DE8120151U1 - In brunnen einsetzbares geraet zum reinigen des brunnenfilters und der diesen umgebenden kieshinterfuellung - Google Patents

Description

Siegfried Roth, Breslauer Str. 29, 6220 Rüdesheim

In Brunnen einsetzbares Gerät zum Reinigen des Brunnenfilters und der diesen umgebenden Kieshinterfüllung

Die Erfindung betrifft ein in Brunnen einsetzba.res Gerät zum Reinigen des Brunnenfilters und der diesen umgebenden Kieshinterfüllung, mit zwei in Abstand voneinander und übereinander angeordneten Absperrkörpern, deren Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Brunnenfliters ist.

Der Ausbau von Brunnen besteht üblicherweise aus zusammenge^ setzten Filterrohren, die nach der Bohrung in das Bohrloch eingesetzt werden. Die Filterrohe besitzen in Höhe der wasserführenden Schichten Schlitze, durch die das Wasser eintritt. Der ringförmige Raum zwischen dem gebohrten Loch und den Rohren wird mit Kieskörnung ausgefüllt, um Feinsande fernzuhalten.

Beim Betrieb von Brunnen ist im Laufe der Zeit festzustellen, daß die pro Zeiteinheit förderbare Menge an wasser auf Grund verringerter Fließquerschnitte, bedingt durch die Versandung, die Korrosion, die Versinterung (Bildung von Ccirbonaten und deren Ablagerung in der Kiesschüttung und in dem Filterrohrschlitzen) sowie die Verockerung ( Anlagerung von unlöslichen Eisen- und Manganverbindungen) des Brunnens abnimmt. Dieser Vorgang wird allgemein mit Brunnenalterung bezeichnet.

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Ablagerungen in den Öffnungen der Rohre wurden bisher durch das Bürsten der Rohrinnenwand des Brunnens entfernt. Das Bürsten ermöglichte jedoch nicht die Entfernung der Ablagerungen in der Kiesschicht, wodurch die pro Zeiteinheit förderbare Wassermenge gegenüber einem ablagerungsfreien Brunnen weiterhin reduziert war.

Im Unterschied zum mechanischen Abtragen der Ablagerungen sieht es ein bekanntes Gerät vor, die Ablagerungen chemisch zu entfernen. Das auf dieser Basis arbeitende Gerät besteht dabei aus zwei in Abstand voneinander und übereinander angeordneten, in den Brunnen einsetzbaren Absperrkörpern, deren Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Brunnenfilters ist. Zwischen den Absperrkörpern befindet sich ein Propeller sowie ein diesen umgebender Ringkörper, welcher den Raum zwischen den Absperrkörpern unterteilt. Zum Entfernen der Ablagerungen sowohl in den Rohröffnungen als auch in der Kiesschicht, wird zwischen die Absperrkörper Säure eingefüllt und der Propeller in Drehung versetzt. Die sich dabei einstellende Strömung durchsetzt sowohl die Rohröffnungen als auch den rohrnahen Bereich der Kiesschicht und löst die Ablagerungen auf. Der Nachteil des genannten Gerätes besteht darin, daß der Propeller hauptsächlich zwischen den Absperrkörpern eine Strömung erzeugt, hingegen die Kiesschicht nur von einer Nebenströmung erfaßt wird, wodurch eine intensive Durchströmung dieser Schicht unmöglich ist. Es ist demnach auch mit dem genannten Gerät nicht möglich, die Ablagerungen der Kiesschicht vollständig zu entfernen. Schließlich ist anzumerken, daß das Entfernen von Ablagerungen mit dem genannten Gerät im Bereich der Rohröffnungen sowie der rohrnahen Kiesschicht zeitlich sehr aufwendig ist, da die durch den Propeller bewegte Säure nur sehr langsam in den Bereich der Kiesschicht eindringt.

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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Gerät zum Reinigen des Brunnenfilters und der<umgebenden. Kieshinterfüllung zu schaffen, mit dem es möglich, ist, ebenfalls die im rohrfernen Bereich befindlichen Ablagerungen zu entfernen. Im Gegensatz zum genannten, Stand der Technik soll zudem im rohrnahen Bereich eine intensivere uns schnellere Reinigung des Brunnens gewährleistet sein.

