DE102016117242B4 - Apparatus and method for cleaning the inner surface of liquid-carrying pipes - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Reinigen der Innenfläche von Flüssigkeit führenden Rohren, mit mindestens einer ersten konzentrisch in dem Rohr längsbewegbaren Rotationsdüsenanordnung (6) und mindestens einer zweiten konzentrisch in dem Rohr längsbewegbaren Rotationsdüsenanordnung (42), welche jeweils radial gerichtete Düsen (7a, 7b) aufweisen, die sich bei relativer Drehung gegenüber der Innenfläche des Rohres beim Austritt eines Wasser- oder Lösungsmittelstrahls in einem Arbeitsabschnitt bewegen, wobei- die erste Rotationsdüsenanordnung (6) mit einer Drehantriebsvorrichtung gekoppelt ist,- mit der ersten Rotationsdüsenanordnung (6) mindestens eine zweite Rotationsdüsenanordnung (42) gekoppelt ist,- die zweite Rotationsdüsenanordnung (42) mit der ersten Rotationsdüsenanordnung (6) über mindestens eine Einrichtung gekoppelt ist,- die zweite Rotationsdüsenanordnung (42) mit einer gegenüber der ersten Rotationsdüsenanordnung (6) betragsmäßig größeren Rotationsgeschwindigkeit in einer ersten Betriebsart über die mindestens eine Einrichtung drehbar ist, und- über die mindestens eine Einrichtung die zweite Rotationsdüsenanordnung (42) in der gleichen Richtung und mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit wie die erste Rotationsdüsenanordnung (6) in einer zweiten Betriebsart bewegbar ist, wenn der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung (42) kleiner ist als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung (6).A device for cleaning the inner surface of liquid-carrying pipes, comprising at least a first rotational nozzle assembly (6) concentrically movable in the pipe and at least one second concentric rotation nozzle assembly (42) concentric with the pipe, each having radially directed nozzles (7a, 7b) moving in relative rotation with respect to the inner surface of the tube upon exit of a jet of water or solvent in a working section, wherein the first rotary nozzle assembly (6) is coupled to a rotary drive device, at least one second rotary nozzle assembly (42) with the first rotary nozzle assembly (6) - The second rotary nozzle assembly (42) with the first rotary nozzle assembly (6) is coupled via at least one device, - the second rotating nozzle assembly (42) with respect to the first rotary nozzle assembly (6) in terms of magnitude greater rotational speed in e in the first mode of operation is rotatable via the at least one means and, via the at least one means, the second rotating nozzle assembly (42) is movable in the same direction and at the same rotational speed as the first rotating nozzle assembly (6) in a second mode of operation when the amount the rotational speed of the second rotary nozzle assembly (42) is less than the amount of rotational speed of the first rotary nozzle assembly (6).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen der Innenfläche von Flüssigkeit führenden Rohren, wie beispielsweise Brunnenrohre in Brunnenschächten, mit mindestens einer ersten konzentrisch in dem Rohr längsbewegbaren Rotationsdüsenanordnung und mindestens einer zweiten konzentrisch in dem Rohr längsbewegbaren Rotationsdüsenanordnung. Der Brunnenschacht und die in der Schachtwand vorhandenen Durchdringungsöffnungen sowie unmittelbar hinter der Schachtwand angrenzende Kiesschichten werden unter Verwendung eines in dem Brunnenschacht absenkbaren Etagengestells, das beabstandet zueinander horizontale Trennelemente mit Abdichtmitteln zur Bildung einer Arbeitskammer in dem Brunnenschacht aufweist, gereinigt.The present invention relates to an apparatus and method for cleaning the inner surface of liquid-carrying pipes, such as well pipes in well shafts, having at least one first rotational nozzle assembly concentrically movable in the pipe and at least one second rotary nozzle assembly concentrically longitudinally movable in the pipe. The well shaft and the piercing openings present in the shaft wall as well as gravel layers immediately adjacent behind the shaft wall are cleaned by using a shelf which can be lowered into the well shaft and which has spaced-apart horizontal separating elements with sealing means for forming a working chamber in the well shaft.
Aus dem Stand der Technik der
Bei Vorrichtungen zum Reinigen von Brunnenschächten mittels eines Etagengestells wird aus einer Arbeitskammer die Reinigungsflüssigkeit oder das darin vorhandene Brunnenwasser unter Druck in die angrenzenden Kiesschichten gedrückt und fließt in eine durch Trennelemente und Abdichtelemente beabstandet angebrachte Absaugkammer. Die Dichtung erfolgt über sogenannte Packer, die mit Luft oder Wasser beaufschlagt werden, welche elastisch ausgebildet sind und sich abdichtend gegen die Brunnenschachtwand anlehnen.In devices for cleaning well shafts by means of a rack, the cleaning liquid or the well water present therein is pressed under pressure into the adjacent gravel layers from a working chamber and flows into a spaced apart by separating elements and sealing elements suction chamber. The seal is carried out by so-called packer, which are acted upon by air or water, which are elastic and seal against the well shaft wall leaning.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weisen jedoch Nachteile auf. Insbesondere ermöglicht ein Mitnahmegetriebe lediglich ein Drehen zweier miteinander gekoppelter Rotationsdüsenanordnungen mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit.However, the devices known from the prior art have disadvantages. In particular, a driving gear only allows a rotation of two mutually coupled rotary nozzle assemblies with the same rotational speed.
Bei der Reinigung von Brunnenschächten werden beispielsweise grobkörnige Ablagerungen gelöst. Ferner ist das Wasser in der Arbeitskammer bei den Reinigungsvorgängen, zumindest am Anfang eines Reinigungsvorgangs, mit Schlamm versetzt. Insgesamt müssen daher alle Bestandteile von solchen Reinigungsvorrichtungen, die diesen Einflüssen ausgesetzt sind, vor Beschädigungen dadurch geschützt und entsprechend ausgebildet werden.When cleaning well shafts, for example, coarse-grained deposits are released. Furthermore, the water in the working chamber in the cleaning operations, at least at the beginning of a cleaning process, mixed with sludge. Overall, therefore, all components of such cleaning devices that are exposed to these influences must be protected from damage and designed accordingly.
Daher kommt es bei Vorrichtungen, die eine sensible Steuerung und störungsanfällige Komponenten aufweisen (z.B. Mitnahmegetriebe) zu Störungen und sogar zu Ausfällen mindestens einer Rotationsdüsenanordnung. Folglich kommt es zu schlechteren Reinigungsergebnissen oder sogar zu keiner Reinigung mehr.Thus, devices that have sensitive control and components prone to failure (e.g., flywheel gears), interfere with and even fail at least one rotary nozzle assembly. As a result, worse cleaning results or even no cleaning is done.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen der Innenfläche von Flüssigkeit führenden Rohren anzugeben, wobei über eine einfache Ausgestaltung eine Reinigung fortgesetzt und die Beschädigung der Innenfläche von Flüssigkeit führenden Rohren verhindert wird, selbst wenn die Drehzahl mindestens einer zweiten Rotationsdüsenanordnung nicht aufrechterhalten werden kann.Starting from the prior art, the present invention based on the object to provide an apparatus and a method for cleaning the inner surface of liquid-conducting pipes, wherein a simple embodiment of a Continued cleaning and the damage to the inner surface of liquid-carrying pipes is prevented, even if the speed of at least a second rotating nozzle assembly can not be maintained.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den in Anspruch 13 angegebenen technischen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen im Detail angegeben.The object is achieved by a device having the features specified in
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen der Innenfläche von Flüssigkeit führenden Rohren, mit mindestens einer ersten konzentrisch in dem Rohr längsbewegbaren Rotationsdüsenanordnung und mindestens einer zweiten konzentrisch in dem Rohr längsbewegbaren Rotationsdüsenanordnung, welche jeweils radial gerichtete Düsen aufweisen, die sich bei relativer Drehung gegenüber der Innenfläche des Rohres beim Austritt eines Wasser- oder Lösungsmittelstrahls in einem Arbeitsabschnitt bewegen,
- - ist die erste Rotationsdüsenanordnung mit einer Drehantriebsvorrichtung gekoppelt,
- - ist mit der ersten Rotationsdüsenanordnung mindestens eine weitere zweite Rotationsdüsenanordnung gekoppelt, wobei die zweite Rotationsdüsenanordnung mit der ersten Rotationsdüsenanordnung über mindestens eine Einrichtung gekoppelt ist,
- - ist die zweite Rotationsdüsenanordnung mit einer gegenüber der ersten Rotationsdüsenanordnung betragsmäßig größeren Rotationsgeschwindigkeit in einer ersten Betriebsart über die mindestens eine Einrichtung drehbar, und
- - ist über die mindestens eine Einrichtung die zweite Rotationsdüsenanordnung in der gleichen Richtung und mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit wie die erste Rotationsdüsenanordnung in einer zweiten Betriebsart bewegbar, wenn der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung kleiner ist als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung.
