DE102013017720B3

DE102013017720B3 - Apparatus and method for dissolving and mobilizing particles in well and drainage disposal

Info

Publication number: DE102013017720B3
Application number: DE201310017720
Authority: DE
Inventors: Harald Lenz; Ralf Moche
Original assignee: PIGADI GmbH; Berliner Wasserbetriebe Anstalt des Offentlichen Rechts
Current assignee: PIGADI GmbH; Berliner Wasserbetriebe Anstalt des Offentlichen Rechts
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2014-11-27
Anticipated expiration: 2033-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Lösen und Mobilisieren von Partikeln, die bei der Entsandung von Brunnen und Drainagen mit Sedimentumgebung Anwendung findet. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Lösen und Mobilisieren von Partikeln zu schaffen, die bei der Entsandung von Brunnen und Drainagen einen geringen Energie- und Wartungsaufwand sowie eine hohe Standfestigkeit beim Betrieb in Wasser-Sand-Suspensionen gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Drucksegment (3) und dem Kolbenführungssegment (13) eine Dichtfläche (7) angeordnet ist, die mit einer Dichtung (8) an einem Kolben (9) und einer damit verbundene Kolbenstange (11) abgedichtet ist, wobei die Kolbenstange (11) durch eine Öffnung (14) in einem Verschlussdeckel (15) herausgeführt ist und außerhalb des Zylinders (1) über eine am Ende der Kolbenstange (11) vorhandenen Muffe (16) mit einem Werkzeug, vorzugsweise einem Ventilkolbensystem (17), verbunden ist sowie der Zylinder (1) unter Wasser positioniert, das Kolbenführungssegment (13) über die vier Rückspülöffnungen (24) mit Wasser gefüllt und bei Zuführung eines inerten Gases über den Hochdruckschlauch (4) und Hochdruckanschluss (2) aus dem Druckbehälter (5) in dem Drucksegment (3) ein Druck aufgebaut wird, wobei bei Überschreiten des Druckes im Kolbenfederelementsystem (12) das Drucksegment (3) durch die Bewegung des Kolbens (9) in Richtung der Unterseite des Zylinders (1) geöffnet und das Gas durch die Druckentlastungsöffnungen (10) sowie Wasser aus den Rückspülöffnungen (24) herausgeführt wird und die Kolbenstange (11) mit einem Werkzeug, vorzugsweise einen Ventilkolbensystem (17) nach unten in Längsrichtung bewegt wird.The invention relates to a device and a method for loosening and mobilizing particles, which is used in the sanding of wells and drainages with a sediment environment. The object of the invention is to provide a device and a method for loosening and mobilizing particles which, when sanding wells and drainages, ensures low expenditure of energy and maintenance and high stability during operation in water-sand suspensions. According to the invention, the object is achieved in that a sealing surface (7) is arranged between the pressure segment (3) and the piston guide segment (13) and seals with a seal (8) on a piston (9) and a piston rod (11) connected to it The piston rod (11) is led out through an opening (14) in a sealing cover (15) and outside the cylinder (1) via a sleeve (16) at the end of the piston rod (11) with a tool, preferably a valve piston system (17), is connected and the cylinder (1) is positioned under water, the piston guide segment (13) is filled with water via the four backwashing openings (24) and when an inert gas is supplied via the high pressure hose (4) and high pressure connection (2) from the Pressure vessel (5) builds up pressure in the pressure segment (3), the pressure segment (3) being directed in the direction by the movement of the piston (9) when the pressure in the piston spring element system (12) is exceeded The underside of the cylinder (1) is opened and the gas is led out of the backwashing openings (24) through the pressure relief openings (10) and water and the piston rod (11) is moved downwards in the longitudinal direction with a tool, preferably a valve piston system (17) .

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Lösen und Mobilisieren von Partikeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 3. Die Anwendung soll bei Brunnen und Drainagen mit Sedimentumgebung erfolgen.The invention relates to a device and a method for dissolving and mobilizing particles according to the preamble of claim 1 or 3. The application is to be made at wells and drainages with sediment environment.

