CN110044410B - 一种智能化单孔抽注水仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化单孔抽注水仪器，包括动力设备、抽注水装置、控制处理设备、监测设备；所述动力设备连接至抽注水装置、控制处理设备及监测设备，为抽注水仪器提供电能和动力。所述抽注水试验仪器包括水箱、水泵、若干管道、固定架和抽注水管头，在管道的作用下，进一步将水箱、水泵和抽注水管头连为一体。所述控制处理设备连接至监测设备，并接收处理由监测设备传输的信号。本发明整体采用智能抽注水仪器，将抽注水试验仪器合并为一个部分，增加了仪器适用性；一体化水流监测系统，在操作的过程中完成抽注水的水流流量、水位和温度监测；且可根据操作者的要求进行抽注水操作，可较好解决现有钻孔水位监测过程复杂、浪费人力物力等缺点。

Description

一种智能化单孔抽注水仪器

技术领域

本发明涉及钻孔抽注水试验技术领域，具体涉及一种智能化单孔抽注水仪器。

背景技术

现有抽水试验仪器主要是由抽水设备：发电机、潜水泵；量测设备：水表、秒表、米尺等；水位计：电测水位计等部件组成，并且监测设备和试验设备是两个独立部分，每次测量都需要人工操作，浪费大量的人力物力，并且抽水时是预先预留管口到一定深度，这样随抽水过程，水位降低，影响抽水试验数据准确性。现有的注水试验仪器主要是由供水设备：发电机、水泵；量测设备：水表、量杯、秒表、米尺等；水位计：电测水位计等部件组成，其中定时的监测及记录数据同样需要大量的人力物力，同时现有的注水实验无法完全做到注水时保持水位固定，这个固定只能是相对的，存在浮动。并且现有试验仪器一般都是将抽水设备和注水设备分成两套试验仪器，适用范围较小，不利于试验操作。

为了解决现有钻孔抽注水试验过程复杂、浪费人力物力等缺点，本发明的目的就在于针对现有技术的不足，将抽水注水试验仪器合并为一个仪器，通过抽注水两用管头，完成抽水和注水两项试验，相比于常规抽注水试验仪器，大大节省了仪器大小。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术钻孔抽注水试验过程复杂、浪费人力物力的缺陷，提供一种智能化单孔抽注水仪器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能化单孔抽注水仪器，包括置于推车装置上用于输送液体的水泵、用于给水泵提供水源的水箱，以及设于推车装置一侧的固定架和抽注水管头，所述抽注水仪器还包括若干个管道、动力设备、控制处理设备和监测设备，所述动力设备连接到水泵、控制处理设备和监测设备，为上述所有连接的设备进行供电；其中：

所述水泵通过若干个管道分别与水箱、设于推车装置一侧的排水管(6)和用于进行抽、注水操作的抽注水管头连通；

所述抽注水管头内包括外管和内管，内管位于外管内，外管的顶部高于内管的顶部，外管的内侧壁与内管的外侧壁之间形成一定间距，该间距内填充有过滤层；外管内固定有第一固定挡板，第一固定挡板高于内管的顶部，第一固定挡板下方设有活动阀；活动阀中空，活动阀外壳的下部密闭，而其他部分上具有多个通水孔，且所述其他部分上套设固定有一圈活动阀挡片，活动阀挡片的宽度等于活动阀的外壳与外管的内侧壁之间的距离；内管的顶部上具有第二固定挡板，第二固定挡板上开设有通孔以穿过所述活动阀，且通孔的大小恰好与所述通过的活动阀大小一致；活动阀的下部密闭结构不低于内管的顶部时，内管的顶部密封，否则，活动阀上桶水孔与内管之间形成注水通道。

进一步的，所述固定架通过铆钉固定在推车装置相邻一侧的地面上；固定架下方设有大小与抽注水管头相适应的钻孔，抽注水管头埋设在钻孔内，且与地面间隔一定距离。

进一步的，所述管道包括管口直径相同的多个硬质管道和软质管道；

所述动力设备包括用于装载软质管道的旋转收放装置；

所述水泵通过若干个硬质管道分别于软质管道、水箱和设于推车装置一侧的排水管连通；其中：

所述软质管道一端通过硬质管道与水泵连通，另一端与一硬质管道连通并穿过置于地面上的固定架，与埋设在固定架下的抽注水管头连通。

进一步的，所述硬质管道与软质管道、水箱和排水管的连通口处分别设有第一管阀、第二管阀和第三管阀；在通过抽注水管头进行注水和抽水的时候，通过调整连通口处每个管阀的转动方向，改变了与水箱连通的管道内的水流流动方向，在不改变水泵方向的情况下，分别为通过抽注水管头进行抽水，以及通过水箱向抽注水管头内进行注水的操作，提供了水流流通通路。

