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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Tiefdrainage eines Bodens mittels mindestens
eines Drainagerohres, wobei das Drainagerohr mindestens eine Kammer
aufweist, die in ihrem unteren Teil durch eine untere Trennwand
verschlossen ist, die mindestens ein Sperrventil aufweist, das angeordnet
ist, um sich bei in der Kammer vorhandenem Unterdruck zu öffnen, und
um sich bei in der Kammer im Verhältnis zur Außenumgebung
vorhandenem Überdruck
zu schließen,
wobei die Kammer mindestens einen Pegelsensor für die durch das Drainagerohr
auszustoßende
Flüssigkeit
innerhalb der Kammer, mindestens ein Drucklufteinlassrohr, welches
in der oberen Zone der Kammer endet, und mindestens ein Auslassrohr
für durch
die Druckluft aus der Kammer herausgedrückte Flüssigkeit aufweist, welches
in der unteren Zone der Kammer endet, wobei die Kammer in ihrem
oberen Teil durch eine tief in dem Drainagerohr angeordnete, obere Trennwand
verschlossen ist, und die obere Trennwand mindestens zwei Durchgänge zur
Aufnahme mindestens des Pegelsensors und des Drucklufteinlassrohres
aufweist.
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Eine Vorrichtung dieser Art kann
insbesondere an die Drainage eines Bodens nach einem tiefgehenden
Erdrutsch angepasst sein. In der Tat sind die Stabilisierungstechniken
bei einem Erdrutsch, dessen Abscherungsfläche in großer Tiefe, d. h. etwa über zehn
Meter liegt, sehr begrenzt, und es ist oftmals notwendig, sich damit
zufriedenzugeben, die Verformung zu verfolgen, ohne diese stabilisieren
zu können.
Im Hinblick auf die enormen zu stabilisierenden Massen sind mechanische
Stabilisierungslösungen
viel zu schwer.
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Deshalb scheinen Drainagelösungen erfolgversprechender
zu sein. So werden oftmals klassische Seigerschachttechniken mit
klassischen Tauchpumpen in Betracht gezogen. Dennoch bringt die Verwendung
klassischer Tauchpumpen Verwaltungs-, Wartungs- und Haltbarkeitsprobleme
in Böden
oder Felsen mit geringer Durchlässigkeit
(unter 10–5 m/s)
mit sich, da die pro Schacht zu fördernden Durchsätze sehr
veränderlich,
und oftmals gering sind, d. h. 10 bis 500 l/Stunde betragen, außer in solchen
Fällen,
in welchen die punktuell hohen Durchsätze dann durch die Tauchpumpen
richtig verwaltet werden können.
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Es können auch sogenannte „Siphon"-Drainagerohre verwendet
werden, bei welchen die Ausstoßung
der Flüssigkeit
mittels einer traditionellen Absaugung erfolgt. Dennoch ist die
Tiefe, in der die Flüssigkeit
abgezogen werden kann, durch den maximalen Höhenunterschied zwischen dem
höchsten Punkt
des Siphons und seinem Grundablass, und durch die Möglichkeiten
des Außendruckes
begrenzt. Diese Lösung
erfordert einen Grundablass mit im Verhältnis zu dem Siphonkopf genügendem Höhenunterschied,
und ihr Ertrag wird vermindert, wenn die Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser,
mit Schwebstoffen belastet ist, was bei einem Erdrutsch im Allgemeinen zutrifft.
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Die Pumpensysteme sind ebenfalls
zum Abpumpen von Flüssigkeiten
sehr nützlich,
die leichter sind als Wasser, und auf der Oberfläche der Grundwasserschicht
schwimmen. So kommt es zum Beispiel bei Ölleitungslecks oder nach Mineralöltransportunfällen häufig vor,
dass sich große
Mineralölschichten
ausbreiten und so tief in den Boden eindringen, bis sie die Grundwasserschicht
erreichen, wodurch sie eine nur schwer einzudämmende und noch schwerer behandelbare
Verschmutzung verursachen. Da Mineralöl leichter ist als Wasser, schwimmt
es auf der Oberfläche
der Grundwasserschicht und bildet die oberste Schicht. Zur Ausstoßung des
Mineralöls
wird bei vorhandenen Drainagesystemen eine große Menge von eventuell mit
Mineralöl
vermischtem Wasser aus der Grundwasserschicht abgepumpt. Diese Mischung
muss dann in großen
Klärbecken
behandelt werden, wodurch die Kosten und die Dauer des Vorgangs
erheblich steigen.
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Aus dem deutschen Patent DE-B-1 242
516 ist außerdem
eine Vorrichtung bekannt, wie sie im Oberbegriff beschrieben ist.
