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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung ist allgemein auf Strömungssteuerungsvorrichtungen
zur Verwendung in Wasserbrunnen oder Wasserbohrlöchern und insbesondere auf
eine Bohrloch-Strömungssteuereinheit zur
Verwendung in Brunnen oder Bohrlöchern
zur Wiederbefüllung,
Injektion und Aquifer-Speicherung/Rückgewinnung gerichtet, wobei
das VoSmart-Ventil (Variable Orifice Selective Monitored Artificial
Recharge Throttle Valve = Drosselventil für künstliche Wiederbefüllung mit
wahlweiser Überwachung
und variabler Ausflussöffnung)
den Durchfluss von Wasser während
Wiederbefüllungsperioden
kontinuierlich reguliert. Während
des Wiederbefüllens wird
das Wasser im Säulen-
oder Sickerrohr gesteuert, um zu verhindern, dass Luft in der Fluidströmung mitgerissen
oder eingefangen wird und in den Aquifer transportiert wird. Mitgerissene
Luft kann sich durch Blockierung des Flusses von Wasser in den Aquifer infolge
von Air-Fouling, Bio-Fouling und Calzitbildung nachteilig auf die
Bemühungen
um Grundwasserneubildung auswirken.
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2. Geschichte
der Erfindung
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Viele
Wasserbezirke und -gemeinden haben die Notwendigkeit und den Wert
der Erhaltung des Wasserpegels und der Speicherkapazität der Aquifere
(Wasser führenden
Schichten), die ihr Trinkwasser liefern, erkannt. Zudem ist es wegen
der hohen Nachfrage und der Schwankung von Angebot und Nachfrage
logisch, eine angemessene Reservekapazität der Wasserspeichereinrichtungen
aufrechtzuerhalten, um großen
Spitzennachfragen, einer Trockenheit und einem explosionsartigen
Zuwachs an neuen Verbrauchern gewachsen zu sein. Eine Reservespeicherkapazität in Grundversorgungseinrichtungen
zur Vorsorge für
solche Ereignisse aufzubauen, ist untragbar teuer und noch schwerer
zu rechtfertigen, weshalb die Grundversorgungseinrichtungen im Allgemeinen
dem Bedarf hinterherhinken.
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Im
Bemühen,
diese Grundversorgungseinrichtungskosten zu verringern, haben Wasserwirtschaftsingenieure
an dem Konzept Interesse gewonnen, in Aquiferen große Volumen
(angestauten) aufbereiteten Wassers während Jahres zeiten, in denen sowohl
Wasser als auch Anlagenkapazität
verfügbar sind,
um zur Wiederbefüllung
von Aquiferen erforderliches Wasser zuzuführen, zu ersetzen oder zu speichern.
Das Konzept des Ersetzens des aus dem Aquifer gepumpten Wassers
oder der saisonalen Speicherung wird Aquifer Storage Recovery (Aquifer-Speicherung/Rückgewinnung)
oder ASR genannt. Dieses Szenario ist eine Alternative zur herkömmlichen
Erweiterung der Grundversorgungseinrichtungen für Wasserversorgung, -aufbereitung, -verteilung
und -speicherung und ist in Gebieten, in denen es technisch durchführbar ist,
durchaus kostengünstig.
Im Allgemeinen ist ein bohrlochbasiertes System oder ein teilweise
bohrlochbasiertes System ein System das die Bohrlöcher sowohl
zur Wiederbefüllung
als auch zur Rückgewinnung
verwenden kann. Bei der Rückgewinnung
ist gegebenenfalls nur eine Desinfektion des Wassers erforderlich.
Wiederbefüllbare
Bohrlöcher
können
durch vorhandene Bohrlöcher
oder durch speziell ausgeführte
wiederbefüllbare
Bohrlöcher
gegeben sein.
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Neben
der Senkung der Einrichtungserweiterungskosten favorisieren weitere
Vorteile die Wiederbefüllungstechnologie.
