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Verfahren zur Herstellung von Asbestzementfiltrierrohren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Asbestzementfiltrierrohren, bei dem die Filtrierschicht mit einem Bindemittel versetzt und durch dasselbe auch mit dem Rohr zu einer Einheit verbunden wird.
Es sind bereits Filterschichten in der Form von Kiespackungen oder Kiesschüttungen für Rohrbrunnen bekannt. Bei einem bekannten Filter aus losen Elementen, besonders als Kiespackung oderKiesschüttung für Rdhrbrunnen ist ein Zusammenhalt der Filterschicht oder von Teilen derselben erzeugt, der durch Behandlung mit neutral, alkalisch oder sauer reagierender Flüssigkeit, Dampf oder Gas durch Erhitzen, Verbrennen, elektrolytische Einwirkung od. dgl. wieder aufhebbar ist.
Zweck des erfindungsgemässen Verfahrens ist dagegen die Herstellung eines Asbestzementfiltrier- reines, bei dem der Zusammenhalt der Filterschicht mit dem Asbestzementrohr dauerhaft ist.
Gemäss der Erfindung wird beim eingangs genannten Verfahren zur Herstellung von Asbestzementfiltrierrohren für das Zusammenkleben der Filtermasse und dieser mit der Wand des perforierten Asbestzementrohres dasselbe oder ein ähnliches anorganisches hydraulisches Bindemittel, vorzugsweise ein Zement anorganischer Herkunft, das bei der Herstellung des Asbestzementrohres verwendet wurde, in
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Insofern für die Erhärtung der Asbestzementrohre bzw. der Asbestzementfiltrierrohre das Autokla- venverfahren verwendet wird, gilt für das Verfahren zur Herstellung dieser Rohre dasselbe, was im vorigen Absatz angeführt wurde, nur dass die Erhärtung in zwei Stufen ausgeführt wird, von denen die erste eine teilweise Erhärtung an der Luft und die zweite die endgültige Erhärtung im Autoklaven darstellt.
Diese endgültige Erhärtung wird auf analoge Weise wie die Erhärtung im Autoklaven der Asbestzementrohre selbst, ohne Filterschicht, ausgeführt.
Asbestzementfiltrierrohre sind für das Pumpen des Wassers aus tieferen Erdschichten bestimmt. Zu diesem Zweck wurden zuerst in die im voraus ausgebohrten, zweckmässig breiteren Bohrungen nahtlose Stahlrohre eingebracht, die an den Stellen, an denen Wasserschichten vorkommen, mit perforierten Stahlfiltrierrohren unterbrochen waren. Diese perforierten Filtrierrohre wurden mit einem feinen Stahlnetz umgeben. Die ganze Bohrung, d. i. der Raum zwischen den Rohren und den Erdschichten, wurde mit Filtersand bestimmter Granulation zugeschüttet. Das Grundwasser durchsickerte auf solche Weise den Filtersand, reinigte sich, ging durch das Netz und die Perforation in die Rohrleitung über, aus der an die Erdoberfläche gepumpt wurde.
Die Verwendung der Stahlrohre für diesen Zweck hat mehrere Nachteile. Vor allem sind Stahlrohre, besonders bei salzhaltigen und Erzgrubewässern der Korrosion und Inkrustation stark ausgesetzt, was einerseits ihre Lebensdauer vermindert und anderseits wegen Verminderung der lichten Weite Betriebsschwierigkeiten verursacht. Antikorrosionsschutz mit verschiedenen Überstreichungen hat sich nicht bewährt. Ausserdem ist die Einlage grosser Mengen von Filtersand in die Bohrung (auch mehrere hundert
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Tonnen) sehr zeitraubend und teuer.
Um die als Folge der Korrosion vorkommenden Schwierigkeiten zu vermeiden, wurden Asbestzementrohreeingesetzt, diein den meisten Fällen korrosionsbeständig sind. Ausserdem sind Asbestzementrohre miteinander mit elastischer Kupplung verbunden. die kleinere tektonische Verschiebungen erlaubt, ohne dass dabei die Saugleitung verletzt würde, was einen weiteren Vorteil gegenüber Stahlrohren darstellt.
Weiter wurde auch die Frage einer rationelleren Verwendung des Filtersandes gelöst, da es unnötig ist, dass sich die Filterschicht längs der ganzen Länge der Bohrung bzw. der Saugleitung befindet. Es genügt, dass mit ihm nur einzelne perforierte Rohre an den Stellen umgeben sind, an denen sich die Leitung im Bereiche des Grundwassers bzw. der Wasserschichten befindet. Dieses Problem wurde dadurch gelöst, dass die Schicht des Filtersandes mittels Kunstharzklebemittel, vor allem solchen aus Formaldehyd-und Epoxyharzen, an das perforierte Stahlrohr fixiert wurde. Diese Art wird noch heutzutage verwendet.
