CS208171B2 - Method of distributing the quantity of water drawn in the well and device for executing the same - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA (13) POPIS VYNALEZU K PATENTU 208171 (11) (B2) (Sl (22 j Přihlášeno 07 01 75 (51) Int. Cl.3 E 03 B 3/08 (21) (P 7 108-75) Bí (32) (31) (33) Právo přednosti od 11 01 74(P 24 01 327.2) Německá spolková republika (40) Zveřejněno- 31 12 80 ÚtUD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (45) Vydáno 15 04 84 (T2)

Autor vynálezu FINK LEONHARD, FRANKFURT/M. (NSR) (W)

Majitel patentu KUNS1STOFFWERK GEBRÚDER ANGER GmbH & CO, MNICHOV(NSR) (54) Způsob rozdělování množství vody, vtahovaného do studně, a zařízení kprovádění způsobu 1

Vynález, se týká způsobu rozdělovánímnožství vody, vtahovaného do studně, přesco největší oblaisít plochy filtru za účelemzabraňování vysokým rychlostem- vody vespádovém, obvodu čerpadla odčerpávánímvody z vymezeného prostoru nacházejícího-se uvnitř studiničního filtru, do něhož vodapřitéká velkým počtem otvorů, jež jsou roz-děleny přes co největší plochu uvnitř stud-ničního filtru.

Vynález se také týká zařízení k prová-dění způsobu b čerpadlem, jež je uspořá-dáno uvnitř studně mimo oblast síudniční-ho filtru, a do něhož je přivedena vodatrubkou, těsně připojenou na čerpadlo, ježse táhne při mejmenším přes větší úsek dél-ky filtrové trubky a je opatřena otvorypro- vstup vody.

Skoro ve všech mimoevropGlkých, ale ievropských zemích světa je získávání vo-dy z -vrtaných studní částečně vlivem vše-obecně používaného způsobu vrtání, částeč-ně však vlivem velmi mocných vodonos-ných vnstev jemného písku, na něž se té-měř heiz výjimky naráží, velmi nehospodář -né, nebol z velkého počtu starých a t-akénově prováděných vrtů se čerpá písčitá vo-da. Pílsčitost vody přináší však s sebou ne-snáze, jejichž míra> způsobila již zastaveníve vzdělávání velkých zemědělských ploch. 2 V mnoha tropických zemích Afriky, Jižnía Siřední Ameriky nespadne často po koliklet ani kapka vody. Proto musí docházetk zavodňování spodní vedou, jestliže ne-jsou -k dispozici žádné říční toky. Vrtanéstudně, jejichž vody jsou trvale písčité, mu-sí se nahrazovat često již po několika máloletech p-rovozu novými vrty. Dopravní čer-padla, pracující v takových studnách, pod-léhají vlivem písčitosti velmi značnému o-potřehení a vyžadují tudíž především vyso-ké náklady na opravy a poté krajně před-časnou náhradu. Změnami ve vodonosnýchvrstvách uka-zuje se jejich postupné propa-dání. Pro trvalý odběr písku z nosné hmotyzemlského povrchu vznikají poklesy jpůdy,jejichž účinky jisou dostatečné známé.

Studně tohoto -druhu jsou nehospodárnéa doposud nebyla možnost pro nějakou do-datečnou změnu, jež by mohla zastavit pís-čitoist vody k dopravě čeppadleim.

Je známo, že byly činěny pokuisy zabránitpísčitosti vody !s pomocí přídavných filtrův přímém1 spojení s čerpadlem, ale filtraceuvnitř studny musela vést nezvratně k její-mu velmi rychlému zanesení pískem. Úkolem vynálezu je opatřit způsob a -za- řízení, jež umožňují čerpání vody z vrta- ných studní beiz písku.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá 208171 208171 3 v tom, že se doplňkové množství vody do-pravuje otvory, jejichž celková plocha pro-pustnosti závisí na zrnitosti obklopujícíhimoty a dopravovaném množství a určujese průtočným množstvím na plochu a ča-sovou jednotku snižující se na míru, při nížve vodoinosnýich vrstvách vlečné síly vodynepřekračují setrvačné síly písků a dopra-. vovaná voda teče za uchování přirozenéhoproudění až ke vstupu do, otvorů.

Podlstata zařízení k provádění způsobupodle vynálezu spočívá v tom, že trubka jevytvořena jako propustné těleso- uspořáda-né souose pod čerpadlem1 uvnitř studniční-bo filtru, přičemž propustnost, povrch adélka tělesa je funkcí náhradního -množ-ství dopravené vody, zrnitosti ve vodono-sné'vrstvě a druhu prstku.