In Küstenbereichen
können
niedrige Pegel des Aquifer-Wassers das Eindringen von Salzwasser
zulassen, was zur Zerstörung der
Frischwasserversorgung führen
kann. In diesen Bereichen wird durch ausgeglichene Strömungssteuerung
eine Aufhöhung
von wiederbefülltem
Wasser in dem Aquifer platziert, die einen gleichförmigen Vorhang
oder eine gleichförmige
Barriere zwischen dem Salwasser und dem Frischwasser bildet und
dadurch das Eindringen von Salzwasser wirksam verhindert. Von Zeit
zu Zeit kann dieses Wasservolumen verwendet werden, um saisonalen
Spitzennachfragen zu begegnen.
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Solche
Speicherungs- und Wasserressourcentechniken haben sich in Gebieten,
in denen abfallende Grundwasserpegel Quellen geschwächt oder nahezu
unproduktiv gemacht haben, als äußerst vorteilhaft
und kostengünstig
erwiesen.
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Eine
weitere Anwendung dieses Vorrichtungstyps ist die Verwendung bei
der Grundwasserwiederherstellung. In Gebieten, in denen Grundwasservorräte gefährdet sind
oder verschmutzt worden sind, unterstützen Strömungssteuerungsvorrichtungen
das Durchführen
eines wirksamen Programms. Sobald das Wasser extrahiert und behandelt
worden ist, ist dieser Typ einer Strömungssteuerungsvorrichtung
in der Lage, die Strömung
in einer Reihe von wiederbefüllbaren
Bohrlöchern
auszugleichen, um unter gleichmäßigem und
gleichförmigen
Platzieren des Wassers im Aquifer einen gleichförmigen Wasservorhang zu schaffen.
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Das
Bohrlochwiederbefüllen
ist auch dort wirksam, wo wesentliche Reserven notwendig sind, um
im Fall eines katastrophalen Verlustes eines Primärwasservorrats
oder in Gemeinden, wo strategisch angeordnete Reserven erforderlich
sind, um während
des Spitzenbedarfs ein angemessenes Gleichgewicht der Systemflüsse sicherzustellen,
die Systemzuverlässigkeit
zu erhöhen.
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Obwohl
offensichtliche Vorteile bestehen, die durch das Wiederbefüllen vorhandener
Wasserförderbrunnen
oder durch das Bauen von neuen Wasser-Speicherungs-/Rückgewinnungs-Brunnen erzielt
werden, ist in vielen Anwendungen Problemen mit dem Lufteinschluss
im Wiederbefüllungswasser begegnet
worden, die einen Luftpuffer im Aquifer herbeiführen. Der Luftpuffer setzt
die Durchlässigkeit des
Aquifers und dadurch die Wirksamkeit der Wiederbefüllungsvorgänge herab.
Ein solcher Lufteinschluss wird häufig in Gebieten oder an Orten,
wo wenigstens eine von drei Bedingungen vorhanden ist, angetroffen.
Diese Bedingungen können
angetroffen werden, wenn: 1. das Wiederbefüllungswasser eine beträchtliche
Strecke vom Brunnenkopf zum statischen Wasserpegel herunterfallen
muss, 2. der Wiederbefüllungsfluss
relativ schwach ist und 3. die spezifische Ergiebigkeit des Brunnens
relativ hoch ist. Die oben genannten Bedingungen haben zum Herabstürzen von
Wasser im Säulen-
oder Sickerrohr geführt,
wodurch große
Mengen an Luft eingefangen und in den Brunnen und nach außen in den Aquifer
transportiert werden. Die eingefangene Luft kann den Aquifer tatsächlich verstopfen
oder verschließen,
ein Zustand, der als Air-Fouling, das zu einer wesentlich niedrigeren
Durchlässigkeit
und Speicherkapazität
führt,
bekannt ist. Die Antwort, diesem Problem zu begegnen, ist, den Brunnen
durchzupumpen, wodurch ein Teil der verloren gegangenen Ergiebigkeit
wiederhergestellt wird.
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Es
hat von der Öl-
und Gasindustrie entwickelte Strömungssteuerungsvorrichtung
wie beispielsweise Steuereinheiten gegeben, die zur Verwendung beim
Steuern der Kaskadenbildung in Brunnen zur Wiederbefüllung, Injektion
und Aquifer-Speicherung/Rückgewinnung
nicht geeignet sind. Eine zur Verringerung des Lufteinschlusses
verwendete Alternative beinhaltet die Verwendung von mehreren kleinen
Injektionsrohren zum Platzieren des Wassers im Aquifer. Eine solche
Alternative ist in Brunnen, die Brunnenringe großen Durchmessers und Brunnenfilter
verwenden, möglich.