Zur Entsandung von Brunnen und Drainagen sind verschiedene Verfahren bekannt. Bei der Entsandung mittels Schockpumpen erfolgt die Entsandung von Brunnen und Drainagen durch den Betrieb von Unterwasserpumpen, die in einem abgedichteten Bereich des Filterrohrs Partikel aus der Sedimentumgebung fördern. Durch Aus- und Einschalten der Pumpe werden die Strömungsverhältnisse umgekehrt und Partikel mobilisiert. Beschrieben wird dieses Verfahren im Handbuch des Brunnenbaus (Autor: E. Bieske, 1965, S. 494–497).For Entsandung wells and drains various methods are known. In the case of desquamation by means of shock pumps, the desanding of wells and drains is carried out by the operation of underwater pumps which convey particles from the sediment environment in a sealed area of the filter tube. By switching the pump off and on, the flow conditions are reversed and particles are mobilized. This method is described in the handbook of well construction (author: E. Bieske, 1965, pp 494-497).

Diese Entsandung von Brunnen und Drainagen durch den Wechselbetrieb von segmentiert im Filterbereich saugenden Unterwasserpumpen hat einen hohen Energieaufwand und einen hohen Verschleiß der Pumpe zur Folge.This desanding of wells and drainages by the alternating operation of segmented in the filter area sucking submersible pumps has a high energy consumption and high wear of the pump.

Die Ursache für den erhöhten Energieaufwand beim Wechselbetrieb von segmentiert im Filterbereich saugenden Unterwasserpumpen liegt an der hohen Stromaufnahme des Elektromotors bei der mehrmals wiederholten Einschaltphase. Eine hohe Anzahl von Ein- und Ausschaltzyklen während der Förderung von Wasser-Sand-Suspensionen führt zu einem erhöhten Verschleiß der Pumpe durch die mit Sand gefüllten Laufräder der Pumpendruckstufen. Es sind des Weiteren Wasserhochdruckverfahren bekannt, die zur Intensiventsandung von Brunnen genutzt werden, indem man die Hochdruckdüse im Filterbereich auf- und abfährt und oberhalb der Hochdruckdüse eine handelsübliche Unterwasserpumpe einbaut und betreibt (DVGW Technische Regel Merkblatt W119, S. 10). Nachteilig hierbei ist, dass eine Entsandung mittels Wasserhochdruckverfahren ein umfangreiches technisches Equipment sowohl im Bereich der Brunneninfrastruktur als auch im Bereich der eingesetzten Werkzeuge im Brunnen oder in der Drainage erfordert. Dieser hohe technische Aufwand bei einer Brunnen- oder Drainagenentsandung mittels Wasserhochdruck ist durch die Versorgung der Hochdruckanlage mit gefiltertem Prozesswasser und Starkstrom sowie den Einsatz von rotierenden Düsensystemen mit zusätzlich eingebauter Unterwassermotorpumpe gegeben.The cause of the increased energy consumption in the alternating operation of segmented in the filter area sucking underwater pumps is due to the high power consumption of the electric motor in the repeatedly repeated switch-on. A high number of on and off cycles during the delivery of water-sand suspensions leads to an increased wear of the pump through the sand-filled impellers of the pump pressure stages. Furthermore, there are known high-pressure water processes which are used for the intensive sedimentation of wells by moving the high-pressure nozzle up and down in the filter area and installing and operating a commercially available submersible pump above the high-pressure nozzle (DVGW Technical Rule Merkblatt W119, p. 10). The disadvantage here is that desanding by means of high-pressure water method requires extensive technical equipment both in the well infrastructure and in the field of tools used in the well or in the drainage. This high technical effort in a well or drainage by means of high pressure water is given by the supply of high pressure system with filtered process water and high voltage and the use of rotating nozzle systems with additional built-in submersible motor pump.