- the first rotary nozzle arrangement is coupled to a rotary drive device,
- at least one further second rotary nozzle arrangement is coupled to the first rotary nozzle arrangement, wherein the second rotary nozzle arrangement is coupled to the first rotary nozzle arrangement via at least one device,
- the second rotary nozzle arrangement is rotatable via the at least one device in a first operating mode with a rotational speed which is greater in magnitude than the first rotary nozzle arrangement;
- the second rotary nozzle assembly is movable in the same direction and at the same rotational speed as the first rotary nozzle assembly in a second mode of operation via the at least one means when the amount of rotational speed of the second rotary nozzle assembly is less than the amount of rotational speed of the first rotary nozzle assembly.
Bei der Vorrichtung kann bspw. die Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung gegenüber der Innenfläche des Rohres unabhängig oder abhängig von dem aus den Düsen der ersten Rotationsdüsenanordnung austretenden Druckstrahl sein. Vorzugsweise weist die Drehantriebseinrichtung einen Motor, insbesondere einen Elektromotor auf. Die Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung kann darüber gesteuert werden. Bei einer vom Druckstrahl der Düsen abhängigen Rotationsgeschwindigkeit erfolgt ein Antrieb durch das Rückstoßprinzip.In the apparatus, for example, the rotational speed of the first rotary nozzle assembly relative to the inner surface of the tube may be independent or dependent upon the pressure jet exiting the nozzles of the first rotary nozzle assembly. The rotary drive device preferably has a motor, in particular an electric motor. The rotational speed of the first rotary nozzle assembly may be controlled thereby. At a rotational speed dependent on the pressure jet of the nozzles, a drive is effected by the recoil principle.
Die relative Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung kann ebenfalls unabhängig oder abhängig von dem aus den Düsen der zweiten Rotationsdüsenanordnung austretenden Druckstrahl sein. Wird die zweite Rotationsdüsenanordnung bspw. über einen separaten Motor, bspw. Elektromotor, angertrieben, kann sich eine zweite Betriebsart bspw. dann einstellen, wenn die zweite Rotationsdüsenanordnung blockiert wird. Die Blockade muss dabei nicht zwangsläufig zu einer Blockade der ersten Rotationsdüsenanordnung führen. Wird die zweite Rotationsdüsenanordnung über den gleichen Motor wie die erste Rotationsdüsenanordnung angetrieben, bspw. über ein Umkehrgetriebe, bewirkt eine Blockade der zweiten Rotationsdüsenanordnung in der Regel auch eine Blockade der ersten Rotationsdüsenanordnung oder führt zu einer Beschädigung des Motors und/oder des Umkehrgetriebes. Vorzugsweise wird die zweite Rotationsdüsenanordnung rückstoßgetrieben gedreht und wird daher nicht direkt von einem Motor in der ersten Betriebsart in Rotation versetzt.The relative rotational speed of the second rotary nozzle assembly may also be independent or dependent on the pressure jet exiting the nozzles of the second rotary nozzle assembly. If the second rotary nozzle arrangement is, for example, driven by a separate motor, for example an electric motor, a second operating mode can, for example, then be set when the second rotary nozzle arrangement is blocked. The blockage does not necessarily lead to a blockage of the first rotating nozzle assembly. When the second rotary nozzle assembly is driven by the same motor as the first rotary nozzle assembly, for example via a reverse gear, blockage of the second rotary nozzle assembly will generally also block the first rotary nozzle assembly or damage the engine and / or the reverse gear. Preferably, the second rotary nozzle assembly is rotated recoil driven and therefore is not directly rotated by a motor in the first mode of rotation.
Die erste Rotationsdüsenanordnung und die zweite Rotationsdüsenanordnung können sich in weiteren Ausführungsformen auch gegenläufig drehen. Die mindestens eine Einrichtung bewirkt dann bspw. bei einem Druckabfall einer Reinigungsflüssigkeit, die rückstoßbedingt eine Rotation der zweiten Rotationsdüsenanordnung bewirkt, eine Bewegungsumkehr der zweiten Rotationsdüsenanordnung und bewirkt ein Mitdrehen mit der ersten Rotationsdüsenanordnung. Eine solche Einrichtung kann verschiedenartig ausgebildet sein. In weiteren Ausführungen ist eine solche Einrichtung eine steuerbare Kupplung, die in der ersten Betriebsart ein gegenläufiges Drehen der ersten und der zweiten Rotationsdüsenanordnungen zulässt. Vorrichtungen und Mittel für ein gegenläufiges Drehen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei einer Ausführungsform der hierin beschriebenen Vorrichtung mit einer steuerbaren Kupplung kann über Arretierungsmittel ein Mitdrehen der zweiten Rotationsdüsenanordnung erfolgen, wenn bspw. über einen Drehzahlsensor für die zweite Rotationsdüsenanordnung ein Abfallen des Betrags der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung festgestellt wird. Eine Steuerung erhält die Information über die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung und vergleicht diese mit der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung. Die Rotationsgeschwindigkeit bzw. der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung kann einfach ermittelt werden. Bspw. über einen weiteren Drehzahlsensor und/oder über eine Motorsteuerung für die erste Rotationsdüsenanordnung. Stellt die Steuerung fest, dass der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung abfällt und kleiner ist als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung, aktiviert diese, bspw. über Aktuatoren, die Arretierungsmittel. Die Arretierungsmittel können bspw. steuerbare Magnete bei einer steuerbaren Magnetkupplung oder Stifte bzw. Bolzen sein, die in entsprechende Aufnahmen greifen. Damit das Mitdrehen der zweiten Rotationsdüsenanordnung überhaupt erfolgen kann, können in weiteren Ausführungen spezielle Einrichtungen vorgesehen sein, die bspw. die zweite Rotationsdüsenanordnung an die erste Rotationsdüsenanordnung pressen. Auch sind in weiteren Ausführungsformen Bremseinrichtungen vorgesehen. Eine Bremseinrichtung kann ebenfalls ein Anpressen oder Drücken realisieren. In noch weiteren Ausführungsformen kann eine Bremseinrichtung, die bspw. die zweite Rotationsdüsenanordnung gegen die erste Rotationsdüsenanordnung drückt, derart ausgebildet sein, dass der Druck so groß ist, dass hierüber ein Mitdrehen der zweiten Rotationsdüsenanordnung mit der ersten Rotationsdüsenanordnung erfolgt. Um ein „Andrücken“ oder „Pressen“ zu erreichen können die erste Rotationsdüsenanordnung und die zweite Rotationsdüsenanordnung Kupplungsscheiben aufweisen. Die Kupplungsscheiben können an den einander zugewandten Flächen eine spezielle Oberflächenbeschichtung aufweisen oder deren Flächen sind entsprechend so ausgebildet, dass im aneinandergedrückten Zustand eine hohe Reibung erreicht wird. Reibungserhöhende Oberflächen können dabei auch Bremsfunktionen bewirken.The first rotary nozzle arrangement and the second rotary nozzle arrangement can also rotate in opposite directions in other embodiments. The at least one device then causes, for example, a pressure reversal of a cleaning liquid which causes a rotation of the second rotation nozzle arrangement due to recoil, a reversal of motion of the second rotating nozzle assembly and causes co-rotation with the first rotating nozzle assembly. Such a device can be designed in various ways. In other implementations, such a device is a controllable coupling which, in the first mode of operation, permits counter rotation of the first and second rotary nozzle assemblies. Devices and means for counterrotating are known in the art. In one embodiment of the controllable coupling device described herein, detent means may rotate the second rotary nozzle assembly when, for example, a decrease in the amount of rotational speed of the second rotary nozzle assembly is detected via a rotational speed sensor for the second rotary nozzle assembly. A controller receives the information about the rotational speed of the second rotary nozzle assembly and compares this with the rotational speed of the first rotary nozzle assembly. The rotational speed or the amount of the rotational speed of the first rotary nozzle arrangement can be easily determined. For example. via a further rotational speed sensor and / or via a motor control for the first rotary nozzle arrangement. If the controller determines that the amount of rotational speed of the second rotary nozzle assembly is decreasing and less than the amount of rotational speed of the first one Rotary nozzle arrangement, activates this, for example via actuators, the locking means. The locking means may be, for example, controllable magnets in a controllable magnetic coupling or pins or bolts, which engage in corresponding receptacles. In order for the co-rotation of the second rotary nozzle arrangement to take place at all, special devices can be provided in further embodiments which, for example, press the second rotary nozzle arrangement against the first rotary nozzle arrangement. Also, braking devices are provided in further embodiments. A braking device can also realize a pressing or pressing. In still further embodiments, a braking device which, for example, presses the second rotary nozzle arrangement against the first rotary nozzle arrangement may be designed such that the pressure is so great that rotation of the second rotary nozzle arrangement with the first rotary nozzle arrangement takes place. To achieve "pressing" or "pressing", the first rotating nozzle assembly and the second rotating nozzle assembly may include clutch plates. The clutch discs may have on the surfaces facing each other a special surface coating or their surfaces are correspondingly formed so that in the pressed-together state, a high friction is achieved. Friction-increasing surfaces can also cause braking functions.
