CN212154724U - 一种超声波洗井装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波洗井装置，涉及水利领域，所述超声波洗井装置包括超声波发生器、超声波换能器和声透镜；超声波发生器与超声波换能器连接；声透镜安装在所述超声波换能器上；超声波发生器产生大功率的脉冲电信号，传输至井下超声波换能器，以使声透镜对超声波换能器的超声波进行聚焦，再对减压井内的泥垢进行超声波清洗。本实用新型的超声波洗井装置解决了现有技术中的洗井装置无法有效清洗减压井内壁问题。

Description

一种超声波洗井装置

技术领域

本实用新型涉及水利领域，具体而言，涉及一种超声波洗井装置。

背景技术

减压井经过长期使用，导致其出水能力的降低的原因主要包括：物理上沙土中的细颗粒淤积堵塞反滤层，甚至在井壁产生泥皮进一步加剧堵塞；化学上地下水中存在的钙镁等产生水垢堵塞出水口；生物上井壁滋生微生物及其产生的有机物堵塞。

目前，减压井在使用一定年限都需要洗井增流作业，然而现有的减压井洗井装置都存在以下缺点：

(1)常规洗井主要包括机械洗井和化学洗井两大类。对于泥皮、泥沙淤积堵塞反滤层等，均可采用机械洗井方法处理，常用设备包括活塞、水泵、空压机和冲孔器。机械洗井法是通过洗净设备产生的强大抽、压作用和冲击震荡作用冲洗破除井壁泥皮，并带出阻塞于含水层空隙和反滤层中的细粒物质。反复的冲压和震荡作用都会对井壁产生一定的破坏，在细粒含水层中洗井时，可能还会引起大量进砂。用空压机洗井作业时间长、成本较高，并且受地下水位深度的限制，更主要的是只有井壁表面的泥皮和污垢被清理，深层区域的颗粒并不容易清除。

(2)传统洗井设备体积都较大，十分笨重，运送极其不便。对于化学腐蚀、结垢和化学作用形成的堵塞(沉淀物，胶结物)，化学洗井效果远比机械洗井为佳。但是化学洗井使用的化学试剂大都具有一定的腐蚀性，在试剂的搬运和使用过程中对设备和施工人员都具有一定威胁，而且在使用过后对土层和地下水会造成二次污染。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种超声波洗井装置，以解决现有技术中的洗井装置无法有效清洗减压井的外壁及反滤层淤堵问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种超声波洗井装置，包括：超声波发生器、超声波换能器和声透镜；

所述超声波发生器与所述超声波换能器连接；

所述声透镜安装在所述超声波换能器上；

所述声透镜用于当所述超声波换能器下入减压井内的水位线以下后，对超声波聚焦，从而对所述减压井内泥垢进行超声波清洗。

可选地，所述超声波换能器为圆柱棒状，所述声透镜为多层环形结构并套装在所述超声波换能器上；每层环形结构包括多个相同部件；每个部件的内表面为圆柱面；每个部件的外表面为椭圆柱面；相邻两个部件对称轴切面之间的夹角为第一角度；各个部件连接面夹角为第一角度；各层部件对称轴切面夹角为第二角度。

可选地，所述声透镜包括8层环形结构；每层环形结构包括8个相同部件；每个部件相对于声透镜内柱面中心轴张角为45°，相邻两个部件对称轴切面之间的夹角为45°；各个部件连接面夹角为45°；每层部件的各个部件以22.5°交错连接。

可选地，还包括：支架；所述支架设置在所述减压井口上方；所述支架上设置有滑轮；所述超声波换能器通过缆绳与所述支架连接，并在所述滑轮带动下上下运动。

可选地，所述超声波发生器装载在地面上的专用车上；所述专用车上还包括：电源；

所述电源用于为所述超声波发生器供电；

所述专用车通过传输电缆与所述超声波换能器连接。

进一步地，还包括：回扬泵；

所述回扬泵与疏通管路连通；所述回扬泵用于通过疏通管路将所述减压井内的泥浆抽出。

可选地，还包括：井下照明监测系统；所述井下照明监测系统安装在所述疏通管路上，并与所述回扬泵邻近。

可选地，还包括：泥浆泵；所述泥浆泵与注入管路连通，所述泥浆泵用于向所述减压井底部注水。

可选地，还包括：监测传感器；所述超声波发生器包括控制系统；所述监测传感器设置在所述超声波换能器下方，并与所述控制系统相连。

可选地，所述控制系统包括主机和副机。

本实用新型的超声波洗井装置通过设置超声波发生器以完成对露天减压井清淤，洗井，增流作业。地面超声波发生器产生大功率的超声波脉冲电信号，由井下大功率发射型超声波换能器通过电缆将脉冲振荡电信号转换成机械动能声波，再通过声透镜对产生的超声波进行聚焦作用，作用与反滤层，增大作用距离及效率。超声波对减压井的泥垢，减压井的反滤层的细孔以及减压井底部的泥垢进行作用，对减压井的泥垢进行有效清洗，并且可以疏通反滤层的水路，实现对减压井壁的有效清理，打开水路通道，恢复减压井产水状态，进而提高减压井的实用效率和使用年限。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用来解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不正当限定。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种超声波洗井装置的示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种超声波洗井装置的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的声透镜局部结构示意图

