CN116378649A - 一种分层抽水试验装置及其清堵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分层抽水试验装置及其清堵方法，涉及地质勘探中的抽水试验技术领域，本发明包括抽水插管，抽水插管的顶部连接抽水泵和气筒，气筒的顶部连接气泵，气筒和抽水插管内设有清堵动力组件；所述抽水插管的底部连接吸水管头，吸水管头的上环绕开设有多列渗水孔，吸水管头内对应各列渗水孔并于清堵动力组件下方设置有清堵组件；所述抽水插管上设置有水平挡环组件。本发明对吸水组件的堵塞能够即时清理，使吸水管头在钻孔中就可完成清堵，省去从钻孔中抽取出来才能实施清理的麻烦，使用方便、省时，有助于间接提升装置的使用操作效率。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探中的抽水试验技术领域，具体是一种分层抽水试验装置及其清堵方法。
背景技术
在水文地质勘察、工程勘察中，通过不同含水层分层抽水试验能够比较准确的获取详细的水文地质参数，即对不同深度的水层进行抽水试验。分层抽水试验作为水文地质勘探中经常使用的技术，能够在一个钻孔内获取不同深度的水文特征，从而节约钻孔的费用。
在现有技术中，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心公开号为CN105089664A的发明专利提供了一种多含水层深孔分层抽水试验自动测量系统及方法，系统包括用于将多个含水层相互隔离的含水层封隔器，及用于测量不同含水层的水文地质参数的数据采集及处理装置，该数据采集及处理装置包括分别设置于密封壳体中的井上数据处理及显示单元、井下数据采集单元，该井下数据采集单元的通讯线缆穿过含水层封隔器伸入井下的含水层，用于采集含水层的动态信息，该井上数据处理及显示单元用于接收该动态信息并对其进行处理以生成水文地质参数数据，从而能够将多个含水层彼此隔离，并分别测量各含水层的水文地质参数并实时显示出来。
而四川省地质工程勘察院集团有限公司公开号为CN110700348A的发明专利提供了一种地下水分层抽水试验套管外分层止水方法及其装置，其采用含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂的遇水膨胀橡胶作为试验套管外间隙的止水材料，依据抽水试验工期，通过控制加入遇水膨胀橡胶材料中的聚丙烯酸钠高吸水性树脂的的组份比例，来控制其遇水膨胀的止水时间和膨胀比，从而调节其完成间隙封闭止水时间。
现有的分层抽水装置插置于钻孔中的吸水组件会在长时间使用的过程中产生堵塞，然而，而吸水组件中大多没有配置能够主动清堵的机构，造成在堵塞产生后一般需将吸水组件从钻孔中抽取出来才能实施清堵，操作麻烦，间接影响装置使用效率。
发明内容
本发明提供一种分层抽水试验装置及其清堵方法，目的在于弥补现有技术的不足，至少解决一个背景技术中提及的现有技术存在的问题。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种分层抽水试验装置，包括抽水插管，抽水插管的顶部连接抽水泵和气筒，气筒的顶部连接气泵，气筒和抽水插管内设有清堵动力组件；所述抽水插管的底部连接吸水管头，吸水管头的上环绕开设有多列渗水孔，吸水管头内对应各列渗水孔并于清堵动力组件下方设置有清堵组件；所述抽水插管上设置有水平挡环组件。
前述的分层抽水试验装置中，所述吸水管头的上下两端各设置有两个封水环，两个封水环之间密封连接有充气皮环；上部的两个封水环和下部的两个封水环之间通过第一注气管连通，上端的封水环连接第二注气管，第二注气管通过第一导气软管与气泵连通。