Da die erste Rotationsdüsenanordnung ohnehin mit einer betragsmäßig geringeren Rotationsgeschwindigkeit bewegt wird als die zweite Rotationsdüsenanordnung, bspw. im Bereich von 60 Umdrehungen pro Minute, ist das „Koppeln“ der zweiten Rotationsdüsenanordnung mit der ersten Rotationsdüsenanordnung deutlicher einfacher zu realisieren als wenn der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung im Bereich von mehreren hundert oder tausend Umdrehungen pro Minute liegen würde. Daher können auch Arretierungsbolzen oder ähnliches einfacher in entsprechende Aufnahmen gebracht werden. Um jedoch ein Eintauchen von Arretierungsmittel in entsprechende Aufnahmen zu erreichen, können diese entsprechend ausgebildet sein und bspw. Schrägen aufweisen.Since the first rotary nozzle arrangement is moved at a rotational speed which is lower than the second rotary nozzle arrangement, for example in the region of 60 revolutions per minute, the "coupling" of the second rotary nozzle arrangement with the first rotary nozzle arrangement is clearly easier to implement than if the amount of rotational speed of the first rotary nozzle arrangement would be in the range of several hundred or a thousand revolutions per minute. Therefore, locking pins or the like can be easily brought into appropriate receptacles. However, in order to achieve a dipping of locking in appropriate shots, they can be designed accordingly and, for example, have slopes.
Aus dem Stand der Technik sind lediglich Vorrichtungen bekannt, die ein gegenläufiges Drehen von Düsenanordnungen offenbaren, wobei eine erste Düsenanordnung und eine zweite Düsenanordnung in entgegengesetzter Richtung gedreht werden und mit der zweiten Düsenanordnung weitere Düsenanordnungen über ein Mitnahmegetriebe gekoppelt sind, die in der gleichen Richtung wie die zweite Düsenanordnung, also entgegengesetzt zur Drehrichtung der ersten Düsenanordnung, gedreht werden. Only devices are known from the prior art, which reveal an opposite rotation of nozzle assemblies, wherein a first nozzle assembly and a second nozzle assembly are rotated in the opposite direction and the second nozzle assembly further nozzle assemblies are coupled via a driving gear, in the same direction as the second nozzle arrangement, ie opposite to the direction of rotation of the first nozzle arrangement, are rotated.
Eine Einrichtung, die bei bspw. verschieden angetriebenen Rotationsdüsenanordnungen (Motor/Rückstoß) bei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten auch bei entgegengesetzter Drehrichtung einen sicheren Betrieb ermöglicht, ist jedoch aus dem Stand der Technik nicht bekannt.However, a device which enables safe operation at, for example, differently driven rotary nozzle arrangements (motor / recoil) at different rotational speeds, even in the opposite direction of rotation, is not known from the prior art.
In noch weiteren Ausführungen mit gleichläufig drehenden Rotationsdüsenanordnungen, erste Rotationsdüsenanordnung und zweite Rotationsdüsenanordnung, kann das Mitdrehen der zweiten Rotationsdüsenanordnung einfach durch bspw. eine Freilaufkupplung erreicht werden, die es der zweiten Rotationsdüsenanordnung erlaubt, die erste Rotationsdüsenanordnung zu „überholen“. Fällt die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung jedoch ab, so können bspw. Zähne mit Anlaufschrägen, die mit der zweiten Rotationsdüsenanordnung gekoppelt sind, über entsprechende geradlinig ausgerichtete Zahnabschnitte, die mit der ersten Rotationsdüsenanordnung gekoppelt sind, mitgeführt werden und bewirken eine „Verriegelung“. Die Freilaufkupplung erlaubt daher ein Überholen, verhindert aber einen Stillstand der zweiten Rotationsdüsenanordnung.In still other embodiments, with co-rotating rotary nozzle assemblies, first rotary nozzle assembly, and second rotary nozzle assembly, co-rotation of the second rotary nozzle assembly may be accomplished simply by, for example, an overrunning clutch that allows the second rotary nozzle assembly to "overhaul" the first rotary nozzle assembly. However, if the rotational speed of the second rotary nozzle assembly fails, teeth having run-off slopes coupled to the second rotary nozzle assembly may be carried along via corresponding rectilinear tooth portions coupled to the first rotary nozzle assembly and provide a "lock." The overrunning clutch therefore allows overtaking, but prevents a stoppage of the second rotating nozzle assembly.
Wie vorstehend bereits angegeben, kann die Rotationsgeschwindigkeit bzw. der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung beispielsweise 1 Umdrehung pro Sekunde (bzw. 60 Upm) betragen, wobei die Rotationsgeschwindigkeit bzw. der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung in einigen Ausführungen in Abhängigkeit des Drucks des Wassers oder der Reinigungsflüssigkeit im Bereich von 60 bis 1000 Umdrehungen pro Minute (60 - 1000 Upm) liegen kann. So wird beispielsweise die erste Rotationsdüsenanordnung über einen Elektromotor, der über weitere Mittel mit der ersten Rotationsdüsenanordnung gekoppelt ist, entsprechend der ersten Rotationsgeschwindigkeit betrieben. Die erste Rotationsgeschwindigkeit wird über einen Drehimpulsgeber, auch Drehgeber genannt, erfasst. Der Drehimpulsgeber ist vorzugsweise im Bereich der ersten Rotationsdüsenanordnung angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass beispielsweise eine Drehung erkannt wird, obwohl die erste Rotationsdüsenanordnung sich nicht dreht, wenn der Drehimpulsgeber in unmittelbarer Nähe des Elektromotors angeordnet wäre. Durch die Anordnung im Bereich der ersten Rotationsdüsenanordnung können somit auch Fehler in einem zwischen der ersten Rotationsdüsenanordnung und dem Elektromotor angeordneten Getriebe festgestellt werden. Anstelle eines Drehimpulsgebers können auch andere Einrichtungen zum Feststellen einer Drehung vorgesehen sein. Zusätzlich zum Bestimmen des Vorliegens einer Drehung kann auch die Drehzahl auf einfache Art und Weise ermittelt werden. Gegenüber der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung ist die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung in den vorstehend erwähnten Ausführungen abhängig von dem Druck des Wassers oder der Reinigungsflüssigkeit. Die zweite Rotationsdüsenanordnung wird hierbei durch den Rückstoß des austretenden Wassers oder Reinigungsmittels bewegt. Die zwei unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten der ersten Rotationsdüsenanordnung und der zweiten Rotationsdüsenanordnung, sowie in weiteren Ausführungen die unterschiedliche Drehrichtung, ermöglichen eine verbesserte Reinigung gegenüber bekannten Vorrichtungen, welche beispielsweise zwei Rotationsdüsenanordnungen mit hohen Drehgeschwindigkeiten aufweisen, da durch die erste Rotationsdüsenanordnung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung harte Ablagerungen von den Flüssigkeit führenden Rohren gelöst werden und das Wasser oder die Reinigungsflüssigkeit auch durch Filterschlitze in den dahinter angeordneten Filterkies einwirken können sowie über die zweite Rotationsdüsenanordnung Druckwellen in einem weiteren Frequenzbereich (beispielsweise 10000 Hz) erzeugt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung minimiert durch die zwei Rotationsdüsenanordnungen mit den entsprechenden Rotationsgeschwindigkeiten Setzungseffekte der Kiesschüttung. Setzungseffekte treten insbesondere bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik auf, welche eine oder zwei sehr schnell drehende Düsenanordnungen aufweisen.As already stated above, the rotational speed or the amount of the rotational speed of the first rotary nozzle arrangement can be, for example, 1 revolution per second (or 60 rpm), the rotational speed or the rotational speed of the second rotational nozzle arrangement being dependent on the pressure of the first rotational nozzle assembly Water or the cleaning liquid in the range of 60 to 1000 revolutions per minute (60 - 1000 rpm) can be. For example, the first rotary nozzle arrangement is operated in accordance with the first rotational speed via an electric motor, which is coupled to the first rotary nozzle arrangement via further means. The first rotation speed is detected by a rotary encoder, also called rotary encoder. The rotary pulse generator is preferably arranged in the region of the first rotary nozzle arrangement. This prevents, for example, a rotation is detected, although the first rotating nozzle assembly does not rotate when the rotary encoder would be located in the immediate vicinity of the electric motor. As a result of the arrangement in the region of the first rotary nozzle arrangement, it is thus also possible to detect errors in a gear arranged between the first rotary nozzle arrangement and the electric motor. Instead of an angular encoder, other means for detecting a rotation may be provided. In addition to determining the presence of rotation, the speed can also be determined in a simple manner. Opposite the rotational speed of the first rotating nozzle assembly In the above-mentioned embodiments, the rotational speed of the second rotating nozzle assembly is dependent on the pressure of the water or the cleaning liquid. The second rotating nozzle assembly is thereby moved by the recoil of the exiting water or cleaning agent. The two different rotational speeds of the first rotating nozzle assembly and the second rotating nozzle assembly, and in other embodiments, the different rotational direction, allow for improved cleaning over known devices, for example, have two rotating nozzle assemblies with high rotational speeds, since by the first rotating nozzle assembly in the inventive device hard deposits of the Liquid-conducting tubes are dissolved and the water or the cleaning liquid can also act through filter slots in the filter gravel arranged behind it and pressure waves in a wider frequency range (for example 10000 Hz) are generated via the second rotating nozzle assembly. The device according to the invention minimizes settlement effects of the gravel fill by means of the two rotary nozzle arrangements with the corresponding rotational speeds. Settling effects occur particularly in prior art devices having one or two very fast rotating nozzle assemblies.
