DE1084208B

DE1084208B - Method and device for separating and removing sand in a filter tube well

Info

Publication number: DE1084208B
Application number: DEU3015A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bernhard Moll
Original assignee: Union Rheinische Braunkohlen Kraftstoff AG
Current assignee: Union Rheinische Braunkohlen Kraftstoff AG
Priority date: 1954-10-05
Filing date: 1954-10-05
Publication date: 1960-06-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen und Entfernen von Sand in einem Filterrohrbrunnen Filterrohrbrunnen, die in feinem Sande stehen, fördern häufig Sand, auch wenn die Kiesfilter fein geschüttet sind. Macht man die Kiesschüttung noch feiner, dann läßt die Förderung stark nach. Man ist daher meistens gezwungen, den Brunnen; mit geringer Förderung zu betreiben, um ein sandfreies Wasser zu erhalten, auch wenn der Brunnen an sich mehr fördern könnte. Eine höhere Förderung ist dann nur möglich, wenn man das Mitreißen von Feinsan,d in Kauf nimmt. Der Sand als solcher wäre nicht so schlimm, da, er ja nachher, z. B. in zyklonartigen Vorrichtungen, ausgeschieden werden könnte, wenn er nicht schon vorher die Pumpen zerstören würde. Meist enthält der sandige Boden der wasserführenden Schicht neben dem Feinkorn noch ein gröberes Korn, das nicht mitgerissen wird, sondern an Ort und Stelle verbleibt und ein Stützgerüst bildet, so daß sich nach einiger Zeit ein natürliches Filter gebildet hat. Bei Horizontalbrunnen arbeitet man bewußt auf Bildung eines solchen natürlichen Filters hin. In Filterrohrbrunnen führt nun der Sand, der aus den gewachsenen Bodenschichten kommt und durch das natürliche oder künstlich geschüttete Filter (Kiesfilter) nicht zurückgehalten wird, meist schnell zur Beschädigung der Pumpen. Ein feines Drahtnetz würde diesen Sand wohl zurückhalten, es würde sich aber zusetzen und dadurch den Wasserzulauf hemmen.Method and device for separating and removing sand in a filter pipe wells Filter pipe wells that are in fine sand often promote Sand, even if the gravel filters are finely poured. You make the gravel fill even finer, then the promotion drops sharply. One is therefore mostly forced to the fountain; operate with low extraction in order to obtain sand-free water, even if the well itself could deliver more. A higher grant is then only possible if one accepts that Feinsan, d will be carried away. The sand as such wouldn't be so bad there, he afterwards, z. B. in cyclone-like devices, could be eliminated if it did not destroy the pumps beforehand. Most of the time, the sandy soil contains the water-bearing layer in addition to the fine grain a coarser grain that is not carried away but remains in place and forms a support structure, so that after some time a natural filter forms has formed. With horizontal wells one works consciously to create one natural filter. The sand that has grown from the grown now leads into filter pipe wells Soil layers come and through the natural or artificially poured filter (Gravel filter) is not retained, usually quickly damaging the pumps. A fine wire mesh would hold back this sand, but it would become clogged and thereby inhibit the water supply.

Die Erfindung bezweckt, den Sand schon im Brun7 nen zur Abscheidung zu bringen, und besteht darin, (laß das Wasser vor dem Eintritt in den Saugkorb oder die Unterwasserpumpe in eine kreisende Bewegung gebracht wird, so. daß der schwere Sand durch die Zentrifugalkraft ausgeschleudert wird und auf den Boden des Filterrohrbrunnens absinkt, von wo er periodisch oder fortlaufend entfernt werden kann, z. B. mit Hilfe einer besonderen, kleinen Mammutpumpe. Wenn der Sand von der Pumpe ferngehalten und dadurch eine Beschädigung der Pumpe vermieden wird, kann der Brunnen stärker belastet werden. Dadurch wird er allerdings wieder mehr Sand fördern. Die Mehrförderung darf nicht so weit getrieben werden, daß Hohlräulne im Boden. entstehen, die unter Umständen den Brunnen zum Einsturz bringen könnten.The invention aims to separate the sand in the well to bring, and consists in (let the water before entering the suction strainer or the underwater pump is brought into a circular motion, so. that the Heavy sand is ejected by centrifugal force and hits the bottom of the Filter tube well sinks, from where it can be removed periodically or continuously can e.g. B. with the help of a special, small mammoth pump. When the sand is from the The pump can be kept away, thereby avoiding damage to the pump the well will be more heavily loaded. However, this makes it more sand again support financially. The additional funding must not be pushed so far that hollow spaces in the Floor. that could cause the well to collapse under certain circumstances.

