ВОДОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК E03B3/08 E21B43/00 

Изобретение относится к устройствам и механизмам, предназначенным для эксплуатации источников подземных вод и водозаборных сооружений, в частности для подачи артезианской воды в магистральные линии городских систем водоснабжения.

Известны водозаборные устройства, содержащие напорный трубопровод, погруженный в скважину многосекционный насос с трансмиссионным валом, проходящим внутри напорного трубопровода или в заполненной маслом трубе, и электродвигатель, установленный на станине над устьем скважины [1]
Однако наличие у данных устройств трансмиссионной передачи, не позволяющей точно отрегулировать зазоры между рабочими колесами и направляющими аппаратами насоса, приводит к большим объемным потерям, снижению подачи, напора и коэффициента полезного действия насоса.

Известно водозаборное устройство, содержащее составленный из соединенных муфтами отрезков труб напорный трубопровод, многосекционный насос с погружным электродвигателем и установленный в водоприемной части скважины сетчатый фильтр с отстойником [2]
Недостаток известного устройства заключается в следующем. Известно, что подземные источники подвержены сезонным колебаниям дебита. Однако наиболее нежелательными являются необратимые понижения естественного уровня воды в скважине, которые могут быть вызваны, например, образованием районной депрессии под влиянием забора воды из ближайших скважин. Независимо от гидрологических условий на мощности водозабора могут сказываться засорение скважины оборвавшимися деталями водозаборных устройств, засорение сетчатого фильтра и т.д.

Задача изобретения снижение влияния естественного уровня воды в скважине на мощность водозабора.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в известном водозаборном устройстве первая из размещенных ниже статического уровня воды муфта напорного трубопровода выполнена в виде держателя уплотняющего элемента, внутренняя полость последнего из которых соединены с линией повышенного давления, проложенной вдоль напорного трубопровода к устью скважины.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство монтируется в надфильтровой трубе 1 скважины и содержит состоящий из соединенных муфтами 2 отрезков труб 3 напорный трубопровод, многосекционный насос 4 с водоприемной сеткой 5, погружной насос 6 и установленный в водоприемной части скважины сетчатый фильтр 7 с отстойником 8. Кроме того, муфта 9 напорного трубопровода выполнена в виде держателя уплотняющего элемента 10, снабженного разъемом 11 для подключения линии 12 повышенного давления. При этом муфта 9 является первой из муфт 2, размещенных ниже естественного (статического) уровня воды в скважине.

Глубина погружения насоса 4, задаваемая количеством труб 2 в напорном трубопроводе, выбирается из расчета, чтобы днище электродвигателя 6 находилось выше фильтра 7 не менее, чем на один метр и чтобы верхний фланец насоса 4 находился ниже динамического уровня воды в скважине не менее, чем на полтора метра.

Устройство работает следующим образом.

Естественный уровень воды в скважине характеризуется статическим уровнем А₁, значение которого в надфильтровой трубе 1 зависит от гидродинамических условий состояния подземных воды и величины атмосферного давления. При заборе воды из потока мощностью Н, движущего в слое водонепроницаемых пород, уровень воды в скважине понизится на величину δS, которая тем более, чем выше производительность насоса 4. С наступлением равновесия между количеством откачиваемой воды и количеством ее притока из водоносного слоя Н, в скважине установится постоянный на время откачки динамический уровень (кривая В₁ на чертеже), который, постепенно повышаясь по мере удаления от скважины, образует воронку депрессии радиусом R_i.

Если, например, в районе действия кривой В₁ пробурена дополнительная скважины, депрессионная воронка последней понизит статический уровень А₁ до значения А₂, то есть на величину δS, пропорциональную мощности водозабора дополнительной скважины. При этом для статического уровня А₂ с целью предотвращения нарушения режима охлаждения насоса 4, которое приводит к оголению его корпуса, динамический уровень В₂ в скважине не должен быть ниже уровня В₁, то есть не должен превышать значения S₂. Это требование выполняется при работе с прикрытой заслонкой на напорном трубопроводе либо при замене насоса на менее мощный. И в том и в другом случаях мощность водозабора понижается. Поэтому с целью частичной компенсации влияния на производительность насоса 4 необратимых понижений естественного уровня воды в скважине предлагаемое устройство снабжено муфтой 9, выполненной в виде держателя полого уплотняющего элемента 10, соединенного с линией 12 повышенного давления.

В исходном состоянии уплотняющего элемента 10 между муфтой 9 и стенкой надфильтровой трубы 1 существует зазор, позволяющий производить монтаж насоса 4 с электродвигателем 6 в скважине (позиция а на чертеже). Перед началом забора воды элемент 10 из исходного переводится в рабочее состояние, при котором элементом 10 указанный зазор перекрывается. Для этого через линию 12 повышенного давления, проложенную вдоль напорного трубопровода к устью скважины, во внутреннюю полость элемента 10 закачивают воздух. После достижения заданного давления воздушной среды в элементе 10 включают электродвигатель 6.

Начальный период работы насоса 4, то есть процесс формирования депрессионной воронки будет происходить при пониженном по сравнению с атмосферным давлении воздушной среды на поверхность воды в области h надфильтровой трубы 1. Это вызывает дополнительный приток воды в скважины через сетчатый фильтр 7 (на чертеже показано стрелками). В результате депрессионная кривая В₂, характеризующая работу устройства без уплотняющего элемента 10, приблизится к кривой В₁, уменьшив величины δS, что позволит производить забор воды из скважины при менее прикрытой заслонке на напорном трубопроводе и тем самым повысить подачу воды в магистральную линию системы водоснабжения.

При проведении профилактических или ремонтных работ, связанных с демонтажем насоса 4 и электродвигателя 6, уплотняющий элемент 10 переводят в исходное состояние.

Таким образом предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет уменьшить влияния естественного уровня воды в скважине на мощность водозабора.

Использование: при эксплуатации источников подземных вод и водозаборных сооружений, в частности для подачи артезианской воды в магистральные линии городских систем водоснабжения. Сущность изобретения: водозаборное устройство имеет напорный трубопровод, многосекционный насос с погружным электродвигателем и сетчатый фильтр с отстойником, установленный в водоприемной части скважины. Первая из размещенных ниже статического уровня воды соединительная муфта напорного трубопровода выполнена в виде держателя уплотняющего элемента. Внутренняя полость последнего соединена с линией повышенного давления, проложенной вдоль напорного трубопровода к устью скважины. 1 ил.

Водозаборное устройство, содержащее составленный из соединенных муфтами отрезков труб напорный трубопровод, многосекционный насос с погружным электродвигателем и установленный в водоприемной части скважины сетчатый фильтр с отстойником, отличающееся тем, что первая из размещенных ниже статического уровня воды муфта напорного трубопровода выполнена в виде держателя уплотняющего элемента, внутренняя полость последнего из которых соединена с линией повышенного давления, проложенной вдоль напорного трубопровода к устью скважины.