Текст книги "Инструменты и оборудование для колодца"

Как установить в скважине фильтры и поднять воду

Чтобы скважина нормально работала, необходимо в ней правильно установить фильтр. Для этого точно измеряют глубину скважины, считая от настила над шурфом до забоя. Фильтр опускают на колонне штанг или труб, длина которых с фильтром должна равняться ранее измеренной глубины скважины. Лучше всего опустить фильтр на водоподъемных трубах. Если скважина засорена, то ее предварительно очищают с помощью желонки. Опустив фильтр, его обнажают, поднимая обсадные трубы на общую высоту отстойника фильтра. Фильтровая колонна на штангах опускается в скважину тогда, когда обсадные трубы использую для постановки на них водоподъемника либо в случае отсутствия труб одинакового с фильтром диаметра и муфт с левой резьбой.

Когда фильтр опускают, вращать штангу не следует. Установив его, поднимают обсадные трубы для того, чтобы обнажить фильтр вместе с обсадной колонной. Если щели фильтра засоряются водой или покрываются солями, окисью железа и т. д., его необходимо поднять и очистить, прочистить скважину желонкой и промыть водой.

Воду из скважины поднимают при помощи штангового насоса. Штанговый насос состоит из колонны водоподъемных труб, насосного цилиндра, комплекта штанг и надземного ручного или машинного (с помощью балансира) приводного механизма. Поднимая воду, насосный цилиндр опускается в скважину на колонне водоподъемных труб, которые крепят у устья скважины стальными хомутами или на специальный фланец. В воду насосный цилиндр погружается ниже постоянного уровня воды. Это необходимо для того, чтобы нижний всасывающий дисковой или шариковый клапан 10 не мог выступать из-под воды во время откачки На верхнем конце водоподъемных труб крепится сальник 5.

Опустив насосный цилиндр на нужную глубину, на штангах опускается поршень с таким расчетом, чтобы он не доходил до нижнего капана цилиндра на 50 см. Штанги наверху прикрепляют к штоку, проходящему через сальник и связанному шарнирно с балансиром или шатуном верхнего привода механизма. Поршень представляет собой толстостенный цилиндр с каналом в середине, закрываемый сверху дисковым или шариковым клапаном. На наружной поверхности поршня крепится кожаная или резиновая муфта. При движении поршня вниз он пропускает через поршневой канал вверх воду, которая находится под ним.

В это время всасывающий клапан закрыт, а поршневой открыт. Когда поршень движется вверх, он поднимает всю находящуюся под ним воду, а в пространство под поршнем из-за разрежения воздуха будет поступать вода из скважины. В это время поршневой клапан закрыт, а всасывающий открыт. Штанги могут быть изготовлены из газовых труб диаметром 30…35 мм или деревянные. Металлические штанги постепенно истираются и протирают водоподъемные трубы. Чтобы этого не случилось, на них через каждые 5 м ставят направляющие ролики или бронзовые муфты соединяющие штанги.

Как работает поршень

Составными частями поршневого насоса являются:

цилиндр;

поршень (плунжер);

нагнетательный клапан;

всасывающий клапан.

Поршень передвигается в цилиндре, к которому присоединена всасывающая труба с фильтром. Когда трубу опускают в воду, при указанном положении поршня вода во всасывающей трубе будет находиться на том же уровне, что в водоеме (в воде). Если поршень поднять вверх с помощью штанги, во всасывающей трубе создается разряжение воздуха. От этого вода под атмосферным давлением поднимается по трубе и, пройдя через всасывающий клапан, заполняет корпус, в котором находится нагнетающий клапан.

При движении поршня вниз клапан закрывается и вода вытесняется через клапан 5 и нагнетательную (напорную) трубу.

Как устроить забивной колодец

Колодец, предложенный Нортоном, в свое время в Америке использовался для получения воды из неглубоких скважин. Этот колодец представляет собой одну из форм буровых колодцев, способных поднимать воду с глубины 7 м. В XIX веке этот колодец широко использовался англичанами во время войны с Абиссинией и стал называться абиссинским.