前述的分层抽水试验装置中，所述水平挡环组件包括套设在抽水插管上的滑套，滑套上贯穿旋拧安装有顶紧螺栓，顶紧螺栓与抽水插管的外壁抵靠接触；所述滑套向上连接有至少两根竖向撑轴，竖向撑轴连接水平挡环。
前述的分层抽水试验装置中，所述气筒的顶端连接第三注气管，第三注气管通过第二导气软管与气泵连通。
前述的分层抽水试验装置中，所述抽水插管的顶板连接Z形接管的一端，Z形接管的弯折部分与气筒贯穿连接，Z形接管的另一端经导水软管与抽水泵连通。
前述的分层抽水试验装置中，所述清堵动力组件包括设置在气筒内的密封堵板，密封堵板与气筒的顶板之间形成有密封气腔，密封堵板连接滑轴的顶端，滑轴的底端连接设置在清堵组件正上方的锥形顶罩；还包括设置于抽水插管内部间隔设置的两安装环，两处安装环上通过第一弹簧顶推贯穿滑动安装滑轴。
前述的分层抽水试验装置中，锥形顶罩上设有通水槽。
前述的分层抽水试验装置中，所述吸水管头的内壁环绕连接有与清堵组件一对一对应设置的定位轴，定位轴上通过第二弹簧顶推滑动连接清堵组件。
前述的分层抽水试验装置中，所述清堵组件包括与第二弹簧连接的竖向滑板，竖向滑板上连接有与对应列的渗水孔设置位置相对应设置的顶端为锥形的插轴；所述竖向滑板的顶端为向外侧折弯倾斜设置。
一种分层抽水试验装置的清堵方法，当渗水孔堵塞需要清堵时，清堵方法包括如下步骤：关闭气泵向第二注气管充气的阀门，并开启向第三注气管充气的阀门，启动气泵，经第二导气软管和第三注气管对气筒充气加压并克服第一弹簧的弹力驱使密封堵板、滑轴和锥形顶罩向下滑动，锥形顶罩在向下滑动时通过锥形顶罩的斜面和竖向滑板顶端的折弯倾斜段配合，克服第二弹簧的弹力驱使竖向滑板向外侧滑动，竖向滑板向外侧滑动时通过插轴向对吸水管头上的渗水孔实施贯穿疏通，完成对渗水孔的清堵；清堵结束后，气泵泄气，在第一弹簧的回弹作用下，密封堵板、滑轴和锥形顶罩复位，在第二弹簧的回弹作用下，竖向滑板及插轴复位。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中，通过气泵可对两处充气皮环实施充气，两处充气皮环被充起后可将钻孔中的取水层进行上下封堵，避免不同水层的水互相掺杂影响抽取后实验数据的准确性。以上设计很好地解决了分层抽水过程中不同水层的水互相掺杂的问题，可以有效提高分层抽水试验最终结果的准确性。
2、本发明中，通过气泵可对气筒实施加压充气并压缩驱使密封堵板以及滑轴和锥形顶罩向下滑动，锥形顶罩下在向滑动时可通过斜面导向原理同步驱使各清堵组件以及其上的多排插轴同步向外侧滑动对吸水管头上对应的渗水孔实施贯穿插接疏通完成对渗水孔的清堵，实现了对吸水组件堵塞的即时清理，使吸水管头在钻孔中就可完成清堵，省去从钻孔中抽取出来才能实施清理的麻烦，使用方便、省时，有助于间接提升装置的使用操作效率。
3、本发明中，密封堵板以及锥形顶罩均是采用气动驱使，尤其适用在钻孔中对清堵组件实施动力远程布置。这样避免了在工作过程中可能存在的装置经常性的堵塞造成的作业中断，从而提高整个取水过程的效率。
4、本发明中，抽水插管可沿滑套上下滑动调节取水深度实现分层取水，且滑套上的顶紧螺栓可锁紧固定抽水插管，使抽水插管保持在所需的使用位置。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的分层抽水试验装置的结构示意图一；
图2为本发明提供的分层抽水试验装置的构示意图二；
图3为本发明抽水插管、气筒和吸水管头的内部结构示意图一；
图4为本发明抽水插管、气筒和吸水管头的内部结构示意图二；
