EP2334874A2 - Vorrichtung und verfahren zum aktivieren oder reinigen von brunnen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum aktivieren oder reinigen von brunnen

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EP2334874A2
EP2334874A2 EP08843205A EP08843205A EP2334874A2 EP 2334874 A2 EP2334874 A2 EP 2334874A2 EP 08843205 A EP08843205 A EP 08843205A EP 08843205 A EP08843205 A EP 08843205A EP 2334874 A2 EP2334874 A2 EP 2334874A2
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EP
European Patent Office
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filter tube
removal chamber
well
volume body
shut
Prior art date
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Application number
EP08843205A
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English (en)
French (fr)
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EP2334874B1 (de
Inventor
Peter Nillert
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Teftorec GmbH
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2334874A2 publication Critical patent/EP2334874A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2334874B1 publication Critical patent/EP2334874B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/06—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from underground
    • E03B3/08—Obtaining and confining water by means of wells
    • E03B3/15—Keeping wells in good condition, e.g. by cleaning, repairing, regenerating; Maintaining or enlarging the capacity of wells or water-bearing layers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • E21B37/08—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells cleaning in situ of down-hole filters, screens, e.g. casing perforations, or gravel packs

Definitions

  • the invention relates to a device for activating or cleaning wells and a corresponding method for the same application.
  • silt, fine sand and other small mineral or organic particles that can be transported through the pores of the supporting grain scaffolds with the flowing groundwater at a correspondingly high velocity should also be introduced into the well from the adjacent layers of soil and thus pumped out.
  • the regeneration of wells includes all measures that are used to remove mineral and / or organic deposits from the well annulus and the adjacent mountains during a well operating period.
  • the methods used for this purpose follow the principle of separation or detachment of deposits and buildup of the filter material and the supporting grain skeleton of the adjacent mountains and the discharge of these particles through the well filter.
  • various methods and devices are known operate hydromechanical, hydropneumatic and chemical principles of action.
  • the increased flow has only a slight effect on the flow velocity in the annulus and in the adjacent mountains.
  • the annular space over the entire filter tube length is flowed radially from the upcoming mountains.
  • the groundwater enters the filter tube above and below the working chamber and flows in the annular space and in particular within the filter tube in the direction of the working chamber, wherein the groundwater flowing in the filter tube flows around the shut-off to enter the working chamber laterally.
  • the flow portion of the well water in the annulus area laterally or radially adjacent to the working chamber is reduced and reduces its flow velocity, which adversely affects the cleaning performance.
  • the invention has for its object to provide a device and a method for activating or cleaning wells, which intensified by simple means of the particle discharge and the necessary working time is reduced.
  • a device for activating or cleaning filter tube wells comprises a first and a second volume body, each extending longitudinally to the well longitudinal axis, with its outer diameter substantially adapted to the inner diameter of the filter tube and formed on its outer peripheral surface at least radially with respect to the well longitudinal axis, so that a sealing effect between the outer peripheral surfaces of the respective solids and the inner wall of the Filterrrohrs is achieved.
  • a removal chamber is formed, which is hydraulically connectable with a pumping device and whose height is determined from the distance between the two solids to each other.
  • the longitudinal extension of the respective volume body in the direction of the longitudinal axis of the device substantially corresponds to the height of the removal space.
  • the device according to the invention is characterized in that the two volumetric bodies fulfill the function of a sealing piston, the volumetric bodies delimiting a central chamber arranged between them in the form of the removal chamber. In their function as a sealing piston, the solids ensure a seal against the filter tube of the well along their entire length.
  • the erfindungsgeffleBe device is equally suitable for use in vertical and horizontal filter strands of filter tube wells with built-in annular space between the filter tube and mountains Filterkies deliberatelyung, as well as for use in well structures without built-in filter gravel.
  • the second volume Upon insertion of the device into the filter tube, the second volume first comes into contact with well water.
  • the filter tube of the well is sealed on both sides of the sampling chamber relative to the annulus or the adjacent mountains, namely in the longitudinal direction of the well.
  • This has the effect that the water flows into the extraction chamber reinforced radially through the annulus or from the adjacent mountains, supplemented by shares of well water, which flow in the areas of the annulus adjacent to the solids axially with respect to the well longitudinal axis in the direction of the sampling chamber and then enter it.
  • the solids thus cause an inflow of the well water to the central open chamber in the form of the extraction chamber, which inflow flows along or parallel to the well longitudinal axis relative to the sealing volumetric solids. Due to the two solids and the increased flow velocity caused by them radially to the annulus, on the one hand the deep cleaning in the mountains and on the other hand the cleaning in the annulus adjacent to the solid bodies is improved.
  • the distance between the solids can be adjusted, so that the aspect ratio between the height of the extraction space and the longitudinal extent of the solid is variable.
  • the distance between the two solids can be achieved, for example, via a length-adjustable telescopic ram or the like, by means of which the Solid bodies are connected to each other at their opposite end faces.
  • a first or second shut-off disk can be arranged on the solids adjacent to the removal chamber, wherein the two shut-off disks are concentric and in the
  • Shut-off discs improve the sealing effect of the volume body with respect to the inner wall of the filter tube and a defined delimitation of the volume body to the removal chamber.
  • the device can have a delivery line which can be brought into connection with the pump device and which is in fluid communication with the removal chamber.
  • the delivery line can pass through the first volume body so that the first volume surrounds the delivery line.
  • the delivery line is designed sufficiently tensile and pressure resistant, so that a displacement of the device is ensured within the filter tube reliable. A detachment of the volume body in such a displacement is advantageously avoided in that they can be attached to the first and the second shut-off disc, for example by means of welding, screwing or the like.
  • At least one of the two solids can be mounted displaceably on the conveyor line, so that by a displacement of this volume body relative to the feed line along the
  • Feed line slidable solids can be determined by a locking device to a defined and consistent
  • At least one of the two solid bodies can be made of a flexible material and filled by a fluid.
  • a fluid By increasing the fluid pressure within the volume body whose outer peripheral surface is movable in the direction of the inner wall of the filter tube, so that the outer peripheral surface presses against the inner wall of the filter tube.
  • the outer peripheral surface of the volume body is sealed against the inner wall of the filter tube. It is understood that the volume body is pressurized only when pumping well water from the sampling space, wherein the positive pressure within the volume body is reduced to move the device within the filter tube to a new operating position and thereby the outer peripheral surfaces of the volume body out of contact from the Pass inside wall of the filter tube.
  • a supply line can be guided substantially parallel to the delivery line, which supply line is in fluid communication with the interior of the first and the second volume body. This allows a space-saving feeding of fluid into the volume body to increase the internal pressure when a seal between the volume body and the inner wall of the filter tube is required.
  • the second volume body which first comes into contact with well water during insertion of the device into the filter tube, made of the flexible material.
  • a directional control valve may be provided at a lower end of the supply line adjacent to the removal chamber opposite edge of the second volume body. The first time the device is introduced into the filter tube, the directional control valve can be opened so that the second volume body fills with well water. After closing the directional control valve, the described pressure increase within the second volume body is achieved solely by a comparatively small amount of water, which is conveyed through the supply line into the second volume body. To ensure this Pressure increase, the supply line may be coupled to a vent line.
  • the directional control valve In a well exit of the device, ie when pulling the device out of the filter tube addition, the directional control valve is opened, so that the water can flow out of the second volume out in the well. This has the advantage that the weight of the device at the well exit is considerably reduced.
  • both solids can be made of the flexible material.
  • the supply line can pass through the first and the second volume body and be perforated within the respective volume body, so that the fluid connection to the volume body is created by the perforation. It is understood that the supply line is suitably sealed at the connection points to the end faces of the solid, so that an undesired escape of fluid at a pressure increase within the solid is excluded.
  • At least one of the two solid bodies may consist of a rigid cylindrical body, which is formed with its outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the filter tube.
  • a flexible layer may be disposed on an outer peripheral surface of the cylindrical body.
  • the outer diameter of this flexible layer is slightly larger than the inner diameter of the filter tube.
  • the flexible layer can be made of a foam, in particular an open-cell foam or a foam rubber.
  • the provision of the flexible layer on the outer peripheral surface of the cylindrical body has the advantage that all pressure lines are not required, for example in the form of the aforementioned supply line. Accordingly, a targeted Pressure increase and relief in the solids is not required, which facilitates the operation of the device.
  • Cylindrical bodies with the flexible layer of foam, foam or the like on the outer circumferential surface are suitable for use in so-called winding wire filters, wherein the characteristic relief structure of
  • Filter tube inner wall is suitably sealed by the solid body against a flow of water between the filter wire rods.
  • this flexible layer can be exchanged if the cell structure of this layer is attacked or damaged by frequent displacement of the device along the well longitudinal axis.
  • the two solids can be integrally formed from an annular cylinder whose outer wall is formed perforated at least in the region of the removal chamber.
  • the two solid bodies respectively form the upper and lower part of the device.
  • a lower part of the device, ie the second volume body is in this case closed at its lower end side, wherein an upper part of the device, that is, the first volume body at its upper end side has an opening in which the delivery line leads into or is secured therein.
  • sealing elements eg in the form of the above-described pressure-controlled sealing bodies or in the form of the flexible layer, can be mounted adjacent to the removal chamber, ie in an upper and lower region of the cylinder, which ensure a seal against an inner wall of the well filter tube , If the perforation of the annular cylinder extends beyond more than its central portion, the length of the outer wall of the annular cylinder may be adjacent to the extraction chamber or whose height is adjusted by a length of the applied on the outer peripheral surface of the annular cylinder seal body.
  • the shut-off discs may each be formed of two disc elements, between which a sealing disc is enclosed, wherein an outer diameter of the disc elements smaller than the inner diameter of the filter tube and an outer diameter of the sealing washer are larger than the inner diameter of the filter tube.
  • a respective sealing disc may be made of a soft rubber or the like, which is fastened between a shut-off disc and a further sheet-metal disc having a diameter similar or similar to the blocking disc. The sealing disc obstructs in the variant of the volume body with a flexible layer on the outer peripheral surface of the cylindrical body, a flow around the shut-off of the flexible layer into the extraction chamber, whereby the cleaning of the adjacent annular space is improved.
  • the delivery line can completely pass through the removal chamber and be guided to the second shut-off, wherein the delivery line is formed perforated within the removal chamber.
  • the second shut-off disc can be fixed to a lower free end side of the conveyor line.
  • a fluid connection between the delivery line and the removal chamber is ensured by the perforation, wherein the perforation is chosen sufficiently large taking into account the particles to be discharged.
  • the longitudinal extent of the first and second volume body along the filter tube may be substantially the same length. This supports a uniform cleaning action of the annulus on both sides of the extraction chamber.
  • Another advantage is when the longitudinal extent of each volume body substantially corresponds to the height of the removal space. In this case, the entire length or height of the device to one third by the height of the sampling room and two Third determined by the longitudinal extent of the solid.
  • Such an embodiment of the device enables efficient cleaning or activation of the well, since each section of the filter tube, with the exception of the lowermost and the uppermost, is passed through in each case three times after a corresponding displacement of the device within the filter tube. In this case, virtually a pre-cleaning, a deep cleaning and a post-cleaning of each filter section takes place, wherein a measurement and control of the cleaning process can be performed integrally for all three sections.
  • the height of the sampling chamber may be less than about 20% of the total length of the device along the longitudinal axis of the filter tube, in particular less than about 10% of this total length.
  • the removal chamber takes the form of a gap chamber, wherein the distance between the two solid bodies is small to each other.
  • a method for activating or cleaning filter tube wells comprises the following steps: a) Provision of a device, as explained above, whereby the device is operated by applying a suction pressure to the withdrawal chamber by means of the pumping device, so that water is conveyed out of the removal chamber and thus B) inserting the device into a filter tube of a filter tube well until the device is completely submerged in the well water; c) operating the device in an initial operating position in which the device is located in a specific position with respect to the well longitudinal axis; d) shifting the device by a distance to a further operating position, which distance substantially corresponds to the height of the extraction space, and e) operation of the device in the further operating position.
  • the inventive method has the advantage that the device is moved after a first cleaning cycle substantially to the height of the removal chamber in a new operating position, so that in addition to a complete cleaning of the mountains also a two-time intensive cleaning of the same section of the annulus. This happens when, in an advantageous development of the invention, the steps d) and e) are repeated.
  • a displacement of the device in a further operating position can be carried out as a function of a measurement of the solids content of particles contained in the conveyed water, namely, when this solids content falls below an allowable limit. This is an indication that the appropriate well section has been sufficiently cleaned.
