DE1784847C3 - Vortreibkopf zum Vortreiben der Filterrohre von Horizontalfilterbrunnen für die Wasserversorgung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vortreibkopf zum Vortreiben der Filterrohre von Horizontalfilterbrunnen für die Wasserversorgung, dessen an das Filterrohr angeschlossenes rückwärtiges Ende einen kreisförmigen, dem Filterrohr entsprechenden Querschnitt aufweist, dessen vorderes Ende von einer etwa lotrechten Stirnplatte aus im vertikalen axialen Längsschnitt gesehen unsymmetrisch, nämlich im Bereich des Bodens horizontal und im oberen Bereich nach aufwärts und rückwärts gebogen, im waagerechten axialen Längsschnitt gesehen hingegen symmetrisch nach außen und hinten gebogen verläuft und der im Bereich des Bodens des 'Vorderen Endes mindestens eine Öffnung zum Eintritt von Wasser und Spülgut aufweist.

Ein derartiger Vortreibkopf ist aus der US-PS 177 955 bekannt. Er wird an dem Ende eines Filterrohres befestigt, das von einem bis zu wasserführenden Schichten im Erdboden hinabreichenden Schacht aus horizontal in solch eine wasserführende Schicht mittels Pressen getrieben wird. Der bekannte Vortreibkopf weist neben öffnungen in der Stirnplatte und im Bereich des daran anschließenden Bodens auch auf seiner Oberseite mehrere öffnungen auf. Diese bewirken, daß sich das über ihm angeordnete Erdreich lockert, da von dem in den Vortreibkopf eintretenden Wasser feinkörniges Erdreich mitgerissen wird. Diese Lockerung des Erdreichs begünstigt ein Abweichen des Vortreibkopfes während seines Vordringens im Boden aus dtr Horizontalen nach oben, was dazu führen kann, daß das äußere Ende des Filterrohres nicht mehr in der wasserführenden Schicht ist, sondern in eine darüberliegende Schicht gelangt, welche undurchlässig für oder frei von Wasser sein kann. Die Abweichung des äußeren Endes des Filterrohres kann bei über 100 m langen Filterrohren so groß werden, daß es sich der Oberfläche des Erdbodens nähert, so daß das gesammelte Wasser verunreinigtes Oberflächenwasser enthalten kann. Weiter ist die massive Form des Vorderteiles dieses Vortreibkopfes ungünstig tür dessen Vordringen in die wasserführende Schicht.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Vortreibkopf an Filterrohren von Horizontalfilterbrunnen so auszubilden, daß ein leichtes Eindringen des Filterrohres in den Boden ohne die Gefahr des Abweichens aus einer waagerechten Ebene gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Vortreibkopf der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das vordere Ende des Vortreibkopfes aus einem im Querschnitt U-förmigen Unterteil mit einer waagerechten ebenen Basis und senkrechten Seitenwänden, aus einem im Querschnitt etwa halbkreisförmig gebogenen Oberteil und aus die unteren Ränder des Oberteils mit den oberen Rändern der Seitenwände verbindenden, horizontalen Flanschen besteht, daß sich an die rückwärtigen Enden der Seitenwände und der Basis schräge, auf den Kreisquerschnitt des rückwärtigen Endes des Vortreibkopfes überleitende Zwischenteile anschließen und daß der Oberteil und die Stirnplatte geschlossen, die Seitenwände und die Basis hingegen mit den öffnungen versehen sind.

Da bei dem Vortreibkopf nach der Erfindung die öffnungen zum Eintritt von Wasser und Spülgut nur auf dessen Unterseite in der Basis und den senkrechten Seitenwänden des U-förmigen Unterteils angeordnet sind, kann die wäßrige Sandsuspension in den Vortreibkopf nur von der Unterseite her eintreten. Der Widerstand und die Festigkeit der wasserführenden Schicht verringern sich daher im wesentlichen nur in diesem unteren Bereich, so daß auf den Vortreibkopf ein stetiger Druck nach unten und hinten ausgeübt wird. Die U-förmige Ausgestaltung des Unterteiles des erfindungsgemäßen Vortreibkopfes stabilisiert außerdem noch die Vortriebsrichtung des Filterrohres.