Gelöst wird die Aufgabe durch mindestens eine oberhalb und/oder unterhalb der Absperrkörper in Achsrichtung dieser angeordneten Pumpe, deren Innenraum mit dem Raum zwischen den beiden Absperrkörpern in offener Verbindung steht.

Das erfindungsgemä,ße Gerät wird bis zu einem ersten Ar^ beitsabschnitt in den Brunnenschacht eingeführt. In dieser Position befindet sich die Pumpe und die Absperrkörper unter Wasser. Der betreffende Arbeitsabschnitt wird dabei durch den Raum zwischen den Absperrkörpern begrenzt. Nachdem zwischen d.ie Äbsperrkörper Säure eingefüllt wurde, wird die Pumpe in Betrieb gesetzt und verpreßt dabei die Säure durch die Filterschlitze in Richtung des Erdreiches. Je nach

[ Dimensionierung der Pumpe läßt sich ein Druckniveau im Raum

zwischen den, Absperrkörpern erzielen, welches es gewährleistet, daß die Säure bis zu den rohrfernen Bereichen des Erdreiches verpreßt wird.

Üblicherweise werden die Reinigungsarbeiten im Brunnenfilter von oben nach unten durchgeführt, demnach wird das Gerät von einem Arbeitsabschnitt ^zum anderen Arbeitsabschnitt im Brunnen tiefer gesetzt, wobei die Länge eines Arbeitsabschnittes durch den Abstand der Absperrkörper d.ifin.iert.';ist. Bei jedem neuen Arbietsabschnitt wird der zwischen den Absperrkörpern befindliche Raum mit Säure gefüllt und diese durch Einschalten dervins Erdreich verpreßt, Nach Beendigung des VerpreßVorganges verbleibt die Säure so lange im Erdreich, bis von dieser iäieAblagerung^aufgelöst wurden.

Gemäß einem Erfahrungswert beträgt die Verweildauer der Säure im Erdreich, beispielweise bei Verwendung von 37 %iger Salzsäure etwa 24 Stunden. Während dieser Verweildauer wird das Gerät aus dem Brunnen herausgezogen.

Im Anschluß an die Verweildauer schließt sich die Spülphase an, bei der das Gerät bei eingeschalteter Pumpe und zwischen den Absperrkörpern befindlichem Wasser langsam in den Brunnenschacht abgelassen wird. Während dieses Reinigungsabschnittes bewirkt die eingeschaltete Pumpe ein Verpressen des zwischen den Absperrkörpern befindlichen Wassers in das Erdreich, wodurch die dort befindliche Säure mit den darin gelösten Ablagerungen in das Filterrohr gedrückt wird. Dort findet eine Vermischung mit dem Wasser statt, das Gemisch wird von der Pumpe angesaugt, wieder in das Erdreich verpreßt und anschließend durch die nachdrückenden Flüssigkeitsmassen in das Filterrohr zurückgeführt. Der geschilderte Spülvorgang wird so lange durchgeführt, bis eine vollständige Abschwemmung der gelösten Ablagerung vom Erdreich in das Filterrohr erfolgt ist. Abgesehen von der Möglichkeit, die Spülzeit eines Teiles des Brunnens durch die Geschwindigkeit, mit der das Gerät in den Brunnen abgelassen wird, vorzugeben, ist es auch denkbar, den Brunnen arbeitsabschnittweise zu spülen.

Um ein möglichst intensives Verpressen der Säure sowie einen optimalen Spülverlauf' zu gewährleisten ist es sinnvoll, nicht nur eine Pumpe, beispielsweise unterhalb eines Absperrkörpers anzuordnen, sondern sowohl unterhalb als auch oberhalb der Absperrkörper Pumpen vorzusehen. Um ein Verpressen des zwischen den Absperrkörpern befindlichen Mediums zu erzielen, wird üblicherweise die druckseitige Öffnung des Innenraumes der Pumpe mit dem zwischen den Absperrkörpern gebildeten Raum verbunden sein. Während

