Фильтр водозаборной скважины

Фильтр водозаборной скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< >966173

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11. 12. 80 (21) 3214585/29-26 с присоединением заявки ¹ " (23) ПриоритетОпубликовано 15.10.82. Бюллетень ¹ 38

Р М g+ з

Е 03 В 3/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

РЗ1 УДК628.112..2(088.8) Дата опубликования описания 15 . 10 . 82 (72) Авторы изобретения

Ю. И. Хуторянский и В. И. Соловье

Новочеркасский инженерно-мелиоративн (71) Заявитель (54) ФИЛЬТР ВОДОЗАНОРНОИ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к оборудованию водоприемной части скважины, преимущественно к гравийным фильтрам, и может быть использовано при добывании подземных вод из песчаных водоносных пластов.

Известен фильтр водозаборной скважины, содержащий наружную и внутреннюю перфорированные трубы с гравийной засыпкой между ними, закрепленный в верхней части внутренней трубы тарельчатый козырек и размещенную внутри фильтра вертикальную трубу с клапаном, выполненную с возможностью перемещения (1).

Однако наличие жесткой связи клапана с подвижной вертикальной трубой в указанном фильтре вызывает необходимость их совместного перемещения в вертикальной плоскости для восстановления пропускной способности фильтра, что, в свою очередь, требует значительных усилий для выполнения этих трудоемких операций. В указанном фильтре не автоматизирован процесс регенерации, что не обеспечивает надежности работы скважины, так как в результате уменьшения притока воды к ней через закольматированный фильтр возможны прекращение отбора воды,. захват воздуха водоподъемником и выход его из строя. Несвоевременный же подъем вертикальной трубы с клапаном нерационально увеличивает продолжительность процесса1восстановле-. нйя пропускной способности фильтра.

Кроме того, в процессе регенера" ции известного фильтра при перемеще" нии гравия между перфорированными трубами,возможно1воэникновение гравийных пробок вследствие заклинивания частиц гравия, образования под ними пустот и увеличение размеров пор между эернамн гравия по всей высоте фильтра, а это, в свою очередь, вызывает проникновение в ствол скважины вместе с движущимся через фильтр

0 потоком воды частиц песка, что повышает его содержание в отбираемой из скважины воде сверх норм, допустимых для погружения насосов (0,01% по весу), приводит к повышенному износу водоподъемного оборудования и преждевременному выходу его иэ строя.

Часть же песка, перемещающегося через гравийную засыпку при регенерации фильтра, остается в ней, эапол . няя поры между гравием, что увеличи966173 вает его гидранлическое сопротивление и снижает дебит скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является фильтр водозаборной скважины, содержащий кор- 5 пус, выполненный в виде двух концентрично расположенных перфорированяых труб, объединенных в нижней части сдвоенным колпаком, гравийную засыпку между ними, тарельчатый ко- 10 эырек, закрепленный на верхнем торце внутренней перфориронанной трубы, вертикальную трубу, размещенную внутри корпуса и датчики уровня воды.

При этом вертикальная труба раэмеще- 15 на с зазором к отверстию во внутреннем колпаке и снабжена подвижным подпружиненным клапаном и связанным с ним через подвижный шток магнитным фиксатором, который,н свою очередь, связан электрической цепью с датчиком уровня воды 2 ).

Данная конструкция фильтра частично устраняет недостатки, присущие описанной конструкции. Однако размеще25 ние нижнего конца вертикальной трубы у отверстия внутренней стенки колпака с.небольшим зазором при перекрытом клапаном отверстии внутренней перфорированной трубы вызывает движение воды и частиц гравия в скважину через вертикальную трубуэ в процессе регенерации указанного фильтра. В то же время наблюдается проникновение в ствол скважины вместе с движущимися через фильтр потоком воды частиц песка из прифильтровой зоны, что приводит к таким отрицательным .явлениям, как возникновение гравийных пробок, образованию пустот и увеличению размеров пор между зернами гравия, позы- 40 шенному содержанию песка в отбираемой воде, повышенному износу водоподъем,ного оборудонания и повышению гидравлического сопротивления фильтра. Наличие же электромагнитного фиксатора 45 и подвижного подпружиненного клапана на вертикальной трубе не гарантирует безотказную работу известного фильтра вследствие возможного выхода их из строя, что, в свою очередь, требует сложных ремонтных работ, связанных с выполнением таких трудоемких операций, как извлечение из ствола скважины нодоподъемного оборудонания и фильтровой колонны.