Dieses System ist teuer und im Allgemeinen zur Nachrüstung von
vorhandenen Brunnen nicht geeignet.
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Das
US-Patent Nr. 4.691.778 offenbart eine federbetätigte Durchflusssteuereinheit
mit einem inneren zylindrischen Element, das durch Federn vorbelastet
ist, um Ventilanschlüsse
zu öffnen
und schließen,
sowie ein steuerdrahtbetätigtes
Hülsenelement
60. In diesem Patent gibt es keine Steuerung für zwangsläufige Strömungsführung. Das US-Patent Nr. 5.618.002
offenbart ein doppelt wirkendes Ventil, das in einem Bohrlochrohr
angeordnet ist, jedoch versperrt und behindert das Ventil selbst
den Abwärtsfluss
von Wasser im Rohr. Das US-Patent Nr. 5.503.363 offenbart ein Ventil
mit variabler Ausflussöffnung
in einem Rohr, jedoch versperrt und behindert das Ventil den Abwärtsfluss
von Wasser im Rohr.
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Die
Erfindung stellt eine Bohrlochströmungssteuerung bereit, wie
sie in Anspruch 1 beansprucht wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung ist auf eine Bohrloch-Strömungssteuerungsvorrichtung
zum kontinuierlichen Regulieren der Strömung von Wasser während der Wiederbefüllung, Injektion
oder Aquifer-Speicherung/Rückgewinnung
gerichtet. Während
der Wiederbefüllung
wird die Strömung
gesteuert, um kaskadenartig herabstürzendes Wasser, das andernfalls
zu einem Air-Fouling oder einer Aquifer-Verstopfung durch Lufteinschluss führen würde, zu
verhindern. Die Ausführungsform
umfasst zwei konzentrische Zylinder oder rohrförmige Elemente, wovon eines Durchflusssteuerungsanschlüsse hat
und das andere mit dem Hydraulikaktuatorabschnitt verbunden ist und
mit diesem wahlweise bewegt wird, wodurch die Strömung durch
die Anschlüsse
durch Verändern
deren Größe eingestellt
wird.
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Das
innere rohrförmige
Element mit den Steueranschlüssen
ist stationär,
während
das andere rohrförmige
Element durch Hydraulikdruck in dem doppelt wirkenden Hydraulikaktuatorabschnitt
vertikal bewegt wird. Der Hydraulikaktuator wird durch zwei Kapillarrohre
vom Brunnenkopf aus durch einen Elektromagneten oder ein manuell
betätigtes
Dreistellungs-Vierwege-Steuerventil, das mit einem Durchflusssteuerventil
hintereinander geschaltet ist, gesteuert. Der Hydraulikdruck wird
durch eine elektrisch angetriebene Pumpe zugeführt. Die Arbeitsgeschwindigkeit
wird durch manuelles oder automatisches Einstellen des Hydraulikfluid-Durchflusssteuerventils
festgelegt. Das Magnetventil kann lokal oder durch ein Fernsteuerungs-
und Datenerfassungssystem (SCDA, Supervisory Control and Data Acquisition)
von einem fernen Ort aus gesteuert werden.
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Die
Vorrichtung ist nach einer von drei Möglichkeiten verbunden: erstens
indem sie unterhalb einer vertikalen Turbinenpumpe und oberhalb
eines Fußventils
installiert ist, einer Konfiguration, die für eine gleichzeitige Erzeugung
während
der Wiederbefüllung
aufgebaut ist, zweitens indem sie oberhalb einer Tauchpumpe und
eines Rückschlagventils
installiert ist und drittens indem sie mit dem unteren Ende des
Injektorrohrs verbunden ist, wobei sie an ihrem unteren Ende verschlossen
ist.
