PL211792B1 - Sposób czerpania wody z ujęć głębinowych i studnia głębinowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób czerpania wody i studnia głębinowa ujmująca wody podziemne.

W znanych i powszechnie stosowanych rozwiązaniach eksploatacji studni głębinowych głowica studni zapewnia połączenie studni z atmosferą. W wyniku tego nad zwierciadłem wody w studni panuje zawsze ciśnienie atmosferyczne. Jeżeli zwierciadło wody w studni opada w wyniku rozpoczęcia poboru wody ze studni, to do studni zasysane jest powietrze przez otwory w głowicy. Jeśli zwierciadło wody w studni podnosi się w wyniku zaprzestania poboru wody powietrze jest wypychane ze studni.

Znane rozwiązanie wykazuje szereg niedogodności. Woda czerpana ze studni uzyskuje kontakt z powietrzem. W wyniku tego rozpoczyna się proces utleniania rozpuszczonego w wodzie ż elaza, które po utlenieniu przyjmuje postać nierozpuszczalną w wodzie tworząc zawiesinę. Zawiesina ta powoduje osady na pompie głębinowej, w rurociągu tłocznym i armaturze zainstalowanej na tym rurociągu. W stosowanym rozwiązaniu wymagane jest zabezpieczenie przed odkryciem wlotu do pompy, aby pompa nie czerpała powietrza wraz z wodą.

W celu wyeliminowania powyższych niedogodności opracowano sposób czerpania wody z ujęć głębinowych i studnię do realizacji tego sposobu.

Sposób czerpania wody z ujęć głębinowych według wynalazku polegający na wydobywaniu wody, charakteryzuje się tym, że w czasie gdy zwierciadło wody w studni podnosi się w wyniku zaprzestania poboru wody, odprowadza się gazy ze studni do atmosfery, natomiast gdy zwierciadło wody w studni opada w wyniku poboru wody ze studni, blokuje się dopływ powietrza do studni z atmosfery. Studnia głębinowa według wynalazku mająca szczelną kolumnę rur studziennych, charakteryzuje się tym, że wyposażona jest w szczelną głowicę zamykającą od góry kolumnę rur studziennych. Głowica ta posiada króciec, który jednokierunkowo łączy przestrzeń wewnątrz studni z atmosferą poprzez zawór zwrotny zainstalowany na tym króćcu.

Rozwiązanie według wynalazku stwarza szereg korzyści.

Woda czerpana ze studni nie styka się z powietrzem, co wyklucza możliwość wydzielania się żelaza w instalacji wody surowej. Poprawie ulegają warunki poboru wody ze złoża, gdyż podciśnienie występujące w studni kompensuje spadek ciśnienia na zafiltrowaniu studni. Nie zachodzi potrzeba zabezpieczenia pompy przed odkryciem wlotu, ponieważ nie ma niebezpieczeństwa pobierania powietrza razem z wodą. Nie zachodzi potrzeba regulacji wydajności pompy, aby nie nastąpiło okrycie wlotu, gdyż w przypadku wzrostu podciśnienia w studni pompa samoczynnie zmniejsza wydajność przechodząc do pracy na charakterystyce kawitacyjnej.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pokazano studnię głębinową w ujęciu schematycznym.

Sposób czerpania wody z ujęć głębinowych według wynalazku polegający na wydobywaniu wody charakteryzuje się tym, że w czasie gdy zwierciadło wody w studni podnosi się w wyniku zaprzestania poboru wody, poprzez zawór zwrotny 3 odprowadza się gazy ze studni do atmosfery. Natomiast w czasie gdy zwierciadło wody w studni opada w wyniku poboru wody ze studni, zaworem zwrotnym 3 blokuje się dopływ powietrza do studni z atmosfery.

Studnia głębinowa według wynalazku przeznaczona do realizacji opisanego sposobu ma szczelną kolumnę rur studziennych 1 zamkniętą od góry szczelną głowicą 2. Głowica 2 umożliwia jednokierunkowe połączenie studni z atmosferą poprzez zawór zwrotny 3 zainstalowany na króćcu wychodzącym ze szczelnej głowicy 2.

Zawór zwrotny 3 umożliwia odgazowanie studni, gdy ciśnienie w studni będzie wyższe od atmosferycznego. Natomiast zapobiega zasysaniu powietrza do studni w sytuacji jeżeli zwierciadło wody w studni opada w wyniku rozpoczęcia poboru wody ze studni, gdyż powstaje w niej podciś nienie.

Rozwiązanie według wynalazku ma szczególnie istotne znaczenie dla ujęć głębinowych z płytkich warstw wodonośnych.

Przykładem zastosowania wynalazku może być ujęcie wody z warstwy wodonośnej położonej na głębokości od 7 do 10 m poniżej poziomu terenu. Poziom wody w studni zafiltrowanej w tej warstwie wodonośnej stabilizuje się 5 m poniżej poziomu terenu. Aby dobrze zafiltrować studnię znanymi metodami, filtr nie powinien być krótszy niż 2 m. W takiej sytuacji pomiędzy górną krawędzią filtra a statycznym zwierciadłem wody pozostaje 3 m. Ponieważ pompa głębinowa powinna być ulokowana nad górną krawędzią filtra, pomiędzy statycznym zwierciadłem wody a wlotem do pompy pozostaje 2 m.

PL 211 792 B1

Jest to za mało na pokonanie oporu na zafiltrowaniu i spadku ciśnienia w złożu wskutek tworzącego się leja depresyjnego.

Stosując rozwiązanie według wynalazku dopuszcza się obniżenie zwierciadła wody w studni do wlotu pompy, gdyż pompa nie będzie pobierała powietrza razem z wodą. W związku z tym zwierciadło wody w studni w czasie pracy pompy może osiągnąć 7 m poniżej poziomu terenu. W tej sytuacji wzrost objętości nad zwierciadłem wody w studni będzie odpowiadał różnicy zwierciadeł wody, statycznego 5 m i dynamicznego 7 m.

Ze wzoru na izotermiczną przemianę gazową PV = const. można obliczyć, że w studni wystąpi podciśnienie około 3 m słupa wody. Łącznie więc z ciśnieniem statycznym 2 m słupa będzie do dyspozycji 5 m słupa wody. Taka dyspozycja może być już wystarczająca na pokonanie depresji w złożu i oporu na zafiltrowaniu studni.

Claims (2)

1. Sposób czerpania wody z ujęć głębinowych polegający na wydobywaniu wody, znamienny tym, że w czasie gdy zwierciadło wody w studni podnosi się w wyniku zaprzestania poboru wody, odprowadza się gazy ze studni do atmosfery, natomiast gdy zwierciadło wody w studni opada w wyniku poboru wody ze studni, blokuje się dopływ powietrza do studni z atmosfery.

2. Studnia głębinowa mająca szczelną kolumnę rur studziennych, znamienna tym, że wyposażona jest w szczelną głowicę (2) zamykającą od góry kolumnę rur studziennych (1), przy czym głowica (2) posiada króciec łączący przestrzeń wewnątrz studni z atmosferą, na którym zainstalowany jest zawór zwrotny (3).