  • steps d and e are repeated once in a step f, before in a step g the device is moved to a new operating position in the same direction along the filter tube by a distance that substantially corresponds to the length of the device in that, in the newly set operating position, the end face of the second volume body facing away from the removal space is located at the point at which the front side of the first volume body facing away from the removal space has been arranged in the preceding operating position.
  • the device is operated in the new operating position according to step g, wherein a suction pressure is applied to the removal chamber.
  • a suction pressure is applied to the removal chamber.
  • a device in which the height of the withdrawal chamber is less than about 20% of the total length of the device along the longitudinal axis of the filter tube, the device being continuous along the filter tube during steps c) to e) is moved and is constantly in operation. Due to the comparatively small height of the removal chamber, the flow velocity is significantly increased radially with respect to the removal chamber in the adjoining annular space or mountains, so that both an optimal depth action cleaning within the mountains and a continuous displacement of the device within the filter tube are possible.
  • the height of the removal chamber is less than approximately 10% of the total length of the device, and in particular less than approximately 5% of the total length of the device.
  • the removal chamber takes the form of a gap chamber, wherein the distance between the two solid bodies is small to each other.
  • the flow velocity is increased radially with respect to the removal chamber or the gap chamber, thereby further improving the deep cleaning in the mountains.
  • Fig. 1 is a simplified longitudinal cross-sectional view of an inventive
  • FIG. 2 shows a longitudinal cross-sectional view of the device of FIG. 1 in one
  • FIG. 4 shows the device of Fig. 1 and Fig. 2 in an initial operating position and a further operating position within the filter tube
  • Fig. 5 device of Fig. 4 in a further operating position when it is displaced in the same direction along the filter tube therein 6 shows a longitudinal cross-sectional view of a device according to the invention in a further embodiment
  • FIG. 7 shows a longitudinal cross-sectional view of a device according to the invention in a further embodiment
  • Fig. 8 is a greatly simplified longitudinal cross-sectional view of a device according to the invention in a further embodiment, in which the distance between the two shut-off discs is adjustable to one another.
  • Fig. 9 is a simplified longitudinal cross-sectional view of an inventive
  • Fig. 10 is a simplified longitudinal cross-sectional view of an inventive
  • a first embodiment of a device 1 according to the invention and its structure and method of use will be explained in detail below with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the device 1 comprises a delivery line 2, which can be longitudinally inserted into a filter tube of a well, which will be explained below with reference to FIG. 2.
  • a first shut-off disk 3 and a second shut-off disk 4 are fastened such that the two shut-off disks 3, 4 are concentric and substantially parallel to one another.
  • the delivery line 2 is formed with recesses and thus perforated, so that a fluid connection between the delivery line 2 and the removal chamber 6 is present.
  • a suction pressure By applying a suction pressure to the delivery line 2, water can be conveyed out of the removal chamber 6, which is indicated by an arrow F in FIG.
  • a first volume body 7 is arranged, which is penetrated by the delivery line 2.
  • a second volume 8 is arranged below the second shut-off disk 4 and outside of the removal chamber 6.
  • Both solid bodies 7, 8 are made of a flexible material, which is symbolized in Fig. 1 by wavy lines. Due to the flexible material, the two solid bodies 7, 8 are flexible radially with respect to the well longitudinal axis 9.
  • the solids 7, 8 are respectively attached to the first and second shut-off disc 3, 4 and extend opposite to the removal chamber 6 along the well longitudinal axis 9.
  • the two solids 7, 8 are adapted in its outer diameter R substantially to an inner diameter of the filter tube 5 ,
  • Both solids 7, 8 can be filled with a fluid, wherein the outer peripheral surface expands in the direction of the inner wall of the filter tube 5 by increasing the pressure within the volume body. This is indicated in Fig. 1 by dotted lines. If the outer circumferential surface of the two volume bodies 7, 8 comes into contact with the inner wall of the filter tube 5 as a result of said pressure increase and bears against it, a sealing effect can be achieved therebetween.
  • Fig. 2 shows a longitudinal cross-sectional view of the device 1 of Fig. 1, when it is fully inserted into a filter tube 5 of a well.
  • the well has a borehole edge 10 which encloses an annular space 11.
  • the annulus 11 is expanded with filter gravel or sand, outside of the annulus 11 natural mountains 12 and the aquifer adjacent.
  • the filter tube 5 is used, which is designed for a required water permeability, for example with slots.
  • Parallel to the delivery line 2 a supply line 13 is guided, which passes through both the first volume body 7 and the second volume body 8.
  • the supply line 13 Within the solids 7, 8, the supply line 13 is provided with perforated sections 13a, so that a fluid connection between the supply line 13 and an interior of the respective solids 7, 8 is.
  • a directional control valve 14 is provided at a removal chamber 6 opposite end face of the second volume body 8.
  • the delivery line 2 is formed perforated between the two shut-off discs 3, 4, namely in the form of an in
  • the second volume body 8 and thus also the directional control valve 14 first comes in contact with well water.
  • the directional control valve 14 is opened, so that well water can flow from below through the supply line 13 or its perforated sections 13a into the interior of the first and second volume bodies 7, 8. If the device 1 is shifted to an initial operating position within the filter tube 5, the directional control valve 14 is closed again. If now, as indicated by the double arrow of Fig.
  • the length L of the device 1 is composed of the height h of the removal chamber 6 and the longitudinal extension of the respective bulk body 7, 8 together. As shown in Fig. 2, the height of the removal chamber 6 and the respective longitudinal extents of the two solid bodies 7, 8 each equal thirds.
  • the device will be referred to as a "symmetrical double piston chamber".
  • shut-off disks 3, 4 are optional, so that the functioning of this embodiment is also provided without shut-off disks.
  • the end faces of the solids 7, 8 adjacent to the removal chamber 6 expediently stiffened.
  • FIGS. 3a to 3c This well section is indicated in FIGS. 3a to 3c with a double arrow.
  • the device 1 After an operation of the device 1 in the operating position of Fig. 3a for a sufficiently long time, the device 1 is then in a further Operating position shifted within the filter tube 5, namely approximately a distance corresponding to the height h of the removal chamber 6. This is shown in Fig. 3b.
  • a suction pressure is applied to the feed line 2, there is in the marked by the double arrow well section to a pronounced radial inflow of well water into the extraction chamber 6.
  • this In Fig. 3b this is indicated by corresponding arrows. This is accompanied by not only a cleaning of the annular space 11, but also a cleaning in the adjacent to the annulus 11 aquifer 12.
  • the purification of the aquifer 12 is related to the increased flow rate in the well section in question, which is due to the fact that because of the barrier effect of First and second volume body 7, 8 adjacent to the removal chamber 6 well water can not flow directly from the filter tube 5 and therefore the flow rate in the annulus area is increased radially adjacent to the removal chamber 6.
  • FIG. 3c the device 1 is then displaced again within the filter tube 5 by a distance which essentially corresponds to the height of the removal chamber 6. This is shown in Fig. 3c.
  • well water flows from the well section marked by the double arrow from below through the annular space 11 into the removal chamber 6.
  • FIGS. 3a to 3c illustrates that the well portion marked by the double arrow is cleaned twice with respect to its annulus (FIGS. 3a and 3c), and in the operating position of FIG. 3b not only its annulus but also its annulus adjacent aquifer is cleaned.
  • the operating positions of Fig. 3a and 3c have the effect of a pre-cleaning and a post-cleaning with respect to the Brunnenringraums.
  • the directional control valve 14 can be opened to drain the water from the two solids 7, 8 down into the well. This reduces the weight of the device 1 and facilitates withdrawal of the device from the filter tube 5.
  • FIGS. 4 and 5 there is shown a sequence with which the well can be efficiently cleaned by the apparatus of FIG. 1 mainly with respect to its annulus 11.
  • FIG. 4 and 5 each show a longitudinal cross-sectional view through the Wellausbau and the device 1.
  • Fig. 4 left the device 1 in a
  • annular space sections I are thoroughly cleaned, as in these sections well water flows into the extraction chamber 6 substantially parallel to the well longitudinal axis 9 (FIG.
  • the annulus sections I laterally adjoin the first and second solids respectively
  • the device 1 is moved by a distance that is substantially the same
  • Fig. 4 is shown on the right. In this new operating position, the annular space sections II are then cleaned in a renewed operation of the device 1, which laterally adjacent to the first and second volume body 7, 8.
  • annular space II in the operating position shown on the left in FIG. 4 or the annular space I (in the operating position shown on the right in FIG. 4) additionally cleaned by the radial flow of the well water, analogous to the representation of Fig. 3b.
  • the device 1 is displaced within the filter tube 5 in the same direction by a distance which is generally the total length of the device or for the embodiment of FIG. 4 corresponds to three times the height h of the removal chamber 6, cf. Fig. 5.
  • the operations explained with reference to FIG. 4 are repeated.
  • FIG. 6 another embodiment of the apparatus 1 will be explained.
  • the same components in comparison to the device of FIG. 1 or FIG. 2 explained above are provided with the same reference numerals herein and are not explained again to avoid repetition.
  • the device of Fig. 6 has an axially shortened inlet pipe 2a ', wherein the shut-off disks 3 and 4 have a smaller distance from each other. Accordingly, the height h of the removal chamber 6 is lower.
  • the device according to FIG. 6 is referred to as a "shortened symmetrical double-piston chamber".
  • the radial flow laterally adjacent to the removal chamber 6 within the annular space 11 and in the aquifer 12 increases during operation of the device 1.
  • the offset of the device is limited to the height of the removal chamber 6.
  • the resulting overhead in the Operation of the device is the illustrated deep-acting discharge of particles from the adjacent to the annulus 11 aquifer 12 opposite.
  • FIG. 7 shows a longitudinal cross-sectional view through the Wellausbau and the device 1, the structure of which is explained in detail below.
  • the device 1 has a delivery line 2 which opens into a first shut-off disc 3 '.
  • a second shut-off disc 4' by means of spacer webs 15 concentric and substantially parallel thereto attached.
  • the first solid T is in the form of a rigid cylindrical body.
  • the delivery line 2 passes through the first volume body 7 ', which is attached to the first shut-off disc 3.
  • the second volume body 8 ' is also formed in the form of a rigid cylindrical body which is fixed below the second shut-off disk 4.
  • the two shut-off disks 3 ', 4' are matched with their outer diameter to an inner diameter of the filter tube 5 analogously to the embodiment of FIG.
  • the two solids 7 ', 8' are formed slightly smaller than the inner diameter of the filter tube with their respective outer diameters.
  • a flexible layer 17 is attached, which is made of an open-cell foam rubber.
  • the layer 17 is formed slightly larger than the inner diameter of the filter tube 5 with its outer diameter.
  • the flexible layers 17 on the first and second solids 7 ', 8' are slightly compressed so that they closely conform to an inner wall of the filter tube 5.
  • the pores of the flexible layer 17 fill, so that a sealing effect between an outer circumferential surface of the first and second volume body 7 ', 8 1 and the inner wall of the filter tube 5 forms.
  • the annulus area becomes radial adjacent to the removal chamber 6 ', including the adjacent aquifer 12 cleaned with depth effect. This is achieved by the high radial flow velocity, in particular in the adjacent mountains in the area between the solids T, 8 '.
  • the cleaning or activation of the well by means of the device of Fig. 7 is carried out in a continuous process in which the device is continuously displaced within the filter tube 5 during its operation.
  • the optimal rate of displacement may be selected such that dischargeable particles may be transported into the sampling space 6 'from a location located at a certain radial distance from the filter in the annulus during the time that the well water flow acts on that location.
  • the achieved substance discharge can be measured continuously and thus the efficiency of the well cleaning or activation can be controlled. If the substance discharge does not reach a desired value, the operation of the device 1 can be repeated at this point of the well, where appropriate, the displacement speed of the device within the filter tube 5 is contiguous.
  • the depth effect of the cleaning measure is regulated by the level of the delivery rate.
  • the device according to FIG. 7 is referred to as a "moving double-piston gap chamber" and is particularly suitable for activating and regenerating well structures without built-in filter gravel.
  • a type of well is shown in Fig. 7, in which at the well edge 10 of the well directly the mountain or the aquifer 12 adjacent.