Aus dem Bereich der Brunnenregenerierung sind Verfahren bekannt, die eine Reinigung von beispielsweise Brunnenfiltern mittels pneumatischer Druckimpulse ermöglichen. In den Veröffentlichungen DE 10 2006 040 956 A1 , DE 198 43 292 A1 und DE 195 37 689 A1 werden solche Verfahren beschrieben. Die DE 198 43 292 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Lösen und Mobilisieren von Partikeln bei der Brunnen- und Drainageentsandung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 3 bestehend aus einem zweigeteilten Zylinder, der an einer Steigleitung montiert und in einem wassergefüllten Filterrohr zentriert ist, mit einem Hochdruckanschluss, an dem ein Druckbehälter mit einem vorgeschalteten Druckminderer über einen Hochdruckschlauch verbunden ist, wobei der obere Teil als ein Drucksegment und der untere Teil als ein Kolbenführungssegment mit einem Kolbenfedersystem, einem Kolben und einer Kolbenstange ausgebildet ist.From the field of well regeneration processes are known which allow a purification of, for example, well filters by means of pneumatic pressure pulses. In the publications DE 10 2006 040 956 A1 . DE 198 43 292 A1 and DE 195 37 689 A1 Such methods are described. The DE 198 43 292 A1 shows a device for dissolving and mobilizing particles in the well and drainage desanding according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 3 consisting of a two-part cylinder, which is mounted on a riser and centered in a water-filled filter tube, with a high pressure port in which a pressure vessel is connected to an upstream pressure reducer via a high-pressure hose, wherein the upper part is formed as a pressure segment and the lower part as a piston guide segment with a piston spring system, a piston and a piston rod.

Mit Hilfe der technischen Lösungen wird zuströmendes Gas bis zu einer vorgegebenen Druckhöhe in einer Druckkammer komprimiert. Bei Überschreiten dieses Druckes wird ein Ventilsystem geöffnet, sodass das Gas schlagartig aus dem Behälter in die umgebende Wassersäule entweicht. Die Öffnung des Ventilsystems erfolgt mechanisch oder elektrisch. Die oben beschriebenen pneumatischen Druckimpuls-Technologien, funktionieren konstruktionsbedingt mit mehreren Dichtungen, die je nach Beanspruchung gewartet oder ausgetauscht werden müssen. Die Wirkung der pneumatischen Druckimpuls-Technologien begrenzt sich auf das Lösen von Partikeln in der Anwendungsumgebung. Die Mobilisierung der Partikel ist über zusätzliche Geräte zu realisieren. Die Druckimpulsfrequenz der Lösung DE 10 2006 040 956 A1 und EP 1 895 092 A1 ist mit einer Frequenz von 1 Hz beschrieben. Um die Transportfähigkeit von Partikeln in der Sedimentumgebung des Filterrohres während der Intensiventsandung zu gewährleisten, ist eine möglichst hohe Frequenz von beispielsweise 5 Hz von Vorteil. Die pneumatischen Druckimpuls-Technologien wurden für den Einsatz in meist verockerten Brunnen konstruiert. Der Betrieb in Wasser-Sand-Suspensionen im Rahmen von Brunnenentsandungsmaßnahmen steigert die Abrasion der mechanischen Teile, insbesondere der Dichtungen in den komplexen Kolben- und Ventilsystemen durch die hohen Sandanteile im Wasser. Dies führt beispielsweise zu Undichtigkeiten der geschlossenen Druckkammern, sodass die zuverlässige Funktion der Geräte nicht für die Dauer eines Entsandungsprojektes gewährleistet ist und die Geräte frühzeitig ausgebaut und gewartet werden müssen.With the help of technical solutions, inflowing gas is compressed up to a predetermined pressure level in a pressure chamber. When this pressure is exceeded, a valve system is opened so that the gas escapes abruptly from the container into the surrounding water column. The opening of the valve system is mechanical or electrical. The pneumatic pressure pulse technologies described above are designed to work with multiple seals that require maintenance or replacement depending on the load. The effect of the pneumatic pressure pulse technologies is limited to the dissolution of particles in the environment of use. The mobilization of the particles can be realized by additional devices. The pressure pulse frequency of the solution DE 10 2006 040 956 A1 and EP 1 895 092 A1 is described with a frequency of 1 Hz. To ensure the transportability of particles in the sediment environment of the filter tube during intensive desquamation, the highest possible frequency of, for example, 5 Hz is advantageous. The pneumatic pressure pulse technologies were designed for use in mostly fumigated wells. Operating in water-sand suspensions in the context of well sedimentation increases the abrasion of the mechanical parts, in particular the seals in the complex piston and valve systems by the high sand content in the water. This leads, for example, to leaks in the closed pressure chambers, so that the reliable function of the devices is not guaranteed for the duration of a Entsandungsprojektes and the devices must be removed and maintained early.