所述第二管阀和第三管阀之间设有电磁流量计，所述电磁流量计用于监测管道内水流的流量和流速。

进一步的，所述监测设备包括电磁流量计，以及设在与抽注水管头连通的硬质管道上，用于监测抽注水管头内水位高度的水位监测设备；还包括设在抽注水管头与硬质管道连通口处，用于监测抽注水管头内水温的水温监测设备；还包括设在水箱顶部，用于监测当前环境温度的气温监测设备；还包括设在水箱底部，用于监测水箱内水位高度的水压传感器。

进一步的，硬质管道与抽注水管头连通口处，还设有用于监测抽注水管头内的水深高度的压力监测设备；

进一步的，所述硬质管道内置设有电缆线；所述硬质管道上设有小孔；电缆线穿过硬质管道上的小孔，与气温监测设备、水温监测设备、压力监测设备、水位监测设备和水压传感器相连；电缆线另一端通过电缆接头与控制处理设备连接，在控制处理设备的控制下，保证了抽注水仪器的正常运行。

进一步的，水箱内还设有水位较低报警设备和水位过低关闭设备；

进一步的，所述水位较低报警设备电性连接到控制处理设备，用于在控制处理设备通过水压传感器监测到水箱中液体高度低于预设的报警水位阈值A时，所述控制处理设备控制水位较低报警设备发出警报提醒相关工作人员；

所述水位过低关闭设备(1802)一端电性连接到水磊开关，另一端电性连接到控制处理设备，用于在控制处理设备通过水压传感器(18)监测到水箱中液体高度低于预设的低水位阈值B时，控制所述水位过低关闭设备(1802)关闭水泵开关。

进一步的，所述水泵为电动泵，由动力设备为其提供电能，所述硬质管道为透明PVC塑料管，所述软质管道为橡胶质软管，有一定硬度，自然状态可保持管道形状。

在本发明所述的一种智能化单孔抽注水仪器中，在不改变水泵方向的情况下，通过调整阀门，完成抽水试验和注水试验。

实施本发明的一种智能化单孔抽注水仪器，具有以下有益效果：

1、采用智能抽注水仪器，将抽注水试验仪器合并为一个部分，增加了仪器的适用性；

2、智能化管头位置调节装置，可以保证管头一直处于钻孔水位以下相对固定位置，可有效防止干抽，烧毁水泵，并提高抽水试验数据准确性；

3、一体化试验监测系统，在试验的过程中完成抽注水试验的流量、水位和温度监测；可根据操作者的要求进行抽注水试验，可较好解决现有钻孔水位监测过程复杂、浪费人力物力等缺点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是一种智能化单孔抽注水仪器的侧视结构图；

图2是一种智能化单孔抽注水仪器的俯视结构图；

图3是使用本发明提供的单孔抽注水仪器进行抽注水试验的转换图；

图4是抽注水管头抽水和注水情况剖面图及硬质管道处监测设备图；

图5是硬质管道的剖面图；

图中：1、动力设；2、控制处理设备；3、推车装置；4、水箱；5、储水箱盖；6、排水管；7、三向阀门；8、电磁流量计；9、储存箱；10、硬质管道；11、水泵；12、软质管道；1201、软管小孔；1202、电缆线；1203、电缆接头；13、推车底板；14、铆钉；15、钻孔；16、固定架；17、气温监测设备；18、水压传感器；1801、水位较低报警设备；1802、水位较低关闭设备；19、水箱垫板；20、旋转收放装置；21、水平旋转接头；22、固定架转向导管；24、轴承；25、抽注水管头；2501、第一固定挡板；2502、活动挡片；2503、管壁；2504、内管；2505、活动阀；2506、第二固定挡板；2507、过滤层；26、斜向齿轮；27、轴；28、地面；29、推车轮胎；30、水流流向；31、水位监测设备；32、遇水闭合开关；33、遇水断开开关；34、钻孔水位；35、水温监测设备；36、压力监测设备。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1：