  • the foam-like flexible layer 17 can also be used in the device according to one of FIGS. 1 to 6. This has the advantage that a displacement of the device 1 within the filter tube 5 without a change in the internal pressure within the solids 7, 8 is possible and can be done correspondingly faster. In contrast, a pressurization of the volume body 7, 8 is recommended in the event that a particularly good sealing effect between the outer peripheral surfaces of the volume body 7, 8 and the inner wall of the filter tube 5 is necessary, or if the inner surface of the filter tube has such a strong relief, that the flexible layer would be heavily stressed during a displacement of the device within the filter tube.
  • FIG. 8 a further embodiment of the device 1 is shown in a basically greatly simplified representation.
  • the delivery line 2 opens into a corresponding recess of the first shut-off disk 3 "."
  • a second shut-off disk 4" is fastened concentrically and substantially parallel thereto, namely by means of a plurality of telescopic punches 18.
  • the distance of the telescopic pistons can be determined by means of these telescopic punches
  • the height of the removal space between the two shut-off disks is thus adjusted, and a small distance between the two shut-off disks relative to one another is shown with thick solid lines., With dash-dot lines, a changed position for the second shut-off disk 4 shown "in which it has a greater distance from the first shut-off disc 3".
  • the first and second shut-off disc 3 ", 4" are each a volume body 7 ", 8" attached, the second shut-off disc 8 "for simplicity only partially shown.
  • the solid bodies 7 ", 8” can either be produced from a flexible material (cf., FIG. 1) in order to achieve an interference with the inner wall of the filter tube 5 by an increase in internal pressure.
  • the solid bodies 7 ", 8” can also be encased with a flexible layer (see Fig. 7), which ensures a sufficient sealing effect with the inner wall 'of the filter tube 5.
  • the flexible layer allows a displacement of the device 1 within the filter tube 5, without a pressure medium control with respect to the solid is required.
  • the flexible layer makes it possible to adjust the two shut-off disks 4 "to one another in order to change the height of the removal space 6.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of the device 1 in a longitudinal cross-sectional view.
  • the first and second solids 7 '", 8'" are both formed as substantially rigid cylindrical body whose outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the filter tube 5 is selected.
  • the first volume body 7 '" is penetrated by a through-opening 19.
  • the delivery line 2 is passed through this through-opening 19, wherein the inner diameter of the through-opening 19 and the outer diameter of the delivery line are adapted to each other such that the first volume body 7''clamping and play-free on the delivery line 2 in well longitudinal axis 9 can be moved.
  • the second volume body 8 '" is fastened to a free end of the delivery line 2, for example by welding or the like,
  • the delivery line 2 is perforated in its area adjacent to the second volume body 7'".
  • the removal chamber 6 is formed, wherein a distance of the two volume body 7 '", 8'" determines the height h of the removal chamber 6.
  • the height h of the removal chamber 6 can be changed by displacing the first volume body 7 '"relative to the delivery line 2.
  • a locking device 20 is attached to the first volume body 7'" by means of which the first volume body 7 '"can be fixed relative to the delivery line The locking device 20 determines a position of the first volume body T "relative to the delivery line 2, resulting in a predetermined height h of the removal space 6.
  • the height h of the removal chamber 6 can either be increased or decreased.
  • a pressure-controlled sealing body in a required sealing seat analogous to the embodiment of FIG. 1 with a fluid under pressure is set.
  • the second, ie the lower, volume body 8 '" can be equipped with a directional control valve 14, analogous to the embodiment of FIG.
  • the device 1 in the embodiment of Figure 9 is characterized by simplicity and robustness, with simple means, the height h of the removal chamber 6 is variable.
  • the height h of the extraction chamber can also be adjusted when the device 1 is already introduced into the filter tube 5.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of the device 1 in a longitudinal cross-sectional view.
  • the first and second solids 7 "", 8 “” are integrally formed from an annular cylinder 21, the first solid 7 “” forming an upper part of this cylinder 21 and the lower solid 8 “” forming a lower part of this cylinder 21.
  • the cylinder 21 is at its lower end, i. is closed at a lower end face of the second volume body 8 "", and has at its upper end, i. on an upper end face of the first volume body 7 "" an opening 22.
  • the cylinder 21 is designed hollow inside and thus forms a removal chamber 6, wherein an outer wall of the cylinder 21 is formed perforated in the region of its middle third. Through this perforation, well water can flow from the outside into the cylinder 21, which is indicated by arrows in FIG.
  • the delivery line 2 is from the top through the opening 22 into the removal chamber 6, i. introduced into the interior of the cylinder 21 and connected to a submersible pump 23.
  • the underwater motor pump 23 is received within the cylinder 21 and extends substantially parallel to the longitudinal axis of the cylinder 21.
  • the length of the submersible pump 23 and the number of their motor stages is adapted to the necessary flow rate of the device 1.
  • the underwater motor pump 23 has an inlet pipe 24, which is arranged in front of an inlet of the conveying line and acts as a filter.
  • the underwater motor pump 23 is enveloped in the longitudinal direction by a jacket tube 24, which is open at its lower end side, where the submersible pump 23 ends.
  • the jacket tube 24 is connected adjacent to the inlet pipe 24 fixed to an outer peripheral surface of the feed line 2.
  • the casing tube 24 essentially fulfills two tasks: on the one hand, to direct the water conveyed by the underwater motor pump 23 selectively in the direction of the inlet pipe 24 and, on the other hand, to ensure cooling of the underwater motor pump 23 by the well water flowing past it.
  • the jacket tube 24 extends in its longitudinal extension to below the last stage of the submersible motor pump 23.
  • the well water is conveyed past the submersible motor pump 23 upwards in the direction of the inlet pipe 24, and is finally conveyed out of the well in the conveying line 2 as indicated by the arrow F.
  • the embodiment of the device 1 according to FIG. 1 is very robust because of the one-piece nature of the first and second volume body 7 "", 8 "" in the form of the cylinder 21 and can be produced inexpensively.
  • the submersible-motor pump 23 can also be arranged outside the cylinder 21 or the removal chamber 6, in particular when the submersible-motor pump 23 has a larger diameter due to a required large pump capacity.
  • FIGS. 9 and 10 can be operated in the same way for cleaning or activating a well as the embodiments according to FIG. 2 and FIG. 6 and have the same quality of cleaning action. In order to avoid repetition, reference is made to the explanation of the operation of the device on FIGS. 2 to 6 above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Aktivierung oder Reinigung von Filterrohrbrunnen und umfasst einen ersten und zweiten Volumenkörper (7, 8), die sich jeweils längs zur Brunnenlängsachse (9) erstrecken, mit ihrem Außendurchmesser im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Filterrohrs (5) angepasst und an ihrer Außenumfangsfläche zumindest radial bezüglich zur Brunnenlängsachse (9) flexibel ausgebildet sind, so dass eine Dichtwirkung zwischen den Außenumfangsflächen der jeweiligen Volumenkörper (7, 8) und der Innenwandung des Filterrrohrs (5) erzielt wird. Zwischen dem ersten und zweiten Volumenkörper (7, 8) und der Innenwandung des Filterrohrs (5) ist ein Entnahmeraum (6) gebildet, der mit einer Pumpeinrichtung hydraulisch verbindbar ist und dessen Höhe (h) sich aus dem Abstand der beiden Volumenkörper (7, 8) zueinander bestimmt. Die Längserstreckung der jeweiligen Volumenkörper (7, 8) in Richtung der Längsachse der Vorrichtung im Wesentlichen der Höhe (h) des Entnahmeraums (6) entspricht.

Description

Dr. Peter Nillert, D-15754 Heidesee
Vorrichtung und Verfahren zum Aktivieren oder Reinigen von Brunnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aktivierung oder Reinigung von Brunnen und ein entsprechendes Verfahren für den gleichen Einsatzzweck.
Bei der Herstellung von Filtersträngen im Erdreich zur Förderung von Grundwasser ist es nach Fertigstellung des Brunnenbauwerks erforderlich, aus dem in einen Ringraum zwischen Filterraum und Bohrlochrand eingebrachten Filterkies bzw. -rand Verschmutzungen und durch Suffosion austragbare Sandkörner geringen Durchmessers herauszufordern. Der Austrag von solchen Verschmutzungen bzw. Partikeln wird als Aktivierung bezeichnet. Ziel der Aktivierung eines Brunnens ist es, im Filterringraum und dem daran angrenzenden Erdreich einen möglichst großen Porenraum zu erzeugen, damit der Strömungswiderstand für das in den Brunnen eintretende Grundwasser möglichst klein ist und die daraus resultierende Grundwasser-Druckhöhenabsenkung am und im Brunnen möglichst gering ausfällt. Bei der Aktivierung sollen auch aus den angrenzenden Erdstoffschichten Schluff, Feinsand und andere kleine mineralische oder organische Teilchen, die mit dem strömenden Grundwasser bei entsprechend hoher Geschwindigkeit durch die Poren der Stützkorngerüste transportiert werden können, in den Brunnen eingetragen und somit abgepumpt werden.
Die Regenerierung von Brunnen umfasst alle Maßnahmen, die zur Entfernung von während einer Brunnenbetriebszeit entstandenen mineralischen und/oder organischen Ablagerungen aus dem Brunnenringraum und dem angrenzenden Gebirge dienen. Die dafür eingesetzten Verfahren folgen dem Prinzip der Trennung oder Ablösung von Ablagerungen und Anhaftungen von dem Filtermaterial und dem Stützkorngerüst des angrenzenden Gebirges und dem Austrag dieser Partikel durch den Brunnenfilter. Für die Trennung und Ablösung sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die sich hydromechanischer, hydropneumatischer und chemischer Wirkprinzipien bedienen.
Zum Austragen von abgelagerten und/oder gelösten Partikeln aus dem Ringraum und dem daran angrenzenden Gebirge ist es erforderlich, in dem zu reinigenden Bereich möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeiten zu erzeugen. Bekannte Verfahren und dafür eingesetzte Vorrichtungen reduzieren den zu behandelnden Brunnenfilter auf einen Arbeitsabschnitt, indem in das Filterrohr eine an ihren Enden mit Dichtungen versehene Arbeitskammer eingebracht wird. Im Stand der Technik ist eine solche Arbeitskammer im deutschen Gebrauchsmuster 81 20 151 beschrieben, worin zwischen zwei im Abstand voneinander und übereinander angeordneten Absperrkörpern und einer Innenwandung des Filterrohrs eine so genannte Arbeitskammer gebildet wird. Durch diese Arbeitskammer, deren Höhe bzw. Länge zur Gesamtlänge des Filterrohrs vergleichsweise kurz ist, wird ein etwa 5- bis 10-fach höherer Förderstrom gepumpt als dies bei normalem Brunnenbetrieb über diesen Teilabschnitt des Brunnenfilters der Fall ist. Wegen des so genannten Durchlässigkeitskontrasts, wonach die Wasserdurchlässigkeit in der Kiesschüttung im Filterringraum größer ist als diejenige des angrenzenden Gebirges, wirkt sich der erhöhte Förderstrom nur geringfügig auf die Strömungsgeschwindigkeit im Ringraum und im daran angrenzenden Gebirge aus. Hinzu tritt, dass stets der Ringraum über die gesamte Filterrohrlänge radial aus dem anstehenden Gebirge angeströmt wird. Das Grundwasser tritt in das Filterrohr ober- und unterhalb der Arbeitskammer ein und strömt im Ringraum und insbesondere innerhalb des Filterrohrs in Richtung der Arbeitskammer, wobei das in dem Filterrohr strömende Grundwasser die Absperrkörper zum Eintreten in die Arbeitskammer seitlich umströmt. Hierdurch wird der Strömungsanteil des Brunnenwassers im Ringraumbereich seitlich bzw. radial angrenzend zur Arbeitskammer herabgesetzt und dessen Strömungsgeschwindigkeit vermindert, was sich nachteilig auf die Reinigungsgüte auswirkt.
