DE1800852A1 - Filter line for pipe wells - Google Patents
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Description
ftweil*llfWirt3 1 An no c ο ftweil * llfWirt3 1 An no c ο
g. Wolf Frankfurt a. M. Mittelweg 12 G. Wolf Frankfurt a. M. Mittelweg 12
Dipl.Ing. Wilhelm Degen, Zeppelinallee 89, Frankfurt/Main, Bundesrepublik DeutschlandDipl.Ing. Wilhelm Degen, Zeppelinallee 89, Frankfurt / Main, Federal Republic of Germany
Filterstrang für RohrbrunnenFilter line for pipe wells
Die Erfindung betrifft, einen Filterstrang für Rohrbrunnen, der aus durch ein Bindemittel, wie z.B. Kunststoff, vulkanisiertem Kautschuk, gebundenem feinkörnigem Material, gegebenenfalls auch Kieskörnungen besteht, die zu einem Filterrohr mit zur Verkürzung der Knicklänge angeordneten Stützelementen ausgeformt sind.The invention relates to a filter rod for pipe wells, that of fine-grained material bound by a binding agent such as plastic, vulcanized rubber, optionally there is also gravel grains that form a filter tube with support elements arranged to shorten the buckling length are shaped.
Rohrbrunnen werden im allgemeinen so angelegt, dass in ein ausreichend bemessenes Bohrloch ein geschlitztes Rohr eingebaut und in den Zwischenraum zwischen Filterrohr und Bohrlochwandung eine Kiesschüttung eingebracht wird. Trotz dieses einfachen Aufbaues ist die einwandfreie Erstellung eines solchen Brunnens insbesondere bei Tiefbrunnen schwierig und erfordert gute Fachkräfte.Tube wells are generally constructed in such a way that a slotted tube is installed in a sufficiently sized borehole and a bed of gravel is introduced into the space between the filter tube and the borehole wall. Despite this Simple structure, the perfect creation of such a well is difficult and especially with deep wells requires good skilled workers.
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Neben dieser Ausführungsart, sind auch Filterrohre bekannt, die nur aus mittels eines Bindemittels zusammengekitteten Kieskörnern bestehen, wobei auf ein geschlitztes Filterrohr als Stutzkörper verzichtet ist. Der so gebildete Kieskörper von ungefähr 1 m Länge hat eine Wandstärke von etwa 10 cm. Der ganze Filterstrang wird aus diesen mittels Bindemitteln zusammengekitteten Kieskörnern aus wasserdurchlässiger Kiesmasse nur durch lose aufeinandergesetzte Rohrschüsse gebildet, W so dass die Verwendung nur auf die Verrohrung von Flachbrunnen beschränkt ist. Für grössere Tiefen, bei denen die Brunnenfilter einem sehr grossen Druck und mitunter auch einer grossen Zugbelastung, z.B. beim sog. Klarpumpen der Brunnen durch planmässigen Entzug von Feinteilen aus der Umgebung des Filterrohres ausgesetzt werden, ist stets ein auf Druck und Zug beanspruchbarer Filterstrang erforderlich.In addition to this type of embodiment, filter pipes are also known which consist only of grains of gravel cemented together by means of a binding agent, with a slotted filter pipe as a support body being dispensed with. The gravel body formed in this way, approximately 1 m long, has a wall thickness of approximately 10 cm. The whole filter rod is formed from these cemented together by means of binders gravel grains of water permeable gravel ground only by loosely stacked set pipe sections, W so that the use is limited only to the casing of shallow wells. For greater depths at which the well filters are exposed to very high pressure and sometimes also a high tensile load, e.g. when pumping the wells through the systematic removal of fine particles from the area around the filter tube, a filter rod that can withstand pressure and tension is always required.
