DEB0014538MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 12. April 1951 Bekanntgemacht am 12. Juli 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
Es ist bekannt, wasserführende Schichten mittels in radialer Richtung von einem vertikalen Schacht
ausgehender horizontaler Filterrohre anzubohren, die an ihrem äußeren Ende einen mit SpülöfFnungen
versehenen Bohrkopf tragen und mittels einer hydraulischen Presse in das Erdreich vorgetrieben
werden. Innerhalb des Filterrohres ist ein Rohr zum Abführen von feinem Sand und Kies
vorgesehen, der durch die Spülöffnungen des Bohrkopfes infoiges des hydrostatischen Druckes des
Grundwassers eingespült wird. Hierbei dienen die Filterrohre gleichzeitig als Bohrrohre und müssen
zur Übertragung des von der hydraulischen Presse ausgeübten Bohrdruckes starkwandig ausgebildet
sein und aus hochwertigem Werkstoff,, wie Stahl usw., bestehen. Derartig hochwertige und starkwandige
Filterrohre sind jedoch kostspielig und verteuern die Wassergewinnungsanilage erheblich,
da von einem Schacht eine größere Anzahl Filterrohre ausgehen, die viel'fach eine beträchtliche
Länge bis zu 100 m und mehr haben.
Die Erfindung bezweckt, die Kosten für die Herstellung einer derartigen Wassergewinnungsanlage
zu verringern und die Verwendung von dünnwandigen Filterrohren zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß .der Erfindung dadurch
gelöst, daß das Spülrohr zusammen mit dem Filterrohr in einem Arbeitsgang in die Grund-
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wasserschicht getrieben wird, worauf es nach
Fertigstellung der Bohrung von dem Bohrkopf und dem Filterrohr gelöst und, wieder in den Schacht
zurückgezogen wird.
, Der z. B. von einer hydraulischen Presse erzeugte Vorschubdruck wirkt hierbei nur auf das
Spülrohr, und das Filterrohr ist daher von diesem. Druck entlastet und kann dünnwandig ausgebildet
sein, so daß namentlich bei großer Länge der
ίο Horizontalbohrungen der Werkstoffaufwand für
die Filterrohre erheblich verringert und die Kosten der Bohrung herabgesetzt werden. Die Filterrohre
bestehen aus einzelnen Rohrschüssen, die im Sinne der Erfindung nacheinander durch das mit einer
Mitnehmervorrichtung versehene Spülrohr vorgetrieben werden. Nach dem Einbringen sämtlicher
Filterrohrschüsse kann diese Mitnehmervorrichtung durch Zurückziehen des Spül'rohres in einfacher
Weise von dem Filterrohr gelöst werden.
zo Bei der zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Vorrichtung ist das lösbar
mit dem Bohrkopf verbundene Spülrohr mit einer aus Klinken bestehenden Mitnehmervorrichtung
versehen, deren Klinken beim Vortrieb des Spülroihres
in die Verbindungsmuffen der einzelnen Filterrohrschüsse einrasten. Eine derartige Mit-.
nehmervorrichtung ermöglicht in einfacher Weise einen Vortrieb der Filterrohre und deren Eindrücken
in die Grundwasserschicht, wobei die dünnwandigen Fälterrohre wegen ihres geringen
Gewichts den Transport und die Handhabung bedeutend erleichtern. Da die Filterrohre keiner
Druckbelastung ausgesetzt sind, können sie auch einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben,
, so daß ihr Reibungswiderstand nur gering ist. Die die einzelnen Filterrohrschüsse miteinander verbindenden
Muffen sind an der Innenwand zweckmäßig mit einer Raste, Kerbe od. dgl. für den
Eingriff der Klinken versehen, die zweckmäßig von einer auf dem Spülrohr sitzenden Buchse getragen
sind. Diese dient gleichzeitig auch zur Versteifung des Spülrohres, so daß dieses vor dem
Ausknicken, z. B. beim Auftreffen des Bohrkopfes auf Steine, harte Schichten usw. geschützt wird.
Die Verbindung der einzelnen Filterrohrschüese durch diese gleichzeitig als Mitnehmerkopf dienende
Muffe erspart auch ein Verschweißen oder Verschrauben der Filterrohrschüsse, da die Enden der
Rohrschüsse nur auf die Muffe geschoben und mit dieser, z. B. durch Stifte, verbunden zu werden
brauchen.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der Zeichnung. Diese zeigt in
Fig. ι den Längsschnitt eines mit horizontalen
Filterrohren versehenen Schachtbrunnens,
Fig. 2 einen waagerechten Schnitt,
Fig. 3 im Schnitt die Schachtwand mit eingeführtem Filterrohr,
Fig. 2 einen waagerechten Schnitt,
Fig. 3 im Schnitt die Schachtwand mit eingeführtem Filterrohr,
Fig. 4 das vordere Ende des Filterrohres mit Bohrkopf im Längsschnitt.