Tritt jedoch der Fall auf, dass der Druck des Wassers oder der Reinigungsflüssigkeit absinkt, so dass es beispielsweise in Folge dessen zu einem Stillstand oder einer erheblich reduzierten Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung kommen würde, wobei der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung kleiner ist als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung, so wird die zweite Rotationsdüsenanordnung über die mindestens eine Einrichtung mit der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung betrieben. Hierbei kommt es zu keinem Stillstand der zweiten Rotationsdüsenanordnung, was eine Beschädigung der Rohrinnenfläche verhindert. Zwar kann dabei wie vorstehend beschrieben die Drehrichtung der zweiten Rotationsdüsenanordnung umgekehrt werden d.h. sowohl die erste Rotationsdüsenanordnung als auch die zweite Rotationsdüsenanordnung weisen dieselbe Drehrichtung auf, jedoch ist damit sichergestellt, dass kein Wasser oder Flüssigkeitsstrahl über einen längeren Zeitraum auf eine bestimmte Stelle der Rohrinnenfläche einwirkt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch im Bereich der zweiten Rotationsdüsenanordnung ein Drehimpulsgeber angeordnet sein, über welchen die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung erfasst wird.If, however, the case that the pressure of the water or the cleaning liquid drops, so that, for example, would result in a standstill or a significantly reduced rotational speed of the second rotating nozzle assembly, wherein the amount of rotational speed of the second rotating nozzle assembly is smaller than the amount the rotational speed of the first rotary nozzle assembly, the second rotary nozzle assembly is operated via the at least one device at the rotational speed of the first rotary nozzle assembly. In this case, there is no standstill of the second rotating nozzle assembly, which prevents damage to the pipe inner surface. While, as described above, the direction of rotation of the second rotating nozzle assembly can be reversed, i. both the first rotary nozzle arrangement and the second rotary nozzle arrangement have the same direction of rotation, but this ensures that no water or liquid jet acts on a specific point of the pipe inner surface over a relatively long period of time. In the apparatus according to the invention, an angular momentum generator can also be arranged in the region of the second rotation nozzle arrangement, via which the rotation speed of the second rotation nozzle arrangement is detected.
Sinkt der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung unter den Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung so ist über einen Drehimpulsgeber, der im Bereich der ersten Rotationsdüsenanordnung angeordnet ist, die Drehzahl beider Rotationsdüsenanordnungen auch dann ermittelbar, wenn im Bereich der zweiten Rotationsdüsenanordnung kein Drehimpulsgeber oder eine ähnliche Vorrichtung angeordnet ist.If the magnitude of the rotational speed of the second rotary nozzle arrangement falls below the magnitude of the rotational speed of the first rotary nozzle arrangement, then the rotational speed of both rotary nozzle arrangements can be determined via a rotary encoder arranged in the region of the first rotary nozzle arrangement, even if no rotary encoder or the like is provided in the region of the second rotary nozzle arrangement Device is arranged.
Ein Drehimpulsgeber im Bereich der zweiten Rotationsdüsenanordnung kann auch vorgesehen sein, um zu überprüfen, ob die mindestens eine Einrichtung zum Bewegen der zweiten Rotationsdüsenanordnung mit der ersten Rotationsgeschwindigkeit, wenn der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung kleiner ist als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung, ordnungsgemäß funktioniert oder beschädigt ist.A rotary encoder in the region of the second rotary nozzle assembly may also be provided to check whether the at least one means for moving the second rotary nozzle assembly at the first rotational speed when the amount of rotational speed of the second rotary nozzle assembly is smaller than the amount of rotational speed of the first rotary nozzle assembly, works properly or is damaged.
Ferner können die erste und die zweite Rotationsdüsenanordnung innerhalb eines Arbeitsabschnittes nach oben oder unten verfahrbar sein, wobei der Arbeitsabschnitt durch eine Arbeitskammer gebildet ist. In weiteren Ausführungen ist die Arbeitskammer während der Reinigung eines Arbeitsabschnittes nach oben und unten bewegbar (oszillierende Reinigung).Further, the first and second rotary nozzle assemblies may be movable up or down within a working section, the working section being formed by a working chamber. In further embodiments, the working chamber during the cleaning of a working section is movable up and down (oscillating cleaning).
In weiterer Ausgestaltung kann in der Arbeitskammer eine Absaugeinrichtung münden, über welche während einem Reinigungszyklus kontaminiertes Wasser abpumpbar ist.In a further embodiment, a suction device can open into the working chamber, via which contaminated water can be pumped off during a cleaning cycle.
Dabei kann die Arbeitskammer durch Entnahme eines Druckes aus begrenzenden Trennelementen in der Höhe versetzbar sein. Somit ist über die Steuerung des Druckes innerhalb einer Arbeitskammer auch das Verfahren der Rotationsdüsenanordnungen steuerbar.In this case, the working chamber can be displaced by removing a pressure from limiting separating elements in height. Thus, via the control of the pressure within a working chamber and the method of the rotary nozzle arrangements is controllable.
In weiteren Ausgestaltungen ist die mindestens eine Einrichtung eine Freilaufeinrichtung. Hierbei kann die Freilaufeinrichtung in weiteren Ausgestaltungen eine Freilaufkupplung sein. Eine Freilaufkupplung bietet auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, dass die zweite Rotationsdüsenanordnung mittels Druck des Wassers oder der Reinigungsflüssigkeit unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung betrieben werden kann, solange der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung größer ist als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung.In further embodiments, the at least one device is a freewheel device. In this case, the freewheel device can be an overrunning clutch in further embodiments. A one-way clutch provides in a simple way the possibility that the second rotating nozzle assembly can be operated by pressure of the water or the cleaning liquid regardless of the rotational speed of the first rotating nozzle assembly, as long as the amount of rotational speed of the second rotary nozzle assembly is greater than the amount of rotational speed of the first rotating nozzle arrangement.
Wie vorstehend bereist angegeben, kann die mindestens eine Einrichtung eine steuerbare Kupplung sein, welche eine entgegengesetzte Rotation der zweiten Rotationsdüsenanordnung zu der ersten Rotationsdüsenanordnung in der ersten Betriebsart zulässt und in der zweiten Betriebsart über Arretierungsmittel ein Mitdrehen der zweiten Rotationsdüsenanordnung mit der ersten Rotationsdüsenanordnung bereitstellt.As indicated above, the at least one device may be a controllable clutch having opposite rotation allows the second rotary nozzle assembly to the first rotary nozzle assembly in the first mode and in the second mode via locking means co-rotation of the second rotary nozzle assembly with the first rotary nozzle assembly provides.
