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Vorrichtung zum Abziehen von Wasser aus wasserführenden Schichten
1 >ie Ertirrdtrng bezieht sich auf eine Vorrichtung zürn Abziehen von Wasser entweder
unmittelbar aus (lern l@oelen oder durch 1?indringen in durchlässige Flußbetten.
Seeufer o. dgl. Die Vorrichtung umfaßt einen Schacht oder Senkkasten mit mindestens
einem gelochten Rohr (Siebrohr), das in radialer Richtung vorn Schacht oder Senkkasten
ausgeht, an seinem äu(leren Ende einen kegeligen Kopf trägt und in (lern ein Austragrohr
axial angeordnet ist. In (lern Siebrohr ist in der Nähe des kegeligen Kopfe ein
Viilirungsstück ririt einer Bohrung angeordnet, die dazu bestimmt ist, das eine
Ende des --",ustragrohres aufzunehmen.
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Vorrichtungen dieser Art sind bekannt, jedoch waren die lrislier benutzten
Vorrichtungen ungeeigriet zur Entfernung von feinem Sand und Schlamm, die sich unvermeidlich
in dem Siebrohr sammeln, wenn das Rohr in radialer Richtung in das den Senkkaten
umgebende Erdreich getrieben wird. Der Grund für die L;ngeeignetheit besteht darin,
daß bei den bisher benutzten Vorrichtungen das Austragrohr in die Bohrung des Führungsstückes
eingeschraubt ist. Ist nämlich das Austragrohr erst einmal aus diesem Führungsstück
zurückgezogen, nachdem es in radialer Richtung vorgeschoben war, so kann es nicht
wieder in die mit Gewinde versehene Bohrung eingesetzt werden. Ferner ist es während
der Zeit, in der sich das Siebrohr in dem den Senkkasten umgebenden Erdreich befindet.
in den meisten Fällen unmöglich, zu verhindern, daß
feiner Sand
und Schlamm den kegeligen Kopf in solchem Maße verstopfen, daß, solange sich das
Austragrohr in der Bohrung befindet, kein Sand oder Schlamm durch dieses abgezogen
werden kann. Wenn dieser Fall eintritt, ist es notwendiz, das Austragrohr zurückzuziehen,
und zwar mindestens so weit, daß das durch das Siebrohr hindurchtretende Wasser
den Sand oder Schlamm aus dem Kopf ausspülen kann. Ist der Kopf auf diese Weise
gereinigt worden, so muß das Austragrohr in seine frühere Stellung zurückgebracht
werden, um den vollen Druck des den Kopf und das Siebrohr umgebenden Wassers zum
Eindrücken des feinen Sandes und Schlammes in den Kopf auszunutzen und um Sand und
Schlamm durch das Austragrohr abziehen zu können.
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Bei den bisher bekannten, vorstehend erwähnten Vorrichtungen war es
unmöglich, das Austragrohr in seine frühere Stellung zurückzubringen, in der es
mit seinem Gewinde in das Gewinde der Bohrung eingreift. Erstens sind auf Grund
der beträchtlichen Länge des Siebrohres und auch des Austragrohres geringe Abweichungen
von der Waagerechten unvermeidbar, so daß es praktisch unmöglich ist, die mit Gewinde
versehene Bohrung zum Einschrauben des Austragrohres zu finden. Zweitens wäre es
unmöglich, das Gewinde des Austragrohres der Bohrung des Führungsstückes mit dem
Gewinde passend zusammenzubringen und dann das Rohr zu drehen, um es in den Kopf
hineinzuschrauben, und zwar selbst dann nicht, wenn durch Zufall oder nach langwierigen
Versuchen die Bohrung gefunden würde. Diese Tatsache ist dem Umstand zuzuschreischreiben,daß
die Mittelachsen der Gewindebohrung und des Austragrohres in einem Winkel zueinander
stehen und daß feiner Sand und Schlamm sich im Gewinde festsetzen.
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Die vorstehend erwähnten Nachteile werden in sehr einfacher Weise
durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung behoben, die sich dadurch kennzeichnet,
daß das Führungsstück mit einer kegeligen Bohrung zur Aufnahme und zum axialen Verschieben
des Austragrohres in Richtung gegen den Kopf versehen ist, wobei sich die Bohrung
nach dem Kopf hin verjüngt, so daß ein Anschlag für das Austragrohr zwecks Begrenzung
der Bewegung dieses Rohres nach außen hin gebildet wird.
