[實用新型]一種利用波動水流提高地下水回灌效率的裝置

有效

• 申請號: 201320256651.8
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN203256724U
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 秦作棟;王國利;韓棟梁;楊永剛;劉勇
• 申請（專利權）人: 秦作棟
• 主分類號: E02D3/00
• 分類號: E02D3/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

技術領域

本實用新型涉及一種通過利用波動水流提高地下水回灌效率的裝置，屬地下水回灌技術領域。

技術背景

地下水蘊含有豐富的地熱能資源，地下水源熱泵是開發利用淺層地熱能最經濟的一種工程措施，地下水是一種可再生能力有限的自然資源，在取用了它的熱能之后必須通過回灌再把它送回地下，與地溫進行熱交換后再次抽出來取用其熱能，循環往復，地下水就成了一種利用淺層地熱能的取之不盡用之不竭的良好媒介。如無可靠的回灌，將會引發嚴重的后果。地下水大量開采引起的地面沉降、地裂縫、地面塌陷等地質問題日漸顯著。然而，地下水取水容易回灌難，這已成為各地利用地下水源熱泵最大的制約瓶頸，其主要的制約問題是回灌阻塞問題，因此可能出現地下水直接地表排放的情況。回灌經驗表明，真空回灌時，對于第四紀松散沉積層來說，顆粒細的含水層的回灌量一般為開采量的l/3~1/2，而顆粒粗的含水層則約為1/2~2/3。回灌井堵塞的原因之一是氣泡阻塞，回灌入井時，在一定的流動情況下，水中可能夾帶大量氣泡，同時水中的溶解性氣體可能因溫度、壓力的變化而釋放出來。此外，也可能因生化反應而生成氣體物質，最典型的如反硝化反應會生成氮氣和氮氧化物。氣泡的生成在潛水含水層中并不成問題，因為氣泡可自行溢出；但在承壓含水層中，就會對水流形成較大的阻力。

發明內容

本實用新型的目的是為克服上述已有技術存在的問題，提出一種可快速方便地消除地下水流各部位氣泡阻塞問題的波動水流能量發生器。

本實用新型包括超生波發生器和能量轉換器；超生波發生器為一個輸出頻率連續可調的中頻信號源；能量轉換器包括U形共振腔、壓電陶瓷片、固定架和外殼；外殼為具有上下端口的圓桶裝，兩端口設有方便與管道連接的螺紋接口；U形共振腔為一個U形金屬不銹鋼構件，U形共振腔的開口位于外殼上端口處，兩側翼片的中心線與外殼軸線平行，U形共振腔底部通過固定架裝在外殼內壁上；壓電陶瓷片共有兩片，兩個壓電陶瓷片的負極相連并與超聲波發生器的輸出負極連接，兩個壓電陶瓷片的正極相連并與超聲波發生器的輸出正極連接，壓電陶瓷片正極通過導電膠與U形共振腔的兩側翼片膠合連接。

超生波發生器中頻信號源的功率為5ｋＷ，頻率輸出范圍為10～60kHz。超生波發生器的輸出頻率與能量轉換器U形共振腔的固有頻率相一致，形成諧振頻率時的效率最高。U形共振腔底部的固定架包括一個豎桿和與豎桿垂直的十字桿，十字桿的四端焊接固定在外殼上。

使用時將超生波發生器安裝在地面上靠近回灌水管道處，能量轉換器外殼上端口與回灌水管道最下端連接。由超生波發生器發出的中頻振蕩信號，加載到能量轉換器上，轉換成機械能，機械能以一種波的形式在水流中傳遞，其能量主要在能量轉換器縱向方向向前傳播，實現波與水流的縱向疊加，增加了水流的沖擊力。通過波動產生的水脈動對地下阻塞部位形成沖擊，其強大的沖擊力有助于對以上六種堵塞情況進行疏通，從而達到打通堵塞增強回灌能力的目的。

本實用新型利用波動水流改善地下水回灌效率，可快速方便地消除地下各部位氣泡阻塞問題，同時也提升了回灌井的使用年限。在相同功率的水泵作用下，使用本發明專利回灌水效率可提高30%～70%。

附圖說明：

圖1為本實用新型安裝結構示意圖；

圖2為本實用新型結構示意圖；

圖3為本實用新型電原理圖。

圖中：1、回灌水連接管道；2、電纜轉接器；3、電纜線；4、超生波發生器；5、電纜線；6、回灌水管道；7、礫石；8、沙石；9、土壤顆粒；10、能量轉換器；11、U形共振腔；12、壓電陶瓷片；13、豎桿；14、外殼；15、十字桿。

具體實施方式

能量轉換器包括U形共振腔11、壓電陶瓷片12、固定架和外殼14；外殼14為具有上下端口的圓桶裝，兩端口設有方便與管道連接的螺紋接口；U形共振腔11為一個U形金屬不銹鋼構件，開口位于外殼14上端口處，兩側翼片的中心線與外殼14軸線平行，U形共振腔11底部通過固定架焊接固定在外殼14內壁上；兩個壓電陶瓷片12的負極相連并與超聲波發生器4的輸出負極連接，兩個壓電陶瓷片12的正極相連并與超聲波發生器4的輸出正極連接，壓電陶瓷片12正極通過導電膠與U形共振腔11的兩側翼片膠合連接；使用時將超生波發生器4安裝在地面上靠近回灌水管道6處，能量轉換器外殼14上端口連接在回灌水管道6最下端；