Ferner kann dabei in weiteren Ausführungen die steuerbare Kupplung mit mindestens einer Drehzahlerfassungseinrichtung und einem Aktuator zur Kupplung der ersten Rotationsdüsenanordnung mit der zweiten Rotationsdüsenanordnung über die Arretierungsmittel gekoppelt sein.Furthermore, in further embodiments, the controllable clutch may be coupled with at least one rotational speed detection device and an actuator for coupling the first rotational nozzle arrangement with the second rotational nozzle arrangement via the locking means.
Dabei auch in noch weiteren Ausführungsformen die steuerbare Kupplung eine Bremseinrichtung aufweisen.In this case, in still further embodiments, the controllable clutch have a braking device.
Die steuerbare Kupplung bzw. die mindestens eine Einrichtung ermöglichen ein Drehen der zweiten Rotationsdüsenanordnung entgegen der Drehrichtung der ersten Rotationsdüsenanordnung. Wird jedoch der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung geringer als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung, so bewirkt die steuerbare Kupplung das Mitdrehen der zweiten Rotationsdüsenanordnung in entsprechender Drehrichtung und Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung. Dadurch wird verhindert, dass die zweite Rotationsdüsenanordnung in einen Stillstand oder einen Zustand mit einer geringen Rotationsgeschwindigkeit übergeht, wodurch die Innenfläche der Rohre beschädigt werden könnte. Die steuerbare Kupplung ist hierzu mit einer Steuerung und Arretierungsmitteln zum Koppeln der zweiten Rotationsdüsenanordnung mit der ersten Rotationsdüsenanordnung gekoppelt oder weist solche Komponenten auf.The controllable coupling or the at least one device make it possible to rotate the second rotary nozzle arrangement counter to the direction of rotation of the first rotary nozzle arrangement. However, if the amount of rotational speed of the second rotary nozzle assembly is less than the amount of rotational speed of the first rotary nozzle assembly, the controllable coupling causes co-rotation of the second rotary nozzle assembly in the corresponding rotational direction and rotational speed of the first rotary nozzle assembly. This prevents the second rotating nozzle assembly from going to a standstill or a low rotational speed state, which could damage the inner surface of the tubes. The controllable coupling is for this purpose coupled to a control and locking means for coupling the second rotary nozzle arrangement with the first rotary nozzle arrangement or has such components.
Die erste und/oder die zweite Rotationsdüsenanordnung können ferner in weiteren Ausführungsformen an einer längsbewegbaren Transportvorrichtung und/oder im Zentrum eines Trennelementes in einer Rohrzuleitung angeordnet sein.The first and / or the second rotary nozzle arrangement may further be arranged in further embodiments on a longitudinally movable transport device and / or in the center of a separating element in a pipe feed line.
Die mechanische Hochdruckreinigung in der Arbeitskammer, kombiniert mit dem gleichzeitigen oder zeitlich versetzten Absaugung der Flüssigkeit aus der Arbeitskammer, oder einer in Intervallen durchgeführten Absaugung und/oder Druckbeaufschlagung, ermöglicht eine kontrollierte mechanische Brunnenreinigung. Die aus der Arbeitskammer abgeführte Flüssigkeit kann dann in einer Messstrecke analysiert werden, so dass in Abhängigkeit von der Trübung, dem Sandgehalt, der Durchflussmenge und/oder der chemischen und physikalischen Größen der Reinigungsprozess gesteuert wird.The mechanical high-pressure cleaning in the working chamber, combined with the simultaneous or staggered extraction of the liquid from the working chamber, or carried out at intervals suction and / or pressurization, allows a controlled mechanical well cleaning. The liquid discharged from the working chamber can then be analyzed in a measuring section so that the cleaning process is controlled as a function of the turbidity, the sand content, the flow rate and / or the chemical and physical variables.
Der Hochdruckstrahl durchdringt die Schlitze eines Brunnenrohres, durch die das Brunnenwasser im Normalbetrieb des Brunnens in den Brunnen fließt und durchdringt auch partielle Bereiche der dahinter liegenden Kiesschichten und versetzt die Kieselsteine in Schwingungen. Diese Schwingungen bewirken, dass die Ablagerungen abgelöst und mit dem Brunnenwasser durch die benachbarten Schlitze in die Arbeitskammer fließen. Aus dieser wird die Flüssigkeit bzw. das kontaminierte Brunnenwasser abgeführt. Bei dem mechanischen Reinigungsvorgang mittels eines Hochdruckstrahls wird also die Innenseite einer Schachtwand bspw. eines Brunnenrohres zum einen gereinigt und zum andern werden auch die Inkrustationen an Durchdringungsöffnungen, den Schlitzen der Rohrwand, abgesprengt und die Ablagerungen von den einzelnen Kiessteinen gelöst und mit dem einströmenden Brunnenwasser in dieselbe Arbeitskammer transportiert und von hier aus abgeführt. Die Vorrichtung (und entsprechend das Verfahren) eignen sich für den Einsatz in Tiefbrunnen unterschiedlicher Größe (Durchmesser und Tiefe).The high-pressure jet penetrates the slits of a well pipe, through which the well water flows into the well during normal operation of the well and also penetrates partial areas of the underlying gravel layers and causes the pebbles to vibrate. These vibrations cause the deposits to detach and flow into the working chamber with the well water through the adjacent slots. From this, the liquid or the contaminated well water is removed. In the mechanical cleaning process by means of a high-pressure jet so the inside of a shaft wall, for example, a well pipe is cleaned and on the other hand, the incrustations at Durchdringungsöffnungen, the slots of the pipe wall, blasted and dissolved the deposits of the individual pebbles and with the incoming well water in transported the same working chamber and discharged from here. The device (and corresponding method) are suitable for use in deep wells of different sizes (diameter and depth).
Hierbei können kleinere Etagengestelle mit zwei Trennelementen zur Bildung einer einzelnen Kammer verwendet werden. Als Pumpe kann eine Unterwasserpumpe unmittelbar im Bereich der Arbeitskammer eingesetzt werden. Es sind aber auch andere sowie verteilte Pumpensysteme möglich, um die Flüssigkeit aus der Arbeitskammer abzusaugen. Die Vorrichtung kann auch in Bereichen des Brunnenschachtes eingesetzt werden, in welchen sich kein Brunnenwasser befindet. In diesem Fall strömt das durch die Hochdruckdüsen austretende Wasser bzw. die Flüssigkeit durch die benachbarten Schlitze der Brunnenschachtwand wieder in die Arbeitskammer ein, so dass auch diese Flüssigkeit abgepumpt und analysiert werden kann. In Abhängigkeit der Analysewerte können zum einen die Dauer des Reinigungsprozesses und zum andern auch die Pumpe gesteuert werden.In this case, smaller racks with two separators can be used to form a single chamber. As a pump, an underwater pump can be used directly in the working chamber. But there are also other and distributed pump systems possible to suck the liquid from the working chamber. The device can also be used in areas of the well shaft, in which there is no well water. In this case, the water or the liquid emerging through the high-pressure nozzles flows through the adjacent slots of the well shaft wall back into the working chamber, so that this liquid can also be pumped out and analyzed. Depending on the analysis values, on the one hand the duration of the cleaning process and on the other hand also the pump can be controlled.
Die Pumpe, aber auch die Druckbeaufschlagung der Rotationsdüsen kann darüber hinaus durch eine Steuerung in Abhängigkeit des gemessenen Druckes in der Arbeitskammer beeinflusst werden. Im Falle, dass die erste und zweite Rotationsdüsenanordnung so angeordnet sind, dass in Längsrichtung ein Verfahren in etwa über die Höhe der Arbeitskammer möglich ist, ist darüber hinaus gewährleistet, dass über den gesamten Abschnitt eine effiziente Reinigung der Brunnenschachtwand und der darin sich anschließenden Kiesschichten gewährleistet ist. Weist das abgepumpte Wasser keine Trübung mehr auf, so kann der Reinigungsprozess beendet werden.The pump, but also the pressurization of the rotary nozzles can also be influenced by a control function of the measured pressure in the working chamber. In the event that the first and second rotary nozzle arrangement are arranged so that in the longitudinal direction of a method about the height of the working chamber is possible, it is moreover ensured that ensures efficient cleaning of the well shaft wall and the subsequent gravel layers over the entire section is. If the pumped out water has no turbidity, the cleaning process can be ended.