Um dem hydrodynamischen Fließen der wäßrigen Sandsuspension möglichst geringen Widerstand zu leisten, hat es sich bewährt, das rückwärtige Ende des Vortreibkopfes — ausgehend vom rückwärtigen Ende der Zwischenteile — in Form eines Venturirohres mit einer etwa mittig angeordneten Einschnürung auszubilden und die Einschnürung als Auflager für ein während des Vortriebs angeschlossenes Wasserrohr mit einem der Einschnürung entsprechenden Querschnitt zu formen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 einen Teilschniitt eines Schachtes eines Horizontalfilterbrunnens mit einem Filterrohr, aus welchem

ein erfindungsgemäßer Vortreibkopf angeordnet ist,

F i g. 2 die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Vortreibkopf, der am Ende eines im Schnitt dargestellten Filterrohres befestigt ist,

F i g. 3 den Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 2,

Fig.4 eine der Fig.2 entsprechende Ansicht des Vortreibkopfes von unten und

F i g. 5 die Schnittansicht nach Linie 5-5 der F i g. 3.

Der Vortreibkopf 12 ist auf dem äußeren Ende 13 eines perforierten Filterrohres 14 montiert, welches waagerecht und radial von der Wand 16 des senkrechten Schachtes 17 eines üblichen Horizontalfilterbrunnens herausragt.

Das Filterrohr 14 erstreckt sich in eine wasserhaltige Erdschicht 18. Mitunter ragt das Filterrohr 14 auf eine Strecke bis 100 m and mehr in die wasserführende Schicht hinein.

Mit einer bei Horizontalfilterbrunnen bekannten Einrichtung wird das Filterrohr 14 radial und nach außen in der durch die Pfeile 21 der F i g. 1 angedeuteten Richtung in die Erdschicht 18 getrieben. Die Kraft wird gewöhnlich durch eine hydraulische Presse (nicht dargestellt) aufgebracht, die im Schachtinnenraum 22 angeordnet "St

Während des Einschiebens des Filterrohres 14 und des Vortreibkopfes 12 in das Erdreich 18 vom Schacht 17 weg wird ein Wasserrohr 31 als zeitweilige Führung und zur Beseitigung des Wassers und der feinen Erde, welche in den Vortreibkopf 12 eindringen, benutzt.

Der Wasserstrom mit der feinen Erde, welcher aus der Umgebung des Vortreibkopfes 12 kommt, tritt durch öffnungen 33 in den Vortreibkopf 12 ein und wird dann längs der Bahn der Pfeile 34 über das Wasserrohr 31 an die Erdoberfläche gefördert, um dort als Abfall verworfen zu werden.

Gleichzeitig verhindern Dichtungsringe 36 und 37 zwischen dem Filterrohr 14 und dem Wasserrohr 31 den Eintritt von Wasser in den Schacht 17.

Nach beendetem Vortrieb des Filterrohres 14 wird das Wasserrohr 31 herausgezogen.

Der Vortreibkopf 12 ist ein länglicher Hohlkörper 41, der im waagerechten axialen Längsschnitt gesehen um die senkrechte Ebene 42 symmetrisch, aber asymmetrisch in bezug auf eine mittlere waagerechte Ebene 43 ist.

Der Vortreibkopf 12 beginnt an seinem vorderen Ende mit einer Spitze oder einem im wesentlichen flachen Stück, der Stirnplatte 44, welche alimählich nach oben und nach hinten in ein im Querschnitt halbkreisförmig gebogenes Oberteil 46 übergeht.

Das Unterteil 51 des Vortreibkopfes 12 dagegen ist im wesentlichen von U-förmigem Querschnitt (F i g. 5) und umfaßt eine ebene, waagerecht angeordnete Basis 52 sowie ein Paar senkrechter Seitenwände 53, welche an ihren oberen Enden in ein Paar von seitlich herausspringenden, mit dem Oberteil 46 verbundenen, horizontalen Flanschen 54 enden. Die Basis 52 und die senkrechten Seitenwände 53 sind durch mehrere öffnungen 33 perforiert Vorzugsweise sind die öffnungen 33 von dreieckiger Form (F i g. 3, 4) und gehen nach hinten auseinander, um Verstopfung durch Bodenteilchen auf ein Mindestmaß zu verringern, wenn diese bei ihrer Bewegung in die innere Kammer 516 des Vortreibkopfes 12 eintreten. Da die Basis 52 und die Flansche 54 in Vortreibstellung waagerecht verlaufen, sind infolgedessen keine schrägen Flächen vorhanden, gegen welche der Widerstand des Erdreichs eine senkrecht zur Erdoberfläche gerichtete Komponente ausübt, die den vorrückenden Kopf nach oben abzulenken suchL Jedoch stellt das gekrümmte geschlossene Oberteil 46 eine Fläche dar, weiche auf Grund der beim Vortreiben entstehenden Reaktionskräfte den Vortreibkopf 12 nach unten umzubiegen sucht

