ФИЛЬТР ДЛЯ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН

ФИЛЬТР ДЛЯ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН


RU (11) 2272876 (13) C1

(51) МПК
E03B 3/18 (2006.01)
E21B 43/08 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004120584/03 
(22) Дата подачи заявки: 2004.07.05 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.07.05 
(45) Опубликовано: 2006.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2023824 С1, 30.11.1994.

SU 1428821 А1, 07.10.1988. 

SU 1428820 А1, 07.10.1988.

RU 2132935 C1, 10.07.1999. 

RU 2082000 C1, 20.06.1997. 
(72) Автор(ы): Рудомин Евгений Николаевич (RU); Рудомина Наталья Яковлевна (RU); Крысанов Алексей Михайлович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Московский Государственный Открытый Университет (RU) 
Адрес для переписки: 390046, г.Рязань, ул. Колхозная, 2а, Рязанский институт (филиал) Московского государственного открытого университета, зам. директора по НИР А.П. Давыдову 

(54) ФИЛЬТР ДЛЯ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к устройствам для забора подземных вод, используемых для целей водоснабжения, а именно к конструктивному выполнению фильтров для водозаборных скважин с гравийной обсыпкой или без нее. Технический результат заключается в повышении скважности и уменьшении сопротивления фильтра за счет увеличения водоприемной поверхности. Фильтр для водозаборных скважин содержит каркас из опорных колец с продольными стержнями и водоприемную поверхность, выполненную в виде прямоугольных пластин, один конец которых в месте контакта с каркасом фильтра выполнен П-образным профилем - выступом - и соединен посредством продольных стержней. Пластины установлены в радиальных плоскостях относительно каркаса одна относительно другой вдоль продольных стержней и расположены попарно параллельно друг другу с зазором, а на их боковой поверхности выполнены отверстия. 5 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к устройствам для забора подземных вод, используемых для целей водоснабжения, а именно к конструктивному выполнению фильтров для водозаборных скважин с гравийной обсыпкой или без нее.

Известен фильтр для водозаборных скважин, состоящий из полых кольцевых элементов, водоприемная поверхность которых выполнена в форме арки со щелями, размещенными по контуру. Опорные элементы имеют опорные площадки и соединяются между собой болтами (А.с. СССР №1428820, МКИ - Е 03 В 3/18, Е 21 В 43/08, 1988 г.).

Недостатком описанного устройства является то, что скважность этого фильтра практически осталась неизменной в сравнении с трубчатыми фильтрами со щелевой перфорацией. Сопротивление фильтра также не изменилось, так как водоприемная поверхность фильтра в контакте с грунтом не влияет на снижение сопротивления фильтра.

Известен также фильтр для водозаборных скважин, состоящий из опорных поперечных и прикрепленных к ним продольных стержней (Логинов В.П., Щуссер А.М. Справочник по сельскохозяйственному водоснабжению. Под ред. B.C. Оводова - М.: Колос, 1980 г., стр.49-51, рис.18а).

Недостатком стержневого каркасного фильтра является малая скважность, которая обуславливается прочностными требованиями к фильтру и условиям, предъявляемым к грунтозадерживающим отверстиям, размер которых зависит от диаметра частиц грунта. Водоприемная поверхность имеет ограниченный контакт с грунтом (только по внешней поверхности фильтра), поэтому сопротивление фильтра диктуется в основном сопротивлением грунта, окружающего фильтр, следовательно, сопротивление большое.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фильтр для водозаборных скважин (патент Российской федерации №2023824, МПК Е 03 В 3/18, 1994 г.), содержащий каркас из опорных колец с продольными стержнями и водоприемную поверхность, которая выполнена в виде прямоугольных пластин с выступами по углам на одной стороне, соединенными с продольными стержнями, при этом пластины установлены в радиальных плоскостях относительно каркаса с зазором одна относительно другой вдоль стержня.

Недостатком данного радиального фильтра является малая скважность из-за отсутствия необходимого количества водопроводящих путей. Другой причиной является небольшая водоприемная поверхность.

Технический результат направлен на повышение скважности и уменьшение сопротивления фильтра за счет увеличения водоприемной поверхности радиальных каналов.

Технический результат достигается тем, что фильтр для водозаборных скважин, содержащий каркас из опорных колец с продольными стержнями и водоприемную поверхность, выполненную в виде прямоугольных пластин, один конец которых в месте контакта с каркасом фильтра выполнен П-образным профилем - выступом - и соединен посредством продольных стержней, при этом пластины установлены в радиальных плоскостях относительно каркаса одна относительно другой вдоль продольных стержней, указанные пластины расположены попарно параллельно друг другу с зазором, а на их боковой поверхности выполнены отверстия. 

Отличительным признаком от прототипа является то, что указанные пластины расположены попарно параллельно друг другу с зазором, а на их боковой поверхности выполнены отверстия.

Такое выполнение устройства позволяет повысить скважность и уменьшить сопротивление фильтра за счет радиальных каналов между параллельными пластинами и отверстий, выполненных на боковой поверхности пластины.

