Strahlpumpe für Entsumpfung und Säuberung von Bohrlöchern und Schächten 1 Für die Entsumpfung und Säuberung von Bohrlöchern und Schächten werden meistens Rohr- oder Tauchzentri- fugalpumpen verwendet. Derartige Pumpen können wegen ihrer verhältnismässig komplizierten Bauart nur bis zu einem gewissen Mindestdurchmesser hergestellt werden. Zudem ermöglichen sie nur die Förderung von Flüssig keiten, welche nur geringe Mengen an Festkörpern, z.B. Sand, Erde, enthalten. Insbesondere wenn die zu fördern de Flüssigkeit auch organische Stoffe, die mitgefördert werden sollen, enthält, verstopfen die Siebe rasch.
An den Druckstutzen einer solchen, bis mindestens angenähert auf den Grund des Bohrloches oder Schachtes abgesenk ten Pumpe muss ein Förderrohr oder ein Förderschlauch angeflanscht sein, welches oder welcher neben der Pum penantriebswelle oder, wenn die Pumpe mit einem sie antreibenden Elektromotor zusammengebaut ist, neben dem Stromzuleitungskabel an die Erdoberfläche führt. Solche Rohr- oder Tauchzentrifugalpumpen, die ein- oder mehrstufig ausgebildet sein können, sind, da die zu för dernde Flüssigkeit immer mehr oder weniger grosse Men gen an Festkörpern, insbesondere Sand, enthält, einem grossen Verschleiss ausgesetzt und ihre Radsätze müssen nach verhältnismässig kurzer Zeit ausgewechselt werden.
Es sind ferner Hebewerke zur Förderung von Flüssig keit aus engen Bohrbrunnen grösserer Tiefe bekannt, bei welchen Druckluft durch ein besonderes Rohr unten in ein bis unter den Flüssigkeitsspiegel in den Bohrbrunnen eingeführtes Brunnenrohr eingeblasen wird. Hierbei wird das Gleichgewicht zwischen der das Brunnenrohr umge benden Flüssigkeit und der im Brunnenrohr nunmehr mit den aufsteigenden Luftblasen durchsetzten, also spe zifisch leichteren Flüssigkeit gestört, so dass die Flüssig keit im Brunnenrohr aufsteigt. Mit einem solchen Hebe werk können jedoch nur Flüssigkeiten gefördert werden, welche keine oder nur ganz geringe Mengen feinkörniger Feststoffe enthalten.
Alle diese Nachteile können durch die Erfindung sehr weitgehend vermieden werden.
Die Erfindung betrifft eine Strahlpumpe zur Entsump- fung und Säuberung von Bohrlöchern und Schächten, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein mittels eines durch das Bohrloch oder den Schacht hinabgeführ- 2 ten Schlauches oder Rohres an eine Druckmittelquelle angeschlossenes, zentrales Druckmittelrohr und ein zu diesem koaxiales, grösseren Durchmesser aufweisendes Förderrohr besitzt,
und dass im untersten Teil des För- derrohres ein das durch das Druckmittelrohr zufliessende Druckmittel umlenkender Düsenkörper koaxial angeord net ist, welcher zusammen mit dem abgefasten unteren Ende des Druckmittelrohres eine Düse mit ringförmigem, schräg nach oben und aussen gerichteten Austrittsspalt bildet.
Wie in der nachstehenden Beschreibung dargelegt ist, kann an die im untersten Teil des Förderrohres angeord nete Düse ein durch das Förderrohr und das entsprechend ausgebildete Druckmittelrohr gebildeter Diffusor an- schliessen.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausfüh rungsformen der Strahlpumpe zur Entsumpfung und Säu berung von Bohrlöchern und Schächten gemäss der Er findung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Schnitt durch die erste Ausfüh rungsform der Strahlpumpe zur Entsumpfung und Säu berung von Bohrlöchern und Schächten, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1, und Fig. 3 einen Teil eines hälftigen,
axialen Schnittes durch die zweite Ausführungsform der Strahlpumpe zur Entsumpfung und Säuberung von Bohrlöchern und Schächten.
