Устройство для подачи воды из скважины

 

Использование: в области гидротехники, при эксплуатации источников подземных вод и водозаборных сооружений, в частности, для подачи артезианской воды в магистральные линии городских систем водоснабжения. Сущность: устройство для подачи воды из скважины содержит напорный трубопровод и помещенные в надфильтровую трубу скважины многосекционный центробежный насос с погружным электродвигателем, валы которых жестко соединены. В данном устройстве нижний фланец первой секции и верхний фланец последней секции насоса снабжены соответственно первым и вторым приспособлениями гидроуплотнения. В состав каждого из них включен защитно-уплотняющий элемент, размещенный между базовым и подвижным держателями с обеспечением нежесткой связи между последними. Первое приспособление гидроуплотнения снабжено предохранительным клапаном прямого действия, а напорный трубопровод - отводом перекачиваемой воды в область надфильтровой трубы, ограниченную приспособлениями гидроуплотнения. Это позволяет за счет повышения дебита скважины увеличить мощность водозабора и, тем самым, исключить затраты средств на бурение дополнительных скважин. 3 ил.

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 устройства для подачи воды из скважины, содержащие многосекционный насос с трансмиссионным валом, непогружной электродвигатель и напорный трубопровод [1] Однако наличие трансмиссионной передачи у известных устройств приводит к большим объемным потерям, снижению подачи, напора и коэффициента полезного действия многосекционного насоса.

Известно устройство для подачи воды из скважины, содержащее многосекционный насос с погружным электродвигателем, напорный трубопровод с водоотводом и приспособление гидроуплотнения [2] Недостаток данного 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 мощность водозабора сказывается засорение скважины деталями водозаборных устройств при проведении монтажных и профилактических работ, закупорка отверстий сетчатого фильтра скважины песком, и т.п. Наличие у известного устройства приспособления гидроуплотнения позволяет производить подачу воды из скважины в прежнем объеме при условии, что понижение динамического уровня до плоскости размещения указанного приспособления достаточно для восстановления соответствия производительности многосекционного насоса дебиту скважины. В противном случае мощность водозабора понижается.

Целью изобретения является повышение мощности водозабора.

Решение поставленной задачи заключается в том, что устройство для подачи воды из скважины, содержащее многосекционный насос с погружным электродвигателем, напорный трубопровод с водоотводом и приспособление гидроуплотнения, снабжено вторым приспособлением гидроуплотнения, размещенным на верхнем фланце последней секции многосекционного насоса, а первое приспособление гидроуплотнения снабжено предохранительным клапаном прямого действия и размещено на нижнем фланце первой секции многосекционного насоса, при этом, каждое приспособление гидроуплотнения состоит из защитно-уплотняющего элемента, размещенного между базовым и подвижным держателями с обеспечением нежесткой связи между последними, а водоотвод на напорном трубопроводе расположен с возможностью перекачивания воды из него в область, ограниченную приспособлениями гидроуплотнения.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства для подачи воды из скважины; на фиг. 2 конструкция его приспособлений гидроуплотнения; на фиг. 3 поясняется работа устройства.

Устройство располагается в надфильтровой трубе 1 скважины и содержит многосекционный насос 2 с водоприемной сеткой 3, погружной электродвигатель 4, напорный трубопровод 5 с водоотводом 6, и два приспособления гидроуплотнения 7 и 8, каждое из которых состоит из защитно-уплотняющего элемента 9, размещенного между базовым и подвижным держателями 10 и 11 с обеспечением нежесткой связи между последними посредством пружинных ограничителей 12, а первое приспособлений гидроуплотнения снабжено предохранительным клапаном 13 прямого действия (фиг. 1 и 2).

При этом, первое приспособление 7 гидроуплотнения размещено на нижнем фланце первой секции, а второе приспособление 8 гидроуплотнения на верхнем фланце последней секции многосекционного насоса 2. Водоотвод 6 на напорном трубопроводе 5 расположен с возможностью перекачивания воды из него в область h надфильтровой трубы 1.

Работает устройство следующим образом.

Естественный уровень воды в надфильтровой трубе 1 скважины характеризуется статическим уровнем (линия 1 на фиг. 3), зависящим от условий залегания и гидродинамических особенностей подземных вод. При включении электродвигателя 4 начинается забор воды из потока подземных вод мощностью Н, в результате чего уровень воды в скважине понизится на величину S_i (S₁ или S₂), которая тем больше, чем выше производительность насоса 2 (фиг. 1). С наступлением равновесия между откачиваемой водой и притоком ее из водоносного слоя в скважине установится постоянный на время откачки динамический уровень (кривая II или III на фиг. 3), который, постепенно повышаясь по мере удаления от скважины, образует так называемую воронку депрессии радиусом R_i (от R_I до R₂).

Изображенные на фиг. 3 кривые II и III условно отражают дебит скважины при использовании в качестве агрегата для забора воды соответственно известного и предлагаемого устройств. Т.е. кривая II проходит через скважину, как минимум, вдоль плоскости размещения верхнего фланца последней секции многосекционного насоса 2, а кривая III (в зависимости от производительности насоса 2) может принимать значения от плоскости размещения верхнего фланца водоприемной сетки 3 до рабочей части сетчатого фильтра скважины, обозначенного на фиг. 3 штриховкой.

С целью обеспечения требуемого режима охлаждения корпуса насоса 2 при его производительности, соответствующей кривой III, устройство снабжено первым и вторым приспособлениями 7 и 8 гидроуплотнения. На позиции А фиг. 2 показано исходное состояние данных приспособлений, при котором под действием пружин ограничителей 12 базовый и подвижный держатели 10 и 11 защитно-уплотняющего элемента 9 удерживаются на максимально возможном расстоянии друг от друга. Т.е. в исходном состоянии между элементами 9 и стенкой надфильтровой трубы 1 будут наблюдаться зазоры, позволяющие производить монтаж устройства в скважине.

При включении электродвигателя 4 часть перекачиваемой воды через отвод 6 поступит в область h надфильтровой трубы 1 и повысит в ней давление до значения P_o, при котором подвижные держатели 11 прижмутся к базовым (неподвижным) держателям 10, а элементы 11 перекроют зазоры со стенкой надфильтровой трубы 1 (фиг. 2). В результате, при производительности насоса, соответствующей кривой III, режим охлаждения его корпуса не нарушится. При этом, процесс обновления воды в области h будет обеспечиваться посредством предохранительного клапана 13.

При выключении электродвигателя 4 избыточное давление P в области h понизится, держатели 11 под действием пружин ограничителей 12 отойдут от базовых держателей 10 и между уплотняющими элементами 9 и стенкой надфильтровой трубы появятся зазоры, достаточные для демонтажа устройства из скважины.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет за счет понижения динамического уровня на величину dS (фиг. 3) повысить мощность водозабора.

Формула изобретения

Устройство для подачи воды из скважины, содержащее многосекционный насос с погружным электродвигателем, напорный трубопровод с водоотводом и приспособление гидроуплотнения, отличающееся тем, что оно снабжено вторым приспособлением гидроуплотнения, размещенным на верхнем фланце последней секции многосекционного насоса, а первое приспособление гидроуплотнения снабжено предохранительным клапаном прямого действия и размещено на нижнем фланце первой секции многосекционного насоса, при этом каждое приспособление гидроуплотнения состоит из защитно-уплотняющего элемента, размещенного между базовым и подвижным держателями с обеспечением жесткой связи между последними, а водоотвод на напорном трубопроводе расположен с возможностью перекачивания воды из него в область, ограниченную приспособлениями гидроуплотнения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3