Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.XII.1968 56496 KI. 85 d, 1 MKP E03 b 4 CZYltLNIAJ hlRBdu Patentowego 1 Thliklij Izeezw*- *i L • i 1 Twórca wynalazku: mgr inz. Bohdan Zakiewicz Wlasciciel patentu: Przedsiebiorstwo Specjalistyczne Górnictwa Surow¬ ców Chemicznych „Hydrokop", Kraków (Polska) Przeciwkolmatacyjny filtr korpusowo-granulatowy Przedmiotem wynalazku jest przeciwkolmatacyj¬ ny filtr korpusowo-granulatowy.Znane dotychczas konstrukcje filtrów granula- towych samonosnych bez specjalnego zbrojenia, czy nanizania na rury, nie moga byc zakladane w studniach do glebokosci wiekszej anizeli 400 m, ze wzgledu na ograniczona wytrzymalosc na zgnia¬ tanie i cisnienie górotworu wodonosnego.Zwiekszenie wytrzymalosci tych filtrów na cis¬ nienie górotworu moze byc dokonane przez powiek¬ szenie grubosci ich scianek, dodatkowe zbrojenia lub stosowanie korpusów z rur stalowych perfo¬ rowanych, na które nanizane sa segmenty filtrów granulatowych. Powiekszenie grubosci scianek fil¬ tra granulatowego prowadzilo do jego szybkiego zakolmatowania, a wiec do zlikwidowania istoty dzialania. Filtry granulatowe, czy obsypki zwirowe luzne, które ulegna zakolmatowaniu mechaniczne¬ mu czy chemicznemu, rzadko poddaje sie czescio¬ wemu chocby oczyszczaniu i rekonstrukcji.Ze wzgledów wytrzymalosciowych, minimalne grubosci scianek znanych dotychczas filtrów gra¬ nulatowych samonosnych nie moga byc praktycz¬ nie mniejsze od 4—5 cm.Podczas badan stwierdzono, ze dla celów filtra¬ cyjnych w studniach potrzeba praktycznie, aby scianka filtrowa o wlasciwie dobranej granulacji do warstwy wodonosnej, nie byla grubsza niz 1— 2 cm. Wytworzenie tak cienkiej scianki bez pomo¬ cy specjalnej konstrukcji filtra bylo dotychczas 10 15 20 29 niemozliwe, a umieszczenie filtra o tak cienkich sciankach w studni, nawet jesli byl on sporzadzo¬ ny ze znanych dotychczas najbardziej wytrzyma¬ lych tworzyw zwirowo-krzemianowych, bylo ska¬ zane na niepowodzenie i prowadzilo do jego znisz¬ czenia, a tym samym i do zniszczenia studni.W innych znanych dotychczas konstrukcyjnych filtrach granulatowych, dobra odpornosc na kol- matacje uzyskiwalo sie przez zastosowanie kilku warstw filtracyjnych o zróznicowanej granulacji, w celu stworzenia tak zwanego filtra odwrotnego.Pomimo skutecznosci konstrukcji, byla ona kosz¬ towna i trudna do realizacji. Ponadto nawet naj¬ lepsze ze znanych pod wzgledem wytrzymalosci filtrów granulatowych, wielowarstwowe filtry zwi- rowo-krzemianowe, wymagaly stosowania korpu¬ sów nosnych w przypadku instalowania ich na duzych glebokosciach.Wady powyzszych filtrów usuniete zostaly w przeciwkolmatacyjnym filtrze korpusowo-granu- latowym wedlug wynalazku.Filtr ten znajduje zastosowanie w studniach wierconych lub w innych urzadzeniach sluzacych do odbierania cieczy, zarówno agresywnych jak i nieagresywnych filtrowanych przez filtr.Pod pojeciem filtr korpusowo-granulatowy rozu¬ mie sie filtr, który posiada zarówno korpus nosnv niefiltracyjny o duzej wytrzymalosci, przenoszacy glówne naprezenia i naciski, jak i warstwe lub warstwy filtracyjne, tak zwane granulatowe o 564965649C mniejszej wytrzymalosci, spojone z korpusem nos¬ nym.Filtrami granulatowymi nazywamy wszelkie od¬ miany filtrów uformowanych z ziarn skalnych czy ceramicznych, spajanych ze soba kontaktowo spoi¬ wem, takim jak zywice, kleje wodoodporne, ce¬ ment siarkowy, polery krzemianowe, cementy gu¬ mowe i