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In
Doppelzweckbrunnen, die sowohl für
die Wasserförderung
als auch für
die Wiederbefüllung verwenden
werden, (auch als Aquifer-Speicherungs- und -Rückgewinnungsbrunnen oder ASR-Brunnen bekannt)
ist die Vorrichtung an der Grundfläche der Pumpensäule genau
unterhalb der Pumpenschalen und oberhalb des Fußventils/Saugkorbs installiert. Diese
Anwendung ist für
eine gleichzeitige Erzeugung während
der Wiederbefüllung
bestens geeignet; die Pumpe wird während der Wiederbefüllung gedreht,
und der Motor wird zu einem Elektrizität erzeugenden Generator. Eine
zweite Anwendung ist jene, bei der die Vorrichtung oberhalb einer
Tauchpumpe und eines Rückschlagventils
installiert ist. Während
der Wiederbefüllung
sind die Pumpe und der Motor stationär. In Einzweck-Brunnen zur Wiederbefüllung oder
Injektion ist die Vorrichtung bei verschlossenem unterem Ende mit
dem Boden eines Sickerrohrs verbunden und in die Nähe des Brunnensiebs
gesetzt.
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Die
Hauptaufgabe der Vorrichtung ist das Schaffen einer Bohrlochströmungssteuerung
zur Verwendung bei Brunnen oder Bohrlöchern zur Wiederbefüllung, Injektion
und Aquifer-Speicherung/Rückgewinnung
(ASR), bei denen die Strömung des
Wiederbefüllwassers
erleichtert und gesteuert wird, um einen großen Teil des Air-Fouling oder
der Brunnenverstopfung durch die Luftpufferform des Lufteinschlusses
zu beseitigen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist das Schaffen einer Bohrlochströmungssteuerung
für Wiederbefüllungs-,
Injektions- und ASR-Brunnen, die so gestaltet ist, dass sie in vorhandene
oder neue Brunnen eingebaut werden kann, um den Lufteinschluss,
der normalerweise mit Wiederbefüllungsvorgängen verbunden
ist, zu verringern.
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Es
ist gleichfalls eine Aufgabe dieser Erfindung eine einfache, haltbare
und kostengünstige Strömungssteuerung
zu schaffen, um die Strömung hydrau lisch
zu regulieren und dabei eine Strömungsmessvorrichtung
(ein Strömungsmessgerät) zu überwachen,
die eine gewünschte
Brunnenströmung
sicherstellt, die so eingestellt werden kann, dass die statischen
Drücke
und die Betriebsdrücke,
die in verschiedenartigen Umgebungen angetroffen oder erwartet werden,
eingehalten sind.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Bohrlochströmungssteuerung
zu schaffen, die einen Luftpuffer in Wiederbefüllungs-, Injektions- und ASR-Brunnen,
worin geringfügige
Verstellungen des Durchflusses wahlweise vom Brunnenkopf aus reguliert
werden können,
beseitigt.
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Der
Begriff "mitgerissene
Luft" ist ein technischer
Begriff, der den in einem Wasserfall eintretenden Vorgang beschreibt.
In diesem Fall tritt der Wasserfall innerhalb des Sickerrohrs eines
Brunnens zur künstlichen
Speicherung und Rückgewinnung
(ASR) oder eines wiederbefüllbaren
Bohrlochs auf. Es ist daher eine weitere Aufgabe dieser Erfindung,
zu verhindern, dass mitgerissene Luft die Strömung des Wiederbefüllungswassers
behindert.
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Die
Fernsteuerungs- und Datenerfassungssteuerung (SCDA-Steuerung) der
Vorrichtung kann viele Formen besitzen, die vom gewünschten
Komplexitätsgrad
abhängen.
Ein Minimalsystem kann aus einem Drucksensor am Brunnenkopf als
Steuervorrichtung zum Aufrechterhalten eines Mindestdrucks und aus
einem Durchflussmesser bestehen. Der Drucksensor wird verwendet,
um einen Wasserüberdruck
am Brunnenkopf von mindestens 5–10
psi (3,5·103–7·103 Pa) aufrechtzuerhalten. Der Wasserzähler dient
zum Überwachen
und Steuern der Wasserdurchflussmenge durch das System und wird durch
ein Ventil gesteuert. Der Drucksensor wird durch das SCDA-System
mittels geeigneter elektronischer Signale, die für inkrementelle Verstellungen zum
Aggregat geschickt werden, überwacht.