Целью и э о бре те ния являет ся повышение надежности работы фильтра и исключение захвата песка из прифильтровой зоны при регенерации.

Поставленная цель достигается.тем, что фильтр водозаборной скважины, содержащий корпус, выполненный в виде двух концентрично расположенных перфорированных труб, объединенных в нижней части сдвоенным колпаком, гравийную засыпку между ними, тарель- 65

4 чатый козырек, закрепленный на верхнем торце внутренней перфорированной трубы, вертикальную трубу, размещенную внутри корпуса, датчики уровня воды, снабжен дополнительным трубопроводом, сообщающим вертикальную трубу с нагнетательным трубопроводом

;погружного насоса, управляемыми запорными устройствами, установленными на дополнительном и нагнетательном трубопроводах, и электромагнитными

|реле, при этом вертикальная труба закреплена на внутреннем колпаке корпуса, а тарельчатый козырек выполнен н виде плоского кольца с отверстиями и закреплен на верхних торцах перфорированных труб.

На чертеже представлен фильтр, общий вид. фильтр состоит из наружной 1 и внутренней 2 концентрично расположенных труб, имеющих на своей поверхности круглую или щеленую перфорацию 3, пространство между которыми заполнено мелким гравием 4. В нижней части закреплен сдвоенный колпак 5 сферическс и формы с отверстием в центре внутренней его стенки. Концентричность расположения колпака и труб обеспечивают перемычки 6. Внутри фильтра-также концентрично установлена вертикальная труба 7, которая снабжена направляющими фонарями 8 и соединена в нижней части с внутренней стенкой сдвоенного колпака, сообщаясь с ним через отверстие. Верхняя часть вертикальной трубы 7 имеет опорную коническую пяту 9 с обрезиненной внутренней поверхностью, на котррую свободно установлен дополнительный трубопровод 10, сообщающийея с нагнетательной трубой 11 погружного насоса. Нагнетательная труба 11 и дополнительный трубопровод 10 имеют управляемые запорные устройства 12,и 13, выполненные в виде электромагнитных клапанов или управляемых задвижек, размещенных у устья скважины, которые снабжены электромагнитными реле 14 и 15, связанными с запорными устройствами 12 и 13 через электрические датчики уровня воды 16 и 17, установ-. ленные в скважине 18 над, погружным насосом 19. Тарельчатый.козырек 20 выполнен в виде кольца, снабжен от.верстиями 21 в пределах кольцевого пространства между трубами 1 и 2 и соединен с ними, перекрывая зазор.

Фильтр работает следующим образом.

При открытом запорном устройстве

13 и закрытом 12 вода, откачиваемая насосом 19, по трубе 11 поступает в ствол скважины 18 через перфорированные трубы 1 и 2 и гравий 4 по кольцевому зазору между внутренней перфорированной трубой 2 и вертикальной 7, т.е. устройство работает как обычный гравийный фильтр. В процессе эксплу986173

Формула изобретения

Фильтр водозаборной скважины, содержащий корпус, выполненный в виде двух концентрично расположенных перфорированных труб, объединенных в нижней части сдвоенным колпаком, гравийную засыпку между ними, тарельчатый козырек, закрепленный на верхнем торце внутренней перфорированной тр9бы, вертикальную трубу, размещенную внутри корпуса, датчики уровня воды и погружной насос, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы фильтра и исключения захвата песка из прифильтровой зоны при регенерации, фильтр снабжен дополнительным трубопроводом, сообщающим вертикальную трубу с;нагнетательным трубопроводом погружного насоса, управляемыми запорными устройствами, установленными на дополнительном и нагнетательном трубопроводах, и электромагнитными реле, при этом вертикальная труба закреплена на внутреннем колпаке корпуса, а та" рельчатый козырек выполнен в виде плоского кольца с отверстиями и закреплен на верхних торцах перфорированных труб.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 478915, кл. Е 03 В 3/18, 1975..

