CN112378494A - 一种地热井水位观测装置及观测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地热井水位观测装置及观测方法，包括连接件和竖直固定在所述连接件两侧的支撑件，两个所述支撑件之间水平转动安装有绕辊，所述绕辊上均匀缠绕有套绳，在所述套绳的端部固定有吊杆，所述吊杆下端固定有用于保证从绕辊上放出的套绳绷直的铅锤；利用伺服电机同时带动绕辊转动和导向组件导向，使得套绳能够均匀的缠绕在绕辊上，保证套绳单层的缠绕在绕辊上，提高测量精度；在漂浮组件触碰到水位液面后自动对伺服电机断电，保持水位观测高度不变；当水位上升后利用漂浮组件带动监测组件动作从而使得监测组件发出不同的信号，向地面观测人员发送水位信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种地热资源探索设备，具体是一种地热井水位观测装置及观测方法。
背景技术
和燃煤、石油等能源相比，地热不仅清洁，而且能反复利用，属于可再生资源。深层地下水有其自身的循环系统，一部分热水被抽上来之后，会从远方不断地得到补给，从这个意义上说，地热资源取之不尽、用之不竭。
关于地热井水首先会想到温泉洗浴，实际上地热远不止这些简单的用途。地热分高温、中温和低温三类；高温地热适合发电，中温地热可发电，也可用于房屋供暖，低温地热则可用于洗浴、医疗，也可以用于供暖以及温室种植、水产养殖等。
地热资源在探测时需要根据地热井的水位高度判定地热水储量，地热井水位因为地下水循环的缘故，其水位时常会发生变化，因此需要定时观测水位；目前现有的地下水位观测大多依旧通过人工测量所得，费时费力。
发明内容
基于上述背景技术中所提到的现有技术中的不足之处，为此本发明提供了一种地热井水位观测装置及观测方法。
本发明通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：
一种地热井水位观测装置，包括连接件和竖直固定在所述连接件两侧的支撑件，两个所述支撑件之间水平转动安装有绕辊，所述绕辊上均匀缠绕有套绳，在所述套绳的端部固定有吊杆，所述吊杆下端固定有用于保证从绕辊上放出的套绳绷直的铅锤；
所述绕辊的下方水平设置有用于将套绳均匀缠绕在所述绕辊上或从绕辊上放出的导向组件，所述吊杆的下方设置有漂浮组件，其中一侧的所述支撑件上安装有用于驱动所述导向组件导向和绕辊转动的伺服电机；
所述漂浮组件与所述吊杆之间设置有在触及到液面后自动对伺服电机断电的控制结构，且在所述吊杆的上部设置有水位监测组件，所述水位监测组件连接所述漂浮组件，所述监测组件在液面水位上升后通过漂浮组件发送信号。
作为本发明进一步的方案：所述导向组件包括水平转动设置在两个所述支撑件之间的丝杠和螺纹连接在所述丝杠上的螺套；
所述螺套的下方设置有用于防止螺套跟随丝杠转动的限位结构，在所述螺套的正面固定有用于供套绳放出部分穿过的穿套。
作为本发明再进一步的方案：所述限位结构包括水平固定在两个所述支撑件之间的导向件和水平滑动套设在所述导向件上的限位件；所述限位件同所述螺套固定。
作为本发明再进一步的方案：所述绕辊的两端均同轴固定有辊轴，所述辊轴同所述支撑件转动连接；所述伺服电机的输出端连接所述丝杠的一端，所述丝杠与所述辊轴之间通过传动件连接；
在所述导向件上设置有刻度尺。
作为本发明再进一步的方案：所述漂浮组件包括竖直滑动套设在所述吊杆上的浮板，所述浮板上方一侧通过固定件固定有滑套，所述滑套同所述吊杆同轴滑动套合。
作为本发明再进一步的方案：所述控制结构包括固定在所述滑套上的活动接头和安装在所述吊杆上并与所述活动接头适配的固定接头，所述固定接头设置在所述活动接头的下方；
所述套绳内穿设有两根导线，两根导线分别电连活动接头和固定接头，且两根导线电性连接所述伺服电机。
作为本发明再进一步的方案：所述监测组件包括安装在所述吊杆上部的信号器以及电性连接所述信号器与电源的滑动变阻器；
