энергетических показателей насосной
установки: снижению напора, подачи и КПД.
Причиной недостатка является конструкция
водонаполняемой емкости со сливным клапаном и
питательный трубопровод с приемным участком Z-
образной формы.
Задачей изобретения является создание насосной
установки с улучшенными энергетическими
показателями.
Технический результат изобретения - повышение
энергетических показателей: увеличение напора,
подачи и КПД.
Технический результат достигается тем, что
напорно-вакуумная насосная установка, состоящая
из водонаполняемой емкости со сливным клапаном,
всасывающего водоподъемного трубопровода с
обратным клапаном и эжектора с вакуумным
трубопроводом, сообщающим его пассивное сопло с
водонаполняемой емкостью, активное сопло через
приемный Z-образный трубопровод - с движущейся
жидкостью водотока, а водонаполняемая емкость
через всасывающий трубопровод и обратный клапан
сообщена с поднимаемой водой и по единому
трубопроводу - с ударным клапаном, состоящим из
корпуса, внутри которого установлен тарельчатый
клапан с направляющей, соосно установленной в
отверстии седла и возвратно перемещаемого от
действия силы веса противовеса, шарнирно
подвешенного на корпусе, согласно изобретению,
водонаполняемая емкость снабжена внутри
поплавковым клапаном, взаимодействующим с
заполняемой водой и патрубком, соединённым с
вакуумным трубопроводом эжектора, сливной
клапан водонаполняемой емкости выполнен в виде
шарнирно-откидывающегося обратного клапана с
противовесом, расположенным наруже ёмкости, а
приемный Z-образный трубопровод снабжён рамой-
щитом для увеличения подпора воды в водотоке
перед приёмной частью и одновременного
удержания насосной установки в водотоке и
выполнен регулируемым по высоте и ширине его
расположения в виде выполнения фланцевого
соединения его крепления с пазовыми отверстиями
по диаметру.
Причинно-следственная связь между
техническим результатом и существенными
признаками очевидна: снабжение водонаполняемой
емкости внутри поплавковым клапаном,
взаимодействующим с заполняемой водой и
патрубком, соединённым с вакуумным
трубопроводом эжектора, позволяет эффективно
использовать суммарный эффект вакуума
периодическим его включением в водонаполняемую
ёмкость после сброса в ней поднимаемой воды и
включением при закрытии сливного клапана
практически без потерь создаваемого вакуума, при
этом исполнительным механизмом является
поплавковый клапан (существенный элемент
новизны), а снабжение приемного Z-образного
трубопровода рамой-щитом для увеличения подпора
воды в водотоке перед приёмной частью и
одновременного удержания насосной установки в
водотоке и выполнения его регулируемым по
высоте и ширине расположения в виде
выполненного фланцевого соединения его
крепления с пазовыми отверстиями по диаметру
(существенный элемент новизны), позволяют на
коротком участке водотока использовать
необходимый для технологического процесса
геометрический и скоростной напоры и
гидроударный напор для повышения одновременно
величины вакуумного напора в эжекторе и

3. 29910
3
нагнетательного напора в водоподъемном
трубопроводе насосной установки, что приводит к
повышению энергетических показателей насосной
установки - увеличению напора, подачи и КПД;
выполнение сливного клапана водонаполняемой
емкости в виде шарнирно-откидывающегося
обратного клапана с противовесом, расположенного
наруже ёмкости улучшают процесс отвода воды к
потребителю, запуск и остановку насосной
установки. В результате в напорно-вакуумной
насосной установке по сравнению с прототипами в
условиях малого геометрического и скоростного
напоров повышается вакуумный и суммарный
напор, которые увеличивают её напор, подачу и
КПД.
Таким образом, заявленная группа признаков
обеспечивает повышение энергетических
показателей насосной установки, т.е. технический
результат достигается.
Сущность изобретения поясняется чертежом
фиг.1 и 2.
Напорно-вакуумная насосная установка состоит
из водонаполняемой емкости 1 со сливным
клапаном 2, всасывающего водоподъемного
трубопровода 3 с обратным клапаном 4 и эжектора 5
с вакуумным трубопроводом 6, сообщающим его
пассивное сопло 7 через вентиль 8 с
водонаполняемой емкостью 1, снабженной внутри
поплавковым клапаном 9, взаимодействующим с
заполняемой водой и патрубком 10, соединённым с
вакуумным трубопроводом 6 эжектора 5, а активное
сопло 11 эжектора 5, имеющее приемный Z-
образный трубопровод 12, сообщено с движущейся
жидкостью водотока и по единому трубопроводу 13
и корпусу 14 соединено с установленным ударным
клапаном 15 и с обратным клапаном 4
всасывающего водоподъемного трубопровода 3, а
сливной клапан 2 водонаполняемой емкости 1
выполнен в виде шарнирно-откидывающегося
обратного клапана с противовесом 16,
расположенного наруже ёмкости 1. Гидроударный
клапан 15 состоит из корпуса 17, внутри которого
установлен тарельчатый клапан 18 с направляющей
19, соосно установленной в отверстии седла 20
корпуса и возвратно перемещаемого от действия
силы веса противовеса 21, шарнирно подвешенного
на корпусе 17. Приемный Z-образный трубопровод
12 снабжён рамой-щитом 22 для увеличения
подпора воды в водотоке перед приёмной частью 23
и одновременного удержания насосной установки в
водотоке и выполнения его регулируемым по
высоте и ширине расположения в виде
выполненного фланцевого соединения 24 его
крепления с пазовыми отверстиями 25 по диаметру.