Ein weiterer bekannter Rohrbrunnenfilter besteht aus einem metallenen Brunnenfilterrohr üblicher Bauart. Die vorzugsweise längsgeschlitzten Filterrohre sind dabei mit einer dünnen, etwa 15 mm starken wasserdurchlässigen Schicht aus mittels eines Bindemittels zusammengekitteten Kieskörnern überzogen, wobei die verwendete Korngrösse der Kieskörner dem Boden angepasst ist. Diese Filterrohre haben sich an und für sich in der Praxis bestens bewährt. Bei sehr ergiebigen Brunnen besteht; jedoch der Wunsch, die wirksame Filterfläche, die bei solchen normalen Filterrohren im allgemeinen auf Grund des verwendeten geschlitzten Filterrohres nur etwaAnother known pipe well filter consists of a metal well filter pipe of the usual type. The preferably Longitudinally slotted filter tubes are made of a thin, approximately 15 mm thick, water-permeable layer Coated by means of a binding agent cemented together gravel grains, whereby the used grain size of the gravel grains is adapted to the ground. These filter tubes have proven themselves to be very effective in practice. With very productive Fountain consists; however, the desire to use the effective filter surface, with such normal filter tubes generally only about due to the slotted filter tube used
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27 % beträgt, durch Vergrösserung der wasserdurchlässigen FiIterfläche zu erhöhen. Diese gewünschte Vergrösserung hat zur Entwicklung eines Rohrbrunnenfilters geführt, der aus einem Käfig mit achsparallelen Säulen besteht, die zwischen begrenzenden Anschlussflanschen angeordnet sind. In den bleibenden Öffnungen des aus Metall bestehenden Käfigs werden dann Filterplatten eingesetzt, die die denkbar höchste spezifische Wasserdurchlässigkeit haben. Die hierbei zu beachtenden Flächen des Käfigs, die von der Gesamtfläche des durchlässigen Brunnenfilterrohres in Abzug zu bringen sind, sind verhältnismässig klein. Die vorzugsweise gewölbten Filterplatten haben ausser der Aufnahme des Erddruckes keine weiteren statischen Aufgaben zu übernehmen. Die vom Käfig aufzunehmenden Druckkräfte der achsparallelen Säulen werden in der Hauptsache auf Knickung beansprucht, weshalb es erforderlich ist, vorsorglich für die Säulen eine wirtschaftlich ungünstige Dimensionierung zu wählen, oder es ist notwendig, zur Verkürzung der «a.icklänge verhältnismässig viele die Filterkörper in der Länge begrenzende Flansche vorzusehen, wodurch, von anderem abgesehen, wiederum die wirksame Gesamtfilterfläche nachteilig verringert wird.27 % should be increased by enlarging the water-permeable filter surface. This desired enlargement has led to the development of a tubular well filter, which consists of a cage with axially parallel columns that are arranged between limiting connecting flanges. Filter plates with the highest conceivable specific water permeability are then inserted into the remaining openings in the metal cage. The areas of the cage to be observed here, which are to be deducted from the total area of the permeable well filter pipe, are relatively small. The preferably arched filter plates do not have to take on any other static tasks apart from absorbing the earth pressure. The compressive forces of the axially parallel columns to be absorbed by the cage are mainly subjected to buckling, which is why it is necessary as a precaution to choose an economically unfavorable dimension for the columns, or it is necessary to reduce the total length of the filter bodies in the Provide length-limiting flanges, which, apart from other things, in turn, the effective total filter area is disadvantageously reduced.
Mit der vorliegenden Erfindung soll demgemäss die Aufgabe gelöst werden, einen Filterstrang für Rohrbrunnen zu schaffen, mit dem die genannten Nachteile vermieden sind und bei dem insbesondere einerseits die Stützelemente und andererseits die eigentlichen Filterelemente eine solche ZuordnungThe object of the present invention is accordingly be solved to create a filter train for pipe wells, with which the disadvantages mentioned are avoided and with which in particular on the one hand the support elements and on the other hand the actual filter elements such an assignment
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erfahren, dass die Stützelemente und die Filterelemente hinsichtlich ihrer Querschnitte eine minimale Dimensionierung erhalten können, und zwar unter Berücksichtigung der Erzielung einer optimalen Filterleistung.learn that the support elements and the filter elements can receive a minimal dimensioning in terms of their cross-sections, taking into account the Achieving optimal filter performance.