Буровой забивной абиссинский колодец (рис. 62 а) представляет собой представляет собой легкое, удобное и доступное каждому устройство. Состоит колодец из труб разного внутреннего диаметра – от 32 до 75 мм и длиной 1,5 м. Такая длина удобна при вертикальном забивании труб без использования подмостей. Трубы применяют со стенками толщиной 5 мм с резьбой на концах. Стенки такой толщины являются достаточно прочными. Вместо забивания трубы, можно опускать в предварительно пробуренное отверстие.

Этот способ дает полную гарантию того, что при тяжелых грунтах трубы не погнуться, а легко опустятся в скважину. Особенное опасение вызывают фильтры, которые намного слабее труб и могут при забивке гнуться. Кроме набора труб к колодцу придается насос поршневого типа в виде колонки с рычагами. Конструкция бурового колодца состоит из следующих деталей (62 б):

наконечник 1 для фильтра или башмака в виде четырехугольного острия длиной 200…300 мм с наружным диаметром на 5…10 мм больше диаметра фильтра с резьбой;

навинчивающуюся массивная стальная муфта для соединения с трубами;

фильтр 2;

стальные муфты 3 с резьбой;

муфты с зажимом 4;

баба 5;

блок с веревками 6;

труба 7;

небольшая тренога с нижней рамой.

К треноге прикрепляют направляющую стойку, к которой крепят забиваемый наконечник, и трубы. По этой же стойке движется баба (рис 63).

Забивку выполняют способом, описанным выше. Фильтр состоит из трубы длиной 1…2 м с отверстиями, расположенными в шахматном порядке, не доходя на 100…150 мм до муфты и наконечника. В фильтре по окружности трубы просверливают 10–13 отверстий диаметром 4…8 мм. Эти отверстия отрицательно сказываются на твердости трубы, поэтому при забивке она гнется.

На сверленую часть фильтра навивают проволоку диаметром 2…3 мм из нержавеющего металла с зазорами между витками 15…20 мм. Сверху навитой проволоки крепят с помощью пайки или специальной сшивки фильтровальную сетку. В муфте на фильтры крепят шаровой клапан, а над ним в виде шпильки стопор, ограничивающий подъем клапана.

Производительность колодца зависит от диаметра всасывающей трубы. Длина хода поршня 200 мм, производительность при 50 ходах поршня в минуту: 20, 32, 50 и 65 л. Если поднятая из скважины вода малопригодна для питья, приготовления пищи и т. п., необходимо бурить скважину на большую глубину с применением не одного, а двух таких колодцев.

Для этого роют котлован глубиной 7 м, располагая его рядом с колодцем с непригодной водой. В котловане устраивают ступени. Внизу котлована устраивают площадку, с которой вновь будут забивать в грунт следующие трубы колодца. (рис. 64). Таким образом, вода будет подниматься с глубины до 14 м. Для этого в котлован под первый насос ставят какую-либо деревянную или нержавеющую металлическую емкость. Фильтр наружного колодца опускают в эту емкость. Воду поднимают следующим образом. Сначала емкость заполняется полностью водой из первого насоса, расположенного в котловане, а затем эта вода поднимается наверх вторым насосом.

Можно обойтись и одним колодцем, если наливать воду в котловане и поднимать ее вручную по ступеням наверх. Котлован необходимо соответствующим образом оборудовать: укрепить стенки, устроить ступени или лестницу с поручнями и выполнить покрытие.

Как ремонтировать буровые колодцы

Вода из буровых и трубчатых колодцев поднимается с помощью насосов. От длительной эксплуатации некоторые трущиеся части насосов истираются и требуют замены. Щели фильтра засоряются мельчайшими частицами породы, забиваются или почти не пропускают воду за стенки фильтра к насосу. Часто фильтры засоряются солями, окисью железа и др. Для ремонта фильтра его необходимо вынуть из скважины, очистить или заменить другим.

Как изготовить устройство для подъема воды из колодца

Чтобы поднимать воду из колодца применяют вороты различных конструкций ручные или механические насосы. Довольно часто используют устройство, которое называют журавлем.

Журавли

Журавли (рис. 65) просты в изготовлении и при правильном устройстве безотказно служат долгие годы. Они бывают всевозможных конструкций и состоят из толстого дерева с развилкой, к которой крепится более тонкое бревно-балансир. Крепление выполняют шарнирно на стальной оси, или шкворне, диаметром 25 мм и более.

