Фильтр дренажный горизонтальный, щелевой
HORIZONTAL SLITTED DRAIN FILTER

Изобретение относится к области гидротехнического, мелиоративного, водохозяйственного строительства для оборудования горизонтальных дренажей.
Известны конструкции фильтров горизонтальных дренажей (1, 5-7). Они могут изготавливаться из различных материалов, различными способами. Проходными отверстиями для воды в этих конструкциях служат различной формы отверстия в трубах, сварных металлических каркасах, литьевых и наборных конструкциях. Водоприемной поверхностью дренажей служат в большинстве песчано-гравийные, сетчатые устройства из различных материалов. Учитывая, что потери напора фильтрующихся подземных вод на фильтрах и сроки эксплуатации дренажа прямо пропорциональны их первоначальной проницаемости, увеличению скважности водоприемных поверхностей, каркасов фильтров придается первостепенное значение (1-3).
Анализ прототипов показывает, что наиболее близкими аналогами изобретения являются фильтры щелевые металлические сварные (фиг. 1), фильтры щелевые из стеклопластиков фирмы «Нольд» (фиг. 2), фильтры из сборных элементов фирмы «Шенебекер», фильтр дренажный горизонтальный повышенной проницаемости (7). Ширина щелей в них составляет, в основном, 0,8-2 мм. Скважность большинства каркасов фильтров составляет всего 8-12,5%. Использование фильтров дренажных горизонтальных повышенной проницаемости (скважность более 50%) сдерживается значительной трудоемкостью работ по их изготовлению. Фильтровые каркасы обсыпаются классифицированным песчано-гравийным материалом расчетной крупности в несколько слоев. Толщина каждого слоя обратного фильтра составляет, как правило, по технологическим условиям 100-200 мм. Соединение отдельных звеньев фильтров в колонну осуществляется глухими патрубками на резьбе или сварке. При длине звена фильтра 3000 мм длина соединительных патрубков нередко достигает 200-500 мм (более 10% длины водоприемной части). При этом не создается единого сплошного фронта приема фильтрующихся вод по длине дренажа. Концевые участки звеньев дрен являются зонами повышенных сопротивлений фильтрационному потоку. Таким образом, существующие конструкции горизонтальных дренажей прототипов характеризуются отсутствием сплошного однородного фронта приема фильтрующихся вод, малой скважностью, необходимостью расходования при устройстве больших объемов классифицированного песчано-гравийного материала, значительной трудоемкостью работ.
Технический результат изобретения - разработка конструкции фильтра горизонтального дренажа со сплошным однородным фронтом приема дренажных вод.
Данный технический результат достигается тем, что фильтр дренажный горизонтальный, щелевой изготавливается из базальтопластиковых стержней круглого сечения, установленных по образующей вдоль оси фильтра, соединенных кольцами жесткости из полипропилена и имеет снаружи водоприемную поверхность из фильтрующих матов на основе базальтового волокна, причем каркасообразующие стержни и фильтрующие маты отдельных звеньев соединены между собой «внахлест» с нанесением клея «Спрут» (известного по патенту на изобретение РФ №2259378 и ТУ 5772-002-90679544-2013) и образованием по длине сплошной водоприемной поверхности. При наружном диаметре соединительных колец жесткости 300 мм, расстоянии между ними 200 мм, ширине колец 20 мм, диаметре арматурных стержней 14 мм, внутреннем диаметре колец 250 мм, числе стержней каркаса 8 скважность каркаса фильтра составит 73,9%. Пористость водоприемных фильтрующих мат превышает 90%, а их проницаемость составляет 0,58-0,93 см/с.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 приведена конструкция фильтра щелевого из металлических стержней 2 с опорными поясами жесткости 3 и патрубком 1. На фиг. 2 приведена конструкция фильтра щелевого из стеклопластика с щелями 4 рабочей части, соединительным ниппелем 5 и водоотводной трубой 6. На фиг. 3 приведена конструкция фильтра горизонтального щелевого с водоприемной поверхностью из фильтрующих мат, которая включает базальтопластиковые стержни 7 круглого сечения, кольца жесткости из полипропилена 8, фильтрующие маты на основе базальтового волокна 9, клей «Спрут» - 10, водоприемные отверстия 11, расстояниями между кольцами жесткости 12. На фиг. 4 и 5 приведены конструкции базальтопластиковых стержней 7 и соединительных колец жесткости 8 с сечениями.
