CN210152600U - 一种气压式橡胶阀中空封闭器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种封闭器，公开了一种气压式橡胶阀中空封闭器。气压式橡胶阀中空封闭器包括橡胶阀、套管一、套管二和封盖。橡胶阀的阀体内呈中空状，橡胶阀安装在井壁内的隔水层处。套管一沿橡胶阀两端的延伸方向插接于橡胶阀内，且橡胶阀的阀壁两端内表面与对应位置的套管一的管壁外表面之间密封连接，橡胶阀的阀壁中部内表面与对应位置的套管一的管壁外表面之间形成冲压区域。本实用新型通过地层隔水层使用该气压式橡胶阀中空封闭器进行孔内封闭，同时配合充气泵或其他增压设备、材料，以达到让含水层间的相互独立，有效避免层间地下水混合，从而能够在同一孔中完成各含水层的抽水试验，既满足勘察成果的精度要求，同时又能节约凿井的投入成本。

Description

一种气压式橡胶阀中空封闭器

技术领域

本实用新型涉及一种封闭器，尤其涉及一种气压式橡胶阀中空封闭器。

背景技术

在现今的水文地质勘察工作中，当勘察范围内的水文地质条件复杂、且缺少相应区域的水文地质资料的情况下，采用大型开采性抽水试验，作为计算水文参数的重要来源，同时结合Visual Modflow(视觉模型流)模拟软件建模并分析勘察范围，以解决工程问题。

在大型开采性抽水试验中，水文地质钻孔均需要进行孔内试验。其中，在抽水试验过程中，当分层抽水及取样按以往的方法进行，则均需要对各目标的含水层分别进行钻探、封闭其它含水层、或进行全孔混合抽水。因此，为查明各含水层的水文地质参数，现有的抽水试验设备需要在多个孔中才能完成多个含水层的分层抽水试验，会导致成孔造价成本提高，若以混合抽水参数作为各含水层代表平均参数来代替，则勘察成果的精度较低，也会提高成本投入。

实用新型内容

针对现有的技术问题，本实用新型提供一种气压式橡胶阀中空封闭器，其能够在同一孔中完成各含水层的抽水试验，既满足勘察成果的精度要求，同时又能节约凿井的投入成本。

本实用新型采用以下技术方案实现：

一种气压式橡胶阀中空封闭器，其用于封闭井壁内的隔水层以抽测含水层中的水，所述气压式橡胶阀中空封闭器包括：

橡胶阀，其阀体内呈中空状，且所述橡胶阀安装在所述井壁内的所述隔水层处；

套管一，其沿所述橡胶阀两端的延伸方向插接于所述橡胶阀内，且所述橡胶阀的阀壁两端内表面与对应位置的所述套管一的管壁外表面之间密封连接，所述橡胶阀的阀壁中部内表面与对应位置的所述套管一的管壁外表面之间形成冲压区域；沿所述套管一端部的延伸方向开设与所述冲压区域相连通的通孔一；所述通孔一供一个压力气体输入；以及

