Скважинная насосная система
Изобретение относится к водоснабжению. Скважинная насосная система содержит погружной насос и размещаемый в скважине напорный трубопровод. В напорном трубопроводе расположена система обработки воды для очистки перекачиваемой воды. Система обработки воды имеет аэратор и включает в себя участок аэрации, который предпочтительно составляет более одной, в частности более двух третей вертикальной протяженности напорного трубопровода в скважине. Обеспечивается надежность работы системы и очистка воды экономичным образом. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к скважинной насосной системе согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения.
В скважинных насосных системах согласно уровню техники предусматривается система обработки воды (водоочистки), чтобы освободить перекачиваемую воду от инородных материалов (примесей). Однако при холодных погодных условиях существует опасность, что вода в системе обработки воды замерзает. Известно, что поэтому система обработки воды снабжается теплоизолирующим корпусом, чтобы избежать замерзания воды. Однако эти дополнительные затраты удорожают скважинную насосную систему.
Кроме того, известно осаждение растворенных примесей, например железа, из откачиваемой воды, так как особенно соединения железа обуславливают очевидные изменения цвета на дне резервуаров для воды. Для осаждения соединений железа вода аэрируется. Однако при неблагоприятных обстоятельствах осажденные примеси могут закупорить скважину, так что наносится ущерб работе скважинной насосной системы.
Поэтому задачей изобретения является создание скважинной насосной системы, при которой очистка воды может предприниматься экономичным образом и при которой надежность работы скважинной насосной системы не ухудшается.
Эта задача решается скважинной насосной системой с признаками, приведенными в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах, нижеследующем описании и на чертежах.
Соответствующая изобретению скважинная насосная система имеет погружной насос и размещаемый в скважине напорный трубопровод. Согласно изобретению в напорном трубопроводе размещена система обработки воды для очистки перекачиваемой воды. Так как, таким образом, система обработки воды также предусмотрена для размещения в скважине или располагается в скважине, при этом расположении система обработки воды простым способом защищается от мороза. Дополнительные устройства, как, например, теплоизолирующие корпуса или покрытия, в соответствующей изобретению скважинной насосной системе становятся ненужными.
Предпочтительным образом в соответствующей изобретению скважинной насосной системе система обработки воды размещается выше погружного насоса. Предпочтительным образом при этом примеси вместе с водой перекачиваются вверх, так что они не осаждаются на дне скважины. Закупорка скважины за счет осажденных примесей, таким образом, эффективно предотвращается. Поэтому соответствующая изобретению скважинная насосная система может эксплуатироваться надежным и отказобезопасным образом.
В идеальном случае в соответствующей изобретению скважинной насосной системе система обработки воды имеет аэратор. Так посредством аэрации воды с помощью аэратора, например, растворенное железо и/или соединения железа легко осаждаются из воды. Так как согласно изобретению аэратор размещен внутри напорного трубопровода и, в частности, над погружным насосом, осаждаемые примеси текут вверх, так что за счет осаждаемых примесей не вызывается осадок и тем самым не вызывается закупорка скважины. Также при аэрации откачиваемой воды скважинная насосная система может эксплуатироваться надежно и отказобезопасно.
Рациональным образом система обработки воды в соответствующей изобретению скважинной насосной системе включает в себя участок аэрации, который образует часть напорного трубопровода, посредством которой транспортируется вода. Предпочтительным образом участок аэрации составляет более одной, в частности более двух третей вертикальной протяженности напорного трубопровода скважины. Это дальнейшее развитие изобретения обеспечивает возможность особенно компактной конструкции скважинной насосной системы, так как напорный трубопровод к тому же образует как транспортный участок, так и участок аэрации скважинной насосной системы.
Предпочтительным образом в соответствующей изобретению скважинной насосной системе система обработки воды включает в себя по меньшей мере один водяной фильтр. В соответствии с изобретением водяной фильтр размещен при этом в напорном трубопроводе, в особенности над погружным насосом, то есть ниже по потоку (на напорной стороне) от погружного насоса. В соответствующем изобретению погружном насосе водяной фильтр отфильтровывает примеси в напорном трубопроводе и выше дна скважины из откачиваемой воды. Водяной фильтр препятствует тем самым осаждению отфильтрованных примесей на дне скважины, так что и в этом отношении в соответствии с изобретением предотвращается закупоривание скважины и обеспечивается надежность эксплуатации скважинной насосной системы.