2. Авторское свидетельство СССР

9 798252, кл. Е 03 В 3/18, В 01 D 37/04, 1981 (прототип) . атации скважины фильтр, задерживая механические примеси, содержащиеся в воде, кольматируется, и его водо- пропускная способность постепенно уменьшается, а водоподъемник отбирает воду с постоянным расходом. Это обстоятельство вызывает понижение динамического уровня воды, и в этот момент, когда пропускная способность фильтра уменьшилась настолько, что необходима его регенерация, электри 10 ческий датчик 17, размещенный над насосом 19, оказавшись на воздухе в результате понижения уровня воды в скважине, подает сигнал на включение электромагнитного реле 15, которое I5 включает реле времени 14, установленное на периодическое включение и отключение через определенные промежутки времени. От реле 14 сигнал подается на управляемые запорные устройства 20

12 и 13,. в результате чего задвижка или клапан 13 на нагнетательном трубопроводе 11 закрывается, а запорное устройство 12 на дополнительном трубопроводе 10 постепенно открывается.

Вода иэ нагнетательного трубопровода

11 устремляется вниз по дополнительному трубопроводу 10, вертикальной

° трубе 7 через отверстие внутренней стенки колпака в кольцевое простран-. ство между сдвоенным колпаком 5 и перфорированными трубами 1 и 2 филь-.

1тра. Вследствие малых площадей внутреннего сечения труб 10 и 7, а также кольцевого пространства между перфорированными трубами 1 и 2, поток воды движется в них с большой скоростью и давлением, взвешивая в пространстве под тарельчатым козырьком 20 частицы гравия 4, которые под действием потока, трения о стенки труб и соударе- 4О иия друг от друга отмываю=ся от загрязнений. Поток воды, движущийся под давлением в порах между гравием 4 вверх через отверстия козырька 21 и в стороны сквозь перфорацию труб 1 45 и 2, препятствует втеканию воды и проникновению с ней песка из прифильтровой зоны в скважину через фильтр.

Периодическая же синхронная работа запорных устройств 12 и 13, которую 5р обеспечивает реле времени 14, создает пульсацию потока воды в кольцевом зазоре между перфорированными трубами

1 и 2, что способствует перемещению слоя гравия 3 в вертикальном направле-55 нии, а также лучшей его отмывке. Вы о..: носу гравия 3 в ствол скважины 18 препятствует тарельчатый козырек 20, соединенный с трубами 1 и 2 фильтра.

По мере восстановления водопропуск - О ной способности фильтра в процессе его регенерации в один из моментов, когда запорное устройство 13 на нагнетательном трубопроводе открыто, а устройство 12 на дополнительной трубе закрыто, эа счет увеличения притока вода к скважине 18 через фильтр уровень воды в ней восстанавли вается, электрический датчик 16 затапливается и подает сигнал на отключение электромагнитного реле 15, а оно, в свою очередь, отключает реле

14 и управляемые эапорные устройства 12 и 13, связанные с последним. С этого момента фильтр работает в обычном эксплуатационном режиме до следующеЖ регенерации.

Соединение вертикальной трубы фильтра со сдвоенным колпаком,и нагнетательным трубопроводом насоса обеспечивает его регенерацию беэ захвата воды из водоносного пласта и перемещения гравия в стволе скважины, что исключает проникновение песка как .в гравийную засыпку, так и в скважину через фильтр при его регенерации, а также уменьшает износ водоподъемного оборудования.

Размещение автоматики для регене-— рации фильтра у устья скважины значительно облегчает его монтаж, эксплуатацию и ремонтно-восстановительные работы в скважине.

Указанные преимущества, кроме того снижают число аварий йасосносилового оборудования, повьыают надежность и срок службы скважины.

96617.3

Составитель Е. Задорожный

Редактор Л. Повхан Техред M.Tenep Корректор М; Демчик

Заказ 7791/40 Тираж 781 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4