套管二，其沿所述套管一两端的延伸方向插接在所述套管一的管壁内表面上，所述套管二的顶部可拆卸连接有抽水管。

进一步地，所述通孔一上连通插接有导压管，且所述导压管远离所述通孔一的端部连接一个位于地表上的充压设备。

进一步地，所述套管一的管壁外表面上开设有通孔二；所述通孔二用于连通所述充压区域与所述通孔一；

和/或；

沿所述套管一端部的延伸方向还开设有多个通孔三，且多个所述通孔三均与所述通孔一的位于同一周侧上。

更进一步地，其中一个所述通孔三上连通插接有电缆管。

进一步地，所述套管一的两端分别沿其两端的延伸方向延伸以与所述橡胶阀形成错位。

进一步地，所述套管二的顶端同心设置有连接管，且所述连接管的外侧壁上周向环绕设置有外螺纹。

更进一步地，所述抽水管靠近所述连接管的端部内侧壁上周向环绕设置有与所述外螺纹相配合的内螺纹。

更进一步地，所述套管二底端的内侧壁上周向环绕设置有与所述外螺纹相配合的内螺纹。

进一步地，所述套管二的底端可拆卸连接有封盖。

进一步地，所述套管一与套管二之间通过焊接固定。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过地层隔水层使用该气压式橡胶阀中空封闭器进行孔内封闭，同时配合充气泵或其他增压设备、材料，以达到让含水层间的相互独立，有效避免层间地下水混合，从而能够在同一孔中完成各含水层的抽水试验，既满足勘察成果的精度要求，同时又能节约凿井的投入成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的气压式橡胶阀中空封闭器的立体局部拆分图；

图2为图1中的橡胶阀的立体结构图；

图3为图1中的套管一的立体结构图；

图4为图1中的套管二的立体结构图；

图5为本实用新型实施例1提供的封闭器在井壁内的常压状态下的工作状态图；

图6为本实用新型实施例1提供的封闭器在井壁内的增压状态下的工作状态图；

图7为本实用新型实施例1提供的多个封闭器在井壁内组合状态下的常压状态工作状态图；

图8为本实用新型实施例1提供的多个封闭器在井壁内组合状态下的增压状态工作状态图；

图9为本实用新型实施例2提供的封闭器在上层含水层抽水试验设备中的工作状态图；

图10为本实用新型实施例2提供的封闭器在中层含水层抽水试验中的工作状态图；

图11为本实用新型实施例2提供的封闭器在底层含水层抽水试验中的工作状态图。

主要符号说明：

1、橡胶阀；2、套管一；3、通孔一；5、套管二；6、封盖；7、抽水管；8、导压管；9、通孔三；10、连接管；11、外螺纹；12、电缆管；13、内螺纹；14、井壁；15、串联内装式潜水泵；16、第一含水层；17、第二含水层；18、第三含水层；19、第一隔水层；20、第二隔水层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

请参阅图1，图1为本实用新型实施例1提供的气压式橡胶阀中空封闭器的立体局部拆分图。气压式橡胶阀中空封闭器用于封闭井壁14内的隔水层以抽测含水层中的水。气压式橡胶阀中空封闭器包括橡胶阀1、套管一2、套管二5和封盖6。

请结合图2，橡胶阀1整体呈圆柱或椭圆柱型，且柱体中空。橡胶阀1采用橡胶材质制成，橡胶阀1的规格可以根据抽水试验的要求及涌水量的需求来进行初步选择，最终由抽水管7管井及外井壁口径决定。橡胶阀1的设计规格、材型，可根据实际不同工程情况按需选取。本实施例中的橡胶阀1为气压式橡胶阀，橡胶阀1可以安装在井壁14内的各个隔水层处。

本实施例中关于橡胶阀1内径的确定：根据抽水管7及套管一2的外径决定。橡胶阀1的阀体一般设计内径范围为110mm至220mm，使得橡胶阀1与套管一2插接后，橡胶阀1与套管一2间挤密、充气时不漏气为选材标准。

本实施例中橡胶阀1的阀体外径及扩张后直径的确定：根据抽水试验井的井壁14直径确定，一般设计橡胶阀1膨胀后外径应达范围为220mm至325mm或以上，以阀橡胶1的阀体充气膨胀后可以与外井壁挤密为标准。

请结合图1和图7，本实施例中橡胶阀1的阀体单体高度的确定：根据隔水层及设计止水效果确定，一般设计单体高度范围为300mm至500mm，可将多个橡胶阀1的阀体作为单体，然后多个阀体串联使用，增加其整体长度，达到多层止水并增大隔水效果。

请结合图3，套管一2是内部中空且整体呈圆柱形的套体，且套管一2的侧壁较厚。本实施例中套管一2密封插接在橡胶阀1的内侧，套管一2的外侧壁与橡胶阀1的内侧壁之间形成密封的充压区域。