Рациональным образом в соответствующей изобретению скважинной насосной системе водяной фильтр размещен внутри, в особенности вблизи или непосредственно у верхнего конца скважины. С одной стороны, при размещении водяного фильтра вблизи верхнего конца скважины реализуется по возможности длинный участок аэрации и, следовательно, надлежащая очистка откачиваемой воды. С другой стороны, водяной фильтр может просто заменяться, например, для очистки, так как водяной фильтр для снятия или для вставки должен только подниматься, вдоль короткого участка общей длины напорного трубопровода, из скважины или опускаться в нее.
Предпочтительным образом в соответствующей изобретению скважинной насосной системе водяной фильтр представляет собой металлический фильтр. В качестве альтернативы или дополнительно, водяной фильтр также выполнен как минеральный фильтр и/или как свечной (патронный) фильтр.
Подходящим образом водяной фильтр может промываться, в частности может подвергаться обратной промывке.
Рациональным образом в соответствующей изобретению скважинной насосной системе предусмотрено устройство промывки для промывки водяного фильтра сжатым воздухом и/или водой под напором.
Особенно предпочтительно в соответствующей изобретению скважинной насосной системе устройство промывки и аэратор имеют общий источник сжатого воздуха.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения напорный трубопровод по меньшей мере выше по потоку от водяного фильтра является по меньшей мере частично гибкой. В этом варианте осуществления изобретения части напорного трубопровода предпочтительным образом имеют возможность перемещения относительно друг друга, так что можно избегать закупоривания напорного трубопровода примесями. В частности, водяной фильтр при гибком или частично гибком выполнении напорного трубопровода выше по потоку от водяного фильтра может надежным образом подвергаться обратной промывке, причем не существует опасности закупоривания напорного трубопровода задержанными в водяном фильтре примесями. Напротив, в этом варианте осуществления изобретения напорный трубопровод уже как в нормальном режиме, так и при обратной промывке водяного фильтра, посредством постоянно осуществляемого протекания воды одновременно очищается.
Соответствующим образом скважинная насосная система имеет выпускное отверстие, которое выполнено для выпуска удержанных водяным фильтром остатков. Рациональным образом выпускное отверстие расположено на верхнем конце напорного трубопровода. Предпочтительным образом скважинная насосная система имеет канал течения, ведущий из области выше по потоку от водяного фильтра к выпускному отверстию. При обратной промывке фильтра могут тогда удерживаемые в водяном фильтре примеси вместе с водой выноситься через этот канал течения к выпускному отверстию, так что и при обратной промывке водяного фильтра на дне скважины не образуется осадка из осаждаемых примесей. При этом и при обратной промывке водяного фильтра не существует опасности закупоривания скважины примесями, задержанными водяным фильтром.
В предпочтительном варианте осуществления скважинной насосной системы предусмотрен(ы) измеритель(и) давления выше и/или ниже по потоку от водяного фильтра. Таким образом, можно непрерывно и автоматически контролировать водопроницаемость водяного фильтра. Например, существующее выше по потоку от водяного фильтра высокое давление или в соответствии с этим существующее ниже по потоку от водяного фильтра низкое давление указывает на засорение водяного фильтра. Если выше и ниже по потоку от водяного фильтра предусмотрены измерители давления, то зарегистрированные давления рациональным образом сравниваются между собой посредством блока оценки, который для этого соединен с измерителями давления по сигналу. Альтернативно или дополнительно, блок оценки сравнивает измеренные выше по потоку и ниже по потоку от водяного фильтра давления с нормальными значениями давления или с диапазонами нормальных значений давления, причем при отклонении зарегистрированного давления или зарегистрированных давлений от нормальных значений давления или диапазонов нормальных значений давления сигнализируется засорение водяного фильтра.
