CS224772B1 - Studniční filtr s vnějšími výstupky - Google Patents

Description

Vynález se týká studničního filtru s vnějšími výstupky, v nichž jsou upraveny vtokové difuzory, rozšiřující se směrem dovnitř. Účelem vynálezu je snížení hydraulického odporu filtru, zvýšení jeho průtočnosti a dosažení účinnosti filtru i v jemnozmných písčitých vodonosných vrstvách bez opatřování filtru obsypem.

Známé pažnicové studniční filtry s filtračními otvory kruhovými, obdélníkovými, můstkovými nebo vinuté studniční filtry z pletiva nebo sívoviny, mají relativně nízký koeficient průtoku. Proudění přes jejich filtrační otvory jé možná považovat za energeticky ztrátové proudění přes otvor v tenké stěně. Zanášejí se a proto nutně vyžadují obsyp ze tříděného štěrku. Bez štěrkového obsypu se v jemnozrnných Písčitých vodonosných vrstvách neobejdou ani známé vinuté filtry z trojúhelníkového nebo lichoběžníkového drátu, spirálovitě navinutého na tyčové kostře nebo děrované pažnici.

I když se vyznačují samočisticím účinkem, tvar jejich filtrač nich otvorů způsobuje značná ztráty průtoku.

Jsou také známé studniční filtry s vnějšími kuželovými výstupky, ve kterých jsou upraveny vtokové difuzory, jejichž vstupní otvory mají kruhový tvar (SSSR A0 379 756). Kruhové vstupní otvory, jejichž velikost je stanovena průměrnou zrnitostí písčitých vodonosných vrstev, neumožňují větší než tříprocentní perforaci filtrů. Přestože vtokové difuzory příznivě působí na hydraulickou charakteristiku filtru, filtr má vzhledem k malé celkové ploše vstupních otvorů značný hydraulický odpor. Nadto účinnost vtokových difuzorů je nízká, ne- 2 224 772 bol jejich úhel rozšíření činí 50° až 60°, proudící kapalina se-odtrhává od stěn a vznikají v nich průtokové ztráty· Negativně působí na energetickou bilanci proudící kapaliny i malá délka vtokových difuzorů a jejich ostré, nálevkovité ukončení·

Uvedené nevýhody odstraňuje studniční filtr podle vynálezu, jehož podstatou je, že-vstupní otvor každého vtokového difuzoru, vymezený nátokovými hranami, mé tvar štěrbiny a jeho šířka k délce je v poměru 1:3 až 1:13, k délce vtokového difuzoru v poměru 1:3 až 1:7 a k výšce vnějšího výstupku minimálně v poměru l:í,5 přitom úhel rozšíření vtokového difuzoru činí 4° až 14°·

Snížení vstupního odporu filtru se dosáhne, když tloušťka nátokových hran vtokového difuzoru činí minimálně jednu desetinu šířky vstupního otvoru vtokového difuzoru.

Zlepšného průtoku přes vtokové difuzory filtru se dosáhne, když vstupní otvor vtokového difuzoru je v šířkových stranách a/nebo v délkových stranách zaoblen a když vtokový difuzor je ukončen hyperboloid!ckým zaoblením·

Příznivý účinek na stabilitu stěn vrtu za filtrem se dostaví, když vstupní otvory filtru jaou od aebe vzdáleny nejméně o pětinásobek jejich šířky·

Výhody studničního filtru podle vynálezu spočívají ve vyšší filtrační účinnosti, snížení hydraulického odporu a v zábraně kolmatace filtru bez nutnosti zřizování štěrkového obsypu· štěrbinový tvar vstupních otvorů vtokových difuzorů umožňuje zvýšit celkovou plochu filtračních otvorů, perforace, na pět až osm procent filtru plochy, což je považováno za optimální poměr· Dimenze vstupních otvorů, podle nich volená výška vnějších výstupků a dovnitř se rozšiřující vtokové difuzory zabraňují ucpávání filtru a činí filtr způsobilým i pro hydrogeologické vrty ve velmi jemnozraných písčitých vodonosnýoh vrstvách· Zmenšený úhel rozšíření, zvětšená délka vtokových difuzorů a jejich ukončení hyperboloidickým zaoblením výrazně zvyšují průtočnost přes vstupní otvory· Vnější výstupky spolu s vhodně dimenzovanými vstupními otvory a vzdálenostmi mezi nimi vytvářejí v okolí studničního filtru

224 772 přirozený filtr ze soustavy klenbovitých dutin·

Příklad studničního filtru podle vynálezu je znázorněn ha přiloženém výkrese, kde na obr· 1 je studniční filtr v částečném náryse a v částečném podélném řezu· Na obr· 2 je znázorněn filtr v částečném, zvětšeném příčném řezu rovinou IÍ-11 z obr· 1· Na obr· 3 je detail lil· filtru z obr· 1·