Die Ursache für das ungenügende Aufrechterhalten der Transportfähigkeit der Partikel liegt in der relativ niedrigen Impulsfrequenz der Impulsgeneratoren. Die Wirkung der pneumatischen Druckimpuls-Technologien begrenzt sich weiterhin auf die Erzeugung pneumatischer Energie-Impulse. Ein Antrieb von mechanischen Reinigungswerkzeugen ist nicht möglich, da konstruktionsbedingt keine bewegten Bauteile außerhalb des Generatorgehäuses wirken.The reason for the insufficient maintenance of the transportability of the particles is the relatively low pulse frequency of the pulse generators. The effect of pneumatic pressure pulse technologies continues to be limited to the generation of pneumatic energy pulses. A drive of mechanical cleaning tools is not possible because of design no moving components outside the generator housing act.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Lösen und Mobilisieren von Partikeln zu schaffen, die bei der Entsandung von Brunnen und Drainagen einen geringen Energie- und Wartungsaufwand sowie eine hohe Standfestigkeit beim Betrieb in Wasser-Sand-Suspensionen gewährleistet. The object of the invention is to provide an apparatus and a method for dissolving and mobilizing particles, which ensures a low energy and maintenance costs and a high stability during operation in water-sand suspensions in the desanding of wells and drains.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Drucksegment und dem Kolbenführungssegment eine Dichtfläche angeordnet ist, die mit einer Dichtung an einem Kolben und einer damit verbundenen Kolbenstange abgedichtet ist, wobei die Kolbenstange durch eine Öffnung in einem Verschlussdeckel herausgeführt ist und außerhalb des Zylinders über eine am Ende der Kolbenstange vorhandene Muffe mit einem Werkzeug, vorzugsweise einem Ventilkolbensystem verbunden ist, sowie hinsichtlich des Verfahrens dadurch, dass der Zylinder unter Wasser positioniert, das Kolbenführungssegment über die vier Rückspülöffnungen mit Wasser gefüllt und bei Zuführung eines inerten Gases über den Hochdruckschlauch und den Hochdruckanschluß aus dem Druckbehälter in dem Drucksegment ein Druck aufgebaut wird, wobei bei Überschreiten des Druckes im Kolbenfederelementsystem das Drucksegment durch die Bewegung des Kolbens in Richtung der Unterseite des Zylinders geöffnet und das Gas durch die Druckentlastungsöffnungen sowie Wasser aus den Rückspülöffnungen herausgeführt wird und die Kolbenstange mit einem Werkzeug, vorzugsweise einem Ventilkolkensystem nach unten in Längsrichtung bewegt wird. Zwischen der Lauffläche des Kolbens und der Dichtfläche, ist der Zylinder im oberen Teil mit vier Druckentlastungsöffnungen versehen. Vier weitere Öffnungen sind im unteren Bereich des Kolbenführungssegments angeordnet und werden als Rückspülöffnungen bezeichnet. Um den Kolben an die Dichtfläche zu pressen, ist der Kolben durch ein Kolbenfederelementsystem gespannt. Nachdem das Gas aus den Druckentlastungsöffnungen entwichen ist, wird der Kolben durch das Kolbenfederelementsystem in Richtung Drucksegment gegen die Dichtfläche gepresst. Dadurch wird das Wasser durch die Rückspülöffnungen eingesaugt, was eine Spülung des Kolbenführungssegmentes bewirkt. Gleichzeitig wird die Kolbenstange nach oben bewegt.According to the invention the object is achieved in that between the pressure segment and the piston guide segment, a sealing surface is arranged, which is sealed with a seal on a piston and a piston rod connected thereto, wherein the piston rod is led out through an opening in a closure cap and outside of the cylinder an existing at the end of the piston rod sleeve with a tool, preferably a valve piston system, and in terms of the method in that the cylinder positioned under water, the piston guide segment over the four backwash openings filled with water and the supply of an inert gas through the high-pressure hose and High pressure connection from the pressure vessel in the pressure segment, a pressure is built up, wherein when the pressure in the piston spring element system is exceeded, the pressure segment opened by the movement of the piston in the direction of the bottom of the cylinder and the gas you rch the pressure relief openings and water is led out of the backwash and the piston rod is moved with a tool, preferably a Ventilkolkensystem down in the longitudinal direction. Between the running surface of the piston and the sealing surface, the cylinder is provided in the upper part with four pressure relief openings. Four further openings are arranged in the lower region of the piston guide segment and are referred to as backwash openings. To press the piston to the sealing surface, the piston is tensioned by a piston spring element system. After the gas escapes from the pressure relief openings, the piston is pressed by the piston spring element system in the direction of the pressure segment against the sealing surface. As a result, the water is sucked through the backwash openings, causing a flushing of the piston guide segment. At the same time, the piston rod is moved upwards.

