Конструктивные особенности фильтрационных систем.

В наше время скоплен значительный опыт использования пластмасс различных типов, как конструкционного материала для выполнения фильтров. Данный опыт показывает, что для любой конструкции фильтров форменная смена лишь только одного материала абсолютно не является достаточно качественным методом совершенствования.

Фильтры, выполненные из перфорированных труб пластмассовых составляющих.

Наиболее примитивным и обладающим крайней доступностью для компаний, выполняющих бурение в разных сферах, способом использования полимеров для оснастки водоприемной составляющей скважины является употребление перфорированных труб из всевозможных пластмасс. Одним из возможных материалов для изготовления фильтров в наше время является полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, стеклопластик, древесноволокнистые пластмассы, а также другие термопластичные и термореактивные материалы. Способ изготовления каркасов для фильтров, как дырчатых, так и перфорированных достаточно и прост и не должен вызывать особых затруднений даже у людей плохо знакомых с системой фильтрации. Чаще всего выполняются процессы сверления, фрезерования, а также прокалывания водоприемных диаметрально небольших отверстий прямо в корпусе фильтра. А вот трубы выполненные для фильтров способны получать лишь процессом постоянной экструзии шнековыми приборами. Это обусловлено не дороговизной существующего процесса и простоты его исполнения. В Украинской Советской Социалистической Республике в свое время были разработаны и поставлялись на конвейер многих стран дырчатые каркасы. Они чаще всего монтировались в скважины для добычи артезианской воды как самостоятельные фильтрующие элементы, а также как фильтры с вложенной обсыпкой гравийными наполнителями. Хотя были случаи, когда такие приборы устанавливались как каркасы кожуховых, сеточных, и, конечно же, проволочных фильтров (рис. 1) (Это описал доцент Лерман в 1968 году). Процесс перфорации выполнялся только на настроенных радиальных сверлильных станках. На некоторых заводах существовал процесс перфорирования при помощи фрезерных станков. Сеточные фильтры должны были изготавливаться только при помощи пайки. Это выполнялось для того, чтобы пропускная способность фильтров оставалась на высоком уровне и в тоже время фильтрация проходила качественно. Проволочные фильтры на каркасах из полиэтилена производили впайкой по тем же самым причинам. Концы сетки плотно входили в тело трубы, что полностью исключало неблагоприятный исход использования фильтра. Рабочий процесс скважин с фильтрами из пластмассы оценивался более чем обстоятельно. После вытягивания фильтров разгромов поверхностного слоя обнаружено не было, что являло собой положительный результат использования манеры пайки и установки новой системы фильтрации. Непосредственно стенки самих труб были абсолютно чистыми, без особенных или ярко выраженных следов коррозионных последствий, отмечалось подклинивание щелевых отверстий для водоприемников мельчайшими породами, точнее зернами этой породы.

В Тамбовском главном ведомственном управлении строительного треста Россельхозводстрой использовали трубы из полиэтилена для выполнения перфорированных каркасов на дырчатой основе. Именно им отдавалось предпочтение, по причинам того, что затрат требовалось немного меньше. Перфорацию пластмассовых труб делали на особенном станке для фрезеровки. В тысяча девятьсот шестьдесят пятом году в Уваровском районом округе была начата процессия бурения скважины на воду на глубину сорока метров в песках мелкозернистых пород. Скважины эти были оснащены фильтрами с гравийной засыпкой, которые основывались на каркасах, изготовленных из перфорированной пластмассы. При сдачах скважин в эксплуатацию дебет составлял порядка двадцати шести метров кубических в час, который практически не менялся при дальнейшей эксплуатации. Специфично, что в предшествующие годы в данном районном округе доводилось каждый год модифицировать металлические фильтры в результате их ржавчины.

