DE2326910B2 - Sonde zur selektiven wasserentnahme aus brunnenrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonde zur selektiven Wasserentnahme aus Brunnenrohren, mit einem oder mehreren Gummiballons, die oberhalb und/oder unterhalb einer Förderpumpe angeordnet und so bemessen sind, daß sie im gefüllten Zustand den Querschnitt des Filterrohrs dichtend ausfüllen, und mit einer von der Förderpumpe an die Erdoberfläche führenden Förderleitung. Mittels dieser Sonde ist es möglich, den Wasserzustand und den Wirkungsgrad eines Nutzwasserbrunnens in bestimmten Teilen festzustellen. Derartige Untersuchungen müssen häufig routinemäßig in bestimmten Zeitabständen erfolgen.

Durch im Grundwasser enthaltene Elemente, wie z. B. Kalk oder Eisen, bilden sich an dem Filterrohr des Brunnens Ablagerungen, die den Wirkungsgrad und damit die Wirtschaftlichkeit des Brunnens beeinträchtigen. Es ist deshalb eine Reinigung der Filterrchre mit Chemikalien oder mechanischen Einrichtungen erforderlich, die in bestimmten Zeitabständen vorgenommen wird.

Das Gesamtwasser eines Nutzwasser-Tiefbrunnens setzt sich bekanntlich aus Wassermengen zusammen, die aus verschiedenen Schichten des umgebenden Erdreiches, in der Fachsprache »Etagen« genannt, in das Filterrohr treten. Dabei kommt es in der Praxis vor, daß eine bestimmte wasserliefernde Schicht im Laufe der Betriebszeit des Brunnens Wasser mit einem zeitlich schwankenden Gehalt von Schadstoffen liefert. Aber auch bei der Neuanlage von Brunnen will man von vornherein die Möglichkeit haben, schadstoffhaltiges

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•so Wasser liefernde Schichten von der Zulieferung auszuschließen.

Eine Untersuchung der Zusammensetzung des Gesamtwassers genügt hierzu, wie leicht einzusehen ist, nicht; es ist vielmehr erforderlich, bei der Probenentnahme dafür zu sorgen, daß tatsächlich nur Wasser entnommen wird, das aus einer bestimmten Etage stammt

Zu diesem Zweck hat man bereits vorgeschlagen, oberhalb und unterhalb der Sone elastische Gummischeiben, deren Außendurchmesser ungefähr dem Innendurchmesser des Filterrohres entspricht, anzuordnen. Eine derartige Einrichtung hat sich jedoch als unbrauchbar erwiesen, weil die Gummischeiben bei guter Abdichtungswirkung nur sehr schwer durch das Filterrohr des Brunnens geschoben werden können und noch dazu bereits nach kurzer Ingebrauchnahme so weit auf dem Umfang beschädigt worden sind, daß die Dichtungswirkung nicht mehr auftritt.

Es ist auch schon eine Sonde zur Entnahme von öl in bestimmter Teufe eines Bohrloches bekanntgeworden (US PS 25 11 759). Diese Sonde hat einen aufpumpbaren Ballon, der so geformt ist, daß er nach dem Aufpumpen eine zwischen seinen an dtr Bohrlochwandung liegenden Abschnitten eine ringförmige Zone abdichtet, der Proben entnommen werden können. Nachteilig an dieser Konstruktion ist die Verwendung zweier Pumpen, deren eine zum Aufpumpen des Ballons dient, während die andere die ölprobe aus dem abgedichteten Ringkanal in die Probenkammer oder in den Bohrstrang fördert Daraus folgt der weitere Nachteil, daß keine Kontrolle dafür gegeben ist, daß die dem Ballon zugeordnete Pumpe tatsächlich arbeitet und der Ringkanal abgedichtet ist. Sollte dies einmal nicht der Fall sein, so wäre eine lokalisierte Probenentnahme nicht gegeben.