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Bei der Ausbildung gemäß der Erfindung wirken sich Abweichungen der
Längsachse des Austragrohres gegenüber der Längsachse des Siebrohres beim Einsetzen
des Austragrohres in die richtige Lage nicht störend aus, da die kegelige Bohrung
des Führungsstückes das Austragrohr selbsttätig in die richtige Lage bringt.
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In weiterer Entwicklung der Erfindung ist das Außenende des Austragrohres
in Anpassung an die kegelige Bohrung des Führungsstückes zugespitzt. Die so gebildete
kegelige Endfläche des Austragrohres erleichtert nicht nur das Einführen des Austragrohrendes
in die kegelige Bohrung, sondern sie ergibt auch zugleich im Zusammenwirken mit
dieser Bohrung einen wirksamen Verschluß zwischen der Kegelfläche der Bohrung und
der Umfläche am Ende des Austragrohres. Dieser Verschluß trägt zu einer besseren
Ausnutzung des rund um den Kopf des Siebrohres herrschenden hydrostatischen Druckes
für die Beseitigung des feinen Sandes und Schlammes aus dem Inneren des Kopfes bei.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung 1)cispielsweise dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i einen senkrechten 5,chnitt durch eine Vorrichtung gemäß der
Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. i mit der radialen Anordnung
der Siebrohre, Fig. 3 in größerem Maßstabe einen Teil der \\'ai:d des Senkkastens
im Schnitt mit der \-erschl"ißeiiirichtung der waagerechten Offni:ng. die zur Aufnahme
des Siebrohres mit den zugehörigen Teilen dient, Fig. q. einen Fig. 3 entsprechenden
Schnitt mit dem Siebrohr, dem Austragrohr. den Packöligen. dem Ventilrohr und dem
Ventil in Ai-lreitsstellulig.
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Fig. 5 einen Schnitt durch eine einstellbare Packung, die zwischen
dein Austragrohr und dein Siebrohr liegt, Fig. 6 die Ansicht einer Verbindungshülse,
Fig. 7 die Ansicht verschiedener Ventile zur Regelung des Abzuges von Wasser und
angesammeltem Schlamm, feinem Sand u. dgl..
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Fig. 8, 9 und io einen Teil eines Siebrohres mit dem Austragrohr im
Schnitt und in drei verschiedenen Stellungen, Fig. i i einen Schnitt nach der Linie
i i-i i in Fig. 8 und Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 12-i2 in Fig. 10.
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In den einzelnen Darstellungen und den Fig. i und 2 insbesondere ist
eine Wassersammelanlage veranschaulicht, die in der Nähe eines Stromes 2 liegt und
deren Pumpenhaus i sich oberhalb des Erdbodens ia befindet. Das Pumpenhaus wird
getragen von einem hohlen Schacht oder Senkkasten 3 aus vorzugsweise monolithisch
verstärktem Beton. Das untere Ende dieses Senkkastens ist durch einen Betonboden
4 abgeschlossen. Etwas oberhalb dieses Bodens befindet sich in der Senkkastenwand
eine Anzahl radial angeordneter, vorgegossener Öffnungen 5, durch die radial gerichtete
Siehrolire6 hindurchragen. Jedes Siebrohr ist von einem Kiesbett i i umgeben, das
beispielsweise 1,2 bis i,S m Durchmesser hat. Am inneren Ende jedes dieser Siebrohre
6 ist ein Ventil 7 angeordnet, dessen Spindel 7° am oberen Ende mit eiliem Handrad
7c versehen ist. Dieses wird von der Plattforen 7b aus bedient, die vom Pumpenhaus
i zugänglich ist, so daß je nach Bedarf das eine oder andere Siebrohr 6 oder auch
alle Siebrohre geschlossen Nverden können. Mehrfache Tiefbrunnenpumpen d ragen mit
ihrem Rohrsystem 9° in den Senkkasten 3 hinein, der einen Brunnen darstellt, und
fördern <las Wasser vom Grund des Brunnens in ein Hauptleitungsrohr io.
