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Die
Erfindung betrifft eine Rohr- und Ringraumabdichtung für die Herstellung
dichter Verbindungen oberhalb und unterhalb des Grundwasserspiegels
für den
Ausbau von Brunnen zur Wassergewinnung und -einleitung, zur Grundwasserabsenkung,
zur Entwässerung,
zur Entgasung, sowie für den
Ausbau von Bohrungen zu Grundwasser-Beschaffenheitsmessstellen und für die Abdichtung
von Rohrverbindungen für
den Ausbau von Bohrungen zur Geothermischen Energiegewinnung.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren eine Anordnung zur Herstellung dichter
Ringräume
und Rohreinführungen
in Einsteigschächten
und Abschlussbauwerken.
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Stand der
Technik
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Im
Brunnenbau kommen in der Regel Gewindeverbindungen nach DIN 4925
(Kunststoff) und 4922 (Stahl) zur Anwendung.
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Die
DIN 4925 unterscheidet die Gewindeverbindungen im Kunststoffbereich
in:
- – Teil
1: Rohrgewinde (Whitworth-Rohrgewinde) für Ausbauverrohrungen von DN
35 bis DN 100
- – Teil
2 und 3: Trapezgewinde bis max. DN 600 mit Spezialdichtring (auf
speziellen Kundenwunsch)
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Die
Gewindeverbindungen nach DIN 4925 im Stahlbereich decken im Wesentlichen
auch den oben genannten Durchmesserbereich der Ausbauverrohrungen
ab.
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Zudem
gibt es insbesondere im Bereich der Edelstahl-Ausbaumaterialien
(aber auch im Kunststoffbereich) die Möglichkeit des Einsatzes von
zugfesten Steck-Muffen-Verbindungen
(ZSM-Verbindungen). Bei dieser Verbindung, die aus Zapfen und Muffe
besteht, entsteht der Kraftschluss zwischen den Rohren durch Zusammenführen von
Rohrmuffe und -zapfen und anschließendem Einschieben eines Scherstabes
in eine im Zapfen vorgefertigte Nut. Die Dichtung übernimmt
hierbei ein in eine weitere Nut im Zapfen eingelassener Dichtring.
Kombinationen aus Mehrfachdichtringen und/oder Mehrfachscherstäben sind
ebenso üblich.
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Jedoch
besteht auch hier die Anforderung der Dichtheit der Rohrverbindungen
genauso wie bei den über
die oben genannte Dimensionierung hinausgehenden Flanschverbindungen
von Ausbaumaterialien.
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Bei
den Kunststoff-Gewindeverbindungen kann die Dichtheit konstruktions-
und materialbedingt nicht gewährleistet
werden. Bei den Stahlgewindeverbindungen wird die Dichtheit durch
den zusätzlichen
Einsatz von Dichtringen erreicht werden. Ebenso kommen aufwendige
Spezialgewindeverbindungen zum Einsatz.
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Für die ordnungsgemäße Herstellung
von Brunnen und Grundwassermessstellen sind unter anderem nachfolgende
Ausführungsbestimmungen zu
beachten. Sie widerspiegeln den gegenwärtigen Stand der Technik:
- – VOB Teil
C DIN 18302 Brunnenbauarbeiten,
- – DVGW Regelwerk Merkblätter W 121, 122
und 123,
- – FIGAWA Arbeitsblätter sowie
- – KTW-(Kunststoffe
und Trinkwasser) Empfehlungen des Umweltbundesamtes.
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Dazu
heißt
es in der 1. Mitteilung des Bundesgesundheitsblattes 20 von 1977 „Alle mit
dem Grundwasser in Berührung
stehenden Teile einer Trinkwasserversorgungsanlage, von der Gewinnungsanlage
bis zum Zapfhahn beim Verbraucher, sind Bedarfsgegenstände im Sinne
des Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetzes und damit Gegenstand
der KTW-Empfehlungen."