Например, в соответствующей изобретению скважинной насосной системе предусмотрено управляющее устройство, которое выполнено с возможностью регистрации давления или давлений, измеренных измерителем или измерителями давления, и управления/ввода промывки водяного фильтра в зависимости от зарегистрированного(ых) давления(й). Предпочтительным образом управляющее устройство содержит блок оценки, как описано выше. В этом варианте осуществления скважинная насосная система может быть выполнена известным образом автономно обслуживаемой. Если оценка давления(й), измеренного(ых) измерителем(ями) давления сигнализирует сниженную водопроницаемость водяного фильтра, то управляющее устройство может ввести промывку водяного фильтра или управление им.
Далее изобретение более подробно поясняется на примере выполнения, представленном на чертежах, на которых показано следующее:
фиг.1 - схематичная структура скважинной насосной системы на концептуальной схеме (представлена не в масштабе) и
фиг.2 - скважинная насосная система в упрощенном представлении в продольном сечении.
Представленная на фиг.1 и 2 скважинная насосная система 5 расположена в вертикально, то есть перпендикулярно земной поверхности 7 ориентированной скважине 10 и образует систему откачки грунтовых вод, здесь колодец.
Скважинная насосная система 5 имеет размещенную в скважине 10 напорный трубопровод 15. На нижнем конце напорного трубопровода 15 подключен погружной насос 20, который откачивает грунтовые воды из водоносного пласта 25 через напорный трубопровод 15 вверх к головке 55 колодца. Выше погружного насоса 20 размещен аэратор 30, который подает воздух в напорный трубопровод 15. Введенный воздух создает в поднимающейся воде пузырьки 35, которые вдоль участка 40 аэрации взаимодействуют с откачиваемой водой. Участок 40 аэрации составляет при этом более двух третей вертикальной протяженности напорного трубопровода 15 (фиг.2). Посредством аэрации с помощью аэратора 30 растворенные в воде железо и/или соединения железа сначала формируют коллоидные частицы, которые затем формируют все большие и, наконец, более не растворяемые в воде частицы, которые поэтому могут быть отфильтрованы из воды.
Для фильтрации этих частиц из откачиваемой воды над участком 40 аэрации у верхнего конца скважины 10 имеется водяной фильтр 45. Водяной фильтр 45 в этом примере выполнения выполнен как металлический фильтр в форме свечного (патронного) фильтра с фильтрующей вставкой (свечой) 50, имеющего возможность обратной промывки.
Водяной фильтр 45 имеет измерители 52, 53 давления, которые размещены выше по потоку и ниже по потоку от фильтрующей вставки 50 водяного фильтра 45. Измерители 52, 53 давления при этом соединены сигнальными линиями с управляющим устройством 54, которое контролирует значения давления выше по потоку и ниже по потоку от фильтрующей вставки 50 водяного фильтра 45 и при отклонении этих значений давления от диапазона нормальных значений давления или при превышении определенной разности давлений или отношения давлений для этих значений давления принимает решение о засорении водяного фильтра 45 и затем вводит обратную промывку водяного фильтра 45, как описано ниже. Напорный трубопровод 15 в скважинной насосной системе 5 выполнена как гибкий рукав, так что в напорном трубопроводе 15 при обратной промывке водяного фильтра 45 не могут продолжительно удерживаться никакие частицы. Движения стенок рукава препятствуют удерживанию частиц и загрязнений.