请结合图3和图8，沿套管一2端部的延伸方向开设通孔一3；通孔一3供一个压力气体输入。通孔一3的孔内深度与套管一2的高度相同。本实施例中通孔一3上连通插接有导压管8。导压管8是呈中空长圆柱形的管体。可由钢管、PVC加工制作。导压管8可以连接地表充压设备(图未示)，或在导压管8内填充压材料，使橡胶阀1充压膨胀。

导压管8的设计规格由套管一2的开孔孔径和充压方式确定，一般导压管8的设计内外径范围为10mm至15mm。只要能够插入通孔一3，并且在充压时或充填增压材料后，可满足抗压要求。

导压管8与通孔一3的连接处之间包裹有环氧树脂，可以提高导压管8与通孔一3之间的气密性。本实施例中，导压管8远离通孔一3的端部可以与地表上的充压设备连接，也可以与上下相邻的套管一2内的通孔一3的孔口相连。其中，地表上的冲压设备可以为气泵，将气泵的出气口与导压管8的进气口连接。

位于充压区域内的套管一2的外侧壁上开设有通孔二(图未示)，通孔二用于连通充压区域与通孔一3。本实施例中，通孔二的孔体结构是在套管一2的外侧壁上整体横向延伸至通孔一3内的，从而使的通孔一3可以与冲压区域的连通。由此，当使用气泵向导压管8内注入压力气体，气流经过通气孔二4进入充压区域，使得橡胶阀1充压变形膨胀后，挤压密封井壁14内的隔水层，以实现隔绝橡胶阀1上下两侧水体间的水力联系。

套管一2的设计规格主要决定于其内套的套管二5的外径和抽水试验的试验内容。本实施例中关于套管二5内径尺寸的确定：按套管二5的外径来设计，一般设计套管一2的内径范围为110mm至220mm，以套管一2与套管二5之间套紧不脱落为准，可由密封材料或胶体套接。

本实施例中关于套管二5外径尺寸的确定：根据试验内容，设计所需连接的设备尺寸及线路直径为标准，一般设计外径范围为130mm至160mm，通常选择套管一2的管壁厚度大于15mm，以满足在管上壁开槽或钻孔10mm或以上孔洞的标准。

本实施例中，套管一2的两端分别沿其两端的延伸方向延伸以与橡胶阀1形成错位。套管一2的高度大于橡胶阀1的高度。本实施例中关于套管二5单体高度的确定：根据外套的橡胶阀1的高度来确定，略高于橡胶阀1，一般设计高度范围为320mm至520mm。

本实施例中，沿套管一2端部的延伸方向还开设有通孔三9，通孔三9的结构与通孔一3的结构相同，并且通孔三9的数量是可以为多个。并且多个通孔三9均与通孔一3的位于同一周侧上。

本实施例中，其中一个通孔三9上连通插接有电缆管12。电缆管12是整体呈中空长圆柱形的管体，由PVC加工制作。电缆管12插入套管一2中，用于连接潜水泵或其它试验设备使用。电缆管12的设计规格，由通孔三9的孔径及所需连接电缆的直径确定，一般设计电缆管12的内外径范围为10mm至15mm，只要能够插入通孔三9，并且使得电缆从其内部穿过即可。电缆管12可以提供电缆通路，当井内被橡胶阀1封闭时，以作为井下设备电缆连接设置的电缆管12通路使用。

本实施例中其他的通孔三9，可以作为取样设备或其他拓展设备的管路及电路连接使用。例如可作为孔内取样器、水位观测器及水质监测器的放置槽及线路连接管等。

请结合图4，套管二5是内部中空且整体呈圆柱状的柱体，可由钢管或铸铁管加工制得。套管二5的设计规格与抽水管7相同，一般套管二5的设计外径范围为110mm至220mm，壁厚范围为3mm至8mm。套管二5固定插接在套管一2的内侧壁上，在本实施例中套管二5与套管一2之间可以通过焊接固定，在其他实施例中套管二5与套管一2之间还可以是一体式冲压成型，只要不影响套管二5与套管一2之间连接的稳定性，还可以是其他连接方式。