图4为本实用新型实施例提供的声透镜部件聚焦声波示意图

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、传输电缆；2、专用车；3、主机；4、副机；5、清洗介质；6、超声波换能器；7、支架；8、缆绳；9、反滤层；10、井下照明监测系统；11、回扬泵、 12、疏通管路；13、超声波发生器；14、减压井；15、电源；16、注入管路； 17、泥浆泵；18、声透镜。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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例来详细说明本实用新型。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在为本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文所用的所以技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语，仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或他们的组合。

实施例

本实施例提供了一种超声波洗井装置，请参考图1，包括：超声波发生器 13、超声波换能器6和声透镜13；

超声波发生器13与超声波换能器6连接；

声透镜18安装在超声波换能器6上；

声透镜18用于当超声波换能器6下入减压井14内的水位线以下后，对超声波聚焦，从而对减压井14内泥垢进行超声波清洗。

进一步地，超声波换能器6为圆柱棒状，声透镜18为多层环形结构，套装在超声波换能器6上；声透镜18的每层环形结构包括多个部件；每个部件的内表面为圆柱面；每个部件的外表面为椭圆柱面；各层各个部件沿着超声波换能器6以第一旋转角度的正负值交替拼接排列。

优选地，如图2和图3所示，超声波换能器6为圆柱棒状，声透镜18包括 8层环形结构，每层环形结构包括8个完全相同的部件。每个部件的内表面为圆柱面,每个部件外表面为椭圆柱面；声透镜18内柱面的半径稍大于井下超声波换能器6的半径,使声透镜18刚好能套在超声波换能器6外面。声透镜18外表面为椭圆柱面组合，声透镜18的每个部件相对于声透镜内柱面中心轴的张角为 45°，声透镜18每个部件对称轴的切面之间夹角为45°；每个部件连接面夹角也为45°；声透镜18各层的各个部件沿着超声波换能器6分为若干段旋转22.5°交错排列，用于将超声波换能器6向四周发出的超声波定向聚焦，集中能量释放，扩大效率，增加清洗效果。图3以声透镜18的第一层L1和第二层 L2为例,声透镜18每个部件对称轴切面之间夹角α为45°；每个部件连接面夹角β也为45°每层部件对称轴切面夹角γ为22.5°。

可选地，超声波洗井装置，还包括：支架；支架设置在减压井口上方；支架上设置有滑轮；超声波换能器6通过缆绳与支架连接，并在滑轮带动下上下运动。

可选地，超声波发生器6装载在地面上的专用车上；专用车上还包括：电源；

电源用于为超声波发生器13供电；

专用车通过传输电缆与超声波换能器6连接。

进一步地，超声波洗井装置，还包括：回扬泵；

回扬泵与疏通管路连通；回扬泵用于通过疏通管路将减压井内的泥浆抽出。

可选地，超声波洗井装置，还包括：井下照明监测系统；进行照明监测系统安装在疏通管路上，并与回扬泵邻近。

可选地，超声波洗井装置，还包括：泥浆泵；泥浆泵与注入管路连通，泥浆泵用于向的减压井底部注水。

可选地，超声波洗井装置，还包括：监测传感器；超声波发生器13包括控制系统；监测传感器设置在超声波换能器6下方，并与控制系统相连。

进一步地，超声波发生器13中的控制系统包括主机和副机，用于产生大功率的超声波脉冲电信号，由井下大功率发射型超声波换能器6通过电缆将脉冲振荡电信号转换成机械动能声波。

进一步地，在清洗过程中，还可以使用清洗介质，例如清洗液等，清洗介质用于增加超声波的作用，清洗介质作为超声波清洗的添加剂，将淤泥抽走后且向减压井内灌水后，再将清洗介质倒入减压井内，以对经过超声波发生器的超声波清洗时的减压井外壁进行清洗。

本实施例还提供了一种超声波洗井装置，请参考图2，超声波装置包括位于地面上的专用车2，用以包括主机3和副机4的装载超声波发生器13。利用传输电缆1连接井下超声波换能器6以传输产生的大功率超声波脉冲电信号，超声波换能器6设置在井下，用缆绳8连接井口支架7，通过上下移动以对井壁泥垢进行超声波清洗。

