CN111622712A - 一种水热源井再生清洗井管装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及地下水取水井回灌处理的领域，尤其是涉及一种水热源井再生清洗井管装置，其包括往复式清洗件、井口移动装置、潜水泵输送装置以及超声波井下震荡装置，超声波井下震荡装置包括嵌设于塞体的开口内沿处的超声换能器，且超声换能器的中心处留有供井水进入的通孔，井上还设有井口电源装置，且超声换能器与井口电源装置电性连接。本申请具有使夹持于再生井壁中的泥砂颗粒伴随振动脱离原来的位置，并随水流一同流走，使再生井壁的过流能力大幅度增加，以达到清淤疏堵的效果。
Description
技术领域
本申请涉及地下水取水井回灌处理的领域，尤其是涉及一种水热源井再生清洗井管装置。
背景技术
埋藏于地表以下各种状态的水统称为地下水，地下水水源丰富，早些年间人们便广泛开采取水加以利用了；近年间又被作为一种可再生能源更加大规模应用，使用时，将地下水自热源井中抽出，经机组将水中的热量利用后再将水回灌至热源井中。
在以往，第一代利用的是打水井直接抽水的方式，但抽水水源在使用后就地自然排放了，导致地下水的水位大幅急速下降，以至形成地下水降落漏斗，造成地面沉降、塌陷，河流、湖泊水量减少形成干涸等灾害。第二代则是在相距不远的位置打上两口以上的井，其中一口井为抽水井，可供抽水使用，另一口为回灌井，用于将使用过后的水随即回灌回去，利用其温度热能的特性使水又回流至地下，以此解决水位下降、地面沉降等一系列问题。
由于地下水需求量的逐步增大，深水井的数量愈发增多，深水井的井壁清洗工作也就越加繁重复杂，现检索到一篇公告号为CN204746951U的中国专利，公开了一种水源热泵热源井自清洗装置，包括输水管和射流发生器，输水管的一端固定有防护罩板，输水管的另一端固定有法兰盘；输水管的外壁上开设有多排喷射杆插孔，每一排喷射杆插孔沿圆周方向，且等距离布设；所述射流发生器，包括多个喷射杆和多个喷头。
针对上述自清洗装置在工作时，发明人认为井水通过输液钢管由下而上运动，一部分井水在通过沿途的喷嘴喷射而出，另一部分井水则继续向上运动，通过其他的喷嘴喷射到井壁上，以达到清洗的目的；但前述第二代双口井在使用了一段时间后，其井管（壁）易被泥垢砂石直接堵塞而导致回灌困难，有的甚至完全堵塞失效，利用上述清洗装置难以完成水井的疏通，即便是采用了一系列对抽出水进行过滤净化等手段加以改善，但水井的位置、深度、地层构造成分的不同，也难以以一概全的彻底解决井管（壁）堵塞失效的问题。
发明内容
为了解决回灌井管壁堵塞失效的问题，本申请提供一种水热源井再生清洗井管装置。
本申请提供的一种水热源井再生清洗井管装置采用如下的技术方案
一种水热源井再生清洗井管装置，包括往复式清洗件、井口移动装置、潜水泵输送装置以及超声波井下震荡装置；
所述往复式清洗件包括塞体，所述塞体的一端呈开口设置，所述塞体外周壁的两端外沿上均固设有与其轴心一致的液压封阻圈，所述液压封阻圈的周壁与井管的内壁抵触，所述液压封阻圈上固设有与其内部连通的接口，且所述接口连接有井口压力控制器，所述液压封阻圈周侧于所述液压封阻圈的上方设有一圈圆环刷，所述塞体的顶端固定连通有清水出水管，所述超声波井下震荡装置设于所述塞体的底端；
所述超声波井下震荡装置包括嵌设于所述塞体的开口内沿处的超声换能器，且所述超声换能器的中心处留有供井水进入的通孔，井上还设有井口电源装置，且所述超声换能器与所述井口电源装置电性连接。
通过采用上述技术方案，操作人员通过井口移动装置，将潜水泵输送装置连同塞体整体竖直伸至待疏通再生井的内部，并由井口压力控制器探知、控制塞体的下降深度，当到达相对应深度后沿竖直方向进行上下往复运动，液压封阻圈的周侧与再生井的内周壁滑动抵接且塞体的底端间歇浸没于井水中,伴随上下运动塞体周侧壁固设的圆环刷对井壁进行同步清刷，并在潜水泵输送装置的持续抽水运作下，可将进入塞体内部的井水进行泥砂和清水分流，并导流至地面以上排出；与此同时，井口电源装置启动，带动超声换能器使塞体内的水产生超声震荡，并以水介质向再生井壁空隙、向岩土层的水裂隙方向传播，使夹持于其中的泥砂颗粒伴随振动脱离原来的位置，并随水流一同流走，使再生井壁的过流能力大幅度增加，以达到清淤疏堵的效果。
