Типы и конструкции фильтров
Все фильтры делятся на пять основных типов:
трубчатые и каркасно-стержневые;
фильтры с покрытием из проволоки, сетки и штампованного листа;
гравийные;
блочные;
гравитационные.(Не согласуется со схемой)
Рис. 4.1. Каркасно-стержневые фильтры
с различными водоприемными поверхностями:
а – из стальных стержней; б – с проволочной обмоткой
из нержавеющей стали; в – с просечным листом
из нержавеющей стали
Рис. 4.2. Сетчатый фильтр:
а – общий вид фильтра; б, в – детали фильтра
Рис. 4.3. Типовые схемы оборудования водоприемной части скважин: 1 – с проволочным фильтром или каркасом для водоносного пласта (A-III-в, г); 2 – с проволочным (сетчатым) фильтром и гравийной обсыпкой для водоносных пластов (A-II-б, г); 3 – с проволочным (сетчатым) фильтром и гравийной обсыпкой уширенного контура для водоносных пластов (А-1-а, г);
4 – с проволочным (сетчатым) фильтром и многослойной гравийной обсыпкой для водоносных пластов (А-1-а), представленных иловатыми, пылеватыми тонкими песками; 5 – с проволочным (сетчатым) каркасом и гравийной обсыпкой уширенного контура с многоярусным фильтром для водоносных пластов (А-1, II-а, б); 6, 7 – бесфильтровые с засыпкой каверны в водоносных пластах гравием (А-1, II-б, в, г); 8 – с проволочным фильтром и гравийной обсыпкой для водоносных пластов (Б-1, II-а, б); 9– с дырчатым (щелевым) каркасом без обмотки для водоносных пластов (Б-1, II, III-а, б, в, г);
10 – бесфильтровые для водоносных пластов (В-I, II, III-а; б, в, г);
11 – многоствольные бесфильтровые для водоносных пластов (В-1, II-а, б);
12 – водоприемная часть при вскрытии водоносного пласта лучевыми
скважинами (Б-1, II-а, б)
(группы водоносных пластов обозначаются римскими цифрами )
Основными конструктивными характеристиками фильтра являются его скважность и размер проходных отверстий.
Под скважностью понимают отношение площади отверстий к общей площади рабочей части фильтра. Современные фильтры имеют скважность от 7 % в трубчатых щелевых и из штампованных листовых материалов до 70 % в каркасно-стержневых фильтрах.
Известные конструкции фильтров можно представить в виде классификации, которая была разработана Н.А. Карамбировым и В.С. Алексеевым (рис. 4.4).
Каркасы фильтров делают также из обсадных труб. В основном применяются круглые и щелевые отверстия.
Рисунок 4.4. Схема классификации фильтров(в книжке уже лучше)
Емкий рисунок в тему
Рис.9. Основные схемы конструкций фильтров водозаборных скважин
а - на основе стержневых каркасов; б - на основе трубчатых каркасов со щелевой перфорацией;в - на основе трубчатых каркасов с круглой перфорацией; г - гравийные фильтры;1 - стержневой каркас на опорных кольцах; 2 - трубчатый каркас с круглой перфорацией; 3 - щелевой трубчатый каркас; 4 - проволочная обмотка из нержавеющей стали; 5 - опорная проволочная спираль; 6 - лист, штампованный из нержавеющей стали; 7 - опорные проволочные стержни под проволочную обмотку и лист; 8 - сетка из нержавеющей стали или латуни; 9 - сетка подкладная, синтетическая; 10 - рыхлая обсыпка; 11 - гравийная обсыпка в кожухе; 12 - гравийный блок
Таблица 15
| Фильтры на каркасах из стержней | Конструктивные особенности | Материалы для изготовления |
| Без дополнительной водоприемной поверхности | Скважность фильтра до 60%; ширина просвета между стержнями зависит от характера окружающих фильтр рыхлых или трещиноватых скальных пород (известняков, песчаников) | Сталь прутковая Ст3, Ст5, Ст7 диаметрами 12, 14, 16 мм. Патрубки соединительные и кольца опорные из горячекатаных труб. Защита опорных каркасов против коррозии производится кремнийорганической краской ВН-30 или нанесением полиэтилена |
| С водоприемной поверхностью из проволочной обмотки | Скважность водоприемной поверхности в зависимости от толщины проволоки и просвета составляет 30-60%. Крепление проволочных спиралей производится на основе эпоксидных смол | Опорные каркасы из стержней обматываются проволокой из нержавеющей стали диаметром 2-4 мм. Крепление проволочной обмотки производится эпоксидной смолой ЭД-5 и ЭД-6 |
| С водоприемной поверхностью из штампованного (просечного) листа | Скважность штампованного (просечного) листа из нержавеющей стали в зависимости от ширины и высоты щели 18-30% | Штампованный лист из нержавеющей стали (ГОСТ 5282-82) толщиной 0,8-1 мм |
| С водоприемной поверхностью из сеток | Подбор сетки производится по расчету в зависимости от крупности частиц породы водоносного горизонта | Проволочная обмотка под сетку из нержавеющей стали с шагом 10-15 мм. Сетка из нержавеющей стали или латуни гладкого плетения (ГОСТ 3187-76*) и квадратного плетения (ГОСТ 6613-86) |
Таблица 16