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der Spülphase kann es jedoch auch erwünscht sein, die Saugseite zumindest einer Pumpe mit dem genannten Raum zu verbinden, so daß die in der Säure gelösten Ablagerungen direkt dem zwischen den Absperrkörpern gebildeten Raum zugeführt werden. Um insbesondere den Spülverlauf regeln zu können, sollte zwischen dem zwischen den Absperrkörpern gebildeten Raum und dem Innenraum der Pumpe ein regelbares Ventil angeordnet

sein. i^J

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an dem, den beiden Absperrkörpern abgewand- ^: ten Ende der Pumpe ein weiterer Absperrkörper angeordnet ist, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des ; Brunnnenfilters ist.- Da die ins Erdreich verpreßte Säure beim Nachpressen von Wasser während des Spülvorganges in den absperrkcrpernahen Bereich des Brunnens verdrängt wird, ist somit durch den weiteren Absperrkörper gewährleistet, daß sich die in der Säure gelösten Ablagerungen nur mit dem zwischen einem Absperrkörper sowie dem weiteren Absperrkörper befindlichen Brunnenwasser vermi- ^l· sehen können. Der restliche Teil des Brunnens wird somit t

nicht von säurehaltigem Wasser durchsetzt. f

Vorteilhaft ist es, zwischen den Absperrkörpern, zwischen denen das Medium verpreßt wird, eine weitere Pumpe anzuordnen. Diese Pumpe sollte als Druckpumpe ausgebildet und deren druckseitige öffnung mit einer Steigleitung verbunden sein. Dies hätte für den Spülvorgang den Vorteil, daß während des Spülens das neben den Säurebestandteilen gelöste Ablagerungen enthaltende Wasser aus dem Brunnen gefördert werden könnte und somit eine fortwährende überwachung des Spülverlaufes möglich wäre.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figur und in den Unteransprüchen dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind. ■;

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In der Figur ist die Erfindung an einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt, ohne auf diese Ausfuhrungsforin beschränkt zu sein.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt dux-ch einen Brunnen mit eingesetztem erfindungsgemäßem Gerät, wobei jed,och d.er Brunnen nur über solche Länge dargestellt wurde, welche in etwa der bei einem Arbeitsabschnitt reinigbaren Brunnen" strecke entspricht.

Mit 1 ist das eigentliche Brunnenrohr bezeichnet, welches von einer Kiesschicht 2 sowie dem sich an die Kiessschicht 2 anschließenden festen Erdreich 3 umgeben ist. Der Brunnen besteht üblicherweise aus mehreren zusammengesetzten Meta.llrohren, als Material kann ebenfalls Kunststoff vorgesehen sein. Die Wandungen des Brunnenrohres 1 besitzen in Höhe der wasserführenden Schichten über dessen Länge Schlitze 4, durch die das Wasser eintritt. Innerhalb des Brunnenrohres

I ist das erfindungsgemäße Gerät 5 dargestellt. Es ist gekennzeichnet durch ein zwischen den Absperrkörpern 8 und 9 j befindliches erstes Volumen 6 sowie ein zwischen den Absperr- j körpern 9 und 10 befindliches zweites Volumen 7. Aus zeich- J nerischen Gründen wurde die im Volumen 6 befindliche Pumpe \

II unterbrochen dargestellt, In Wirklichkeit ist der Abstand ! zwischen den Absperrkörpern 8 und 9 doppelt so groß wie der j Abstand der Absperrkörper 9 und 10, ^:

Jeder der Absperrkörper 8,9 und 10 besteht aus Blechen 12 und 13, zwischen denen Gummiringe 14, insbesondere aus Gummi geringer Scherhärte eingelegt sind. Durch mehrere im Bereich der jeweiligen Gummiringe 14 angebrachte, die Bleche 12 und 13 verbindende Schrauben 15 können d-· e zwischen diesen befindlichen Gummringe so weit nach außen gepreßt werden, daß sie gerade an der Innenwand des Brunnenrohres 1 anliegen und somit die Volumina 6 und 7 nach außen abdichten. Speziell die Bleche 12 und 13 des Absperrkörpers 8 weisen einen Anschluß in Form einer eingepreßten Hülse 16

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.,zum Anschließen einer nicht dargestellten absperrbaren Leitung auf, durch welche Säure in das Volumen 6 geleitet werden kann. Die Pumpe 11 weist einen Flansch 17 auf, welcher über mehrere Befestigungsmittel 18 mit dem Blech 13 des Absperrkörpers 8 verbunden ist. Die Pumpe 11 als solche besteht aus mehreren nicht dargestellten Druckstufen, die Eintrittsöffnung ist mit 19, die Austrittsöffnung mit 20 bezeichnet. Der Austrittsstutzen 21 der Pumpe 11 durchsetzt entsprechende in den Blechen 12 und 13 des Absperrkörpers 8 befindliche Bohrungen. Im Austrittsstutzen 21 ist ein Gewinde zum Anschließen einer ebenfalls absperrbaren Steigleitung vorgesehen. Umgeben ist die Pumpe 11 von einem Stützrohr mit in den Wandungen befindlichen ! öffnungen 23. Wie bereits angemerkt, erstreckt sich die

