(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (2 2) Datazgłoszenia: (21) Numer zgłoszenia: (51) IntCl6: F04F 1/08 (54) Urządzenie do wydobywania cieczy z otworów studziennych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 16/96 (73) Uprawniony z patentu: Leszczyńska Fabryka Pomp Spółka z o.o., Leszno, PL (72) Twórcy wynalazku: Jerzy Pawłowski, Leszno, PL Ewa Stoczczak, Leszno, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/99 (74) Pełnomocnik: Sajewski Przemysław PL B1 (57)1. Urządzenie do wydobywania cieczy z otworów studziennych mające część głębinową umieszczoną w studni zawierającą cylinder z tłokiem oraz wyposażone w rurę roboczą do dostarczania czynnika roboczego do cylindra połączoną od góry z tym cylindrem i rurę wydobywczą do wyprowadzania cieczy poza studnię, znamienne tym, ze m a część nawierzchniową (1) usytuow a- ną na powierzchni terenu zbudowaną z napędzanego tłoka tłoczącego (6) umieszczonego w cylindrze (7) znajdującym się w obudowie (8) i połączonym dolną częścią z rurą zalewową (12) i ru rą boczną (13) zakończoną zaworem zwrotnym (14), a cylinder (19) z tłokiem ssą co-tłoczącym (18) części głębinowej (2) znajdują się w zamkniętym od góry i dołu zbiorniku (20) mającym w dolnej części element sprężysty (26), natom iast rura robocza (4) umieszczona jest w rurze wydobywczej (5), zaś powierzchnia prześwitu pomiędzy rurą roboczą (4) a wydobywczą (5) w przekroju poprzecznym jest co najmniej równa powierzchni przekroju poprzecznego ru ry roboczej (4), przy czym rura robocza (4) łączy cylinder (7) części nawierzchniowej (1) z cylindrem (19) części głębinowej (2) tworząc wraz z ruram i, boczną (13) i zalewową (12) układ roboczy, a rura wydobywcza (5) łączy obudowę (8) części nawierzchniowej (1) poprzez pokrywę montażową (30) ze zbiornikiem (20) części głębinowej (2) tworząc układ wydobywczy Fig 1

2 Urządzenie do wydobywania cieczy z otworów studziennych Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do wydobywania cieczy z otworów studziennych mające część głębinową umieszczoną w studni zawierającą cylinder z tłokiem oraz wyposażone w rurę roboczą do dostarczania czynnika roboczego do cylindra połączoną od góry z tym cylindrem i rurę wydobywczą do wyprowadzania cieczy poza studnię, znamienne tym, że ma część nawierzchniową (1) usytuowaną na powierzchni terenu zbudowaną z napędzanego tłoka tłoczącego (6) umieszczonego w cylindrze (7) znajdującym się w obudowie (8) i połączonym dolną częścią z rurą zalewową (12) i rurą boczną (13) zakończoną zaworem zwrotnym (14), a cylinder (19) z tłokiem ssąco-tłoczącym (18) części głębinowej (2) znajdują się w zamkniętym od góry i dołu zbiorniku (20) mającym w dolnej części element sprężysty (26), natomiast rura robocza (4) umieszczona jest w rurze wydobywczej (5), zaś powierzchnia prześwitu pomiędzy rurą roboczą (4) a wydobywczą (5) w przekroju poprzecznym jest co najmniej równa powierzchni przekroju poprzecznego rury roboczej (4), przy czym rura robocza (4) łączy cylinder (7) części nawierzchniowej (1) z cylindrem (19) części głębinowej (2) tworząc wraz z rurami, boczną (13) i zalewową (12) układ roboczy, a rura wydobywcza (5) łączy obudowę (8) części nawierzchniowej (1) poprzez pokrywę montażową (30) ze zbiornikiem (20) części głębinowej (2) tworząc układ wydobywczy. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tłok tłoczący (6) ma od góry tłoczysko (15) połączone z ramieniem (16) układu dźwigniowego (17). 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawór zwrotny (14) rury bocznej (13) umieszczony jest w obudowie (8) i położony poniżej poziomu wylotu (11) cieczy z obudowy (8). 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiornik (20) zamknięty jest od góry kołnierzem (22), w którym osadzone są zawory zwrotne (24) i zawór zalewowy (25), a od dołu dennicą (21) z zaworem zwrotnym (23). 