所述滑动变阻器通过推杆连接所述滑套，所述信号器配置有信号接收器。
作为本发明再进一步的方案：所述滑动变阻器包括一个电阻棒和滑动设置在所述电阻棒上的滑片，所述信号器电性连接所述滑片和所述电阻棒一端；
所述推杆竖直固定在所述滑套上，且所述推杆的上部与所述滑片固定。
一种使用如上述实施例所述的地热井水位观测装置观测水位的方法，包括如下步骤：
步骤一，安装，将两个支撑件固定在地热井的井口处，保持连接件处于井口的正上方，同时保证绕辊上缠绕的套设宽度低于井口的直径；
步骤二，下放，启动伺服电机使绕辊上缠绕的套绳在铅锤和浮板的作用下进入到地热井中；在下放的过程中保持速度缓慢；
步骤三，初始位置记载，在浮板触碰到液面并将伺服电机断电后，立即记载刻度尺上显示的下放高度，同时记载当前状态下的信号器的信号强度；
步骤四，记录，定时记录信号器的信号强度，信号强度改变时将改变的信号强度换算为滑片滑动的距离，将滑片的滑动记录等效为液面上浮的高度；
步骤五，捞取，在观测完成后反向启动伺服电机将套绳和铅锤以及吊杆从地热井中取出。
采用以上结构后，本发明相较于现有技术，具备以下优点：利用伺服电机同时带动绕辊转动和导向组件导向，使得套绳能够均匀的缠绕在绕辊上，保证套绳单层的缠绕在绕辊上，提高测量精度；在漂浮组件触碰到水位液面后自动对伺服电机断电，保持水位观测高度不变；当水位上升后利用漂浮组件带动监测组件动作从而使得监测组件发出不同的信号，向地面观测人员发送水位信号；该装置在使用过程中通过信号强度监测水位，无需人工测量。
附图说明
图1为地热井水位观测装置的结构示意图。
图2为地热井水位观测装置中螺套和穿套以及限位件的结构示意图。
图3为图1中A处的局部放大图。
图中：1-连接件；2-支撑件；3-绕辊；4-丝杠；5-伺服电机；6-传动件；7-套绳；8-螺套；9-穿套；10-限位件；11-导向件；12-吊杆；13-铅锤；14-浮板；15-固定件；16-滑套；17-活动接头；18-固定接头；19-推杆；20-滑动变阻器；21-信号器。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种地热井水位观测装置，包括连接件1和竖直固定在所述连接件1两侧的支撑件2，两个所述支撑件2之间水平转动安装有绕辊3，所述绕辊3上均匀缠绕有套绳7，在所述套绳7的端部固定有吊杆12，所述吊杆12下端固定有用于保证从绕辊3上放出的套绳7绷直的铅锤13；进一步地，所述绕辊3的下方水平设置有用于将套绳7均匀缠绕在所述绕辊3上或从绕辊3上放出的导向组件，所述吊杆12的下方设置有漂浮组件，其中一侧的所述支撑件2上安装有用于驱动所述导向组件导向和绕辊3转动的伺服电机5；再进一步地，所述漂浮组件与所述吊杆12之间设置有在触及到液面后自动对伺服电机5断电的控制结构，且在所述吊杆12的上部设置有水位监测组件，所述水位监测组件连接所述漂浮组件，所述监测组件在液面水位上升后通过漂浮组件发送信号。
利用伺服电机5同时带动绕辊3转动和导向组件导向，使得套绳7能够均匀的缠绕在绕辊3上，保证套绳7单层的缠绕在绕辊3上，提高测量精度；在漂浮组件触碰到水位液面后自动对伺服电机5断电，保持水位观测高度不变；当水位上升后利用漂浮组件带动监测组件动作从而使得监测组件发出不同的信号，向地面观测人员发送水位信号；该装置在使用过程中通过信号强度监测水位，无需人工测量。
在本发明的一个实施例中，所述导向组件包括水平转动设置在两个所述支撑件2之间的丝杠4和螺纹连接在所述丝杠4上的螺套8；
所述螺套8的下方设置有用于防止螺套8跟随丝杠4转动的限位结构，在所述螺套8的正面固定有用于供套绳7放出部分穿过的穿套9；
当丝杠4转动时借助螺纹升；力带动螺套8在限位结构的约束下沿水平方向运动，从而带动穿套9跟随作水平运动，同时绕辊3转动缠绕或放出套绳7，配合水平移动的穿套9将套绳7均匀的缠绕在绕辊3上。