图5为本发明抽水插管下部和气筒的内部结构示意图一；
图6为本发明抽水插管下部和气筒的内部结构示意图二；
图7为本发明气筒的内部结构及其与锥形顶罩的结构示意图；
图8为本发明锥形顶罩及其连接结构示意图。
附图标记：1-抽水插管；101-气筒；102-Z形接管；103-第三注气管；2-吸水管头；201-封水环；202-充气皮环；203-第一注气管；204-定位轴；205-渗水孔；206-第二注气管；207-第二弹簧；3-水平挡环组件；301-竖向撑轴；302-滑套；303-水平挡环；4-气泵；401-第一导气软管；402-第二导气软管；5-抽水泵；501-导水软管；6-清堵动力组件；601-密封堵板；602-锥形顶罩；603-通水槽；604-滑轴；605-安装环；606-第一弹簧；7-清堵组件；701-插轴；702-竖向滑板。
实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例。一种分层抽水试验装置，结构参照如图1-图7所示，包括抽水插管1，抽水插管1的顶部连接抽水泵5和直径大于抽水插管1直径的气筒101，气筒101的顶部连接气泵4，气筒101和抽水插管1内设有清堵动力组件6；所述抽水插管1的底部焊接吸水管头2，吸水管头2的上环绕开设有多列渗水孔205，各列渗水孔205分别在吸水管头2内对应设置有清堵组件7；所述抽水插管1上设置有水平挡环组件3。
上述抽水插管1用于将本试验装置的整体置入钻孔之中。
具体的，所述抽水插管1的圆周外壁上开设有一排刻度；所述吸水管头2的圆周外壁上环绕开设有3排、4列渗水孔205。
所述吸水管头2的上下两端各对称焊接有两个封水环201，共四个封水环201，上、下端的两个封水环201之间间隔密封连接有充气皮环202，充气皮环202和两个封水环201密封形成气囊；上部的两个封水环201和下部的两个封水环201之间通过焊接的第一注气管203连通，上端的封水环201焊接第二注气管206，第二注气管206通过第一导气软管401与气泵4连通。
气泵4可通过第一导气软管401、第二注气管206和第一注气管203对两处充气皮环202实施充气，两处充气皮环202被充起后可将钻孔中的取水层进行上下封堵，避免不同水层的水互相掺杂影响抽取后实验数据的准确性。启动抽水泵5，钻孔取水层中的水即可依次经吸水管头2、抽水插管1、导水软管501和抽水泵5顶端的出水嘴被抽取出来。
所述水平挡环组件3包括套设在抽水插管1上的滑套302，滑套302上贯穿旋拧安装有顶紧螺栓，顶紧螺栓与抽水插管1的外壁抵靠接触；所述滑套302向上焊接有两根L型竖向撑轴301，竖向撑轴301焊接水平挡环303。
水平挡环组件3用于将本试验装置在钻孔口处的限位。抽水插管1可沿滑套302上下滑动调节取水深度实现分层取水，且滑套302上的顶紧螺栓可锁紧固定抽水插管1，使抽水插管1保持在滑动伸所需的使用长度。
所述气筒101的顶端中间处焊接第三注气管103，第三注气管103通过第二导气软管402与气泵4连通。
所述抽水插管1的顶板连接Z形接管102的一端，Z形接管102的弯折部分与气筒101贯穿焊接，Z形接管102的另一端经导水软管501与抽水泵5连通。
所述清堵动力组件6包括设置在气筒101内的密封堵板601，密封堵板601与气筒101的顶板之间形成有密封气腔，密封堵板601焊接滑轴604的顶端，滑轴604优选为六棱滑轴，滑轴604的底端焊接设置在清堵组件7正上方的锥形顶罩602；还包括设置于抽水插管1内部间隔设置的两安装环605，两处安装环605上通过第一弹簧606顶推贯穿滑动安装滑轴604。