inne.W przeciwkolmatacyjnym filtrze korpusowo-gra- nulatowym wedlug wynalazku mozliwe jest unik¬ niecie koniecznosci stosowania korpusów samonos- n^ch nawet dla najwiekszych glebokosci filtrowa¬ nia w studniach, a wytworzone w tym filtrze scian¬ ki filtracyjne o grubosci 0,5—2 cm w pelni uod- parniaja filtr na zakolmotowanie go drobnymi frakcjami.Konstrukcja filtra przeciwkolmatacyjnego kor- pusowo-granulowatego polega na zespolonym dzia¬ laniu dwóch lub wiecej scianek filtra, z których scianka zewnetrzna przylegajaca do skaly wodo¬ nosnej jest filtrem przepuszczalnym w calej swej masie dla cieczy, a scianka wewnetrzna wspól- srockowa jest scianka nosna zaopatrzona w otwo¬ ry przelotowe dla cieczy przefiltrowywanej do studni. Scianki filtra obu rodzajów sa wspólsrod- kowo rozmieszczone wzgledem siebie i polaczone ze soba zeberkami dystansowymi rozmieszczonymi promieniowo wzdluz filtra. Zeberka te wykonane sa z tworzywa nosnego lub filtrowego.Odmiana przeciwkolmatacyjnego filtra korpuso- wo-granulatowego jest filtr segmentowy, w któ¬ rym wszystkie scianki sa sciankami porowatymi o granulacji dobranej wedlug zasad filtra od¬ wrotnego. Scianki osadzone wspólsrodkowo wzgle¬ dem siebie laczone sa zeberkami, które utrzymuja zalozona odleglosc miedzy nimi.Scianki filtra wedlug wynalazku posiadaja po¬ miedzy laczacymi je zeberkami kanaly, które w kolumnie segmentów tworza pionowe rynny prze¬ lotowe dla przefiltrowywanej cieczy. Kanaly te wykorzystane sa ponadto dla przeprowadzenia ka¬ bli lub pretów zbrójenowych, przy pomocy których segmentom filtrowym nadstawianym nadaje sie wlasnosci konstrukcji kablowych.Tak skonstruowany segment filtrowy nawet bez dodatkowego zbrojenia posiada duze wytrzymalosci na zgniatanie w otworze, udaroodpornosc, odpor¬ nosc na ws'órzasy oraz zdolnosc do elastycznego przejmowania naprezen scinajacych. Poza zbro¬ jeniem kablowym mozna stosowac dodatkowe zbrojenie wewnatrz-tworzywowe.Wielosegmentowe skablowane elementy filtra moga byc laczone ze soba w kolumny studzienne P"zy pomocy laczników korytkowych elastycznych lub sztywnych, a takze przy pomocy laczników gwintowych lub kolnierzowych.Dalsza odmiana filtrów korpusowo-granulato- wych sa filtry, w których cylindryczne scianki wspólsrodkowe segmentów sa uformowane z two¬ rzywa nieprzepuszczalnego dla wody, natomiast funkcje warstwy filtrujacej zapewnia luzny lub scementowany zwirek umieszczony wewnatrz pio¬ nowych kanalów miedzy-zeberkowych.Przeciwkolmatacyjny filtr korpusowo-granula- towy umieszczony jest wewnatrz otworu studzien- 10 15 20 25 30 85 40 45 50 65 nego, na specjalnym postumencie, który wedlug jednej z alternatyw konstrukcji posiada odpowied¬ nio wykonane kanaly wylotowe, laczace sie z ka¬ nalami miedzyzeberkowymi kolumny filtrowej.Kanalami tymi skierowany zostaje doplyw wody do studni, wzglednie laczac odpowiednio wyloty kanalów z przewodem pompowym mozna dokony¬ wac pulsacyjnego odpiaszczania strefy przystu- dziennej, a takze przeprowadzac oczyszczanie z osadów kolmatacyjnych, przy pomocy trawienia filtra odpowiednimi srodkami chemicznymi.Scianka filtracyjna filtra korpusowo-granulato- wego wedlug wynalazku moze byc foimowana naj¬ korzystniej z tworzywa zwirowo-cementowego, azbestowo-cementowego, ceramicznego, zwirowo- siarkowego, zwirowo-krzemianowego, zwirowo-zy- wicowego, zwirowo-gumowego lub zwirowo-klejo- wego, a scianki nosne filtra wykonywane moga byc jako