2.1.4 Гідравлічні пристрої

До гідравлічних машин належать і спеціальні гідравлічні пристрої, що призначаються для переміщування рідини:

• гідравлічні тарани, в яких використовується енергія гідравлічного удару;

• ерліфти (повітряні підйомники), якими за допомогою стиснутого повітря піднімають воду із свердловин;

• струминні насоси, або ежектори, в яких рідина піднімається завдяки використанню кінетичної енергії потоку рідини або пари.

Підвищення тиску при гідроударі може використовуватися на користь для підйому води за допомогою гідравлічного тарану (рис.2.10). Таран складається з робочої коробки 3 з ударним клапаном 1 і нагнітальним клапаном 2 та повітряного ковпака С на напірному трубопроводі.

Рисунок 2.10 – Схема гідравлічного тарана:

1,2 - ударний та нагнітальний клапани; 3-робоча коробка

Принцип дії тарана такий. При відкритті ударного клапана 1 вода надходить із резервуара у коробку тарана. У коробці виникає гідравлічний удар. При цьому ударний клапан закривається. Через підвищення тиску відкривається нагнітальний клапан 2, і частина води входить у повітряний ковпак, стискаючи повітря, яке міститься в ньому. Внаслідок надлишкового тиску повітря в ковпаку вода витискається по напірному трубопроводу в резервуар Е на висоту Н_2.

Після витіснення частини води з робочої коробки тиск у ній зменшиться, і клапан 1 під дією власної ваги знову відкриється. В цей час клапан 2 під дією тиску повітря в ковпаку буде закритим. Потім знову потік води закриває клапан 1, і цикл повториться.

Висота нагнітання тарана Н₂ = (2-10)Н₁. При цьому подача q = (0,4-0,07)Q, а к.к.д. = 0,85-0,40. Промислові гідротарани піднімають воду до 60 м при Q= 20-22л/хв. Вони прості в експлуатації і можуть працювати довгий час, постачаючи воду в невеликі селища та на підприємства.

У промисловості використовують повітряний (газовий) підйомник для рідин, який відомий під назвою ерліфт, або газліфт. Підйомники такого типу застосовують для подачі води або нафти із бурових свердловин.

Рисунок 2.11 – Схема роботи ерліфта:

1-обсадна труба; 2-водопідйомна труба; 3-резервуар; 4-конус

Схема такого підйомника наведена на рис. 2.11. В обсадну трубу 1 спущена водопідйомна труба 2. Повітря з компресора К по повітропроводу (наведеному пунктиром) подається до нижньої частини водопідйомної труби. Проходячи через фільтр, повітря змішується з водою і утворює водно-повітряну суміш. Питома вага цієї суміші менша, ніж питома вага у кільцевому просторі між трубами. Стовп важкої чистої води в обсадній трубі буде витискувати стовпи суміші по підйомній трубі. При ударі об відбійний конус 4 суміш виділяє повітря, а вода, відділена від повітря, зливається в резервуар 3.

У струминних насосах (ежекторах, інжекторах) (рис.2.12) потік корисної подачі Q_o переміщується і одержує енергію завдяки змішуванню з робочим потоком Q₁. Повна подача на виході з насоса Q₂=Q₁+Q_o.

Рисунок 2.12 – Схема струминного насоса:

1-напірний трубопровід; 2-сопло; 3-струмінь; 4-камера змішування; 5-дифузор; 6,7-напірний і всмоктувальний трубопроводи; 8-перехідний патрубок

Принцип дії насоса базується на використанні для підйому і переміщування рідини (води) кінетичної енергії робочої рідини або пари. За допомогою напірного трубопроводу вода або пар підводиться під тиском до сопла 2. Струмінь витікає із сопла і з великою швидкістю надходить до камери змішування 4, а далі через перехідний патрубок 8 та дифузор 5 в напірний трубопровід 6. Струмінь 3 води або пари захоплює за собою зі змішувальної камери повітря і утворює в ній вакуум. Внаслідок цього по всмоктувальній трубі починає підніматися рідина (з колодязя, траншеї). Ця рідина надходить до змішувальної камери 4 і далі в напірний трубопровід.

Струминні насоси мають низький к.к.д. ( =0,2-0,35). Їх застосовують для відкачування рідини з глибоких колодязів, артезіанських свердловин, для перекачування агресивних та забруднених рідин. Насоси мають просту конструкцію і малі габарити.