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Eine solche Anlage wird derart errichtet, daß zunächst der Schacht
oder Senkkasten 3 durch die wasserführende Schicht abgesenkt und dann durch einen
kräftig verstärkten Boden 4 aus Beton a1)-geschlossen wird. Der untere Teil der
Senkkastenwand
ist, wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, mit
vorgegossenen Öffnungen ; für den Durchgang der Siebrohre 6 versehen. Die Fig. 3
und 4 zeigen eine solche Öffnung, die beträchtlich größer ist als der Außendurchmesser
des durch sie hindurchgesteckten Siebrohres. Die Innenfläche der Öffnung 5 ist gewellt
und mit einem entsprechend geformten Futter 31a versehen. Um ein Verstopfen der
Öffnungen 5 während des Absenkens des Senkkastens zu vermeiden, ist jede Öffnung
zeitweise durch herausnehmbare Deckel 32 -(Fig. 3) geschlossen, die in ihrer Lage
durch einen Bolzen 33 gehalten werden. Sollen nach dem Absetzen des unteren Teiles
des Senkkastens Siebrohre durch die @ffnun gen hindurchgesteckt,%i-erden, so entfernt
man die Deckel 32 und setzt eitre Hülse 34 in jede der Öffnungen ein. Dann wird
Beton zwischen Futter 31a und Umfläche der Hülse 34 gegossen, so daß letztere unverrückbar
festgelegt ist, wenn der Beton verhärtet. Daraufhin wird das Gehäuse 37a ohne <las
Ventil 7 mit der Hülse 34 verbunden, nachdem die Öffnung, an welche das Ventil 7
angeschlossen wird, z. B. durch einen Deckel verschlossen und eine Dichtung
39 zwischen den Flansch 36 der Hülse 34 und den Flansch 37 des Gehäuses 37a
eingesetzt worden ist. Das Gehäuse 37" ist durch Bolzen 38 mit der Hülse
34 verbunden. Bevor die Siebrohre 6 durch die Manschette 4o der Dichtung 39 in die
wasserführende Schicht eingeführt werden. sind Verschlußteile 24, 27, die nachstehend
noch näher beschrieben werden, in die entsprechenden Siebrohre eingesetzt worden,
worauf die ersten Siebrohre durch die Öffnungen 5 waagerecht nach außen in die wasserführende
Schicht vorgetrieben werden. Die Verschlußteile 24, 27 verbleiben während der ganzen
Zeit des Vortreibens in den Siebrohren. Der Zweck des Verschlusses besteht darin,
ein Durchtreten von Wasser durch das Innere des Siebrohres in den Senkkasten zu
vermeiden. Die Siebrohre 6, die beispielsweise 2, 5 m Durchmesser haben können,
werden dadurch auf die gewünschte Länge gebracht, daß man verhältnismäßig kurze
Rohrstücke durch die Öffnungen hindurchtreibt und weitere Rohrstücke anschweißt,
ehe die Siebrohre ganz vorgetrieben werden. Das gleiche Verfahren kann bei der Bildung
der Austragrohre 8, auf die nachstehend auch noch näher eingegangen wird, angewendet
werden. Die Austragrohre können später durch Zerschneiden in sehr kurze Teile wieder
entfernt werden. Die Anzahl der Siebrohre 6 richtet sich selbstverständlich nach
Ergiebigkeit an Wasser und den torgefundenen hydrogeologischen Bedingungen.
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Wenn die Siebrohre 6 mit den mit ihnen verbundenen Einrichtungen durch
die Öffnungen 5 getrieben werden, ist es von großer Wichtigkeit, daß der feine Sand
und Schlamm, die sich in der die Siebrohre umgebenden Schicht befinden, aus dieser
Schicht entfernt werden, so daß einverhältnismäßig grobes Kiesbett hoher Durchlässigkeit
erzeugt wird, das vorzugsweise mit einer Stärke von 1.2 m jedes Siebrohr umgibt.
Der feine Sand und Schlamm werden durch die Siebrohre 6 und .\ustragrohre 8 durch
Pumpen oder in einer anderen geeigneten Weise abgezogen. Wenn jedes Siebrohr in
dem gewünschten ?Maße vorgetrieben worden ist, wird das Spülventil 42 durch die
Rohrteile 43 und .44 und den Flansch 45 mit dein Flansch 46 des Gehäuses 37a verbunden.