Die Pumpkammer erstreckt sich bis in den oberen Teil des Drainagerohres und
legt folglich ein bedeutendes Volumen fest, welches mit Druckluft
gespeist werden muss, um die Flüssigkeit
aus dem Drainagerohr auszustoßen.
Außerdem
wird bei der Vorrichtung in der Pumpkammer wechselweise Druckluft
oder Unterdruck verwendet, um die Füllungs- und Ausstoßungsphasen
der Flüssigkeit
ohne Unterbrechung miteinander zu verbinden. Es kann somit ein nutzloser
Verbrauch von Luft stattfinden, wenn sich in dem Boden keine abzupumpende
Flüssigkeit
befindet, so dass der Druckluftverbrauch nicht auf den Drainagebedarf
begrenzt ist. Genauer ausgedrückt
kann dies auch zu einer Fehlfunktion des Drainagerohres führen, wenn
der auszustoßende
Durchsatz unterbrochen wird, und wenn die Flüssigkeit nicht innerhalb einer
bestimmten Zeit in die obere Zone der Kammer aufsteigt. Das Drainagerohr
ist außerdem
mit einer Ansaugquelle verbunden, die das Äußere der Pumpkammer unter Unterdruck
setzt, wodurch das Eintreten von in dem unteren Teil des Drainagerohres
befindlicher Flüssigkeit begünstigt wird,
was die Funktion dieses Drainagerohres noch mehr verkompliziert.
Auf Grund ihres hohen Energie- und besonders Druckluftverbrauchs
ist der Einsatz dieses Drainagerohres somit kostspielig und nicht
an die Nutzung in großer
Tiefe angepasst.
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Aus dem Amerikanischen Patent US-A-6 048
175 ist auch ein hydropneumatisches Drainagerohr bekannt, dessen
Pumpkammer mit dem Körper des
Drainagerohres über
ein zweistöckiges
Kugelsperrventil verbunden ist. Die Pumpkammer weist zum Beispiel
einen Niederdruck-Maximalpegelsensor
für die
Flüssigkeit
auf, der mit einem die Regulierung des Drainagerohres steuernden
Computer verbunden ist. Diese Vorrichtung ist ebenfalls komplex, und
ihr Einsatz kostspielig.
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Die vorliegende Erfindung zielt auf
die Beseitigung dieser Nachteile ab, indem eine neuartige, einfache
und wirtschaftliche Vorrichtung vorgeschlagen wird, die bei praktisch
Null entsprechenden und/oder unterbrochenen Durchsätzen funktionieren
kann, die mit verunreinigten Flüssigkeiten
verwendbar ist und es ermöglicht,
an der Oberfläche
einer anderen tief im Boden befindlichen Flüssigkeit schwimmende Flüssigkeiten
abzuziehen, wobei dafür
nur Bohrungen mit geringem Durchmesser notwendig sind, der Energieverbrauch
begrenzt, und insbesondere der Druckluftverbrauch an die auszustoßende Flüssigkeitsmenge
angepasst wird.
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Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung der im Oberbegriff angegebenen Art, dadurch gekennzeichnet,
dass das Auslassrohr für
die Flüssigkeit
auf der Seite seines in der Kammer endenden äußersten Endes mindestens ein
Rückschlagventil
aufweist, wobei das Drucklufteinlassrohr mit einem Druckluftvorrat
verbunden ist, wobei der Pegelsensor aus einem drei Drahtadern aufweisenden
Elektrokabel besteht, wovon jedes mittels eines Kontaktes in der
Nähe des
unteren Teils der Kammer unterhalb des Auslassrohres für die Flüssigkeit
liegenden, ersten Kontaktes, eines kurz oberhalb des Auslassrohres
für die
Flüssigkeit
liegenden, zweiten Kontaktes und schließlich eines in der Nähe des äußersten
Endes des Drucklufteinlassrohres liegenden, dritten Kontaktes abgeschlossen
ist.
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Vorzugsweise ist der der Pegelsensor
mit einer elektrisch versorgten 3/2-Wegemagnetventilsteuerung verbunden,
die selbst mit einem mit dem Druckluftvorrat verbundenen 3/2-Wegemagnetventil verbunden,
und angeordnet ist, um Druckluft einzuspritzen, wenn der Flüssigkeitspegel
in der Kammer den dritten Kontakt erreicht, und angeordnet ist,
um die Einspritzung von Druckluft anzuhalten, wenn der Flüssigkeitspegel
unter den zweiten Kontakt sinkt. Der Druckluftvorrat kann durch
einen Kompressor gespeist sein.
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Das Auslassrohr für die Flüssigkeit kann vorteilhafterweise
in eine Zone geführt
sein, die auf einer geringeren Höhe
als der Ausgang des Drainagerohres liegt, so dass es ein Siphonrohr
bildet, wenn der Wasserstand über
dem stromabwärts
befindlichen Ende des Siphonrohres liegt, wobei es selbst in einem
Höhenunterschied
von weniger als zehn Metern gegenüber dem Kopf des Drainagerohres
angeordnet ist, wodurch es einen Pumpvorgang per Schwerkraft ermöglicht.
