DE3812206C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Brunnen, insbesondere der Filterrohre und der an die Fil­ terrohre angrenzenden Kiesschichten, mit einem entlang des Brunnenschachtes bewegbaren Trennelement, welches den zu reinigenden Schachtbereich in zwei Kammern unter­ teilt, und mit einer über Tag angeordneten Pumpe, die über eine druckseitige Förderleitung mit der einen Kammer und über eine saugseitige Förderleitung mit der anderen Kam­ mer verbunden ist.

Die Ergiebigkeit von Tiefbrunnen nimmt im allgemeinen im Laufe der Zeit ab, weil sich an den Schlitzen der Filter­ rohre und in der die Filterrohre umgebenden Kiesschüttung Inkrustationen bilden, die den Zutritt des Wassers zum Brunnenschacht behindern. Ziel einer Brunnenreinigung ist es, die Inkrustationen durch geeignete Methoden zu ent­ fernen und auf diese Weise die Brunnen zu regenerieren.

Eine bekannte Vorrichtung zum Reinigen von Brunnenschächten der eingangs angegebenen Art (DE-OS 35 04 752) weist ein in den Brunnenschacht absenkbares Etagengestell mit drei horizontalen Kreisscheiben auf, die auf ihrem Umfang je einen aufblasbaren, sich in aufgeblasenem Zustand dicht an die Schachtwand anlegenden Reifen tragen. Die Kreis­ scheiben und die Reifen bilden im Brunnenschacht zwei ge­ geneinander und nach außen abgedichtete Arbeitskammern, die über Rohrleitungen an eine über Tag angeordnete Pumpe angeschlossen sind. Die Pumpe saugt aus der einen der bei­ den Kammern Reinigungsflüssigkeit ab und pumpt diese in die jeweils andere Kammer hinein. Hierbei wird die Rei­ nigungsflüssigkeit aus der einen Kammer durch die Schacht­ wand in die diese umgebende Kiesschicht gedrückt, von wo sie wiederum durch die Schachtwand in die andere Kammer zurückströmt. Es findet somit eine Reinigung der Schacht­ wand, der Filterschlitze und auch der angrenzenden Kies­ schüttung statt. Diese bekannte Reinigungsvorrichtung hat den Nachteil, daß sie nur für Brunnen geringer Tiefe geeignet ist.

Es ist weiterhin eine derartige Vorrichtung zum Reinigen von Brunnenschächten bekannt (DE-PS 26 31 513), bei der in der Trennwand zwischen den beiden Kammern eine Förder­ öffnung vorgesehen ist, in der sich ein Propeller befin­ det, der von einem in der Drehrichtung umkehrbaren Unter­ wassermotor angetrieben wird. Hierdurch wird eine direkte Zirkulation der Reinigungsflüssigkeit zwischen den Kammern und dem Kiesmantel erreicht, wobei die Strömungsrichtung durch Umschalten des Unterwassermotors kurzzeitig geändert werden kann. Die Reinigungsflüssigkeit wird hierbei durch ein Tragrohr zu- bzw. abgeführt, welches in die obere Kam­ mer mündet. Auch diese Vorrichtung ist wegen der begrenz­ ten Saughöhe nicht für Brunnen größerer Tiefe geeignet. Zudem erfordert der Einbau eines Unterwassermotors einen verhältnismäßig großen Mindestquerschnitt, so daß die Vorrichtung für Filterrohre kleinerer Nennweite nicht geeignet ist.