Die in den Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Strahlpumpe zur Entsumpfung und Säuberung von Bohrlöchern und Schächten besitzt ein zentrales Druckmittelrohr 1, wel ches an seinem oberen Ende einen Gewindeansatz la aufweist. Mittels eines auf den Gewindeansatz la aufge schraubten Schlauchnippels 2 ist ein Druckmittelschlauch 3 an das Druckmittelrohr 1 angeschlossen. Das Druck mittelrohr 1 ist in einem koaxialen, erheblich grösseren Durchmesser aufweisenden Förderrohr 4 angeordnet, mit welchem es durch radial gerichtete Stege 5 fest verbunden ist.
In den untersten Teil des Förderrohres 4 ist ein das durch das Druckmittelrohr 1 zuströmende Druckmittel umlenkender Düsenkörper 6 fest eingesetzt, welcher zu sammen mit dem unteren, abgefasten Ende des Druck- mittelrohres 1 eine Düse mit ringförmigem, schräg nach oben und aussen gerichtetem Austrittsspalt 7 bildet.
Das Druckmittelrohr 1, dessen Aussendurchmesser von seinen beiden Enden gegen die Mitte hin zunimmt, bildet zusam men mit dem Förderrohr 4 einen an die Düse anschlies- senden Diffusor. Das Förderrohr 4 ist im unteren Endteil eines Förderschlauches 8 festangeordnet, z.B. eingeklebt, welcher den Druckmittelschlauch 3 aufnimmt und wel cher bis über den Erdboden reicht.
Die aus dem Druckmittelrohr 1, dem Druckmittel schlauch 3, dem Förderrohr 4, dem Düsenkörper 6 und dem Förderschlauch 8 bestehende Strahlpumpe wird bis auf den Grund des zu entsumpfenden und zu säubernden Bohrloches abgesenkt und dann gegebenenfalls, je nach den bestehenden Verhältnissen, etwas zurückgezogen, um unter der Strahlpumpe etwas Raum zu schaffen, in wel <I>chem</I> sich die zu fördernde Flüssigkeit sammeln kann. Die Querschnittsfläche des Bohrloches ist durch den Förderschlauch 8 mit geringem seitlichem Spiel ausge füllt.
Der Druckmittelschlauch 3, welcher länger ist als der Förderschlauch 8 und oben aus diesem vorsteht, wird an eine Druckmittelquelle, z.B. einen Kompressor, eine Pumpe, angeschlossen, welche ein gasförmiges oder flüssiges Druckmittel, in der Regel Luft oder Wasser, liefert, welches durch den Druckmittelschlauch und das Druckmittelrohr 1 der Düse zugeleitet wird.
Dieses Druck mittel tritt in scharfem, kegelförmigem, nach oben und nach aussen gerichtetem Strahl aus dem ringförmigen Austrittsspalt 7 der Düse aus, wobei es eine starke Saug wirkung erzeugt, durch welche die am Grunde des Bohr loches vorhandene bzw. die in das Bohrloch eindringende Flüssigkeit in das Förderrohr 4 angesaugt, mit dem aus der Düse austretenden Druckmittel vermischt und von diesem mitgerissen wird. Die vom Druckmittel mitgeris sene Flüssigkeit mitsamt den in ihr allenfalls vorhandenen Feststoffen gelangt in den Diffusor, in welchem die Strö mungsgeschwindigkeit bis zur Stelle geringsten Quer schnittes noch erhöht wird, und wird dann durch das Förderrohr 4 und den Förderschlauch 8 weiter gefördert.
Bei Verwendung eines gasförmigen Druckmittels, z.B. Luft, wird, weil die von der Düse angesaugte und vom Druckmittel mitgerissene Förderflüssigkeit mit Luftblasen durchsetzt, also spezifisch wesentlich leichter als die die Strahlpumpe umgebende Flüssigkeit ist; ein starker Auf trieb erzeugt, welcher eine wesentliche Steigerung der Leistung der Strahlpumpe bewirkt. Der bis über den Erd boden reichende Förderschlauch 8 mündet in eine Rinne oder einen anderen Ablauf, durch welche oder welchen die geförderte Flüssigkeit abgeleitet wird.
Da das Förderrohr 4 und das in diesem angeordnete Druckmittelrohr 1 verhältnismässig kurz sein können und der Förderschlauch 8 und der Druckmittelschlauch 3 flexibel sind, lässt sich die beschriebene Strahlpumpe auch in nicht genau gerade verlaufende, sogenannt verlaufene Bohrlöcher einführen.