Das Aggregat steuert den Hydraulikelektromagneten und dann das Ventil
mittels Hydraulik, Verbindungsfluid und Schläuchen. Ein einmaliges Merkmal
des Hydraulikaggregats ist ein gemäß der Erfindung gestaltetes
Rückschlagventil
mit Vorsteuerung. Dieses Merkmal hält das zur Steuerung des Rückschlagventils
verwendete Hydraulikfluid unbeweglich, wenn sich das Magnetventil
in der Mittelstellung befindet oder wenn das Aggregat ausgeschaltet
ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung besteht die Abfolge des Startens des
Systems darin, mit dem Ventil in der geschlossenen Stellung zu beginnen,
dann das Sickerrohr mit Wasser zu füllen und danach das Verbindungs rohrleitungssystem mit
Druck zu beaufschlagen. Dies lässt
die Luft innerhalb des Sickerrohrs durch ein Vakuumventil für Luft am
Brunnenkopf entweichen. Das Ventil kann nun manuell oder durch die
SCDA-Steuerung so verstellt werden, dass die Soll-Durchflussmenge
erreicht und beibehalten wird.
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Während Zeiten,
in denen das Ventil nicht eingestellt wird, ist das Aggregat normalerweise
ausgeschaltet oder durch das SCDA-System in den Standby-Modus versetzt.
Wenn das Ventil eingestellt werden muss, wird das Aggregat eingeschaltet
und werden Einstellungen vorgenommen, um durch Überwachen des Durchflussmessers
mit dem SCDA-System den Wasserdurchfluss festzusetzen oder auf den
Anfangswert zurückzustellen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht eines Brunnenwiederbefüllungs-Drosselventils gemäß der Erfindung
in einer geöffneten
Stellung.
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2 ist
eine Schnittansicht durch einen ASR-Brunnen, die den Ort des Brunnenwiederbefüllungs-Drosselventils
zeigt, das unterhalb einer vertikalen Turbinenpumpensäule und
oberhalb eines Fußventils
in einer Installation, die für
gleichzeitige Erzeugung mit einer vertikalen Turbinenpumpe verwendet
wird, angebracht ist.
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3 ist
eine Schnittansicht durch einen ASR-Brunnen, die den Ort des Brunnenwiederbefüllungs-Drosselventils
oberhalb einer Tauchpumpe und einem Rückschlagventil zeigt.
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4 ist
eine Schnittansicht durch einen Injektionsbrunnen, die ein Einbau-Brunnenwiederbefüllungs-Drosselventil
am Boden eines Sickerrohrs in der Nähe der Oberseite eines Brunnensiebs
zeigt.
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5 ist
eine schematische Darstellung einer gemeinsam mit der vorliegenden
Erfindung verwendeten Hydrauliksteuerschaltung.
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6 ist
eine schematische Darstellung eines Aggregats und eines Elektromagnet-Steuerventils,
die gemeinsam mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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7 ist
eine schematische Darstellung, die allgemein zeigt, wie ein Fernsteuerungs-
und Datenerfassungssystem (SCDA) ein Brunnenwiederbefüllungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung steuert.
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Genaue Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Um
die Aufmerksamkeit zuerst auf 1 zu richten,
zeigt diese die Ausführungsform
dieser Erfindung, ein Drosselventil für künstliche Wiederbefüllung mit
wahlweiser Überwachung
und variabler Ausflussöffnung
(Variable Orifice Selective Monitored Artificial Recharge Throttle
(VoSmart) valve). Die 2, 3 und 4 zeigen
die verschiedenen Anwendungskombinationen für diese Ausführungsform. 5 zeigt
schematisch das als Steuervorrichtung und Hydraulikfluidleistung
verwendete Hydrauliksystem. Diese Vorrichtung, das VoSmart-Ventil, wird
unter hydraulischem Überdruck
betätigt
und ist, wenn es nicht betätigt
wird, hydraulisch blockiert. Im Fall eines Verlustes von Hydraulikfluid
in einer der Hydraulikleitungen bleibt das Ventil in der zuletzt
eingestellten Stellung oder betriebssicheren Stellung, wobei sich
das Ventil im Fall eines Verlustes von Hydraulikfluid in beiden
Hydraulikleitungen langsam schließt. Das Hydraulikfluid ist
Propylenglykcol oder ein anderes Fluid, das im Fall seines Verlustes
keine Umweltgefahr darstellt. Das VoSmart-Ventil ist allgemein mit
dem Bezugszeichen 1 bezeichnet und ist als ein Rohrabschnitt 10 mit
einem oberen Ende 20a und einem unteren Ende 20b konfiguriert.