Ostatní znaky vynálezu jsou uvedeny vjednotlivých podružných b-ode-cih definicejeho- předmětu. Tímto takzvaným- řízením- sacího prouduje tento proud ve svém vodorovném účinkuve studni udržován v odstupu od vodoin-os-iných vrstev a dopravní potřeba čerpadla!se rozděluje -stejnoměrně po délce studnič-iníího filtru tak, aby při -za-chování běžnéhozpůsobu pohybu vody z vodonotsných pískůnapříklad 5 mim/s, tedy bez působení sacího-proudu čerpadla, mohlo se vtahovat dostudny -takové množství vody, jež odpovídánejvětšímu -dopravoivané-mu množství čer-padlem. Řízení, tj. propustné těleso, se při-tom ve své -volné propustnosti určuje roz-měrově tak, aby se toto m-nožství vody k'dopravě čerpadlem- mohlo dostávat bez od-poru -do vnitřku řízení. Uvnitř tohoto říze-ní je tím tedy rychlost toku vody přizpůso-bena povaze čerpadla.

Toto- řízení pohybu v-ody ve vnitřku stud-ny zabraňuje současně víření vody ve stud-ni a udržuje ji v celé její hloubce před pro-sakováními vody, -zabraňuje tedy předčasné-mu zanesení -hlouběji položených částí filtrua vrtaná studna zůstává použitelná po ně-kolik desítiletí.

Potřebná celková délka takového řízenísacího proudu závisí -na- povaze studny avýkonu čerpadla a na základě těchto tech-nických údajů se dá vypočítat.

Vynález bude nyní blíže popsán na pří-kladě provedení podle výkresů, na nichžpředstavují:

Obr. 1 dílčí řez bokorysem: privku řízeníproudu nasávání, obr. 2 řez A — A na obr.1, obr. 3 studnu v průřezu š řízením- prou-du nasávání, obr. 4 variantu provedení po-dle obr. 3, obr. 5 další variantu provedenía obr. 6 schematické Uspořádání řízeníproudu nasávání v průřezu.

Obr. 1 ukazuje ve formě příkladu prvekřízení proudu nasávání, jak jsou tyto- prvkyupraveny zejména pro střední a větší vý-kony čerpadel, jenž se v provedení podlepříkladu v podstatě skládá ze dvou sou-středných štěrbinovitýc-h trubek 1, 2 s gra- 4 nulátovou výplní 3 mezi sebou, tj. tělesoo určité propustnosti.

Vnitřní trubka 1 je například z PVC shladkými vnitřními stěnami a je známýmzpůsobem opatřena příčnými štěrbinami la.Horní konec vnitřní trubky 1 je obloženpr|stencem 4, (například také z PVC), abytvořil masívní -spojovací vsuvku. Vnitřnístrana oblasti vsuvky zůstává hlad-ká a ne-ní opatřena štěrbinami. Dolní konec vnitřnítrubky 1 dodává styčnou plochu pro vsuv-ku nevyobrazeného tělesa následujícíhoprvku. Vsuvka, vytvářená nahoře. prsten-cem 4, je opatřena určitým počtem, závito-vých děr 5, jenž odpovídá obvodu trubky,nebo je k jejich posile navíc ještě vybave-na vlišovainými maticemi z kovu. Vnitřnítrubka 1 je -obklopena soustředně uspořá-danou vnější trubkou 2, zejména ze -stejné-ho materiálu, například rovněž z PVC, oponěkud větší|m- průměru a je rovněž o-patřena příčnými štěrbinami 2a, resp. 4a.Štěrbinová šířka činí maximálně asi 1 mim.Dolní konec vnější trubky 2 poskytuje spo-jovací hrdlo ve volném přilícování ke vsuv-ce následujícího prvku. Vnitřní průměr-vnější trubky 2 je asi o 50 mm -větší nežvnější průměr vnitřní trubky 1, a tím- po-skytovaný volný prostor je zasypáván gra-nulátovou výplní 3 z tvrdého materiálu, na-příklad granuláty z plastických hmot neboprosévaným a praným křemenným štěrkemanebo podobným materiálem. K hornímu adolnímu uzavření zasypaného prostoru slou-ží uzavírací prstence 6, 7. Závitové díry 8,vyvrtané poněkud větší, slouží ke vkládáníkovových šroubů. Nahoře je ještě umístěnpojistný ventil 9.

Obr. 2 ukazuje průřez privkejm řízení prou-du nasávání podle obr. 1. Vnitřní trubka 1,obklopená vnější trubkou 2 s granuláto-vouvrstvou 3, zajišťuje kromě toho pevnost,jež musí -být k dispozici pro přejímání rá-zového zatížení vlivem zapínání a vypínáníčerpadla. U řízení proudu nasávání s menším prů-měrem: může se provádět spojování jed-notlivých prvků také prostřednictvím závi-tových sp-ojů.