套管二5的顶端同心设置有连接管10，套管二5与连接管10之间是通过焊接固定的，在其他实施例中套管二5与连接管10之间还可以是一体式冲压成型，只要不影响套管二5与连接管10之间连接的稳定性，还可以是其他连接方式。连接管10是内部中空且整体圆筒形的管体。连接管10的外侧壁上周向环绕设置有外螺纹11。

请结合图5，套管二5的顶部可拆卸连接有抽水管7。本实施例中抽水管7靠近连接管10的端部内侧壁上周向环绕设置有与外螺纹11相配合的内螺纹13，抽水管7靠近连接管10的端部内侧壁上周向环绕设置有内螺纹13。由此，连接管10可以通过外螺纹11与抽水管7的内螺纹13螺纹连接，从而实现抽水管7在套管二5上的连接固定。在其他实施例中，抽水管7与套管二5之间还可以是通过法兰盘或丝扣连接，只要不影响抽水管7与套管二5之间连接稳定性，还可以是其他连接方式。

请结合图6，套管二5底端的内侧壁上周向环绕设置有内螺纹13。当有多个橡胶阀1需要首尾相连时，在上下相邻的两个套管二5之间，其中处于下方的套管二5的连接管10顶端的外螺纹11可以与处于上方的套管二5底端的内螺纹13螺纹连接，使得多个套管二5的依次连接，从而实现多个该结构的封闭器串联使用。

套管二5的底端可拆卸连接有封盖6。封盖6是整体纵截面呈凸形的盖体，可由钢管或铸铁管加工制得。封盖6的规格可以按照套管二5的内径设计，一般封盖6的设计外径范围为110mm至220mm。封盖6的上半部分的外周侧上环绕设置有外螺纹11，并且封盖6可以通过外螺纹11与套管二5底端的内螺纹13螺纹连接，从而实现对套管二5底部开口的封闭。

请结合图8，本实施例中多个该种封闭器的串联使用，可以增加多个封闭器在井壁内的整体长度，实现多层止水且增大隔水效果。

实施例2

本实施例2区别于实施例1的地方在于，本实施例2涉及气压式橡胶阀中空封闭器的工作原理和使用方法。

气压式橡胶阀中空封闭器的工作原理：为实现多含水层分层抽水，需根据凿井记录及物探测井成果，详细确定含水层、隔水层具体分层深度，并根据钻孔柱状图确定抽水管、滤水管安装位置，设计管外滤料填充量及深度，实现井壁外各含水层间封闭的目的。

完成上述工作后，即可根据抽水目标含水层及其相对隔水层的位置，进行分层抽水及取样设备的安装设计。其中，根据含水层的数量及分布范围，利用该设备可在同一抽水试验井中，分别实现上层、中层、底层及混合层等各种条件下的抽水试验工作。详述如下：

(1)上层含水层抽水试验

请结合图9，当同一水文抽水试验井中穿越多个含水层时，最上层含水层抽水试验设备如图9所示安装，串联内装式潜水泵15设置在第一含水层16分布范围内，将三个中空封闭器串联后安装于第一隔水层19位置，并将该封闭器底部使用封盖6封闭，试验时启动充气泵，橡胶阀1扩张挤压至井壁14，密封管壁，隔绝第一含水层16与以下其它含水层间的水力联系，从而实现上层含水层的抽水试验设计要求。

(2)中层含水层抽水试验

请结合图10，将串联内装式潜水泵15设置于中间含水层分布范围内，将多个中空封闭器分为两套，每套至少有三个中空封闭器。将两套串联后的中空封闭器分别安装于第一隔水层19、第二隔水层20间，其中位于第一隔水层19中的封闭器底部连接抽水管7，并与串联内装式潜水泵15的出水口连接，位于第二隔水层20中的封闭器的顶部通过抽水管7与串联内装式潜水泵15的进水口连接，位于第二隔水层20中的封闭器的底部利用封盖6封闭。不仅可以隔绝第一含水层16与第二含水层17之间的水力联系，还可以隔绝第二含水层17与第三含水层18之间的水力联系。两套封闭器共同实现封闭第二含水层17的目标，从而进行中层含水层的抽水试验。