请参考图1和图2，其为一种智能化单孔抽注水仪器的侧视结构图和俯视图，本发明公开的一种智能化单孔抽注水仪器，具体包括包括置于推车装置3上用于输送液体的水泵11、用于给水泵11提供水源的水箱4，以及设于推车装置3一侧的固定架16和抽注水管头25。

所述抽注水仪器还包括硬质管道10、软质管道12、动力设备1、控制处理设备2和监测设备，所述动力设备1连接到水泵11、控制处理设备2和监测设备，为上述所有连接的设备进行供电；其中：

所述水箱4、水泵11和动力设备1均放置在推车装置3上，所述固定架16通过铆钉14固定在推车装置3相邻一侧的地面28上；固定架16下方设有大小与抽注水管头25相适应的钻孔15，抽注水管头埋设在钻孔15内，且与地面28间隔一定距离。

所述水泵11通过若干个管道分别于水箱4、设于推车装置3一侧的排水管6和抽注水管头25连通；其中水箱4的具体设计包括：

1、所述水箱4底部设有水箱垫板19，在水箱垫板19的作用下使得水箱4的最低水位高于水泵11；

2、所述水箱4的顶部中心位置设有圆形孔槽，所述圆形口槽处放有形状与口槽相适应的储水箱盖5；

3、水箱的侧壁上还设有水位较低报警设备1801和水位过低关闭设备1802；其中，所述水位较低报警设备(1801)电性连接到控制处理设备，所述水位过低关闭设备(1802)一端电性连接到水磊开关，另一端电性连接到控制处理设备。

所述监测设备包括设在与抽注水管头25连通的硬质管道10上，用于监测抽注水管头25内水位高度的水位监测设备31；包括设在抽注水管头25与硬质管道10连通口处，用于监测抽注水管头25内水温的水温监测设备35；包括设在水箱4顶部，用于监测当前环境温度的气温监测设备17；包括设在水箱4底部，用于监测水箱4内水位高度的水压传感器18；以及包括监测管道内流通水流的流量和流速的电磁流量计8。所述监测设备电性连接到控制处理设备2，其中，由控制处理设备控制所述水位较低报警设备1801和水位过低关闭设备1802的工作原理为：

在控制处理设备通过水压传感器18监测到水箱中液体高度低于预设的报警水位阈值A时，所述控制处理设备控制水位较低报警设备1801发出警报提醒相关工作人员；

在控制处理设备通过水压传感器18监测到水箱中液体高度低于预设的低水位阈值B时，控制所述水位过低关闭设备1802关闭水泵开关。

图1中，所述抽注水管头25内包括外管和内管，内管位于外管内，外管的顶部高于内管的顶部，外管的内侧壁与内管的外侧壁之间形成一定间距，该间距内填充有过滤层；外管内固定有第一固定挡板2501，第一固定挡板2501高于内管的顶部，且所述第一固定挡板2501通过若干个固定支架固定于抽注水管头25顶部中间位置；第一固定挡板2501下方设有活动阀2505；活动阀2505内部中空，活动阀2505外壳的下部密闭，而其他部分上具有多个通水孔，且所述其他部分上套设固定有一圈活动阀挡片，活动阀挡片的宽度等于活动阀2505的外壳与外管的内侧壁之间的距离；内管的顶部上具有第二固定挡板2506，第二固定挡板2506上开设有通孔以穿过所述活动阀2505，且活动阀2505的大小恰好与所述通过的活动阀大小一致；活动阀2505的下部密闭结构不低于内管的顶部时，内管的顶部密封，否则，活动阀上桶水孔与内管之间形成注水通道。

请参考图2，其为一种智能化单孔抽注水仪器的俯视结构图，其中，管道的具体设计为：

所述管道包括管口直径相同的多个硬质管道10和软质管道12；所述动力设备1包括用于装载软质管道12的旋转收放装置20；所述水泵11通过若干个硬质管道10分别于软质管道12、水箱4和设于推车装置3一侧的排水管6连通；所述软质管道12一端通过硬质管道10与水泵11连通，另一端与一硬质管道10连通并穿过置于地面上的固定架16，与埋设在固定架16下的抽注水管头25连通。