Bei einer vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind konzentrisch zum Saugrohr Schraubenwendel angebracht, die (las Wasser durchlaufen muß, bevor es in den Sangkorb eintritt, wobei der Sand durch die Zentrifugalkraft nach außen abgedrängt wird und sich am Grunde des Brunnenschachtes ansammelt. Das'dem Saugkorb zuströmende Wasser wird nach diesem umgelenkt.In an advantageous device for carrying out the method according to the invention, helical coils are attached concentrically to the suction pipe, the (Read water must pass through before it enters the singing basket, with the sand passing through the centrifugal force is pushed outwards and is at the bottom of the well shaft accumulates. The water flowing into the suction strainer is diverted after this.

Die Schraubenwendel können zwischen zwei konzentrischen, aufrecht stehenden Rohren eingebracht sein und das äußere der beiden Rohre kann am Boden des Brunnens dicht aufstehen, so daß alles Wasser erst an seiner äußeren Wand aufsteigen muß, bevor es in dem Zwischenraum zwischen dem äußeren und inneren Rohr nach unten strömt und durch die Schraubenwendel eine schraubenlinienförmig um das innere Rohr kreisende Bewegung erhält.The helix can be between two concentric, upright standing pipes and the outer of the two pipes can be on the ground of the well stand up tightly so that all the water rises only on its outer wall must before it goes down in the space between the outer and inner tubes flows and through the helix a helical shape around the inner tube receives circular motion.

Ferner können bei einer vorteilhaften Ausführungs# form des Erfindungsgegenstandes; statt des äußeren Rohrs zwei ineinandergesteckte Rohre mit kleinem Durchmesserunterschied eingebaut sein, die oben dicht verbunden sind und von denen das innere nicht bis auf den Boden des Brunnenschachts reicht, so daß also jetzt drei konzentrische Rohre sich im Brunnen befinden, wobei die Schraubenwendel sich zwischen dem inneren und dem mittleren Rohr befinden. Das innere Rohr der beiden miteinander verbundenen Rohre hat in der Brunnenlängsachse verlaufende Schlitze, und die Wand des Rohres ist am Schlitz im Gegensinn zu der kreisenden Bewegung -des Wassers etwas in das Innere des Rohres eingebogen.Furthermore, in an advantageous embodiment of the subject matter of the invention; instead of the outer tube, two nested tubes with a small difference in diameter be built-in, which are tightly connected at the top and of which the interior is not up to the bottom of the well shaft, so that now three concentric pipes are located in the well with the helix between the inner and the middle pipe. The inner tube of the two connected together Pipes have slots running in the longitudinal axis of the well, and the wall of the pipe is at the slit in the opposite direction to the circular movement of the water something into the Inside of the tube bent.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen einer Vorrichtung nach, der Erfindung dargestellt. Bei der in Abb, I gezeigten Ausführungsform ist um das perforierte Filterrohr 1 eines Bohrbrunnens außen der Filterkies 2 geschüttet. Der obere Teil 3 des Filterrohrs 1 ist vollwandig, ebenso der untere Teil 4. Das Wasser kann also nur durch den perforierten Teil 1 in den Brunnen eindringen. Das Wasser wird durch eine normale Unterwasserpumpe5. gefördert, die bei 6 den Wassereinlauf hat; 7 ist der Unterwassermotor und 8 die Druckleitung. Würde man alle weiteren Einrichtungen weglassen, so, würde das Wasser, das etwa horizontal aus den einzelnen Erdschichten ankommt, auf dem nächsten Wege dem Wassereinlauf 6 zuströmen, ohne den mitgeführten Sand fallen zu lassen. Um dem Wasser eine entsprechende Beschleunigung zu erteilen, sind über der Pumpe 5 konzentrisch zwei Rohre 9 und 10 angebracht Das äußere Rohr 9 steht auf dem Boden des Brunnens auf und endigt oben unterhalb des tiefsten ,Wasserstands, mit dem gerechnet werden muß. Das innere Rohr 10 reicht nach oben bis über den höchsten Wasserstand hinaus, nach unten etwa bis unter den Unterwassermotür 7 und ist dort konisch eingezogen und hat eine Fortsetzung 11, die bis. auf den Boden des Brunnens reicht. In dem Ringraum zwischen Rohr 9 und 10 sind ein oder mehrere Schraubenwendel 12 angebracht. Das Wasser, das aus dem Erdboden kommt, tritt durch den Filterkies 2 und die Öffnungen des perforierten Rohres 1 in den Brunnen ein, steigt in ihm hoch bis an das obere Ende von Rohr 9, tritt über den oberen Rand von Rohr 9 in dieses hinein und strömt dann in dem Ringraum zwischen Rohr 9 und 10 nach unten. Da dieser Raum durch die Schraubenwendel 12 in einzelne Schraubenwindungen aufgeteilt ist bekommt das Wasser eine schraubenlinienförmige Bewegung nach unten, und durch die Zentrifugalkraft wird der Sand nach außen, also an die Innenwand von Rohr 9 gebracht. Am konischen Ende von Rohr 10 wird der Wasserstrom umgelenkt und nach oben zum Wassereinlauf 6 der Unterwasserpumpe 5 geführt. Der Sand macht aber diese Bewegung nicht mit, sondern fällt in den Ringraum zwischen Rohr 9 und 11. Er lagert sich dort ab und kann von Zeit zu Zeit mit einer nur angedeuteten Absaugevorrichtung 13, z. B. einer Mammutpumpe, abgesaugt werden. Statt der in diesem Beispiel gewählten Unterwasserpumpe kann natürlich auch jede beliebige Wasserfördereinrichtung gewählt werden.In the drawing, several embodiments of a device according to the invention are shown. In the embodiment shown in Fig, I, the filter gravel 2 is poured around the perforated filter tube 1 of a borehole on the outside. The upper part 3 of the filter tube 1 is solid, as is the lower part 4. The water can therefore only penetrate through the perforated part 1 into the well. The water is drawn by a normal underwater pump5. promoted, which has the water inlet at 6; 7 is the submersible motor and 8 is the pressure line. If one were to omit all other facilities, so the water that arrives approximately horizontally from the individual layers of the earth would flow to at the next way to the water inlet 6, without dropping the entrained sand. In order to give the water a corresponding acceleration, two pipes 9 and 10 are attached concentrically above the pump 5. The outer pipe 9 rests on the bottom of the well and ends at the top below the lowest water level that must be expected. The inner tube 10 extends upwards to above the highest water level, downwards approximately to below the underwater motor door 7 and is conically drawn in there and has a continuation 11 that extends up to. reaches to the bottom of the well. In the annular space between pipe 9 and 10 , one or more helical screws 12 are attached. The water that comes from the ground enters the well through the filter gravel 2 and the openings of the perforated pipe 1 , rises in it up to the upper end of pipe 9, and enters it over the upper edge of pipe 9 and then flows in the annulus between pipe 9 and 10 downwards. Since this space is divided into individual screw turns by the helix 12, the water gets a helical movement downwards, and the centrifugal force brings the sand to the outside, i.e. to the inner wall of the tube 9 . At the conical end of the pipe 10 , the water flow is deflected and guided upwards to the water inlet 6 of the underwater pump 5. However, the sand does not go along with this movement, but falls into the annular space between the pipe 9 and 11. It is deposited there and can from time to time with a suction device 13, only hinted at, z. B. a mammoth pump. Instead of the underwater pump selected in this example, any desired water delivery device can of course also be selected.