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element sprężysty (26) ma postać sprężyny (27) położonej pomiędzy dnem (28) tłoka ssąco-tłoczącego (18) a dennicą (21). 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element sprężysty (26) ma postać walca (29) z materiału sprężystego, korzystnie z elastomeru umieszczonego górną częścią w cylindrze (19), a dolną częścią położonego na dennicy (21), przy czym element sprężysty (26) w postaci walca (29) stanowi jednocześnie tłok ssąco-tłoczący (18). 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rury, robocza (4) i wydobywcza (5) mają postać elastycznych węży wykonanych z tworzywa sztucznego, korzystnie z polietylenu. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że końcówki rury roboczej (4) i wydobywczej (5) są połączone z odpowiednimi częściami urządzenia za pomocą szybkozłączek (31). * * * Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wydobywania cieczy z otworów studziennych przeznaczone do pompowania cieczy z różnych głębokości. Urządzenie ma głównie zastosowanie do wydobywania wody z głęboko położonych warstw wodonośnych. Najczęściej do wydobywania cieczy z dużych głębokości stosuje się elektryczne pompy głębinowe oraz pompy wyporowe. Przedstawione w polskim opisie patentowym nr urządzenie do wydobywania wody z otworów studziennych zbudowane jest z części głębinowej usytuowanej w studni. Część głębinowa zawiera cylinder, w którym umieszczona jest osiowo część dolna rury wydobywczej wystającej górnym końcem ponad powierzchnię terenu. Wewnątrz od dołu rury wydobywczej zainstalowany jest zawór zwrotny, natomiast na zewnątrz

3 zamocowany jest pierścień z otworami stanowiący zawór zwrotny, zamykany znajdującym się wewnątrz cylindra pływającym tłokiem. Tłok ten ma postać pierścienia opasującego rurę wydobywczą. Do dolnej części cylindra zakończonego zaworem zwrotnym przymocowana jest perforowana rura. Cylinder od góry połączony jest z rurą roboczą przeznaczoną do dostarczania płynu roboczego do cylindra. Koniec rury roboczej wystający ponad powierzchnię terenu jest zaopatrzony w zawór wielodrogowy i czujniki ciśnienia, Poprzez tłoczenie powietrza rurą roboczą do cylindra następuje przemieszczanie tłoka powodujące pobieranie i wytłaczanie wody rurą wydobywczą poza otwór studzienny. Wymienione urządzenia wykorzystują prąd elektryczny doprowadzany bezpośrednio do pompy znajdującej się w studni lub czynnik roboczy w postaci sprężonego powietrza dostarczanego z instalacji naziemnych do części głębinowej umieszczonej w otworze studziennym. Mają one jednak ograniczone zastosowanie. Trudno bowiem wykorzystywać znane urządzenia do wydobywania wody ze studni znajdujących się na obszarach odludnych, pozbawionych energii elektrycznej i jakiejkolwiek infrastruktury umożliwiającej zainstalowanie i napędzanie tych urządzeń. Z uwagi na wysokie koszty związane z technicznym uzbrojeniem terenu i wyposażeniem urządzeń wydobywczych w dodatkowy specjalistyczny sprzęt jak np. sprężarki, instalacje pneumatyczne, aparaty kontrolne, w wielu wypadkach rezygnuje się z prowadzenia odwiertów i dostarczania wody dla celów użytkowych i potrzeb indywidualnych odbiorców, ze szkodą dla rozwoju danego rejonu i warunków bytowych mieszkańców. Ponadto znane urządzenia mają skomplikowaną budowę, a ich stosowanie wymaga odpowiednio przygotowanych studni przyczyniając się do zwiększenia kosztów wykonania studni i prowadzenia specjalistycznego serwisu. W celu wyeliminowania powyższych niedogodności opracowano urządzenie do wydobywania cieczy, zwłaszcza z dużych głębokości charakteryzujące się niezależnym od energii elektrycznej napędem nawierzchniowym i wykorzystujące ciecz jako czynnik roboczy. Istota urządzenia polega na tym, ze składa się z dwóch części połączonych zespołem rur wypełnionych cieczą, przy czym ciecz znajdująca się w rurze roboczej tworzy cięgno do przenoszenia