Dieser Vorgang des Öffnen und Schließens des Drucksegments ist im Bereich von Millisekunden abgeschlossen und wird bis mehrmals in der Sekunde wiederholt. Bei reduzierter Gasmenge durch den Druckminderer beträgt die Zeit zwischen den Impulsen bis zu 10 Sekunden. Das dem Zylinder entweichende komprimierte Gasvolumen expandiert im Wasser und beschleunigt die umgebende Wassermasse in Richtung des Filterrohres. Die so angeregte Wassermasse dringt in den Kieskörper ein und löst die darin sedimentierten Ablagerungen. Des Weiteren ist an der Kolbenstange außerhalb des Gehäuses zusätzlich ein dem zu reinigenden Filterrohr angepasstes Ventilkolbensystem befestigt, das beim Schließen des Drucksegments einen Unterdruck an der Filterverrohrung erzeugt und somit die Mobilisierung der vorher gelösten Ablagerungen in dem inneren Bereich der Brunnenverrohrung auslöst. Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass das Kolbenführungssegment offen konstruiert ist und somit im Betrieb eine Rückspülung des Segments durch die Wasser-Sand Suspension der Umgebung bewirkt. Durch diese Rückspülung erfolgt eine Reinigung des Segments und eine Verschleißminderung. Zusätzlich wird der Verschleiß durch die konstruktionsbedingte Verwendung von nur einer Dichtung innerhalb des Zylinders minimiert. Konstruktionsbedingt ist der Antrieb eines außerhalb dieser Vorrichtung wirkenden Werkzeuges möglich. Durch das außerhalb der Vorrichtung angetriebene Werkzeug erfolgt eine Kombination von dem Lösen von Ablagerungen durch die Gasimpulse mit der parallelen Mobilisierung von Ablagerungen.This process of opening and closing the print segment is completed in the range of milliseconds and repeated until several times per second. With a reduced amount of gas through the pressure reducer, the time between pulses is up to 10 seconds. The cylinder escaping compressed gas volume expands in the water and accelerates the surrounding water mass in the direction of the filter tube. The thus excited water mass penetrates into the gravel body and dissolves the deposits sedimented in it. Furthermore, a valve piston system which is adapted to the filter pipe to be cleaned is additionally fastened to the piston rod outside the housing, which generates a negative pressure on the filter casing when closing the pressure segment and thus triggers the mobilization of the previously dissolved deposits in the inner region of the well casing. Advantages of the device according to the invention and of the method according to the invention are that the piston guide segment is designed to be open and thus effects a backwashing of the segment during operation by the water-sand suspension of the environment. Through this backwashing a cleaning of the segment and a reduction in wear takes place. In addition, wear is minimized by the design use of only one seal within the cylinder. Due to the design, the drive of a tool acting outside this device is possible. By the tool driven outside the device, a combination of the dissolution of deposits by the gas pulses with the parallel mobilization of deposits takes place.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der 1, 2 und 3 näher erläutert werden. Die 1 stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung im geschlossenen Zustand dar. Die 2 stellt den Öffnungsvorgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar und die 3 den Schließvorgang.The invention will be described below with reference to the 1 . 2 and 3 be explained in more detail. The 1 represents the device according to the invention in the closed state. The 2 represents the opening operation of the device according to the invention and the 3 the closing process.