Obwohl perforierte Asbestzementrohre mit Kunstharzfiltem einen grossen Fortschritt im Vergleich mit dem Stand der Technik darstellen, haben diese Filter noch immer Nachteile, weil sie sehr teuer sind, weil ihre Durchlässigkeit verhältnismässig gering ist und weil die Festigkeit der Bindung zwischen der Filterschicht aus Kunstharz und der Wand des Asbestzementrohres gering ist.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Asbestzementfiltrierrohre weisen die oben beschriebenen Nachteile nicht auf. Sie weisen eine grosse Festigkeit der Bindung zwischen der Filtermasse und dem Asbestzementrohr sowie eine gute Durchlässigkeit auf. Darüber hinaus ergibt sich aber auch noch der Vorteil geringerer Herstellungskosten.
Dadurch, dass als Klebemittel für die Verbindung der Filtermasse bzw. des Sandes entsprechender Granulation dasselbe oder ein ähnliches anorganisches hydraulisches Bindemittel verwendet wird, wie es zur Herstellung des Asbestzementrohres selbst dient, wird infolge der guten Bindung desselben mit Asbestfaser die den Asbesterzeugnissen eigene grosse Festigkeit erzielt. Das Bindemittel bewirkt einerseits eine sehr gute Verbindung des Filtersandes und lässt anderseits aber auch genügend freie Räume, so dass eine gute Porosität der Filterschicht gewährleistet ist. Infolge der Tatsache, dass die Substanz des Asbestzementrohres der den Filtersand verbindenden Substanz grundsätzlich gleich ist, ist auch die Verbindung zwischen der Filterschicht und dem Asbestzementrohr wegen der Kompatibilität der Substanzen in vollem Umfang gewährleistet.
Wesentlich für das erfindungsgemässe Verfahren ist die Wahl des hydraulischen Bindemittels für die gegenseitige Verklebung des Filtersandes und gleichzeitige Verklebung der Filterschicht auf das Asbestzementrohr selbst. Andere Merkmale des Verfahrens sind unwesentlich, weil sie ohne jegliche Mühe mehr oder weniger den modernen bzw. den ökonomischen Bedürfnissen angepassten technologischen Verfahren angepasst werden können. So können z. B. Asbestzementfiltrierrohre hergestellt werden, indem auf ein perforiertes Asbestzementrchr eine feuchte Schicht des Filtersandes mit beigemischtemhydraulischem Bindemittel angebracht wird und die Bindung und Erhärtung in feuchter Atmosphäre ausgeführt wird. Die Erhärtung kann bei normaler Temperatur, bei erhöhter Temperatur (z.
B. bei etwa 40-700 C), im Autoklaven (bei Temperaturen über 1000 C) ausgeführt werden, oder so, dass zwei oder alle drei von den angeführten Möglichkeiten kombiniert werden.
Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Asbestzementfiltrierrohr ist in den Zeichnungen veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. l das Asbestzementfiltrierrohr im Längsschnitt, Fig. 2 im Schnitt nach der Linie A-A der Fig. l und Fig. 3 axionometrisch, mit teilweisem Schnitt der Filterschicht und des Asbestzementrohres.
In den Fig. l, 2 und 3 sind beide Schichten des Asbestzementfiltrierrohres ersichtlich, u. zw. das grundlegende, perforierte Asbestzementrohr selbst und die Filterschicht 2.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des Asbestzementfiltrierrohres soll am folgenden Ausführungsbeispiel erläutert werden, das die Herstellung dieses Rohres darstellt, bei der alle Elemente des Verfahrens der Autoklavenerhärtung angepasst sind, so dass das Ausführungsbeispiel nur illustrativ ist und die Erfindung dadurch nicht als irgendwie beschränkt betrachtet werden darf.
Für das Ausführungsbeispiel wurde die Herstellung von Asbestzementfiltrierrohren mit 400 mm lichter Weite gewählt.
Das frische, 4 m lange Asbestzementrohr mit einer lichten Weite von 400 mm und der Wanddicke von 28 mm wird von der Maschine zur Rohrherstellung auf den Erhärtungsconvayer bei 100%iger relativer Feuchte in den auf 500 C erwärmten Tunnel gebracht. Das Rohr wird im Tunnel 5 1/2 h gehalten. Dann wird es in zwei Stücke je 2 m gesägt und die Rohrenden werden abgedreht, so wie es die
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Verbindung bzw. Kupplung an eine Leitung verlangt.
Das 2 m lange Rohr wird dann in die Perforiermaschine gebracht, mit der 16 Reihen Löcher mit einem Durchmesser von 50 mm, u. zw. 17 Löcher in einer Reihe längs des Rohres gebohrt werden. Insgesamt werden also am Rohr 272 Löcher mit der Fläche von 0,533 m2 gebohrt, so dass die perforierte Fläche 22* beträgt.