Dazu enthält die
Vorrichtung Fluidleitungen 9a und 9b, die Hydraulikfluid
unter Druck an den doppelt wirkenden Hydraulikaktuatorabschnitt 5 des
Ventils abgeben, der den Drosselabschnitt 6 bewegt, der
als Hülse über den "D"-Öffnungen 8 gestaltet
ist, die während
des Wiederbefüllungsvorgangs
den Wasserfluss durch die Ausflussöffnungen steuern. Die Leitung 9a ist
mit einer Kammer 5a verbunden, um den Drosselabschnitt 6 anzuheben,
während
die Leitung 9b mit der Kammer 5b verbunden ist,
um den Drosselabschnitt 6 nach unten zu schieben. Wenn
die Pumpe betrieben wird, ist das Ventil 1 in der geschlossenen
Stellung 7. Wenn das VoSmart-Ventil in Verbindung mit einer
Pumpe verwendet wird, besitzt es eine Strömungssperreinrichtung in Form
eines Rückschlagventils 36 an
dem in 1 angegebenen Ort 3a. In der dedizierten
Wiederbefüllungsanwendung
von 4 ist die Strömungssperreinrichtung
ein am Ort 3 installierter Blindflansch.
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Wie
in den 2–4 zu
erkennen ist, ist das Wiederbefüllungsrohr
mit einer Quelle von mit Druck beaufschlagtem Wasser verbunden (Verbindungsrohr 35 von 5).
Wie im "Hintergrund
der Erfindung" dargelegt
worden ist, ist es notwendig, eine Kaskadenbildung zu vermeiden,
wenn das Wiederbefüllungsrohr
gefüllt
gehalten werden soll, was durch Einstellen des Drosselabschnitts 6 des
Ventils vollzogen wird.
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Das
Ventil kann innerhalb des Entwurfsbereichs eingestellt werden, indem
ein Durchflussüberwachungsmittel
oder ein Durchflussmesser, der Teil des normalen Rohrleitungssystems
am Brunnenkopf ist, beobachtet wird. Das Messgerät wird auch verwendet, um den
Durchfluss von Wasser während
des Pumpens oder des Wiederbefüllens
zu bemessen und aufzuzeichnen. Die anfängliche Pumpleistung und die
Wiederbefüllungsmenge
werden durch einen Geologen zum Zeitpunkt des Bohrens anhand von Pumpentests
und Aquifer-Testdaten
bestimmt. Um das VoSmart-Ventil zu betätigen, wird das Hydraulikaggregat 27 (6)
eingeschaltet und der Schalter, der das Elektromagnet-Steuerventil 25 betätigt, in
die geschlossene oder geöffnete
Stellung gedrückt,
das Hydraulik-Richtungssteuerventil 22 durch eine elektrische
Steuerung 26 aus der verriegelten Stellung verstellt und
das Hydraulikfluid durch die Pumpe 23, 5,
durch die Kapillarleitungen 9, 5, 1,
gezwungen, wobei aus dem Behälter 24 Fluid
in eines der Kapillarrohre 9, 5, 1,
geleitet wird und in dem anderen Kapillarrohr 9 Hydraulikfluid
zum Hydraulikspeichertank 24, 5, zurückgeführt wird;
das Ventil 1, das den Drosselabschnitt 6 verschiebt,
um die Größe der "D"-Anschlüsse 8 zu
vergrößern oder
zu verkleinern, wird betätigt.
Die Arbeitsgeschwindigkeit wird durch Einstellen des Geschwindigkeitssteuerventils 21, 5,
festgelegt.