所述水箱的底部设有第一管道接口，水泵11的上、下部设有第二管道接口和第三管道接口；将硬质管道10插入第一、第二和第三管道接口，将水泵11与水箱4连为一体。其中：

硬质管道10与软质管道12、水箱4和排水管6的连通口处分别设有第一管阀、第二管阀和第三管阀；在通过抽注水管头进行注水和抽水的时候，通过调整连通口处每个管阀的转动方向，改变了与水箱连通的管道内的水流流动方向，在不改变水泵方向的情况下，分别为通过抽注水管头进行抽水，以及通过水箱向抽注水管头内进行注水的操作，提供了水流流通通路

所述第一管阀和第二管阀之间，还设有电磁流量计8，所述电磁流量计8用于监测管道内水流的流量和流速。

实施例2：

请参考图3和图4，其分别为使用本发明提供的单孔抽注水仪器进行抽注水试验的转换图，以及抽注水管头抽水和注水情况剖面图及软管处监测设备图；基于实施例1，所述硬质管道10与抽注水管头25连通口处，还设有压力监测设备36；

为保证抽注水试验的进行，在注水时如图4(a)所示，水压作用于活动橡胶片2502上方，推动活动阀2505移动到下方固定挡板2506位置，使水流30通过内管2504向钻孔中注水；在抽水时如图4(b)所示，水压作用于活动橡胶片2502下方，推动活动阀2505向上移动到上方固定挡板2506，使水流通过内管2504和外管2503之间滤水管2507向外抽水。

实施例3：

请参考图5，其为软质管道的剖面图；基于实施例1，本实施例中所述硬质管道10内置有电缆线1202，其下端与抽注水管头25连接处设有小孔1201，电缆线1202通过硬质管道10上小孔1201，与检测设备气温监测设备17、水温监测设备35、压力监测设备36、水位监测设备31相连；电缆线1202另一端通过电缆接头1203与控制处理设备2相连，在控制处理设备的控制下，进一步保证抽注水仪器的正常运行。

本发明公开的一种智能化单孔抽注水仪器，其工作过程为：

将承装仪器的推车停放在钻孔附近，将抽注水管头放入钻孔，然后将固定架安装在钻孔口；

在进行抽水前，先将排水管安置到适合位置(一般离钻孔较远)，然后三向阀门转动到图3(b)的位置，并启动动力设备。

在进行注水前，先将水箱中注满水，然后将三向阀门转动到图3(a)的位置，并启动动力设备，且在水源不足时，继续往水箱中加水。

动力设备启动后，管头自动下降至遇水闭合开关32和遇水断开开关33之间位置，然后进行抽、注水操作，同时由控制处理设备将操作结果进行记录。

其中，所述活动阀的外壳顶部设有活动挡片；抽水状态时，内管中水流流过过滤层，在水压力作用于活动挡片时，在活动挡片的带动下，使得活动阀向上移动至第一固定挡板，水流流过活动阀的镂空部位，由与抽注水管头连通的管道，进一步将内管中的水通过排水管排出；注水状态时，水箱通过管道往抽注水管头内输送水流，水压力作用带动活动阀向下移动至内管中，使水流进一步通过活动阀的镂空部位流入到内管中，实现从水箱往钻孔内注水操作。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种智能化单孔抽注水仪器，包括置于推车装置（3）上用于输送液体的水泵（11）、用于给水泵（11）提供水源的水箱（4），以及设于推车装置（3）一侧的固定架（16）和抽注水管头（25），其特征在于，所述抽注水仪器还包括若干个管道、动力设备（1）、控制处理设备（2）和监测设备，所述动力设备（1）连接到水泵（11）、控制处理设备（2）和监测设备，为上述所有连接的设备进行供电；其中：