Herkömmliche Vorrichtungen, wie zum Beispiel nach der DE 81 20 151 , unterliegen dem Nachteil, dass auch bei einer beträchtlich erhöhten Förderrate die Reinigungsleistung im Ringraum und insbesondere im daran angrenzenden Gebirge nicht optimal ist.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aktivierung oder Reinigung von Brunnen zu schaffen, wodurch mit einfachen Mitteln der Partikelaustrag intensiviert und die dazu notwendige Arbeitszeit verringert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 23 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aktivierung oder Reinigung von Filterrohrbrunnen umfasst einen ersten und einen zweiten Volumenkörper, die sich jeweils längs zur Brunnenlängsachse erstrecken, mit ihrem Außendurchmesser im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Filterrohrs angepasst und an ihrer Außenumfangsfläche zumindest radial bezüglich zur Brunnenlängsachse flexibel ausgebildet sind, so dass eine Dichtwirkung zwischen den Außenumfangsflächen der jeweiligen Volumenkörper und der Innenwandung des Filterrrohrs erzielt wird. Zwischen dem ersten und zweiten Volumenkörper und der Innenwandung des Filterrohrs ist ein Entnahmeraum gebildet, der mit einer Pumpeinrichtung hydraulisch verbindbar ist und dessen Höhe sich aus dem Abstand der beiden Volumenkörper zueinander bestimmt. Die Längserstreckung der jeweiligen Volumenkörper in Richtung der Längsachse der Vorrichtung entspricht im Wesentlichen der Höhe des Entnahmeraums.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Volumenkörper die Funktion eines Dichtungskolbens erfüllen, wobei die Volumenkörper eine zwischen ihnen angeordnete zentrale Kammer in Form des Entnahmeraums begrenzen. Die Volumenkörper gewährleisten in ihrer Funktion als Dichtungskolben eine Abdichtung gegenüber dem Filterrohr des Brunnens entlang ihrer gesamten Länge. Die erfindungsgemäBe Vorrichtung eignet sich gleichermaßen zur Verwendung in vertikalen und horizontalen Filtersträngen von Filterrohrbrunnen mit im Ringraum zwischen Filterrohr und Gebirge eingebauter Filterkiesschüttung, als auch zur Verwendung in Brunnenbauwerken ohne eingebaute Filterkiesschüttung. Beim Einführen der Vorrichtung in das Filterrohr gelangt der zweite Volumenkörper zuerst mit Brunnenwasser in Kontakt. Durch die Dichtungskolben in Form der beiden Volumenkörper wird das Filterrohr des Brunnens beiderseits der Entnahmekammer gegenüber dem Ringraum bzw. dem daran angrenzenden Gebirge abgedichtet, nämlich in Längsrichtung des Brunnens. Dies hat den Effekt, dass das Wasser in den Entnahmeraum verstärkt radial durch den Ringraum hindurch bzw. vom angrenzenden Gebirge einströmt, ergänzt durch Anteile des Brunnenwassers, die in den Bereichen des Ringraums angrenzend zu den Volumenkörpern axial bezüglich der Brunnenlängsachse in Richtung der Entnahmekammer strömen und dann darin eintreten. Die Volumenkörper bewirken demnach eine Zuflussströmung des Brunnenwassers zur zentralen offenen Kammer in Form des Entnahmeraums, welche Zuflussströmung sich längs der bzw. parallel zur Brunnenlängsachse gegenüber den abdichtenden Volumenkörpern einstelt. Durch die beiden Volumenkörper und die durch diese hervorgerufene vergrößerte Strömungsgeschwindigkeit radial zum Ringraum wird einerseits die Tiefenreinigung im Gebirge und andererseits die Reinigung im Ringraum angrenzend zu den Volumenkörpern verbessert.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung lässt sich der Abstand zwischen den Volumenkörpern einstellen, so dass das Längenverhältnis zwischen der Höhe des Entnahmeraums und der Längserstreckung der Volumenkörper veränderlich ist. Je kleiner die Höhe des Entnahmeraums in Bezug zu einer jeweiligen Längserstreckung der beiden Volumenkörper ist, desto tiefer reicht die Reinigungswirkung in das angrenzende Gebirge. Durch eine Versteilung der Höhe des Entnahmeraums kann eine Anpassung an bestimmte Brunnengegebenheiten vorgenommen werden, ohne dass dabei die Vorrichtung aus dem Filterrohr des Brunnens herausgeführt werden muss. Der Abstand zwischen den beiden Volumenkörpern kann beispielsweise über einen in seiner Länge einstellbaren Teleskopstempel oder dergleichen erzielt werden, mittels dessen die Volumenkörper an ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten miteinander verbunden sind.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können an den Volumenkörpern angrenzend zum Entnahmeraum jeweils eine erste bzw. zweite Absperrscheibe angeordnet sein, wobei die beiden Absperrscheiben konzentrisch und im
Wesentlichen parallel zueinander beabstandet und mit ihrem Außendurchmesser im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Filterrrohrs angepasst sind. Die
Absperrscheiben verbessern die Dichtwirkung der Volumenkörper gegenüber der Innenwandung des Filterrohrs und eine definierte Abgrenzung der Volumenkörper hin zum Entnahmeraum.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Vorrichtung eine mit der Pumpeinrichtung in Verbindung bringbare Förderleitung aufweisen, die in Fluidverbindung mit dem Entnahmeraum steht. Die Förderleitung kann den ersten Volumenkörper durchsetzen, so dass der erste Volumenkörper die Förderleitung umschließt. Zweckmäßigerweise ist die Förderleitung ausreichend zug- und druckfest ausgeführt, so dass ein Verschieben der Vorrichtung innerhalb des Filterrohrs betriebssicher gewährleistet ist. Ein Ablösen der Volumenkörper bei einem solchen Verschieben wird vorteilhaft dadurch vermieden, dass sie an der ersten bzw. der zweiten Absperrscheibe befestigt sein können, zum Beispiel mittels Verschweißen, Verschrauben oder dergleichen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann zumindest einer der beiden Volumenkörper verschieblich auf der Förderleitung angebracht sein, so dass durch eine Verschiebung dieses Volumenkörpers relativ zur Förderleitung längs zur
Brunnenlängsachse der Abstand zu dem jeweils anderen Volumenkörper und damit die Höhe des Entnahmeraums verändert wird. Der bezüglich der
Förderleitung verschiebliche Volumenkörper kann daran durch eine Arretiervorrichtung festgelegt werden, um eine definierte und gleichbleibende
Höhe des Entnahmeraums sicherzustellen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann zumindest einer der beiden Volumenkörper aus einem flexiblen Material hergestellt sein und durch ein Fluid gefüllt werden. Durch eine Erhöhung des Fluiddrucks innerhalb des Volumenkörpers ist dessen Außenumfangsfläche in Richtung der Innenwandung des Filterrohrs beweglich, so dass sich die Außenumfangsfläche gegen die Innenwandung des Filterrohrs presst. Hierdurch wird die Außenumfangsfläche des Volumenkörpers gegen die Innenwandung des Filterrohrs abgedichtet. Es versteht sich, dass der Volumenkörper lediglich bei einem Fördern von Brunnenwasser aus dem Entnahmeraum unter Druck gesetzt ist, wobei zum Verschieben der Vorrichtung innerhalb des Filterrohrs in eine neue Betriebsposition der Überdruck innerhalb des Volumenkörpers abgebaut wird und dadurch die Aussenumfangsflächen des Volumenkörpers ausser Kontakt von der Innenwandung des Filterrohrs gelangen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann eine Versorgungsleitung im Wesentlichen parallel zur Förderleitung geführt sein, welche Versorgungsleitung mit dem Innenraum des ersten bzw. des zweiten Volumenkörpers in Fluidverbindung steht. Dies ermöglicht ein Platz sparendes Einspeisen von Fluid hinein in den Volumenkörper zur Erhöhung des Innendrucks, wenn eine Abdichtung zwischen dem Volumenkörper und der Innenwandung des Filterrohrs erforderlich ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Volumenkörper, der beim Einführen der Vorrichtung in das Filterrohr zuerst mit Brunnenwasser in Kontakt gelangt, aus dem flexiblen Material hergestellt. An einem unteren Ende der Versorgungsleitung angrenzend zu einem dem Entnahmeraum entgegengesetzten Rand des zweiten Volumenkörpers kann ein Wegeventil vorgesehen sein. Beim ersten Einführen der Vorrichtung in das Filterrohr kann das Wegeventil geöffnet sein, so dass sich dabei der zweite Volumenkörper mit Brunnenwasser füllt. Nach einem Schließen des Wegeventils wird die erläuterte Druckerhöhung innerhalb des zweiten Volumenkörpers allein durch eine vergleichsweise geringe Wassermenge erzielt, die durch die Versorgungsleitung hinein in den zweiten Volumenkörper gefördert wird. Zur Gewährleistung dieser Druckerhöhung kann die Versorgungsleitung mit einer Entlüftungsleitung gekoppelt sein. Bei einer Brunnenausfahrt der Vorrichtung, d.h. bei einem Hochziehen der Vorrichtung aus dem Filterrohr hinaus, wird das Wegeventil geöffnet, so dass das Wasser aus dem zweiten Volumenkörper heraus in den Brunnen abströmen kann. Dies hat den Vorteil, dass das Gewicht der Vorrichtung bei der Brunnenausfahrt beträchtlich vermindert wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können beide Volumenkörper aus dem flexiblen Material bestehen. Die Versorgungsleitung kann dabei den ersten und den zweiten Volumenkörper durchsetzen und innerhalb der jeweiligen Volumenkörper perforiert ausgebildet sein, so dass durch die Perforierung die Fluidverbindung zu dem Volumenkörper entsteht. Es versteht sich, dass die Versorgungsleitung an den Verbindungsstellen zu den Stirnseiten der Volumenkörper geeignet abgedichtet ist, so dass ein ungewolltes Austreten von Fluid bei einer Druckerhöhung innerhalb der Volumenkörper ausgeschlossen ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann zumindest einer der beiden Volumenkörper aus einem starren zylindrischen Körper bestehen, der mit seinem Außendurchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Filterrohrs ausgebildet ist. An einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers kann eine flexible Schicht angeordnet sein. Zweckmäßigerweise ist der Außendurchmesser dieser flexiblen Schicht geringfügig größer als der Innendurchmesser des Filterrohrs ausgebildet. Die flexible Schicht kann aus einem Schaumstoff, insbesondere einem offenzelligen Schaumstoff oder einem Schaumgummi, hergestellt sein. Die flexible Schicht passt sich beim Einführen der Vorrichtung in das Filterrohr an den Innendurchmesser des Filterrohrs an und saugt sich mit dem im Brunnen befindlichen Wasser voll. Hierdurch wird eine ausreichende Dichtigkeit zwischen einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers und Innenwandung des Filterrohrs erzielt, um das Filterrohr in diesem Bereich abzudichten. Das Vorsehen der flexiblen Schicht an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers hat den Vorteil, dass alle Druckleitungen zum Beispiel in Form der vorstehend genannten Versorgungsleitung nicht erforderlich sind. Entsprechend ist eine gezielte Druckerhöhung und -entlastung in den Volumenkörpern nicht erforderlich, was den Betrieb der Vorrichtung erleichtert.
