CN110468910A - 一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置 - Google Patents

一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，包括：井壁管、外阀体、内阀体、上压盖、下压盖、输水管、导水管、电磁组件、封闭环、排气阻水阀、止回阀和潜水泵；本发明仅利用电磁铁控制吸铁块上下调节封闭环，关闭或者开启出水孔，实现抽取地下水或者回灌补给地下水，具有原理简单、电磁调节、节约成本的优点；同时，该装置在运行过程中完全封闭密封，可实现地下水加压回灌功能；该装置整体设计体积较小，置于井口以上，便于设备维护，延长设备使用寿命；该装置利用排气阻水阀可实现不运行模式下深井内部气体自动排气和密封；适合地源热泵系统回灌、地下水超采区回灌补源，尤其适用于中深层地下水回灌与开采，具有良好的应用前景。

Description

一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置
技术领域
本发明涉及地下水工程技术领域，更具体的说是涉及一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，可用于中深层单井地下水回灌与开采，同时，与外部动力连接可实现加压回灌地下水。
背景技术
利用人工回灌技术补充地下水，改善地下水生态环境，维持地下水采补平衡的重要技术手段。人工回灌地下水，尤其对于中深层地下水自然补给较为困难，通常采用管井式进行地下水回灌补源。中深层地下水开采往往取用多个含水层，为防止回灌水源与地下水水质影响，而在回灌过程中要求回灌到指定含水层。仅利用单井进行中深层地下水回灌，而不能利用同井进行地下水开采，势必造成工程浪费，使用率不高；同时，由于中深层地下水具有承压性，单纯利用自然压力回灌效率不高，因此，在回灌条件允许情况下可采用加压形式回灌，这就需要一套定层封闭的，可加压的，抽灌双功能的高效利用装置。该装置存在的技术难点是如何实现利用同一套装置进行地下水回灌和开采不同模式转换，且能够实现指定含水层封闭加压回灌。
因此，如何提供一种利用同一套装置进行地下水回灌和开采不同模式转换，且具有封闭的加压环境、可定层回灌含水层的地下水封闭抽灌装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，具有原理简单、智能调节、密闭加压、易于维护等优点，适合中深层单井地下水的定层回灌与开采，同时与外部动力连接可实现加压回灌地下水，具有良好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，包括：井壁管、外阀体、内阀体、上压盖、下压盖、输水管、导水管、电磁组件、封闭环、排气阻水阀、止回阀和潜水泵；
所述井壁管竖直插入地下，且底端与地下水连通；
所述外阀体的底端与所述井壁管的顶端密封固定连接；
所述内阀体为环形阀体，且同轴套设在所述外阀体的顶部，所述内阀体的内壁和底壁之间均匀开设有多个出水孔；
所述上压盖密封扣合在所述外阀体的顶面；
所述下压盖密封固定在所述外阀体的内壁下方；
所述输水管分别与所述下压盖连通并同轴间隔套设在所述井壁管内部、以及与所述外阀体的侧壁连通；
所述导水管一端与所述出水孔连通，一端穿过所述下压盖；
所述电磁组件安装在所述上压盖上，且用于控制所述封闭环开启或封堵所述内阀体内壁的所述出水孔；
所述排气阻水阀安装在所述上压盖上；
所述止回阀固定在所述井壁管内的所述输水管的底端内壁；
所述潜水泵固定在所述输水管的底端内壁，且位于所述止回阀下方。
通过上述技术方案，本发明提出了一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，该装置仅利用电磁铁控制吸铁块上下调节封闭环，关闭或者开启出水孔，实现抽取地下水或者回灌补给地下水，具有原理简单、电磁调节、节约成本的优点；该装置电磁铁位于上压盖外部，不存在回灌或者抽水时水体因不密封泄露问题，同时，该装置在运行过程中完全封闭密封，可实现地下水加压回灌功能；该装置整体设计体积较小，置于井口以上，便于设备维护，延长设备使用寿命；该装置利用排气阻水阀可实现不运行模式下深井内部气体自动排气和密封；适合地源热泵系统回灌、地下水超采区回灌补源，尤其适用于中深层地下水回灌与开采，具有良好的应用前景。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述电磁组件包括电磁铁、支架、铜环、铜杆、吸铁块和弹簧；所述电磁铁固定在所述上压盖的顶面；所述支架固定在所述内阀体的顶部开口处；所述铜环固定在所述支架的中央；所述铜杆穿过所述铜环，且底端与所述封闭环的顶面固定连接；所述吸铁块与所述铜杆的顶面固定连接，且位于所述电磁铁的下方；所述弹簧套设在所述铜环和所述封闭环之间。能够通过电磁铁的通电和断电对吸铁块进行吸引，进而压缩弹簧对封闭环进行控制，能够快速实现封闭环对出水孔的开启和封堵。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述电磁铁由铁芯、绕线圈和外罩组成，并与电缆线连接。能够通过电缆线的电源传递，实现对电磁铁的快速带电和消磁。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述排气阻水阀通过支架与所述外阀体的内部连通。