Ось может быть в виде болта с головкой на одном конце и с резьбой, гайкой и шайбой на другом. Иногда ось выполняют упрощенно, для чего на концах просверливают отверстия, в которые вставляют толстые стальные шпильки 15 мм, предохраняющие ось от выскакивания из отверстий в развилке. На ось надевают балансир, а чтобы отверстие балансира не истиралось, с двух его сторон крепят стальные шайбы с большими отверстиями по диаметру оси и с несколько меньшими отверстиями для крепления шайб к балансиру гвоздями. Шайбы могут быть изготовлены из стальных пластин толщиной 5 мм, шириной 70…100 мм и длиной 300…500 мм.

Как правило балансир крепят так, чтобы его задний конец всегда опускался вниз и поднимал верхний, тонкий, передний конец, который чаще всего изготавливают из шеста необходимой длины. Толщина шеста должна быть такой, чтобы его можно было на 3/4 охватить пальцами рук. Толстые части шеста стесывают топором и обязательно остругивают, чтобы на нем не было зацепов, способных оставлять в руках занозы. Как правило, шесты не красят, так как они становятся скользкими и неудобными при опускании или подъеме шеста. Цепь можно окрасить.

Тонкий конец шеста прикрепляют к балансиру. К толстому концу шеста прикрепляют кольцо, за которое зацепляют ведро с помощью баранчика или другого устройства. К заднему концу балансира крепят контргруз в виде отрезка бревна, куска рельса, камня, бетонной плиты и др. Крепление делают с таким расчетом, чтобы стандартное ведро вместимостью 10 л с водой поднималось непосредственно балансиром или с небольшим усилием рук. Опускать балансир в колодец легче и удобнее, чем поднимать ведро с водой вверх.

Если колодец глубокий, вместо шеста можно использовать цепь. Чтобы ведро, попадая в воду, не плавало, а опускалось вниз и набирало воду, к ручке ведра прикрепляют цепь длиной 150 мм. Цепь опрокидывает ведро и оно опускается в воду.

Чтобы содержать колодец в хорошем санитарном состоянии к шесту прикрепляют постоянное ведро и пользуются только им. Набирать воду своим ведром запрещается.

Если дерева с развилкой нет, применяют обычное ровное бревно с проушиной, в которую вставляют балансир.

Можно изготовлять журавли без конргруза. В этом случае к балансиру прикрепляют две веревки или цепи (одну веревку или цепь), но только к нижнему концу, к верхнему крепят шест. Для подъема воды сначала за веревку или цепь шест с ведром опускают руками вниз и набирают в него воду. Затем переходят к другому концу балансира с небольшим контргрузом, с веревкой или цепью, берут эти крепления руками и тянут балансир вниз, поднимая тем самым вверх ведро с водой.

Журавль, похожий именно на журавля, показан на рисунке 65 д. Ноги журавля укрепляют в земле, но они будут служить дольше, если их поставить и закрепить на железобетонной плите, которая дополнительно закреплена в земле. Форм и конструкций журавлей много. В одном случае корпус журавля опускается и поднимается, так как он закреплен на шарнире, но бывают и такие, когда корпус стоит неподвижно, а внутри его устроен балансир. В таком случае шея журавля свободно ходит в корпусе, а контргруз со стороны хвоста неподвижен.

Колодец с воротом

Ворот представляет собой часть бревна или вал нужной длины, хорошо оструганный, с пропущенными через его середину стальной осью квадратного сечения. Концы бревна или вала имеют круглую форму или шейку, которые будут вращаться в стальных подшипниках с отверстиями по диаметру шеек и мелкими отверстиями для гвоздей, которыми крепят подшипники к стойкам. Между подшипниками помещается вал. Стойки крепят к оголовку колодца с дополнительным погружением в землю на глубину 50 см.