Beide Varianten der Volumenkörper, d.h. die aufpumpbare Ausführungsform bestehend aus dem flexiblen Material, als auch die Ausführungsform als starrer
Zylinderkörper mit der flexiblen Schicht aus Schaumstoff, Schaumgummi oder dergleichen an der Aussenumfangsfläche eignen sich zur Verwendung bei so genannten Wickeldrahtfiltern, wobei die charakteristische Reliefstruktur der
Filterrohr-Innenwand durch die Volumenkörper gegen eine Wasserströmung zwischen den Filterdrahtstäben geeignet abgedichtet wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann bei der Variante des Volumenkörpers mit der flexiblen Schicht an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers diese flexible Schicht ausgetauscht werden, wenn durch ein häufiges Verschieben der Vorrichtung entlang der Brunnenlängsachse die Zellstruktur dieser Schicht angegriffen bzw. beschädigt ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die beiden Volumenkörper einstückig aus einem ringförmigen Zylinder gebildet sein, dessen Aussenwandung zumindest im Bereich des Entnahmeraums perforiert ausgebildet ist. Somit bilden die beiden Volumenkörper jeweils den oberen und unteren Teil der Vorrichtung. Ein unterer Teil der Vorrichtung, d.h. der zweite Volumenkörper ist hierbei an seiner unteren Stirnseite geschlossen, wobei ein oberer Teil der Vorrichtung, d.h. der erste Volumenkörper an seiner oberen Stirnseite eine Öffnung aufweist, in der die Förderleitung hineinführt bzw. darin befestigt ist. Auf der Aussenumfangsfläche des ringförmigen Zylinders können angrenzend an den Entnahmeraum, d.h. in einem oberen und unteren Bereich des Zylinders Dichtungselemente, z.B. in Form der vorstehend erläuterten druckgesteuerten Dichtungskörper oder in Form der flexiblen Schicht, angebracht sein, die eine Abdichtung gegen eine Innenwandung des Brunnenfilterrohrs sicherstellen. Falls sich die Perforierung des ringförmigen Zylinders über mehr als nur seinen mittleren Teil erstreckt, so kann die Länge der Aussenwandung des ringförmigen Zylinders angrenzend zur Entnahmekammer bzw. deren Höhe durch eine Länge der auf der Aussenumfangsfläche des ringförmigen Zylinders aufgebrachten Dichtungskörper eingestellt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Absperrscheiben jeweils aus zwei Scheibenelementen gebildet sein, zwischen denen eine Dichtscheibe eingefasst ist, wobei ein Außendurchmesser der Scheibenelemente kleiner als der Innendurchmesser des Filterrohrs und ein Außendurchmesser der Dichtscheibe größer als der Innendurchmesser des Filterrohrs sind. Eine jeweilige Dichtscheibe kann aus einem Weichgummi oder dergleichen hergestellt sein, der zwischen einer Absperrscheibe und einer weiteren Blechscheibe mit einem der Absperrscheibe ähnlichen oder gleichen Durchmesser befestigt ist. Die Dichtscheibe behindert bei der Variante des Volumenkörpers mit flexibler Schicht an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers ein Umströmen der Absperrscheiben von der flexiblen Schicht hinein in die Entnahmekammer, wodurch die Reinigung des daran angrenzenden Ringraums verbessert wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Förderleitung den Entnahmeraum vollständig durchsetzen und bis zur zweiten Absperrscheibe geführt sein, wobei die Förderleitung innerhalb des Entnahmeraums perforiert ausgebildet ist. Dies ermöglicht einen einfachen und robusten Aufbau der Vorrichtung, da die zweite Absperrscheibe an einer unteren freien Stirnseite der Förderleitung befestigt werden kann. Eine Fluidverbindung zwischen der Förderleitung und dem Entnahmeraum ist durch deren Perforierung sichergestellt, wobei die Perforierung unter Berücksichtigung der auszutragenden Partikel ausreichend groß gewählt ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Längserstreckung des ersten und zweiten Volumenkörpers längs des Filterrohrs im Wesentlichen gleich lang sein. Dies unterstützt eine gleichmäßige Reinigungswirkung des Ringraums beiderseits des Entnahmeraums. Von weiterem Vorteil ist, wenn die Längserstreckung jedes Volumenkörpers im Wesentlichen der Höhe des Entnahmeraums entspricht. Hierbei wird die gesamte Länge bzw. Höhe der Vorrichtung zu einem Drittel durch die Höhe des Entnahmeraums und zu zwei Dritteln durch die Längserstreckung der Volumenkörper bestimmt. Eine solche Ausgestaltung der Vorrichtung ermöglicht eine effiziente Reinigung bzw. Aktivierung des Brunnens, da jeder Abschnitt des Filterrohrs, mit Ausnahme des untersten und des obersten, nach einem entsprechenden Verschieben der Vorrichtung innerhalb des Filterrohrs jeweils dreimal durchströmt wird. Dabei findet praktisch eine Vorreinigung, eine Tiefenreinigung und eine Nachreinigung eines jeden Filterabschnitts statt, wobei eine Messung und Steuerung des Reinigungsprozesses integral für alle drei Abschnitte vollzogen werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung kann die Höhe des Entnahmeraums weniger als in etwa 20 % der Gesamtlänge der Vorrichtung entlang der Längsachse des Filterrohrs, insbesondere weniger als in etwa 10 % dieser Gesamtlänge betragen. Hierbei nimmt der Entnahmeraum die Form einer Spaltkammer an, wobei der Abstand der beiden Volumenkörper zueinander klein ist. Hierdurch kann die Tiefenreinigung in dem an dem Bohrlochrand angrenzenden Gebirge infolge einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit beträchtlich verbessert werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aktivieren oder Reinigen von Filterrohrbrunnen umfasst folgende Schritte: a) Bereitstellen einer Vorrichtung, insbesondere wie vorstehend erläutert, wobei ein Betrieb der Vorrichtung durch Anlegen eines Saugdrucks an den Entnahmeraum mittels der Pumpeinrichtung erfolgt, so dass Wasser aus dem Entnahmeraum gefördert und damit Partikel aus dem Filterrohrbrunnen ausgetragen werden, b) Einführen der Vorrichtung in ein Filterrohr eines Filterrohrbrunnens, bis die Vorrichtung vollständig im Brunnenwasser eingetaucht ist, c) Betrieb der Vorrichtung in einer Ausgangsbetriebsposition, in der die Vorrichtung in einer bestimmten Position bezüglich der Brunnenlängsachse angeordnet ist, d) Verschieben der Vorrichtung um eine Strecke in eine weitere Betriebsposition, welche Strecke im Wesentlichen der Höhe des Entnahmeraums entspricht, und e) Betrieb der Vorrichtung in der weiteren Betriebsposition.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Vorrichtung nach einem ersten Reinigungszyklus im Wesentlichen um die Höhe des Entnahmeraums in eine neue Betriebsposition verschoben wird, so dass neben einer lückenlosen Reinigung des Gebirges auch eine zweimalige intensive Reinigung des gleichen Abschnitts des Ringraums erfolgt. Dies geschieht dann, wenn in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die Schritte d) und e) wiederholt werden. Ein Verschieben der Vorrichtung in eine weitere Betriebsposition kann in Abhängigkeit einer Messung des in dem geförderten Wasser enthaltenen Feststoffanteils an Partikeln erfolgen, nämlich dann, wenn dieser Feststoffanteil einen zulässigen Grenzwert unterschreitet. Dies ist ein Zeichen dafür, dass der entsprechende Brunnenabschnitt einer ausreichenden Reinigung unterzogen worden ist.
In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens werden in einem Schritt f die Schritte d und e einmalig wiederholt, bevor in einem Schritt g die Vorrichtung in eine neue Betriebsposition in die gleiche Richtung längs des Filterrohrs um eine Strecke verschoben wird, die im Wesentlichen der Länge der Vorrichtung entspricht, so dass sich in der neu eingestellten Betriebsposition die dem Entnahmeraum abgewandte Stirnseite des zweiten Volumenkörpers an der Stelle befindet, an der in der vorhergehenden Betriebsposition die dem Entnahmeraum abgewandte Stirnseite des ersten Volumenkörpers angeordnet gewesen ist. Anschließend wird in einem Schritt h die Vorrichtung in der neuen Betriebsposition gemäß Schritt g betrieben, wobei an den Entnahmeraum ein Saugdruck angelegt wird. Ein solches Verfahren eignet sich insbesondere zur Reinigung bzw. Aktivierung eines Brunnenfilters mit ausgebautem Filterkiesringraum. Da ein jeweiliger Ringraumabschnitt nur einmal durchströmt wird, kann mit einem solchen Verfahren eine sehr schnelle Reinigung des Brunnens entlang seiner gesamten Länge hinsichtlich des Ringraums vorgenommen werden. Falls ein solches Verfahren mit einer Vorrichtung durchgeführt wird, bei der die Höhe des Entnahmeraums im Wesentlichen der jeweiligen Längserstreckung der beiden Volumenkörper entspricht, kann diese Vorrichtung in Schritt g um eine Strecke verschoben werden, die im Wesentlichen der dreifachen Höhe des Entnahmeraums entspricht.
In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, bei der die Höhe des Entnahmeraums mit weniger als in etwa 20 % der Gesamtlänge der Vorrichtung entlang der Längsachse des Filterrohrs beträgt, wobei die Vorrichtung während der Schritte c) bis e) kontinuierlich entlang des Filterrohrs verschoben wird und dabei fortwährend in Betrieb ist. Durch die vergleichsweise geringe Höhe des Entnahmeraums ist die Strömungs- geschwindigkeit radial bezüglich des Entnahmeraums in dem daran angrenzenden Ringraum bzw. Gebirge signifikant erhöht, so dass sowohl eine optimale Tiefenwirkungsreinigung innerhalb des Gebirges als auch ein kontinuierliches Verschieben der Vorrichtung innerhalb des Filterrohrs möglich sind.
In vorteilhafter Weiterbildung des zuletzt genannten Verfahrens beträgt die Höhe des Entnahmeraums weniger als in etwa 10 % der Gesamtlänge der Vorrichtung, und insbesondere weniger als in etwa 5 % der Gesamtlänge der Vorrichtung. Hierbei nimmt der Entnahmeraum die Form einer Spaltkammer an, wobei der Abstand der beiden Volumenkörper zueinander klein ist. Hierbei werden die Strömungsgeschwindigkeit radial bezüglich des Entnahmeraums bzw. der Spaltkammer vergrößert und dadurch die Tiefenreinigung im Gebirge weiter verbessert.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt, und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine vereinfachte Längsquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit ihren wesentlichen Bauteilen, Fig. 2 eine Längsquerschnittansicht der Vorrichtung von Fig. 1 in einem
Filterrohr eines Brunnens mit Ringkiesschüttung, Fig. 3a bis 3c die Vorrichtung von Fig. 2 in verschiedenen Betriebspositionen,
Fig. 4 die Vorrichtung von Fig. 1 bzw. Fig. 2 in einer Ausgangsbetriebsposition und einer weiteren Betriebsposition innerhalb des Filterrohrs, Fig. 5 Vorrichtung von Fig. 4 in einer weiteren Betriebsposition, wenn sie in die gleiche Richtung längs des Filterrohrs darin verschoben ist, Fig. 6 eine Längsquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 7 eine Längsquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 8 eine stark vereinfachte Längsquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform, bei der der Abstand der beiden Absperrscheiben zueinander einstellbar ist. Fig. 9 eine vereinfachte Längsquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, und Fig. 10 eine vereinfachte Längsquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß einer noch weiteren Ausführungsform.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und deren Aufbau und Einsatzweise im Detail erläutert.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Förderleitung 2, die längs in ein Filterrohr eines Brunnens eingeführt werden kann, was nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 noch erläutert ist. An der Förderleitung 2 sind eine erste Absperrscheibe 3 und eine zweite Absperrscheibe 4 derart befestigt, dass die beiden Absperrscheiben 3, 4 konzentrisch und im Wesentlichen parallel zueinander beabstandet sind. Wenn die Vorrichtung 1 mit ihrer Förderleitung 2 und den beiden Absperrscheiben 3, 4 in ein Brunnenfilterrohr, das in Fig. 1 vereinfacht durch gestrichelte Linien dargestellt und mit Bezugszeichen 5 bezeichnet ist, eingeführt ist, wird zwischen der ersten und zweiten Absperrscheibe 3, 4 und einer Innenwandung des Filterrohrs 5 ein Entnahmeraum 6 gebildet. Die Höhe h dieses Entnahmeraums 6 bestimmt sich aus dem Abstand der beiden Absperrscheiben 3, 4 zueinander. Zwischen den beiden Absperrscheiben 3, 4 ist die Förderleitung 2 mit Aussparungen und somit perforiert ausgebildet, so dass eine Fluidverbindung zwischen Förderleitung 2 und Entnahmeraum 6 vorliegt. Durch Anlegen eines Saugdrucks an die Förderleitung 2 kann Wasser aus dem Entnahmeraum 6 heraus gefördert werden, was in Fig. 1 durch einen Pfeil F angedeutet ist.
Oberhalb der ersten Absperrscheibe 3 und außerhalb des Entnahmeraums 6 ist ein erster Volumenkörper 7 angeordnet, der von der Förderleitung 2 durchgriffen wird. Unterhalb der zweiten Absperrscheibe 4 und außerhalb des Entnahmeraums 6 ist ein zweiter Volumenkörper 8 angeordnet. Beide Volumenkörper 7, 8 sind aus einem flexiblen Material hergestellt, was in Fig. 1 durch gewellte Linien symbolisiert ist. Durch das flexible Material sind die beiden Volumenkörper 7, 8 radial bezüglich zur Brunnenlängsachse 9 flexibel. Die Volumenkörper 7, 8 sind jeweils an der ersten bzw. zweiten Absperrscheibe 3, 4 befestigt und erstrecken sich entgegengesetzt zum Entnahmeraum 6 längs zur Brunnenlängsachse 9. Die beiden Volumenkörper 7, 8 sind in ihrem Außendurchmesser R im Wesentlichen an einen Innendurchmesser des Filterrohrs 5 angepasst.
