ВОДОЗАБОРНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ КОЛОДЕЦ
WATER-INTAKE TUBULAR WELL

Изобретение относится к водоснабжению, в частности, из подземных источников. Может быть использовало и в других случаях, например, в технологических процессах.
Известно использование для водоснабжения водозаборных скважин (Авт. свид. №1211410, фиг.1, В.И.Лукьянов, 1983 г.). Они сооружаются значительного диаметра до 300 мм для размещения в них погружных насосов и аппаратуры управления ими. По этой причине велики расходы на сооружение скважин, очень большая металлоемкость обсадных труб.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является абиссинский колодец (О.Н Долин. Колодцы и скважины своими руками, 1988, рис.18 и 19). Он представляет собою стальную перфорированную трубу малого диаметра, в 5…10 раз меньше диаметра водозаборной скважины. Эта труба или забивается в грунт при наличии острого наконечника, или устанавливается в уже готовое отверстие в грунте. С дневной поверхности эта труба вакуумируется насосом. Такой водозаборный колодец снижает расходы на его сооружение до минимума. Но его недостаток заключается в малой высоте подъема воды в 7…8 метров.
Задача изобретения - увеличение высоты подъема воды из водозаборного трубчатого колодца при использовании вакуумирования.
Технический результат достигается тем, что трубчатый колодец, содержащий в грунте перфорированную трубу, размещенную перфорацией на участке водоносного горизонта и соединенную верхним концом со всасывающим каналом вакуумного насоса, согласно изобретению в качестве вакуумного насоса использован водокольцевой вакуумный насос без дополнительной оснастки для принудительного обмена воды в корпусе насоса, а его нагнетательный канал соединен с нагнетательным трубопроводом, имеющим вертикальный участок и идущим к потребителю воды, водоподъемная труба водозаборного трубчатого колодца снабжена центральной воздухоподающей трубкой, перфорированной на ее нижнем конце вдоль по образующей с увеличением диаметра отверстий в направлении сверху вниз. При этом для вакуумирования водозаборного трубчатого колодца используется лишь фрагмент водокольцевого вакуумного насоса в виде корпуса с размещенным в нем эксцентрично лопастным рабочим колесом.
Водозаборный трубчатый колодец изображен на прилагаемом к описанию чертеже.
Водозаборный трубчатый колодец содержит фрагмент водокольцевого вакуумного насоса 1, включающий рабочее колесо 2, эксцентрично установленное в корпусе насоса, водяное вращающееся кольцо 3, всасывающий канал 4, рабочие камеры 5, нагнетательный канал 6.
Всасывающий канал 4 соединен с водоподъемной трубой, а нагнетательный канал 6 с нагнетательным трубопроводом 8, имеющим вертикальный участок 9. Водоподъемная труба 7 трубчатого колодца снабжена центральной воздухоподающей трубкой 10. Нижний конец трубки 10 перфорирован по образующей с увеличением диаметра отверстий 11 в направлении сверху вниз. Площадь поперечного сечения соседних отверстий разнится предпочтительно в 5 раз и более. Расстояние между соседними отверстиями предпочтительно один метр и более.
Водокольцевой трубчатый колодец работает следующим образом. В водоподъемную трубу 7 колодца опускается центральная воздухоподающая трубка 10 таким образом, чтобы верхнее отверстие радиальной перфорации 11 располагалось примерно на статическом уровне свободной поверхности воды в колодце. Затем включается в работу водокольцевой насос 1. Когда эксцентрично установленное рабочее лопастное колесо 2 начинает вращаться, то водяное кольцо 3 тоже вращается и располагается концентрично корпусу 1. При этом между зубьями колеса формируются рабочие камеры 5. По направлению вращения рабочего колеса 2 объем рабочей камеры 5 сначала увеличивается из-за отхода слоя воды. Это понижает давление в рабочей камере 5, а соответственно и в водоподъемной трубе 7. В центральной воздухоподающей трубке 10 возникает перепад давления, направленный вниз. За счет этого атмосферный воздух движется через перфорацию 11 внутрь подъемной трубы 7 и, увлекая за собой воду, поднимается через вакуумный водокольцевой насос 1 на дневную поверхность по нагнетательному трубопроводу 8. Вертикальный участок трубопровода своим гидравлическим сопротивлением притормаживает вбрасываемый поток. Часть жидкости не доходит до выхода и из-за снижения скорости возвращается в корпус насоса. Это предотвращает полный выброс воды из корпуса насоса в момент запуска, когда порция воды из водоема еще не дошла до корпуса насоса. Из потока, вышедшего в атмосферу, воздух выделяется из воды и уходит в атмосферу, а вода складируется в сборной емкости. По мере опускания динамического уровня воды в колодце опускается и свободная поверхность воды в центральной воздухоподающей трубке. При этом обнажаются нижерасположенные отверстия перфорации в воздухоподающей трубке, имеющие больший поперечный размер. По законам гидравлики при разветвленных сетях поток распределяется обратно пропорционально гидравлическому сопротивлению в каналах. Поэтому при обнажении нижерасположенных отверстий перфорации большего поперечного размера основная масса воздушного потока устремляется через них. При этом аэрируется весь столб воды в водоподъемной трубе от динамического уровня до вакуумного насоса. Это облегчает подъем воды и резервирует остаточную энергию вакуума для наращивания высоты подъема воды.
Таким образом, удается поднимать воду на несколько десятков метров и более.