Na obr· 4 je znázorněn vstupní otvor se zaoblenými šířkovými stranami a na obr· 5 vstupní otvor se zaoblenými šířkovými i délkovými stranami·

Na atudničním filtru podle vynálezu, zhotoveném z ocelového hlubokotažného plechu, aklolaminátových nebo plastických materiálů jsou upraveny vnější výstupky 1 a v nich dovnitř se rozšiřující vtkové difuzory 2, jejichž úhel rozšíření J3 činí 12°· Vatupní otvor 2 každého vtokového difuzoru 2, vymezený nátokovými hranami 4, má tvar štěrbiny· Jeho délka e je pětkrát větší než šířka b, přitom tloušťka £ nátokovych hran £ Je rovna jedné denetině šířky b vstupního otvoru 2· Výška v vnějších výstupků 1 je dvojnásobkem šířky b vstupních otvorů 2· Vtokový difuzor 2 je ukončen hyperbjoloidiokým zaoblením £, přičemž délka n vtokového difuzoru 2 je rovna šestinásobku šířky b vstupního otvoru 2· Vstupní otvory 2 mají Šířkové strany 6 zaobleny, obr· 4, a vzdálenost mezi nimi je rovna pětinásobku šířky b*

Před usazením studničního filtru podle vynálezu do hydrogeologického vrtu, procházejícího vodonosnými písčitými vrstvami, je třeba zjistit grsnulometrickým rozborem zrnitost vrstev· Podle ní se volí studniční filtr, jehož vstupní otvory 2 mají šířku b, rovnající se 1,2 až 1,8 násobku zrnitosti písku vodonosných vrstev, odpovídající 90 procenthímu hmotnostnímu obsahu· Filtr podle vynálezu se zapustí do vrtu jako součást stoupaoí kolony. Vtokové difuzory 2 při čerpání zvyšují průtočnost vody vytvořením vakua za vstupními otvory 2· Přeměňují její kinetickou energii na potenciální energii tlaku s-minimálními ztrátami energie snížením rychlosti proudění vody na jejich výstupu· Průtočnost přes vstupní otvory 2 3^e optimální· Uvolněné pevné částice menšího průměru než je ěířka b vstupního otvoru 2 procházejí přes vtokové difuzory 2· Působením vhodně dimenzovaných vnějších vý224 772 stupků 1 se vytváří kolem studnicního filtru podle vynálezu Přirozený filtr ze zrn písčité vodonosné vrstvy, neboí v okolí vnějších výstupků 1 vznikají ze zapřených zrn klenbovité dutiny. Jejich stabilita je udržována vhodným dimenzováním vstupních otvorů 2» dostatečně širokými vzdálenostmi mezi nimi a vlivem vnějších výstupků J.· Tvarem vtokových otvorů 2»

vtokových difuzorů 2 má průtok vody přes filtr podle vynálezu zanedbatelný hydraulický odpor* Dalšího zlepšení průtoku lze na úkor snížení celkové plochy vstupních otvorů 2 dosáhnout zaoblením i délkových stran J vstupních otvorů 2» obr·

5, obž je další varianta studnicního filtru podle vynálezu·

Pro větší průměry studní nebo vrtů a pro jejich větší hloubky je vhodné upevnit studniční filtr podle vynálezu známým způsobem na kostru z vyztužovacích prstenců a tyčí nebo na perforovanou pažnici a distanční spirálou.

Vnější výstupky 1 se vstupními otvory 2 mohou být situovány vodorovně nebo svisle, a to bul v řadách nebo stupňovitě.

Claims (4)

1. iy Studniční filtr s vnějšími výstupky, v nichž jsou upraveny vtokové difuzory rozšiřující Se směrem dovnitř, vyznačený tím, že vstupní otvor (3) každého vtokového difuzoru (2), vymezený nátokovými hranami (4), má tvar štěrbiny β jeho šířka (b) k délce (a) je v poměru až 1**15, k délce (n) vtokového difuzoru (2) v poměru 1 3 až 1**7 a k výšce (v) vnějšího výstupku (1) minimálně v poměru 1 ·/,^přitom úhel rozšíření(β) vtokového difuzoru (2) činí 4° až 14°·
2. 2) Studniční filtr podle bodu 1, vyznačený tím, že tlouš? he (t) nátokovýoh hran (4) vtokového difuzoru (2) činí minimálně jednu deaetinu šířky (b) vstupního otvoru
3. 3? Studniční filtr podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že vstupní otvor (3) je v šířkových stranách (6) a/nebo v délkových stranách (7) zaoblen·

   (3) vtokového difuzoru (2)·
4. 4); Studniční filtr podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že vstupní otvory (3) jsou od sebe vzdáleny nejméně o pětinásobek jejich šířky (b).

   5Í Studniční filtr podle bodů 1 až'4, vyznačený tím, že vtokové difuzory (2) jsou ukončeny hyperboloidickým zaoblením (5)·