Dies geschieht durch die Bolzen 38a. Dann kann die letzte Säuberung des Siebrohres
durch das Spülventil 42 zur Entfernung des feinen Sandes und Schlammes, die nach
den Vortriebsarbeiten im Siebrohr zurückgeblieben sind, durchgeführt werden. Dies
ist sehr wichtig, da es ein leichtes Entfernen des Austragrohres gestattet, das
manchmal durch den Sand im Siebrohr verstopft wird. Nach der Säuberungsarbeit werden
die Ventilteile 42, 43 und 44 entfernt. Dann wird das Gehäuse 37a zeitweise abgenommen,
und das Siebrohr 6 wird vor dem Flansch 36 abgeschnitten, wogegen die Verschlußteile
24, 27 und das Austragrohr 8 in ihrer Stellung verbleiben. Das Gehäuse 37a wird
dann wieder mit dem Flansch 36 und das Ventil 7 mit dem Gehäuse 37a verbunden, wie
in Fig. .4 strichpunktiert dargestellt ist. Schließlich werden das Austragrohr 8
und die Verschlußteile 24, 27 entfernt, und ein Deckel (in der Zeichnung nichtveranschaulicht)
wird auf den Flansch 46 gesetzt, um das Gehäuse 37a abzuschließen. Damit sind die
Einrichtungsarbeiten beendet.
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Eine der schwierigsten Aufgaben bei den vorbeschriebenen Einrichtungsarbeiten
besteht darin, die Austragrohre richtig zu führen und sie während der Arbeit in
genauer Gleichachsigkeit mit den zugehörigen Siebrohren zu halten.
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DieseAufgabe ist bei derAusgestaltung der Siebrohre gemäß der Erfindung,
wie in den Fig. 4 bis 12 dargestellt, beachtet worden. Wie aus diesen Figuren hervorgeht,
besteht das Siebrohr 6 im wesentlichen aus einem Rohrteil 14 mit Durchbrechungen
14a und einem kegeligen stromlinienförmigen Kopf 12, der bei 13 abnehmbar mit dem
Rohrteil 14 verbunden und mit Durchbrechungen T5 versehen ist. Die Durchbrechungen
iq.a und 15 sind zweckmäßig so geformt, daß sie an ihrer Innenseite weiter als an
ihrer Außenseite sind.
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Am außenliegenden Ende des Rohrteiles 14 ist angrenzend an den Kopf
12 ein Führungsstück 16 angeordnet, das eine zentrale kegelige Bohrung 17 hat, die
sich nach außen hin verjüngt und durch das Loch 18 die Verbindung mit dem Inneren
des Kopfes 12 herstellt. In einem gewissen Abstand vom Führungsstück 16, jedoch
mit diesem gleichachsig, ist wenigstens ein zweites Führungsstück 20 angeordnet
mit einer Bohrung 22, die sich bis zu einem Loch 21 verjüngt. Das Führungsstück
16 dient vornehmlich als Anschlag für das Austragrohr 8 und außerdem als Führung
und Lager für das äußere Ende dieses Rohres; es liegt zwischen dem Kopf 12 und der
ringförmigen Kammer, die durch den Raum zwischen der Außenwandung des Austragrohres
8 und der Innenwandung des Rohrstückes 14 gebildet wird. Das Führungsstück 2o dient
zur Führung und Lagerung des Austragrohres B. Das innere, rückwärtige Ende des Austragrohres
wird durch eine Anzahl von Verschlußteilen
24 getragen, die durch
Hülsen 27 im Abstand voneinander gehalten «-erden. Diese Hülsen sind mit Flanschen
28 und 29 versehen, die mit den anliegenden Verschlußteilen vernietet sind. Wie
aus Feg. 5 hervorgeht, hat jedes Verschlußstück eine Manschette 26, die den durch
sie hindurchgehenden Teil des Austragrohres8 dicht umschließt und trägt. Jedes \'erSChlüßStück
2:I hat ferner eine äußere 1\Ianschette 25. die dicht schließend an der Innenwandung
des Rohrstückes 14 anliegt. Die Verschlußstücke 2.4 bilden mit den Hülsen 27 zusammen
eine biegsame Kette von Scheiben, die zu einer Einheit zusammengefaßt sind. Diese
Kette nimmt den waagerechten Druck auf, während sie sich zugleich bei radialen Bewegungen
des Austragrohres 8 und des Siebrohres durch Biegen anpaßt. Der Verschluß kann auch
als Ganzes verstellt werden. Um dies zu erreichen, ist er mit einem Auge
30 versehen, an dem ein Seil oder Kabel 31 angreift, das sich nach dein rückwärtigen
Ende des betreffenden Siebrohres 6 erstreckt und durch die Öffnung 5 bedient werden
kann. Es ist selbstverständlich, daß die Länge des Verschlusses in Anpassung an
die jeweiligen Anforderungen lediglich durch Änderung der Anzahl der Verschlußstücke
24 und Abstandhülsen 27 bestimmt werden kann.
