Фильтр буровой скважины Советский патент 1991 года по МПК E03B3/18 

Изобретение относится к водоснабжению и горной промышленности и касается фильтров водозаборных и водопонизитель- ных скважин.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет уменьшения контактных сопротивлений.

На фиг. 1 представлен фильтр, общий вид, разрез; на фиг. 2- узел I на фиг, 1; на фиг, 3 - схема, поясняющая обоснование полученной зависимости.

Фильтр состоит из каркаса 1 с соединительными патрубками 2 и проволочных спиральных обмоток 3 и 4. Каркас 1 выполнен из продольных стержней 5;соединенных неразъемно (например, с помощью сварки) с соединительными патрубками 2. Соединительные патрубки 2 имеют присоединительные элементы, например, в виде резьбы 6. Витки обмотки 7 выполнены из проволоки 3 большего диаметра, чем витки обмотки 8 из проволоки 4. Витки 7 и 8 жестко (например, адгезионно) соединяются со стержнями 5. Обмотка из проволоки 4 меньшего диаметра выполнена с чередующимся смещенным зазором 9 относительно витков обмотки 7 из проволоки 3 большего диаметра. Величина b зазора 9 над витком из проволоки 4 меньшего диаметра меньше величины bi зазора 9 под этим же витком. Зазор b и bi измеряется между плоскостями максимального раскрытия. Расстояние t между витками обмоток 7 и 8 из проволок 3 и 4 разного диаметра определяется по зависимости

t ad5ocoS(arcsinri+rr12 ra2d50).

Расстояние t между витками обмоток 7 и 8 из проволок 3 и 4 разного диаметра зависит от зазора b между плоскостями максимального раскрытия. Зазор b определяют по гранулометрическому составу контактирующего с фильтром грунта с учетом перемещений частиц грунта, их выноса через фильтр и образования сводов возле витков. Следовательно, зазор b назначают в зависимости от среднего диаметра dso и эмпирического коэффициента а, учитывающего суффозионную устойчивость грунта на контакте с фильтром, т.е. b adso. Коэффициент а зависит также от конструктивных особенностей фильтра, перемещения частиц песка в прифильтровой зоне и других различных факторов. Он может быть определен на основе экспериментов. Условия сводообразовэ- ния при опирании частиц 10 контактирующего грунта на виток 7(фиг. 2) из проволоки 3 большего диаметра будут отличаться от условий сводообразования при опирании частиц 10 на виток 8 из проволоки 4

меньшего диаметра. Поэтому, в предложенной зависимости должны быть учтены радиусы п и Г2 проволок, из которых сделаны спирали. Учитывая эти предпосылки и основываясь на экспериментальных работах, получена зависимость 1.

Фильтр работает следующим образом. После посадки фильтра в водоносный пласт начинают отбор воды через него. В

0 прифильтровой зоне увеличиваются градиенты напора и соответственно скорость фильтрации. Поток 11 подземных вод, проходя через проволочную обмотку, резко на 90° меняет направление движения (фиг. 2).

5 За счет этого, а также за счет концентрации потока к месту забора воды появляется вертикальная составляющая Pi скорости фильтрации. Воздействие гидродинамических сил потока приводит к переформированию

0 структуры прифильтровой зоны. Часть наиболее мелких частиц (меньших по диаметру dso) выносится через фильтр, из оставшихся крупных частиц (больших по диаметру dso) формируются своды 12 и 13 над витками 7 и

5 8. Свод 12 опирается на виток 7 из проволоки большего диаметра, имеет достаточно большую площадь опоры и является устойчивым даже при увеличенном расстоянии t между витками 7 и 8. Свод 13 опирается на

0 виток 8 из проволоки 4 меньшего диаметра и имеет соответственно меньшую площадь опоры. Для обеспечения его устойчивости расстояние t между витками 8 и 14 (фиг. 2) выполняется меньшим, чем расстояние t .

5 Уменьшение расстояния между витками 8 и 14 обеспечивает даже при меньшей площади опоры устойчивость свода 13. Устойчивость сводов 12 и 13 позволяет избежать заклинивания зазоров между витками, исключает дли0 тельный вынос частиц грунта через фильтр, что повышает эффективность его работы. Формула изобретения Фильтр буровой скважины, включающий каркас из опорных колец с продольными

5 стержнями и водоприемную поверхность, выполненную в виде однослойной спиральной обмотки из проволоки разного диаметра, причем проволока меньшего диаметра размещена между проволоками большего диаметра,

0 отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет уменьшения контактных сопротивлений, нижележащая проволока большего диаметра расположена от проволоки меньшего диа5 метра на расстоянии большем, чем расстояние до вышележащей проволоки большего . диаметра, при этом расстояние t между проволоками разного диаметра над проволокой меньшего диаметра определяют из зависимости

П - Г2

t ad50cos(arcsln n:,

где а - эмпирический коэффициент, учитывающий суффозионную устойчивость грунта на контакте с фильтром;

dso - диаметр частиц грунта, меньше которых грунт содержит 50% по весу, м;

п и Г2 - радиусы проволоки большего и меньшего диаметров, м.

Изобретение относится к водоснабжению и горной промышленности и может быть использовано при изготовлении фильтров водозаборных и водопонизительных скважин. Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет уменьшения контактных сопротивлений. Указанная цель достигается тем, что нижележащая проволока 3 большего диаметра расположена от проволоки 4 меньшего диаметра на расстоянии большем, чем расстояние до вышележащей проволоки большего диаметра. Расстояние между проволоками разного диаметра над проволокой меньшего диаметра определяют из установленной зависимости. 3 ил. е О ГО ел ю о го

РП

/

/

/

LL

Фиг. 2

11 /