Zum Reinigen von Brunnenschächten größerer Tiefe sind weiterhin Vorrichtungen bekannt (DE-PS 27 57 484), bei denen zum Lösen der Inkrustationen Druckluft in das oben geschlossene Filterrohr eingeleitet wird, durch die in das Filterrohr einlaufendes Wasser vom Brunnen weg in die wasserführenden Schichten gepreßt wird. Die nachströmende Druckluft führt dann den Hauptteil der freien Stoffe, Verschmutzungen und Feinsande aus der Filterschicht heraus. Anschließend wird mit Hilfe einer Mammutpumpe die Strömung umgekehrt, wobei das in die Filterschicht eindringende Wasser die gelockerten Schwemmstoffe in den Brunnen spült, wo sie sich im Brunnensumpf absetzen oder von der Mammutpumpe gefördert werden können. Vorrichtungen dieser Art sind sehr aufwendig und haben den Nachteil, daß Schmutzpartikel wie auch Reinigungsstoffe in den Aquifer hineingedrängt werden. Hierdurch kann der Brunnen vorüber­ gehend unbrauchbar werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unabhängig von der Brunnentiefe eine wirksame Brunnenreinigung ermög­ licht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pumpe über die druckseitige Förderleitung eine mit dem Trennelement in den Brunnen absenkbare Strahlpumpe speist, deren Einlaß in der einen Kammer liegt und deren Auslaß an die saugseitige Förderleitung angeschlossen ist und daß von der Förderleitung auf der Druckseite der Strahl­ pumpe ein Auslaß abgezweigt ist, der in die andere Kammer mündet.

Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Reinigen von Brunnenschächten geschaffen, die von der Saughöhe der über Tag angeordneten Pumpe unabhängig ist und daher auch in Brunnen großer Tiefe eingesetzt werden kann. Dabei hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den großen Vorteil, daß keine mechanischen Aggregate in den Brunnen eingefahren werden müssen, durch die im Falle einer Störung der Brunnen verun­ reinigt werden könnte. Durch die Verwendung einer Strahl­ pumpe kann weiterhin der Durchmesser der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr klein gehalten werden. Es lassen sich da­ her mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Filterrohre kleiner Nennweite befahren und wirksam reinigen. Insbeson­ dere bei der Verwendung chemischer Reinigungsmittel erweist es sich ferner als vorteilhaft, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die über den Auslaß in den Brunnen einge­ brachte Flüssigkeitsmenge kleiner sein kann als die von der Strahlpumpe abgesaugte Flüssigkeitsmenge. Hierdurch läßt sich ein zu tiefes Eindringen des Reinigungsmittels in den Aquifer vermeiden.

Um die Reinigungswirkung vor allem der Schlitze der Fil­ terrohre noch zu steigern, kann nach einem weiteren Vor­ schlag der Erfindung an der Mündung des Auslasses ein Sprühkopf angeordnet sein. Hierdurch kann die über den Auslaß eingeleitete Flüssigkeit in einem fächerartigen Strahl gegen die Innenwand der Filterrohre gesprüht wer­ den, wodurch die mechanische Reinigungswirkung gesteigert wird. Zusätzlich kann erfindungsgemäß in der Mündung des Auslasses ein Drallerzeuger angeordnet sein, so daß sich ein rotierender Sprühstrahl ergibt, der eine Umwälzung des Wassers bewirkt und dadurch für eine gute Verteilung der zugeführten Reinigungsmittel bis in die Kiesschicht hinein sorgt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß der Sprühkopf als Strahlpumpe ausgebildet ist, deren Saugseite auf einer Seite des Trennelements und de­ ren Druckseite auf der anderen Seite des Trennelements liegt. Hierdurch kann auf einfache Weise die Zirkulation des Wassers durch den Kiesmantel gesteigert und eine gute Durchmischung von Wasser und Reinigungsflüssigkeit erzielt werden. Zur baulichen Vereinfachung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann hierbei der Sprühkopf als Träger für das Trennelement ausgebildet sein.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann in dem Auslaß ein Mengenregler, insbesondere ein Durchflußkon­ stanter, angeordnet sein, um beim Durchfahren unterschied­ licher Brunnentiefen die zugeführte Flüssigkeitsmenge dosie­ ren zu können. Hierbei wird vorzugsweise angestrebt, daß die zugeführte Flüssigkeitsmenge die von der Strahlpumpe ab­ gesaugte Flüssigkeitsmenge nicht überschreitet, um zu vermei­ den, daß Reinigungsflüssigkeit in den Aquifer hineingedrängt wird.

Zum Begrenzen der axialen Länge der beim Reinigen durchström­ ten Kammern kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beiderseits des Trennelements zusätzliche Trennelemente aufweisen. Die Trennelemente bestehen vorzugsweise aus scheiben- oder walzenförmigen Bürsten, deren Durchmesser dem jeweiligen Filterrohrquerschnitt angepaßt ist.