优选的，所述塞体的内壁上固设有沉积板和过滤袋，所述沉积板位于所述过滤袋的下方，所述塞体的周侧设有泥砂出水管，所述泥砂出水管的出水端端部设有止回阀。
通过采用上述技术方案，通过上下往复运动，泥砂混杂的再生井井水进入到塞体内，沿沉积板的开口端向上流动，而后由位于沉积板上方的过滤袋阻隔泥砂的继续通过，过滤后的清水进入清水出水管后流入活塞式潜水泵输送装置内，继而持续将清水向地面导出，使清水可重复回灌加以利用，以节约水源；而泥砂未通过过滤袋随即掉落在沉积板的上表面上，并流入泥砂出水管内，伴随上下往复运动，泥砂出水管间歇上升至喷射管的吸入管后与喷射管的入口端相接，在喷射管的作用下将泥砂推动上行至井口，从而通过振动泥砂与井水混合的方式，以便于彻底清除再生井的封堵淤泥，在抽淤过程中也同步完成了泥砂与清水的排出与分流，清洗、疏通的效果更加。
优选的，所述泥砂出水管的入口外沿与所述沉积板的上端面相切。
通过采用上述技术方案，以确保沉积板上积留下的污泥可顺利抽至泥砂出水管内，使泥砂顺利导出且无死角堆积，泥砂分离效果好。
优选的，所述潜水泵输送装置包括泵体、压力变换缸以及活塞，所述泵体底端与所述压力变换缸顶面固定，所述活塞周侧固定套设于所述压力变换缸的内壁上，所述压力变换缸的周侧还开设有泄压孔，所述活塞底端与所述清水出水管远离所述塞体的一端相接，所述泵体的顶端竖直固设有抽水管，所述泵体与所述压力变换缸的衔接处固设有文丘立管，所述文丘立管与所述活塞的端部之间固设有波纹管。
通过采用上述技术方案，活塞式潜水泵输送装置体积较小，可便于将其整体深入到较深、直径较小的再生井内，可将清洗后的泥砂伴随井水抽上地面，以防止清洗后的泥沙浆沉入井底，采用清污分流再合流的方式还可防止活塞运动不致被泥砂快速卡堵而失效的情况发生。
优选的，所述压力变换缸的内壁上沿其轴向对称固设有一对导向杆，且活塞的周侧上固设有滑动嵌设于所述导向杆内的滑块，所述活塞的内部底面上还设有端部抵接至所述压力变换缸开口底面的压力弹簧。
优选的，所述清水出水管的入水端设有第一单向阀，所述活塞的顶部中心处开设有与其内部连通的通孔且所述通孔处设有第二单向阀，所述抽水管的出水端端部设有第三单向阀。
通过采用上述技术方案，启动压力变换缸可使活塞收缩，在压力弹簧的配合下往复多次的将清水出水管内的水通过第三单向阀抽自活塞内部，而后顶起第二单向阀进入波纹管内通过文丘立管再次顶起第一单向阀导入抽水管，多个单向阀的设置可使水流流动方向始终保持自下而上的趋势。
优选的，所述文丘立管的截面呈梯台形且其出水口端朝向于所述抽水管的入水口。
通过采用上述技术方案，文丘立管的设置可引射水流与抽水管的入水口相对应，使水流的冲击力增强并成功推动第一单向阀开启并自抽水管管口排出。
优选的，所述井口移动装置包括支架、上下运动控制器以及测井装置，所述支架的整体架设在水热源井井口的正上方，所述上下运动控制器的底端通过抽水管与所述泵体相连。
通过采用上述技术方案，通过测井装置指向性控制清洗再生井的深度位置，由上下运动控制器驱动往复式清洗件的机械运动，并通过压力控制器和活塞的相互配合将泥砂输送至井口地面。
优选的，所述塞体和所述泵体均为球磨铸铁制成。
通过采用上述技术方案，球墨铸铁的综合性能接近于钢，可有效提高铸件的机械性能，尤其还提高了塑性和韧性，用于制作受力复杂的塞体和泵体较为适宜。
优选的，所述圆环刷由直径为0.05mm不锈钢丝构成。
通过采用上述技术方案，不锈钢丝具有硬度亮、弹性强且耐磨抗压性好的特点，可将再生井内壁上附着的细小泥砂均刮下，并对井壁壁体的磨损损耗将至最小以保护井壁，延长使用寿命。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过井口电源装置启动，带动超声换能器使塞体内的水产生超声震荡，并以水介质向再生井壁空隙、向岩土层的水裂隙方向传播，使夹持于其中的泥砂颗粒伴随振动脱离原来的位置，并随水流一同流走，使再生井壁的过流能力大幅度增加，以达到清淤疏堵的效果；