Gemäß Fig. 1 und 2 ist die zylindrische Wand
des in das Erdreich abgeteuften vertikalen Schachtbrunnens mit mehreren, z. B. vier radial verlaufenden'
horizontalen Filterrohren 2 durchsetzt, die in der Schachtöffnung 3 mittels der in Fig. 3
dargestellten Dichtungseinrichtung geführt sind. Die Filterrohre 2 sind innerhalb des Schachtbrunnens
durch ein Absperrorgan, ζ. B. einen Schieber 4, verschlossen und stehen mit der zur
Förderpumpe nach über Tage führenden Steigleitung in Verbindung.- ' '
Vor Beginn einer Horizontalbohrung wird in die durch eine dünne Wand 8 abgeschlossene
Schachtöffnung 3 die in Fig. 3 dargestellte Abdichtung angebracht, die aus einer Stopfbuchse 5 und
einem mit, einem kugelförmigen Ansatz versehenen Kammerrohr 6 besteht. Dieses ermöglicht eine gelenkige
Abstützung des Filterrohres 2, das in der Schachtöffnung13 zusätzlich durch mehrere geschlitzte
Tragscheiben 7 abgestützt ist.
Das in das Kammerrohr 6 eingeführte Filterrohr 2 ist aus einzelnen Rohrschüssen zusammengesetzt,
von denen der vordere Rohrschuß den Bohrkopf 9 trägt. Gemäß Fig. 4 ist der Bohrkopf 9
an seiner Oberseite mit Öffnungen iofl und an
' seiner1 Unterseite mit Öffnungen ioft versehen. Das
Filterrohr 2 umschließt das Spülrohr 11, dessen vorderes Ende drehbar in eine entsprechende
Längsausnehmung des Bohrkopfes 9 eingesetzt und in Höhe der Spülöffnungen io„, iofc mit Löchern
versehen ist. ,
Auf das Spülrohr 11 wirkt eine nicht dargestellte, über Tage angeordnete hydraulische
Presse, durch die beim Einsetzen des Gerätes der Bohrköpf 9 mit dem Filterrohr 2 über das Spülrohr
11 zunächst durch die dünne Verschlußwand 8 und hierauf in die. wasserhaltige Kies- und Sandschieht
gedrückt wird.
Die einzelnen Rohrschüsse des Filterrohres 2 sind jeweils durch eine Muffe 17 miteinander verbunden,
die an ihrer Innenseite eine Raste aufweist, in die Klinken 15 der auf dem Spülrohr 11
angebrachten Mitnehmervorrichtung durch den Druck der Feder 16 eingreifen. Durch den auf das
Spülrohr 11 ausgeübten Vorschub wird das Filterrohr
2 infolgedessen mitgenommen. Diese Mitnehmervorrichtung wird jeweils beim Ansetzen
eines neuen Filterrohrschusses auf das Spülrohr 11 gesetzt, so daß auch bei großer Länge der Horizontalbohrung
sämtliche Filterrohrschüsse gleichmäßig mitgenommen werden, ohne daß diese dem Vorschubdruck ausgesetzt sind, der von dem
Spülrohr 11 allein auf den Bohrkopf 9 übertragen wird.
Jede Mitnehmervorrichtung 15, 16, 17 ist vorn
durch eine Gummidichtung 18 gegen den Bohrkopf 9 abgedichtet, so daß ein Wassereinforuch in
den Schacht ι verhindert wird. Die von den
Klinken 15, Feder 16, Verbindungsmüffe 17 und
Gummidichtung 18 gebildete Mitnehmervorrichtung wird in einer der Anzahl der Filterrohrschüsse
entsprechenden Zahl auf dem Spülrohr 11 vorgesehen. , " . .
Der von dem Spülrohr 11 vorgetriebene Bohrkopf
9 kann beim Fortschreiten der Bohrung so gesteuert werden, daß bei geneigter Bohrung die
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oberen Öffnungen iofl und beim Steigen der
Bohrung die unteren Öffnungen io& den Spülstrom
aufnehmen. Dieses -Steuern kann mittels 'eines am Bohrkopf angeordneten elektrischen Meßwertgebers
12 bewirkt werden, der die jeweilige Richtung der Bohrung dem 'Bedienungspersonal im
Schacht anzeigt, das je nach der Anzeige das ■ Druckrohr 11 um jeweils 450 nach oben oder unten
dreht und dadurch das Druckrohr 11 mit den oberen oder unteren Spülöffnungen ioa bzw. iob
verbindet. Dadurch wird durch den hydrostatischen Druck des Grundwassers der Sand oberhalb oder
unterhalb des Bohrkopfes abgespült, wodurch die jeweils gewünschte Bohrrichtung erhalten werden
kann.