所述水泵（11）通过若干个管道分别与水箱（4）、设于推车装置（3）一侧的排水管（6）和用于进行抽、注水操作的抽注水管头连通；

所述抽注水管头（25）内包括外管和内管，内管位于外管内，外管的顶部高于内管的顶部，外管的内侧壁与内管的外侧壁之间形成一定间距，该间距内填充有过滤层；外管内固定有第一固定挡板，第一固定挡板高于内管的顶部，第一固定挡板下方设有活动阀；活动阀中空，活动阀外壳的下部密闭，而活动阀外壳上除所述下部密闭的位置设有多个通水孔，且所述活动阀外壳上除下部密闭的位置上套设固定有一圈活动阀挡片，活动阀挡片的宽度等于活动阀的外壳与外管的内侧壁之间的距离；内管的顶部上具有第二固定挡板，第二固定挡板上开设有通孔以穿过所述活动阀，且通孔的大小恰好与所述通过的活动阀大小一致；活动阀的下部密闭结构不低于内管的顶部时，内管的顶部密封，否则，活动阀上桶水孔与内管之间形成注水通道；

所述管道包括管口直径相同的多个硬质管道（10）和软质管道（12）；

所述动力设备（1）包括用于装载软质管道（12）的旋转收放装置（20）；

所述水泵（11）通过若干个硬质管道（10）分别于软质管道（12）、水箱（4）和设于推车装置（3）一侧的排水管（6）连通；其中：

所述软质管道（12）一端通过硬质管道（10）与水泵（11）连通，另一端与一硬质管道（10）连通并穿过置于地面上的固定架（16），与埋设在固定架（16）下的抽注水管头（25）连通；

所述监测设备包括电磁流量计，以及设在与抽注水管头（25）连通的硬质管道（10）上，用于监测抽注水管头（25）内水位高度的水位监测设备；还包括设在抽注水管头（25）与硬质管道（10）连通口处，用于监测抽注水管头（25）内水温的水温监测设备；还包括设在水箱（4）顶部，用于监测当前环境温度的气温监测设备（17）；还包括设在水箱（4）底部，用于监测水箱（4）内水位高度的水压传感器（18）。

2.根据权利要求1所述的抽注水仪器，其特征在于，所述固定架（16）通过铆钉（14）固定在推车装置（3）相邻一侧的地面（28）上；固定架（16）下方设有大小与抽注水管头（25）相适应的钻孔（15），抽注水管头埋设在钻孔（15）内，且与地面（28）间隔一定距离。

3.根据权利要求1所述的抽注水仪器，其特征在于，硬质管道（10）与软质管道（12）、水箱（4）和排水管（6）的连通口处分别设有第一管阀、第二管阀和第三管阀；在通过抽注水管头进行注水和抽水的时候，通过调整连通口处每个管阀的转动方向，即改变了与水箱连通的管道内的水流流动方向，在不改变水泵方向的情况下，分别为通过抽注水管头进行抽水，以及通过水箱向抽注水管头内进行注水的操作，提供了水流流通通路；

所述第二管阀和第三管阀之间设有电磁流量计，所述电磁流量计用于监测管道内水流的流量和流速。

4.根据权利要求1所述的抽注水仪器，其特征在于，硬质管道（10）与抽注水管头（25）连通口处，还设有用于监测抽注水管头（25）内的水深高度的压力监测设备；

所述硬质管道（10）内置设有电缆线；所述硬质管道（10）上设有小孔；电缆线穿过硬质管道（10）上的小孔，与气温监测设备（17）、水温监测设备、压力监测设备、水位监测设备和水压传感器（18）相连；电缆线另一端通过电缆接头与控制处理设备连接，在控制处理设备的控制下，保证了抽注水仪器的正常运行。

5.根据权利要求4所述的抽注水仪器，其特征在于，水箱内还设有水位较低报警设备（1801）和水位过低关闭设备（1802）；

所述水位较低报警设备（1801）电性连接到控制处理设备，用于在控制处理设备通过水压传感器（18）监测到水箱中液体高度低于预设的报警水位阈值A时，所述控制处理设备控制水位较低报警设备（1801）发出警报提醒相关工作人员；

所述水位过低关闭设备（1802）一端电性连接到水磊开关，另一端电性连接到控制处理设备，用于在控制处理设备通过水压传感器（18）监测到水箱中液体高度低于预设的低水位阈值B时，控制所述水位过低关闭设备（1802）关闭水泵开关。

6.根据权利要求1所述的抽注水仪器，其特征在于，所述水泵为电动泵，由动力设备为其提供电能，所述硬质管道为透明PVC塑料管，所述软质管道为橡胶质软管，自然状态下可保持管道形状。