在清洗过程中，超声波换能器6产生超声波，超声波对减压井14内的泥垢，减压井的反滤层9，减压井14底部的泥垢进行作用，对减压井14内的泥垢进行有效清洗，并且可以打通反滤层9的水路，实现对减压井外壁的有效清理，打开水路通道，恢复减压井14原始产水状态，从而提高减压井14的使用效率和使用年限。其中，超声波发生装置可以有效的通过清洗介质5的传导对减压井 14内外进行清洗，减压井14及反滤层9内的淤堵物及淤堵颗粒在超声波的作用下化整为零，疏通水路。

具体实施时，超声波换能器6为圆柱棒状，超声波换能器6沿减压井14的径向尺寸比减压井14的直径小。超声波发生器13位于井口附近以电缆1连接超声波换能器6。

声透镜18聚焦示意图如图4所示，超声波换能器6辐射的声波,经振源O 点、声透镜18传播至声透镜18与井中水的界面B点时,由于声透镜18材料的声速与井中水的声速不相等,声波发生折射。声波传播到水中后,其传播方向发生了改变。声波再经井中水由B点传播到井壁C点,同样由于水声速与反滤层9 声速不相等,声波再次发生折射,改变其传播方向,由C点向P点传播,聚焦于P 点。通过转动声透镜,可改变声波在岩层中的聚焦方向。声透镜18横向结构剖面结构如图3所示，每个部件对声透镜18内柱面中心轴的张角为45°。

在本实施例中，如图2所示，洗井装置还包括回扬泵11，回扬泵11通过疏通管路12与减压井14接通，使得减压井14中的淤堵物通过疏通管路排出。等超声波换能器6下降到底部时，启动泥浆泵17沿管路16注入清水冲洗底部淤泥和超声波作用落下的堵塞物。

在本实例中，如图2所示，洗井装置还可以包括电源15，电源15设置在专用车2里，以为超声波发生器13供电。

本实用新型的超声波洗井装置的使用方法可以为：

第一步，组配电源15，回扬泵11，井下照明监测系统10，超声波发生器 13，超声波换能器6，支架7。

第二步，通过地面上地控制装置启动电源15，超声波换能器6在支架7的支撑下进行下放，当下一定深度时上下移动超声波换能器6，超声波换能器6产生的超声波通过声透镜18聚焦，对减压井14外壁地泥垢进行扰动、打碎、打散，并且用井下照明监测系统10和回扬泵11对减压井作用地污垢沿管路12排出。

第三步，在支架7支撑下将超声波换能器6进一步向下移动相同尺寸的深度，同样上下移动超声波换能器6，利用声透镜18进行聚焦超声波，让超声波换能器6继续作用减压井14外壁，然后用井下照明监测系统10和回扬泵11将泥垢沿管路12排出。等超声波换能器6下降到底部时，启动泥浆泵17沿注水管路16注入清水冲洗底部淤泥和超声波作用落下的堵塞物。

其中，第二步和第三步重复依次进行直至减压井恢复至预定状态。

在实际操作过程中，对超声波发生器13、超声波换能器6等进行快速安装，安装结束后地面电源15启动，调节超声波发生频率，利用缆绳8吊起和传输电缆1连接超声波换能器6，超声波换能器6下入减压井14内水位线以下后，启动支架7上滑轮将超声波换能器6进行下放，回扬泵11随其同步下放。超声波系统产生的超声波通过声透镜18聚焦，会将内壁的泥垢进行扰动、打碎，打散，到反滤层9位置，超声波会通过清洗介质5传导到堵塞的位置，将堵塞物打散打碎，化整为零，将含水层水路完全打开，使其恢复原始产水能力。随着下放进行，回扬泵11会对内壁打散物进行抽吸处理，将杂质处理完成。当到达减压井14沉沙底部时，利用泥浆泵17将清水通过正循环的方式经过注入管路16压入减压井14内部，并重新回到水面，将残留的减压井内杂质完全携带干净，最后流程即为使用回扬泵11和泥浆泵17正反循环交替作业，将减压井14内恢复到原有状态。

本实用新型的超声波洗井装置有效的针对现有技术中无法有效的洗井，可以快速有效的作业。只需对整个井进行2-3次循环作业即可，能够有效的打开水路，恢复减压井原始产水状态，有效的解决外壁不能清理，产水状态不理想的情况，需要进行其他工序，属于一次性洗井方法，有效解决洗井费时情况，并且增流效果明显，能够有效的恢复使用年限比较久远的减压井产水能力。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型的超声波洗井装置实现了如下技术效果：