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In
Ihrer neusten Empfehlung zur „Abdichtung von
Ausbauverrohrungen im Brunnenbau" unter
Pkt. 4.1 Gewindeverbindungen nach DIN 4925 (Kunststoff) schreibt
die Figawa „Eine
dichte Gewindeverbindung wird nur erreicht, indem eine Zusatzkomponente
hinzugefügt
wird. Dieses Element muss mindestens folgende Eigenschaften erfüllen: 1.) KTW-Zulassung
2.) einfacher, schneller und sicherer Gebrauch (Baustelle) 3.) kostengünstig" und weiter heißt es „Die einzige
auf dem Markt verfügbare
Zusatzkomponente, welche die drei Anforderungen von Pkt. 4.1 erfüllt, ist
der Schrumpfschlauch."
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Die
Dichtheit der Rohrverbindung ist ein wesentliches Qualitätskriterium
für das
hergestellte Bauwerk. Mit großem
zeitlichen und materiellen Aufwand werden deshalb die Gewindeverbindungen
mit den bereits genannten Zusatzkomponenten (wie z. B. Schrumpfmuffen
oder Innenrohrmanschetten) überdeckt,
um die Dichtheit zu gewährleisten.
Auch sind spezielle Rohrverbindungen aus Kunststoff mit Mehrfachdichtringen
oder Doppelmuffen mit speziellen Dichtungen im Einsatz. Diese Verbindungen
haben den Nachteil, dass sie einen hohen Aufwand in der Herstellung
erfordern und trotzdem die vorgeschriebene Dichtheit nicht immer
gewährleisten.
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Eine
wesentliche Aufgabe von Brunnenabschlussbauwerken besteht in der „Verhinderung
der Verunreinigung des Grundwassers im Brunnen", daraus resultiert die Forderung „Die unter
Gelände
befindlichen Teile der Abschlussbauwerke sind bei immer oder nur
zeitweise anstehendem Grundwasser gegen Auftrieb zu sichern und
wasserdicht auszuführen." (DVGW-Regelwerk,
Merkblatt W 122).
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Eine
besondere Bedeutung kommt dem Brunnenkopf zu, der meist aus Edelstahl
gefertigt und für
die Höchstbelastung
zu bemessen ist, da er Pumpe, Steigleitung und andere Förderorgane
aufnehmen muss. Er muss von Filter- und Aufsatzrohr getrennt sein
und gleichzeitig mit dem Bauwerk und/oder der Grundwasserabdichtung
so verbunden sein, dass kein Wasser eindringen kann.
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Stand
der Technik beim Bau von Einsteigschächten und Brunnenabschlussbauwerken
ist, dass eine Abdichtung von Ringräumen zwischen Schutzrohr (Brunnenkopf-
Hülsrohr)
und Brunnenausbauverrohrung nur für je eine Ausbauverrohrung je
Schutzrohr mittels Dichtgliederketten, Gummi-Pressdichtungen, Ausgießen von
Ringnuten, Manschettendichtung, ausgehärtete Klebdichtungen oder ausgehärtete thermoplastische
Dichtungen (DE-PS 3132435, 2856825, 2638961) realisierbar ist. Für das Einführen von
mehreren Brunnenausbauverrohrungen (z. B. Brunnenausbau und Widerstandspegel)
in ein gemeinsames Schutzrohr gibt es zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine praxistaugliche Lösung.
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Charakteristik
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Verrohrungen und Ringräume in einer
Bohrung sand- und wasserdicht miteinander zu verbinden und dabei die
o.g. Richtlinien einzuhalten. Dies wird dadurch realisiert, dass
erfindungsgemäß die sich
berührenden
Flächen
einer Rohrverbindung (19; 20), die Mantelflächen von
durchzuführenden
Rohren (1; 3; 4), Öffnungen (18) und/oder
Formstücken
(5) mit einem pastösen
durch Feuchtigkeitseinfluss zu einem elastischen Material aushärtbaren
Einkomponentenklebe- und -dichtstoff (6; 7) auf
Methyl-Sulfid-Hybridbasis (Silyl-Modified-Polyether) verbunden sind.