На фиг.1 представлен совмещенный вид с разрезом по плоскости В-В, на фиг.2 представлен горизонтальный разрез фильтра по плоскости А-А, на фиг.3 показано сечение параллельных радиальных пластин по плоскости С-С. На фиг.4 представлена конструкция попарно радиально расположенных пластин с продольными стержнями. На фиг.5 показан вид В (увеличено).

Фильтр для водозаборных скважин состоит из попарно радиально расположенных пластин 1 с выступами 2, который создает размер щели 3 между пластиной 1 и продольным стержнем 4 (фиг.5). Пластины 1 укладываются попарно в радиальную плоскость относительно каркаса на продольные стержни 4 с зазором а между торцами пластин, образуя радиальные каналы 5. Зазор а образует над радиальными каналами 5 по всей длине пластины 1 «мостик» (на фиг.3 «мостик» выделен путем штриховки частиц песка). Пластины 1 выполнены с отверстиями 7 на боковой поверхности параллельно друг другу, образуя радиальные каналы 8. Зазор а образует над радиальными каналами 8 по всей длине пластины 1 «мостик» (на фиг.5 «мостик» выделен путем штриховки частиц песка). По периметру опорного кольца 6 между продольными стержнями 4 с пластинами 1 укладываются продольные стержни 9 с тем же зазором а.

Фильтр для водозаборных скважин работает следующим образом.

Вода из грунта в фильтр поступает через радиальные каналы 5, образованные пластинами 1. Вода в радиальные каналы 5 поступает как через «мостик» непосредственно из грунта, так и контурной фильтрацией вдоль плоскости пластин 1 и пор, образованных грунтом. На фиг.3 стрелками показано направление движения воды к радиальному каналу 5.

Также вода из грунта поступает вдоль пластин 1 к центру фильтра по каналам, образованным поверхностью пластины и порами частиц грунта, через щель 3.

Кроме этого вода из грунта в фильтр поступает через радиальные каналы 8, образованные пластинами 1, выполненными параллельно друг другу. Вода в радиальные каналы 8 поступает как через отверстия 7, расположенные на боковой поверхности пластин 1, так и через «мостик», образованный частицами песка на торцевой поверхности попарно расположенных пластин. На фиг.5 стрелками показано направление движения воды к радиальному каналу 8.

При движении воды на границе между пластиной и грунтом сопротивление будет меньше, чем при движении воды только через грунт, так как структура грунта сложена из частиц, расположенных беспорядочно, образуя каналы из пор между частицами, притом направление каналов изменяется в трех измерениях. Беспорядочное расположение частиц грунта образует каналы с различными сопротивлениями, которые со временем кальматируются более мелкими частицами грунта, повышая сопротивление.

Движение воды вдоль пластины осуществляется по каналам, образованным пластиной и частицами грунта, которые прилегают к ней, причем движение воды наблюдается одновременно к центру фильтра и к радиальным каналам. Эти каналы имеют сопротивление, меньшее, чем при движении только в грунте, так как сопротивление от пластины много меньшее, поскольку она гладкая и шероховатость ее по сравнению с частицами грунта очень мала при прочих равных условиях.

Путь движения воды по контуру пластины из грунта к радиальным каналам меньше, чем путь движения воды в грунте, что уменьшает сопротивление фильтра. Радиальные каналы осуществляют сбор воды и отвод воды в фильтр с меньшими сопротивлениями за счет образования радиальных каналов и контурной фильтрации.

Кроме того, вода из грунта поступает через щели между продольными стержнями 9.

Предлагаемое устройство позволяет повысить скважность и уменьшить сопротивление фильтра путем увеличения водоприемной поверхности, которая выполнена в виде прямоугольных пластин с выступами по углам на одной стороне, соединенными с продольными стержнями, при этом пластины установлены в радиальных плоскостях относительно каркаса одна относительно другой вдоль стержня. Фильтр по периметру дополнительно содержит попарно радиально расположенные пластины, один конец которых в месте контакта с каркасом фильтра выполнен П-образным профилем (выступом) и соединен посредством продольных стержней, кроме того, на боковой поверхности пластин выполнены отверстия, причем пластины расположены параллельно друг другу с зазором.

Такое выполнение позволяет внедрить водоприемную часть в грунт и забирать воду с большого околофильтрового пространства, а просочившуюся воду подавать по радиальным каналам в фильтр.

Уменьшение сопротивления увеличивает приток воды в скважину и уменьшает понижение статического горизонта, что приводит к уменьшению напора насоса, который поднимает воду из скважины, а это приводит к снижению затрат электроэнергии.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Фильтр для водозаборных скважин, содержащий каркас из опорных колец с продольными стержнями и водоприемную поверхность, выполненную в виде прямоугольных пластин, один конец которых в месте контакта с каркасом фильтра выполнен П-образным профилем - выступом - и соединен посредством продольных стержней, при этом пластины установлены в радиальных плоскостях относительно каркаса одна относительно другой вдоль продольных стержней, отличающийся тем, что указанные пластины расположены попарно параллельно друг другу с зазором, а на их боковой поверхности выполнены отверстия.