(3)底层含水层抽水试验

请结合图11，将串联内装式潜水泵15设置于第三含水层18的分布范围内，将三个中空封闭器串联后安装在第二隔水层20间，封闭器底部通过抽水管7与串联内装式潜水泵15的出水口相连，隔绝第三含水层18与其它含水层间的水力联系，实现封闭第三含水层18的目标，进行底层含水层抽水试验。

(4)混合含水层抽水试验

同以往井内混合抽水试验工作原理相同，不设置封闭器，实现井内各含水层联通，从而可进行混合抽水，评判单井综合水文地质参数。

综上，根据以上不同条件下抽水试验说明，可类推更多含水层条件下，针对不同含水层的单层抽水试验设计、或不同位置多层混合抽水的要求均可实现。

本实用新型通过地层隔水层使用该气压式橡胶阀中空封闭器进行孔内封闭，同时配合充气泵或其他增压设备、材料，以达到让含水层间的相互独立，有效避免层间地下水混合，从而能够在同一孔中完成各含水层的抽水试验，既满足勘察成果的精度要求，同时又能节约凿井的投入成本。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气压式橡胶阀中空封闭器，其用于封闭井壁内的隔水层以抽测含水层中的水，其特征在于，所述气压式橡胶阀中空封闭器包括：

橡胶阀，其阀体内呈中空状，且所述橡胶阀安装在所述井壁内的所述隔水层处；

套管一，其沿所述橡胶阀两端的延伸方向插接于所述橡胶阀内，且所述橡胶阀的阀壁两端内表面与对应位置的所述套管一的管壁外表面之间密封连接，所述橡胶阀的阀壁中部内表面与对应位置的所述套管一的管壁外表面之间形成冲压区域；沿所述套管一端部的延伸方向开设与所述冲压区域相连通的通孔一；所述通孔一供一个压力气体输入；以及

套管二，其沿所述套管一两端的延伸方向插接在所述套管一的管壁内表面上，所述套管二的顶部可拆卸连接有抽水管。

2.如权利要求1所述的气压式橡胶阀中空封闭器，其特征在于，所述通孔一上连通插接有导压管，且所述导压管远离所述通孔一的端部连接一个位于地表上的充压设备。

3.如权利要求1所述的气压式橡胶阀中空封闭器，其特征在于，所述套管一的管壁外表面上开设有通孔二；所述通孔二用于连通充压区域与所述通孔一；

和/或；

沿所述套管一端部的延伸方向还开设有多个通孔三，且多个所述通孔三均与所述通孔一的位于同一周侧上。

4.如权利要求3所述的气压式橡胶阀中空封闭器，其特征在于，其中一个所述通孔三上连通插接有电缆管。

5.如权利要求1所述的气压式橡胶阀中空封闭器，其特征在于，所述套管一的两端分别沿其两端的延伸方向延伸以与所述橡胶阀形成错位。

6.如权利要求1所述的气压式橡胶阀中空封闭器，其特征在于，所述套管二的顶端同心设置有连接管，且所述连接管的外侧壁上周向环绕设置有外螺纹。

7.如权利要求6所述的气压式橡胶阀中空封闭器，其特征在于，所述抽水管靠近所述连接管的端部内侧壁上周向环绕设置有与所述外螺纹相配合的内螺纹。

8.如权利要求6所述的气压式橡胶阀中空封闭器，其特征在于，所述套管二底端的内侧壁上周向环绕设置有与所述外螺纹相配合的内螺纹。

9.如权利要求1所述的气压式橡胶阀中空封闭器，其特征在于，所述套管二的底端可拆卸连接有封盖。

10.如权利要求1所述的气压式橡胶阀中空封闭器，其特征在于，所述套管一与套管二之间通过焊接固定。

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