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Die Fig. 8, 9 und to veranschaulichen drei verschiedene Stellungen,
die das Austragrohr während der Einrichtungsarbeiten einnimmt. Nach Fig. io ist
das Austragrohr 8 sowohl aus dein Führungsstück 16 als auch aus dem Führungsstuck
20 Zurückgezogen. Es gellt aus dieser Figur hervor, (laß das gesamte Innere des
Siebrohres trei ist, so daß (las Wasser aus der wasserführenden Schicht in das Siebrohr
einströmen kann. Die sich dabei bildenden Wirbel halten den feineren Sand und Schlamm
im Wasser in der Schwebe, wodurch eine wirksame, rasche und gründliche Ausleerung
des Siebrohres durch eine Saugpumpe möglich wird. Diese Ausleerung ist von größter
Wichtigkeit während der Einrichtung der Vorrichtung, da, wie bereits erwähnt, aller
Sand und Schlamm atis der (las Siebrohr umgellenden Schicht abgezogen werden muß,
um ein verhältnismäßig grobes Kiesbett in der Umgebung des Siebrohres zu erhalten.
Es ist klar, daß, wenn auf diese Weise der ganze feine Sand und Schlamm aus dem
das Siebrohr umgebenden Bett entfernt worden ist, kein feiner Sand, Schlamm o. dgl.
sich im Siebrohr ansammeln und dieses veranlassen kann, sich zu senken, durchzubiegen
oder in anderer Weise von der gewünschten waagerechten. Lage abzuweichen.
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Fig. 9 zeigt das Austragrohr in einer Zwischenstellung, in der es
durch das Zwischenstück 2o hindurchragt, jedoch mit seinem vorderen Ende von dem
Zwischenstück 16 entfernt ist. Da die Öffnung 21 etwas größer ist als der Außendurchmesser
des Austragrohres 8, steht das Innere des Siebrohres zwischen dem Führungsstuck
20 und der Spitze des Kopfes 12, wenn auch gedrosselt, mit der Pumpe o. dgl. am
Ende des Siebrohres in Verbindung. während ein freier Durchgang zwischen dein
ge-
nannten Raum und dem Inneren des Austragrohres 8 besteht. Infolgedessen
ist die Trübung des Wassers hierbei geringer, als welTll das Atistragrohr 8 die
Stellung nach Fig. ro einnimmt.
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Fig. 8 zeigt das Austragrolir 9 in seiner <itißeren Stellung, in
der seihe zugespitzte Fliiche i9 in der kegeligen Bohrung 17 des 1,ülirttngsstückes
16 anliegt. Dies ist die normale Stellung des Atistragrohres, wenn das Siebrohr
vorgetrieben wird, d. lt. wenn Sand oder Schlamm vorwiegend in den Kopf 12 eintreten.
In dieser Stellulig des Austragrolires 8 wird der größte Teil des eintretenden Sandes
oder Schlammes rasch aus dein Impf 12 durch (las Rohr8 ausgetragen.
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Aus vorstehendem geht klar hervor, daß das längs verschiebbare Austragrohr
8 im Siebrohr 6 außerordentlich vorteilhaft ist, umwährend der Einrichtuiigsarlleiten
der "ranzen Wassersainmelanlage das Sicl)rolir in die richtige 1_a-e zu bringen.
denn das einstellbare Rohr ` macht cs niöglicli, rasch und wirksam feinen Sand und
Schlamm aus dem Siebrohr abzuziehen. Auch wenn spiiter, nachdem die Anlage seit
einiger Zeit in "h:itigkeit ist, feiner Sand und Schlamm sich durch irgen(lwelche
Umstände in dem Siebrohr ansammeln solltcii. kann das Mohr leicht wieder eingeführt
und in die Stellungen nach den Figuren 9 oder 1o gebracht wurden, um den Sand oder
Schlanun aufzuwühlen und in der vorbeschriebenenWeise zu entfernen. Andererseits
verhindern die V frSCIIIIIßtülle .1o. 24 ttn(1 26 während der I?inrichtungsarbeiten
(ler Wasscrsa innielanlage ein größeres Lecken an den 01)c1-lj;ichen des Rohres.
die finit den Verschlul3teilen :u 1>erührun g stelicii. auch wenn (las Siebrohr
h :ich (licht in gleichachsiger Lage mit der zu@ell@@ri@@en (>ftiiuiig hclindm und
wenn (las Rohr #N' mrlit @<<iliz 1«inzentrisch 1111 Siebrohr 14 liegt.