Eine weiterhin bekanntgewordene Sonde besteht aus einem Rohr, das mittels zweier Ballons, die durch ein "on oben zugetuhrtes Druckmittel aufgepumpt werden, an seinen beiden Enden abgedichtet werden kann (US-PS 22 98 350). Diese Sonde ist nur sehr umständlich zu handhaben, weil als Probe immer nur eine Bohrfüllung entnommen werden kann, wozu das Rohr jedesmal aus dem Brunnenschacht nach oben geholt werden muß. Eine fortlaufende Probenentnahme ist nicht möglich. Desgleichen ist keine etagenweise Abdichtung des Brunnenschachtes möglich, so daß keine sichere Aussage über den Brunnenzustand in bestimmter Teufe gewonnen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonde der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß die Abdichtung der Entnahmezone während der Probenentnahme stets eingetreten sein muß. Es soll ferner eine fortlaufende Probenentnahme in verschiedenen Teufen erfolgen können, ohne dazu die Sonde einholen zu müssen, und es soll schließlich gewährleistet sein, daß während der Probenentnahme die Entnahmezone völlig gegen die übrigen Brunnenzonen abgedichtet ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Förderleitung durch eine Abzweigleitung, in der Druckminderventile angeordnet sind, mit dem Inneren der Gummiballons in Verbindung steht.

Durch diese Ausbildung der Sonde ist gewährleistet, daß bei einer Probenentnahme, also bei laufender Förderpumpe, die Etage, aus der die Probenentnahme erfolgt, vollständig gegen den übrigen Brunnenschacht abgedichtet ist, weil bei arbeitender Förderpumpe die

Gummiballons automatisch aufgepumpt sein müssen. Die bisher vorhandene Unsicherheit darüber, ob während der Entnahme der Probe die Abdichtung auch erfolgt ist, entfällt, weil sich die Förderpumpe selbst während ihres Betriebes durch die Gummiballons S einschließt

Eine Verschiebung der Sonde h. vierhalb des Brunnenschachtes nach oben oder unten ist ohne weiteres dadurch möglich, daß die Förderleistung der Pumpe herabgesetzt wird, woraufhin die unter Vorspannung stehenden Gummiballons sich von selbst entleeren. Dadurch ist gleichzeitig eine fortlaufende Probenentnahme in den verschiedenen Teufen möglich.

In Ausgestaltung der Erfindung werden die Gummiballons über Druckminderventile von der ohnehin i$ vorhandenen Förderpumpe der Sonde aufgepumpt Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß ein Teil des von der Förderpumpe gelieferten Wassers über die übliche Förderleitung nach oben in den Sondentopf gelangt während ein abgezweigter Teil des geförderten Wassers *> über die erwähnten Druckminderventile den Gummiballons zugeleitet wird, die wegen des jetzt in ihrem Inneren herrschenden Überdruckes die angenäherte Kugelfom einzunehmen bestrebt sind und sich dabei an die Innenwandung des Filterrohres dichtend anlegen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind auf der der Förderpumpe abgewandten Seite der Gummiballons Gummizüge an der Wandung dieser Gummiballona befestigt deren andere Enden an dem Steigrohr, bzw. an einem unterhalb der Pumpe befindlichen, kein Wasser 3c führenden Gleitrohr befestigt sind. Die Bemessung und Anordnung der Gummizüge erfolgt dabei so, daß diese bei prall gefüllten Gummiballons unter einer Zugspannung stehen, so daß sie dann, wenn der Druck der Förderpumpe nachläßt, diese Gummiballons in eine gestreckte Lage ziehen und dieselben dadurch entleeren. Der Entleervorgang wird dadurch erleichtert, daß das Druckmindererventil eine Kugel enthält, welche beim Füllvorgang durch den Anströmdruck an eine Blende gedruckt wird, um den Durchlaßquerschnitt zu verringern und beim Entleervorgang durch Schwerkraft die Blendenöffnung freigibt, so daß das Entleeren über einen größeren Querschnitt erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen Sonde läßt sich also eine in jeder Beziehung einwandfreie Wasser-Probenent- 4,1 nähme in jeder beliebigen Höhe gewährleisten, wobei die Qualität und Zusammensetzung des in dem Meßbereich zuströmenden Wassers genau zu bestimmen sind. Sollte die Messung ergeben, daß die betreffende Etage sehr schadstoffhaltiges Wasser liefert, so kann dieser Brunnenteil in an sich bekannter Weise abgeblindet werden. Dadurch läßt sich die Qualität eines Brunnenwassers beträchtlich steigern.

Um die Gummiballons bequem auf den durch sie hindurchgeführten Rohren montieren zu können, ist nach einem weiteren Erfindungsgedanken jeder Gummiballon mit einem Mittelschlauch ausgerüstet, der dichtend in die Ballonhülse einvulkanisiert ist. Nach dem Aufpumpen legt sich jeder Gummiballon nicht nur mit seinem äußeren Umfangsbereich dichtend an das Filterrohr der Brunnenbohrung, sondern auch absolut dichtend mit seinem Mittelschlauch an das durch diesen geführte Rohr.