| Фильтры на спирально- проволочных каркасах | Конструктивные особенности | Материалы для изготовления |
| Без дополнительной водоприемной поверхности | Скважность фильтра до 60%; ширина просвета между витками проволочного каркаса зависит от характера окружающих фильтр рыхлых или трещиноватых скальных пород (известняков, песчаников) | Сталь прутковая Ст3, Ст5, Ст7 диаметрами 2, 4, 6, 8 мм. Патрубки соединительные из горячекатаных труб. Защита опорных каркасов против коррозии производится кремнийорганической краской ВН-30 |
| С водоприемной поверхностью из проволочной обмотки | Скважность водоприемной поверхности в зависимости от толщины проволоки и просвета составляет 30-60%. Крепление проволочных спиралей производится на основе эпоксидных смол | Опорные каркасы обматываются проволокой из нержавеющей стали диаметром 2-4 мм. Крепление проволочной обмотки производится эпоксидной смолой ЭД-5 или ЭД-6 |
| С водоприемной поверхностью из штампованного (просечного) листа | Скважность штампованного (просечного) листа из нержавеющей стали в зависимости от высоты и ширины щели 18-30% | Штампованный лист из нержавеющей стали толщиной 0,8-1 мм |
| С водоприемной поверхностью из сеток | Скважность сеток 30-50%; подбор сетки производится в зависимости от крупности частиц породы водоносного горизонта | Сетка из нержавеющей стали или латуни гладкого плетения (ГОСТ 3187-76) и квадратного плетения (ГОСТ 6613-86) |
Таблица 17
| Фильтры на трубчатых каркасах | Конструктивные особенности | Материалы для изготовления |
| С круглой или щелевой перфорацией без дополнительной водоприемной поверхности | Скважность каркаса 20-25%; диаметр отверстий при установке в скальных и галечниковых породах 15-25 мм, а других породах - по расчету. Размер щелей: ширина 10-30 мм, длина 200-300 мм | Трубы горячекатаные, электросварочные (ГОСТ 10706-76*), полиэтиленовые (ГОСТ 18599-83*); поливинилхлоридные (ТУ МХП 6-05-1573-72); асбестоцементные (ГОСТ 539-80) |
| С водоприемной поверхностью из проволочной обмотки | Скважность водоприемной поверхности из проволочной обмотки до 30-60%. Зазор между витками проволоки определяется по расчету в зависимости от крупности частиц пород или обсыпки. Намотка проволоки производится по стержням и закрепляется эпоксидной смолой | Подкладочная проволока из стали Ст3, Ст5 диаметром 5-10 мм. Проволочная обмотка из нержавеющей стали (ГОСТ 5632-72*) диаметром 2-4 мм. Эпоксидная смола ЭД-6 и ЭД-5. |
| С водоприемной поверхностью из штампованного стального листа с отверстиями различной конфигурации | Скважность штампованного просечного листа в зависимости от ширины и высоты щели 18-30%. Между опорным каркасом и листом создается дренажное пространство, отводящее воду внутрь фильтра | Штампованный лист из нержавеющей стали (ГОСТ 5282-82) толщиной 0,8-1 мм. Проволока подкладочная диаметром 5-10 мм, резиновый или хлорвиниловый шнур |
| С водоприемной поверхностью из сеток | Подбор сеток производится по расчету в зависимости от крупности частиц породы водоносного горизонта | Подкладочные стержни из нержавеющей стали и синтетических сеток. Сетки гладкого (ГОСТ 6613-80) и квадратного (ГОСТ 3187-76*) плетения |
Таблица 18
| Гравийные фильтры | Конструктивные элементы | Материалы для изготовления |
| С обсыпкой на забое скважины | Проходные отверстия на фильтрах устраиваются с учетом гранулометрического состава гравийной обсыпки. В зависимости от гранулометрического состава пород и химического состава подземных вод гравийные обсыпки могут быть однослойными или двухслойными, реже трехслойными | Каркасно-стержневые и спирально-проволочные и трубчатые фильтры с водоприемными поверхностями из проволоки, нержавеющей стали и штампованного листа с использованием материалов |
| Гравийные кожуховые, собираемые на поверхности земли | Кожуховые фильтры устанавливаются в скважинах ограниченного диаметра с минимальной толщиной обсыпки 35-50 мм. Обсыпка не должна содержать пылевато-глинистых частиц | Опорные каркасы те же. Гравийная обсыпка вокруг каркасов удерживается простой стальной сеткой квадратного плетения 2х2 см или 3х3 см. При устройстве кожухов возможно применение сеток квадратного плетения из полистирола, из штампованной пленки из винипласта или из металлического листа толщиной 0,8-1 мм |
| Блочного типа, собираемые на поверхности земли | Гранулометрический состав гравия в блочных фильтрах подбирается с учетом добавок цемента и водоцементного фактора или других вяжущих полимерных материалов | Каркасы стержневые и трубчатые. Блоки гравийные из пористого бетона |
4.7. Рекомендации по применению различных типов фильтров в зависимости от гидрогеологических условий приведены в табл.19.