Nach der 1 ist der Zylinder 1 mit dem Hochdruckanschluss 2 des Drucksegments 3 über einen Hochdruckschlauch 4 mit einem stickstoffbefüllten Druckbehälter 5 verbunden. Die Regulierung der Stickstoffzufuhr aus dem Druckbehälter 5 erfolgt über einen Druckminderer 6, der die Dosierung von Stickstoffdurchfluss und Stickstoffdruck ermöglicht. Das Drucksegment 3 des Zylinders 1 wird über die Dichtfläche 7 und die Dichtung 8 an dem Kolben 9 abgedichtet. Unterhalb der Dichtfläche 7 ist der Zylinder 1 mit vier Druckentlastungsöffnungen 10 versehen. Der Kolben 9 ist mit der Kolbenstange 11 und dem Kolbenfederelementsystem 12 in einem Kolbenführungssegment 13 des Zylinders 1 angeordnet. Die Kolbenstange 11 ist durch eine Öffnung 14 im Verschlussdeckel 15 in den Bereich außerhalb des Zylinders 1 geführt und mit einer Muffe 16 versehen. An die Muffe 16 der Kolbenstange 11 ist ein Ventilkolbensystem 17 montiert, dessen Gummidichtung 18 an den Innendurchmesser der Brunnenverrohrung 19 angepasst ist. Das Ventilkolbensystem 17 besteht aus einer gelochten Metallscheibe 20, die nach außen mit einer Gummidichtung 18 an der Brunnenverrohrung 19 anliegt und einer weiteren Metallscheibe 21, die beweglich auf der gelochten Metallscheibe 20 aufliegt. Bei einer Abwärtsbewegung wird die gelochte Metallscheibe 20 von Wasser durchflossen. Bei einer Aufwärtsbewegung wird die gelochte Metallscheibe 20 durch die zweite Metallscheibe 21 abgedichtet. Der Zylinder 1 mit dem montierten Ventilkolbensystem 17 ist an einer Steigleitung 22 aus Edelstahl fest montiert und zentriert in das wassergefüllte Filterrohr 23 eines Brunnens eingebaut. Durch die vier Rückspülöffnungen 24 dringt Wasser in das Kolbenführungssegment 13 und füllt dieses vollständig auf.After 1 is the cylinder 1 with the high pressure connection 2 of the printing segment 3 via a high-pressure hose 4 with a nitrogen-filled pressure vessel 5 connected. The regulation of nitrogen supply from the pressure vessel 5 via a pressure reducer 6 which allows the metering of nitrogen flow and nitrogen pressure. The printing segment 3 of the cylinder 1 is over the sealing surface 7 and the seal 8th on the piston 9 sealed. Below the sealing surface 7 is the cylinder 1 with four pressure relief holes 10 Mistake. The piston 9 is with the piston rod 11 and the piston spring member system 12 in a piston guide segment 13 of the cylinder 1 arranged. The piston rod 11 is through an opening 14 in the cap 15 in the area outside the cylinder 1 guided and with a sleeve 16 Mistake. To the thimble 16 the piston rod 11 is a valve piston system 17 mounted, its rubber seal 18 to the inside diameter of the well casing 19 is adjusted. The valve piston system 17 consists of a perforated metal disc 20 going outward with a rubber seal 18 at the well piping 19 abuts and another metal disc 21 Moving on the perforated metal disc 20 rests. During a downward movement, the perforated metal disc 20 flowed through by water. During an upward movement, the perforated metal disc 20 through the second metal disc 21 sealed. The cylinder 1 with the mounted valve piston system 17 is on a riser 22 Made of stainless steel firmly mounted and centered in the water-filled filter tube 23 built of a fountain. Through the four backwash openings 24 Penetrate water into the piston guide segment 13 and fill it up completely.