所述锥形顶罩602的圆周锥面向下滑动与四处竖向滑板702的顶端折弯部分抵靠接触。
所述密封堵板601的圆周外圈上呈上下间隔套嵌安装有两处密封橡胶环，且两处密封橡胶环与气筒101的内壁挤压摩擦接触。
所述锥形顶罩602上环绕开设有四处矩形通水槽603，四处矩形通水槽能够保证吸水管头2与抽水插管1的通水效果，避免锥形顶罩602体积过大将抽水插管1的底部开口挡罩堵住，影响水的抽取流量。
所述吸水管头2的内壁环绕连接有四处与清堵组件7一对一对应设置的定位轴204，定位轴204优选为六棱定位轴，定位轴204上通过第二弹簧207顶推滑动连接清堵组件7。
所述清堵组件7包括与第二弹簧207连接的竖向滑板702，竖向滑板702上连接有与对应列的渗水孔205设置位置相对应设置的顶端为锥形的插轴701；所述竖向滑板702的顶端为向外侧折弯倾斜设置。当插轴701向外侧滑动时与吸水管头2上的渗水孔205一一对应插接配合。
上述分层抽水试验装置的清堵方法，当渗水孔205堵塞需要清堵时，清堵方法包括如下步骤：关闭气泵4向第二注气管206充气的阀门，并开启向第三注气管103充气的阀门，启动气泵4，经第二导气软管402和第三注气管103对气筒101充气加压并克服第一弹簧606的弹力驱使密封堵板601、滑轴604和锥形顶罩602向下滑动，锥形顶罩602在向下滑动时通过锥形顶罩602的斜面和竖向滑板702顶端的折弯倾斜段配合，克服第二弹簧207的弹力也即通过斜面导向原理同步驱使竖向滑板702向外侧滑动，竖向滑板702向外侧滑动时通过插轴701向对吸水管头2上的渗水孔205实施贯穿疏通，完成对渗水孔205的清堵；清堵结束后，气泵4泄气，在第一弹簧606的回弹作用下，第一弹簧606顶推密封堵板601、滑轴604和锥形顶罩602复位，在第二弹簧207的回弹作用下，顶推竖向滑板702及其上的插轴701复位。插轴701从渗水孔205中分离，这实现了对吸水组件堵塞的即时清理，使吸水管头2在钻孔中就可完成清堵，省去从钻孔中抽取出来才能实施清理的麻烦，使用方便、省时，有助于间接提升装置的使用操作效率。
其中，密封堵板601以及锥形顶罩602采用气动驱使，尤其适用在钻孔中对清堵组件实施动力远程布置。
综上，本发明提供的分层抽水试验装置使用时将吸水管头2和抽水插管1下插置于预先钻出的孔洞中，将水平挡环组件3撑担于孔洞的顶端开口上，然后启动气泵4，气泵4上的两处导气软管上均设置有常规阀门，首先将第一导气软管401上的气阀开启对两处充气皮环202实施充气，两处充气皮环202被充起后可将钻孔中的取水层进行上下封堵；抽水插管1可沿滑套302上下滑动调整取水深度实现分层取水，且滑套302上的顶紧螺栓可锁紧固定抽水插管1，使抽水插管1保持在所需的使用长度；当吸水管头2上的渗水孔205被堵塞时需要清理时，按上述方法清理即可。
本发明涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现。上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种分层抽水试验装置，其特征在于：包括抽水插管（1），抽水插管（1）的顶部连接抽水泵（5）和气筒（101），气筒（101）的顶部连接气泵（4），气筒（101）和抽水插管（1）内设有清堵动力组件（6）；所述抽水插管（1）的底部连接吸水管头（2），吸水管头（2）的上环绕开设有多列渗水孔（205），吸水管头（2）内对应各列渗水孔（205）并于清堵动力组件（6）下方设置有清堵组件（7）；所述抽水插管（1）上设置有水平挡环组件（3）。