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Vorteile der
Erfindung
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Ohne
besondere Spezialausführungen
ist durch die Erfindung gewährleistet,
die Verbindungen sand- und wasserdicht abzusichern. Der Einsatz
ist praxisgerecht, baustellentauglich und leicht zu handhaben. Durch
einfaches Auftragen des einkomponentigen, pastösen Kleb- und Dichtstoffes
auf die Gewindeflächen
bzw. auf den verbleibenden Stoß nach Zusammenfügen jeglicher
Rohrverbindungen (z. B. auch ZSM-Verbindungen, Flanschverbindungen, u.a.)
wird die wasserbeständige
und trinkwassergeeignete Dichtheit erreicht. Für den qualitätsgerechten Einbau
können
Standardverbindungen eingesetzt werden. Ebenso ist es möglich, Rohre
verschiedener Kunststoffe untereinander oder Kunststoffrohre mit Rohren
aus metallischen Werkstoffen oder metallische Rohre untereinander
dicht zu verbinden.
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Die
Dichtwirkung kann noch verbessert werden, wenn innerhalb oder am
Auslauf der Gewindeverbindung zusätzliche Räume für den Klebe- und Dichtstoff
angeordnet werden.
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Durch
die Erfindung ist der Einbau von mehreren Ausbauverrohrungen in
einem Schutzrohr beim Einführen
in das Brunnenabschlussbauwerk erreichbar. Dadurch entfällt das
Einbringen von zusätzlichen Durchbrüchen in
die Sohle der Brunnenabschlussbauwerke, die in der Regel aus Beton,
Kunststoff oder Edelstahl gefertigt, konstruktiv aufwendig und kostenintensiv
herzustellen sind.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt:
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1:
das Abschlussbauwerk für
einen Trinkwasserbrunnen mit Ringraumdichtungen für die durchzuführenden
Rohre im Prinzip
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2:
die Ringraumdichtungen in Schnittdarstellungen
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3:
die Ringraumdichtungen mit Formstück im Querschnitt
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4:
die Ringraumdichtungen von Hülsrohr
und Brunnenausbauvorrichtung im Schnitt
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5:
die Rohrdichtung für
Rohre mit Innen- und Außengewinde
im Schnitt
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6:
die Rohrdichtung für
Innen- und Außenrohr
im Schnitt
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Das
Abschlussbauwerk (17) für
einen Trinkwasserbrunnen mit dem Grundwasserpegel (12) weist
den von der Geländeoberkante
(11) aus eingebauten Brunnenschachtausbau (9)
mit Brunnenschachtabdeckung (8) und Bodenplatte (2)
auf (1). In der Bodenplatte 2 ist die Öffnung (18)
zur Aufnahme des Hülsrohres
(1) und des Widerstandspegelrohr (4) sind innerhalb
des Formstückes (5)
durchgeführt.
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Weiterhin
ist innerhalb des Formstückes
(5) die Brunnenausbauvorrichtung (3) mit Pumpsteigleitung
(10) durchgeführt.
Zur Abdichtung der durchgeführten
Rohre (3; 4) und des Formstückes (5) gegeneinander
sind die gereinigten Mantelflächen
der Öffnung
(18), des Hülsrohres
(1), der Brunnenbauvorrichtung (3) und des Widerstandspegelrohres
(4) sowie die Mantelflächen
des Formstückes
(5) mit dem Klebe- und Dichtstoff (6; 7)
versehen. Der Kleb- und Dichtstoff (6; 7) ist
ein pastöser
Einkomponentenstoff auf Methyl-Sulfid-Hybridbasis, der durch Feuchtigkeitseinfluss
elastisch aushärtet.
Ein derartiger Kleb- und Dichtstoff ist auch als Silyl-Modified-Polyether
zu bezeichnen und vereinigt die Vorteile eines Polyurethans mit
denen eines Silikons.
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Ebenso
ist es möglich,
die Mantelflächen
des Hülsrohres
(1) und die Öffnung
(18) mit dem Kleber und Dichtstoff (7) zu versehen
(2). Nach Aushärtung
werden Brunnenausbauvorrichtung (3) und Widerstandspegelrohr
(4) im Hülsrohr
(1) mit dem Klebe- und
Dichtstoff (6) ausgefüllt.
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Die
Ringraumdichtung zwischen den Mantelflächen der Öffnung (18), des Hülsrohres
(1), der Brunnenausbauvorrichtung (3) und des
Widerstandspegelrohres (4) sowie des Formstückes (5)
erfolgt durch Beschichtung mit dem Klebe- und Dichtstoff (6; 7)
(3).