betonowe, cementowe lub azbestowo-cemen¬ towe.Istotna cecha filtra wedlug wynalazku jest moz¬ liwosc przywracania mu pierwotnych wlasnosci filtracyjnych utraconych na skutek zako.matowa- nia scianki filtrowej osadami mechanicznymi czy chemicznymi.Filtr wedlug wynalazku stosowany byc moze w glebokich studniach (1000—2000 m), a mozliwosc laczenia krótkich segmentów filtra w dowolnie dlugie kolumny, pozwala na zapewnienie filtracji ze zloza o dowolnej miazszosci. Moze on byc rów¬ niez stosowany w studniach wmywanych pionowo, wmywanych i wierconych poziomo, co w znanych filtrach bez pomocy nanizania ich na rury nosne bylo niemozliwe.Filtr wedlug wynalazku stanowi zatem nowosc w stosunku do znanych dotychczas filtrów granu- latowych i innych wykonywanych jako filtry wie¬ lowarstwowe lub jednowarstwowe.Przeciwkolmatacyjny filtr korpusowo-granulato- wy jest uwidoczniony na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przekrój podluzny poprzez stud¬ nie lub swiece filtracyjna wzdluz linii a—a uwi¬ docznionej na fig. 2, fig. 2 — przekrój poprzeczny, fig. 3 — przekrój podluzny odmiany filtrów i fig. 4 — przekrój podluzny jeszcze innej odmiany fil¬ trów.Filtr sklada sie z segmentów 1, polaczonych ze soba ciegnami kablowymi lub pretami 2 i laczni¬ kami 3, zaopatrzony w uchwyty 15 ciegien kablo¬ wych oraz gwintowe zlacza 16.Kolumna filtrowa spoczywa na postumencie den¬ nym 4, przy pomocy którego jest opuszczana do otworu studziennego oraz przy pomocy którego mozna dokonywac odpiaszczenia studni i filtra, a takze jego chemicznej regeneracji. Postument denny 4 zaopatrzony jest w koncówke samocen- trujaca 5 wraz z zamkiem 6, na którym opiera sie kolumne pompowa lub tloczna 7. Medium pompo¬ wane lub tloczone przedostaje sie do kanalów mie- dzysciennych 8 filtra za posrednictwem kanalów 9 w postumencie 4.Strzalki 10 pokazuja jedna z mozliwych dróg ruchu cieczy filtrowanej w filtrze, w którym we¬ dlug wersji przedstawionej na rys. fig. 1, scianka zewnetrzna 11 filtra jest wykonana z tworzywa56496 10 filtrowego granulatowego, a scianka wewnetrzna 12 z tworzywa nosnego, nieprzepuszczalnego dla wody. Otwory 13 reprezentuja jedna z alternatyw perforacji scianki wewnetrznej 12. Poszczególne segmenty filtra sa rozdzielone podkladkami 14, w 5 których wycieto otwory dla zachowania droznosci pionowych kanalów 8.Przekrój poprzeczny filtra studziennego fig. 1 uwidoczniony jest na fig. 2. Przedstawia jedna z alternatyw ksztaltu kanalów miedzysciennych 8, w których umieszczone sa ciegna kablowe lub prety 2, Na fig. 3 przedstawiono filtr dwuscienno korpu¬ sowy, w którym scianki nieprzepuszczalne seg¬ mentów kolumny filtracyjnej, dwuscienno-korpu- sowej, polaczone ze soba ciegnami 15 i gwintowy- 18 mi zlaczami 16 w odmianie laczników korytkowych o przekroju podluznym w ksztalcie litery H. W filtrze tym warstwy luznej obsypki 17 umieszczo¬ ne sa w kanalach miedzysciennych, a strzalka 18 oznaczono kierunek przeplywu medium przefil- 20 trowujacego przez otwory 19 wyciete w wewnetrz¬ nych sciankach korpusowych 20 oraz przez war¬ stwe obsypki 17.Inna odmiane wykonania filtra pokazano na fig. 4 w przekroju podluznym filtra, w którym obie 25 scianki zewnetrzna i wewnetrzna 21 sa sciankami 6 przepuszczalnymi dla medium. Ciegna kablowe lub pietrowe 2'3 ulozone w kanalach miedzysciennych 22 wiaza poszczególne segmenty filtrowe w ele¬ menty prefabrykowane, które sa laczone poprzez zlacza 24. PL