Obr. 3 ukazuje zamontování kompletníhořízení proudu nasávání do vrtané studny.Zapažení studny od horní hrany terénu až-k vadonos-né vrstvě pozůstává normálně zžele-aných plných trubek 10, na nichž jsounasazeny železné stud-niční filtry 11 buďtose závitovým- spojením nebo- navařené. Ta-kovéto stud-niční filtry 11 bývají většinouopatřeny velmi širokými štěrbinami. Dostudny je zamontováno čerpadlo- 12, napří-klad hřídeločerpadlo, prostřednictvím ve-dení 13 a jednotlivé prvky 14 až 19 řízeníproudu nasávání začínají v potřebné délcep-od čerpadlem- 12 a- zejména jsou s ním pří-mo spojeny. Prostřednictvím' vedení 20 na-spojích u prvků 14 až 19 je také zavěšenocelé řízení proudu -nasávání ve studni, aby 208171

S byla zajištěna jejich spolehlivá funkce. Ří-zení proudu nasávání je uzavřeno· na svémdolním, konci dinem 21 a prostřednictvímvedení 22 je dodatečně vystředěno. Zamon-tování jednotlivých prvků 14 až 19 řízeníproudu nasávání je usnadňováno a zajišťo-váno prostřednictvím pojistného prstence 6na horním konci podle obr. 1. Plné trubky10 se studničními filtry 11 ve studni jsouobklopeny štěrkovým násypem 23, jenž másloužit k zadržování vodonosných jemnýchpísčin 24. V důsledku soustředného zamon-tování řízení proudu nasávání a jeho pů-sobení, jež je popsáno dále podle obr. 6,zůstává prostor mezi vnitřkem, studny avnějšími stěnami prvků 14 až 19 řízení prou-du nasávání v průběhu čerpání vody čer-padlem 12 be,z písku.

Obr. 4 znázorňuje řízení proudu nasává-ní ve spojení s ponorným čerpadlem do vr-tané studny. Několikastupňové čerpadlovétěleso 25 s elektromotorem 26 a nasávacímotvorem mezi nimi je obklopeno pláštěm28, a to tak, že m,e'zi montážním celkemčerpadla a pláštěm 28 zůstává prlstencovitýprostor, aby se mohlo zdola čerpané množ-ství vody dostávat k nasávacímu otvoru 27.Mezi pláštěm 28 a plnou trubkou 29 sjtudnyje rovněž volný prostor, aby to nebylo napřekážku vodě, stojící nad čerpadlem, připoklesu vodní hladiny. Plášť 28 je na dol-ním konci nálevkovitě zúžen. Na toto zúže-ní 28a je nasazena přípojka 30 pro prvky14 až 19 řízení proudu nasávání. Montážnícelek čerpadla se nalézá uvnitř plných tru-bek 10 studny a první prvek 14 řízení prou-du nasávání začíná ve stejné hloubce s prv-ní trubkou studnuního filtru 11. Na stou-páním potrubí přípojky 30 je upraven čer-padlový kabel 31.

Obr. 5 ukazuje další variantu provedení,a to zamontování řízení proudu nasávánído studny, na jejímž vyvrtaném dně spo-čívají volně trubky studničního filtru 32skrze horní část plné trubky 33. K tomu jezapotřebí doplňku k provádění způsobu vetvaru těsnicí hlavy. Volný prostor 34 mezitrubkou studničního filtru 32 a větší částíplné trubky 33 nabývá spolehlivého utěsně-ní tím- způsobem, že na horní konec trubekstudničního filtru 32 je položena deska 35jako nosník pro prvky 14 až 19 řízení prou-du nasávání. Deska 35 má kruhovitý výřez 8 k volnému průchodu spojovací trubky 36.Další deisika 37, rovněž s kruhovitým výře-zem, je se spojovací trubkou 36 napříkladsvařena a opatřena zapuštěným třmenem38. Mezi oběma deskami 35, 37 se nalézápryžová manžeta 39, například ve tvaru ha-dice. Na spojovací trubce 36 je připevněnprvní pr-vek 14 řízení proudu nasávání aváha řízení zatěžuje pryžovou manžetu 39,čímž je dáno boční utěsnění .vůči horní čás-ti plné trubky 33.