Над верхним краем скважины 10 скважинная насосная система 5 заканчивается головкой 55 колодца. Головка 55 колодца имеет источник давления в форме воздушного компрессора 60, который подает в аэратор 30 сжатый воздух. Кроме того, воздушный компрессор 60 через подводящую линию 62 и расположенный в ней вентиль 64 соединен с областью 65, расположенной ниже по потоку и выше по потоку от водяного фильтра 45. Подача сжатого воздуха в эту область 65, находящуюся ниже по потоку от водяного фильтра 45, обеспечивает возможность обратной промывки водяного фильтра 45. Для обратной промывки водяного фильтра 45 в область 65, находящуюся ниже по потоку от водяного фильтра 45, подается сжатый воздух, и задержанные водяным фильтром 45 примеси вымываются в сторону 80 выше по потоку от водяного фильтра 45. Вымытые примеси вместе с водой смываются вдоль вертикально на внешней стороне фильтрующей вставки 50 водяного фильтра 45 вдоль ведущего вверх канала 75 течения в головку 55 колодца, из которого они через выпускную линию 70 головки 55 колодца могут выводиться. Выпускная линия 70 имеет для этого соединенный с компрессором 60 ввод 85 для подачи сжатого воздуха с вентилем 90, который при открытом вентиле 90 подает сжатый воздух от воздушного компрессора 60 в выпускную линию 70. Выпускная линия 70 имеет, кроме того, вентиль 72, который для выпуска примесей через выпускную линию 70 может устанавливаться в открытое положение. Посредством сжатого воздуха, введенного через ввод 85 для подачи сжатого воздуха, смытые в головку 55 колодца остатки могут выводиться через выпускную линию 70. При этом обратная промывка водяного фильтра 45 вводится и управляется управляющим устройством 54, которое с этой целью для установки вентилей 64, 72 и 90 соединено с ними сильными линиями.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
| 5 | скважинная насосная система |
| 7 | земная поверхность |
| 10 | скважина |
| 15 | напорный трубопровод |
| 20 | погружной насос |
| 30 | аэратор |
| 35 | пузырьки |
| 40 | участок аэрации |
| 45 | водяной фильтр |
| 50 | фильтрующая вставка |
| 52 | измеритель давления |
| 53 | измеритель давления |
| 54 | управляющее устройство |
| 55 | головка колодца |
| 60 | воздушный компрессор |
| 62 | подводящая линия |
| 64 | вентиль |
| 65 | область |
| 70 | выпускная линия |
| 72 | вентиль |
| 75 | канал течения |
| 80 | сторона |
| 85 | подача сжатого воздуха |
| 90 | вентиль |
1. Скважинная насосная система, содержащая погружной насос (20) и размещаемый в скважине (10) напорный трубопровод (15), отличающаяся тем, что в напорном трубопроводе расположена система обработки воды для очистки перекачиваемой воды, причем система обработки воды имеет аэратор (30), при этом система обработки воды включает в себя участок (40) аэрации, который предпочтительно составляет более одной, в частности более двух третей вертикальной протяженности напорного трубопровода (15) в скважине (10).
2. Скважинная насосная система по п.1, отличающаяся тем, что система обработки воды расположена выше погружного насоса (20).
3. Скважинная насосная система по п.1, отличающаяся тем, что система обработки воды включает в себя по меньшей мере один водяной фильтр (45).
4. Скважинная насосная система по п.3, отличающаяся тем, что водяной фильтр (45) расположен внутри, в частности вблизи или непосредственно у верхнего конца скважины (10).
5. Скважинная насосная система по п.3, отличающаяся тем, что водяной фильтр (45) представляет собой металлический фильтр и/или минеральный фильтр и/или свечной фильтр.
6. Скважинная насосная система по п.3, отличающаяся тем, что водяной фильтр (45) выполнен с возможностью промывки, в частности обратной промывки.
7. Скважинная насосная система по п.6, отличающаяся тем, что она содержит устройство промывки водяного фильтра (45) сжатым воздухом и/или водой под напором.
8. Скважинная насосная система по п.7, отличающаяся тем, что устройство промывки и аэратор (30) имеют общий источник (60) сжатого воздуха.
9. Скважинная насосная система по п.3, отличающаяся тем, что напорный трубопровод (15) по меньшей мере выше по потоку от водяного фильтра (45) является по меньшей мере частично гибким.
10. Скважинная насосная система по п.3, отличающаяся тем, что она содержит выпускное отверстие (70), которое выполнено для выпуска удержанных водяным фильтром (45) остатков.
11. Скважинная насосная система по п.3, отличающаяся тем, что выше и/или ниже по потоку от водяного фильтра (45) предусмотрены измерители давления (52, 53).
12. Скважинная насосная система по п.11, отличающаяся тем, что в ней предусмотрено управляющее устройство (54), которое выполнено с возможностью регистрации давления, измеренного измерителями (52, 53) давления, и управления/ввода промывки водяного фильтра (45) в зависимости от зарегистрированных давлений.
