Скважинный фильтр

 

Использование: при оснащении водозаборных , водопонизительных и гидрогеологических скважин. Сущность изобретения: скважинный фильтр представляет собой цилиндрический блок, собираемый из пластмассовых штампованных дуговых элементов-желобов. Дуговой желоб состоит из поперечных пластин клиновидного сечения двух модификаций, смещенных одна относительно другой в радиальном направлении от 1/3 до 1/2 длины. Жесткость элемента обеспечена продольными и поперечными ребрами жесткости. Фильтрационные отверстия предстаёляют собой образующиеся между дуговыми пластинами щели, укороченные по направлению движения фильтруемой жидкости за счет радиального смещения пластин и расширяющиеся от наружной поверхности к внутренней под углом 8-12° Зти конструктивные особенности проходных щелей обеспечивают снижение гидравлических потерь, а также снижение механической и химической кольматации, В цилиндрический фильтровый блок элементы-желоба собирают посредством анкерного стыка, осуществляемого введением анкерных головок, расположенных на торце одного элемента, в отверстия, образованные дуговыми захватами, расположенными на торце другого элемента. Конструкция анкерного стыка элементовжелобов друг с другом исключает использование металлических соединительных стержней. Цилиндрические блоки в фильтровузо колонну соединяют посредством контактной сварки.3 ил. (Л

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„, БЦ„„1754884 А1 (я)я Е 21 В.43/08

», ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

". ..1>4 »,:

Г (К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 2 (21) 4769170/03 кость элемента обеспечена продольными и (22) 29.09,89 поперечнымй ребрами жесткости. Фильтра(46) 15.08.92, Бюл. МЗО ционные отверстия представляют собой об (71) Центральный научно-исследователь= разующиеся между дуговыми пластинами ский институт комплексного использования щели, укороченные йо найравле»ни»Ю движеводных ресурсов, ния фильтруемой жидкости за счет радиаль(72) А.Д.Гуринович и С.А,Коваленко ..:,- . ного смещения пластин и расширявщиеся (56) Авторское свидетельство СССР .: от наружной поверхности к внутренней под

N. 1428821, кл. Е 21 В 43/08, 1988. углом 8 — 120, 3ти конструктивные осббенноАвторское свидетельство СССР...: сти проходных щелей обеспечивают снижеN 1204703, кл, Е 21 В 43/08, 1988.: .. ние гидравлических потерь, а также

Гаврилка B.M. и др. Фильтры буровых снижение механической и химической кольскважин, М,: Недра, 1985, с.58 — 59, матации. В цилиндрический фильтровый (54) СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР . блок элементы-желоба собирают посредст(57) Использование: при оснащении водоза- вом анкерного стыка,"осуществляемого ввеборных, водопонизительных и гидрогеоло- дением анкерных головок, расположенных гических скважин. Сущность изобретения . на торце одного элемента, в отверстия, обскважинный фильтр представляет собой ци- разованные дуговыми захватами, располо- у линдрический блок, собираемый из пласт- " женными на торце другого элемента,. массовых штампованных дуговых Конструкция анкерното стыка элементовэлементов-желобов. Дуговой желоб состоит желобов друг с другом исключает использоиз поперечных пластин клиновидного сече- - вание металличеСких соединйтельных ния двух модификаций, смещенных одна от- стержней. Цилиндрические блоки в фильтносительно другой в радиальном рову о колоннусоединяЮ»тпосредством кон- з направлении от 1/3 до 1/2 длины. Жест- . тактной сварки, 3 ил.

О верхности фильтра. Кольца клиновидного сечения с вертикальными радиальными канавками образуют наружную приемную поверхность фильтра с горизонтальными и вертикальными фильтрациойными щелями, расширяющимися к вну1 ренней поверхности фильтра.

Наличие вертикальный канавок увеличивает скважность прйемной поверхйости, что повышает производительность фильтра, однако угол расширения щелей превышает

Изобретение относится к водоснабжению, а именно к фильтрующим устройствам и их элементам, и может быть использовано при оснащении водозаборных, водопонизительных и гидрологических скважин.

Известны фильтры из сборных пластмассовых элементов, представляющих со бой кольца с отверстиями для металлических вертикальных стержней. При сборке колец в фильтровую колонну между кольцами образуются щели приемной по1754884

12 — 15, а вертикальный канавки выполнены под углом, близким к 45, что способствует отрыву фильтрационного потока от стенок щели и образованию зон обратного течения и, следовательно, приводит к увеличению гидравлического сопротивления, тормо>кению проникающих частиц породы у стенок щели, их накапливанию и забиванию проходных отверстий.

Известен также кольцевой фильтр на грубчатом каркасе, имеющий повышенную скважность приемной поверхйости за счет того, что кольца имеют ребра в виде радиальных пЛастин.