Beide Volumenkörper 7, 8 können mit einem Fluid befüllt werden, wobei durch eine Erhöhung des Drucks innerhalb der Volumenkörper deren Außenumfangsfläche sich in Richtung der Innenwandung des Filterrohrs 5 ausdehnt. Dies ist in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet. Falls die Außenumfangsfläche der beiden Volumenkörper 7, 8 infolge der genannten Druckerhöhung mit der Innenwandung des Filterrohrs 5 in Kontakt gelangt und sich daran anlegt, lässt sich eine Dichtwirkung dazwischen erzielen.
Fig. 2 zeigt eine Längsquerschnittansicht der Vorrichtung 1 von Fig. 1 , wenn diese in ein Filterrohr 5 eines Brunnens vollständig eingeführt ist. Der Brunnen weist einen Bohrlochrand 10 auf, der einen Ringraum 11 umschließt. Der Ringraum 11 ist mit Filterkies bzw. -sand ausgebaut, wobei außerhalb des Ringraums 11 natürliches Gebirge 12 bzw. der Grundwasserleiter angrenzt. Innerhalb des Ringraums 11 ist das Filterrohr 5 eingesetzt, das für eine erforderliche Wasserdurchlässigkeit z.B. mit Schlitzen ausgebildet ist. Parallel zur Förderleitung 2 ist eine Versorgungsleitung 13 geführt, die sowohl den ersten Volumenkörper 7 als auch den zweiten Volumenkörper 8 durchsetzt. Innerhalb der Volumenkörper 7, 8 ist die Versorgungsleitung 13 mit perforierten Abschnitten 13a versehen, so dass eine Fluidverbindung zwischen der Versorgungsleitung 13 und einem Innenraum der jeweiligen Volumenkörper 7, 8 besteht. An einer dem Entnahmeraum 6 entgegengesetzten Stirnseite des zweiten Volumenkörpers 8 ist ein Wegeventil 14 vorgesehen. Die Förderleitung 2 ist zwischen den beiden Absperrscheiben 3, 4 perforiert ausgebildet, nämlich in Form eines Einlaufseihers 2a.
Bei einem ersten Einführen der Vorrichtung 1 in das Filterrohr 5 gelangt der zweite Volumenkörper 8 und damit auch das Wegeventil 14 zuerst in Kontakt mit Brunnenwasser. Hierbei wird das Wegeventil 14 geöffnet, so dass Brunnenwasser von unten durch die Versorgungsleitung 13 bzw. dessen perforierten Abschnitten 13a hindurch in den Innenraum des ersten und zweiten Volumenkörpers 7, 8 hineinströmen kann. Falls die Vorrichtung 1 in eine Ausgangsbetriebsposition innerhalb des Filterrohrs 5 verschoben ist, wird das Wegeventil 14 wieder verschlossen. Falls nun, wie durch den Doppelpfeil von Fig. 2 angedeutet, von oben ein Fluid (z.B. Wasser) in die beiden Volumenkörper 7, 8 hineingepumpt und damit der Innendruck innerhalb der Volumenkörper erhöht wird, dehnen sich die Außenumfangsflächen der Volumenkörper 7, 8 radial nach außen aus und gelangen dichtend in Kontakt mit der Innenwandung des Filterrohrs 5. Zum Verschieben der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 5 in eine neue Betriebsposition wird der Innendruck innerhalb des ersten und zweiten Volumenkörpers 7, 8 geeignet vermindert, so dass die Außenumfangsflächen der beiden Volumenkörper 7, 8 außer Kontakt von der Innenwandung des Filterrohrs 5 gelangen. Die Länge L der Vorrichtung 1 setzt sich aus der Höhe h der Entnahmekammer 6 und der Längserstreckung der jeweiligen Volumenkörper 7, 8 zusammen. Wie in Fig. 2 gezeigt, bilden die Höhe der Entnahmekammer 6 und die jeweiligen Längserstreckungen der beiden Volumenkörper 7, 8 jeweils gleiche Drittel. Hiernach wird die Vorrichtung in dieser Ausführungsform als "symmetrische Doppelkolbenkammer" bezeichnet.
Bezüglich der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 versteht sich, dass die Absperrscheiben 3, 4 optional sind, so dass die Funktionsweise dieser Ausführungsform auch ohne Absperrscheiben gegeben ist. Bei einem Auslassen der Absperrscheiben 3, 4 sind die Stirnseiten der Volumenkörper 7, 8 angrenzend zum Entnahmeraum 6 zweckmäßigerweise versteift ausgeführt.
Nachstehend ist anhand der Fig. 3a bis 3c ein Betrieb der Vorrichtung 1 und ihre Wechselwirkung mit dem Brunnen bezüglich eines bestimmten Brunnenabschnitts im Detail erläutert. Dieser Brunnenabschnitt ist in den Fig. 3a bis 3c mit einem Doppelpfeil kenntlich gemacht.
Bezüglich der Fig. 3a wird die Annahme getroffen, dass hierin die Vorrichtung 1 in eine Ausgangsbetriebsposition gebracht ist und in den beiden Volumenkörpern 7, 8 ein Überdruck derart eingestellt ist, dass die beiden Volumenkörper dichtend an der Innenwandung des Filterrohrs 5 anliegen. Sodann wird ein Saugdruck an die Förderleitung 2 angelegt, so dass Brunnenwasser aus dem Entnahmeraum 6 herausgefördert wird. In dem konkreten Brunnenabschnitt gemäß des Doppelpfeils von Fig. 3a ist das Filterrohr 5 durch den ersten Volumenkörper 7 abgesperrt. Deshalb strömt Brunnenwasser durch eben diesen Brunnenabschnitt im Wesentlichen parallel zur Brunnenlängsachse 9 von oben in Richtung des Entnahmeraums 6 der Vorrichtung 1 , was zu einer Reinigung des Ringraums 11 in diesem Bereich führt. Die vergleichsweise hohe Strömungsgeschwindigkeit, die sich in dem genannten Bereich des Ringraums 11 einstellt, führt zu einem gründlichen Austrag von Schmutzpartikeln und dergleichen.
Nach einem Betrieb der Vorrichtung 1 in der Betriebsposition von Fig. 3a für eine ausreichend lange Zeit wird die Vorrichtung 1 anschließend in eine weitere Betriebsposition innerhalb des Filterrohrs 5 verschoben, nämlich ungefähr um eine Strecke, die der Höhe h des Entnahmeraums 6 entspricht. Dies ist in Fig. 3b gezeigt. Bei einem erneuten Betrieb der Vorrichtung 1 , wenn nach einem Erhöhen des Innendrucks in den beiden Volumenkörpem 7, 8 ein Saugdruck an die Förderleitung 2 angelegt wird, kommt es in dem durch den Doppelpfeil markierten Brunnenabschnitt zu einer ausgeprägten radialen Einströmung von Brunnenwasser hinein in den Entnahmeraum 6. In Fig. 3b ist dies durch entsprechende Pfeile kenntlich gemacht. Hiermit einher geht nicht nur eine Reinigung des Ringraums 11 , sondern auch eine Reinigung in dem an den Ringraum 11 angrenzenden Grundwasserleiter 12. Die Reinigung des Grundwasserleiters 12 hängt mit der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit in dem fraglichen Brunnenabschnitt zusammen, die darauf zurückgeht, dass wegen der Sperrwirkung des ersten und zweiten Volumenkörpers 7, 8 angrenzend an den Entnahmeraum 6 Brunnenwasser nicht unmittelbar aus dem Filterrohr 5 nachströmen kann und deshalb der Strömungsanteil in dem Ringraumbereich radial angrenzend zum Entnahmeraum 6 erhöht wird.
Ausgehend von der Betriebsposition gemäß Fig. 3b wird die Vorrichtung 1 dann erneut innerhalb des Filterrohrs 5 um eine Strecke verschoben, die im Wesentlichen der Höhe des Entnahmeraums 6 entspricht. Dies ist in Fig. 3c gezeigt. Bei einem erneuten Betrieb der Vorrichtung 1 strömt aus dem durch den Doppelpfeil markierten Brunnenabschnitt von unten Brunnenwasser durch den Ringraum 11 hindurch nach oben in den Entnahmeraum 6 hinein. Hierdurch wird der Ringraum 11 dieses Brunnenabschnitts erneut gereinigt. Ein Vergleich der Fig. 3a bis 3c verdeutlicht, dass der durch den Doppelpfeil markierte Brunnenabschnitt zweimal bezüglich seines Ringraums (Fig. 3a und Fig. 3c) gereinigt wird, und in der Betriebsposition von Fig. 3b nicht nur dessen Ringraum, sondern auch der daran angrenzende Grundwasserleiter gereinigt wird. Die Betriebspositionen der Fig. 3a bzw. 3c haben die Wirkung einer Vorreinigung und einer Nachreinigung bezüglich des Brunnenringraums.
Nach einer Beendigung der Brunnenreinigung bzw. -aktivierung und vor einer Brunnenausfahrt der Vorrichtung kann das Wegeventil 14 geöffnet werden, um das Wasser aus den beiden Volumenkörpern 7, 8 nach unten in den Brunnen abzulassen. Dies vermindert das Gewicht der Vorrichtung 1 und erleichtert ein Herausziehen der Vorrichtung aus dem Filterrohr 5.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 ist nachstehend ein Ablauf dargestellt, mit dem der Brunnen mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 1 hauptsächlich bezüglich seines Ringraums 11 effizient gereinigt werden kann.
Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils eine Längsquerschnittansicht durch den Brunnenausbau und die Vorrichtung 1. In Fig. 4 links ist die Vorrichtung 1 in einer
Ausgangsbetriebsposition gezeigt, analog zur Position von Fig. 3a. Bei einem
Betrieb der Vorrichtung 1, in dieser Position werden die Ringraumabschnitte I gründlich gereinigt, da in diesen Abschnitten Brunnenwasser im Wesentlichen parallel zur Brunnenlängsachse 9 (Fig. 1) in den Entnahmeraum 6 einströmt. Die Ringraumabschnitte I grenzen seitlich an den ersten bzw. zweiten Volumenkörper
7, 8 an. Nachdem die Ringraumabschnitte I ausreichend gereinigt bzw. aktiviert worden sind, wird die Vorrichtung 1 um eine Strecke, die im Wesentlichen der
Höhe des Entnahmeraums 6 entspricht, in dem Filterrohr 5 verschoben, was in
Fig. 4 rechts dargestellt ist. In dieser neuen Betriebsstellung werden bei einem erneuten Betrieb der Vorrichtung 1 dann die Ringraumabschnitte Il gereinigt, die entsprechend seitlich an den ersten und zweiten Volumenkörper 7, 8 angrenzen.
Neben der Reinigung der Ringraumabschnitte I und Il infolge der axialen Strömung von Brunnenwasser hinein in den Entnahmeraum 6 werden der Ringraum Il (in der in Fig. 4 links gezeigten Betriebsposition) bzw. der Ringraum I (in der in Fig. 4 rechts gezeigten Betriebsposition) zusätzlich durch die radiale Strömung des Brunnenwassers gereinigt, analog zur Darstellung von Fig. 3b.
Im Anschluss an einen Betrieb der Vorrichtung in der Position gemäß der Darstellung in Fig. 4 rechts wird die Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 5 in die gleiche Richtung um eine Strecke verschoben, die im Allgemeinen der Gesamtlänge der Vorrichtung bzw. für die Ausführungsform gemäß Fig. 4 der dreifachen Höhe h des Entnahmeraums 6 entspricht, vgl. Fig. 5. Hierdurch gelangt die von dem Entnahmeraum 6 abgewandte Stirnseite des zweiten Volumenkörpers 8 an die Stelle, an der in der vorhergehenden Betriebsposition (Fig. 4 rechts) die dem Entnahmeraum 6 abgewandte Stirnseite des ersten Volumenkörpers 7 angeordnet gewesen ist. Ausgehend von der in Fig. 5 gezeigten neuen Betriebsposition der Vorrichtung 1 werden die anhand der Fig. 4 erläuterten Vorgänge wiederholt. Durch ein solches Versetzen der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 5 wird vermieden, dass ein betreffender Ringraumabschnitt mehrfach von den Volumenkörpern der Vorrichtung 1 überstrichen wird. Somit ist ein schnelles und dennoch effizientes Reinigen des Ringraums 11 des Brunnens entlang seiner gesamten Länge möglich.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 erläutert. Gleiche Bauteile im Vergleich zur vorstehend erläuterten Vorrichtung von Fig. 1 bzw. Fig. 2 sind hierin mit gleichen Bezugszeichen versehen und zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals erläutert.