Eine einfache Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erzielt, daß an der Druckseite der Strahlpumpe ein U-förmiger Rohrkrümmer angebracht ist, dessen Einlaßstutzen mit der zur Druckseite der Pumpe führenden Förderleitung ver­ bindbar ist und der an seinem Scheitel einen den Auslaß bil­ denden Rohrstutzen aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Halbschnitt, die sich innerhalb eines Filter­ rohres eines Brunnens befindet. Die über Tag befindlichen Einrichtungen sind schematisch dargestellt.

Die dargestellte Vorrichtung 1 besteht aus einem U-förmigen Rohrkrümmer 2 mit einem kurzen Einlaßstutzen 3 und einem lan­ gen Auslaßstutzen 4, von denen jeder an seinem Ende eine An­ schlußtülle 5 für einen nach über Tag führenden und als För­ derleitung 6 bzw. 7 dienenden Schlauch aufweist. In dem Aus­ laßstutzen 4 befindet sich eine Strahlpumpe 8 mit einer Düse 9 und einem Saugrohr 10, zwischen denen ein Saugschlitz 11 gebildet ist, dem radiale Bohrungen 12 in der Wand des Aus­ laßstutzens 4 gegenüberliegen.

Am Scheitel des Rohrkrümmers 2 ist durch eine Bohrung ein Auslaß 13 gebildet, der in einen Rohrstutzen 14 mündet, an den über Verschraubungen 15 ein Sprühkopf 16 angeschlossen ist. Zwischen den Verschraubungen 15 befindet sich eine Blen­ denhülse 17 mit einem Durchflußkonstanter 18, der aus einem elastisch verformbaren Ring besteht. Der Sprühkopf 16 besteht aus einem Oberteil 19 mit einer Düse 20 und einem Ansaug­ trichter 21 und einem Unterteil 22 mit einem Sprühkegel 23 und einem Auslaßtrichter 24. In die Düse 20 ist ein Draller­ zeuger 25 eingesetzt. Beide Teile, das Oberteil 19 und das Unterteil 22, sind durch eine Schraubhülse miteinander ver­ bunden und tragen ein Trennelement 26 in Form einer Walzen­ bürste, deren radiale Borsten an der Innenwand des Filter­ rohrs 27 anliegen. Am unteren Ende des Unterteils 22 ist eine Ringschraube 28 zum Einhängen einer nicht dargestellten Schwerstange vorgesehen.

Das Einfahren der Vorrichtung 1 in das Filterrohr 27 erfolgt vorzugsweise an einem Seil, welches in einen Bügel 29 an der Außenseite des Auslaßstutzens 4 eingehängt wird.

An die Förderleitung 6 ist über Tag die Druckseite einer Pum­ pe 30 angeschlossen, deren Saugseite mit einem Behälter 31 verbunden ist, in den die Förderleitung 7 mündet. Über eine Dosiereinrichtung 32 kann der Saugseite der Pumpe 30 zusätz­ lich eine Reinigungsflüssigkeit zugeführt werden.

Die beschriebene Vorrichtung zum Reinigen von Brunnen hat folgende Wirkungsweise:

Nach dem Einfahren der Vorrichtung in das Filterrohr 27 eines Brunnens wird die Pumpe 30 in Betrieb genommen, wodurch Was­ ser aus dem Behälter 31 mit einem Druck von etwa 5-8 bar über die Förderleitung 6 zum Einlaßstutzen 3 gefördert wird. In dem sich an den Einlaßstutzen 3 anschließenden Rohrkrümmer 2 wird ein Teilstrom, ca. 10% der geförderten Menge, über den Auslaß 13 zum Sprühkopf 16 abgeleitet. Der Hauptstrom, also ca. 90%, gelangt zur Düse 9 der Strahlpumpe 8. Hier­ durch wird über den Saugschlitz 11 und die Bohrungen 12 Was­ ser aus dem Filterrohr 27 angesaugt, welches zusammen mit dem von der Pumpe 30 erzeugten Hauptstrom über das Saugrohr 10 und die Förderleitung 7 in den Behälter 31 gefördert wird. Die von der Strahlpumpe 8 aus dem Filterrohr 27 abgesaugte Wassermenge beträgt dabei ebenfalls etwa 10% des Förder­ stroms der Pumpe 30, so daß die Fördermengen in den För­ derleitungen 6 und 7 im wesentlichen gleich sind und das Niveau im Behälter 31 im wesentlichen konstant bleibt. Da die Walzenbürste die Wirkung eines Trennelements 26 hat, das den Innenraum des Filterrohrs 27 in eine obere Kammer 33 und eine untere Kammer 34 unterteilt, wird die von der Strahlpumpe 8 abgesaugte Wassermenge durch die oberhalb des Trennelements 26 liegenden Schlitze des Filterrohrs 27 aus der das Filterrohr 27 umgebenden Kiesschüttung abgesaugt. Gleichzeitig wird die zum Sprühkopf abgeleitete Fördermenge in die Kammer 34 unterhalb des Trennelements 26 eingeleitet, von wo sie über die Schlitze im Filterrohr in die Kiesschüttung strömt. Hierdurch tritt in der Kiesschüttung eine Druckdifferenz auf, die ein Durchströmen der Kies­ schüttung von der unteren Kammer 34 zur oberen Kammer 33 bewirkt. Dieser die Filterrohrschlitze und die Kiesschüttung durchströmende Förderstrom wird durch einen Zirkulationsstrom verstärkt, der mit Hilfe des Sprühkopfs 16 erzeugt wird. Hierzu ist der Sprühkopf 16 nach Art einer Strahlpumpe gestaltet. Der aus der Düse 20 austretende Strahl saugt über den Ansaugtrichter 21 oberhalb des Trennelements 26 aus der Kammer 33 Wasser an und pumpt es über den Auslaßtrichter 24 in die Kammer 34 unterhalb des Trennelements 26. Dabei wird der mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse 20 austretende Strahl und das von ihm mitgerissene Wasser durch den Sprühkegel 23 in radialer Richtung abgelenkt, so daß die Innenwand des Filterrohrs 27 unmittelbar angeströmt wird, um auf diese Weise die Reinigungswirkung, insbesondere an den Schlit­ zen des Filterrohrs, zu verstärken. Die Pumpwirkung des Sprühstrahls sorgt auf die beschriebene Weise für ein zu­ sätzliches Druckgefälle zwischen den beiden Kammern 33 und 34 und ruft dadurch eine torusartige Zirkulations­ strömung hervor, die die Kiesschüttung durchdringt und dort eine wirksame Reinigung ermöglicht. Da der Düsen­ strahl durch die Anordnung des Drallerzeugers 25 mit einem Drall aus der Düse 20 austritt, wird die Zirkula­ tionsströmung zusätzlich in eine Drehung um die Mittel­ achse des Filterrohrs 27 versetzt, was zu einer Stabili­ sierung der Strömung und zu einer effektvollen Anströmung der Schlitze im Filterrohr beiträgt.

Neben der rein hydrodynamischen Reinigungswirkung ist vor allem die effektive Einbringung, Verteilung und Absaugung eines chemischen Reinigungsmittels mit Hilfe der beschrie­ benen Vorrichtung von großer Bedeutung. Das chemische Rei­ nigungsmittel wird über die Dosiervorrichtung 32 auf der Saugseite in den Förderstrom der Pumpe 30 geleitet und gelangt über den am Sprühkopf 16 austretenden Teilstrom in die Reinigungszone. Hier sorgt vor aIlem die durch die beschriebene Ausgestaltung des Sprühkopfs 16 erzeugte, rotierende Zirkulationsströmung für eine wirkungsvolle Verteilung des Reinigungsmittels und eine ständig wieder­ holte Anströmung der zu reinigenden Partien des Filter­ rohres und der Kiesschüttung. Der Durchflußkonstanter 18 begrenzt dabei die zugeführte Menge an Reinigungsflüssig­ keit soweit, daß sie die von der Strahlpumpe 8 abgesaugte Flüssigkeitsmenge nicht überschreitet. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Reinigungsmittel tiefer in den Aquifer eindringt. Da durch die Förderung der Strahlpumpe kontinuierlich Wasser aus der Reinigungszone nach über Tag gepumpt wird, kann der Reinigungsablauf durch Proben­ nahme ständig überwacht werden. Eine Minder- oder Über­ dosierung des Reinigungsmittels läßt sich auf diese Weise leicht vermeiden.

