RU2083768C1 - Water intake device - Google Patents

Abstract

FIELD: water supply systems. SUBSTANCE: device is used in operating underground water sources and water intake structures and particularly for delivery of artesian water to municipal water supply systems. Device has delivery pipeline, multiple-section pump with down-hole electric motor and screen-type filter with settler installed in water receiving part of well. First coupling of delivery pipeline located below static water level is made in the form of sealing member holder with its inner space connected with excess pressure line laid along delivery pipeline towards well head. EFFECT: high efficiency. 1 dwg

Description

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. The invention relates to devices and mechanisms for the operation of groundwater sources and water intake structures, in particular for supplying artesian water to the main lines of urban water supply systems.

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.Known water intake devices containing a pressure pipe submerged in a well a multi-section pump with a transmission shaft passing inside the pressure pipe or in an oil-filled pipe, and an electric motor mounted on a bed above the wellhead [1]
However, the presence of these transmission devices, which does not allow precise adjustment of the gaps between the impellers and the pump guide vanes, leads to large volume losses, a decrease in the flow, pressure and efficiency of the pump.

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.It is known a water intake device comprising a pressure pipe composed of a pipe section connected by couplings, a multi-section pump with a submersible electric motor and a strainer installed in the water intake part of the well with a sump [2]
A disadvantage of the known device is as follows. It is known that underground sources are subject to seasonal variations in flow rate. However, the most undesirable are irreversible decreases in the natural water level in the well, which can be caused, for example, by the formation of a regional depression under the influence of water intake from nearby wells. Regardless of the hydrological conditions, clogging of the well by the broken parts of the intake devices, clogging of the strainer, etc. can affect the water intake capacity.

Задача изобретения снижение влияния естественного уровня воды в скважине на мощность водозабора. The objective of the invention is to reduce the effect of the natural water level in the well on the water intake capacity.

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. The solution to this problem lies in the fact that in the known water intake device, the first of the pressure pipe couplings located below the static water level is made in the form of a sealing element holder, the internal cavity of the latter of which is connected to the pressure line laid along the pressure pipe to the wellhead.

На чертеже изображено предлагаемое устройство. The drawing shows the proposed device.

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. The device is mounted in the superfilter pipe 1 of the well and comprises a pressure pipe, a multi-section pump 4 with a water intake mesh 5, a submersible pump 6 and a mesh filter 7 with a sump 8 installed in the water intake part of the well, which consists of couplings 2 connected by couplings. In addition, the pressure coupling 9 the pipeline is made in the form of a holder for the sealing element 10, equipped with a connector 11 for connecting the pressure line 12. In this case, the coupling 9 is the first of the couplings 2 located below the natural (static) water level in the well.

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. The immersion depth of the pump 4, determined by the number of pipes 2 in the pressure pipe, is selected so that the bottom of the electric motor 6 is at least one meter above the filter 7 and that the upper flange of the pump 4 is below the dynamic water level in the well by at least one and a half meters.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

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.The natural water level in the well is characterized by a static level A ₁ , the value of which in the superfilter pipe 1 depends on the hydrodynamic conditions of the groundwater state and the value of atmospheric pressure. When water is taken from a stream of power N moving in a layer of watertight rocks, the water level in the well will decrease by a value of δS, which is all the more, the higher the productivity of pump 4. With the onset of equilibrium between the amount of pumped water and the amount of its inflow from the aquifer N, a dynamic level constant for the pumping time will be established (curve B ₁ in the drawing), which, gradually increasing with distance from the well, forms a depression funnel with a radius 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.If, for example, an additional well is drilled in the area of curve B ₁ , the depression funnel of the latter lowers the static level A ₁ to A ₂ , that is, by a value of δS proportional to the water intake capacity of the additional well. Moreover, for a static level A ₂ in order to prevent violation of the cooling mode of the pump 4, which leads to exposure of its body, the dynamic level B ₂ in the well should not be lower than level B ₁ , that is, should not exceed the value of S ₂ . This requirement is fulfilled when working with a closed flap on the pressure pipe or when replacing the pump with a less powerful one. In both cases, the water intake capacity decreases. Therefore, in order to partially compensate for the effect on the performance of the pump 4 of irreversible decreases in the natural water level in the well, the proposed device is equipped with a sleeve 9 made in the form of a holder for a hollow sealing element 10 connected to a pressure line 12.

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. In the initial state of the sealing element 10 between the sleeve 9 and the wall of the filter pipe 1 there is a gap that allows the installation of the pump 4 with the electric motor 6 in the well (position a in the drawing). Before the start of water intake, the element 10 is transferred from the initial state to the operating state, in which the specified gap is closed by the element 10. For this, air is pumped into the internal cavity of the element 10 through the pressure line 12 laid along the pressure pipe to the wellhead. After reaching a predetermined air pressure in the element 10 include an electric motor 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.The initial period of operation of pump 4, that is, the process of forming a depression funnel will occur at a lower air pressure on the surface of the water in the region h of the filter pipe 1 than the atmospheric pressure. This causes an additional flow of water into the wells through a strainer 7 (shown in the drawing by arrows) . As a result, the depression curve B ₂ , which characterizes the operation of the device without the sealing element 10, approaches the curve B ₁ , decreasing the δS values, which will allow water to be taken from the well with a less covered damper on the pressure pipe and thereby increase the water supply to the main line of the water supply system .

При проведении профилактических или ремонтных работ, связанных с демонтажем насоса 4 и электродвигателя 6, уплотняющий элемент 10 переводят в исходное состояние. When carrying out preventive or repair work related to the dismantling of the pump 4 and the electric motor 6, the sealing element 10 is returned to its original state.

Таким образом предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет уменьшить влияния естественного уровня воды в скважине на мощность водозабора. Thus, the proposed device in comparison with the prototype can reduce the influence of the natural level of water in the well on the power of the intake.

Claims (1)

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. A water intake device comprising a pressure pipe composed of pipe segments connected by couplings, a multi-section pump with a submersible electric motor and a strainer installed in the water intake part of the well with a sump, characterized in that the first of the pressure pipe couplings located below the static water level is made in the form of a sealing element holder, the inner cavity of the latter of which is connected to the line of elevated pressure laid along the pressure pipe to the wellhead.