Um während des Bohrvorganges eine Abführung des Wassers zu ermöglichen, wird der vordere
Rohrschuß des Filterrohres 2 nach gewissen Bohrstrecken unter gleichzeitigem Verschließen der
Spülöffnungen ioß, 1O6 des Bohrkopfes 9 durch
Verdrehen des Spülrohres 11 um 900 in Verbindung mit den hierin vorgesehenen Löchern 14
gebracht, die beim normalen Bohrvorschub durch eine das Spülrohr 11 teilweise umschließende
Hülse 13 verschlossen sind. Das Grundwasser spült daher den feinen Sand durch das Filterrohr 2 und
die dann geöffneten Löcher 14 in das Spülrohr 11,
das den Sand in den Schacht abführt. Auf diese Weise wird um das Filterrohr ein Kiesfilter geschaffen,
dessen Korngröße und Durchlässigkeit den bei vertikalen Rohrbrunnen verwendeten Filtern entspricht.
Nach Beendigung der Bohrung wird das Spülrohr 11 zurückgezogen, wodurch die Klinken 15
sämtlicher auf dem Spülrohr 11 befindlicher Mitnehmervorrichtungen
aus den Einkerbungen der Verbindungsmuffen 17 ausrasten. Es kann dann
das Spülrohr 11 mit allen Mitnehmervorrichtungen und Gummidichtungen in den Schacht zurückgeführt
und abgebaut werden, während in der Grundwasserschicht nur der Bohrkopf 9 und das
durch die Muffen 17 zusammengehaltene Filterrohr 2 verbleiben.
Zum Schluß werden die Absperrorgane 4 an den in den Schacht 1 ragenden Enden der Filterrohre 2
angebracht und an die Steigleitung angeschlossen, worauf die Wasserförderung einsetzen kann.
Das Verfahren gemäß der Erfindung hat neben der Ermöglichung dünnwandiger Filterrohre den
Vorteil, daß die gleichzeitig mit dem Vortrieb des Spülrohres vorgetriebenen Filterrohre mit geringem
Arbeits- und Kostenaufwand angebracht werden können. Außerdem werden die bisher, erforderlichen
zusätzlichen Arbeiten, wie Verschweißen oder Verschrauben der Rohrschüsse sowie
schwere Transporte erspart. Das Spülrohr wird ferner durch die in der Anzahl der Filterrohrschüsse
vorgesehenen Mitnehmervorrichtungen vielfach abgestützt und erhält dadurch eine zusätzliche
Führung, die auch eine Knickung des zugleich als Druckgestänge dienenden Spülrohres verhindert.
Claims (6)
1. Verfahren zum Anbohren wasserführender
Schichten 'mittels in radialer Richtung von einem vertikalen Schacht ausgehender hori-.
zontaler Filterrohre, an deren äußerem Ende sich ein mit Spülöffnungen versehener Bohrkopf
befindet und die ein zum Abführen von Sand u. dgl. dienendes Spülrohr umschließen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Spülrohr (11) zusammen mit ■ dem Filterrohr (2) in einem
Arbeitsgang in die Grundwasserschicht getrieben wird, worauf es nach Fertigstellung der
Bohrung von dem Bohrkopf (9) und Filterrohr (2) gelöst und wieder in den Schacht (1)
zurückgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das in Rohrschüsse unterteilte Filterrohr (2) während seines Vortreibens über eine Mitnehmervorrichtung (15,
16, 17) mit dem Spülrohr (11) gekuppelt wird,
auf das der Vorschubdruck ausgeübt wird und ■das nach dem Einbringen sämtlicher Rohrschüsse
des Filterrohres (2) durch Zurückziehen von dem im Erdreich verbleibenden Filterrohr entkuppelt wird.
3. Vorrichtung 'zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Spülrohr (11) mit einer Mitnehmervorrichtung (15, 16, 17) versehen ist,
deren Klinken beim Vortrieb des Spülrohres (11) in die einzelnen Rohrschüsse des Filterro'hres
(2) miteinander verbindende Muffen (17) einrasten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinken (15) der am
Spülrohr (11) angeordneten Mitnehmervorrichtungen
unter dem Druck einer Feder (16) stehen, die die Klinken (15) beim Aufschieben
der Filterrohrschüsse zum Einrasten in deren Verbi'ndungsmuffe (17) bringt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Spülrohr (11) drehbar im Bohrkopf (9) eingesetzt und mit Spülöffnungen
des Spülrohres (11) in Verbindung steht, das in der Länge des vorderen Filterrohrschusses
Löcher. (14) aufweist/ die beim Bohrvorgang durch eine an. dem Bohrkopf (9)
befestigte Hülse (13) verschlossen und während des Nachentsandungsvorganges durch Verdrehen
des Spülrohres (11) geöffnet werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Bohrkopf (9) eine elektrische
Vorrichtung (12) zum Anzeigen der jeweiligen Richtung der Bohrung vorgesehen ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 687 049;
schweizerische Patentschrift Nr. 270 773 ;
Zeitschrift »Das Gas- und Wasserfach«, 1950, Heft 10, 'S. 134, 135, Aufsatz »Neue Wege in der
Wassergewinnung«.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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