In Abb. II ist eine etwas geänderte Ausführungsform aufgezeichnet. 1 ist das perforierte Filterrohr mit dem oberen Vollwandstück 3 und dem unteren 'Vollwandstück 4, 2 der Filterkies, 5 die Unterwasserpumpe, 6 der Wasereintritt, 7 der Motor, 8 die Druckleitung. Um die Pumpe sind wieder konzentrisch das innere Rohr 10 angebracht und ein äußeres Rohr 9, das wieder bis auf den Boden des Brunnens reicht. Das Rohr 10 ist diesmal aber kürzer und hat kein konisches Ende, reicht aber auch wieder nach oben bis über den höchsten Wasserstand hinaus. In das Rohr 9 ist ein kürzeres Rohr 14 eingesetzt, dessen Durchmesser nur wenig geringer ist als der des Rohrs 9. Oben sind beide Rohre dicht verbunden. Die Schraubenwendel 12 sind jetzt zwischen dem Rohr 10 und dem Rohr 14 angeordnet. Das aus dem Erdboden durch den Filterkies 2 kommende Wasser steigt längs der Außenwand von Rohr 9 hoch und tritt dann über das obere Ende von Rohr 9 in den Ringraum zwisr-hen Rohr 10 und Rohr 14, wo das Wasser durch die Schraubenwendel 12 in schraubenlinienförmige Bewegung nach unten versetzt wird. Der mitgeführte Sand wird durch die Zentrifugalkraft an die Innenwand von Rohr 14 getrieben. Diese Wand besitzt aber Schlitze derart, daß die Blechwand von Rohr 14 in dieses hinein abgebogen ist, so daß der Wasserstrom teilweise in den engen Zwischenraum zwischen Rohr 9 und 14 abgelenkt wird (vgl. Abb. II&). Dieser Teil des Wasserstromes enthält aber gerade den Sand, der somit aus dem der Unterwasserpumpe 5 bzw. deren Wassereintritt 6 zufließenden, Wasserstrom herausgenommen ist und längs der Innenwand von 9 zu Boden sinkt und sich dort ablagert. Von dort kann er bei Bedarf durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung abgesaugt werden.In Fig. II a slightly modified embodiment is shown. 1 is the perforated filter tube with the upper full wall section 3 and the lower full wall section 4, 2 the filter gravel, 5 the underwater pump, 6 the water inlet, 7 the motor, 8 the pressure line. The inner tube 10 and an outer tube 9, which again extends to the bottom of the well, are again concentrically attached to the pump. The pipe 10 is shorter this time and does not have a conical end, but it also extends back up to above the highest water level. A shorter tube 14 is inserted into the tube 9 , the diameter of which is only slightly smaller than that of the tube 9. At the top, the two tubes are tightly connected. The helical coils 12 are now arranged between the pipe 10 and the pipe 14. The water coming from the ground through the filter gravel 2 rises along the outer wall of the pipe 9 and then passes over the upper end of the pipe 9 into the annular space between the pipe 10 and the pipe 14, where the water moves through the helix 12 in helical motion is moved down. The sand carried along is driven to the inner wall of tube 14 by centrifugal force. However, this wall has slots in such a way that the sheet metal wall of tube 14 is bent into this, so that the water flow is partially deflected into the narrow space between tube 9 and 14 (see Fig. II &). This part of the water flow contains the sand, which is removed from the water flow flowing into the underwater pump 5 or its water inlet 6 and sinks to the bottom along the inner wall of 9 and is deposited there. From there it can be sucked off by a device (not shown) if necessary.