Pumpe 11 über eine größere Länge als in der Figur dargestellt. Gleiches gilt für die Längenerstreckung des Stützrohres 22. Demzufolge weist das Stützrohr 22 neben den in

⁽ Fig. 1 dargestellten öffnungen 23 weitere nicht dargestellte

öffnungen auf.

Die Bleche 12 und 13 des Absperrkörpers 9 weisen Bohrungen auf. In die Bohrung des Bleches 12 ist eine Hülse 24 eingepaßt, mit welcher mittels einer Schraubverbindung 25 eine Pumpe 26 verbunden ist. Die Eintrittsöffnung der Pumpe 26 ist mit 27, die Austrittsöffnung mit 28 bezeichnet. Das Blech 13 des Absperrkörpers 9 sowie das Blech 12 des Absperrkörpers 10 sind mit einem Stützrohr 29 verbunden, welches analog dem Stützrohr 22 öffnungen 23 aufweist.

Der Strömungsquerschnitt der Hülse 24 läßt sich über ein Ventil 30 regeln. Die Regelung€rrolgt durch ein kegelförmiges Teil 31. Dieses Teil 31 ist seinerseits in einem Teil 32 gelagert, welches mit Hilfe mehrer Schraubverbindungen 33' mit dem Blech 12 des Absperrkörpers 9 verbunden ist. Variieren läßt sich der Strömungsquerschnitt der Hülse 24 dadurch, daß die Spitze des kegelförmigen Teiles 31 mehr oder weniger in die diesem zugewandte Bohrung der Hülse 24 eintaucht.

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Die maximale öffnungsstellung des kegelförmigen Teiles 31 beim Betrieb der Pumpe 26 ist gegeben durch mehrere mit dem Teil 32 verbundene Abstandsbolzen 34, beim Abschalten der Pumpe 26 drücken entsprechende durch die Abstandsbolzen 34 geführte Federn 35 das Teil 31 in Richtung der Hülse 24, so daß diese verschlossen ist.

Soll die an das Brunnenrohr 1 angrenzende Kies schicht, in welcher sich Ablagerungen von Mineralien, beispielsweise in Form von Eisen-oder Manganverbindungen gebildet haben, gereinigt werden, so wird das Gerät so weit in den Brunnenschacht eingeführt, bis sich der Absperrkörper 8 gerade unterhalb der Wasseroberfläche befindet. Die Gummiringe 14 der Absperrkörper 8, 9 und 10 dichten das Gerät zum Brunnenrohr 1 hin ab. In das Volumen 6 wird sodann durch die Zuführ leitung, dargestellt durch die Hülse 16, Säure, beispielsweise 37%ige Salzsäure eingebracht. Anschließend wird der Zufluß zur Hülse 16 abgesperrt. Gleiches gilt für die nichtdargestellte Steigleitung, welche mit dem Austrittsstutzen 21 verbunden ist. Der Absperrschieber der genannten Steigleitung ist ebenfalls geschlossen. Sodann wird die Pumpe 26 in Betrieb gesetzt, sie fördert aus dem Volumen 7 sowie aus der an dieses angrenzenden Kiesschicht 2 Wasser durch die Hülse 24 in das Volumen 6, wodurch die im Volumen 6 befindliche Säure aus diesem in die Kiesschicht 2 verpreßt wird. Der VerpreßVorgang erfolgt dabei mit einer solchen Intensität, daß die Säure im Bereich des Volumens 6 die Kiesschicht 2 bis zum festen Erdreich 3 durchsetzt. Im nächsten Arbeitsabschnitt wird das Gerät so weit tiefer in den Brunnenschacht gesetzt, daß der Absperrkörper 8 mit der Stelle des BrunnenrohreD 1 in Anlage kommt, mit welcher im vorherigen Arbeitsabschnitt der Absperrkörper 9 in Anlage war. Es erfolgt ein erneutes Einfüllen von Säure in das Volumen 6 sowie ein weiteres Einpressen der Säure in die Kiesschicht 2, nachfolgend dann ein weiteres Tiefersetzen des Gerätes, bis schließlich die Säure über die gesamte Länge des Brunnen

Schachtes in die Kiesschicht 2 verpreßt ist. üblicherweise verbleibt die Säure zrum Lösen der in der Kiesschicht 2 befindlichen Ablagerungen 24 Stunden in dieser. Während dieser Zeit ist das Gerät über den Wasserspiegel gehoben.