Das perforierte Rohr wird dann in die lotrechte Lage gebracht und mit einer Blechform umgeben, die der Form für die Herstellung von Betonrohren mit lichter Weite von 400 mm, doch ohne innere Wand, ähnlich ist. In das Asbestzementrohr wird ein Einsatz aus Holz oder vorzugsweise ein aufgeblasener Gummieinsatz (einem Luftschlauch ähnlich) gebracht. Das Rohr wird von der Form derart umgeben, dass seine beiden Enden in einer Länge von 15 cm frei bleiben, womit eine spätere Verbindung bzw. Kupplung an eine Leitung ermöglicht wird.
Der Raum zwischen der Formwand und dem Asbestzementrohr wird jetzt mittels eines Vibrators mit frischer Filtermasse auf die bei der Herstellung von Betonrohren übliche Weise aufgefüllt.
Frische Filtermasse, die grundsätzlich eine Betonmischung darstellt, wird auf dieselbe Weise und mit denselben Vorrichtungen hergestellt, wie sie bei der Herstellung der Betonmischungen üblich sind.
Für das als Beispiel genommene Rohr werden folgende Mengen der Komponenten mit angegebener Qualität gebraucht : 330 kg gewaschener Quarzsand mit einem Korndurchmesser von 2-3 mm und abgerundeter Oberfläche, 50 kg Zement mit der für die Autoklavenerhärtung hergerichtetenQualität (aus
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Sieb 4. 900 gemahlen) (dieselbe Zementqualität wurde für die Herstellung des Asbestzementrohres verwendet), 30 1 Wasser.
Das Rohr wird in der Form zwei Stunden gelassen, dann wird die Form entfernt und das Rohr noch 16 h in lotrechter Lage stehengelassen. Damit ist die erste Stufe der Herstellung vollbracht.
In der zweiten Stufe wird dieses halbreife 2 m lange Filtrierrohr auf einen Wagen gebracht, der mit Querstangen ausgerüstet ist, so dass eine Deformation des Rohres wegen des hohen Eigengewichtes (etwa 500 kg) verhindert wird.
Der Wagen mit dem Rohr wird in den Autoklaven geführt, dieser zugemacht und bei offenem Ablassventil mit dem Einlassen des gesättigten Dampfes begonnen. Wenn die Luft verdrängt ist, wird das Ablassventil geschlossen und der Dampfdruck in etwa 1 h auf 8 atm (1740 C) erhöht.
Bei angegebenem Druck und Temperatur wird das Rohr im Autoklaven 6 h gelassen, danach wird der Druck im Autoklaven stufenweise in 1 h auf den Atmosphärendruck abgesenkt. Dann wird der Autoklav geöffnet, der Wagen herausgeführt und das Rohr abkühlen gelassen. Damit ist das Rohr verwendungsfähig.
Die Filterschicht dieses Rohres hat folgende Eigenschaften : Durchlässigkeit : K = 0, 6 cm/S, Porosität : 37%,
Druckfestigkeit (Prismen 4 x 4 X 16 cm) : 250 kp/cm2,
Biegefestigkeit (Prismen 4 X 4 x 16 cm) : 60 kp/cm2.
Die Festigkeiten sind nach JUS B. C 1010 ermittelt.
Asbestzementfiltrierrohre werden bei Bohrungen von tiefen, auch etliche hundert Meterlangen Brunnen verwendet. Die Bohrung solcher Brunnen hat sich in den letzten Jahren stark verbreitet. Die Beispiele der praktischen Verwendung tiefer Brunnenbohrungen sind vor allem die Gewinnung des Trinkwassers in Gegenden, die über kein Oberflächenwasser verfügen oder dasselbe gesundheitsschädlich ist, ferner die Erniedrigung des Grundwasserspiegels in Bergwerken, vor allem Kohlengruben, zwecks ungehinderter Ausbeutung, sowie das Pumpen von Salzwasser aus tiefliegenden Schichten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. VerfahrenzurHerstellung von Asbestzementfiltrierrohren, bei dem die Filtrierschicht mit einem Bindemittel versetzt und durch dasselbe auch mit dem Rohr zu einer Einheit verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass für das Zusammenkleben der Filtermasse und dieser mit der Wand des perforierten Asbestzementrohres dasselbe oder ein ähnliches anorganisches hydraulisches Bindemittel, vorzugsweise ein Zement anorganischer Herkunft, das bei der Herstellung des Asbestzementrohres verwendet wurde, in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-%der Filtermasse angewandt und hierauf die Erhärtung auf eine in der Herstellung von Asbestzementrohren übliche Weise, z. B. im Autoklaven, ausgeführt wird.