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Gemäß einer ersten Ausführungsvariante weist
das Drainagerohr vorteilhafterweise außerhalb der Kammer ein U-förmiges Pumprohr
mit einer kleinen Abzweigung, die mit der dem Sperrventil gegenüberliegenden,
unteren Trennwand verbunden ist, und eine große Abzweigung auf, die so ausgerichtet ist,
dass die Öffnung
ihres äußersten
freien Endes mindestens an der höchsten
Stelle der Kammer angeordnet ist.
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Gemäß der ersten Ausführungsvariante weist
das Pumprohr vorzugsweise Längenveränderungseinrichtungen
und Schwimmereinrichtungen seines freien äußersten Endes auf der Oberfläche der
in dem Drainagerohr vorhandenen Flüssigkeit auf, wobei die Längenveränderungs-
und Schwimmereinrichtungen so angeordnet sind, dass sie so zusammenwirken,
dass die Öffnung über der
Oberfläche
der in dem Drainagerohr vorhandenen Flüssigkeit gehalten wird.
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Besonders vorteilhafterweise kann
das Pumprohr aus mindestens zwei Rohrabschnitten bestehen, die so
angeordnet sind, dass sie in einer Aufsteckzone mindestens teilweise
aufeinander aufgesteckt sind, wobei mindestens einer der Rohrabschnitte
in Form einer Translationsbewegung im Verhältnis zu dem anderen bewegbar
ist, und die aufeinander aufgesteckten und beweglichen Rohrabschnitte
die Längenveränderungseinrichtungen
bilden.
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Die Rohrabschnitte weisen vorzugsweise Abdichtungseinrichtungen
auf, die zur Sicherstellung der Dichtheit der Aufsteckzone angeordnet
sind, wobei das freie äußerste Ende
mindestens einen die Öffnung
bedeckenden Filter aufweist, wobei der Filter angeordnet ist, um
nur das Eintreten von Flüssigkeit durch
die Öffnung
in das Pumprohr zu ermöglichen.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante weist
das Drainagerohr vorteilhafterweise mindestens zwei übereinander
angeordnete Kammern auf, wobei die Kammern durch mindestens eine
Zwischentrennwand voneinander getrennt sind, die angeordnet ist,
um den Durchgang von in dem Drainagerohr vorhandener Flüssigkeit
mindestens in die obere Kammer zu ermöglichen, wobei die obere Trennwand
jeder Kammer mindestens zwei Durchgänge zur Aufnahme mindestens
eines Pegelsensors und eines Drucklufteinlassrohres aufweist, und wobei
die untere Trennwand jeder Kammer mindestens einen Durchgang zur
Aufnahme eines Auslassrohres für
die Flüssigkeit
aufweist.
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Die Vorrichtung kann eine Reihe von
Drainagerohren aufweisen, wie oben festgelegt, wobei jedes Drainagerohr
seine eigene 3/2-Wegemagnetventilsteuerung und sein eigenes 3/2-Wegemagnetventil
aufweist, wobei die Gesamtheit der 3/2-Wegemagnetventile von einem
durch einen Kompressor gespeisten Druckluftvorrat gespeist wird.
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Die vorliegende Erfindung und ihre
Vorteile werden an Hand der folgenden Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die dazugehörigen
Zeichnungen offensichtlicher, wobei:
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1 eine
schematische Schnittansicht der innerhalb eines Bohrungsschachtes
positionierten erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt,
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2 eine
Schnittansicht einer ersten Ausführungsvariante
der Vorrichtung von 1 darstellt, und
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3 eine
Schnittansicht einer zweiten Ausführungsvariante von 1 darstellt.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren
weist die Drainagevorrichtung 20, 20a, 20b gemäß der Erfindung
ein in einem Bohrungsschacht positioniertes Drainagerohr 1, 1a, 1b auf.
Das Drainagerohr 1, 1a, 1b könnte selbstverständlich durch
die Einspritzung von Flüssigkeit
eingetrieben, d. h. eingeschlagen, oder durch jedes andere bekannte
Verfahren positioniert werden. Das Drainagerohr 1, 1a, 1b ist
vertikal positioniert, kann aber auch geneigt sein.
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Unter Bezugnahme besonders auf 1 ist ein Schutzkanal 15,
in den das Drainagerohr 1, 1a, 1b einmündet, praktisch
senkrecht zu dem Drainagerohr 1, 1a, 1b gegraben.
Er weist Zugangslöcher 2 auf,
die einen Zutritt zu dem Drainagerohr 1, 1a, 1b ermöglichen.