Diese Aufgabe ist mit einem Filterstrang der genannten Art gelöst, der nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Stützelemente mit z.B. rechteckigem, quadrati-- ψ schem oder T-förmigem Querschnitt innerhalb des ringförmigen Querschnittes der gebundenen, wasserdurchlässigen Kiesmasse in diese eingebettet sind und in an sich bekannter Weise in Längsrichtung des Filterrohres verlaufen und gleichzeitig auf den Umfang des Rohres verteilt sind.This object is achieved with a filter rod of the type mentioned, which is characterized according to the invention characterized in that the support elements with, for example rectangular, quadrati-- ψ schem or T-shaped cross-section are embedded inside of the annular cross section of the bonded water permeable gravel mass in these and extend in a manner known per se in the longitudinal direction of the filter tube and at the same time are distributed over the circumference of the tube.
Bei dieser erfindungsgemässen Lösung bilden also die eigentliche Filtermasse und der aus den Stützelementen bestehende Käfig einen Körper, wobei der durchlässige Teil des Filters nicht mehr aus einsetzbaren gewölbten einzelnen Filterplatten, sondern aus einem einzigen rohrförmigen Kieskörper besteht, der als ein geschlossenes Rohr angesehen werden kann, das vorteilhaft eine besonders günstige Dimensionierung für den wasserdurchlässigen Kieskörper, aber auch der • Stützelemente ermöglicht, da die Stützelemente ganz oder . mit dem grössten Teil ihrer Oberfläche in die Kiesmasse eingebettet und damit gewissermassen eingespannt sind.In this solution according to the invention, the actual filter mass and that consisting of the support elements thus form Cage a body, whereby the permeable part of the filter no longer consists of insertable curved individual filter plates, but of a single tubular gravel body exists, which can be viewed as a closed tube, which advantageously has a particularly favorable dimensioning for the water-permeable gravel body, but also the • support elements, since the support elements wholly or . with the largest part of their surface embedded in the gravel mass and thus, to a certain extent, clamped in.
Eine solche Anordnung der Stützelemente ermöglicht es, dass der nunmehr aus einem geschlossenen Kieskörper bestehendeSuch an arrangement of the support elements makes it possible that which now consists of a closed gravel body
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wasserdurchlässige Filterkörper vorteilhaft das Ausknicken der Stützelemente nach jeder Richtung hin verhindert. Ein Ausknicken nach aussen wird durch den den Filterstrang umgebenden Boden verhindert. Bei der Dimensionierung der einzelnen Stützelemente kann sehr viel eingespart werden, da durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Rohrbrunnenfilters die achsparallelen Stützelemente nur auf Zug, jedoch nicht auf Knickung zu dimensionieren sind. Filterkörper und Stützelemente ergänzen sich vorteilhaft also gewissermassen gegenseitig hinsichtlich ihrer Aufnahmefähigkeit zur Bewältigung der bei solchen Filtern auftretenden Belastungen, wobei durch die ermöglichte relativ schwache Querschnittsdimensionierung der Stützelemente vorteilhaft eine Vergrösserung der wasserdurchlässigen Filterfläche erzielt werden kann.water-permeable filter body advantageous kinking the support elements prevented in every direction. An outward buckling is caused by the one surrounding the filter rod Ground prevented. When dimensioning the individual support elements, a great deal can be saved because by the inventive design of the tubular well filter the axially parallel support elements are only to be dimensioned for tension, but not for buckling. Filter body and support elements So to a certain extent complement each other in an advantageous manner with regard to their capacity to cope with the loads occurring in such filters, with due to the relatively weak cross-sectional dimensioning made possible the support elements advantageously an enlargement of the water-permeable filter surface can be achieved.
Umfangreiche Reihenversuche haben ergeben, dass z.B. bei einer bisherigen Rohrwandstärke von 100 mm und bei einem Filterrohrdurchmesser von beispielsweise 300 mm die Wandstärke schliesslich von 100 mm bis auf 30 mm verringert werden konnte, wenn erfindungsgemäss die achsparallelen Stützelemente völlig in die wasserdurchlässige Filtermasse eingebettet wurden.Extensive series tests have shown that, for example, with a previous pipe wall thickness of 100 mm and with a Filter tube diameter of, for example, 300 mm, the wall thickness can finally be reduced from 100 mm to 30 mm could if, according to the invention, the axially parallel support elements are completely embedded in the water-permeable filter material became.