Obr. 6 ukazuje schematické znázorněnízpůsobu účinnosti řízení proudu, nasávánípodle vynálezu s výpočtovým· příkladem.Na hřídelovém čerpadle 39 ,s dopravním vý-konem například 40 litrů za sekundu je na-montováno· devět prvků 40 až 48 'komplet-ního řízení proudu nasávání včetně potřeb-ných vedení- Každá jednotlivá délka získá-vá volný průtok vody 4,5 litru za sekundu,takže uvnitř celého řízení proudu naisá-váníje pro čerpadlo k dispozici dohromady 40,5litru za sekundu. Zamontováním řízení prou-du nasávání, navrhovaného podle vynále-zu, je nasávaný proud čerpadla omezovánve svém působení na vnitřní prcistor stud-ny, tedy na prostor uzavíraný řízením prou-du nasávání. Toto má za následek, že víře-ní, vyvolávaná sáním čerpadla, zůstávají o-meizena jenom na tento vnitřní prostor stud-ny a nešíří se dále štěrbinami ve filtrač-ních trubkách -ven do vodonosných vrstev,kde by způsobovaly vnikání píBlku do vrta-né studny. Příslušná· voda může rovnoměr-ně vnikat přes celou délku filtrační částiprotilehlé vůči řízení proudu nasávání. Tímje tedy bezpečně zabraňováno zesílenémuvnikání vody z nejvýše položené vodoínos-né vrstvy, jež se nalézá nejblíže nasávacíhootvoru čerpadla a způsobuje zeisíleiné spo-luunášení pí-sku. Voda je tedy odebíránataké z hlouběji uložených vodonosných vrs-tev.

Zařízení není samozřejmě omezeno· na po-psaný příklad provedení. Tak může být na-příklad místo dvou soustředných trubek sgranulátcvou výplní používáno samozřejlmětaké jiného tělesa s určitou propustností,například válcového tělesa, namísto· granu-látu nebo také místo obou soujstrednýchtrubek, pakliže těleso vykazuje dostatečnoupevnost.

Claims (10)

1. 208171 7 8 P Ř E D Μ Ε Τ

   1. Způsob rozdělování množství vody, vta-hovaného do studně, přes co největší ob-last plochy filtru za účelem, zabraňovánívysokým rychlostem vady ve spádovém ob-vodu. čerpadla odčerpáváním vody z vyme-zeného piroistoru nacházejícího ise uvnitřstudničního- filtru, do něhož veda přitékávelkým počtem otvorů, jež jsou rozdělenypřes co největší plochu uvnitř situidni&níhofiltru, vyznačený tím, že se doplňkové množ-ství vody dopravuje otvory, jejichž celkováplocha a propustnost závisí na zrnitosti ob-klopující hmoty a dopravovaném’ množstvía určuje se průtočným množstvím na plo-chu a časovou jednotku na míru, při níž vevodonosných vrstvách vlečné síly vody ne-překračují setrvačné síly písků a dopravo-vaná voda teče za uchování přirozenéhoproudění až ke vstupu do otvorů.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podlebodu 1, s čerpadlem·, jež je uspořádáno u-vnitř studny urmo oblast -studničníh-o filtrua do něhož je přivedena voda' trubkou, těs-ně připojenou ,na čerpadlo, jež se táhnepřinejmenším přes větší úsek délky filtrovétrubky a je opatřena otvory pro vstup vo-dy, vyznačené tím, že trubka je vytvořenajaik-o propustné těleso uspořádané souose'pod čerpadlem (12) uvnitř studničníhofiltru, přičemž propustnost, povrch a délkatělesa je funkcí náhradního množství do-pravené vody, zrnitosti ve vodonosné vrstvěa druhu, písku. VYNÁLEZU
3. 3. Zařízení podle bodu 2 vyznačené tím,že propustné těleso sestává z granulátoivévrstvy (3) mezi š-těrbinovitou vnitřní trub-kou (1) a štěrbiinovitou vnější trubkou (2).
4. 4. Zařízení podle bodu 2 nebo 3 vyzna-čené tím, že propustné těleso je sestavenoz jednotlivých prvků (14 až 19).
5. 5. Zařízení podle bodu 4 vyznačené tím,že jednotlivé prvky (14 až 19) jsou mezisebou spřaženy v tuhém spojení.
6. 6. Zařízení podle bodu 4 vyznačené tím,že jednotlivé prvky (14 až 19) jsou mezisebou spřaženy v pružném’ spojení.
7. 7. Zařízení podle bodů 4 až 6 vyznačenétím, že propustné těleso je připojeno přímona čerpadlo (12] sestávající z několika-stupňového čerpadlového tělesa (25), elek-tromotoru (26) a nasávacího otvoru (2.7)ležícího mezi nimi.
8. 8. Zařízení podle bodů 2 až 7 vyznačenétím, že propustné těleso- je na nejméně jed-nom místě opatřeno· středícími prostředky,například vedením (13, 20, 22).
9. 9. Zařízení podle bodů 2 až 8 vyznačenétím, že dolní konec propustného tělesa jeuzavřen dnem- (21).
10. 10. Zařízení podle bodů 2 až 9 vyznačenétím, že horní konec propustného tělesa jepřipojen na plášť (28), jenž v odstupu ob-klopuje čerpadlo (12) a je ve své horníčásti uzavřen poklopem. 2 listy výkresů Scverografia, n. p., závod 7, Most