Вакуум-скважина Советский патент 1993 года по МПК E02D19/10 

Изобретение относится к осушению грунта при строительстве зданий и сооружений, в частности, к устройствам для снижения уровня подземных вод путем их откачки из скважины с помощью погружных электронасосов,:

Цель изобретения - снижение эксплуатационных затрат..

На фиг. 1 представлено продольное сечение заявляемой вакуум-скважины; на .фи.г.2 - продольное сечение.эжекторного вакуумного насоса, установленного на опорном фланце скважины.

Вакуум-скважина состоит из фильтра 1, обсадной трубы 2, оголовка 3 с вакуумметром 4, опорного фланца 5, опущенного в скважину погружного центробежного электронасоса 6 с водоподъемным трубопроводом 7, смонтированного на водоподъемном трубопроводе датчика уровня воды 8, соединенного кабелем 9 со вторичным прибором 10,уплотнительного узла 11, позволяющего герметично провести кабель 9 через опорный фланец 5, и эжекторного вакуумного насоса, включающего патрубок рабочей воды 12, герметично установленный в центре опорного фланца 5, солло 13, навернутое на верхний конец патрубка 12, приемную камеру 14, герметично установленную на опорном фланце 5, камеру смешения 15, нижним торцом соединенную с приемной камерой 14, расширитель 16 со стержневым или решетчатым ограничителем 17, присоединенный к выходной части камеры смешения 15,. обратный клапан 18, размещенный в расширителе под ограничителем 17, чехол 19, вер- хнейчастью прикрепленный к расширителю 16. колпак 20, герметично установленный на приемной камере 14 и снабженный сбросным патрубком 21 в нижней части и тарельчатым клапаном 22 на крышке.

В опорном фланце в промежутке между патрубком рабочей воды 12 и внутренней стенкой приемной камеры 14 выполнены сквозные отверстия 23, сообщающие внутреннюю полость скважины с приемной камерой 14.

Нижний конец патрубка рабочей воды 12 соединен посредством муфты 24 или фланца с водоподъемным трубопроводом 7.

Тарельчатый.клэлан 22 расположен со- осно с расширителем 16, а его нижняя поверхность, обращенная в сторону расширителя, имеег|направленную вниз рт- бортовку; В случае если потребителю по каким либо причинам удобнее использовать 1 вместо клапана 22 стандартную задвижку, последняя может :гбыть смонтирована на сбросном патрубке 21, а крышка колпака 20 в этом случае изготавливается герметично.

Вертикальное размещение эжекторного насоса непосредственно над опорным фланцем 5 вакуум-скважины обеспечивает: возможность откачивать из вакуумируе- мой скважины только воздух (вода остается значительно ниже и не поступает в приемную камеру эжектора).; .. минимальное при прочих равных условиях противодавление на выходе из расши- 0 рителя эжектора;

удобную компоновку таких принципи альных узловэжекторного вакуумного насоса, как вакуумный и тарельчатый клапаны;

высокую жесткость конструкции. 5 Размещение вакуумного клапана на выходе из камеры смешения не позволяет применять в этом месте традиционный диффузор, что ведет к необходимости использовать так называемую бездиффузорную 0 камеру смешения с увеличенной длиной IKC (20-35) икс, где икс-- диаметр камеры смешения. (Обычно длина камеры смешения принимается равной (6-10) с1кс).

Несколькосократить длину камеры сме- 5 шения (до IKC 15 с1кс) можно, разместив в пределах сопла выполненный в виде витой пластины винт (на чертеже не показан). Такая мера одновременно позволит увеличить на 20-50% производительность по воздуху,

0

5

что экспериментально доказано исследованиями ВНИИ ВОДГЕО.

Введение в конструкцию вакуумного насоса чехла обусловлено необходимостью поддерживать скорость нисходящего водо- воздушного потока в зазоре между чехлом и

колпаком достаточной для эффективного отвода в сбросной/патрубок воздуха, содержащегося в этом потоке, :

Все перечисленные меры повышают зф0 фективноеть работы эжекторного насоса и облегчает его обслуживание.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Закрывают тарельчатый клапан 22 и

5 включают электронасос б.

Закрывают тарельчатый клапан 22 и включают электронасос 6.

