EP2031138A1

EP2031138A1 - Verwendung von Glaskugeln zur Füllung des Ringraumes zwischen Filterrohr und Bohrlochwand bei Bohrungen zur Wassergewinnung

Info

Publication number: EP2031138A1
Application number: EP08012895A
Authority: EP
Inventors: Frank Hermann
Original assignee: Ochs Bohrgesellschaft mbH
Current assignee: Ochs Bohrgesellschaft mbH
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2009-03-04
Also published as: DE102007041635A1

Abstract

Brunnen zur Trinkwassergewinnung, bestehend aus einem Filterrohr, das in eine Brunnenbohrung eingebracht ist, wobei der Ringraum zwischen einer Bohrlochwand der Brunnenbohrung und dem Filterrohr durch Glaskugeln verfüllt ist, wobei die Glaskugeln in unmittelbarem Kontakt mit der Bohrlochwandung angeordnet sind.

Description

DE 511 302 A lehrt einen Doppelschlitzrohrfilter, der aus einem äußeren Kupferrohr und einem inneren Kupferrohr besteht, wobei der Zwischenraum zwischen dem Außen- und Innenrohr mit Kugeln gleichen Durchmessers aus Glas ausgefüllt ist.
DE 1 301 300 lehrt ein Filterrohr mit einem Grundkörper aus Asbestzement oder Kunststoff, wobei an der Wand des Grundkörpers außenseitig eine durch eine Kiespackung gebildete mantelförmige Filterschicht angeordnet ist.
DE 198 53 211 C2 zeigt ein Brunnenrohr mit in seiner Längsrichtung innerhalb seiner Wandung verlaufenden und über den Umfang des Rohres in Abständen voneinander angeordneten Stäben, wobei die Wandung aus mit Polymer gebundenen kiesartigen Körnern hergestellt ist. Das Brunnenrohr weist an jeden seiner Enden ein Verbindungsabschnitt auf, der aus Polymerbeton besteht und an seinen Verbindungsabschnitten ein als Filter ausgebildeter Abschnitt angeordnet ist, der ebenfalls aus mit Polymer gebundenen kiesartigen Körnern besteht.
DE 453 876 lehrt einen Brunnenfilter aus einzelnen übereinanderliegenden, durch Langbolzen zusammengehaltenen Filterkörben, die eine Kiesfüllung aufweisen.
Für die Gewinnung von Grundwasser ist es notwendig, vertikale Bohrungen in den Grundwasserleiter abzuteufen. In diese Bohrungen werden Ausbaurohre aus Stahl oder PVC eingebaut. Ein Teil der Rohre hat Öffnungen, damit Wasser möglichst ungehindert aus dem Untergrund in das Ausbaurohr fließen kann. Diese Rohre werden als Filterrohre bezeichnet. Damit aus der Bohrung dauerhaft klares Wasser gepumpt werden kann, ist es notwendig den Ringraum zwischen dem geschlitzten Ausbaurohr und der Bohrlochwand mit einem dafür geeigneten Filtersand oder -kies zu verfüllen. Die Anforderungen an den Filtersand oder - kies sind im DVGW-Regelwerk W 123 unter Pkt. 5.3.2.2 (ISSN 0176-3504) aufgeführt.
Diese wären:

Funktionssicherheit, d.h. Durchlässigkeit und Sicherstellung der technischen Sandfreiheit
Beständigkeit, auch gegenüber aggressiven und kontaminierten Wässern
Chemische und physikalische Stabilität, Alterungsbeständigkeit
Physiologische Unbedenklichkeit
Gute Einbaubarkeit, Handhabbarkeit
Lagestabilität
Exakte Positionierbarkeit
Gute Transportierbarkeit
Gute Lagerfähigkeit
Gute Nachweisbarkeit
Keine nachteilige Beeinflussung anderer Brunnenbauteile

Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind nach dem derzeitigen Stand der Technik im Bereich des mit dem Filterrohr gefaßten Grundwasserleiters Sande und Kiese nach DIN 4924 einzubauen.
Der Anwendungsbereich der DIN 4924 gilt für Sande und Kiese für die Herstellung von Kiesschüttungen im Brunnenbau.
Bisher wird ausschließlich das natürlich gewonnene Material Sand oder Kies für die Hinterfüllung von Filterrohren bei Bohrungen zum Zwecke der Wassergewinnung verwendet.
Dieses Material hat aber folgende Nachteile:

um einen möglichst großen Porenraum für die Durchlässigkeit des Wassers zu erreichen, sollten die Sande und Kiese eine möglichst kugelige Form besitzen. Dies ist in der Praxis durch das natürliche Entstehen des Materials kaum gegeben. Es sind zahlreiche nichtrunde Bestandteile im Kies- bzw. Sandmaterial enthalten, die wiederum die Porenräume stark verkleinern. Selbst laut DIN 4924 sind Unterkornmassenteile laut Tab. 1 von 12 % erlaubt. Die Form der Körper wird in der DIN 4924 nur bis zur Korngröße von 5,6 mm als "kantengerundet" (Pkt. 4) gefordert.
Da das Material in Kiesgruben gewonnen wird, ist es nicht vermeidbar, daß es nicht absolut sauber seinem Verwendungszweck als Schüttgut im Lebensmittelbereich Wasser zugeführt werden kann. Es muß nach dem Einbringen erst langwierig klargespült werden.
Quarzkörner sind rissig und besitzen Einschlüsse, die ein schnelles Zerspringen der Körner verursachen können.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt die Verwendung von Glaskugeln anstelle der in DIN 4924 beschriebenen Kiese und Sande zugrunde.
Die Verwendung von Glaskugeln hat folgende Vorteile:

Glaskugeln haben eine annähernd ideale kugelige Form und besitzen damit einen größtmöglichen für die Wassergewinnung nutzbaren Porenraum.
Glaskugeln sind in absolut gleichen Durchmesser herzustellen. Dies hat den Vorteil, daß selbst bei dichtester Lagerung die Porenräume bei ca. 40 % des Volumens liegen. Keine Unterkörner können diesen Raum ausfüllen. Dies verhindert außerdem auch unerwünschte nachträgliche Setzungen des Materials. Alle für die Trinkwassergewinnung benötigten Durchmesser können in der geforderten Materialqualität gefertigt werden.
Weiterer Vorteil des gleichen Durchmessers ist, daß das Material beim Einbau in die Bohrlöcher exakt auf den anstehenden Boden angepaßt werden kann. Über- oder Unterkorn wie beim Kiesmaterial ist nicht mehr vorhanden.
Die Glaskugeln berühren sich nach dem Einbau gegeneinander nur an einem minimalen Punkt. Dies erleichtert später notwendige Reinigungen des Füllmaterials bei notwendigen Brunnenregenierungen (DVGW-Regelwerk W 130).
Die im DVGW-Regelwerk W 123 unter Pkt. 5.3.2.2 geforderten Eigenschaften an Schüttgüter im Brunnenbau werden durch Glaskugeln in höherem Maße erfüllt als durch die bisherige Kiesschüttung. Dies wären nochmals im Einzelnen:
Funktionssicherheit, d.h. Durchlässigkeit und Sicherstellung der technischen Sandfreiheit
Beständigkeit, auch gegenüber aggressiven und kontaminierten Wässern
Chemische und physikalische Stabilität, Alterungsbeständigkeit
Physiologische Unbedenklichkeit
Gute Einbaubarkeit, Handhabbarkeit
Lagestabilität
Exakte Positionierbarkeit
Gute Transportierbarkeit
Gute Lagerfähigkeit
Gute Nachweisbarkeit
Keine nachteilige Beeinflussung anderer Brunnenbauteile
Das teilweise Verschließen der Filterschlitze von Ausbaurohren durch Unterkornanteile des Schüttmaterials wird komplett verhindert. Dadurch kann das Wasser ungehindert mit niedrigerem Widerstand in die Filterrohre strömen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß die Glaskugeln nicht in den Ringraum hinter das Filterrohr geschüttet werden, sondern mit geeigneten Materialien wie z.B. Schüttkörbe, Gewerbematerialien oder Verbundstoffe schon vor dem Rohreinbau am Filterrohr befestigt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der als Figur 1 beigefügten Zeichnung dargestellt. Figur 2 und Figur 3 stellen die Vergrößerung des Porenraumes und einhergehend damit die Verbesserung der Durchlässigkeit bei Einsatz von Glaskugeln dar.
Es zeigen:

Fig. 1: Schnitt durch Bohrloch zur Grundwassergewinnung
Fig. 2: Porenraum bei Verwendung von Glaskugeln
Fig. 3: Porenraum bei bisher eingesetztem Verfüllmaterial gemäß DIN 4924

Claims

Brunnen zur Trinkwassergewinnung, bestehend aus einem Filterrohr, das in eine Brunnenbohrung eingebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ringraum zwischen einer Bohrlochwand der Brunnenbohrung und dem Filterrohr durch Glaskugeln verfüllt ist, wobei die Glaskugeln in unmittelbarem Kontakt mit der Bohrlochwandung angeordnet sind.
Verwendung von Glaskugeln zur Befüllung des Ringraumes zwischen einer Bohrlochwand einer Brunnenbohrung und einem darin eingesetzten Filterrohr, wobei die Glaskugeln nach Einsetzen des Rohres in die Brunnenbohrung unter Kontaktierung der Bohrlochwand eingefüllt werden.