Es ist selbstverständlich
möglich
in Betracht zu ziehen, dass das Drainagerohr 1, 1a, 1b direkt
auf der Höhe
des Bodens endet, wobei sein oberes äußerstes Ende zum Beispiel durch
einen Ring gehalten wird.
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Das Drainagerohr 1, 1a, 1b weist
auf der Seite seines unteren äußersten
Endes mindestens eine ein geschlossenes Volumen bildende Kammer 3, 3a, 3b, 3c auf.
Diese Kammer 3, 3a, 3b, 3c ist
in ihrem unteren Teil durch eine untere Trennwand 17, 17a, 17b, 17c,
die mindes tens ein Sperrventil 4, 4a, 4b, 4c aufweist,
und in ihrem oberen Teil durch eine obere Trennwand 16, 16a, 16b, 16c verschlossen.
Die Kammer 3, 3a, 3b, 3c ist
tief im Inneren des Drainagerohres 1, 1a, 1b so
positioniert, dass sich die untere Trennwand 17, 17a, 17b, 17c in
der Nähe
des unteren äußersten
Endes des Drainagerohres 1, 1a, 1b mit
der zu pumpenden Flüssigkeit
in Kontakt befindet, und dass die obere Trennwand 16, 16a, 16b, 16c selbst
in der Tiefe, und in Abhängigkeit
von der Tiefe der Bohrung weit genug von dem Boden entfernt angeordnet
ist.
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Das Sperrventil 4, 4a, 4b, 4c ist
so angeordnet, dass es sich öffnet
und die zu pumpende Flüssigkeit
in die Kammer 3, 3a, 3b, 3c eindringen
lässt, wenn
die Kammer im Verhältnis
zur Außenumgebung
unter Unterdruck steht, und sich bei in der Kammer 3, 3a, 3b, 3c im
Verhältnis
zur Außenumgebung vorhandenem Überdruck
schließt.
Es könnte
auch jedes andere System verwendet werden, welches dieselben Funktionen
sicherstellt.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kammer 3 in
das Drainagerohr 1 integriert. In diesem Fall ist die Wand
des Drainagerohres 1 über
die Höhe
der Kammer 3 vollwandig, und nicht mit einem Pumpenkorbteil
versehen, um ein geschlossenes Volumen auszubilden. Bei anderen
Varianten kann die Kammer von dem Drainagerohr losgelöst, und
von einem Träger
getragen sein, wobei dann das Drainagerohr ein Pumpenkorbteil aufweisen
könnte.
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Die obere Trennwand 16 der
Kammer 3 weist drei Durchgänge zur Aufnahme eines Pegelsensors 5 für auszustoßende Flüssigkeit,
eines Drucklufteinlassrohres 6, dessen unteres äußerstes
Ende in der oberen Zone der Kammer 3 endet, und eines Auslassrohres 7 für aus der
Kammer 3 herausgedrückte Flüssigkeit
auf, dessen unteres äußerstes
Ende in der unteren Zone der Kammer 3 endet.
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Der Pegelsensor 5 für die auszustoßende Flüssigkeit
besteht aus einem drei Drahtadern aufweisenden Elektrokabel, wobei
jede Ader eine andere Tiefe aufweist und deren äußerstes Ende abisoliert, und
durch einen Kontakt abgeschlossen ist. Auf diese Weise wird eine
Ader in der Nähe
des unteren Teils der Kammer 3 unterhalb des Auslassrohres 7 abgeschlossen,
und legt einen ersten Kontakt A fest. Eine weitere Ader wird auf
einem kurz oberhalb (ungefähr
10 cm) des äußersten
Endes des Auslassrohres 7 liegenden Niveau abgeschlossen,
und legt einen Kontakt B fest, und die letzte Ader wird im oberen Teil
der Kammer 3 abgeschlossen, und legt einen dritten Kontakt
C fest.
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Auf diese Weise sind die Kontakte
A, B, C dazu bestimmt, den Flüssigkeitspegel
in der Kammer 3 jeweils kurz oberhalb des Eingangs des
Auslassrohres 7 für
die Flüssigkeit
und auf dem Niveau des Drucklufteinlassrohres 6 zu erkennen.
Da es sich um elektrische Kontakte handelt, müssen die Kontakte A und B in
die in der Kammer 3 enthaltene Flüssigkeit eingetaucht sein,
um die Ausstoßung
der Flüssigkeit auszulösen, wobei die
Kontakte A und C in die Flüssigkeit
eingetaucht sein müssen,
um das Anhalten der Ausstoßung
auszulösen.