Постепенно приоткрывают клапан 22. Рабочая вода, откачиваемая электрона0 сосом 6.из скважины, подается в сопло 13 эжекторного насоса, а оттуда вместе с эжек- тйруемым воздухом 26, поступающим из скважины 2 через отверстия 23, в его камеру смешения 15 и расширитель 16. Обратный

5 клапан 18 при этом отжимается водовоз- душным потоком вверх до упора в ограничитель 17. Поток, обогнув вакуумный клапан 18 и отразившись от тарельчатого клапана 22, направляется вниз, в зазор между чехлом 19 и внутренней поверхностью колпака

20, а оттуда - в сбросной патрубок 21 и сбросную линию (на фигурах не показана), отводящую откачанную воду на требуемое расстояние.

Величина создаваемого в скважине ва- куума должна быть такой, чтобы с учетом динамического уровня воды в ней, на входе в электронасос 6 имело место либо положительное давление, либо вакуум, не превышающий 3-4 м.вод. ст.

Этого можно достичь с помощью тарельчатого клапана 22 при одновременном контроле процессе путем наблюдения за показаниями вакуумметра 4 и вторичного прибора 10. В тех случаях, когда вакуум становится чрезмерно большим, клапан 22 прикрывают, противодавление на выходе из расширителя 16 увеличивают, производительность эжекторного насоса по воздуху снижают и одновременно с этим - снижают до нужной величины вакуум в скважине.

В случае, если столб воды над электронасосом 6 достигает большой высоты (6-10 м), допустимо работать при практически полностью открытом клапане 22, поддержи- вая в скважине высокий вакуум (8-9 м вод.

ст.).

Работая таким образом, удастся повысить водоприток в скважину и, одновременно, избежать кавитационных явлений на входе в электронасос 6.

В случае преднамеренной остановки электронасоса 6 или аварийного обесточи- вания силовой линии, обратный клапан 18 плотно садится на конусное седло расшири- теля 16, чем удерживает вакуум в скважине до следующего включения электронасоса 6.

Использование заявляемой вакуум- скважины позволяет сократить капитальные и эксплуатационные затраты за счет отказа от использования:

высокопроизводительных и мощных наземных секционных центробежных насосов при использовании для водопонижения эжекторных скважинных водоподъемников;

самостоятельных вакуумных станций, оснащенных водркОльцевыми вакуумными насосами типа ВВН или эжекторными насосными установками типа УВВ.

Таким образом, совокупность признаков обеспечивает достижение поставленной цели за счет размещения эжекторного вакуумного насоса непосредственно на опорном фланце скважины и сообщения сопла с водоподъемным трубопроводом по- гружного электронасоса.

Формул а из обретения

Вакуум-скважина, включающая фильтр, обсадную трубу, опорный фланец, водоотка- чивающий центробежный электронасос, вакуумный насос, водоподъемный и сбросный трубопроводы, отличающаяся тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат, водооткачивающий насос смонтирован на входе в водоподъемный трубопровод, а вакуумный насос выполнен в виде эжекторного насоса с приемной камерой и камерой смешения, снабженного цилиндрическим чехлом вдоль его внешней поверхности и помещенного под цилиндрический колпак, причем полость между чехлом и колпаком сообщается с выходным патрубком в нижней части колпака, при этом эжектор- ный насос вертикально смонтирован на верхней поверхности опорного фланца, в котором имеются отверстия, сообщающие полость обсадной трубы с приемной камерой эжекторного насоса, а его камера смешения снабжена на выходе обратным клапаном. ...

-3

FW

Использование: осушение грунта при строительстве зданий и сооружений. Сущность изобретения: вакуум-скважина включает фильтр 1, обсадную трубу 2, опорный фланец 5, водооткачивающий центробежный электронасос 6, вакуумный насос, водоподъемный 7 и сбросный 21 трубопроводы. Водооткачивающий насос 6 смонтирован на входе в водоподъемный трубопровод 7. Вакуумный насос выполнен в виде эжекторно- го насоса с приемной камерой 14 и камерой смешения. Он снабжен цилиндрическим чехлом вдоль его внешней поверхности и помещен под цилиндрический кблпак. Полость между чехлом и колпаком сообщается с выходным патрубком в нижней части колпака. Эжекторный насос смонтирован вертикально на верхней поверхности опорного фланца 5, в котором имеются отверстия., сообщающие полость обсадной трубы 2 с приемной камерой 14 эжекторного насоса. Камера смешения 15 снабжена на выходе обратным клапаном 18. 2 ил. ел С

фиг.2