2.通过上下运动控制器将潜水泵输送装置连同塞体整体竖直伸至待疏通再生井的内部，使液压封阻圈的周侧与再生井的内周壁滑动抵接，且圆环刷对井壁进行同步清扫，在潜水泵输送装置的持续抽水运作下，可将泥砂和清水进行分流，并导流至地面以上排出；
3.通过振动泥砂与井水混合的方式，以便于彻底清除再生井的封堵淤泥，在抽淤过程中也同步完成了泥砂与清水的排出与分流，清洗、疏通的效果更加。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A处的放大图；
图3是图1中B处的放大图。
附图标记：1、往复式清洗件；11、塞体；12、液压封阻圈；13、接口；14、井口压力控制器；15、圆环刷；16、清水出水管；17、沉积板；18、过滤袋；19、泥砂出水管；20、止回阀；2、井口移动装置；21、支架；22、上下运动控制器；23、测井装置；3、潜水泵输送装置；31、泵体；32、压力变换缸；33、活塞；34、泄压孔；35、抽水管；36、文丘立管；37、波纹管；301、导向杆；302、滑槽；303、滑块；304、压力弹簧；38、第一单向阀；39、第二单向阀；40、第三单向阀；4、超声波井下震荡装置；41、超声换能器；42、井口电源装置；5、支板；6、通孔；7、喷射管。
具体实施方式
以下结合全部附图对本申请作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种水热源井再生清洗井管装置，包括往复式清洗件1、井口移动装置2、潜水泵输送装置3以及超声波井下震荡装置4。
参照图1，井口移动装置2包括架设在水热源再生井井口正上方的支架21，支架21为三角支架21，支架21的顶面中心处固设有上下运动控制器22，且上下运动控制器22与潜水泵输送装置3以及往复式清洗件1相连，以驱动两者在再生井井壁内沿竖直方向完成疏通作业；还包括放置于地面上用于指向性控制清洗再生井的深度位置的测井装置23。
参照图1和图3，往复式清洗件1包括塞体11，塞体11整体呈一端为开口的圆柱状，且塞体11外周壁的两端外沿上均固设有与其轴心一致的液压封阻圈12，液压封阻圈12的横截面为半圆形，液压封阻圈12周侧于两个液压封阻圈12之间固设有圆环刷15，且圆环刷15由直径为0.05mm不锈钢丝构成，不锈钢丝具有硬度亮、弹性强且耐磨抗压性好的特点，可将再生井内壁上附着的细小泥砂均刮下，并对井壁壁体的磨损损耗将至最小以保护井壁；液压封阻圈12的顶部固设有与其内部连通的接口13，且接口13处连接有位于地面上的进口压力控制器。操作人员通过支架21和上下运动控制器22将潜水泵输送装置3连同塞体11整体竖直伸至待疏通再生井的内部，并由井口压力控制器14探知、控制塞体11的下降深度，当到达相对应深度后沿竖直方向进行上下往复运动，液压封阻圈12的周侧与再生井的内周壁滑动抵接且塞体11的底端间歇浸没于井水中,伴随上下运动塞体11周侧壁固设的圆环刷15对井壁进行同步清刷，并在潜水泵输送装置3的持续抽水运作下，可将进入塞体11内部的井水进行泥砂和清水分流，并导流至地面以上排出。
参照图1和图3，塞体11的顶端固设有清水出水管16，超声波井下震荡装置4设于塞体11的底端，超声波井下震荡装置4包括嵌设于塞体11的开口内沿处的超声换能器41，且超声换能器41的中心处留有供井水进入的通孔6，井上还设有井口电源装置42，且超声换能器41与井口电源装置42电性连接；在圆环刷15对再生井井壁进行清洗的同时，启动井口电源装置42，带动超声换能器41使塞体11内的水产生超声震荡，并以水介质向再生井壁空隙、向岩土层的水裂隙方向传播，使夹持于其中的泥砂颗粒伴随振动脱离原来的位置，并随水流一同流走，使再生井壁的过流能力大幅度增加，以达到清淤疏堵的效果。