В тысяча девятьсот шестьдесят пятом году насаждение фильтров из пластмассы, выполненных в трубчатой форме, было принято строительным трестом Промышленные буровые воды. Фильтры изготавливались из труб плотного полиэтилена, перфорированных округлыми отверстиями, похожими на щелевые пробоины (рис. 19). По данным Московского гидромелиоративного института, основная несущая практическая способность щелевых фильтров из полиэтилена при сжатии в направлении осевого контакта вертикального стыка ограничивается потерями стабильности для сплошных перегородок, которые находятся между щелями фильтра. Значения максимальной критической нагрузки для опытного образца приравнивалось семи с половиной тонам, для б — двум и для в полутора тонам. Значения максимального критического давления, приобретённого при исчерпывающем радикальном сжатии, для образца а составило ноль целых двести пятьдесят шесть тысячных мегапаскалей, для б — ноль целых шестьдесят четыре тысячных МПА, для в — ноль целых шестьдесят четыре тысячных МПА и для образца г — ноль целых шестьдесят четыре тысячных МПА. Однако было выделено следующие, что опытный образец общей трубы, которая являла собой отрезок без отверстий, утрачивал несущую способность при критическом давлении в шестьдесят четыре тысячных МПа. Подобным образом, испытанная несущая максимальная способность подвергнутых испытанием труб, перфорированных овальными или круглыми отверстиями, гораздо меньше, чем сплошных, а если брать в расчет дырчатые фильтры, то выходит и того выше, чем щелевые. Максимальная несущая способность фильтров щелевого исполнения при радикальном сжатии мизерна (ноль целых шестьдесят четыре тысячных МПА). Таким образом, при значительных глубинах скважины, в особенности в не связных водоносных слоях горизонта, завязывается опасность их разгрома.

Расслабление сечений перфорированной трубы из пластмассы случается в результате скопления усилий непременно и непосредственно вокруг самих отверстий. Крепость щелевого фильтра изготовленного из труб с полиэтиленовой вставкой, обладающих скважностью двадцать процентов, понижается практически в десять раз по соотнесению с несущей способностью сходственных труб сплошного проката. И снова следует упомянуть, что трубы выполнены из пластмассы. Перфорацию пластмассовых труб реализовывают термическим прокалыванием или опосредованно при процессе их изготовления в экструдере.

Более динамичны фильтры из поливинилхлоридных труб. В периоде с тысяча девятьсот сорок пятого до тысяча девятьсот сорок шестого года, если верить данным Всероссийского научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной графики, подобные фильтры употребляли на скважинах водопровода города и округа Вильнюса, а затем в Республике Беларусь, Литве, Латвии и Эстонии. Наравне с утвердительной их работой наблюдалось уменьшение дебета в результате высокого содержания в подземных водах железных соединений, далеко не излишней скважности фильтров, если быть точным, то от восьми до десяти процентов, механического переклинивания щелей мельчайшими частичками песка. После двухлетнего использования на фильтре, который был опробован, и отработан не было замечено абсолютно никаких следов разрушения.

В тысяча девятьсот пятьдесят восьмом году щелевым фильтром из поливинилхлорида был оборудован горизонтальный дренажный участок Волгоградского гидроузла, а позже им же был оборудован и Цимлянский гидроузел. На Волжской гидроэлектростанции им. Владимира Ильича Ленина в водах грунта увеличенной минерализации находилось в процессе постройки пятьдесят шесть скважин глубиной до шестидесяти метров, снабжённых фильтрами из поливинилхлорида. Длина фильтров восемьсот десять метров, диаметр сто шестьдесят пять миллиметров, ширина щелей достигала восьми миллиметров. Диаметр зерен гравийной засыпки были равны от восьми до двадцати миллиметров, а толщина слоя была пятьдесят миллиметров. Во время общего процесса эксплуатации дренажной системы работа фильтра была характеризована как вполне устойчивая. Осуществленные автором статистические пробы представили факты того, что несущая характеристика фильтров из поливинилхлорида гораздо выше, чем из полиэтиленовых составляющих. К существенным недостаткам следует отнести снижение крепости и химической закаленности материала при увеличенных температурах. При отрицательной температуре данный материал, к великому сожалению, становится не прочным, хрупким. Встречаются ограничения в применении поливинилхлорида в хозяйственном и питьевом водоснабжении.