Der weitere Vorteil eines derart ausgebildeten Filterstranges liegt nicht allein in den verbilligten Herstellungskosten, sondern auch in geringeren Einbaukosten durch die wesentliche Verringerung der Einbaugewichte, wobei die Verringerung derThe further advantage of a filter rod designed in this way does not only lie in the reduced production costs, but also in lower installation costs due to the substantial reduction in installation weights, with the reduction in
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Filterstranggewichte auch von besonderer Bedeutung für die Transportkosten von der Fabrikationsstätte zur Verwendungsstelle ist, insbesondere dann, wenn die Lieferungen in sehr entfernt liegende Einbaustellen, wie beispielsweise bei der Belieferung überseeischer Länder, erfolgen.Filter rod weights are also of particular importance for the transport costs from the manufacturing site to the point of use, especially when the deliveries are in very high order remote installation sites, such as when delivering to overseas countries.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsart, bei der die Stützelemente im äusseren Umfangsbereich des Strangquer-An embodiment is particularly advantageous in which the support elements in the outer circumferential area of the strand transverse
r schnittes angeordnet sind, d.h. im Querschnittsbereich des Stranges, der zwischen Aussenumfang und gedachter Mittellinie des Ringquerschnittes liegt. Einerseits werden dadurch die radial hinter den eingebundenen Stützelementen liegenden und durch diese belasteten Querschnitte des brückenbogenartig tragenden inneren Querschnittsbereiches gross und andererseits wird bei dieser Anordnung der wirksame Durchfliissfilterquerschnitt vergrössert, denn der ganze innere Querschnitt, d.h. der in Bezug auf die Filterstrangachse hinter der Mittel-) linie liegende Bereich ist für eine Durchströmung freigehalten, während eine nähere Heranführung der Stützelemente an den Innenumfang mit einer Reduktion des wasserdurchlässigen Filterquerschnittes verbunden ist. r section are arranged, ie in the cross-sectional area of the strand, which lies between the outer circumference and the imaginary center line of the ring cross-section. On the one hand, the cross-sections of the inner cross-sectional area bearing a bridge arch-like load, lying radially behind the integrated support elements, and on the other hand, the effective flow filter cross-section is increased with this arrangement, because the entire inner cross-section, i.e. the one behind the central) The area lying in the line is kept free for a flow, while bringing the support elements closer to the inner circumference is associated with a reduction in the water-permeable filter cross-section.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemässen Filterstranges . werden nachfolgend an Hand einer zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further details of the filter rod according to the invention . are explained in more detail below on the basis of a graphic representation of exemplary embodiments.
In dieser Darstellung zeigtIn this illustration shows
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Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform eines Filterstranges und1 shows an embodiment in a perspective view a filter rod and
Fig. 2 verschiedene Filterstrangwandausschnitte mit unter-Fig. 2 different filter strand wall sections with sub-
schiedlich angeordneten und ausgebildeten Stützelementen. differently arranged and designed support elements.