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Der Pegelsensor 5 ist mit
einer elektrisch versorgten 3/2-Wegemagnetventilsteuerung 9 verbunden,
und aktiviert eine 3/2-Wegemagnetventilsteuerung 10. Das
Drucklufteinlassrohr 6 verläuft durch den Schutzkanal 15 hindurch,
wobei sein anderes äußerstes
Ende mit dem 3/2-Wegemagnetventil verbunden ist, welches selbst
mittels eines Ventils 11 mit einem von einem Kompressor 13 gespeisten Druckluftvorrat 12 verbunden
ist. Der Vorrat 12 wird zwischen einem Minimaldruck und
einem Maximaldruck reguliert.
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Das Magnetventil 10 ist
so angeordnet, dass es Druckluft in die Kammer 3 über das
Drucklufteinlassrohr 6 einspritzt, wenn der Flüssigkeitspegel
in der Kammer 3 den Kontakt C in der Nähe des äußersten Endes des Drucklufteinlassrohres 6 erreicht, und
die Einspritzung von Druckluft anhält, wenn der Flüssigkeitspegel
unter den zweiten Kontakt B sinkt, und den Außendruck in der Kammer 3 wiederherstellt.
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Das Auslassrohr 7 weist
mindestens ein Rückschlagventil 8 auf,
das so ausgewählt
ist, dass es den Druck der Säule
der ausgestoßenen
Flüssigkeit
aushält.
Das Auslassrohr 7 verläuft
in dem Schutzkanal 15, und verläuft weiter in Richtung eines Grundablasses 14,
dessen Kote bzw. Maß und
Abstand unwichtig sind. Es kann dennoch interessant sein, das Auslassrohr 7 als
Si phonrohr zu verwenden, wenn der Höhenunterschied des Grundablasses 14 dies
ermöglicht.
Zu diesem Zweck wird es in eine Zone geführt, die im Verhältnis zu
dem höchsten Punkt
des Siphons auf einer geringeren Höhe liegt. Sein äußerstes
Ende kann dann so behandelt werden, indem es entweder nach oben
ausgerichtet, oder in einen mit Flüssigkeit gefüllten Tank
eingetaucht wird, wobei die Einheit dann eine Funktion gemäß dem Siphonprinzip
ermöglicht.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
stellt ein elektropneumatisches Drainagerohr dar, welches auf die
folgende Art und Weise funktioniert: wenn die Flüssigkeitssäule im Inneren der Bohrung
eine bestimmte Höhe
erreicht, steht die Kammer 3 im Verhältnis zu dem durch die Flüssigkeit
ausgeübten Druck
unter Unterdruck. Aus diesem Grund öffnet sich das Sperrventil 4,
wobei die Flüssigkeit
aus der Bohrung dann in die Kammer 3 allein durch den hydrostatischen
Druck der Flüssigkeitssäule in die Kammer 3 eindringen
kann. Parallel dazu wird die Kammer 3 mittels des Rohres 6 und
des Magnetventils 10, dessen Weg ins Freie offen ist, auf
Außendruck
gesetzt. Diese Vorrichtung ermöglicht
somit, dass die Kammer 3 nicht unter Druck oder unter Überdruck
gehalten wird. Das Regulierungssystem ist somit vereinfacht, wirtschaftlicher
und zuverlässiger,
selbst bei mit Schmutz verunreinigten Flüssigkeiten. Der Durchgang von
Flüssigkeit
vor dem Kontakt B öffnet
den Kreislauf des Magnetventils 10. Wenn die Kammer 3 mit
Flüssigkeit
gefüllt
ist, öffnet
der Kontakt C das Magnetventil 10, so dass Druckluft auf dem
Umweg über
das Rohr 6 eingespritzt wird. Die Kammer 3 steht
somit im Verhältnis
zu der Außenumgebung
unter Überdruck,
und das Sperrventil 4 schließt sich.
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Durch die Druckluft wird die Flüssigkeit über den
Umweg über
das Auslassrohr 7 aus der Kammer 3 gefördert, was
zu einer Leerung der Kammer 3 führt, bis die Flüssigkeit
vor dem Kontakt B vorbeigeht, wodurch die Schließung des Magnetventils 10 und
die Rücksetzung
der Kammer 3 auf Außendruck veranlasst
wird.
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Der durch die Flüssigkeit zwischen den Kontakten
A und C erzeugte elektrische Kontakt öffnet somit das Magnetventil 10.
Im Gegenzug wird durch das Nichtvorhandensein von elektrischem Kontakt zwischen
den Kontakten B und A das Magnetventil geschlossen, wenn es geöffnet ist.
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Die in dem Auslassrohr 7 enthaltene
Flüssigkeit
kann auf Grund des Rückschlagventils
oder der Rückschlagventile 8 nicht
wieder in die Kammer 3 hinunterlaufen.