Более крепки фильтры, произведенные из труб с применением стеклопластика. Употребление подобных фильтров было предложено Всероссийским научно-исследовательским институтом водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной графики. Недостатки их заключаются в сравнительно большой стоимости стеклопластика. Всероссийский научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной графики совместно с ЦНИИ разработал установку способную помочь в изготовлении фильтров из стеклопластика. Очень предприимчиво было использовать в качестве внутреннего наполнителя сетки для фильтрации, а в качестве вяжущего материала эпоксидную смолу.

Переработать термопластичные полимерные материалы путем отливания под давлением. Эта идея отличается очень высокой плодотворностью и позволяет получить полностью целые звенья. Она была применена на местно МБТ в Туле Союз-шахтоосушение для выполнения щелевых фильтров из материала капронового происхождения, а именно вторичного капрона (рис. 21). Существенные параметры фильтров при скважности в двенадцать с половиной процентов: длина звена шестьсот тридцать пять миллиметров, внутренний диаметр сто девяносто миллиметров, толщина стенки десять миллиметров, размер щелей два на сорок три миллиметра, длина ослабленной части десять миллиметров.

Испытания фильтров, проводимые для установления их реальной прочности показали, что при горизонтальном сжатии работающей оси фильтра несущая способность фильтра выполненного отливом из капрона гораздо превышает таковой результат при применении труб из полиэтилена перфорированного качества. При радикальном сжатии максимальное давление составляло порядка ноль целых двадцать четыре сотых МПа (смотреть на рисунке 21, б), что превышает в четыре раза показатель щелевого фильтра из полиэтиленовых труб, изготовленных строительным трестом «Промбурвод». Но существуют и недостатки, неоспоримые, к которым можно отнести высокую токсичность материала, крайне высокую сложность выполнения литьевых прессовых форм.

Опытом использования пластмассовых фильтров за пределами нашей страны служит опыт фирмы «Шенебекер» расположенной в Федеральной Республике Германия. Они выпускают щелевые фильтры из поливинилхлоридных соединений с поперечными ребрами жесткости. Ширина щелей от ноль целых двух десятых миллиметра до двух миллиметров.

В Республике Польша ведется разработка фильтров из стекловолокна, который частично пропитан эпоксидной смолой . Процесс наполнения фильтра смолой заключается в том, что он протягивается через специальную ванночку залитую смолой. Потом стекловолокно навёртывают на алюминиевую сетку с желобами, обрамляющими вертикальные щели фильтра. Диаметр фильтра сто сорок миллиметров, длина рабочей части восемьсот миллиметров, ширина щелей от ноль девяти до одного миллиметра, скважность сорок процентов. Максимальное усилие разрыва поперек оси фильтра равно шестьдесят двум кН, при горизонтальном сжатии— единица, а при осевом радикальном сжатии — два с половиной кН.

Фирменный концерн «Нольд» изготавливает фильтры из материалов сродни полимерным соединениям (рис. 23). Водоприемные дырки находятся в вертикальной плоскости. Для формирования конструкций собранных из разных элементов, безусловно, кроме способа литьем отлить фильтры под давлением, применяют способ переработки пластмассовых материалов прессованием. Компания «Шенебекер» советует фильтры именно из сборочных элементов, получаемых при помощи прессования буковой фанеры состоящей из нескольких слоев. Эту фанеру пропитывают фенолформальдегидной смолой (рис. 24). Фильтры диаметром сто пятьдесят и двести пятьдесят миллиметров собирают только на заклепках. Основные диаметры фильтров колеблются от ста пятидесяти миллиметров до шестисот, масса фильтров при этом изменяется от семи до тридцати пяти килограмм.

При выполнении фильтров из пластмассы основной ошибкой является не учтивость их физических свойств.