Zum Spülen der Kiesschicht 2 wird das Gerät soweit in den Brunnenschacht eingefahren, bis sich der Absperrkörper 8 wieder unterhalb der Wasseroberfläche befindet. Sodann wird das Gerät 5 bei laufender Pumpe 26 langsam nach unten gefahren. Durch das Fördern von Wasser durch die Pumpe 26 wird das im Volumen 6 befindliche Wasser in die Kiesschicht 2 verdrängt, die dort befindliche Säure mit den gelösten Bestandteilen der Ablagerungen vermischen sich mit dem Wasser und werden aufgrund des aus dem Volumen 6 nachrückenden Wassers in Richtung des Volumens 7, welches den Ansaugraum für die Pumpe 26 darstellt, abgeleitet. Gleichzeitig mit der Pumpe 26 ist die Pumpe 11 eingeschaltet. Diese führt einen Teil der durch die Pumpe 26 dem Volumen 6 zugewandten Flüssigkeit, welche aus Wasser, Säure und Ablagerungen besteht, über die nichtdargestellte Steigleitung ab. Anhand der Reinheit der abgeleiteten Flüssigkeit läßt sich somit unmittelbar feststellen, ob die Spülung der Kiesschicht beendet werden kann oder unter gesteigerter Intensität fortgesetzt werden muß. Die Spüldauer läßt sich durch ein langsameres bzw. schnelleres Absenken des Gerätes, die Spülintensität durch das Verstellen des kegelförmigen Teiles 31 verändern.

Um einen optimalen Reinigungserfolg zu erzielen, sollte der Abstand der beiden im Bereich der Pumpe 11 angeordneten Absperrkörper 8 und 9 ungefährt 0,8 bis 1,Gm betragen.

Claims (11)

Schutzansprüche :

1.) In Brunnen einsetzbares Gerät zum Reinigen des

^hinierv Brunnenfilters und der diesen umgebenden Kiesxüllung, mit zwei in Abstand voneinander und übereinander angeordneten Absperrkörpern, deren Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Brunnenfilters ist, gekennzeichnet durch mindestens eine oberhalb und/oder unterhalb der Absperrkörper (8,9) in Achsrichtung dieser angeordnete Pumpe (26) , deren Innenraum mit dem Raum (6) zwischen den beiden Absperrkörpern (8,9) in offener Verbindung (28) steht.

2.) Gorät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (26) unterhalb der Absperrkörper (8,9) angeordnet ist.

3.) Gerät nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckseitige öffnung (28) des Innenraumes der Pumpe (26) mit dem zwischen den Absperrkörpern (8,9) gebildeten Raum (6) verbunden ist.

4.) Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zwischen den Absperrkörpern (8,9) gebildeten Raum (6) und dem Innenraum der Pumpe (26) ein Ventil (30) angeordnet ist.

5.) Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (30) als regelbares Ventil ausgebildet ist.

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6.) Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem, den beiden Absperrkörpern (8,9) abgewandten Ende der Pumpe (26) ein weiterer Absperrkörper (10) angeordnet ist, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Brunnenfilters (1) ist.

7.) Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im Bereich der Pumpe (26) angeordneten Absperrkörper (9,10) über Stege miteinander verbunden sind.

8.) Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrkörper (8,9,10) an deren äußeren Umfang Dichtelemente (14), insbesondere in Form von Gummiringen, aufweisen.

9.) Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Absperrkörpern (8,9) eine weitere Pumpe (11) angeordnet ist.

10.) Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Pumpe (11) als Druckpumpe ausgebildet ist und deren druckseitige öffnung (20) mit einer Steigleitung verbunden ist.

11.) Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden im Bereich der Pumpe (11) angeordneten Absperrkörper (8,9) ungefähr 0,8 bis 1,0m beträgt.