Гидроавтомат

Гидроавтомат, гидравлич. приспособление для использования водяного напора в целях автоматич. получения сжатого или разреженного воздуха, а также для подъема воды. Схема действия Г. для получения сжатого воздуха показана па фигура 1. Вода из верхнего бьефа падает i низ по вертикальной трубе, в верхи· и части которой помещен специальный воздухосос; воздух увлекается водой вниз в виде мелких пузырьков, которые по мере опускания подвергаются все большему давлению находящегося над ними столба воды. У основания трубы находится сепаратор, размеры которого позв ллют смеси воды с воздухом настолько замедлить течение, что пузырьки воздуха в сепараторе отделяются; освобожденная от воздуха вода через вторую трубу медленно поднимается в нижний бьеф. Сжатие воздуха протекает изотермически, так как пузырьки воздуха, нагреваясь от работы сжатия, охлаждаются водой, через к-руго они проходят;

сжатый таким образом воздух содержит небольшое количество влаги. Степень сжатия воздуха соответствует высоте столба воды между уровнями ее в сепараторе и в верхнем бьефе. Кпд такого компрессора удалось довести до "5%; если бы тот же водяной напор был использован для установки турбины с воздушным насосом, общий кпд установки при изотермическом сжатии воздуха не превосходил бы 35%. Действие установки для получения разреженного воздуха основано на том лее принципе. Вода из верхнего бьефа переходит в нижний но трубам сифонной системы, наверху которой по мещен воздухосос (фигура 2). Вода, увлекая воздух, производит в колене сифона разре-жение, степень которого зависит от длины короткого колена сифона. Г. для сжатия и разрежения воздуха м. б. скомбинированы в один аггрегат, как показано на фигуре 3. Такая установка имеет то преимущество, что кпд и надежность работы ее не зависят от колебания уровней воды в верхнем и шикнем бьефах, между тем как в отдельной установке для разре-. жения воздуха кпд быстро уменьшается при поднятии уровня воды в нижнем бьефе, так как внизу трубы всасываемый воздух сжимается до степени. соответствующей сумме давлений атмосферы и столба водыотннж-пего конца длинного колена до уровня нижнего бьефа.

Кроме того, в случае сильных колебаний уровня нижнего бьефа, воздухосос необходимо регулировать; комбинированная же установка в этом не нуждается. Наконец, комбинированная установка имеет то преимущество, что позволяет получать различные степени сжатия (в широких пределах! без уменьшения кпд, между тем как в отдельном компрессоре для получения высокого кпд необходимо соблюдать определенное соотношение между высотой столба чистой воды и высотой столба смеси воды и воздуха.

Приспособления для сжатия воздуха м. б. установлены как при наличии естественного водяного потока, так и путем создания искусственного напора при помощи, например, центробежного насоса, заставляющего воду циркулировать между двумя резервуарами, соответствующими верхнему и нижнему бьефам, причем можно пользоваться все время одной и той же массой воды.

Такая установка особенно выгодна в рудниках, где имеются готовые шахты, дающие необходимую высоту для осуществления напора достаточной величины.

Так как кпд центробежного насоса равняется ~ 80%, то кпд всей установки получится в 50—60%, то есть выше кпд механич. компрессора. Установленные на одном из рудников сев. Англии два Г. имеют высоту напора в 55 метров при производительности компрессоров в 12 м³ воздуха в мин. (при атмосферном давлении); давление сжатого воздуха 6 килограмм/см. В Уэльсе (Великобритания) в настоят время устанавливается Г. с высотой напора в 30 м, производительностью в 23 метров в минуту (при атмосфер давлении) и давлением сжатого воздуха в 5,5 килограмм/см².

Г. применяются также для подъема воды посредством сжатого или разреженного воздуха. В первом случае сжатый воздух из сепаратора Г. по трубке проходит в нижнюю

Горизонт

^1_^пмъема

часть водопроводной трубы, опущенной в водоем; сжатый воздух, поднимаясь по водопроводной трубе вверх в виде пузырьков, увлекает за собой воду. Во втором случае колокол наверху сифонной системы соединен с вакуумом Г.; длинное колено сифона опущено в водоем; атмосферный воздух, войдя в длинное колено снизу, поднимается вверх в виде пузырьков и увлекает за собой воду, которая сливается затем через короткое колено.