Ist das Bohrloch durch festen Grund, z.B. Gestein, vorgetrieben, bedarf es in der Regel keiner besonderen Auskleidung. Hondelt es sich jedoch um ein durch locke ren Grund oder zerlüftetes Gestein vorgetriebenes Bohr loch, wird dieses zweckmässig, wie in der Fig. 1 strich punktiert gezeichnet ist, mit einem Panzerrohr. 9 ausge kleidet.
Diese, wie Versuche ergeben haben, sehr leistungs fähige Strahlpumpe kann fast beliebig kleinen Aussen durchmesser aufweisen und sie eignet sich deshalb beson ders zum Entsumpfen und Säubern von Bohrlöchern kleinen Durchmessers, in welche die bekannten Rohr- bzw. Tauchzentrifugalpumpen nicht eingebracht werden können. In vielen Fällen kann deshalb der Durchmesser von Bohrlöchern kleiner gehalten werden, als es bis anhin mit Rücksicht auf den Durchmesser einer Rohr- oder Tauchzentrifugalpumpe möglich war.
Dies ermöglicht, ab gesehen von dem niedrigeren Preis der Strahlpumpe gegen über demjenigen einer anderen Pumpe, eine sehr wesent liche Senkung der Bohrkosten und eine erhebliche Be schleunigung der Bohrarbeiten.
Da die beschriebene Strahlpumpe zur Entsumpfung und Säuberung von Bohrlöchern und Schächten über haupt keine beweglichen Teile und keine elektrischen Zuleitungen, welche leicht beschädigt werden können, auf weist, der ringförmige Austrittsspalt 7 der Düse nur vom Druckmittel, das keine Feststoffe enthält, durchflossen wird, und die von dem Feststoffe enthaltenden Druck- mittel/Förderflüssigkeit-Gemisch bespülten Flächen des Druckmittelschlauches 3, des Druckmittelrohres 1, des Förderrohres 4 und des Förderschlauches 8 sehr ver- schleissfest sind,
ist sie keinem nennenswerten Verschleiss unterworfen.
Selbstverständlich kann die beschriebene Strahlpumpe auch zum Auspumpen von Schächten, Baugruben und dergleichen verwendet werden.
Gegebenenfalls kann der Düsenkörper 6 höhenver stellbar im Förderrohr 4 angeordnet sein, damit die Quer schnittsfläche des Austrittsspaltes 7 der Düse verändert und den jeweils vorliegenden Verhältnissen angepasst werden kann.
Bei einer Strahlpumpe zum Entsumpfen und Säubern eines Bohrloches, welches mit einem Panzerrohr 9 ausge kleidet ist, kann gegebenenfalls auf den Förderschlauch 8 verzichtet werden. Ein Teil einer solchen Ausführung der Strahlpumpe ist in der Fig. 2 in hälftigem, axialem Schnitt dargestellt. In der Fig. 2 ist mit 1 wieder das Druckmittel rohr, an dessen oberes Ende der Druckmittelschlauch 3 angeschlossen ist, mit 4 das Förderrohr und mit 9 das das Bohrloch auskleidende Panzerrohr bezeichnet.
Aus- senseitig am oberen Ende des Förderrohres 4 ist eine elastische, über dieses Förderrohr 4 vorstehende Man schette 10 aus Gummi oder Kunststoff fest angeordnet, deren über das Förderrohr 4 vorstehender Teil federnd an der Innenwand des Panzerrohres 9 anliegt und so den Ringspalt zwischen diesem und dem Förderrohr 4 ab dichtet, so dass die durch das Förderrohr 4 geförderte Flüssigkeit nicht durch diesen Ringspalt nach unten zu- rückfliessen kann.
Diese Wirkung der Manschette 10 wird noch dadurch verbessert, dass ihr über das Förderrohr 4 vorstehender Teil durch die unter Druck stehende Förder- flüssigkeit an die Innenwand des Panzerrohres 9 ange drückt wird. Die weitere Ausbildung und die Wirkungs weise dieser Ausführungsform der Strahlpumpe entspricht derjenigen der Strahlpumpe nach den Fig. 1 und 2, mit dem einzigen Unterschied, dass die durch das Förderrohr 4 geförderte Flüssigkeit statt durch den Förderschlauch 8 durch das Panzerrohr 9 zur Erdoberfläche gefördert wird.