Die Vorrichtung von Fig. 6 weist einen axial verkürzten Einlaufseiher 2a' auf, wobei die Absperrscheiben 3 und 4 einen geringeren Abstand zueinander aufweisen. Entsprechend ist die Höhe h des Entnahmeraums 6 geringer. Gleiches gilt für die Gesamtlänge L der Vorrichtung, die sich aus der Höhe h des Entnahmeraums 6 und der Längserstreckung der beiden Volumenkörper 7, 8 zusammensetzt. Die Vorrichtung gemäß Fig. 6 ist als "verkürzte symmetrische Doppelkolbenkammer" bezeichnet.
Infolge der geringeren Höhe h des Entnahmeraums 6 nimmt bei einem Betrieb der Vorrichtung 1 die radiale Strömung seitlich angrenzend zum Entnahmeraum 6 innerhalb des Ringraums 11 und in dem Grundwasserleiter 12 zu. Hierdurch ist nicht nur die Reinigung innerhalb des Ringraums 11 in diesem Bereich verbessert, sondern auch eine Reinigung mit Tiefenwirkung innerhalb des Gebirges bzw. des Grundwasserleiters 12 besser möglich. Bei einem Verschieben der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 5 ist der Versatz der Vorrichtung auf die Höhe des Entnahmeraums 6 beschränkt. Dem hieraus resultierenden Mehraufwand beim Betrieb der Vorrichtung steht der erläuterte tief wirkende Austrag von Partikeln aus dem an den Ringraum 11 angrenzenden Grundwasserleiter 12 gegenüber.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 erläutert, die besonders für den Einsatz in Brunnen ohne Filterringraum, d.h. ohne eingebaute Filterkiesschüttung geeignet ist. Fig. 7 zeigt eine Längsquerschnittansicht durch den Brunnenausbau und die Vorrichtung 1 , deren Aufbau nachstehend im Detail erläutert ist.
Die Vorrichtung 1 weist in der Ausführungsform von Fig. 7 eine Förderleitung 2 auf, die in einer ersten Absperrscheibe 3' mündet. Unterhalb der ersten Absperrscheibe 3' ist eine zweite Absperrscheibe 4' mittels Distanzstegen 15 konzentrisch und im Wesentlichen parallel dazu befestigt. Der erste Volumenkörper T ist in Form eines starren zylindrischen Körpers ausgebildet. Die Förderleitung 2 durchgreift den ersten Volumenkörper 7', der an der ersten Absperrscheibe 3 befestigt ist. Der zweite Volumenkörper 8' ist ebenfalls in Form eines starren zylindrischen Körpers ausgebildet, der unterhalb der zweiten Absperrscheibe 4 befestigt ist. Die beiden Absperrscheiben 3', 4' sind analog zur Ausführungsform von Fig. 1 mit ihrem Außendurchmesser an einem Innendurchmesser des Filterrohrs 5 abgestimmt. Die beiden Volumenkörper 7', 8' sind mit ihren jeweiligen Außendurchmessern geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Filterrohrs ausgebildet. An den Außenumfangsflächen des ersten bzw. zweiten Volumenkörpers 7', 8' ist jeweils eine flexible Schicht 17 befestigt, die aus einem offenzelligen Schaumgummi hergestellt ist. Die Schicht 17 ist mit ihrem Außendurchmesser geringfügig größer als der Innendurchmesser des Filterrohrs 5 ausgebildet.
Bei einem Einführen der Vorrichtung von Fig. 7 in das Filterrohr 5 werden die flexiblen Schichten 17 an dem ersten bzw. zweiten Volumenkörper 7', 8' leicht zusammengedrückt, so dass sie sich dicht an eine Innenwandung des Filterrohrs 5 anschmiegen. Bei einem Kontakt mit Brunnenwasser füllen sich die Poren der flexiblen Schicht 17, so dass eine Dichtwirkung zwischen einer Außenumfangs- fläche des ersten bzw. zweiten Volumenkörpers 7', 81 und der Innenwandung des Filterrohrs 5 bildet.
Durch die Einmündung der Förderleitung 2 in eine entsprechende Ausnehmung der ersten Absperrscheibe 3' ist eine Fluidverbindung zwischen der Förderleitung 2 und dem zwischen der ersten und zweiten Absperrscheibe 3', 4' gebildeten Entnahmeraum 6' gegeben. Ein Anlegen eines Saugdrucks an die Förderleitung 2 bewirkt ein Fördern von Brunnenwasser heraus aus dem Entnahmeraum 6', was gleichzeitig zu einem Austrag von Partikeln aus dem Brunnen führt. Die Höhe h des Entnahmeraums 6' beträgt ungefähr 10 % der Gesamtlänge der Vorrichtung 1. Analog zur Ausführungsform von Fig. 6 wird bei der Vorrichtung in der Ausführungsform von Fig. 7 wegen der Dichtwirkung der Volumenkörper 7', 81 der Ringraumbereich, der radial an den Entnahmeraum 6' angrenzt, einschließlich des benachbarten Grundwasserleiters 12 mit Tiefenwirkung gereinigt. Dies wird durch die hohe radiale Strömungsgeschwindigkeit insbesondere in dem angrenzenden Gebirge im Bereich zwischen den Volumenkörpern T, 8' erreicht.
Die Reinigung bzw. Aktivierung des Brunnens mittels der Vorrichtung von Fig. 7 erfolgt in einem kontinuierlichen Prozess, bei dem die Vorrichtung während ihres Betriebs fortwährend innerhalb des Filterrohrs 5 verschoben wird. Die optimale Verschiebungsgeschwindigkeit kann derart gewählt werden, dass austragfähige Partikel von einem in bestimmter radialer Entfernung vom Filter im Ringraum gelegenen Ort während der Zeit, in der die Brunnenwasserströmung auf diesen Ort wirkt, in den Entnahmeraum 6' hineintransportiert werden können. Der erzielte Stoffaustrag kann kontinuierlich gemessen und damit die Effizienz der Brunnenreinigung bzw. -aktivierung kontrolliert werden. Falls der Stoffaustrag keinen Soll-Wert erreicht, kann der Betrieb der Vorrichtung 1 an dieser Stelle des Brunnens wiederholt werden, wobei gegebenenfalls die Verschiebungsgeschwindigkeit der Vorrichtung innerhalb des Filterrohrs 5 zusammenhängend ist. Somit wird die Tiefenwirkung der Reinigungsmaßnahme über die Höhe der Förderrate geregelt. Die Vorrichtung gemäß Fig. 7 wird als "bewegte Doppelkolbenspaltkammer" bezeichnet und eignet sich insbesondere zur Aktivierung und Regenerierung von Brunnenbauwerken ohne eingebaute Filterkiesschüttung. Ein solcher Brunnentyp ist in Fig. 7 gezeigt, bei dem an dem Bohrlochrand 10 des Brunnens direkt das Gebirge bzw. der Grundwasserleiter 12 angrenzt.
Es versteht sich, dass die schaumgummiartige flexible Schicht 17 auch bei der Vorrichtung nach einer der Fig. 1 bis 6 eingesetzt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass ein Verschieben der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 5 ohne eine Veränderung des Innendrucks innerhalb der Volumenkörper 7, 8 möglich ist und entsprechend schneller erfolgen kann. Demgegenüber empfiehlt sich eine Druckbeaufschlagung der Volumenkörper 7, 8 für den Fall, dass eine besonders gute Dichtwirkung zwischen den Außenumfangsflächen der Volumenkörper 7, 8 und der Innenwandung des Filterrohrs 5 notwendig ist, bzw. wenn die inneren Oberfläche des Filterrohrs ein so starkes Relief aufweist, dass die flexible Schicht bei einem Verschieben der Vorrichtung innerhalb des Filterrohrs stark beansprucht würde.
In Fig. 8 ist in einer prinzipiell stark vereinfachten Darstellung eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 gezeigt. Die Förderleitung 2 mündet hierbei in einer entsprechenden Ausnehmung der ersten Absperrscheibe 3". Unterhalb der ersten Absperrscheibe 3" ist konzentrisch und im Wesentlichen parallel dazu eine zweite Absperrscheibe 4" befestigt, nämlich mittels einer Mehrzahl von Teleskopstempeln 18. Mittels dieser Teleskopstempel kann der Abstand der beiden Absperrscheiben 3", 4" eingestellt und damit die Höhe des Entnahmeraums zwischen den beiden Absperrscheiben verändert werden. In Fig. 8 ist ein geringer Abstand der beiden Absperrscheiben zueinander mit dicken Volllinien dargestellt. Mit strichpunktierten Linien ist eine veränderte Position für die zweite Absperrscheibe 4" gezeigt, in der sie einen größeren Abstand zur ersten Absperrscheibe 3" aufweist.
An der ersten und zweiten Absperrscheibe 3", 4" sind jeweils ein Volumenkörper 7", 8" befestigt, wobei die zweite Absperrscheibe 8" zur Vereinfachung nur teilweise dargestellt ist. Bei einem Einführen der Vorrichtung 1 dichten die Volumenkörper 7", 8" das Filterrohr 5 ab. Die Volumenkörper 7", 8" können entweder aus einem flexiblen Material (vgl. Fig. 1) hergestellt sein, um durch eine Innendruckerhöhung ein Anschmiegen an die Innenwandung des Filterrohrs 5 zu erzielen. Alternativ können die Volumenkörper 7", 8" auch mit einer flexiblen Schicht (vgl. Fig. 7) ummantelt sein, die eine ausreichende Dichtwirkung mit der Innenwandung' des Filterrohrs 5 sicherstellt. Die flexible Schicht ermöglicht ein Verschieben der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 5, ohne dass eine Druckmittelregelung bezüglich der Volumenkörper erforderlich ist. Des Weiteren ermöglicht die flexible Schicht ein Verstellen der beiden Absperrscheiben 4" zueinander zur Veränderung der Höhe des Entnahmeraums 6.
In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 in einer Längsquerschnittansicht gezeigt. Im Vergleich zu den vorstehend genannten Ausführungsformen sind hierin Bauteile in gleicher Ausführung bzw. gleicher Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der erste und zweite Volumenkörper 7'", 8'" sind beide als im Wesentlichen starre zylindrische Körper ausgebildet, deren Aussendurchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Filterrohrs 5 gewählt ist. Auf den Aussenumfangsflächen der Volumenkörper 7'", 8'" sind jeweils Dichtungselemente in Form der flexiblen Schichten 17 angebracht, analog zur Erläuterung gemäß Fig. 7.
Der erste Volumenkörper 7'" ist von einer Durchgangsöffnung 19 durchsetzt. Die Förderleitung 2 ist durch diese Durchgangsöffnung 19 hindurchgeführt, wobei der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 19 und der Aussendurchmesser der Förderleitung derart aneinander angepasst sind, dass sich der erste Volumenkörper 7'" klemm- und spielfrei auf der Förderleitung 2 in Brunnenlängsachse 9 verschieben lässt. Der zweite Volumenkörper 8'" ist an einem freien Ende der Förderleitung 2 befestigt, z.B. durch Verschweißen oder dergleichen. Die Förderleitung 2 ist in ihrem Bereich angrenzend an den zweiten Volumenkörper 7'" perforiert ausgebildet. In gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist zwischen den beiden Volumenkörpern 7'", 8'" der Entnahmeraum 6 ausgebildet, wobei ein Abstand der beiden Volumenkörper 7'", 8'" die Höhe h des Entnahmeraums 6 bestimmt.