Um ferner die Dichtungswirkung, die an sich bereits im Bereiche des Mittelschlauches vorzüglich ist, auch in den Fällen zu gewährleisten, in denen die Gummiballons eine extreme Ausdehnung erfahren müssen, wird der Mittelschlauch eines jeden Gummiballons mit einer oder mehreren Dehnungsausbauchungen versehen.

Um Überdehnungen der Gummiballoiis zu verhindern, wird um jeden Ballon ein dessen maximalen Durchmesser entsprechendes Schutznetz gelegt sowie jeder Ballon mit einem Überdruckventil ausgerüstet

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Danach ist innerhalb des Filterrohres 1 die Förderpumpe 2 an dem selbsttragenden Kabel 3 aufgehängt Das von der Förderpumpe 2 kommende Wasser gelangt über den Rohransatz 4 und eine geeignete Schlauchkupplung 5 in den Sondenschlauch 6.

Oberhalb der Förderpumpe 2 ist ein hier im aufgepumpten Zustand dargestellter Gummiballon 7 und unterhalb der Förderpumpe 2 ein in gleicher Weise aufgebauter und bemessener Gummiballon 8 angeordnet. Jeder der Gummiballons 7 und 8 enthält einen einvulkanisierten Mittelschlauch T (nur bei dem aufgeschnitten dargestellten Gummiballon 7 ersichtlich) der mit einer Dehnungsausbauchung 10 ausgerüstet ist.

Auf ihrer der Förderpumpe 2 abgewandten Seite sind die Gummibaiions 7 und 8 mit Gummizügen 9 ausgerüstet, deren anderes Ende einmal an dem Rohrstück 4 und zum anderen an dem Gleitrohr 11 befestigt ist. Die Befestigung ist an sich beliebiger Art; sie kann zweckmäßig durch ösen und Haken erfolgen.

Die Gummizüge 9 sind dabei so bemessen, daß sie in dem aufgepumpten, in der Zeichnung dargestellten Zustand der Gummiballons 7 und 8 unter Zugspannung stehen. Sinkt der Druck innerhalb der üummiballons 7 und 8 ab, so ziehen die Gummizüge 9 mithin die Gummiballons 7 und 8 in die Länge und entleeren dieselben dabei über die selbsttätig geöffneten Druckmindererventile 12 und 13. Diese Druckmindererventile 12 und 13 verbinden einen Stutzen 14 des Rohransatzes 4 mit je einem einvulkanisierten Nippel 15 einmal unmittelbar und zum anderen über ein Leitungsrohr 16. Wenn also die Förderpumpe 2 anläuft, so liefert sie nicht nu. das durch den Rohransatz 4 und den Schlauch 6 nach oben zum Sondentopf geleitete Probenwasser, sondern über die Druckmindererventile 12 und 13 gleichzeitig Wasser, das in die Gummiballons 7 und 8 einströmt und diese dabei unter gleichzeitiger Dehnung der Gummizüge 9 aufpumpt.

Das Netz 17 und die Überdruckventile 18 verhindern ein I Jberdehnen der Gummiballons 7 und 8 während des Aufpunipvorganges.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sonde zur selektiven Wasserentnahme aus Brunnenrohren, mit einem oder mehreren Gummi- ballons, die oberhalb und/oder unterhalb einer Förderpumpe angeordnet und so bemessen sind, daß sie im gefüllten Zustand den Querschnitt des Filterrohrs dichtend ausfüllen, und mit einer von der Förderpumpe an die Erdoberfläche führenden Förderleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung durch eine Abzweigleitung, in der Druckminderventile (12,13) angeordnet sind, mit dem Inneren der Gummiballons (7,8) in Verbindung steht

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Gummiballons (7, 8) auf deren der Förderpumpe (2) abgewandten Seite von außen her Gummizüge (9) angreifen, deren anderes Ende an dem Rohransatz (4) bzw. einem nach unten ragenden Gleitrohr (11) befestigt sind.

3. Sonde nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gummiballon (7, 8) einen Mittelschlauch (7') enthält, der dichtend in die Ballonhülle einvulkanisiert ist.

4. Sonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelschlauch (7') der Gummiballons (7, 8) eine oder mehrere Dehnungsausbauchungen (10) enthält.

5. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gummiballon (7,

8) mit einem Schutznetz (17) umgeben ist.

6. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Gummiballon (7,8) ein Überdruckventil (18) angebracht ist.