本实用新型的超声波洗井装置通过设置超声波发生器13、超声波换能器6 和声透镜18以使洗井装置完成对减压井14的清洗，本实用新型的超声波洗井装置，可以在井内淤泥和表层泥皮清理后对滤层及岩土层一定范围内的孔隙进行震动清洗，包括位于井口正上方的支架7，支架7用缆绳8悬挂超声波换能器 6，其中，超声波发生器13设置在专用车2上，超声波换能器6以支架7作为支撑，用缆绳8吊起伸入减压井14内，并对减压井外壁的泥垢进行清洗。在清洗过程中，将超声波换能器6在滤水管部位垂直上下移动。地面超声波发生器13产生大功率的超声波脉冲电信号，由井下大功率发射型超声波换能器6通过电缆将脉冲振荡电信号转换成机械动能声波，再通过声透镜18对产生的超声波进行聚焦作用，超声波对减压井14内的泥垢，减压井的反滤层9的细孔及减压井14外围附近的土体孔隙泥垢进行作用，对减压井14的泥垢进行有效清洗，并且可以打通反滤层9的水路，实现对减压井14井壁的有效清理，恢复减压井 14原始产水状态，进而提高了减压井14使用效率和使用年限。进一步地，由于超声波洗井为不间断进行，可通过监测系统随时监控，一旦发现有淤堵趋势，超声波换能器下方连接的监测传感器就向超声波发生器的控制系统发出指令开启超声波发生器，并立刻打开回扬泵，抽排出井中的堵塞物，保证洗井效率持续高效。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述图中的术语“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和先后次序。应该理解这样使用的数据在适当的条件下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如以除了在这里图示或者描述的那些以外的顺序实施。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的罗列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚的列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在…之上”、“在…上方”、“在…上表面”、“上面的”等。用来描述如如在图中所示的一个器件或者特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在途中所描述的方位之外的在使用和操作中的不同方位。例如如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或或构造上方”或“在其他器件或者构造之下”。因而示例性术语“在…上方”可以包括“在…上方”和“在…下方”两种方位。该器件也能以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波洗井装置，其特征在于，包括：超声波发生器、超声波换能器和声透镜；

所述超声波发生器与所述超声波换能器连接；

所述声透镜安装在所述超声波换能器上；

所述声透镜用于当所述超声波换能器下入减压井内的水位线以下后，对超声波聚焦，从而对所述减压井内泥垢进行超声波清洗。

2.根据权利要求1所述的超声波洗井装置，其特征在于，超声波换能器为圆柱棒状，所述声透镜为多层环形结构并套装在所述超声波换能器上；每层环形结构包括多个相同部件；每个部件的内表面为圆柱面；每个部件的外表面为椭圆柱面；相邻两个部件对称轴切面之间的夹角为第一角度；各个部件连接面夹角为第一角度；各层部件对称轴切面夹角为第二角度。

3.根据权利要求2所述的超声波洗井装置，其特征在于，所述声透镜包括8层环形结构；每层环形结构包括8个相同部件；每个部件相对于声透镜内柱面中心轴张角为45°，相邻两个部件对称轴切面之间的夹角为45°；各个部件连接面夹角为45°；每层部件的各个部件以22.5°交错连接。

4.根据权利要求1所述的超声波洗井装置，其特征在于，还包括：支架；所述支架设置在所述减压井口上方；所述支架上设置有滑轮；所述超声波换能器通过缆绳与所述支架连接，并在所述滑轮带动下上下运动。

5.根据权利要求1所述的超声波洗井装置，其特征在于，所述超声波发生器装载在地面上的专用车上；所述专用车上还包括：电源；

所述电源用于为所述超声波发生器供电；

所述专用车通过传输电缆与所述超声波换能器连接。

6.根据权利要求1所述的超声波洗井装置，其特征在于，还包括：回扬泵；

所述回扬泵与疏通管路连通；所述回扬泵用于通过疏通管路将所述减压井内的泥浆抽出。

7.根据权利要求6所述的超声波洗井装置，其特征在于，还包括：井下照明监测系统；所述井下照明监测系统安装在所述疏通管路上，并与所述回扬泵邻近。

8.根据权利要求1所述的超声波洗井装置，其特征在于，还包括：泥浆泵；所述泥浆泵与注入管路连通，所述泥浆泵用于向所述减压井底部注水。

9.根据权利要求1所述的超声波洗井装置，其特征在于，还包括：监测传感器；所述超声波发生器包括控制系统；所述监测传感器设置在所述超声波换能器下方，并与所述控制系统相连。

10.根据权利要求9所述的超声波洗井装置，其特征在于，所述控制系统包括主机和副机。

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