Die beschriebenen Strahlpumpen eignen sich auch für die Messung der Ergiebigkeit von Grundwasser- oder ölsondierbohrungen.
Jet pump for draining and cleaning boreholes and shafts 1 In most cases, tubular or submersible centrifugal pumps are used for draining and cleaning boreholes and shafts. Such pumps can only be manufactured up to a certain minimum diameter because of their relatively complicated design. In addition, they only allow liquids to be conveyed which only contain small amounts of solids, e.g. Sand, earth, included. In particular, if the liquid to be conveyed also contains organic substances that are to be conveyed, the sieves clog quickly.
A delivery pipe or a delivery hose must be flanged to the pressure port of such a pump, which is at least approximately lowered to the bottom of the borehole or shaft, which next to the pump drive shaft or, if the pump is assembled with an electric motor driving it, next to the Power supply cable leads to the surface of the earth. Such tubular or submersible centrifugal pumps, which can be designed in one or more stages, are exposed to great wear and tear, and their gear sets must after a relatively short time, since the liquid to be för-reducing always contains more or less large amounts of solids, especially sand be exchanged.
There are also lifts for the promotion of liquid speed from narrow boreholes of greater depth known, in which compressed air is blown through a special tube down into a well pipe inserted into the well below the liquid level. The equilibrium between the liquid surrounding the well pipe and the liquid in the well pipe that is now interspersed with the rising air bubbles, i.e. specifically lighter liquid, is disturbed, so that the liquid rises in the well pipe. With such a hoist, however, only liquids can be conveyed that contain no or only very small amounts of fine-grained solids.
All these disadvantages can be avoided to a very large extent by the invention.
The invention relates to a jet pump for draining and cleaning boreholes and shafts, which is characterized in that it has a central pressure medium pipe connected to a pressure medium source by means of a hose or pipe guided down through the borehole or the shaft and a pressure medium pipe connected to it has coaxial, larger diameter conveying pipe,
and that in the lowermost part of the delivery pipe a nozzle body which deflects the pressure medium flowing through the pressure medium pipe is coaxially arranged, which together with the chamfered lower end of the pressure medium pipe forms a nozzle with an annular outlet gap that is inclined upwards and outwards.
As explained in the following description, a diffuser formed by the conveying tube and the correspondingly designed pressure medium tube can be connected to the nozzle arranged in the lowest part of the conveying pipe.
In the drawing, two exemplary embodiments of the jet pump for the removal of the sump and cleaning of boreholes and shafts according to the invention are shown schematically. 1 shows an axial section through the first embodiment of the jet pump for draining and cleaning boreholes and shafts, FIG. 2 shows a section along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 shows part of a half,
axial section through the second embodiment of the jet pump for draining and cleaning boreholes and shafts.
The jet pump shown in FIGS. 1 and 2 for draining and cleaning boreholes and shafts has a central pressure medium pipe 1, wel Ches has a threaded attachment la at its upper end. A pressure medium hose 3 is connected to the pressure medium pipe 1 by means of a hose nipple 2 screwed onto the threaded attachment la. The pressure medium pipe 1 is arranged in a coaxial, considerably larger diameter conveyor pipe 4, with which it is firmly connected by radially directed webs 5.
A nozzle body 6 that deflects the pressure medium flowing in through the pressure medium pipe 1 is firmly inserted into the lowest part of the conveying pipe 4, which together with the lower, beveled end of the pressure medium pipe 1 forms a nozzle with an annular outlet gap 7 directed obliquely upwards and outwards .
The pressure medium pipe 1, the outside diameter of which increases from its two ends towards the middle, forms together with the delivery pipe 4 a diffuser which adjoins the nozzle. The conveying pipe 4 is fixedly arranged in the lower end part of a conveying hose 8, e.g. glued, which receives the pressure fluid hose 3 and wel cher extends to above the ground.
The jet pump consisting of the pressure medium pipe 1, the pressure medium hose 3, the delivery pipe 4, the nozzle body 6 and the delivery hose 8 is lowered to the bottom of the borehole to be dumped and cleaned and then if necessary, depending on the existing conditions, withdrawn somewhat, to create some space under the jet pump in which the liquid to be pumped can collect. The cross-sectional area of the borehole is filled out through the conveyor hose 8 with little lateral play.