Entsprechend der 2 wird über den Druckminderer 6 und den Hochdruckanschluss 2 das komprimierbare Stickstoffgas in das Drucksegment 3 geleitet und der Öffnungsvorgang eingeleitet. Übersteigt der Druck in dem Drucksegment 3 den Gegendruck des Kolbenfederelementsystems 12, so bewegt sich der an der Dichtfläche 7 des Drucksegments 3 sitzende Kolben 9 mit der Kolbenstange 11 und dem gehäuseextern montierten Ventilkolbensystem 17 in Längsrichtung an der Lauffläche 25 des Kolbenführungssegments 13 nach unten. Hierdurch entweicht schlagartig das Gas durch vier Druckentlastungsöffnungen 10 aus dem Drucksegment 3, erfährt eine Volumenerweiterung durch Druckentlastung und beschleunigt das umgebende Wasser in das Filterrohr 23 hinein. Dieser Prozess bewirkt das Lösen von Partikeln im Kieskörper 26 hinter dem Filterrohr 23. Zusätzlich wird Wasser aus dem Kolbenführungssegment 13 schlagartig durch die Rückspülöffnungen 24 nach außen gepresst und ermöglicht somit eine Rückspülung 27 des Kolbenführungssegments 13. Das extern montierte Werkzeug, als ausgebildetes Ventilkolbensystem 17, bewegt sich an der Kolbenstange 11 nach unten und öffnet dabei das Rückschlagventil 28, das einen Wasseraustausch zwischen der Ober- und Unterseite des Ventilkolbensystems 17 ermöglicht.According to the 2 is via the pressure reducer 6 and the high pressure port 2 the compressible nitrogen gas in the pressure segment 3 passed and initiated the opening process. Exceeds the pressure in the pressure segment 3 the back pressure of the piston spring element system 12 , so it moves on the sealing surface 7 of the printing segment 3 seated pistons 9 with the piston rod 11 and the outside of the housing mounted valve piston system 17 in the longitudinal direction on the tread 25 the piston guide segment 13 downward. As a result, the gas escapes abruptly through four pressure relief openings 10 from the printing segment 3 , experiences a volume expansion through pressure relief and accelerates the surrounding water into the filter tube 23 into it. This process causes the dissolution of particles in the gravel body 26 behind the filter tube 23 , In addition, water from the piston guide segment 13 abruptly through the backwash openings 24 pressed outwards and thus allows backwashing 27 the piston guide segment 13 , The externally mounted tool, as a trained valve piston system 17 , moves on the piston rod 11 down and opens the check valve 28 , which provides a water exchange between the top and bottom of the valve piston system 17 allows.

In der 3 ist der Schließvorgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Nachdem das Stickstoffgas aus dem Drucksegment 3 entwichen ist, wird der Kolben durch das Kolbenfederelementsystem 12 wieder in Längsrichtung nach oben bewegt und schließt über die Dichtfläche 7 und die Dichtung 8 das Drucksegment 3 druckwirksam ab. Durch diesen Prozess und den dadurch entstehenden Unterdruck in dem Kolbenführungssegment 13 wird parallel Wasser aus dem Bereich des Kieskörpers 26 durch die Rückspülöffnungen 24 in das Kolbenführungssegment 13 gesaugt. Durch diesen Vorgang wird die Rückspülung 27 fortgesetzt. Das extern montierte Ventilkolbensystem 17 bewegt sich an der Kolbenstange 11 nach oben und schließt dabei das Rückschlagventil 28, das einen Wasseraustausch zwischen Ober- und Unterseite des Ventilkolbensystems 17 verhindert. Somit entsteht oberhalb des externen Ventilkolbensystems 17 ein Überdruck und unterhalb des Ventilkolbensystems 17 ein Unterdruck, sodass die Druckausgleichsströmung 29 über das Filterrohr 23 eine Spülung des Kieskörpers 26 und somit die Mobilisierung der vorher gelösten Partikel bewirkt.In the 3 the closing process of the device according to the invention is shown. After the nitrogen gas from the pressure segment 3 escaped, the piston is through the piston spring element system 12 again moved upwards in the longitudinal direction and closes over the sealing surface 7 and the seal 8th the pressure segment 3 effective pressure. Through this process and the resulting negative pressure in the piston guide segment 13 is parallel to water from the area of the gravel body 26 through the backwash openings 24 in the piston guide segment 13 sucked. Through this process, the backwash 27 continued. The externally mounted valve piston system 17 moves on the piston rod 11 upwards, closing the check valve 28 , the water exchange between the top and bottom of the valve piston system 17 prevented. Thus arises above the external valve piston system 17 an overpressure and below the valve piston system 17 a negative pressure, so the pressure equalizing flow 29 over the filter tube 23 a rinse of the gravel body 26 and thus causes the mobilization of the previously dissolved particles.