Ferner kann in einfacher Weise eine Zentrierung der ersten und der zweiten Rotationsdüsenanordnung erfolgen, wobei diese über entsprechende Schäfte oder Hülsen in mindestens einem der beiden Trennelemente gelagert sind, die sich durch aufblasbare oder mit Wasser befüllbare Packer zentrisch ausrichten.Furthermore, a centering of the first and the second rotary nozzle arrangement can be carried out in a simple manner, wherein these are mounted via corresponding shafts or sleeves in at least one of the two separating elements, which extends through Centrally align inflatable or water-filled packers.
Die Verwendung eines Drucksensors und einer druckabhängigen Steuerung der Pumpe stellt darüber hinaus einen Pumpenschutz gegen Trockenlauf sicher. Erst wenn entsprechender Druck gemessen wird, d.h. eine bestimmte Wassermenge zum Abpumpen gegeben ist, wird die Pumpe eingeschaltet. Befindet sich also das Gestell in einem Abschnitt des Tiefbrunnens, der noch kein Brunnenwasser führt, so wird erst die Pumpe eingeschaltet, wenn der Drucksensor in der Arbeitskammer selbst einen ausreichenden Druck feststellt, der darauf schließen lässt, dass eine ausreichende Wassermenge zur Verfügung steht, die abgepumpt werden kann. Andererseits kann die Pumpe sofort abgeschaltet werden, wenn ein Mindestdruck in der Kammer nicht mehr gegeben ist.The use of a pressure sensor and a pressure-dependent control of the pump also ensures pump protection against dry running. Only when appropriate pressure is measured, i. given a certain amount of water for pumping, the pump is turned on. Thus, if the rack is located in a section of the deep well that does not yet have well water, the pump will not be turned on until the pressure sensor in the working chamber itself detects sufficient pressure to indicate that sufficient water is available can be pumped out. On the other hand, the pump can be shut down immediately when a minimum pressure in the chamber is no longer present.
In weiteren Ausführungsformen ist mindestens eine weitere Rotationsdüsenanordnung mit der ersten und/oder zweiten Rotationsdüsenanordnung über mindestens eine weitere Einrichtung gekoppelt, so dass die mindestens eine weitere Rotationsdüsenanordnung und die zweite Rotationsdüsenanordnung mit der ersten Rotationsdüsenanordnung bewegt werden, wenn der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der mindestens einen weiteren Rotationsdüsenanordnung und/oder der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung kleiner ist als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung und/oder der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der mindestens einen weiteren Rotationsdüsenanordnung kleiner ist als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung. Die mindestens eine weitere Einrichtung kann hierbei wieder als Freilaufkupplung oder als steuerbare Kupplung ausgebildet sein. In derartigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann demnach bei einer Vielzahl von Rotationsdüsenanordnungen immer sichergestellt werden, dass zumindest alle Rotationsdüsenanordnungen sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit drehen.In further embodiments, at least one further rotary nozzle arrangement is coupled to the first and / or second rotary nozzle arrangement via at least one further device, so that the at least one further rotary nozzle arrangement and the second rotary nozzle arrangement are moved with the first rotary nozzle arrangement if the magnitude of the rotational speed of the at least one further Rotary nozzle assembly and / or the amount of rotational speed of the second rotary nozzle assembly is less than the amount of rotational speed of the first rotary nozzle assembly and / or the amount of rotational speed of the at least one further rotary nozzle assembly is less than the amount of rotational speed of the second rotary nozzle assembly. The at least one further device can here again be designed as an overrunning clutch or as a controllable clutch. Accordingly, in such embodiments of the present invention, with a plurality of rotating nozzle assemblies, it can always be ensured that at least all the rotating nozzle assemblies rotate at a certain speed.
So können auch die Drehrichtungen der einzelnen Rotationsdüsenanordnungen abwechselnd ausgerichtet sein, wobei jedoch beim Herabfallen des Betrags der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung und von weiteren Rotationsdüsenanordnungen diese in der gleichen Drehrichtung wie die erste Rotationsdüsenanordnung betrieben werden.Thus, the directions of rotation of the individual rotating nozzle arrangements can also be alternately aligned, but as the amount of rotational speed of the second rotating nozzle arrangement and of further rotating nozzle arrangements fall, they are operated in the same direction of rotation as the first rotating nozzle arrangement.
Die Trennelemente können mit einem Gas oder einer Flüssigkeit füllbare Packer sein, aus einem elastischen Schaumstoff bestehen oder ein Verbund aus mehreren Packern und/oder Trennelementen sein, wobei die Trennelemente wiederum sogenannte füllbare oder aus Schaumstoff bestehende Packer sein können. Die Packer können im Wesentlichen auch scheibenförmig ausgebildet sein und eine geringere Höhe aufweisen als bspw. mit einer Flüssigkeit oder einem Gas füllbare Packer. Füllbare Packer können mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt werden um eine Abdichtung eines Arbeitsabschnitts gegenüber dem darunter und dem darüber befindlichen Raum zu erreichen. Durch das Befüllen kann die Abdichtung variieren, so dass stets eine an den entsprechenden zu reinigenden Abschnitt angepasste Dichtung erreicht wird. Der Grad der Füllung kann hierbei während einem Reinigungsvorgang und beim Herablassen der Vorrichtung bzw. beim Hochziehen verändert werden. Diese Packer dienen dazu, den Arbeitsabschnitt gegenüber dem darüber und dem darunter befindlichen Raum abzudichten. Die Trennelemente können flexibel ausgebildet sein, wobei eine flexible Ausbildung dazu dient, die Abdichtung weiter zu verbessern. Darüber hinaus kann über die Höhe der Trennelemente (z.B. Packer) die Abdichtung maßgeblich beeinflusst werden, da eine größere Fläche der Trennelemente bereitgestellt wird, die bspw. an der Schachtwand eines Brunnens anliegt. Bestehen die Trennelemente aus einer Vielzahl von relativ dünnen, scheibenförmigen Trennelementen so kann ebenso eine gute Abdichtung erzielt werden, wenn die einzelnen Trennelemente des Verbunds an den Randbereichen und zwischen den Trennelementen Kammern aufweisen.The separating elements may be packers which can be filled with a gas or a liquid, consist of an elastic foam or be a composite of a plurality of packers and / or separating elements, wherein the separating elements may in turn be so-called fillable or foam-type packers. The packers may also be substantially disk-shaped and have a lower height than, for example, packers that can be filled with a liquid or gas. Fillable packers can be filled with a gas or liquid to seal a working section from the space below and above. By filling the seal may vary, so that always a matched to the corresponding section to be cleaned seal is achieved. The degree of filling can be changed during a cleaning process and when lowering the device or when pulling up. These packers serve to seal off the working section from the space above and below. The separating elements can be designed to be flexible, with a flexible design serving to further improve the sealing. In addition, the height of the dividing elements (e.g., packer) can significantly influence the seal since a larger area of the dividing elements is provided, for example, against the well wall of a well. If the separating elements consist of a multiplicity of relatively thin, disk-shaped separating elements, a good sealing can likewise be achieved if the individual separating elements of the composite have chambers at the edge regions and between the separating elements.
Eine Abdichtung des Arbeitsabschnitts über ein oberes Trennelement zu dem darüber befindlichen Raum kann im Bereich einer durch das obere Trennelement verlaufenden Hülse, Rohr oder Welle bspw. über eine sog. Labyrinthdichtung erfolgen. Jedoch können dafür auch andere Dichtungen verwendet werden.A sealing of the working section via an upper separating element to the space located above can take place in the region of a sleeve, pipe or shaft extending through the upper separating element, for example via a so-called labyrinth seal. However, other seals can be used for this purpose.