参照图1和图2，塞体11的周侧上固设有与其内部连通的泥砂出水管19，砂出水管的出水端端部设有止回阀20，潜水泵输送装置3上设有延伸至地面上的喷射管7，塞体11的内壁上水平固设有沉积板17和过滤袋18，沉积板17位于过滤袋18的下方，并将沉积板17于超声换能器41之间设为进水段，过滤袋18与沉积板17之间为混水段，过滤袋18上方与清水出水管16之间为过滤段，且沉积板17的截面为两端开口的圆台形，沉积板17与塞体11的内壁之间还有一定的间隔，进而形成环形的污泥承接面，该承接面与泥砂出水管19的入口外沿处于相切位置，以确保沉积板17上积留下的污泥可顺利抽至泥砂出水管19内；通过塞体11整体的上下往复运动可将泥砂混杂的再生井井水导入塞体11的进水段内，沿沉积板17的开口端向上流动，而后由位于沉积板17上方的过滤袋18阻隔泥砂通过混水段进入过滤段，经过过滤段过滤后的清水进入清水出水管16后流入活塞33式潜水泵输送装置3内，继而持续将清水向地面导出，使清水可重复回灌加以利用，以节约水源；而泥砂未通过过滤袋18随即掉落在沉积板17的上表面上，并流入泥砂出水管19内，伴随上下往复运动泥砂出水管19上升至喷射管7的吸入管后，被推动上行至井口，从而通过振动泥砂与井水混合的方式，以便于彻底清除再生井的封堵淤泥，在抽淤过程中也同步完成了泥砂与清水的排出与分流，清洗、疏通的效果更加。
参照图1和图2，活塞33式潜水泵输送装置3包括泵体31，且塞体11和泵体31均为球磨铸铁制成，球墨铸铁的综合性能接近于钢，可有效提高铸件的机械性能，尤其还提高了塑性和韧性，用于制作受力复杂的塞体11和泵体31较为适宜，泵体31的内壁与喷射管7的周侧固定连接，且泥砂出水管19的顶端端部与喷射管7周侧的开口处插接配合；还包括压力变换缸32和活塞33，泵体31的顶端竖直固设有延伸至地面上的抽水管35，泵体31底端与压力变换缸32顶面固定，活塞33周侧固定套设于压力变换缸32的内壁上，压力变换缸32的周侧还开设有泄压孔34，压力变换缸32的内壁上沿其轴向对称固设有一对导向杆301，两根导向杆301内部沿其竖直方向均滑移套设有滑块303，滑块303的整体呈“L”字型，导向杆301内开设有与滑块303滑移适配的滑槽302，活塞33的内部于导向杆301的底端和活塞33的内壁底面之间还固设有压力弹簧304。因泵体31的整体体积较小，可便于将其整体深入到较深、直径较小的再生井内，可将清洗后的泥砂伴随井水抽上地面，以防止清洗后的泥沙浆沉入井底，采用清污分流再合流的方式还可防止活塞33运动不致被泥砂快速卡堵而失效的情况发生。
参照图1和图2，活塞33朝向于泵体31的端面上中心处开设有与其内部连通的通孔6且通孔6处设有第二单向阀39，清水出水管16的入水端设有第一单向阀38，抽水管35的出水端端部设有第三单向阀40；泵体31与压力变换缸32的衔接处固设有文丘立管36，文丘立管36与活塞33的端部之间固设有波纹管37，文丘立管36的截面呈梯台形且其出水口端朝向于抽水管35的入水口，文丘立管36的外周壁上还固设有与泵体31内壁水平固定连接的环形的支板5，使文丘立管36的位置固定更加牢固，减小水流带来的晃动，而文丘立管36的设置可引射水流与抽水管35的入水口相对应，使水流的冲击力增强并成功推动第一单向阀38开启并自抽水管35管口排出。启动压力变换缸32可使活塞33收缩，在压力弹簧304的配合下往复多次的将清水出水管16内的水通过第三单向阀40抽自活塞33内部，而后顶起第二单向阀39进入波纹管37内通过文丘立管36再次顶起第一单向阀38导入抽水管35，多个单向阀的设置可使水流流动方向始终保持自下而上的趋势。
本实施例的实施原理为：
通过上下运动控制器22驱动塞体11和泵体31在再生井井壁内上下移动，使圆环刷15对井壁进行清扫，同时启动井口电源装置42，带动超声换能器41使塞体11内的水产生超声震荡，并以水介质向再生井壁空隙、向岩土层的水裂隙方向传播，使夹持于其中的泥砂颗粒伴随振动脱离原来的位置，并随水流一同流走，使再生井壁的过流能力大幅度增加，以达到清淤疏堵的效果。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：包括往复式清洗件（1）、井口移动装置（2）、潜水泵输送装置（3）以及超声波井下震荡装置（4）；