Die Kombination dieser zwei erfindungsgemäßen Merkmale wirkt der dauernden Neigung der Schwerkraft entgegen, mehr Feines oberhalb des Vortreibkopfes 12 als unterhalb desselben 2:11 verschieben und zu bewegen, wenn der Vortreibkopf unter Abpumpen von Wasser vorgepreßt wird Infolgedessen hält der Vortreibkopf 12 eine waagerechte Bahn beim Vordringen ein.

Da der Querschnitt des Filterrohrs 14 kreisförmig ist, ist die untere Hälfte des Kopfes mit Zwischenteilen 60 und 61 versehen. Diese gehen über in ein zylindrisches, im wesentlichen kreisförmiges lückwärtiges Ende 62, welches zum Anschluß des Filterrohres 14 einen ringförmigen Absatz 63 aufweist, der sich zu einer glatten Schweißverbindung mit dem Vorderende des Filterrohres 14 eignet

Um der Verbindung zwischen Filterrohr 14 und durchbohrtem Vortreibkopf 12 eine noch größere Festigkeit und Steifheit mitzuteilen, bildet ein Venturirohr 66 das Ende des Vortreibkopfes 12, welches sich nach hinten, ausgehend von dem rückwärtigen Ende der Zwischenteile 60, 61, in das Filterrohr 14 hinein erstreckt.

Dieses Venturirohr 66 umfaßt einen konvergierenden Teil 57, eine Einschnürung 68 und einen ausgeweiteten rockartigen Teil 69, dessen hinterer Umfangsteil 71 an der Innenfläche des Filterrohres 14 anliegt.

Wie am besten aus F i g. 1 ersichtlich, bildet der ausgeweitete rockartige Teil 69 einen konischen, selbstzentrierenden Sitz 73, gegen welchen das vordere Ende des zeitweilig benutzten Wasserrohres 31 stößt. Der Querschnitt der Einschnürung 68 und des Wasserrohres 31 an dieser Stelle stimmen dabei im wesentlichen überein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vortreibkopf zum Vortreiben der Filterrohre von Horizontalfilterbrunnen für die Wasserversorgung, dessen an das Filterrohr angeschlossenes rückwärtiges Ende einen kreisförmigen, dem Filterrohr entsprechenden Querschnitt aufweist, dessen vorderes Ende von einer etwa lotrechten Stirnplat-Ie aus im vertikalen axialen Längsschnitt gesehen Unsymmetrisch, nämlich im Bereich des Bodens horizontal und im oberen Bereich nach aufwärts und rückwärts gebogen, im waagerechten axialen Längsschnitt gesehen hingegen symmetrisch nach »ußen und hinten gebogen verläuft und der im Bereich des Bodens des vorderen Endes mindestens tine öffnung zum Eintritt von Wasser und Spülgut »ufweist, dadurch gekennzeichnet, daß 4as vordere Ende des Vortreibkopfes (12) aus Cinern im Querschnitt U-förmigen Unterteil (51) mit finer waagerechten ebenen Basis (52) und senkrechten Seitenwänden (53), aus einem im Querschnitt etwa halbkreisförmig gebogenen Oberteil (46) und aus die unteren Ränder des Oberteils (46) mit den oberen Rändern der Seitenwände (53) verbindenden, horizontalen Flanschen (54) besteht, daß sich an die rückwärtigen Enden der Seitenwände (53) und der Basis (52) schräge, auf den Kreisquerschnitt des rückwärtigen Endes (62) des Vortreibkopfes (12) überleitende Zwischenteile (60, 61) anschließen und daß der Oberteil (46) und die Stirnplatte (44) geschlossen, die Seitenwände (53) und die Basis (52) hingegen mit den öffnungen (33) versehen sind.

2. Vortreibkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Ende (62) des Vortreibkopfes (12) — ausgehend vom rückwärtigen Ende der Zwischenteile (60, 61) — in Form eines Venturirohres (66) mit einer etwa mittig angeordneten Einschnürung (68) ausgebildet ist und daß die Einschnürung (68) als Auflager für ein während des Vertriebs angeschlossenes Wasserrohr (31) mit einem der Einschnürung (68) entsprechenden Querschnitt geformt ist.