Стойки должны держаться прочно и не колебаться при подъеме воды из колодца во время вращения вала. В стойках также вырезают отверстия по диаметру шеек. Ось вращают за одну или две ручки, которые устанавливают на оси и закрепляют гайками (рис. 65 е). Ось должна прочно держаться в центре вала. Для этого в центре высверливают отверстие, а затем забивают в него деревянным молотком ось. Иногда вал раскалывают на части, точно по центру выбирают в половинах вала борозды такого диаметра, чтобы в них прочно держалась ось. На концы целого или составного вала надевают стальные обручи и закрепляют их гвоздями.

Для того, чтобы вал вращался легко, подшипники смазывают густой смазкой. В некоторых случаях на валу вместо ручек крепят пальцы, то есть четыре круглых бруска (палки) (рис. 65 ж). Но многие считают, что поднимать ими воду тяжело и неудобно. Поэтому были разработаны конструкции в виде больших колес с многими пальцами. В этом случае подъем воды становится более легким. Чтобы поставить пустое ведро или ведро с водой поверх оголовка, следует укрепить одну-две широкие доски или сделать как бы скамью, на которую можно поставить ведро и присесть.

Территорию вокруг колодца благоустраивают. Иногда вокруг колодца на расстоянии 2…3 м вместо бетона или асфальта настилают бетонные или железобетонные плиты размером 400 × 400 или 500 × 500, толщиной 50 мм. Такие плиты служат долгое время. Пришедшие в негодность плиты легко заменить новыми. Цвет плиток в основном серый, но можно их окрашивать в различные цвета, применяя сухие строительные краски: сурик, охра, мумия и др. Количество краски не должно превышать более 10 % количества взятого цемента. Сначала цемент и краски перемешивают в сухом виде, затем окрашенный цемент перемешивают с песком и далее с крупнозернистыми заполнителями: гравием или щебнем. После тщательного перемешивания сухую смесь смачивают водой.

Чтобы изготовить плиты делают различные формы. Самая простая состоит из отдельных длинных и коротких реек. Рейки укладывают на ровной земле и заполняют бетонной массой. Если используют железобетонные плиты, то в толщу плиты укладывают арматуру в виде сетки с ячейками 50 × 50 или 100 × 100 мм. Бетонную массу хорошо уплотняют, снимают излишки массы, разравнивают ее и заглаживают лопатой или кельмой. Через 7 дней опалубку снимают.

Оголовки колодцев облицовывают строгаными досками или керамическими плитками, которые крепят на цементном растворе состава 1: 3. Деревянный оголовок предварительно обтягивают сеткой, закрепляют ее гвоздями, оштукатуривают цементным раствором состава 1: 3 или 1: 4 и через 8…12 дней облицовывают.

Установки для подъема воды

Подъем воды из колодца или из скважины осуществляется насосами, которые подразделяются на ручные и механические. Ручные насосы обычно бывают двух типов: штанговые и поршневые. Если высота подъема воды более 7 метров, используют штанковые насосы. При высоте меньше 7 метров, рекомендуется применять поршневые насосы.

Штанговый насос (рис. 67) состоит из колонны водоподъемных труб 2; насосного цилиндра 1, закрепленного на конце водоподъемных труб; комплекта штанг 3, на котором шарнирно закреплен поршень 8; наземного ручного приводного механизма, состоящего из штока и балансира 7. Насосный цилиндр 1 опускается в скважину на колонне водоподъемных труб 2, которые закрепляются на конце обсадных труб с помощью специального хомута 4.

В воду насосный цилиндр погружается ниже постоянного уровня воды. Это необходимо для того, чтобы нижний всасывающий дисковой или шариковый клапан 10 не мог выступить из-под воды во время откачки. На верхнем конце водоподъемных труб крепится сальник 5. Опустив насосный цилиндр на необходимую глубину, на штангах 3 опускается поршень 8 с таким расчетом, чтобы он не доходил до нижнего клапана цилиндра на 50 см. Верхний конец штанги прикрепляют к штоку 6, проходящему через сальник 5 и связанному шарнирно с балансиром 7. Поршень 8 имеет в середине проточку, в которой устанавливают клапан 9.

На наружной поверхности поршня крепится кожаная или резиновая уплотнительная муфта. При движении поршня вниз закрывается клапан 10 и открывается клапан 9. Вода поступает в пространство над поршнем. Когда поршень движется вверх, он поднимает всю находящуюся над ним воду, а в пространство под поршнем из-за разряжения воздуха будет поступать вода из скважины. В это время поршневой клапан 9 закрыт, а всасывающий клапан 10 открыт.