The pressure medium hose 3, which is longer than the delivery hose 8 and protrudes from the top thereof, is connected to a pressure medium source, e.g. a compressor, a pump, connected, which supplies a gaseous or liquid pressure medium, usually air or water, which is fed through the pressure medium hose and the pressure medium pipe 1 of the nozzle.
This pressure medium occurs in a sharp, conical, upward and outward jet from the annular outlet gap 7 of the nozzle, where it creates a strong suction effect through which the existing at the bottom of the borehole or the penetrating liquid into the borehole sucked into the conveying pipe 4, mixed with the pressure medium emerging from the nozzle and entrained by it. The fluid entrained by the pressure medium, together with any solids present in it, enters the diffuser, in which the flow velocity is increased to the point of the smallest cross-section, and is then further promoted through the delivery pipe 4 and the delivery hose 8.
When using a gaseous pressure medium, e.g. Air is, because the pumped liquid sucked in by the nozzle and entrained by the pressure medium is interspersed with air bubbles, so it is specifically significantly lighter than the liquid surrounding the jet pump; a strong drive generated, which causes a significant increase in the performance of the jet pump. The conveying hose 8, which extends above the ground, opens into a channel or some other drain through which the conveyed liquid is drained.
Since the delivery pipe 4 and the pressure medium pipe 1 arranged therein can be relatively short and the delivery hose 8 and the pressure medium hose 3 are flexible, the jet pump described can also be introduced into so-called drilled holes that are not exactly straight.
Is the borehole through solid ground, e.g. Rock, excavated, usually does not require any special lining. However, if it is a borehole propelled by locker ground or ventilated rock, this is expedient, as shown in dashed lines in FIG. 1, with an armored pipe. 9 dressed.
This, as tests have shown, very powerful jet pump can have almost any small outer diameter and it is therefore particularly suitable for draining and cleaning small-diameter boreholes into which the known tubular or submersible centrifugal pumps cannot be introduced. In many cases, the diameter of boreholes can therefore be kept smaller than was previously possible with regard to the diameter of a tubular or submersible centrifugal pump.
This allows, apart from the lower price of the jet pump compared to that of another pump, a very substantial reduction in drilling costs and a considerable acceleration of the drilling work.
Since the jet pump described for the evacuation and cleaning of boreholes and shafts has no moving parts and no electrical leads that can be easily damaged, the annular outlet gap 7 of the nozzle is only traversed by the pressure medium, which does not contain any solids, and the surfaces of the pressure medium hose 3, the pressure medium pipe 1, the conveying pipe 4 and the conveying hose 8 which are flushed with the pressure medium / conveying liquid mixture containing solids are very wear-resistant,
it is not subject to any significant wear and tear.
Of course, the jet pump described can also be used for pumping out shafts, construction pits and the like.
If necessary, the nozzle body 6 can be arranged in a height-adjustable manner in the conveying pipe 4 so that the cross-sectional area of the outlet gap 7 of the nozzle can be changed and adapted to the prevailing conditions.
In the case of a jet pump for draining and cleaning a borehole, which is lined with an armored pipe 9, the delivery hose 8 can optionally be dispensed with. Part of such an embodiment of the jet pump is shown in FIG. 2 in half, axial section. In Fig. 2, 1 again denotes the pressure medium tube, at the upper end of which the pressure medium hose 3 is connected, 4 denotes the delivery pipe and 9 denotes the armored pipe lining the borehole.
On the outside at the upper end of the conveyor pipe 4 is an elastic sleeve 10 made of rubber or plastic that protrudes over this conveyor pipe 4, the part of which protruding over the conveyor pipe 4 rests resiliently on the inner wall of the armored pipe 9 and thus the annular gap between this and the delivery pipe 4, so that the liquid delivered through the delivery pipe 4 cannot flow back down through this annular gap.
This effect of the sleeve 10 is further improved by the fact that its part protruding beyond the delivery pipe 4 is pressed against the inner wall of the armored pipe 9 by the pressurized delivery fluid. The further training and operation of this embodiment of the jet pump corresponds to that of the jet pump according to FIGS. 1 and 2, with the only difference that the liquid conveyed through the conveying pipe 4 is conveyed through the armored pipe 9 to the surface of the earth instead of the conveying hose 8.
The jet pumps described are also suitable for measuring the productivity of groundwater or oil wells.