Устройство для стабилизации динамического уровня воды в скважине Советский патент 1976 года по МПК E03B3/08 E21B21/00 

1

Изобретение относится к устройствам для стабилизации динамического уровня воды в скважинах и может быть использовано в практике бурения и оборудования скважин водозаборных ограниченной глубины, при искз сственном понижении уровня грунтовых вод, устройстве вертикальных дренажей.

Известно устройство для стабилизации динамического уровня воды Б скважине, включающее погружной насос, установленный на водоподъемной трубе 1.

Устройство представляет собой обратный отвод, который монтируется на напорном трубопроводе насоса и содержит вентиль.

Недостатком известного )/стройства является то, что в условиях практического применения оно неспособно обеспечивать малую амплитуду колебаний уровня воды в скважине, вследствие необходимости в частых подрегулировках работы центробежного насоса за счет изменения вручную степени открытия вентиля на отводе.

Целью изобретения является поддержание (стабилизация) динамического уровня воды в скважине автоматически действуюш,им устройством. Поставленная цель достигается тем, что водоподъемная труба имеет отверстия, в каждом из которых установлена рамка с закрепленной на ее стенке осью, на которой

установлен дроссельный затвор, имеющий тягу, соединенную с поплавком.

На фиг. 1 представлена схема устройства, дроссельные затворы в положении «закрыто ;

па фиг. 2 - то же, дроссельные затворы в положении «открыто.

Устройство содержит патрубок 1, рамки 2, ограничивающие отверстия, предназначенные для выпуска воды из напорного трубопровода

в скважину, дроссельные затворы 3, вращающиеся вокруг осей 4, тяги 5, соединяюпще затворы с поплавком 6. К всномогате.чьпым элементам стабилизатора относятся упоры 7. На эти упоры поплавок «садится в условиях

максимального открытия перекрываемых затлорами отверстий (фиг. 2). Устройство включено в напорный трубопровод 8. Устройство действует следующим образом. При динамическом уровне воды в скважине, находящимся над поплавком (фиг. 1), выталкивающая сила, действующая на поплавок со стороны жидкости и передающаяся с него через тяги 5 на затворы 3, прижимает затворы к рамкам 2, обрамляющим выпускные отверстия. Перепуска воды из напорного трубопровода в скважину при этом не происходит и вся вода, отобранная из скважин центробежным насосом, подается им на поверхность земли.

При описанной работе центробежного насоса динамический уровень воды в скважине, как правило, постепенно снижается. В некоторый момент он доходит до верха поплавка. При дальнейшем снижении уровня поплавок начинает выходить ИЗ-под воды. Следствием является постепенное уменьшение выталкиваюш,ей силы, в результате чего уменьшится и ее влияние на затворы. После снилсения уровня воды до половины высоты поплавка она должна уменьшиться до нуля. Необходимым условием для этого является равенство в рассматриваемой момент веса поплавка и выталкиваюш.ей силы (это условие должно учитываться при проектировании системы). Дальнейшее снижение динамического уровня будет приводить к возникновению постепенно увеличивающейся силы, стремящейся открыть затворы. Сила эта в любой момент времени будет равна разности веса поплавка и ставшей меньше этого веса выталкивающей силы. При полной уравновешенности дроссельных затворов, что будет иметь место при размещении их осей посредине высоты отверстий, открытию затворов будут препятствовать лишь моменты от сил трения на осях затворов. После преодоления этих моментов, поплавок начнет опускаться и, опускаясь, поворачивать затворы.

Следствием явится перепуск воды из отверстий в скважину. Перепуск тормозит дальнейшее снижение динамического уровня. Выпускные отверстия устройства должны иметь такие размеры, чтобы при полном открытии перекрывающих их затворов (фиг. 2) из отверстий в скважину перепускалось количество воды, равное или несколько большее максимально возможной подачи насоса. При этом условии даже при нулевом притоке воды в скважину из грунта динамический уровень в ней не сможет понизиться ниже отметки расположения упоров 7 (при таком динамическом уровне поплавок оудет находиться в своем наинизшем положении, отверстия в стенках остова устройства будут полностью открыты, через них в скважину будет изливаться полный расход, подаваемый насосом, а выдача воды из скважины на поверхность земли прекратится).

Применение предложенного устройства целесообразно во всех случаях возникновения

опасности снижения динамического уровня воды в скважине до всасывающей решетки иогружного насоса (обычной причиной является несоответствие производительности насоса притоку подземных вод в скважину).

Применение предложенного устройства по сравнению с известным позволяет осуществлять эксплуатацию скважины при предельно сниженном в ней динамическом уровне и, следовательно, при максимально возможной ее

производительности; уменьщить пескование скважины; надежно защитить погружной насос и обслуживающий его электродвигатель от преждевременного выхода их из работы, вследствие часто повторяющихся срывов подачи центробежного насоса и новых его включений в работу.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации динамического уровня воды в скважине, включающее погружной насос, установленный на водоподъемной трубе, отличающееся тем, что, с целью поддержания динамического уровня воды в скважине, водоподъемная труба имеет отверстия, в каждом из которых установлена рамка с закрепленной на ее стенке осью, на которой установлен дроссельный затвор, имеющий тягу, соединенную с поплавком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочники гидрогеолога, Госгеологиздат, М., 1962, с. 234.

иг. 1

fu2.2