Eine aus mindestens zwei Trennelementen bestehende Arbeitskammer, zwischen denen die erste und die zweite Rotationsdüsenanordnung angeordnet sind, wird zur Reinigung eines Brunnens bspw. mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 2 cm pro Sekunde bewegt. Ferner kann eine oszillierende Bewegung derart erfolgen, dass die erste und die zweite Rotationsdüsenanordnung (gesamte Reinigungsvorrichtung) während eines Reinigungsvorgangs um 1 bis 3 Meter auf und ab bewegt werden. Der zwischen zwei Trennelementen gebildete Arbeitsabschnitt einer Arbeitskammer weist in der Regel eine Höhe von 1 bis 2 Metern auf, d.h. der Abstand eines oberen Trennelements von einem unteren Trennelement beträgt 1 bis 2 Meter.A working chamber consisting of at least two separating elements, between which the first and the second rotating nozzle arrangement are arranged, is moved, for example, at a speed of 1 to 2 cm per second for cleaning a well. Furthermore, an oscillating movement can take place such that the first and the second rotating nozzle arrangement (entire cleaning device) are moved up and down by 1 to 3 meters during a cleaning process. The working portion of a working chamber formed between two partitions typically has a height of 1 to 2 meters, i. the distance of an upper separator from a lower separator is 1 to 2 meters.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ferner einen Betrieb mit einer relativ geringen Leistungsaufnahme im Vergleich zu Vorrichtungen aus dem Stand der Technik. Diese arbeiten regulär mit einem Durchsatz (von Wasser oder einer Reinigungsflüssigkeit) von 90 bis 150 Liter pro Minute. Dadurch ergeben sich sehr hohe Druckstrahlen aus den Düsen, welche einerseits eine Filterwand (des Brunnens) beschädigen können und andererseits Setzungseffekte sowie eine Zerstörung des Kieses hervorrufen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung hingegen weist einen Durchsatz von bis zu 90 Liter pro Minute auf. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist daher bspw. eine Leistungsaufnahme von 30 bis 35 kW auf, wobei eine entsprechende Vorrichtung aus dem Stand der Technik aufgrund des höheren Durchsatzes eine Leistungsaufnahme von über 90 kW aufweist.The present invention also allows operation with a relatively low power consumption compared to prior art devices. These work normally with a throughput (of water or a cleaning liquid) from 90 to 150 liters per minute. This results in very high pressure jets from the nozzles, which on the one hand can damage a filter wall (of the well) and on the other hand cause settlement effects and destruction of the gravel. A device according to the invention, however, has a throughput of up to 90 liters per minute. A device according to the invention therefore has, for example, a power consumption of 30 to 35 kW, with a corresponding device of the prior art having a power consumption of more than 90 kW due to the higher throughput.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ebenso durch ein Verfahren zum Reinigen der Innenfläche von Flüssigkeit führenden Rohren mit einer Vorrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Varianten gelöst, wobei in einem Rohr mindestens eine erste konzentrisch in dem Rohr längsbewegbare erste Rotationsdüsenanordnung und mindestens eine zweite konzentrisch in dem Rohr längsbewegbare Rotationsdüsenanordnung angeordnet sind, welche jeweils radial gerichtete Düsen aufweisen, die sich bei relativer Drehung gegenüber der Innenfläche des Rohres beim Austritt eines Wasser- oder Lösungsmittelstrahls in einem Arbeitsabschnitt bewegen, wobei die zweite Rotationsdüsenanordnung mit der ersten Rotationsdüsenanordnung über mindestens eine Einrichtung gekoppelt ist, und die zweite Rotationsdüsenanordnung in der gleichen Richtung und mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit gedreht wird, wenn der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung kleiner wird als der Betrag der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung.The object stated at the outset is also achieved by a method for cleaning the inner surface of liquid-carrying pipes with a device according to one of the variants described above, wherein in a tube at least one first concentric in the tube longitudinally movable first rotary nozzle assembly and at least a second concentrically in the tube longitudinally movable rotary nozzle assembly are arranged, each having radially directed nozzles which move in relative rotation with respect to the inner surface of the tube at the outlet of a water or solvent jet in a working portion, wherein the second rotary nozzle assembly is coupled to the first rotary nozzle assembly via at least one device, and the second rotating nozzle assembly is rotated in the same direction and at the same rotational speed as the amount of rotational speed of the second rotating nozzle assembly becomes smaller than the second rotational nozzle assembly s is the amount of rotational speed of the first rotary nozzle assembly.
Dabei kann die erste Rotationsdüsenanordnung mit einer Drehantriebsvorrichtung gekoppelt und die relative Rotationsgeschwindigkeit der ersten Rotationsdüsenanordnung gegenüber der Innenfläche des Rohres unabhängig oder abhängig von dem aus den Düsen aus der ersten Rotationsdüsenanordnung austretenden Druckstrahl sein. Ferner kann die relative Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung abhängig von dem aus den Düsen der zweiten Rotationsdüsenanordnung austretenden Druckstrahl sein.The first rotary nozzle assembly may be coupled to a rotary drive device and the relative rotational speed of the first rotary nozzle assembly relative to the inner surface of the tube may be independent or dependent on the pressure jet exiting the nozzles from the first rotary nozzle assembly. Further, the relative rotational speed of the second rotary nozzle assembly may be dependent upon the pressure jet exiting the nozzles of the second rotary nozzle assembly.
Bei dem Verfahren zum Reinigen der Innenfläche von Flüssigkeit führenden Rohren ergeben sich die gleichen Vorteile wie bereits in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben.In the method for cleaning the inner surface of liquid-carrying pipes, the same advantages result as already described with respect to the device according to the invention.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend beschrieben. Diese weisen beispielhaften Charakter auf und sind daher nicht einschränkend zu verstehen.The invention will be described in the following with reference to the embodiments illustrated in the figures. These have exemplary character and are therefore not to be understood as limiting.
In den Zeichnungen zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Reinigungsvorrichtung mit zwei Rotationsdüsenanordnungen in einem Brunnenschacht mit quer verlaufenden Filterschlitzen; -
2 einen Ausschnitt aus einem Tiefbrunnen mit einer Rotationsdüse; -
3 ein schematisches Flussdiagramm für einen Reinigungsvorgang; und -
4 ein Diagramm zur Darstellung eines beispielhaften Reinigungsverlaufs.
-
1 a schematic representation of a cleaning device with two rotating nozzle assemblies in a well shaft with transverse filter slots; -
2 a section of a deep well with a rotary nozzle; -
3 a schematic flow diagram for a cleaning process; and -
4 a diagram illustrating an exemplary cleaning process.
In
Hinter der Brunnenschachtwand
Die Hochdruckdüsen
Die Zuführung der Spülflüssigkeit, z.B. Wasser oder Reinigungsflüssigkeit, die mit chemischen oder gasförmigen Reinigungsmitteln versetzt sein kann, erfolgt über eine Zuleitung
Durch nicht dargestellte Sensoren kann der Druck im unmittelbaren Austrittsbereich der Düsen
Alternativ kann anstelle der motorangetrieben, vom Austrittstrahldruck unabhängigen Drehung, auch eine vom Strahldruck abhängige Drehung ohne Motor vorgesehen sein. Die z.B. mittels eines magnetischen Drehzahlmessers erfassten drehzahlabhängigen Impulse werden ebenfalls dem Steuergerät
Die Führungshülse
In dem Trennelement
Die erste Rotationsdüsenanordnung
Die steuerbare Kupplung
Die Arretierungsmittel können auch Kupplungsscheiben sein, die zur Kopplung der ersten Rotationsdüsenanordnung
Die erste Rotationsdüsenanordnung
Dabei wird auf einfache Weise sichergestellt, dass die zweite Rotationsdüsenanordnung
Die Arbeitskammer
Der austretende Druckstrahl
Für die Reinigung ist eine zweite, z. B. unterhalb des Trennelements
Reduziert sich jedoch die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rotationsdüsenanordnung
In
In entsprechender Weise gilt das zu der ersten Rotationsdüsenanordnung
Durch die Ausbildung der Rotationsdüse beschreibt der Punktstrahl
Befinden sich sowohl die erste als auch die zweite Rotationsdüsenanordnung
Bei einer Vorrichtung zum Reinigen der Innenfläche von Flüssigkeit führenden Rohren kann über die Position der Pumpe auch direkt eine Aussage über die Lage des gereinigten Arbeitsabschnitts getroffen werden. Das Auf- und Abfahren der Vorrichtung kann über eine Seilwinde erfolgen. Dazu kann dies numerisch gesteuert durch eine entsprechende Steuerung ausgeführt werden. Beispielsweise wird über die Steuerung eine oszillierende Bewegung um 1 bis 2 Meter vorgenommen. Nach einem bestimmten Zeitraum oder nach Vorliegen eines bestimmten Messergebnisses kann dann der Arbeitsabschnitt verlagert werden (in der Regel erfolgt eine Reinigung von unten nach oben). Die Steuerung ist so ausgebildet, dass insbesondere aber nicht ausschließlich bei der oszillierenden Bewegung zwei übereinander liegende zu reinigende Arbeitsabschnitte überlappend gereinigt bzw. regeneriert werden. D.h., dass ein oberer Teil eines gereinigten Arbeitsabschnitts bei der Reinigung bzw. Regenerierung des darüber liegenden Arbeitsabschnitts ebenfalls mit gereinigt wird.In a device for cleaning the inner surface of liquid-carrying pipes can be made directly on the position of the pump, a statement about the position of the cleaned work section. The raising and lowering of the device can be done via a winch. This can be done numerically controlled by an appropriate control. For example, an oscillating movement of 1 to 2 meters is made via the control. After a certain period of time or after the availability of a certain measurement result, the working section can then be relocated (as a rule, cleaning takes place from bottom to top). The control is designed so that in particular but not exclusively in the oscillating movement two superimposed lying to be cleaned working sections are overlapped cleaned or regenerated. That is, an upper part of a cleaned working section is also cleaned during the cleaning or regeneration of the overlying working section.