2.根据权利要求1所述的一种分层抽水试验装置，其特征在于：所述吸水管头（2）的上下两端各设置有两个封水环（201），两个封水环（201）之间密封连接有充气皮环（202）；上部的两个封水环（201）和下部的两个封水环（201）之间通过第一注气管（203）连通，上端的封水环（201）连接第二注气管（206），第二注气管（206）通过第一导气软管（401）与气泵（4）连通。
3.根据权利要求1所述的一种分层抽水试验装置，其特征在于：所述水平挡环组件（3）包括套设在抽水插管（1）上的滑套（302），滑套（302）上贯穿旋拧安装有顶紧螺栓，顶紧螺栓与抽水插管（1）的外壁抵靠接触；所述滑套（302）向上连接有至少两根竖向撑轴（301），竖向撑轴（301）连接水平挡环（303）。
4.根据权利要求1所述的一种分层抽水试验装置，其特征在于：所述抽水插管（1）的顶板连接Z形接管（102）的一端，Z形接管（102）的弯折部分与气筒（101）贯穿连接，Z形接管（102）的另一端经导水软管（501）与抽水泵（5）连通。
5.根据权利要求1所述的一种分层抽水试验装置，其特征在于：所述气筒（101）的顶端连接第三注气管（103），第三注气管（103）通过第二导气软管（402）与气泵（4）连通。
6.根据权利要求5所述的一种分层抽水试验装置，其特征在于：所述清堵动力组件（6）包括设置在气筒（101）内的密封堵板（601），密封堵板（601）与气筒（101）的顶板之间形成有密封气腔，密封堵板（601）连接滑轴（604）的顶端，滑轴（604）的底端连接设置在清堵组件（7）正上方的锥形顶罩（602）；还包括设置于抽水插管（1）内部间隔设置的两安装环（605），两处安装环（605）上通过第一弹簧（606）顶推贯穿滑动安装滑轴（604）。
7.根据权利要求6所述的一种分层抽水试验装置，其特征在于：所述锥形顶罩（602）上设有通水槽（603）。
8.根据权利要求6所述的一种分层抽水试验装置，其特征在于：所述吸水管头（2）的内壁环绕连接有与清堵组件（7）一对一对应设置的定位轴（204），定位轴（204）上通过第二弹簧（207）顶推滑动连接清堵组件（7）。
9.根据权利要求8所述的一种分层抽水试验装置，其特征在于：所述清堵组件（7）包括与第二弹簧（207）连接的竖向滑板（702），竖向滑板（702）上连接有与对应列的渗水孔（205）设置位置相对应设置的顶端为锥形的插轴（701）；所述竖向滑板（702）的顶端为向外侧折弯倾斜设置。
10.根据权利要求9所述的一种分层抽水试验装置的清堵方法，其特征在于：当渗水孔（205）堵塞需要清堵时，清堵方法包括如下步骤：关闭气泵（4）向第二注气管（206）充气的阀门，并开启向第三注气管（103）充气的阀门，启动气泵（4），经第二导气软管（402）和第三注气管（103）对气筒（101）充气加压并克服第一弹簧（606）的弹力驱使密封堵板（601）、滑轴（604）和锥形顶罩（602）向下滑动，锥形顶罩（602）在向下滑动时通过锥形顶罩（602）的斜面和竖向滑板（702）顶端的折弯倾斜段配合，克服第二弹簧（207）的弹力驱使竖向滑板（702）向外侧滑动，竖向滑板（702）向外侧滑动时通过插轴（701）向对吸水管头（2）上的渗水孔（205）实施贯穿疏通，完成对渗水孔（205）的清堵；清堵结束后，气泵（4）泄气，在第一弹簧（606）的回弹作用下，密封堵板（601）、滑轴（604）和锥形顶罩（602）复位，在第二弹簧（207）的回弹作用下，竖向滑板（702）及插轴（701）复位。
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