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Wenn das Auslassrohr 7 als
Siphonrohr verwendet wird, wird das Auslassrohr 7 dann
zum Ansaugen veranlasst, wobei das ausgestoßene Volumen der Kammer 3 so
kalibriert wird, dass es über dem
Volumen liegt, das zum Veranlassen des Auslassrohres 7 zum
Ansaugen notwendig ist. Daher gibt der Siphon einen Durchsatz bis
zu einem eventuellen Aufhören
seiner Ansaugung.
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Der Vorgang kann auf diese Weise
viele Male regelmäßig wiederkehrend
durchgeführt
werden, um eine Leerung der Bohrung zu erzielen.
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Bei der in 2 dargestellten ersten Ausführungsvariante
ist die Kammer 3a von dem Drainagerohr 1a losgelöst und wird
von einem Träger
(nicht dargestellt) getragen. Das Drainagerohr 1a weist dann
ein sich über
seine gesamte Höhe
oder einen Teil seiner Höhe
erstreckendes Pumpenkorbteil auf.
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Wie bei dem vorangegangenen Beispiel weist
die obere Trennwand 16a der Kammer 3a drei Durchgänge zur
Aufnahme eines Pegelsensors 5a für auszustoßende Flüssigkeit, eines Drucklufteinlassrohres 6a,
und eines Auslassrohres 7a für aus der Kammer 3a herausgedrückte Flüssigkeit
auf.
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Der Pegelsensor 5a für die auszustoßende Flüssigkeit
ist dem zuvor beschriebenen ähnlich
und legt die Kontakte Aa, Ba und Ca fest, die dazu bestimmt sind,
den Flüssigkeitspegel
in der Kammer 3a jeweils kurz oberhalb des Eingangs des
Auslassrohres 7a für
die Flüssigkeit
und auf dem Niveau des Drucklufteinlassrohres 6a zu erkennen.
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Das Drainagerohr 1a weist
außerdem
außerhalb
der Kammer 3a ein U-förmiges
Pumprohr 19 mit einer kurzen Abzweigung 23, die
mit der dem Sperrventil 4a gegenüberliegenden, unteren Trennwand 17a verbunden
ist, und eine lange Abzweigung 24 auf, die praktisch verti kal,
und so ausgerichtet ist, dass die Öffnung 21 ihres äußersten
freien Endes 22 praktisch an der höchsten Stelle der Kammer 3a angeordnet
ist.
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Das Pumprohr 19 weist Längenveränderungseinrichtungen 25 auf,
welche die Veränderung zum
Beispiel der Länge
der langen Abzweigung 24 und insbesondere der Höhe ihrer Öffnung 21 ermöglichen.
Das Pumprohr 19 besteht zum Beispiel aus zwei Rohrabschnitten 26, 27,
wobei ein erster Rohrabschnitt 26 mit der unteren Trennwand 17a verbunden
ist und eine kurze Abzweigung 23 und den unteren Teil der
langen Abzweigung 24 ausbildet, und wobei ein zweiter Rohrabschnitt 27 in
der Verlängerung des
ersten Rohrabschnittes 26 angeordnet ist, der den oberen
Teil der langen Abzweigung 24 ausbildet. Diese Abschnitte 26, 27 weisen
solche Abmessungen auf, dass sie in einer Aufsteckzone 28 aufeinander
aufschiebbar und so veränderbar
sind, dass der zweite Rohrabschnitt 27 in Form einer praktisch
vertikalen Translationsbewegung im Verhältnis zu dem ersten Rohrabschnitt 26 bewegbar
ist. Die ersten und zweiten Rohrabschnitte 26, 27 bilden
auf diese Weise Längenveränderungseinrichtungen 25 des
Pumprohres 19 aus.
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Die Aufsteckzone 28 kann
Abdichtungseinrichtungen 29, zum Beispiel aufschiebbare
Dichtungen oder jede andere gleichwertige Einrichtung aufweisen,
die das Eindringen von jeder Flüssigkeit
bzw. Festkörpern
in das Pumprohr 19 über
diese Aufsteckzone 28, und insbesondere bei relativen Bewegungen
des zweiten Rohrab schnittes 27 im Verhältnis zu dem ersten Rohrabschnitt 26 verhindern.
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Das freie äußerste Ende 22 des
Pumprohres 19 weist Schwimmereinrichtungen 30,
zum Beispiel einen Schwimmer auf, der diesem das Schwimmen an der
Oberfläche
der Grundwasserschicht ermöglicht,
wobei sich das Pumprohr 19 entsprechend der Höhe der Schwimmereinrichtungen 30 verlängert oder
verkürzt.
Die Längenveränderungseinrichtungen 25 und
die Schwimmereinrichtungen 30 wirken auf diese Weise so
zusammen, dass die Öffnung 21 dauerhaft über dem
Pegel der Grundwasserschicht angeordnet ist. Auf diese Weise können Mineralöle oder
jede andere Substanz, die leichter ist als Wasser, und die eine
Schicht auf der Grundwasserschicht ausbildet, über die Öffnung 21 ungehindert
in das Pumprohr 19 eintreten.