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Die
Ringraumdichtung zwischen den Mantelflächen der Öffnung (18), des Hülsrohres
(1) und der Brunnenausbauvorrichtung (3) erfolgt
durch den Kleb- und Dichtstoff (6; 7) (4).
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Die
Rohrverbindung (19) besteht aus dem Rohr (13)
mit Innengewinde und dem Rohr (14) mit Außengewinde
(5). Die gereinigten Gewindeflächen werden mit dem Kleb- und Dichtstoff (6)
beschichtet und im pastösen
Zustand verschraubt. Der Stoß der
Rohrverbindung (19) wird danach ebenfalls mit dem Kleb-
und Dichtstoff beschichtet. Die Rohrverbindung (20) besteht
aus dem Außenrohr
(15) und dem Innenrohr (16) (6).
Die Mantelflächen
der Rohre (15; 16) werden gereinigt und mit dem
Kleb- und Dichtstoff (6) beschichtet, ineinander gesteckt und
der Stoß der
Rohrverbindung (20) mit dem Kleb- und Dichtstoff (6)
beschichtet.
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Durch
die Beschichtung mit dem Kleb- und Dichtstoff (6; 7)
ist die Dichtung über
einen gewünschten
Zeitraum wieder lösbar,
um bei Störfallen die
Rohre ohne Schaden an den Verbindungen zu trennen. Eine Beschichtung
der Rohrverbindungen unter Wasser ist ebenso möglich, wie ein zerstörungsfreier
Rückbau
der Verrohrung bei z. B. Bohrlochverengungen, Nachfall von Bohrgut
oder anderen Gründen
des Nichterreichens der geforderten Ausbautiefe, aufgrund der produktspezifischen Durchhärtungszeit.
Die Dichtheit der Verbindungen bleibt auch bei nachträglichen
Bewegungen im Ausbaustrang erhalten, da der Kleb- und Dichtstoff
eine max. Bewegungsaufnahme von 10 % aufweist, bei der er seine
abdichtende Eigenschaft behält.
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Bei
der Gründung
eines Brunnenabschlussbauwerkes im anstehenden Grundwasser (in der
Regel im oberen Grundwasserleiter) können durch ein Brunnenkopf-Hülsrohr mehrere
Ausbauverrohrungen geführt
werden. Im Anschluss ist der verbleibende Ringraum mit dem Kleb-
und Dichtstoff abgedichtet. Die im Üblichen durch Frostanhebung
oder Belastung aus setzungs- und funktionsbedingten Bewegungen der
Brunnenstuben beeinflussen die Dichtheit der Ringraumverklebung
nicht, da der Kleb- und Dichtstoff (6) eine Bewegungsaufnahme
von max. 10 % besitzt. Ebenso sind nachträgliche Reparaturen möglich, da
nachträglich
eingebrachter Kleb- und Dichtstoff (6) mit dem zuvor eingebrachten
Material eine Verbindung eingeht und Materialien des Kleb- und Dichtstoffes
(6) auch durch Schneiden und Trennen entfernt werden können.
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Die
Dichtwirkung wird durch Einbau von zusätzlichen Formteilen (5)
innerhalb des Brunnenkopfhülsrohres
verbessert, wobei dadurch die Druckfläche, auf die das anstehende
Wasser wirkt, verringert wird.
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- 1
- Hülsrohr
- 2
- Bodenplatte
- 3
- Brunnenausbauverrohrung
- 4
- Widerstandspegelrohr
- 5
- Formstück
- 6
- Klebe-
und Dichtstoff
- 7
- Klebe-
und Dichtstoff
- 8
- Brunnenschachtabdeckung
- 9
- Brunnenschachtausbau
- 10
- Pumpsteigleitung
- 11
- Geländeoberkante
- 12
- Grundwasserspiegel
- 13
- Rohr
mit Innengewinde
- 14
- Rohr
mit Außengewinde
- 15
- Außenrohr
- 16
- Innenrohr
- 17
- Abschlussbauwerk
- 18
- Öffnung
- 19
- Rohrverbindung
- 20
- Rohrverbindung