Die beschriebene Vorrichtung kann während des Pumpbetriebs im Brunnenrohr langsam abgesenkt oder angehoben werden, wenn die Länge der Filterrohre dies erfordert. Vor allem eignet sich die beschriebene Vorrichtung auch für Brunnen großer Tiefe, da die Pumpwirkung der Strahlpumpe 8 und des Sprühkopfs 16 durch die dann höheren Betriebsdrücke nicht beeinträchtigt wird. Ein Anstieg des bei höherem Druckgefälle am Sprühkopf 16 austretenden Teilstroms wird durch den Durchflußkonstanter 18 zuverlässig vermieden. An die Leistung der über Tag angeordneten Pumpe 30 stellt die beschriebene Vorrichtung keine besonderen Anforde­ rungen. Hier kann beispielsweise eine übliche Feuerlösch­ pumpe Verwendung finden, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich daher auch im freien Gelände ohne Anschlußmöglichkeit an eine Energieversorgung betreiben.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Reinigen von Brunnen, insbesondere der Filterrohre und der an die Filterrohre angren­ zenden Kiesschichten, mit einem entlang des Brun­ nenschachtes bewegbaren Trennelement, welches den zu reinigenden Schachtbereich in zwei Kammern un­ terteilt, und mit einer über Tag angeordneten Pum­ pe, die über eine druckseitige Förderleitung mit der einen Kammer und über eine saugseitige Förder­ leitung mit der anderen Kammer verbunden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pumpe (30) über die druckseitige Förderleitung (6) eine mit dem Trenn­ element (26) in den Brunnen absenkbare Strahlpumpe (8) speist, deren Einlaß (12) in der einen Kammer (33) liegt und deren Auslaß an die saugseitige Förderleitung (7) angeschlossen ist und daß von der Förderleitung (6) auf der Druckseite der Strahlpumpe (8) ein Auslaß (13) abgezweigt ist, der in die andere Kammer (34) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Mündung des Auslasses (13) ein Sprühkopf (16) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Sprühkopf (16) ein Drallerzeuger (25) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (16) als Strahlpumpe ausgebildet ist, deren Saugseite auf einer Seite des Trennelements (26) und deren Druckseite auf der anderen Seite des Trenn­ elements (26) liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sprühkopf (16) einen Sprühkegel (23) aufweist, der den Sprühstrahl in radialer Richtung ab­ lenkt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sprühkopf (16) den Träger für das Trennelement (26) bildet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Auslaß (13) ein Mengen­ regler, insbesondere ein Durchflußkonstanter (18), ange­ ordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des Auslasses (13) bzw. des Mengenreglers so bemessen ist, daß die durch den Auslaß (13) zugeführte Flüssigkeitsmenge die von der Strahlpumpe (8) abgesaugte Flüssigkeitsmenge nicht überschreitet.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß beiderseits des Trennelements (26) zusätzliche Trennelemente zur Begrenzung der Axial­ länge der Kammern (33, 34) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Trennelement (26) scheiben- oder walzenförmige Bürsten vorgesehen sind, deren Durch­ messer dem jeweiligen Filterrohrquerschnitt angepaßt ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Druckseite der Strahlpum­ pe (8) ein U-förmiger Rohrkrümmer (2) angebracht ist, des­ sen Einlaßstutzen (3) mit der zur Druckseite der Pumpe (30) führenden Förderleitung (6) verbindbar ist und der an seinem Scheitel einen den Auslaß (13) bildenden Rohrstut­ zen (14) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der der Strahlpumpe (8) zuge­ führten Flüssigkeit durch eine dosierte Einleitung auf der Saugseite der über Tag angeordneten Pumpe (30) ein Reini­ gungsmittel zugemischt wird.