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Das freie äußerste Ende 22 des
Pumprohres 19 kann einen die Öffnung 21 bedeckenden
Filter (nicht dargestellt) aufweisen, der das Eintreten aller Arten
von losem Material in das Pumprohr 19 verhindert. Dieser
Filter kann zum Beispiel eine Halbkugelform aufweisen, deren gewölbter Teil
nach oben ausgerichtet, und mit Öffnungen
perforiert ist, deren Abmessungen so angepasst sind, dass sie den
Durchgang von Mineralölen
ermöglichen
und den Durchgang von Schmutz oder losem Material verhindern, welches
die ordnungsgemäße Funktion
der Drainagevorrichtung 20a stören könnte.
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Die Funktion des Drainagerohres 1a ist
derjenigen des vorangegangenen ähnlich.
Die Kammer 3a wird unter Au ßendruck gesetzt. Durch den
sich in dem Pumprohr 19 aufbauenden Druck der Mineralölsäule öffnet sich
das Sperrventil 4a, welches Mineralöle durch einfache Schwerkraft
in die Kammer 3a eintreten lässt. Der Durchgang der Mineralöle vor dem Kontakt
Ba öffnet
den Kreislauf des Magnetventils (in dieser Figur nicht dargestellt).
Wenn die Kammer 3a mit Mineralöl gefüllt ist, öffnet der Kontakt Ca das Magnetventil,
so dass Druckluft auf dem Umweg über das
Rohr 6a eingespritzt wird. Die Kammer 3a steht somit
im Verhältnis
zu dem Pumprohr 19 unter Überdruck, und das Sperrventil 4a schließt sich.
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Durch die Druckluft werden die Mineralöle über den
Umweg über
das Auslassrohr 7a gefördert, was
zu einer Leerung der Kammer 3a führt, bis die Mineralöle vor dem
Kontakt Ba vorbeigehen, wodurch die Schließung des Magnetventils und
die Rücksetzung
der Kammer 3a auf Außendruck
veranlasst wird.
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Das bei dieser Ausführungsvariante
beschriebene Drainagerohr 1a ermöglicht allgemein das Pumpen
aller Flüssigkeiten,
die leichter sind als Wasser.
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Bei einer in 3 dargestellten zweiten Ausführungsvariante
weist das Drainagerohr 1b mehrere übereinander angeordnete Kammern,
zum Beispiel zwei Kammern auf: eine über einer unteren Kammer 3b angeordnete
obere Kammer 3c. Die Kammern 3b und 3c können von
dem Drainagerohr 1b losgelöst sein oder nicht. In dem
dargestellten Fall sind die unteren 3b und oberen Kammern
3c von
dem Drainagerohr 1b losgelöst, und sind von einem Träger (nicht dargestellt)
getragen, wobei das Drainagerohr 1b ein sich über seine
gesamte Höhe
oder einen Teil seiner Höhe
erstreckendes Pumpenkorbteil aufweist. In dem Fall, in dem die unteren 3b und
oberen Kammern 3c nicht losgelöst sind, ist das Drainagerohr 1b vollwandig,
und nicht über
die Höhe
jeder Kammer 3b, 3c mit einem Pumpenkorbteil versehen,
und weist eine mit einem Pumpenkorbteil versehene Zwischenzone (nicht
dargestellt) auf, die zwischen den Kammern 3b und 3c positioniert
ist, und weist eine mit einem Pumpenkorbteil versehene Ergänzungszone
(nicht dargestellt) unter der unteren Kammer 3b auf, um
die Flüssigkeit
in die Kammern 3b und 3c hindurchgehen zu lassen.
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Die unteren 3b und oberen
Kammern 3c sind durch eine zwischen der oberen Trennwand 16b der unteren
Kammer 3b und der unteren Trennwand 17c der oberen
Kammer 3c angeordnete Zwischentrennwand 18 voneinander
getrennt. Diese Zwischentrennwand 18 weist Öffnungen
auf, die den Durchgang von in dem Drainagerohr 1b oder
in dem Boden vorhandener Flüssigkeit
in Richtung des Inneren der oberen Kammer 3c mittels des
Sperrventils 4c ermöglichen.
Eine ebenfalls Öffnungen
zum Durchgang der Flüssigkeit
aufweisende Ergänzungstrennwand 18' kann ebenfalls
unter der unteren Kammer 3b angeordnet sein. Die Öffnungen
der Zwischen- 18 und Ergänzungstrennwände 18' sind vorgesehen, um
als Filter zu dienen und nur die Flüssigkeit und Feinpartikel durchzulassen.