Таблица 19
| Породы водоносных пластов | Конструкции фильтров |
| 1. Скальные и полускальные неустойчивые породы, щебенистые и галечниковые отложения с преобладающей крупностью частиц 20-100 мм (более 50% по массе) | Фильтры-каркасы (без дополнительной фильтрующей поверхности) стержневые, спирально-проволочные, трубчатые с круглой и щелевой перфорацией, штампованные из стального листа толщиной 4 мм с антикоррозионным покрытием |
| 2. Гравий, гравелистый песок с преобладающей крупностью частиц от 2 до 5 мм (более 50% по массе) | Фильтры стержневые, спирально-проволочные и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки или штампованного листа из нержавеющей стали. Фильтры штампованные из стального листа толщиной 4 мм с антикоррозионным покрытием |
| 3. Пески крупные с преобладающим размером частиц 1-2 мм (более 50% по массе) | Фильтры стержневые, спирально-проволочные и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, штампованного листа и сеток квадратного плетения из нержавеющей стали. Фильтры штампованные из стального листа толщиной 4 мм с антикоррозионным покрытием |
| 4. Пески среднезернистые с преобладающей крупностью частиц 0,25-0,50 мм (более 50% по массе) | Фильтры стержневые, спирально-проволочные и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, сеток квадратного плетения, штампованного листа из нержавеющей стали с песчано-гравийной обсыпкой |
| 5. Пески мелкозернистые с преобладающей крупностью частиц 0,1-0,25 мм (более 50% по массе) | Фильтры стержневые, спирально-проволочные и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, сеток галунного плетения, штампованного листа из нержавеющей стали с однослойной или двухслойной песчано-гравийной обсыпкой |
Примечания: 1. При применении фильтров на стержневых каркасах снижается расход металла. Стержневые и спирально-проволочные фильтры обладают лучшими гидравлическими свойствами и обеспечивают более эффективную работу скважин при длительной эксплуатации в водах неустойчивого химического состава, когда возникает опасность зарастания фильтров железистыми и карбонатными отложениями, в результате чего уменьшается производительность скважин. Фильтры на стержневых каркасах рекомендуется применять в скважинах глубиной до 200 м. 2. Фильтры из стальных труб предпочтительнее применять при больших глубинах скважин (более 200 м). 3. Фильтры щелевые штампованные из листа толщиной 4 мм с антикоррозионным покрытием могут устанавливаться в скважинах глубиной до 100 м. 4. Применение сеток из латуни на стальных каркасах без антикоррозионной защиты не рекомендуется из-за возможности электрохимической коррозии. 5. Применение сеток и проволоки из простых и оцинкованных сталей в фильтрах, рассчитанных на длительный срок эксплуатации, не допускается. 6. Блочные фильтры, как правило, предназначены для отбора небольшого количества воды. 7. Для антикоррозионной защиты фильтров допустимо применение следующих видов покрытий: полиэтиленовых; эмалевых; этиленовых; резиновых на основе жидких наиритов; перхлорвиниловых; кремнийорганических.
Литература
1. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. – Стройиздат, 1967. (стр. 222-225).
2. Башкатов Д.Н., Полков А.В., Коломиец А.М. Прогрессивная технология бурения гидрогеологических скважин. – М.: Недра, 1992 (стр. 215-260).
3. Воздвиженский Б.И., Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. М.: Недра, 1979 (стр. 473-479).
4. Гаврилко В.М., Алексеев В.С. Фильтры буровых скважин. – М.: Недра, 1985 (стр. 5-74).
5. Квашнин Г.П. Технология вскрытия и освоения водоносных пластов. М.: Недра, 1987 (стр. 75-77).
6. Руководство по проектированию сооружений для забора подземных вод / ВНИИВодгео Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 1978 (стр. 34-44).
7. Справочник по бурению скважин на воду / Д.Н. Башкатов, С.С. Сулакшин, С.Л. Драхлис, Г.П. Квашнин. Под ред. Проф.Д.Н. Башкатова. – М.: 1979 (стр. 442-462).
8. Справочник по бурению и оборудованию на воду. / В.В. Дубровский, М.М. Керченский, В.М. Плохов и др. Под ред. проф. В.В. Дубровского. – М.: Недра, 1972 (стр. 381-398).
9. Справочное руководство гидрогеолога, т. 2 / Под. Ред. проф. В.М. Максимова. – Л-д: Недра, 1979 (стр. 189-201).