Während der Regenerierung erfolgen stets ein Abpumpen des Gemisches und eine Überprüfung in regelmäßigen Abständen. Eine Überprüfung kann auch kontinuierlich erfolgen. Zugleich kann eine Sichtkontrolle über ein Fenster in einem Teil einer mit der Vorrichtung verbundenen Anlage durchgeführt werden.During regeneration, the mixture is always pumped out and checked at regular intervals. A review can also be done continuously. At the same time, a visual inspection can be carried out via a window in a part of a system connected to the device.
Alternativ kann die Vorrichtung zur Reinigung eines Arbeitsabschnitts während dem Reinigen um ein bestimmtes Maß kontinuierlich nach oben und nach unten bewegt werden, um eine oszillierende Bewegung bereitzustellen. Das Maß um welches die Vorrichtung nach oben und unten innerhalb des Brunnenschachts
Nach dem Positionieren bzw. während dem Auf- und Abbewegen der Vorrichtung wird die erste Rotationsdüsenanordnung
Im Schritt 303 erfolgen durch die mechanische Einwirkung der Wasserstrahlen oder der Reinigungsstrahlen ein Ablösen und unter anderem ein Absprengen von sowohl weichen als auch harten Ablagerungen an der Rohrinnenwand des Brunnenschachts
Bei 304 erfolgt ein kontinuierliches Abpumpen des Gemisches aus Brunnenwasser und Feststoffen (z.B. Sand, Schlamm) sowie den abgelösten Ablagerungen. Das Abpumpen erfolgt während des Reinigungsvorgangs. Die Menge des abgepumpten Gemischs hängt auch davon ab, welche Menge an Wasser oder Reinigungsflüssigkeit über die erste Rotationsdüsenanordnung
Bei 305 erfolgt ein Überprüfen des Reinigungsprozesses. Dazu werden in einem zeitlichen Abstand von bspw. 5 Minuten Messproben entnommen. Eine Messprobe von etwa 10 Litern kann in einem Spitzglas oder Imhoff-Trichter zur Bestimmung der Trübung des Gemisches aufgenommen werden. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne kann dann gemessen werden, wie viel Feststoffe noch in 1 Liter, 3 Liter, 5 Liter oder 10 Liter Wasser enthalten sind. Darüber hinaus erfolgt eine kontinuierliche Messung der Menge des abgepumpten Gemischs, des pH-Wertes des abgepumpten Gemischs, der Leitfähigkeit des abgepumpten Gemischs, der Temperatur des abgepumpten Gemischs und des Redoxpotentials des abgepumpten Gemischs.At 305, the cleaning process is checked. For this purpose, measuring samples are taken at a time interval of, for example, 5 minutes. A sample of about 10 liters may be taken in a spiked glass or Imhoff funnel to determine the turbidity of the mixture. After a certain period of time can then be measured how much solids are still contained in 1 liter, 3 liters, 5 liters or 10 liters of water. In addition, there is a continuous measurement of the amount of the pumped mixture, the pH of the pumped mixture, the conductivity of the pumped mixture, the temperature of the pumped mixture and the redox potential of the pumped mixture.
Bei 306 erfolgt eine Entscheidung, ob das Ergebnis einer Messung zu hoch ist oder nicht, wobei der Wert oder Betrag, der zum Bestimmen des Über- oder Unterschreiten herangezogen wird, von einer Vielzahl von Faktoren abhängen und auch für die zu reinigenden Brunnenschächte unterschiedlich ausfallen kann. Es wird jedoch ein Wert oder Betrag festgelegt, welcher als Maßstab für die Reinigung herangezogen wird. Ist bspw. der Trübungswert zu hoch („J“), dann wird die Reinigung weiter fortgesetzt (303). Zusätzlich erfolgt eine fachgerechte Entsorgung (311) der geförderten Ablagerungen und des Sandes sowie der anderen Feststoffe. Weiterhin kann eine mengenmäßige Bilanzierung der ausgebrachten Ablagerungen (z.B. durch Messung über Spitzglas oder Messung der Trockensubstanz) pro Arbeitsabschnitt und gesamt erfolgen.At 306, a decision is made as to whether the result of a measurement is too high or not, and the value or amount used to determine whether it is above or below falls upon a variety of factors and may also vary for the well wells to be cleaned , However, a value or amount is set, which is used as a standard for cleaning. If, for example, the turbidity value is too high ("J"), then cleaning is continued (303). In addition, proper disposal (311) of the extracted deposits and of the sand and other solids is carried out. Furthermore, a quantitative accounting of the applied deposits (for example, by measurement over pointed glass or measurement of the dry matter) can be made per working section and in total.
Wird bei 306 ermittelt, dass das die abgepumpte Flüssigkeit bspw. eine Trübung aufweist, welche unter einem im Vorfeld festgelegten Wert liegt (N), so ist der Arbeitsabschnitt regeneriert, d.h. gereinigt. Anschließend wird bei 307 die Abdichteinrichtung (Abdichtelemente
Dazu kann ein Leistungspumpversuch durchgeführt werden, um eine Überprüfung des Regenerierungserfolges durchzuführen. Anschließend ist der Brunnen bzw. die Filterstrecke des Brunnens bei 310 entsprechend DVGW-W130 gereinigt. Es wird eine mechanische Reinigung bzw. Regenerierung durchgeführt, wobei Sedimente (Sand, Schlamm) aus einem Brunnen herausgebracht werden. Es findet damit neben dem Trennen von Ablagerungen auch eine partielle Entsandung des Brunnens statt.For this purpose, a power pumping test can be carried out in order to carry out a review of the regeneration success. Then the well or the filter section of the well is cleaned at 310 according to DVGW-W130. It is a mechanical cleaning or regeneration carried out, with sediments (sand, mud) are brought out of a well. Thus, apart from the separation of deposits, there is also a partial desanding of the well.
Der Graph
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schachtwandshaft wall
- 22
- Durchdringungsöffnungpenetrating hole
- 33
- Brunnenschachtwell shaft
- 44
- Kiesschichtgravel layer
- 55
- Erdreichsoil
- 66
- RotationsdüsenanordnungRotating nozzle arrangement
- 7a7a
- Hochdruckdüsehigh-pressure nozzle
- 7b7b
- Hochdruckdüsehigh-pressure nozzle
- 8a8a
- Düsenarmnozzle arm
- 8b8b
- Düsenarmnozzle arm
- 99
- Zuleitungsupply
- 1010
- Zuführungsrohrfeed pipe
- 1111
- Führungshülseguide sleeve
- 1212
- Ritzelpinion
- 1313
- Motorritzelpinion
- 1414
- Motorengine
- 1515
- DrehübergangRotational transition
- 1616
- HochdruckschlauchHigh pressure hose
- 1717
- Saugrohrsuction tube
- 1818
- Trennelementseparating element
- 1919
- Abdichtungselementsealing element
- 2020
- Trennelementseparating element
- 2121
- Abdichtungselementsealing element
- 2222
- Verlängerungrenewal
- 2323
- Lagercamp
- 2424
- Rohrleitungpipeline
- 2525
- Steuergerätcontrol unit
- 2626
- VentilValve
- 2727
- Messstreckemeasuring distance
- 2828
- Pfeilarrow
- 2929
- Pfeilarrow
- 3030
- Reinigungsflüssigkeitcleaning fluid
- 3131
- Punktstrahlspot beam
- 3232
- Pfeilarrow
- 3333
- Pfeilarrow
- 3434
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 3535
- Pfeilarrow
- 3737
- Drucksensorpressure sensor
- 3838
- Arbeitskammerworking chamber
- 4040
- UnterwasserpumpeUnterwasserpumpe
- 4242
- RotationsdüsenanordnungRotating nozzle arrangement
- 5050
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