Предложенное устройство отличается от известных непрерывностью водоприема по длине дренажа из-за отсутствия соединительных глухих участков между звеньями, где имеют место повышенные гидравлические сопротивления. Таким образом, изобретение соответствует критерию новизна.
В предложенном устройстве скважность каркаса фильтра в отличие от прототипа (в среднем 10-12%) составляет более 70%. При устройстве дренажа не требуется использование квалифицированной рабочей силы. Кроме того, при предложенном устройстве дренажа не требуется использование классифицированного песчано-гравийного материала. Для лучших условий работы дренажа собранную конструкцию можно обсыпать любым песчано-гравийным материалом с проницаемостью больше пластовой. Таким образом, изобретение соответствует критерию существенное отличие.
Сборку звеньев фильтра можно выполнять как в мастерской, так и в полевых условиях на подготовленной площадке. На выровненной площадке по шаблону на базальтопластиковые стержни (7) набирают кольца жесткости (8) из расчета установки через 100 мм. После набора колец зазор между стержнями и отверстиями в кольцах промазывают клеем «Спрут» (10), после чего надевают чехол из фильтрующих мат. Звено укладывают на дно подготовленной траншеи и заводят такое же звено с нахлестом 100 мм по стержням и матам и проклеивают их «Спрутом», после чего укладывают третье звено, а первое засыпают песчано-гравийным материалом и далее материалом по технологической схеме.
Работает фильтр дренажный горизонтальный, щелевой следующим образом. После укладки горизонтального дренажа и подключения его к водоприемному колодцу приступают к его засыпке. Если строительство дренажа велось под прикрытием водопонижения, то после его устройства отключают систему водопонижения и вводят дренаж в эксплуатацию. Дренажные воды попадают в фильтр через фильтрующие маты в щели между стержнями и отводятся в водоприемник самотеком.
Фильтр дренажный горизонтальный, щелевой, изготовленный из базальтопластиковых стержней круглого сечения, установленных по образующей вдоль оси фильтра, соединенных кольцами жесткости из полипропилена, и имеет снаружи водоприемную поверхность из фильтрующих матов на основе базальтового волокна, причем каркасообразующие стержни и фильтрующие маты отдельных звеньев соединены между собой «внахлест» с нанесением клея «Спрут» и образованием по длине сплошной водоприемной поверхности.
Предложенные конструкции работают в неагрессивных и агрессивных средах, эффективно могут использоваться для устройства водопонижения в зонах экологического бедствия
Источники информации
1. Прогнозы подтопления и расчет дренажных систем на застраиваемых и застроенных территориях. Справочное пособие к СНиП., Стройиздат, 1991, с. 272.
2. Гаврилко В.М. Фильтры водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин. Издание первое М., Недра, 1961.
3. Гаврилко В.М., Алексеев B.C. Фильтры буровых скважин. Издание второе М., Недра, 1976.
4. Р. Эггельсманн. Руководство по дренажу. М., Колос, 1978, с. 255.
5. ОСТ 33-10-73. Фильтры дренажные из искусственных минеральных волокнистых материалов. Технические требования. М., Минводхоз СССР, 1973.
6. Н.Г.Пивовар, Н.Г.Бугай, В.А. Рычко. Дренаж с волокнистыми фильтрами. К., Наукова Думка, 1980.
7. Патент на изобретение РФ №2287043, 2006 г.
8. Технологическая карта по технологической защите металлических и бетонных поверхностей покрытий на основе композиций «Спрут-плюс» ТУ 5745 -002- 80773555-2007.