Таким образом происходит перекачивание воды из колодца или скважины.

Поршневой насос

Поршневой насос по конструкции аналогичен штанговому насосу, но имеет некоторые отличия (рис. 68). Основным условием для работы поршневого насоса является неглубокое (не более 7 – 10 м) залегание водоносного слоя или высокий уровень грунтовых вод. Устанавливают поршневой насос на верхнем конце водоподъемных труб на уровне 80 – 100 см от уровня земли. Состоит поршневой насос из цилиндра 6, внутри которого перемещается поршень 7. В поршне вмонтирован поршневой клапан 8, а в днище цилиндра устанавливается дисковой клапан 5.

Когда поршень движется вниз, дисковой клапан 5 закрывается и вода из-под поршня поступает через открытый поршневой клапан 8 в освобождающееся пространство над поршнем. При движении поршня вверх поршневой клапан 8 закрывается и водяной столб над поршнем поднимается в водоприемный резервуар 10. В это время под поршнем создается разряжение, за счет которого клапан 5 открывается и вода поднимается в пространство под поршень.

Для возвратно-поступательного движения поршня служит шток 9, шарнирно соединенный с балансиром 11. Для осуществления перекачки воды из скважины устанавливают обратный клапан 4, чтобы совместить работу электронасоса и поршневого насоса.

Электрические установки для подъема воды из колодцев и скважин

Кроме журавлей и воротов для перекачки воды из колодцев и скважин применяют электромеханические насосы, которые в зависимости от принципа действия подразделяются на центробежные, шестеренчатые и электромагнитные (вибрационные).

Электрический центробежный насос состоит из двух основных частей: электродвигателя и лопастного центробежного насоса. Рабочее колесо вместе с лопастями заключено в корпус, выполненный в виде улитки. К приемному и нагнетательному отверстиям корпуса присоединяются всасывающий и напорный трубопроводы. Рабочее колесо с лопастями соединяется с валом электродвигателя. Вода, заполняющая насос, при вращении рабочего колеса под действием центробежной силы выбрасывается из корпуса в напорный трубопровод. Во время вращения рабочего колеса во всасывающем патрубке насоса создается разрежение, за счет которого вода непрерывно поступает во всасывающий трубопровод.

Насосы центробежного типа могут работать только в том случае, если рабочее колеса, а, следовательно, и всасывающий трубопровод заполнены водой. Поэтому, чтобы удерживать воду внутри насоса при его остановке, на конце всасывающего трубопровода должно быть установлено приемное устройство с обратным клапаном. Если насос запускают в работу после монтажа или ремонта, то в его корпус предварительно заливают воду, обращая внимание на то, чтобы не образовывались воздушные пробки. Работа насоса характеризуется производительностью и напором. Насос следует подбирать с таким расчетом, чтобы его производительность соответствовала часовому расходу воды в системе водоснабжения, а напор был достаточен для подъема воды на нужную высоту и преодоления сопротивлений трубопроводов и арматуры.

Малогабаритные бытовые центробежные электронасосы обладают следующими техническими характеристиками.

Технические характеристики бытовых электронасосов

Тип насоса – Максимальная высота всасывания, м – Напор, м – Производительность, куб. м/ч – Потребляемая мощность, Вт

Кама-3 – 6 – 17 – 1,5 – 330

Кама-5 – 7 – 17 – 1,3–1,5 – 350

Кама-8 – 7 – 20 – 1,8 – 400

Оазис-1 – 10–25 – 1,8 – 600

Алтай – 8 – 25 – 2,3 – 700

Агидель – 6 – 16 – 1,2 – 320

Урал – 7 – 20 – 6,0 – 450

БЦНМ-1,6–2 – 15 – 1,6 – 120

БЦНМ-3,5 /17 – 7 – 17 – 3,5 – 700

БЦНМ -4/17 – 7 – 17 – 4,0 – 750

Технические характеристики центробежных насосов типов К, КМ, НДВ, Ф

Марка насоса Производительность куб. м/ч, Давление МПа, Мощность электродвигателя, кВт Частота вращения об/мин