Das lose Material, zum Beispiel Erde, kann nicht in die unteren 3b und
oberen Kammern 3c eintreten, und somit nicht die Funktion
der Drainagerohrvorrichtung 1b beeinträchtigen.
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Die oberen Trennwände 16b, 16c der
Kammern 3b und 3c weisen jeweils zwei Durchgänge zur Aufnahme
mindestens eines Pegelsensors 5b, 5c und eines
Drucklufteinlassrohres 6b, 6c auf. Die unteren
Trennwände 17b, 17c weisen
jeweils mindestens ein Sperrventil 4b, 4c und
einen Durchgang zur Aufnahme eines Auslassrohres 7b, 7c für die Flüssigkeit
der Kammern 3b und 3c auf. Die in den unteren 17b, 17c und
oberen Trennwänden 16b, 16c ausgeführten Durchgänge enden
seitlich, um die Übereinanderlagerung
der Kammern 3b und 3c nicht zu stören.
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Die Pegelsensoren 5b, 5c für die auszustoßende Flüssigkeit
sind denjenigen der Drainagerohre 1, 1a ähnlich und
legen jeweils die Kontakte Ab, Bb, Cb und Ac, Bc, Cc fest, die dazu
bestimmt sind, den Flüssigkeitspegel
in den unteren 3b und oberen Kammern 3c jeweils
kurz oberhalb des Eingangs der Auslassrohre 7b, 7c für die Flüssigkeit
und auf dem Niveau der Drucklufteinlassrohre 6b, 6c zu
erkennen.
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Die Funktion jeder der Kammern 3b und 3c ist
mit derjenigen der Kammern 3, 3a identisch.
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Diese Ausführungsvariante ermöglicht vorteilhafterweise
die Kombination mehrerer Kammern 3a, 3b, um einen
Maximaldurchsatz des Drainagerohres 1b proportional zu der
Anzahl von Kammern zu erhalten, wobei nicht jede der Kammern einzeln beansprucht
wird, wenn jede der Kammern geleert werden soll. Die Anzahl der
Kammern kann selbstverständlich
mehr als zwei betragen.
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Die elektropneumatische Drainagevorrichtung 20, 20a, 20b gemäß der Erfindung
ermöglicht das
Pumpen von in großer
Tiefe befindlichen Flüssigkeiten
durch die Ausnutzung des Druckes von Druckluft, von Durchsätzen von
praktisch Null bis zum Beispiel zu mehrfach höheren Durchsätzen von
1,5 m3/Std. in Abhängigkeit von der Anzahl übereinander angeordneter
Kammern, wobei dafür
nur Bohrungen mit geringem Durchmesser notwendig sind, was insbesondere
für Bohrungen
mit großer
Tiefe vorteilhaft ist.
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Andererseits erfolgt gemäß der Erfindung
die Einspritzung von Druckluft nur dann, wenn die Kammer oder Kammern 3, 3a, 3b, 3c voll
sind und entleert werden müssen,
um die in dem Drainagerohr 1, 1a, 1b vorhandene
Flüssigkeit
auszustoßen.
Wenn das Drainagerohr 1, 1a, 1b auf Förderhöhe leer
ist, kann es leer bleiben, ohne dass Druckluft benötigt wird.
Dadurch kann viel Druckluft eingespart werden. Außerdem ist
es möglich,
den Verbrauch an Druckluft zu optimieren, indem der in Abhängigkeit
von dem auszustoßenden
Flüssigkeitsvolumen
bestehende Druckluftbedarf genau bestimmt wird.
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Schließlich ermöglicht die Versetzung der oberen
Zone der Kammer 3, 3a, 3b, 3c nach
der Förderung
der Flüssigkeit
aus der Kammer auf den Außendruck
einen erneu ten Eintritt von Flüssigkeit
in die Kammer 3, 3a, 3b, 3c über das
Sperrventil 4, 4a, 4b, 4c ausschließlich durch
das Gewicht der Flüssigkeit
außerhalb
des Drainagerohres 1, 1a, 1b. Dadurch
wird eine Verwendung von Luft bei Unterdruck vermieden, was eine
bedeutende Einsparung in Bezug auf die Bohrausrüstung mit sich bringt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
begrenzt, sondern erstreckt sich auf jede für einen Fachmann offensichtliche
Abänderung
und Variante, wobei sie innerhalb des in den beigefügten Ansprüchen festgelegten
Schutzrahmens verbleibt. Es ist insbesondere möglich, mehrere Drainagerohre
in Reihe zu verwenden, wobei jedes Drainagerohr seine eigene Magnetventilsteuerung
und sein eigenes Magnetventil aufweist, wobei das Magnetventil von
einem einzigen, durch einen Kompressor gespeisten Druckluftvorrat gespeist
wird.