napędu od części nawierzchniowej do części głębinowej. Część nawierzchniowa usytuowana na powierzchni terenu zbudowana jest z napędzanego tłoka tłoczącego umieszczonego w cylindrze znajdującym się w obudowie. Cylinder dolną częścią połączony jest z rurą zalewową wystającą ponad obudowę i z rurą boczną zakończoną zaworem zwrotnym znajdującym się w obudowie poniżej poziomu wylotu cieczy z obudowy. Tłok tłoczący ma od góry tłoczysko połączone z ramieniem układu dźwigniowego. Cylinder z tłokiem ssąco-tłoczącym części głębinowej umieszczone są w zamkniętym od góry i dołu zbiorniku. Zbiornik zamknięty jest od góry kołnierzem, w którym osadzone są zawory zwrotne i zawór zalewowy, a od dołu dennicą, w której zainstalowany jest zawór zwrotny. Zbiornik wyposażony jest w element sprężysty umieszczony w jego dolnej części. Element sprężysty ma postać sprężyny położonej pomiędzy dnem tłoka ssąco-tłoczącego a dennicą. W innym wykonaniu element sprężysty jest wykonany w postaci walca z materiału sprężystego, korzystnie z elastomeru umieszczonego górną częścią w cylindrze a dolną częścią położonego na dennicy, przy czym w tym wykonaniu element sprężysty stanowi jednocześnie tłok ssąco-tłoczący. Zespół rur jest tak zbudowany, że rura robocza umieszczona jest w rurze wydobywczej. Powierzchnia prześwitu pomiędzy rurą roboczą a rurą wydobywczą w przekroju poprzecznym jest co najmniej równa powierzchni przekroju poprzecznego rury roboczej. Rura robocza łączy cylinder części nawierzchniowej z cylindrem części głębinowej, tworząc wraz z rurą boczną i zalewową układ roboczy, zaś rura wydobywcza łączy obudowę części nawierzchniowej poprzez pokrywę montażową ze zbiornikiem części głębinowej tworząc układ wydobywczy. Rury, robocza i wydobywcza mają postać elastycznych węży wykonanych z tworzywa sztucznego, korzystnie z polietylenu. Końcówki rury roboczej i wydobywczej są połączone z odpowiednimi częściami urządzenia za pomocą szybkozłączek Urządzenie ma prostą budowę. Konstrukcja poszczególnych części ułatwia transport, a następnie montaż urządzenia na miejscu przeznaczenia. Zastosowanie zbiornika osłaniającego tłok ssąco-tłoczący z cylindrem w części głębinowej oraz zespołu rur do wydobywania i transportowania cieczy pozwala na eksploatowanie urządzenia w studni berrur okładzinowych.

4 Po dokonaniu odwiertu i zabezpieczeniu rurami okładzinowymi oraz umieszczeniu w otworze studziennym części głębinowej urządzenia, można wyciągnąć zainstalowane rury okładzinowe i wykorzystać je do wykonania następujących studni, co zdecydowanie obniża koszt wykonania studni. Elastyczne rury łączące dwie części urządzenia mogą być dostarczone w postaci zwiniętych węży, a dostosowanie ich długości do danej studni następuje po umieszczeniu rur wraz z częścią głębinową w otworze studziennym. Zastosowanie w obudowie części nawierzchniowej rury bocznej z zaworem zwrotnym umożliwia samoczynne uzupełnianie ewentualnych ubytków cieczy w układzie roboczym. Element sprężysty umieszczony na dole zbiornika części głębinowej powoduje podnoszenie słupa cieczy w układzie roboczym. Z uwagi na niski koszt wykonania urządzenia oraz jego pracę nie wymagającą zasilania energią elektryczną, urządzenie według wynalazku może znaleźć szerokie zastosowanie do wydobywania cieczy w różnych warunkach terenowych. Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie w przekroju podłużnym, a fig 2 - element sprężysty w postaci walca w położeniu górnym. Urządzenie do wydobywania cieczy z otworów studziennych składa się z części nawierzchniowej 1 usytuowanej na powierzchni ziemi i części głębinowej 2 umieszczonej w otworze studziennym w warstwie wodonośnej połączonych zespołem rur 3 zawierającym rurę roboczą 4 umieszczoną w rurze wydobywczej 5. Powierzchnia prześwitu pomiędzy rurą roboczą 4 a wydobywczą 5 w przekroju poprzecznym jest co najmniej równa powierzchni przekroju poprzecznego rury roboczej 4. Rury, robocza 4 i wydobywcza 5 stanowią elastyczne węże wykonane z polietylenu. Część nawierzchniowa 1 zbudowana jest z tłoka tłoczącego 6 osadzonego suwliwie w cylindrze 7 umieszczonym w obudowie 8 osłoniętej od góry pokrywą 9 W górnej części ściany bocznej 10 obudowy 8 znajduje się wylot 11 cieczy, natomiast cylinder 7 dolną częścią połączony jest z rurą zalewową 12 wystającą ponad pokrywę 9 i rurą boczną 13 zakończoną zaworem zwrotnym 14 położonym poniżej poziomu wylotu cieczy z obudowy 8. Tłok tłoczący 6 ma od góry tłoczysko 15 połączone z ramieniem 16 układu dźwigniowego 17 napędu. Część głębinowa 2 zbudowana jest z tłoka ssąco-tłoczącego 18 osadzonego suwliwie w cylindrze 19 umieszczonym w zbiorniku 20 zamkniętym od dołu płaską dennicą 21 i od góry kołnierzem 22. W dennicy 21 znajduje się zawór zwrotny 23, poprzez który zasysana jest do zbiornika 20 woda z warstwy wodonośnej, a w kołnierzu 22 zainstalowane są zawory zwrotne 24 i zawór zalewowy 25. W dolnej części zbiornika 20 umieszczony jest element sprężysty 26. Element sprężysty 26 wykonany jest w postaci sprężyny 27 położonej pomiędzy dnem 28 tłoka ssąco-tłoczącego 18 a dennicą 21. W innym wykonaniu element sprężysty 26 ma postać walca 29 z materiału sprężystego np. elastomeru umieszczonego górnym końcem w cylindrze 19, a dolnym położonego na dennicy 21, przy czym w tym przypadku element sprężysty 26 stanowi jednocześnie tłok ssąco-tłoczący 18. Do kołnierza 22 przymocowana jest rozłącznie pokrywa montażowa 30 stanowiąca komorę pośrednią na przedłużeniu zbiornika 20 części głębinowej 2. Cylinder 7 części nawierzchniowej 1jest połączony rurą roboczą 4 z cylindrem 19 części głębinowej i wraz z rurą zalewową 12 i boczną 13 tworzą układ roboczy do wydobywania wody, a obudowa 8 części nawierzchniowej 1 i zbiornik 20 wraz z pokrywą montażową 30 części głębinowej 2 ' są połączone poprzez rurę wydobywczą 5 tworząc układ wydobywczy do transportowania wody ze studni na powierzchnię. Do połączenia końcówek rury roboczej 4 i wydobywczej 5 z odpowiednimi częściami urządzenia służą szybkozłączki 31. Po dostarczeniu wszystkich elementów urządzenia na miejsce przeznaczenia następuje ich montaż i przygotowanie do eksploatacji. W tym celu zalewa się zbiornik 20 części głębinowej 2, łączy dolny koniec rury roboczej 4 z cylindrem 19, a po przykręceniu pokrywy montazowej-30 łączy się z mą dolny koniec rury wydobywczej 5. Następnie umieszcza się część głębinową 2 w otworze studziennym, rury 4, 5 ucina się ponad powierzchnią terenu i łączy się cylinder 7 części nawierzchniowej 1 z wystającym końcem rury roboczej 4 oraz później obudowę 8 części nawierzchniowej 1 z rurą wydobywczą 5. Po zalaniu wodą układu roboczego następuje eksploatacja urządzenia. Ruchy napędzanego tłoka tłoczącego 6 części nawierzchniowej 1 są przenoszone poprzez cięgno wodne na tłok ssąco-tłoczący 18 części głębinowej 2, przy czym ruch w dół tłoka tłoczącego 6 powoduje przesunięcie do dołu tłoka ssąco-tłoczącego 18, natomiast

5 ruch w górę tłoka ssąco-tłoczącego 18 następuje w wyniku oddziaływania na niego sprężyny 27. W przypadku zastosowania elementu sprężystego 26 w postaci walca 29 z elastomeru funkcje tłoka ssąco-tłoczącego 18 i sprężyny 27 zastępuje walec 29, który na skutek nacisku cięgna wodnego zmniejsza swoją wysokość ulegając spęczeniu, zaś po odjęciu nacisku rozprężając się powraca do położenia pierwotnego w cylindrze 19. W wyniku tych ruchów następuje zasysanie i pobieranie wody z warstwy wodonośnej do zbiornika 20 oraz jej transportowanie do obudowy 8 części nawierzchniowej 1, skąd wylotem 11 woda jest wyprowadzana na zewnątrz. Ewentualne ubytki wody w układzie roboczym są uzupełniane częścią wydobywanej wody, która wpływa poprzez zawór zwrotny 14 rurą boczną 13 do cylindra 7.

6 Fig. 2 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.