1,5 К-8/19

1,5 КМ-8/19 – 6–14 – 0,2–0,14 – 1,5–1,7 – 2900

2К-20/30

2КМ-20/30 – 10–30 – 0,35–0,24 – 4–4,5 – 2900

2К-10/18 – 11–22 – 0,21–0,18 – 2,2 – 2900

3К-45/30 – 30–54 – 0,35–0,27 – 7,5 – 2900

4К-12

4КМ-12 – 65–112 – 0,4–0,28–17 – 2900

6К-8 – 122–192 – 0,37–028 – 30 – 1450

8К-12 – 220–390 – 0,33–0,25–40 – 1450

Д200-95 – 180–200 – 0,84–0,25–40 – 1450

Д320-50 – 300–360 – 0,38–0,5 – 75 – 1450

3Ф-12 – 30–80 – 0,12–0,08 – 4 – 1450

5Ф-6 – 75–150 – 0,5–0,45–30 – 1450

5Ф-12 – 75–200 – 0,13–0,09 – 8,5 – 1450

Недостатком центробежных насосов является необходимость предварительной заливки водой. Этого недостатка лишены шестеренчатые насосы, которые не требуют заливки водой.

Для перекачки воды из колодцев и скважин часто используются объемно-инерционные насосы с электромагнитным вибрационным двигателем. Принцип их действия основан на использовании электромагнитных колебаний, передаваемых клапану-плавнику. При сравнительно небольшой потребляемой мощности (250 Вт) и малой массе производительность таких насосов достигает 1,5 куб. м/час при максимально напоре 40 м. Электромагнитные насосы не имеют трущихся поверхностей, вращающихся деталей и не требуют смазки. Электромагнитные (вибрационные) обладают следующими характеристиками.

Технические характеристики электромагнитных (вибрационных) насосов

Насос – Мощность, Вт – Производительность, куб. м/ ч: с глубины 1 м – с глубины 20 м – с глубины 40 м

Малыш – 250 – 1,7–1,0 – 0,5

НЭБ – 1/20 – 220 – 3,0–1,0 – 1,0

Гейзер – 180 – 0,6–0,5 – 0,4

Струмок – 250 – 1,8–1,0 – 0,7

Родничок – 300 – 1,0–0,5 – 0,5

Электромагнитные (вибрационные) насосы предназначены для подъема воды из колодцев и трубчатых скважин при их непосредственном погружении в воду без предварительной заливки водой. Питаются насосы от однофазной сети переменного тока при длительном режиме работы. При наличии водозабора из колодца или скважины с насосной установкой рекомендуется применять систему водоснабжения с водонапорным баком. Как правило, водонапорный бак оборудуется автоматикой для включения и выключения электронасоса. Объем бака принимают равным 20–25 % суточного водопотребления загородного дома и для семьи из 4-х человек – составляет примерно 140–190 л.

В качестве бака обычно используют металлическую бочку и устанавливают ее в наиболее высоком месте дома, чаще всего на чердачном перекрытии. Чтобы вода не замерзала в зимнее время, водонапорный бак необходимо тщательно теплоизолировать. Изготавливать водонапорный бак лучше всего из нержавеющего материала или тщательно обработать изнутри антикоррозийным покрытием. Бак оборудуют системой подающих, отводящих, спускных и переливных трубопроводов.

В случае, если водонапорный бак установить невозможно, существуют другие варианты водоснабжения загородного дома, – например, применение гидропневматических установок. Гидравлические установки имеют определенные преимущества по сравнению с водонапорными баками, так как их можно размещать на любом этаже дома, в подвалах, колодцах и т. д. Однако для их надежной работы необходимо бесперебойное электроснабжение.

Гидропревматическая электрическая водоподъемная установка состоит из следующих основных элементов:

электронасоса;

гидропневматического бака;

блока управления;

обвязки с арматурой.

Основным элементом установки является гидропневматический бак. Состоит бак из двух эллипсообразных днищ с обработкой, между которыми установлена резиновая диафрагма, разделяющая бак на воздушную (верхнюю) и жидкостную (нижнюю) камеры. Установка автоматизирована, насос включается и выключается в зависимости от давления воды в системе.