Плоские щелевые отверстия, образуеtëûå радиальными вертикальными пластинами, забиваютС9 проникающими механическими примесями, двойная приемная поверхность (кольцевая и внутренней трубы -каркаса) имеет большое гидравлическое сопротивление, что снижает производительность фильтра, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сборный фильтр. Сборные элементы; изготавливаемые штамповкой из полипропилена, по фор-. ме представляют собой вырезанные из полой сферы дуговые пластины определенной длины, на концах которых имеются соединительные кольца с отверстиями для анкерных болтов. В собранном виде пластины образуют фильтр с горизонтальными ще.лями между пластинами. Ребрами жесткости в таком фильтре являются анкерные стержни и металлические кольца (шайбы), вставляемые при сборке между пластинами через оп-. ределенные промежутки, К недостаткам такого фильтра относятся большое несоответствие ширины входного отверстия щели к ее длине в радиальном направлении и недостаточный угол расширения проходных щелей, обусловливает ли- нейный режим движения фильтрационногб потока в щели, при котором велики гидравли веские сопротивления и интенсивен процесс накопления механических осадков в проходных отверстиях, за счет замедления потока у стенок.

Цель изобретения — повышение эффективности фильтрации за счет уменьшения степени кольматации.

Указанная цель достигается тем, что фильтр имеет продольные ребра и дополнительные дуговые пластины, при этом основные и дополнительные дуговые пластины установлены поочереднб с возможностьЮ образования щелевого желоба, основные пластины в поперечном сечении имеют форму трапеции, а дополнительные пластины сдвинуты относительно основных в сторону наружных граней в пределах 1/3 — 1/2 длины поперечного сечения и их выдвинутая. часть в поперечном сечении имеет форму прямоугольника, а часть„образующая щель с основной пластиной, имеет форму трапеции, при этом фильтрационные щели, образованные боковыми скошенными гранями пластин, расширяются под углом 8 — 12 от наружной поверхности желоба к внутренней, щелевые желобы, образованные основ10 ными и дополнительными дуговыми пластинами, соединенными продольными ребрами, имеют крепежные элементы, выполненные в виде анкерных головок на од15 ном продольном торце и дуговых захватов на другом продольном торце, при помощи. которых соединяются друг с другом в фильтровый цилиндрический блок

Угол расширения фильтрационных щелей, принятый в пределах изменения 8—

12, является необходимым для формирования режима движения взвесенесущей воды, характеризующегося повышенной пульсацией у стенок и возникновением неустойчивых вихрей, что уменьшает возможность прйлипания проникающих частиц грунта на стенки щелей фильтра и замедляет кольма25 тацию фильтрационных отверстий. Сдвиг дополнительных пластин относительно ос30 новных в наружном направлении от 1/3 до

1/2 длины их поперечного сечения позволяет сократить длину фильтрационной щели для формирования оптимального гидравлического режима фильтруемой жидкости при

40 принятом угле расширения, замедляющего процесс кольматации;

В совокупности укаэанные конструктивные особенности обеспечивают замедление процесса кольматации и позволяют повысить эффективность работы фильтра.

Сущность изобретения заключается в повышении эффективности работы фильтра, включающего фильтрующий элемент в виде дуговых пластин, соединенных кре45 пежными элементами и образующих расширяющиеся фильтрационные щели, путем замедления процесса кольматации.фильт" рационных отверстий посредством умень:шения длины фильтрационных щелей и

50 выбора угла их расширения, обеспечиваю. щего формирование гидравлического режима протекающей жидкости, характеризующегося высокой степенью .- - пульсаций у стенок щели при минимальных

55 ги,фравлических потерях.

Выполнение фильтрующего элемента в виде щелевого желоба с анкерными головками на одном торце и дуговыми захватами на другом является необходимым для осуществления скрепления элементов друг с

1754884 другом в цилиндрический фильтровый блбк, стины 1 имеет прямоугольное сечение, а

Это обеспечивает жесткость конструкции и часть, образующая щель, имеет трапецеиисключаеттрудоемкостьсбсркимелкихэле- дальное сечение, дуговые пластины 1 и 1 ментов в прототипе. расположены поочередно по длине желоба