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Bedingt
durch die Nassumgebung, in der dieses Ventil arbeitet, sind die
Bestandteile des Ventils 1, 1, aus gegen
Korrosion hochbeständigem Stahl
gefertigt. Das Säulenrohr 2 und
das Rückschlagventil
oder der Blindflansch 3 sind aus Werkstoffen gefertigt,
die für
Säulenrohre,
Rückschlagventile
oder Blindflansche normalerweise verwendet werden.
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7 zeigt
das Steuerungssystem zum Beseitigen von im Innenraum des Sickerrohrs 2 mitgerissener
Luft eines Wiederbefüllungsbrunnens
zur künstlichen
Speicherung und Rückgewinnung
(ASR). Wie im Hintergrund der Erfindung betont worden ist, kann
mitgerissene Luft schädliche
Auswirkungen haben und den Fluss von Wiederbefüllungswasser nahezu stoppen.
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Die
Fernsteuerungs- und Datenerfassungssystemsteuerung (SCDA-Steuerung) des Systems kann
viele Formen besitzen, die vom gewünschten Komplexitätsgrad abhängen. Ein
solches System kann einen Drucksensor 30, der den Druck
am Brunnenkopf 32 überwacht,
um als Steuervorrichtung zum Aufrechterhalten eines Mindestdrucks
zu dienen, sowie einen Durchflussmesser 34 umfassen. Der
Drucksensor 30 kann in einem Verbindungsrohr 35 angeordnet
sein, um einen Wasserüberdruck
am Brunnenkopf 32 von mindestens 5–10 psi zu überwachen. Der Wasserzähler 34 dient
dem Überwachen und
Steuern der Wasserdurchflussmenge durch das System, die durch das
Ventil 1 gesteuert wird. Der Drucksensor 30 wird
durch eine SCDA-Steuereinheit 36 mittels geeigneter elektronischer
Signale, die für inkrementelle
Verstellungen zum Aggregat 38 (das einen Motor und eine
Pumpe umfasst) geschickt werden, überwacht. Das Aggregat 38 steuert
den Hydraulikelektromagneten 25 und somit das Ventil 1 durch
Pumpen eines Hydraulikfluids in Schläuchen 9a und 9b.
Das Hydraulikaggregat 38 umfasst vorzugsweise ein Rückschlagventil 40 mit
Vorsteuerung. Dieses Merkmal hält
das Hydraulikfluid unbeweglich, wenn sich das Richtungsmagnetventil 22 in
der Mittelstellung befindet oder wenn das Aggregat 38 ausgeschaltet
ist.
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Die
Abfolge des Startens des Systems besteht darin, das Ventil 1 in
der geschlossenen Stellung zu haben. Das Sickerrohr 2 wird
mit Wasser gefüllt
und das Verbindungsrohrleitungssystem 35 mit Druck beaufschlagt.
Dies lässt
die Luft innerhalb des Sickerrohrs 2 durch ein Vakuumventil
für Luft 40 am Brunnenkopf 32 entweichen.
Das Ventil 1 wird dann manuell oder durch die SCDA-Steuereinheit 36 so verstellt,
dass die Soll-Durchflussmenge erreicht und beibehalten wird.
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Während Zeiten,
in denen das Ventil 1 nicht eingestellt wird, ist das Aggregat 38 normalerweise ausgeschaltet
oder durch die SCDA-Steuereinheit 36 in den Standby-Modus
versetzt. Wenn das Ventil 1 eingestellt werden muss, wird
das Aggregat 38 eingeschaltet und Einstellungen werden
vorgenommen, um durch Überwachen
des Durchflussmessers 34 mit der SCDA-Steuereinheit 36 den
Wasserdurchfluss festzusetzen oder auf den Anfangswert zurückzustellen.
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Die
gesamte Offenbarung aller im Vorgehenden und im Nachfolgenden zitierten
Anmeldungen, Patente und Veröffentlichungen
der entsprechenden US-Anmeldung
Ifd. Nr. 08/871.652, eingereicht am 9. Juni 1997, sind hiermit in
ihrer Gesamtheit durch Verweis aufgenommen.