在本发明的另一个实施例中，所述限位结构包括水平固定在两个所述支撑件2之间的导向件11和水平滑动套设在所述导向件11上的限位件10；所述限位件10同所述螺套8固定；
利用导向件11和限位件10配合使得限位件10只可作水平直线运动，进而约束螺套8也只能作水平直线运动，避免在丝杠4转动时带动螺套8跟随转动而不水平移动。
在本发明的又一个实施例中，所述绕辊3的两端均同轴固定有辊轴，所述辊轴同所述支撑件2转动连接；所述伺服电机5的输出端连接所述丝杠4的一端，所述丝杠4与所述辊轴之间通过传动件6连接；
为了测量铅锤13下放的高度，在所述导向件11上设置有刻度尺；
在伺服电机5工作时带动丝杠4转动，转动的丝杠4借助传动件6驱动辊轴转动，进而带动绕辊3转动，在收放套绳7时螺套8和限位件10水平移动，通过观测刻度尺上的刻度可直接读取当前铅锤13的下放高度。
在本发明的又一个实施例中，所述漂浮组件包括竖直滑动套设在所述吊杆12上的浮板14，所述浮板14上方一侧通过固定件15固定有滑套16，所述滑套16同所述吊杆12同轴滑动套合；
当液面水位上升时，利用浮板14的浮力使其上浮，此时通过固定件15带动滑套16顺着吊杆12上滑。
在本发明的又一个实施例中，所述控制结构包括固定在所述滑套16上的活动接头17和安装在所述吊杆12上并与所述活动接头17适配的固定接头18，所述固定接头18设置在所述活动接头17的下方；
所述套绳7内穿设有两根导线，两根导线分别电连活动接头17和固定接头18，且两根导线电性连接所述伺服电机5；
当铅锤13和浮板14一同下放至与水面接触后，铅锤13继续下放，而浮板14在浮力作用下不再下沉，浮板14与铅锤13以及吊杆12之间产生相对位移，浮板14通过固定件15和滑套16带动活动接头17与固定接头18分离，伺服电机5断电不再工作，从而保持铅锤13及吊杆12悬吊在固定高度。
在本发明的又一个实施例中，所述监测组件包括安装在所述吊杆12上部的信号器21以及电性连接所述信号器21与电源的滑动变阻器20；
所述滑动变阻器20通过推杆19连接所述滑套16，所述信号器21配置有信号接收器；
当液面水位发生上升后滑套16运动，进而通过推杆19改变滑动变阻器20的状态，进而对信号器21的工作状态改变，此时从信号接收器上可反映滑动变阻器20的状态，间接反映当前水位上升高度。
在本发明的又一个实施例中，所述滑动变阻器包括一个电阻棒和滑动设置在所述电阻棒上的滑片，所述信号器21电性连接所述滑片和所述电阻棒一端；
所述推杆19竖直固定在所述滑套16上，且所述推杆19的上部与所述滑片固定；
当水位上升后带动浮板14和滑套16上滑，滑套16带动推杆19驱动滑片在电阻棒上滑动，使得由信号器21、滑片、以及电阻棒形成的电力通路上的电阻改变，进而使得信号器21发出不同强弱大小的信号以反映水位。
一种使用如上述实施例所述的地热井水位观测装置观测水位的方法，包括如下步骤：
步骤一，安装，将两个支撑件固定在地热井的井口处，保持连接件处于井口的正上方，同时保证绕辊上缠绕的套设宽度低于井口的直径；
步骤二，下放，启动伺服电机使绕辊上缠绕的套绳在铅锤和浮板的作用下进入到地热井中；在下放的过程中保持速度缓慢，避免下放过快导致浮板在风阻的作用下与铅锤发生相对位移；
步骤三，初始位置记载，在浮板触碰到液面并将伺服电机断电后，立即记载刻度尺上显示的下放高度，同时记载当前状态下的信号器的信号强度；
步骤四，记录，定时记录信号器的信号强度，信号强度改变时将改变的信号强度换算为滑片滑动的距离，将滑片的滑动记录等效为液面上浮的高度；
步骤五，捞取，在观测完成后反向启动伺服电机将套绳和铅锤以及吊杆从地热井中取出。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
Claims (9)
1.一种地热井水位观测装置，包括连接件(1)和竖直固定在所述连接件(1)两侧的支撑件(2)，其特征在于，两个所述支撑件(2)之间水平转动安装有绕辊(3)，所述绕辊(3)上均匀缠绕有套绳(7)，在所述套绳(7)的端部固定有吊杆(12)，所述吊杆(12)下端固定有用于保证从绕辊(3)上放出的套绳(7)绷直的铅锤(13)；
