Устройство для уменьшения пескования скважины

 

Изобретение относится к области водоснабжения, дренажа и мелиорации и может быть использовано при подъеме подземных вод из пескующих скважин. Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение потерь напора, а также повышение регулирующей и пропускной способности. Корпус устройства 1 монтируется на напорном патрубке насоса вместе с колонной водоподъемных труб. При пуске насоса вода через дросселирующий канал 5 внутри запорного элемента 4, прижатого к седлу 3, поступает в верхнюю рабочую полость 9 клапана 2, затем в нижнюю камеру 14 управляющего клапана 12 и через отверстия 18 в водоподъемную колонну с малым расходом. После заполнения водоподъемной колонны водой мембрана 15 прогибается вверх и затвор 16 закрывается. После этого в полости 9 клапана 2 давление возрастает, поршень 8, сжимая пружину 7, упирающуюся в перегородку 6, отжимает вниз запорный элемент 4, и вода начинает с возрастающим расходом через прорези и отверстие 11 поступать в водоподъемную колонну. При остановке насоса пружина 7 возвращает запорный элемент 4 в исходное положение, под действием пружины 17 в верхней камере 13 управляющего клапана 12 затвор 16 открывается, и дальнейший сброс воды происходит через управляющий клапан 12 и дросселирующий канал 5. Нижняя камера 14 управляющего клапана 12 с помощью сбросного канала 19 сообщена с нижней полостью 10 клапана 2 через отверстие 20 и с затрубным пространством. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 4 Е 03 В 3/06 юиюгмн

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4301836/29-33 (22) 31.08.87 (46) 07.04.89. Вюл. 9 13 (71) Ташкентский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии "Водгео" (72) А.А.Туманов, Е.Г.Аренберг, 3.И.Стрелюхина и Д.С.Пугачев (53) 628.112.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 947396, кл. Е 21 В 43/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1177459. кл. Е 03 В 3/11, 1985..

„Л0„„1470880 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ПЕСКОВАНИЯ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к области водоснабжения, дренажа и мелиорации и может быть использовано при подъеме подземных вод из пескующих скважин. Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение потерь напора, а также повышение регулирующей и пропускной способности. Корпус устройства i монтируется на напорном атрубке насоса вместе с колонной водоподъемных труб. При пуске насоса вода через дросселируюший канал 5 внутри запорного элемента 4, прижа1470880 того к седлу 3, поступает в верхнюю рабочую полость 9 клапана 2, затем в нижнюю камеру 14 управляющего клапана 12 и через отверстия 18 — в водоподъемную колонну с малым расходом.

После заполнения водоподъемной колонны водой мембрана 15 прогибается вверх и затвор 16 закрывается. После этого в полости 9 клапана 2 давление возрастает, поршень 8, сжимая пружину 7, упирающуюся в перегородку 6, отжимает вниз запорныи элемент 4, и вода начинает с возрастающим расходом через прорези и отверстие 11 постуИзобретение относится к водоснабжению, дренажу и мелиорации и может быть использовано при подъеме подземных вод из пескующих скважин.

Цель изобретения — повышение надежности и уменьшение потерь напора, а также повышение регулирующей и пропускной способности.

На фиг. 1 изображено устройство для уменьшения пескования, продольный разрез; на фиг. 2 — запорный элемент.

Устройство для уменьшения пескования скважины состоит из корпуса 1, установленного на колонне водоподъем-15 ных труб, внутри которого расположен клапан 2 в виде цилиндра с седлом 3, в котором размещен запорный элемент 4 с дросселирующим каналом 5 внутри, перегородка с отверстием 6 и пружина 20

7, подпружинивающая поршень 8 запорного элемента 4 относительно перегородки 6. Поршень 8 разделяет цилиндр корпуса 1 на верхнюю 9 и нижнюю 10 рабочие полости, а ниже перегородки

6 в корпусе 1 выполнено отверстие 11.

На корпусе 1 установлен управляющий клапан 12, состоящий из верхней 13 и нижней 14 камер, разделенных мембраной 15, соединенной с затвором 16 и подпружиненной пружиной 17. Нижняя камера 16 управляющего клапана отверстием 18 сообщена с колонной водоподъемных труб, а с помощью сбросного канала 19 — с нижней полостью 35

10 клапана 2 через отверстие 20 и пать в водоподъемную колонну. При остановке насоса пружина 7 возвращает запорный элемент 4 в исходное положение, под действием пружины 17 в верхней камере 13 управляющего клапана 12 затвор 16 открывается; и дальнейший сброс воды происходит через управляющий клапан 12 и дросселирующий канал 5. Нижняя камера 14 управляющего клапана 12 с помощью сбросного канала 19 сообщена с нижней полостью 10 клапана 2 через отверстие

20 и с затрубным пространством. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1 с затрубным пространством. Запорный элемент 4 клапана 2 выполнен в виде съемного стакана с наклонными прорезями 21 на боковой поверхности, площадь которых увеличивается снизу вверх, .а угол наклона равен среднему углу подхода потока при номинальном расходе скважины.

Устройство работает следующим образом.