Напорно-вакуумная насосная установка работает
следующим образом.
Движущаяся вода водотока через приемный Z-
образный трубопровод 12 (фиг.2), погруженный в
верхнюю часть водотока, поступает в активное
сопло 11 эжектора 5 (фиг.1) и в трубопровод 13. Из
трубопровода 13 вода водотока за счет
геометрического напора Нг, подпора Нп,
создаваемого рамой-щитом 22 перед приёмной
частью 23, скоростного напора за счет энергии
движущейся воды в водотоке и гидроударного
напора от запуска гидроударного клапана 15,
поступает через обратный клапан 4 во всасывающий
водоподъемный трубопровод 3 и одновременно в
пассивном сопле 7 эжектора 5 создается разряжение,
которое передается через вакуумный трубопровод 6
в водонаполняемую емкость 1, которая из
водоподъемного трубопровода 3 заполняется водой
от действия вакуума, создаваемого эжектором 5, и
напора, создаваемого в трубопроводе 13 и корпусе
14, обеспечивая необходимую высоту водоподъема
Н. Из водонаполняемой емкости 1 вода, после её
заполнения и закрытия поплавковым клапаном 9
отверстия патрубка 10, соединённого с вакуумным
трубопроводом 6 эжектора 5, вакуум в
водонаполняемой ёмкости уменьшается, сливной
клапан 2 от действия столба воды в ёмкости
открывается и вода поступает к потребителю.
При установившемся режиме работы напорно-
вакуумной насосной установки, когда в
наполняемой емкости 1 процесс вакуумирования и
давления в трубопроводе 13 и корпусе 14
стабилизируются, движение поднимаемой воды по
трубопроводам 13 и 3 будет происходить
непрерывно, а вода из ёмкости через сливной клапан
2 будет поступать циклично потребителю. При
перекрытии вакуумного трубопровода 6 вентилем 8
и отключения гидроударного клапана 15, подача
воды прекратится.
При повторном запуске - открытии вентиля 8
вакуумного трубопровода 6, подключении
гидроударного клапана 15, технологический
процесс работы напорно-вакуумной насосной
установки повторяется.
Таким образом, предлагаемая конструкция
напорно-вакуумной насосной установки
обеспечивает повышение энергетических
показателей - увеличения напора, подачи и КПД в
условиях малого геометрического и скоростного
напоров за счет использования суммарного эффекта
от создаваемого вакуумного и гидроударного
напоров.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Напорно-вакуумная насосная установка,
состоящая из водонаполняемой емкости со сливным
клапаном, всасывающего водоподъемного
трубопровода с обратным клапаном и эжектора с
вакуумным трубопроводом, сообщающим его
пассивное сопло с водонаполняемой емкостью,
активное сопло через приемный Z-образный
трубопровод - с движущейся жидкостью водотока, а
водонаполняемая емкость через всасывающий
трубопровод и обратный клапан сообщена с
поднимаемой водой и по единому трубопроводу - с
ударным клапаном, состоящим из корпуса, внутри
которого установлен тарельчатый клапан с
направляющей, соосно установленной в отверстии
седла и возвратно перемещаемого от действия силы
веса противовеса, шарнирно подвешенного на
корпусе, отличающаяся тем, что водонаполняемая

4. 29910
4
емкость с поплавковым клапаном внутри снабжена
патрубком, взаимодействующим с поплавковым
клапаном, вакуумным трубопроводом эжектора и
заполняемой водой, а приемный Z-образный
трубопровод снабжён рамой-щитом для увеличения
подпора воды в водотоке перед приёмной частью и
одновременного удержания насосной установки в
водотоке и выполнен регулируемым по высоте и
ширине его расположения в виде выполнения
фланцевого соединения его крепления с пазовыми
отверстиями по диаметру.
2. Насосная установка по п.1, отличающаяся
тем, что сливной клапан водонаполняемой емкости
выполнен в виде шарнирно-откидывающегося
обратного клапана с противовесом,
расположенного снаружи ёмкости.
Верстка А. Сарсекеева
Корректор К. Нгметжанова