In Abb. III ist eine weitere Ausführungsart der Erfindung dargestellt. Es ist wieder 1 das perforierte Filterrohr, das oben einen Vollwandteil 3 und unten einen Vollwan,dteil 4 hat. 2 ist der Filterkies, 8 ist das Saugrohr einer beliebigen Pumpe, 6 der Saugkorb. Über das Saugrohr 8 und den Saugkorb 6 ist konzentrisch ein Rohr 10 angebracht, das Schraubenwendel 12 trägt. Diese schließen möglichst dicht an die Innenwand des Rohrs 1 bzw. 3 an, sind aber nur an Rohr 10 befestigt. Das Wasser, das durch den Filterkies 2 und die Öffnungen des perforierten Rohrs 1 in den Brunnenraum eintritt, wird durch die Schraubenwendel 12 zu einer schraubenlinienförmigen Bewegung gezwungen, es umkreist das Rohr 10. Dabei wird durch die Zentrifugalkraft der Sand nach außen geführt und wird nicht wie das Wasser am konischen unteren Ende von Rohr 10 umgelenkt nach dem Saugkorb 6, sondern sinkt in den Ringraum zwischen Rohr 4 und Rohr 11, aus dem es durch eine nicht eingezeichnete Einrichtung abgesaugt werden kann.In Fig. III another embodiment of the invention is shown. It is again 1 the perforated filter tube, which has a solid wall part 3 at the top and a solid wall part 4 at the bottom. 2 is the filter gravel, 8 is the suction pipe of any pump, 6 is the suction strainer. A tube 10 is attached concentrically over the suction tube 8 and the suction basket 6 and carries the helical coil 12. These adjoin the inner wall of the pipe 1 or 3 as closely as possible, but are only attached to the pipe 10 . The water that enters the well space through the filter gravel 2 and the openings of the perforated pipe 1 is forced into a helical movement by the helix 12 , it encircles the pipe 10. The centrifugal force guides the sand to the outside and is not like the water at the conical lower end of pipe 10 deflected to the suction strainer 6, but sinks into the annular space between pipe 4 and pipe 11, from which it can be sucked off by a device not shown.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for separating and removing the .einem filter tube wells supplied by the inflowing water sand, characterized in that the water is given a circular motion about a vertical axis before entering the suction strainer of the feed pump, so that the sand as a result of the centrifugal acceleration is pushed outwards and sinks to the bottom of the filter tube well.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that concentrically to the suction pipe (to the underwater pump) helicals are attached, which. The water must pass through before it enters the suction strainer, wherein the sand is pushed outward by the centrifugal force and collects at the bottom of the well shaft, and that the water flowing to the suction strainer is diverted to this. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the helix is attached between two concentric, upright tubes and that the outer of the two tubes stands up -tight at the bottom of the well, so that all the water must rise only on its outer wall before it flows down in the space between the outer and inner tube and is given a helical circular motion around the inner tube by the helix. 4. Apparatus according to claim 3, characterized in that instead of the outer tube two nested tubes with a small difference in diameter are installed, -the top are tightly connected and of which the inner one does not extend to the bottom of the well shaft, so that now three concentric pipes are located in the well, with the helix between the inner and the middle pipe and the inner pipe (14) of the two interconnected pipes having slots running in the longitudinal axis of the well, and the wall of the pipe at the slot is slightly bent into the inside of the pipe in the opposite direction to the circling movement of the water. References considered: U.S. Patent No. 2,308,670.