Щелевой желоб образуют соединенные 5 и соединены продольными ребрами 2, обес, друг с другом продольными ребрами дуга- печивающими жесткость конструкции, Отвые пластины двух видов, расположенные верстия, образуемые скошенными поочередно по длине желоба, при этом ос- сторонами дуговых йластин 1 и 1, представновные дуговые пластины имеют трапецеи- ляют собой расширяющиеся под углом дальное поперечное сечение, а 10 (8О а 1201 ь р ц е щели 3 а(8 а 12 ) фильтрационные щели 3. дополнительные дуговые пластины сдвину- Один продольный торец желоба выполнен в ты в сторону наружных граней желоба в с оро у " Руж ь .. б виде анкерных головок 4, а другой продольпределах и длины поперечного се- ный торец в виде плоских дуговых 38хВВ тов ", расположенных пссче е н наружной и внутренней поверхностей желодлину фильтрационной щели для обеспечения формирования оптимального гйдравлипече ба, Щелевые желобы при помощи к епежных элементов 4 и 5 соби ают в ческого режима фильтруемсй жидкости при,,ил цн ически- л цилиндрический блок скважинного фильтра (фиг.3). Продольный торец с анкерными гонок щели с целью обеспечения снижения 20 процесса кольматации в сравнении с прото- . лсвками 4 элемента II (ôèã,3) вставлен светипом, где однотипные пластины образуют захватами 5 элемента I; продольный торец длинные узкие фильтрационные щели, быстро заб с анкерными головками 4 элемента III вставтро 3a MBaeMbte проникающими частицами. neH CBe х вни в лен сверху вниз в захватныеустройства элеледовательно, это обстоятельство являет- 25 „„ен а . элем мента; элемент IV выполнен так, что его ся существенным для обеспечения эффек- анкерные головки 4 входят в отверстия, образованные захватами 5 элемент à III, а анработы предлагаемой конструкции скважинного фильтра. гол расширения фильтрационных ще- отверстия элемента И. лей принят 8 — 12О, что является необходи- 30

Фильтр работает следующим образом. мым условием формирования режима При давлении воды наружной псверхдвижения взвесенесущей воды, характери- ности элемента, большем, чем по его внутзующегося возникновением повышенной пульсации и неустойчивых вихрей у стенок, ренней поверхности, вода- че ез е р, д ерез что исключает налипание прони аю их ча- 35 стиц породы а стенки щелей и, следова повышенного давления в зону пониженного давления. При этом твердые частицы водотельно, замедляет .кольматацию ильт ационных отверстий, Это обстояносной породы, имеющие линейный разтельство обуслав тельство о уславливает стабильность рабо- . мер, меньшей ширины щели 3 на наружной ты фильтра по сравнению с прототипом, где 40 н, л ш ястороне фильтра, проходят в фильт а ионугол расширения стенок проходной щели риРссредненного движения этих частиц, ей под yrnoM a . равным 8 — 12О и длине ние гидравл ческих потер и амедление отверстия щели) и достигаемой необ ода иг. показан элемент фильтра (жемой величины путем смещения дополнительг ных пластин 1 на .1у3 — 1/2 длины сечения

noo), поперечный разрез вдоль фильтраци- I основных пластин t, e фильтрационной щели онной щели; на фиг. — сечение А — А на 50

50 формируется режим движения взвесенесуиг.; на иг. — фильтровый блок из желощей воды, соответствующий минимальным

- лемент скважиннсго фильтра выполгидравлическим потерям, при котором возни- кают интенсивная пульсация и неустойчивые нен в виде щелевого желоба (фиг,1 — 3, вихр у стенок, что делает невозможным присостоящего из основных дуговых пластин ю Ч ипание проникающих астиц на стенки щесечение, дополнительных дуговых плаСтин жиннсм фильтре достигаются снижение

1754884 гидравлических потерь. уменьшение степени кольматации, и, следовательно, увеличение производительности и продолжительности работы между регенерациями.

Ф ор мул а изобретен ия

Скважинный фильтр, включающий фильтрующий элемент в виде основных дуговых йластин с фильтрующимй щелями, соединенных крепежными элементами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности фильтрации за счет уменьшения степени кольматации, он снабжен продольными ребрами и дополнительными дуговйми пластинами, при этом осйовные и дополнительные дуговые пластины установлены поочередно с возможностью образо1 вания желоба, основные пластины в поперечном сечении имеют форму трапеции, а дополнительные пластины сдвинуты отно-. сительно основных в сторону наружных гра5 ней желоба в пределах 1/3 — 1/2 длины поперечного сечения и их выдвинутая часть в поперечном сечении имеет форму прямоугольника, а часть, образующая щель с основной пластиной. имеет в поперечном

10 сечении форму трапеции, при этом фильтрующие щели образованы боковыми сторонами трапеций основных и дополнительных пластин и имеют угол 8 — 12О, крепежные элементы выполнены в виде анкерной голо15 вки на одном торце желоба и дуговых захватов на другом, а продольные ребра жесткости соединены с основными и дуговыми пластинами в желобе.

1754884

1754884. Составитель С.Коваленко

Техред М.Моргентал Корректор С,Юско

Редактор А.Лежнина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул,Гагарина, 101

Заказ 2874 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4!5