Dieser Vorgang des Öffnens und Schließens des Drucksegments 3 ist im Bereich von Millisekunden abgeschlossen und wird bis zu 5-mal in der Sekunde bei bis zu ungefähr 5 Hz wiederholt. Aufgrund der hohen Impulsrate wird eine Minderung der Zwischenkornkräfte im Kieskörper 26 erzielt und durch die Mobilisierung der gelösten Partikel eine Erhöhung des Porenraumvolumens bewirkt.This process of opening and closing the print segment 3 is completed in the range of milliseconds and repeated up to 5 times per second at up to about 5 Hz. Due to the high pulse rate, a reduction in the intergrain forces in the gravel body 26 achieved and caused by the mobilization of the dissolved particles an increase in the pore space volume.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Zylindercylinder
22: HochdruckanschlussHigh pressure port
33: Drucksegmentpressure segment
44: HochdruckschlauchHigh pressure hose
55: Druckbehälterpressure vessel
66: Druckmindererpressure reducer
77: Dichtflächesealing surface
88th: Dichtungpoetry
99: Kolbenpiston
1010: DruckentlastungsöffnungenPressure relief openings
1111: Kolbenstangepiston rod
1212: KolbenfederelementsystemPiston spring element system
1313: KolbenführungssegmentPiston guide segment
1414: Öffnungopening
1515: Verschlussdeckelcap
1616: Muffesleeve
1717: VentilkolbensystemValve piston system
1818: Gummidichtungrubber seal
1919: Brunnenverrohrungwell piping
2020: gelochte Metallscheibeperforated metal disc
2121: Metallscheibemetal disc
2222: Steigleitungriser
2323: Filterrohrfilter pipe
2424: RückspülöffnungenRückspülöffnungen
2525: Laufflächetread
2626: Kieskörpergravel body
2727: Rückspülungbackwash
2828: Rückschlagventilcheck valve
2929: DruckausgleichsströmungPressure compensating flow

Claims

Device for dissolving and mobilizing particles during well and drainage disposal, consisting of a two-part cylinder ( 1 ) attached to a riser ( 22 ) and in a water-guided filter tube ( 23 ) is centered with a high pressure port ( 2 ) to which a pressure vessel ( 5 ) with an upstream pressure reducer ( 6 ) via a high-pressure hose ( 4 ), the upper part being a pressure segment ( 3 ) and the lower part as a piston guide segment ( 13 ) with a piston spring element system ( 12 ), a piston ( 9 ) and a piston rod ( 11 ), characterized in that between the pressure segment ( 3 ) and the piston guide segment ( 13 ) a sealing surface ( 7 ) arranged with a seal ( 8th ) on a piston ( 9 ) and an associated piston rod ( 11 ) is sealed, the piston rod ( 11 ) through an opening ( 14 ) in a closure lid ( 15 ) and outside the cylinder ( 1 ) via one at the end of the piston rod ( 11 ) existing sleeve ( 16 ) with a tool, preferably a valve piston system ( 17 ), connected is.

Device according to claim 1, characterized in that in the upper region of the piston guide segment ( 13 ) four pressure relief openings ( 10 ) and in the lower region of the piston guide segment ( 13 ) four backwash openings ( 24 ) are arranged.

Method for dissolving and mobilizing particles in well and drainage sedimentation carried out with a device according to claims 1 and 2, characterized in that the cylinder ( 1 ) positioned under water, the piston guide segment ( 13 ) over the four backwash openings ( 24 ) filled with water and when supplying an inert gas via the high-pressure hose ( 4 ) and high pressure connection ( 2 ) from the pressure vessel ( 5 ) in the print segment ( 3 ) a pressure is built up, wherein when the pressure in the piston spring element system ( 12 ) the print segment ( 3 ) by the movement of the piston ( 9 ) towards the bottom of the cylinder ( 1 ) and the gas through the pressure relief openings ( 10 ) as well as water from the backwash openings ( 24 ) and the piston rod ( 11 ) with a tool, preferably a valve piston system ( 17 ) is moved downwards in the longitudinal direction.

Method according to claim 3, characterized in that after the gas leakage from the pressure relief openings ( 10 ) The piston ( 9 ) by the piston spring element system ( 12 ) in the direction of the pressure segment ( 3 ) against the sealing surface ( 7 ), parallel to the water from the area of the gravel body ( 26 ) through the backwash openings ( 24 ), the piston guide segment ( 13 ) and at the same time the piston rod ( 11 ) with a tool, preferably a valve piston system ( 17 ), is moved upward.