Der Filterstrang T ist an seinen Enden mit Flanschen 2 versehen, mit denen der Anschluss zu entsprechenden Filtersträngen hergestellt wird. Der Filterstrang kann auf Grund seiner konstruktiven Gestaltung und statischen Tragfähigkeit relativ lang ausgebildet sein, so dass für eine gewisse Brunnentiefe relativ wenig Flanschverbindungen, die die wirksame Filterflache belasten, notwendig sind. Durch den in der Mitte der Fig. 1 dargestellten Ausschnitt wird deutlich, dass der Strang nicht aus Stützelementen 3 und zwischen diesen eingesetzten einzelnen Filterplatten besteht, sondern dass die Stützelemente 3 in die gebundene wasserdurchlässige Kiesmasse des Filters eingelagert sind. Die gebundene Kiesmasse bildet also ein in sich selbst tragfähiges Filterrohr 4, das aus beispielsweise mit Kunststoff oder vulkanisierbarem Kautschuk gebundenem körnigem Material, wie wasserdurchlässige Kiesmasse, besteht. Die bis auf ihre Aussenflache völlig in die Filtermasse eingebundenen Stützelemente haben in diesem Falle einen T~förmigen Querschnitt, der mit seinem Basissteg zur Rohrachse weisend angeordnet ist. Wie erwähnt, ist diese An-Ordnung in einem Bereich zwischen äusserem Umfang 5 und gedachter Mittellinie 6 (siehe Fig. 4) besonders vorteilhaft,The filter rod T is provided at its ends with flanges 2 with which the connection to the corresponding filter rods will be produced. The filter rod can due to its structural design and static load-bearing capacity relative be made long, so that relatively few flange connections for a certain depth of the well, the effective filter surface burden, are necessary. The detail shown in the middle of FIG. 1 makes it clear that the Strand not made up of support elements 3 and inserted between them consists of individual filter plates, but that the support elements 3 in the bound water-permeable gravel mass of the filter are stored. The bound gravel mass thus forms a self-supporting filter tube 4, which for example with plastic or vulcanizable rubber bound granular material, such as water-permeable gravel, consists. Which except for their outer surface are completely in the In this case, support elements incorporated into the filter material have a T-shaped cross-section which, with its base web, leads to the Pipe axis is arranged pointing. As mentioned, this is an order in an area between the outer circumference 5 and imaginary Center line 6 (see Fig. 4) particularly advantageous,
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und zwar weil sich einerseits der Strömungsquerschnitt zwischen diesen Stützelementen 9 zur Rohrachse hin auf ein Minimum reduziert (gestrichelt angedeutet) und dadurch der in radialer Richtung hinter dem Stützelement 9 liegende Querschnitt 11 (strichpunktiert) ein maximales Maß erhalten kann.namely because on the one hand the flow cross-section between these support elements 9 towards the pipe axis on a Reduced minimum (indicated by dashed lines) and thus that lying behind the support element 9 in the radial direction Cross section 11 (dash-dotted line) can obtain a maximum dimension.
In Fig. 2 sind ebenfalls die sich ergebenden Strömungslinien zwischen Stützelement 7 und innerem Umfang 10 ge·» strichelt angedeutet.In FIG. 2, the resulting flow lines between the support element 7 and the inner circumference 10 are also shown. dotted lines indicated.
Günstige Strömungsquerschnitte und günstige statische Verhältnisse ergeben sich aber auch noch bei einer Stützelementausbildung und -anordnung gemäss der Fig. 3, wo ein Wand-abschnitt mit einem Stützelement 8 mit rechteckigem Querschnitt dargestellt ist. Die radial angeordneten Stützelemente 8 werden dabei etwa von der gedachten Mittellinie 6 in der Mitte geschnitten.Favorable flow cross-sections and favorable static conditions but also result from a support element design and arrangement according to FIG. 3, where a wall section is shown with a support element 8 with a rectangular cross-section. The radially arranged support elements 8 are cut roughly from the imaginary center line 6 in the middle.
Grundsätzlich sind bei allen Ausführungsbeispielen die Stützelemente ganz oder mit dem grössten Teil ihrer überfläche in die Kiesmasse der Strangwandung eingebettet und damit gewissermassen in die Kiesmasse eingespannt, woraus sich günstige Dimensionierungsverhältnisse einerseits für die Querschnitte der Stützelemente und andererseits für die Wandstärkenbemessung des Filterstranges ergeben.In principle, the support elements are in all exemplary embodiments completely or with most of its surface area embedded in the gravel mass of the strand wall and thus To some extent clamped in the gravel mass, which results in favorable dimensioning relationships on the one hand for the Cross-sections of the support elements and on the other hand for the wall thickness measurement of the filter rod.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES359186A1 (en) | 1970-06-16 |
| FR1588429A (en) | 1970-04-10 |
| US3543854A (en) | 1970-12-01 |
| BE722336A (en) | 1969-03-14 |
| NL6814691A (en) | 1969-04-21 |
| AT273171B (en) | 1969-08-11 |
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