所述绕辊(3)的下方水平设置有用于将套绳(7)均匀缠绕在所述绕辊(3)上或从绕辊(3)上放出的导向组件，所述吊杆(12)的下方设置有漂浮组件，其中一侧的所述支撑件(2)上安装有用于驱动所述导向组件导向和绕辊(3)转动的伺服电机(5)；
所述漂浮组件与所述吊杆(12)之间设置有在触及到液面后自动对伺服电机(5)断电的控制结构，且在所述吊杆(12)的上部设置有水位监测组件，所述水位监测组件连接所述漂浮组件，所述监测组件在液面水位上升后通过漂浮组件发送信号。
2.根据权利要求1所述的一种地热井水位观测装置，其特征在于，所述导向组件包括水平转动设置在两个所述支撑件(2)之间的丝杠(4)和螺纹连接在所述丝杠(4)上的螺套(8)；
所述螺套(8)的下方设置有用于防止螺套(8)跟随丝杠(4)转动的限位结构，在所述螺套(8)的正面固定有用于供套绳(7)放出部分穿过的穿套(9)。
3.根据权利要求2所述的一种地热井水位观测装置，其特征在于，所述限位结构包括水平固定在两个所述支撑件(2)之间的导向件(11)和水平滑动套设在所述导向件(11)上的限位件(10)；所述限位件(10)同所述螺套(8)固定。
4.根据权利要求3所述的一种地热井水位观测装置，其特征在于，所述绕辊(3)的两端均同轴固定有辊轴，所述辊轴同所述支撑件(2)转动连接；所述伺服电机(5)的输出端连接所述丝杠(4)的一端，所述丝杠(4)与所述辊轴之间通过传动件(6)连接；
在所述导向件(11)上设置有刻度尺。
5.根据权利要求1所述的一种地热井水位观测装置，其特征在于，所述漂浮组件包括竖直滑动套设在所述吊杆(12)上的浮板(14)，所述浮板(14)上方一侧通过固定件(15)固定有滑套(16)，所述滑套(16)同所述吊杆(12)同轴滑动套合。
6.根据权利要求5所述的一种地热井水位观测装置，其特征在于，所述控制结构包括固定在所述滑套(16)上的活动接头(17)和安装在所述吊杆(12)上并与所述活动接头(17)适配的固定接头(18)，所述固定接头(18)设置在所述活动接头(17)的下方；
所述套绳(7)内穿设有两根导线，两根导线分别电连活动接头(17)和固定接头(18)，且两根导线电性连接所述伺服电机(5)。
7.根据权利要求5所述的一种地热井水位观测装置，其特征在于，所述监测组件包括安装在所述吊杆(12)上部的信号器(21)以及电性连接所述信号器(21)与电源的滑动变阻器(20)；
所述滑动变阻器(20)通过推杆(19)连接所述滑套(16)，所述信号器(21)配置有信号接收器。
8.根据权利要求7所述的一种地热井水位观测装置，其特征在于，所述滑动变阻器包括一个电阻棒和滑动设置在所述电阻棒上的滑片，所述信号器(21)电性连接所述滑片和所述电阻棒一端；
所述推杆(19)竖直固定在所述滑套(16)上，且所述推杆(19)的上部与所述滑片固定。
9.一种使用如权利要求8所述的地热井水位观测装置观测水位的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，安装，将两个支撑件固定在地热井的井口处，保持连接件处于井口的正上方，同时保证绕辊上缠绕的套设宽度低于井口的直径；
步骤二，下放，启动伺服电机使绕辊上缠绕的套绳在铅锤和浮板的作用下进入到地热井中；在下放的过程中保持速度缓慢；
步骤三，初始位置记载，在浮板触碰到液面并将伺服电机断电后，立即记载刻度尺上显示的下放高度，同时记载当前状态下的信号器的信号强度；
步骤四，记录，定时记录信号器的信号强度，信号强度改变时将改变的信号强度换算为滑片滑动的距离，将滑片的滑动记录等效为液面上浮的高度；
步骤五，捞取，在观测完成后反向启动伺服电机将套绳和铅锤以及吊杆从地热井中取出。
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