当水流上升至排气阻水阀时，阀体封堵，起到加压回灌的作用。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述封闭环为与所述内阀体内壁随型的环形结构。能够有效对内阀体上的出水孔进行开启和封堵。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述内阀体的内壁上套设有密封圈，所述密封圈沿所述出水孔开设的各水平面间隔布置。能够有效提高封闭环与内阀体封闭后的密封效果。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述外阀体与所述井壁管通过法兰盘固定连接。连接简单、结构稳定。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述外阀体的侧壁开设有穿线孔，所述穿线孔位于所述下压盖和所述外阀体的底壁之间。能够保证与止回阀和潜水泵连接的电线穿过。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述井壁管采用钢制材料制成，且所述井壁管外壁与地下的非含水层段采用黏土球或水泥封堵。能够防止水分渗入非含水层，浪费水源，且通过黏土球或水泥封堵后密封效果好。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述止回阀和所述潜水泵均通过法兰盘与所述输水管内壁连接。输水管的内壁具有与法兰盘连接的内凸环，能够提高止回阀和潜水泵的固定效果。
优选的，在上述一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置中，所述排气阻水阀中球体密度小于水体密度。当井内水位上升至顶座后，排气阻水阀能够有效上浮、封闭井口。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，具有以下有益效果：
1、本发明提出了一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，该装置仅利用电磁铁控制吸铁块上下调节封闭环，关闭或者开启出水孔，实现抽取地下水或者回灌补给地下水，具有原理简单、电磁调节、节约成本的优点。
2、该装置电磁铁位于上压盖外部，不存在回灌或者抽水时水体因不密封泄露问题，同时，该装置在运行过程中完全封闭密封，可实现地下水加压回灌功能。
3、该装置整体设计体积较小，置于井口以上，便于设备维护，延长设备使用寿命。
4、该装置利用排气阻水阀可实现不运行模式下深井内部气体自动排气和密封。
5、适合地源热泵系统回灌、地下水超采区回灌补源，尤其适用于中深层地下水回灌与开采，具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的整体结构回灌时的结构示意图；
图2附图为本发明提供的整体结构抽水时的结构示意图。
其中：
1-井壁管；
2-外阀体；
21-穿线孔；
3-内阀体；
31-出水孔；
32-密封圈；
4-上压盖；
5-下压盖；
6-输水管；
7-导水管；
8-电磁组件；
81-电磁铁；
82-支架；
83-铜环；
84-铜杆；
85-吸铁块；
86-弹簧；
9-封闭环；
10-排气阻水阀；
11-止回阀；
12-潜水泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1至附图2，本发明实施例公开了一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，包括：井壁管1、外阀体2、内阀体3、上压盖4、下压盖5、输水管6、导水管7、电磁组件8、封闭环9、排气阻水阀10、止回阀11和潜水泵12；
井壁管1竖直插入地下，且底端与地下水连通；
外阀体2的底端与井壁管1的顶端密封固定连接；
内阀体3为环形阀体，且同轴套设在外阀体2的顶部，内阀体3的内壁和底壁之间均匀开设有多个出水孔31；
上压盖4密封扣合在外阀体2的顶面；
下压盖5密封固定在外阀体2的内壁下方；
输水管6分别与下压盖5连通并同轴间隔套设在井壁管1内部、以及与外阀体2的侧壁连通；
导水管7一端与出水孔31连通，一端穿过下压盖5；
电磁组件8安装在上压盖4上，且用于控制封闭环9开启或封堵内阀体3内壁的出水孔31；
排气阻水阀10安装在上压盖4上；
止回阀11固定在井壁管1内的输水管6的底端内壁；
潜水泵12固定在输水管6的底端内壁，且位于止回阀11下方。
为了进一步优化上述技术方案，电磁组件8包括电磁铁81、支架82、铜环83、铜杆84、吸铁块85和弹簧86；电磁铁81固定在上压盖4的顶面；支架82固定在内阀体3的顶部开口处；铜环83固定在支架82的中央；铜杆84穿过铜环83，且底端与封闭环9的顶面固定连接；吸铁块85与铜杆84的顶面固定连接，且位于电磁铁81的下方；弹簧86套设在铜环83和封闭环9之间。
为了进一步优化上述技术方案，电磁铁81由铁芯、绕线圈和外罩组成，并与电缆线连接。
为了进一步优化上述技术方案，排气阻水阀10通过支架82与外阀体2的内部连通。
为了进一步优化上述技术方案，封闭环9为与内阀体3内壁随型的环形结构。
为了进一步优化上述技术方案，内阀体3的内壁上套设有密封圈32，密封圈32沿出水孔31开设的各水平面间隔布置。