Приток воздуха у

Фигура 6.

На фигуре 4 представлена схема установки для подачи воды с перемежающимся ходом. Прибор состоит из двух колоколов, соединенных с вакуумом Г.; при разрежении воздуха в одном из колоколов вода входит в него через нижние клапаны S, S. Когда года достигает определенного уровня, камера вакуума Г. разъединяется с данным колоколом и сообщается со вторым. В то sue время первый колокол сообщается с наружным воздухом, нижние клапаны S, S закрываются, а верхние S, S открываются, и вода из колокола стекает в приемник. Прибор с перемежающим^ ходом может работать как при помощи разреженного, так и при помощи сжатого воздуха. Его кпд ок. 60%.

В последнее время был сконструирован усовершенствованный Г., представляющий комбинацию соединенных в последователь

ном порядке компрессора и воздухососа и предназначенный для подъема 200 л/ск воды па высоту 10 метров Аппараты этого типа нашли широкое применение для оросительных работ в Британской Индии. На фигуре 5 а и 5 б представлена типичная установка Г., осуществленная в Пенджабе (Индия): небольшое падение воды использовано для получения разреженного воздуха (фигура 5 а), который применяется для подъема воды (фигура δ б). Аналогичные установки весьма распространены в Индии, причем расход воды к ше-блстся от 100 до 10 000 л/ск. На фигуре С показана другая типичная установка Г. на разработках оловянных руд в Нигерии. В этой установке гидравличесю и компрессор скомбинирован с элеватором для подъема воды. Руда находится в наносных слоях вдоль течения реки, и выкопанный песок увлекается водой по желобам. Раньше обыкновенным гидравлич. способом можно было эксплоа-тировать лишь слои руды, лежащие ниже самого высокого уровня жолоба. Г. дал возможность путем подъема воды использовать ее для эксплуатации выше лежащих слоев.

СЗСка/пмй воздух ШШВахуум Фигура 7.

Другой тип Г. был установлен в Италии для питания целой сети оросительных канатов, причем было использовано падение в 5 метров для подъема 200 л/ск воды на 7 метров выше верхнего бьефа. Схема этого Г. представлена на фигуре 7. Вода из верхнего бьефа поступает по очереди в одни из двух резервуаров А и В через щит V. Когда вода поступает в резервуар А и сжимает в нем воздух, то одновременно из резервуара В вода сливается в нижний бьеф, создавая в резервуаре разрежение. Давление в резервуаре А и депрессия в резервуаре В пропорциональны разностям уровней в резервуаре и соответственно в верхнем или в нижнем бьефах.

Камеры С_г, С₂, С„ Г₄ расположены одна над другой и сообщаются между собой клапанами .S, S₂, S₃, S_A; верхняя камера соединена клапаном Л₅ с распределительным бассейном. Резервуар „i соединен трубкою Ί с камерами ( и С₄, а резервуар В—трубкой Т₂с камерами С и С₃. В положении, изобра-женном на фигуре, в камерах С₂ и С₄ вода испытывает давление сжатого воздуха, в камерах же С и С₃ имеется депрессия. Сжа-тие и депрессия действуют в одном и том же направлении: закрывают клапаны S₂ и S₄ и открывают клапаны S_lt S₃ и <S₅; вода из верхнего бьефа поднимается в С_х, из С₂— в С₃ и из С₄—в распределительный бассейн. Когда резервуар А наполнится водой, а В опорожнится, щит V поворачивается, соединяет с верхним бьефом резервуар В и разъединяет резервуар А; клапаны S_x, S₃и ,% закрываются, a S₂ и S₄ открываются, и вода из С и С₃ поднимается в выше лежащие камеры. ГЦит V, как и клапаны, открывается и закрывается автоматически.Теоретически число камер можно увеличить произвольно и таким обр. поднять воду на любую высоту; по с увеличением числа камер уменьшаются давление и депрессия воздуха в каждой камере, и приток воды уменьшается. Т. о. высота подъема обратно пропорциональна расходу воды. Кпд этого типа Г. равен 50%.

Лит.: «GO, 1925, р. 443, 444, 1928, р. 335—337.