Устройство монтируется на напорном патрубке насоса вместе с колонной водоподъемных труб и опускается на 1,5-2 м ниже динамического уровня воды. Запорный элемент 4 в исходном состоянии с помощью пружины 7 прижат к седлу 3, а затвор 16 управляющего клапана 12 под действием пружины 17 открыт. При пуске насоса вода с малым расходом через дросселирующий канал 5 поступает в верхнюю полость 9 клапана 2, а затем в нижнюю камеру 14 управляющего клапана 12 и через отверстие 18 в водоприемную колонну. При этом ликвидируется пиковая нагрузка по расходу для пуска насоса. После заполнения водоприемной колонны водой под действием перепада давлений мембрана 15 прогибается вверх и затвор 16 закрывается.

В результате в верхней полости 9 клапана 2 давление возрастает, поршень

8 под действием давления отжимает вниз запорный элемент 4, при движении которого вода начинает с возрастающим расходом поступать через про1470880

Устройство позволяет локализовать пульсации давления, возникающие при запуске насоса в границах напорного патрубка, не вызывая колебательного процесса, приводящего к возникновению знакопеременных нагрузок на прифильтровую зону. При закрытом запорном 4 элементе клапана 2 ликвидируется резкое нарастание расхода с производительностью выше номинальной, характерное для момента разгона насоса и приводящее к интенсивному вына рези 21 в его боковой поверхности и

I отверстие 11 в водоподъемную колонну.

При движении запорного элемента 4 вниз вход и выход потока происходит под одним углом, чем достигается снижение потерь напора за счет меньшей турбулизации потока. При достижении крайнего нижнего положения запорного элемента устройство начинает пропус- 10 кать расход, требуемый по условиям эксплуатации. При этом исключается попадание песчаных частиц в управляющий клапан 12, его засорение и отказы. !5

При остановке насоса давление в верхней полости 9 падает, и по мере падения уровня воды в водоподъемной колонне пружина 7 возвращает запорный элемент 4 в исходное положение. 20

В то же время затвор 16 под действием пружины 17 открывается и дальнейший сброс воды из колонны происходит через управляющий клапан 12 и дросселирующий канал 5 запорного элемента 4.

В зависимости от вида водонасыщенного грунта, наличия и состояния

Ф обсыпки фильтра скважины запорный элемент 4 выполняется с различной площадью и числом прорезей 21. Для мелкозернистых песков число прорезей в нижней части запорного элемента будет меньше, также как и угол наклона с целью максимальной возмож- . З5 ности снижения начального расхода.

Суммарная площадь прорезей 21 при полностью выдвинутом запорном элементе 4 определяет величину подаваемого расхода и при необходимости ее 40 уменьшения (для приведения в соответствие дебита скважины и подачи насоса):запорный элемент ввинчивается вверх по резьбе канала 5. Тем самым регулируются степень сжатия пРужины 45

7 и величина хода поршня 8. су песка, Тем самым устраняется одна из главных причин пескования.

Выполнение запорного элемента 4 в виде съемного стакана позволяет повысить регулирующую способность, обеспечив пбстепенное увеличение расхода и возможность подбора замены для скважин с различным составом водоносных пород. Уменьшение интенсивности пес кования конкретной скважины произвоЭ дится подбором величины хода поршня.

Выполнение пропускных отверстий

21 запорного элемента 4 в виде наклонных прорезей, площадь которых переменна по его высоте, позволяет при неизменной боковой поверхности получить большую поверхность окон с лучшими гидравлическими характеристиками, повысить регулирующую и пропускную способность, уменьшить потери напора за счет сквозного прохода потока без существенного изменения угла подхода.

Применение устройства позволяет обходиться беэ обратного клапана, иметь свободную от воды водоподъемную колонну, что облегчает ее демонтаж, особенно в зимний период и улучшает санитарное состояние скважины, а также окружающей территории, Формула изобретения

1. Устройство для уменьшения пескования скважины, установленное на колонне водоподъемных труб, включающее корпус, клапан в виде цилиндра с седлом, в котором размещен подпружиненный запорный элемент с дросселирующим каналом, выполненным внутри него, и управляющий клапан. Установленный на цилиндре и состоящий из верхней и нижней камер, разделенных подпружиненной мембраной, соединенной с затвором, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения потерь напора, цилиндр клапана снабжен поперечной перегородкой с центральным отверстием, а эапорный элемент — поршнем, разделяющим цилиндр на верхнюю и нижнюю рабочие полости, причем поршень подпружинен относительно перегородки, в отверстии которой расположен запорный элемент, при этом верхняя рабочая полость цилиндра через затвор и нижнюю камеру управляющего клапана сообщена с колонной водоподъемных труб, Составитель Г.Ершов

ТехредЛ.Сердюкова Корректор А.Обручар

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 1561/35 Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101

5 14? 0880 Ь а нижняя полость сообщена с верхней выполнен в виде съемного стакана с камерой управляющего клапана и эа- наклонными прорезями на боковой по-, трубным пространством. верхности, причем площадь прорезей

2. Устройство по п. 1, о т л и — увеличивается снизу вверх, а угол ч а ю щ е е с я тем, что, с целью наклона равен среднему углу подхода повышения регулирующей и пропускной потока при номинальном расходе скваспособности, запорный элемент клапана жины.