为了进一步优化上述技术方案，外阀体2的侧壁开设有穿线孔21，穿线孔21位于下压盖5和外阀体2的底壁之间。
为了进一步优化上述技术方案，井壁管1采用钢制材料制成，且井壁管1外壁与地下的非含水层段采用黏土球或水泥封堵。
为了进一步优化上述技术方案，止回阀11和潜水泵12均通过法兰盘与输水管6内壁连接。
为了进一步优化上述技术方案，排气阻水阀10中球体密度小于水体密度。
本发明的工作原理为：
当本装置回灌时，参见附图1，止回阀11关闭，电缆线无电，电磁铁81无磁吸力，在弹簧86作用下，支架82固定在内阀体3上，铜杆84在铜环83中向下移动调节封闭环9，开启内阀体3的出水孔31，回灌水经导水管7进入外阀体2、井壁管1和输水管6之间空腔回灌至含水层，随着井内水位增高，通过排气阻水阀10排出井内气体，当井内回灌水位上升至上压盖4后，排气阻水阀10上浮压力封闭井口，此时开始压力回灌，至此实现地下水一次回灌过程。
当本装置抽水时，参见附图2，止回阀11开启，通过电缆线给电磁铁81通电，利用电磁铁81产生磁吸力吸住吸铁块85，弹簧86被压缩，铜杆84随着吸铁块85同步被提升，封闭环9关闭内阀体3上的出水孔31，这时，接通潜水泵12电源，利用抽水力打开止回阀11，地下水经潜水泵12提水，打开止回阀11，地下水经输水管6供给用水户，从而实现地下水一次抽水过程。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，包括：井壁管(1)、外阀体(2)、内阀体(3)、上压盖(4)、下压盖(5)、输水管(6)、导水管(7)、电磁组件(8)、封闭环(9)、排气阻水阀(10)、止回阀(11)和潜水泵(12)；
所述井壁管(1)竖直插入地下，且底端与地下水连通；
所述外阀体(2)的底端与所述井壁管(1)的顶端密封固定连接；
所述内阀体(3)为环形阀体，且同轴套设在所述外阀体(2)的顶部，所述内阀体(3)的内壁和底壁之间均匀开设有多个出水孔(31)；
所述上压盖(4)密封扣合在所述外阀体(2)的顶面；
所述下压盖(5)密封固定在所述外阀体(2)的内壁下方；
所述输水管(6)分别与所述下压盖(5)连通并同轴间隔套设在所述井壁管(1)内部、以及与所述外阀体(2)的侧壁连通；
所述导水管(7)一端与所述出水孔(31)连通，一端穿过所述下压盖(5)；
所述电磁组件(8)安装在所述上压盖(4)上，且用于控制所述封闭环(9)开启或封堵所述内阀体(3)内壁的所述出水孔(31)；
所述排气阻水阀(10)安装在所述上压盖(4)上；
所述止回阀(11)固定在所述井壁管(1)内的所述输水管(6)的底端内壁；
所述潜水泵(12)固定在所述输水管(6)的底端内壁，且位于所述止回阀(11)下方。
2.根据权利要求1所述的一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，所述电磁组件(8)包括电磁铁(81)、支架(82)、铜环(83)、铜杆(84)、吸铁块(85)和弹簧(86)；所述电磁铁(81)固定在所述上压盖(4)的顶面；所述支架(82)固定在所述内阀体(3)的顶部开口处；所述铜环(83)固定在所述支架(82)的中央；所述铜杆(84)穿过所述铜环(83)，且底端与所述封闭环(9)的顶面固定连接；所述吸铁块(85)与所述铜杆(84)的顶面固定连接，且位于所述电磁铁(81)的下方；所述弹簧(86)套设在所述铜环(83)和所述封闭环(9)之间。
3.根据权利要求2所述的一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，所述电磁铁(81)由铁芯、绕线圈和外罩组成，并与电缆线连接。
4.根据权利要求2所述的一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，所述排气阻水阀(10)通过所述支架(82)与所述外阀体(2)的内部连通。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，所述封闭环(9)为与所述内阀体(3)内壁随型的环形结构。
6.根据权利要求1所述的一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，所述内阀体(3)的内壁上套设有密封圈(32)，所述密封圈(32)沿所述出水孔(31)开设的各水平面间隔布置。
7.根据权利要求1所述的一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，所述外阀体(2)的侧壁开设有穿线孔(21)，所述穿线孔(21)位于所述下压盖(5)和所述外阀体(2)的底壁之间。
8.根据权利要求1所述的一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，所述井壁管(1)采用钢制材料制成，且所述井壁管(1)外壁与地下的非含水层段采用黏土球或水泥封堵。
9.根据权利要求1所述的一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，所述止回阀(11)和所述潜水泵(12)均通过法兰盘与所述输水管(6)内壁连接。
10.根据权利要求1所述的一种井口磁吸式地下水封闭抽灌装置，其特征在于，所述排气阻水阀(10)中球体密度小于水体密度。
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