所述往复式清洗件（1）包括塞体（11），所述塞体（11）的一端呈开口设置，所述塞体（11）外周壁的两端外沿上均固设有与其轴心一致的液压封阻圈（12），所述液压封阻圈（12）的周壁与井管的内壁抵触，所述液压封阻圈（12）上固设有与其内部连通的接口（13），且所述接口（13）连接有井口压力控制器（14），所述液压封阻圈（12）周侧于所述液压封阻圈（12）的上方设有一圈圆环刷（15），所述塞体（11）的顶端固定连通有清水出水管（16），所述超声波井下震荡装置（4）设于所述塞体（11）的底端；
所述超声波井下震荡装置（4）包括嵌设于所述塞体（11）的开口内沿处的超声换能器（41），且所述超声换能器（41）的中心处留有供井水进入的通孔（6），井上还设有井口电源装置（42），且所述超声换能器（41）与所述井口电源装置（42）电性连接。
2.根据权利要求1所述的水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：所述塞体（11）的内壁上固设有沉积板（17）和过滤袋（18），所述沉积板（17）位于所述过滤袋（18）的下方，所述塞体（11）的周侧设有泥砂出水管（19），所述泥砂出水管（19）的出水端端部设有止回阀（20）。
3.根据权利要求2所述的水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：所述泥砂出水管（19）的入口外沿与所述沉积板（17）的上端面相切。
4.根据权利要求1所述的水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：所述潜水泵输送装置（3）包括泵体（31）、压力变换缸（32）以及活塞（33），所述泵体（31）底端与所述压力变换缸（32）顶面固定，所述活塞（33）周侧固定套设于所述压力变换缸（32）的内壁上，所述压力变换缸（32）的周侧还开设有泄压孔（34），所述活塞（33）底端与所述清水出水管（16）远离所述塞体（11）的一端相接，所述泵体（31）的顶端竖直固设有抽水管（35），所述泵体（31）与所述压力变换缸（32）的衔接处固设有文丘立管（36），所述文丘立管（36）与所述活塞（33）的端部之间固设有波纹管（37）。
5.根据权利要求4所述的水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：所述压力变换缸（32）的内壁上沿其轴向对称固设有一对导向杆（301），且活塞（33）的周侧上固设有滑动嵌设于所述导向杆（301）内的滑块（303），所述活塞（33）的内部底面上还设有端部抵接至所述压力变换缸（32）开口底面的压力弹簧（304）。
6.根据权利要求5所述的水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：所述清水出水管（16）的入水端设有第一单向阀（38），所述活塞（33）的顶部中心处开设有与其内部连通的通孔（6）且所述通孔（6）处设有第二单向阀（39），所述抽水管（35）的出水端端部设有第三单向阀（40）。
7.根据权利要求6所述的水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：所述文丘立管（36）的截面呈梯台形且其出水口端朝向于所述抽水管（35）的入水口。
8.根据权利要求4所述的水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：所述井口移动装置（2）包括支架（21）、上下运动控制器（22）以及测井装置（23），所述支架（21）的整体架设在水热源井井口的正上方，所述上下运动控制器（22）的底端通过抽水管（35）与所述泵体（31）相连。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：所述塞体（11）和所述泵体（31）均为球磨铸铁制成。
10.根据权利要求1所述的水热源井再生清洗井管装置，其特征在于：所述圆环刷（15）由直径为0.05mm不锈钢丝构成。
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