Durch ein Verschieben des ersten Volumenkörpers 7'" relativ zur Förderleitung 2 kann die Höhe h des Entnahmeraums 6 verändert werden. An dem ersten Volumenkörper 7'" ist eine Arretiervorrichtung 20 angebracht, mittels der sich der erste Volumenkörper 7'" bezüglich der Förderleitung festlegen lässt. Die Arretiervorrichtung 20 legt eine Position des ersten Volumenkörpers T" bezüglich der Förderleitung 2 fest, woraus eine vorbestimmte Höhe h des Entnahmeraums 6 resultiert. Je nach Beschaffenheit des Brunnens, bei dem die Vorrichtung 1 zum Einsatz kommt, kann die Höhe h des Entnahmeraums 6 entweder vergrößert oder verkleinert werden. Die flexiblen Schichten 17, die jeweils an einer Aussenumfangsfläche der Volumenkörper 7'", 8'" angebracht sind, ermöglichen sowohl ein Verschieben des ersten Volumenkörpers T" bezüglich der Förder- leitung 2 als auch, wenn der erste Volumenkörper T" an der Förderleitung arretiert ist, eine Verschiebung der' Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 5. Alternativ zu der flexiblen Schicht 17 kann an den Aussenumfangsflächen der Volumenkörper jeweils ein druckgesteuerter Dichtungskörper zum Einsatz kommen, der bei einem erforderlichen Dichtsitz analog zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit einem Fluid unter Druck gesetzt wird. Bei einem Verschieben des ersten Volumenkörpers 7'" bzw. der gesamten Vorrichtung 1 wird der Innendruck dieses Dichtungskörper entsprechend abgesenkt, damit er sich von der Innenwandung des Filterrohrs 5 geeignet löst. Zur Einspeisung eines Fluids in den Dichtungskörper können geeignete Drucksteuerleitungen in den Dichtungskörper geführt sein. Für ein erleichtertes Eintauchen bzw. Herausfahren der Vorrichtung 1 in bzw. aus dem Brunnen kann der zweite, d.h. der untere Volumenkörper 8'" mit einem Wegeventil 14 ausgerüstet sein, analog zur Ausführungsform von Fig. 2.
Die Vorrichtung 1 in der Ausführungsform gemäß Fig.9 zeichnet sich durch Einfachheit und Robustheit aus, wobei mit einfachen Mitteln die Höhe h des Entnahmeraums 6 veränderlich ist. Die Höhe h des Entnahmeraums kann auch dann eingestellt werden, wenn die Vorrichtung 1 bereits in das Filterrohr 5 hinein eingeführt ist. Obschon in Fig. 9 nicht dargestellt, können an den Volumenkörpern 7'", 8'" angrenzend zum Entnahmeraum 6 Absperrscheiben angeordnet sein, analog zur Ausführungsform gemäß Fig. 1. Hierbei versteht sich, dass sich an dem ersten Volumenkörper T" angebrachte Absperrscheibe eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die die Förderleitung 2 hindurch geführt ist, um ein Verschieben des ersten Volumenkörpers 7'" in Verbindung mit dieser Absperrscheibe zu ermöglichen.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 in einer Längsquerschnittansicht gezeigt. Im Vergleich zu den vorstehend genannten Ausführungsformen sind hierin Bauteile in gleicher Ausführung bzw. gleicher Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der erste und zweite Volumenkörper 7"", 8"" sind einstückig aus einem ringförmigen Zylinder 21 hersgestellt, wobei der erste Volumenkörper 7"" einen oberen Teil dieses Zylinders 21 und der untere Volumenkörper 8"" einen unteren Teil dieses Zylinders 21 bilden. Der Zylinder 21 ist an seinem unteren Ende, d.h. an einer unteren Stirnseite des zweiten Volumenkörpers 8"" geschlossen, und weist an seinem oberen Ende, d.h. an einer oberen Stirnseite des ersten Volumenkörpers 7"" eine Öffnung 22 auf. Der Zylinder 21 ist innen hohl ausgeführt und bildet somit eine Entnahmekammer 6, wobei eine Aussenwandung des Zylinders 21 im Bereich seines mittleren Drittels perforiert ausgebildet ist. Durch diese Perforierung kann Brunnenwasser von aussen in den Zylinder 21 hinein einströmen, was in Fig. 10 durch Pfeile kenntlich gemacht ist.
An einer Aussenumfangsfläche des Zylinders 21 sind in dessen oberen und unteren Bereich jeweils flexible Schichten 17 angebracht, die in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 eine Abdichtung der Vorrichtung 1 gegenüber der Innenwandung des Filterrohrs 5 sicherstellen. Die Höhe bzw. Länge der Entnahmekammer 6 kann durch die Länge der flexiblen Schichten eingestellt werden, die auf die Aussenumfangsfläche des Zylinders 21 aufgebracht sind. Perforierte Bereiche der Aussenwandung des Zylinders 5 können hierbei von den flexiblen Schichten 17 verschlossen werden. Alternativ zu den flexiblen Schichten 17 kann die Aussenumfangsfläche des Zylinders 21 im Bereich des ersten und zweiten Volumenkörpers 7"", 8"" gegenüber der Innenwandung des Filterrohrs 5 auch durch innendruckgesteuerte Dichtungskörper abgedichtet werden.
Die Förderleitung 2 ist von oben durch die Öffnung 22 in die Entnahmekammer 6, d.h. in den Innenraum des Zylinders 21 eingeführt und an eine Unterwassermotorpumpe 23 angeschlossen. Die Unterwassermotorpumpe 23 ist innerhalb des Zylinders 21 aufgenommen und erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Zylinders 21. Die Länge der Unterwassermotorpumpe 23 bzw. die Anzahl ihrer Motorstufen ist an die notwendige Förderleistung der Vorrichtung 1 angepasst. Die Unterwassermotorpumpe 23 weist einen Einlaufseiher 24 auf, der vor einem Einlass der Förderleitung angeordnet ist und als Filter wirkt. Die Unterwassermotorpumpe 23 ist in Längsrichtung von einem Mantelrohr 24 umhüllt, das an seiner unteren Stirnseite, dort, wo die Unterwassermotorpumpe 23 endet, offen ist. Das Mantelrohr 24 ist angrenzend zum Einlaufseiher 24 fest mit einer Aussenumfangsfläche der Förderleitung 2 verbunden. Das Mantelrohr 24 erfüllt im Wesentlichen zwei Aufgaben: einerseits das von der Unterwassermotorpumpe 23 geförderte Wasser gezielt in Richtung des Einlaufseihers 24 zu leiten, und des weiteren hierbei eine Kühlung der Unterwassermotorpumpe 23 durch das daran vorbeigeleitete Brunnenwasser sicherzustellen. Hierzu ist es wichtig, dass das Mantelrohr 24 in seiner Längsertreckung bis unterhalb der letzten Stufe der Unterwassermotorpumpe 23 reicht.
Im Betrieb der Unterwassermotorpumpe 23 wird Brunnenwasser wie in Fig. 10 gezeigt von aussen durch die Perforierung der Aussenwandung des Zylinders 21 in den Entnahmeraum 6 hinein gesaugt, wobei das Brunnenwasser anschließend zur unteren offenen Stirnseite des Mantelrohrs 24 strömt. Nach Eintritt in das
Mantelrohr wird das Brunnenwasser an der Unterwassermotorpumpe 23 vorbei nach oben in Richtung des Einlaufseihers 24 gefördert, und wird schließlich in der Förderleitung 2 wie durch den Pfeil F angedeutet aus dem Brunnen herausgefördert. Die Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 ist wegen der Einteiligkeit des ersten und zweiten Volumenkörpers 7"", 8"" in Form des Zylinders 21 sehr robust und lässt sich preiswert herstellen. Alternativ zur Darstellung von Fig. 10 kann die Unterwassermotorpumpe 23 auch ausserhalb des Zylinders 21 bzw. des Entnahmeraums 6 angeordnet sein, insbesondere dann, wenn wegen einer erforderlichen großen Pumpenleistung die Unterwassermotorpumpe 23 einen größeren Durchmesser aufweist.
Die Ausführungsformen gemäß der Fig. 9 und 10 lassen sich zur Reinigung bzw. Aktivierung eines Brunnens in gleicher Weise betreiben wie die Ausführungsformen gemäß der Fig. 2 und der Fig. 6 und weisen die gleiche Qualität der Reinigungswirkung auf. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich des Betriebs der Vorrichtung auf.die Erläuterung oben zu Fig. 2 bis Fig. 6 verwiesen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Aktivierung oder Reinigung von Filterrohrbrunnen mit einem Filterrohr (5), umfassend einen ersten und einen zweiten Volumenkörper (7, 8), die sich jeweils längs zur Brunnenlängsachse (9) erstrecken, mit ihrem Außendurchmesser im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Filterrohrs (5) angepasst und an ihrer Außenumfangsfläche zumindest radial bezüglich zur Brunnenlängsachse (9) flexibel ausgebildet sind, so dass eine Dichtwirkung zwischen den Außenumfangsflächen der jeweiligen Volumenkörper (7, 8) und der Innenwandung des Filterrrohrs (5) erzielt wird, wobei zwischen dem ersten und zweiten Volumenkörper (7, 8) und der Innenwandung des Filterrohrs (5) ein Entnahmeraum (6) gebildet ist, der mit einer Pumpeinrichtung hydraulisch verbindbar ist und dessen Höhe (h) sich aus dem Abstand der beiden Volumenkörper (7, 8) zueinander bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckung der jeweiligen Volumenkörper (7, 8) in
Richtung der Längsachse der Vorrichtung im Wesentlichen der Höhe (h) des Entnahmeraums (6) entspricht.
2. Vorrichtung (1) zur Aktivierung oder Reinigung von Filterrohrbrunnen mit einem Filterrohr (5), umfassend einen ersten und einen zweiten Volumenkörper (7, 8), die sich jeweils längs zur Brunnenlängsachse (9) erstrecken, mit ihrem Außendurchmesser im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Filterrohrs (5) angepasst und an ihrer Außenumfangsfläche zumindest radial bezüglich zur Brunnenlängsachse (9) flexibel ausgebildet sind, so dass eine
Dichtwirkung zwischen den Außenumfangsflächen der jeweiligen Volumenkörper (7, 8) und der Innenwandung des Filterrrohrs (5) erzielt wird, wobei zwischen dem ersten und zweiten Volumenkörper (7, 8) und der Innenwandung des Filterrohrs (5) ein Entnahmeraum (6) gebildet ist, der mit einer Pumpeinrichtung hydraulisch verbindbar ist und dessen Höhe
(h) sich aus dem Abstand der beiden Volumenkörper (7, 8) zueinander bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Entnahmeraums (6) weniger als in etwa 20% der Gesamtlänge der Vorrichtung (1) entlang der Längsachse des Filterrohrs (5) beträgt.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Abstand zwischen den Volumenkörpern (7, 8) einstellbar ist, so dass das Längenverhältnis zwischen der Höhe (h) des Entnahmeraums (6) und der Längserstreckung der Volumenkörper (7, 8) veränderlich ist.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, bei der die Volumenkörper (7, 8) an ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten durch zumindest einen in seiner Länge einstellbaren Teleskopstempel (18) oder dergleichen miteinander verbunden sind.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der an den Volumenkörpern (7, 8) angrenzend zum Entnahmeraum jeweils eine erste bzw. zweite Absperrscheibe (3, 4) angeordnet sind, wobei die beiden Absperrscheiben (3, 4) konzentrisch und im Wesentlichen parallel zueinander beabstandet und mit ihrem Außendurchmesser im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Filterrrohrs (5) angepasst sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der eine mit der Pumpeinrichtung in Verbindung bringbare Förderleitung (2) in Fluidverbindung mit dem Entnahmeraum (6) steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der erste Volumenkörper (7) relativ zur Förderleitung (2) in deren Längsrichtung verschieblich und in vorbestimmten Positionen arretierbar ist.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Förderleitung (2) ausreichend zug- und druckfest ausgeführt ist, um ein Verschieben der Vorrichtung (1) innerhalb des Filterrohrs (5) zu gewährleisten.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der der erste Volumenkörper (7) an der ersten Absperrscheibe (3) befestigt ist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der der zweite Volumenkörper (8) an der zweiten Absperrscheibe (4) befestigt ist.
11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der zumindest einer der beiden Volumenkörper aus einem im Wesentlichen starren zylindrischen Körper besteht, der mit seinem Außendurchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Filterrohrs (5) ausgebildet ist, wobei an einer Aussenumfangsfläche des zylindrischen
Körpers eine flexible Schicht (17) angeordnet ist.
12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 , bei der der Außendurchmesser der flexiblen Schicht (17) geringfügig größer als der Innendurchmesser des Filterrohrs (5) ist.
13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, bei der die flexible Schicht (17) aus einem Schaumstoff, insbesondere einem offenzelligen Schaumstoff oder einem Schaumgummi hergestellt ist.
14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die flexible Schicht (17) austauschbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der die beiden Volumenkörper (7, 8) einstückig aus einem ringförmigen Zylinder (21) gebildet sind, wobei eine Aussenwandung des Zylinders (21) im Bereich des Entnahmeraums (6) perforiert ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15 , bei der die Förderleitung (2) im Wesentlichen bis zu einer äußeren Stirnseite des ersten Volumenkörpers (7) geführt ist.
17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 16, bei der die Absperrscheiben (3, 4) jeweils aus zwei Scheibenelementen gebildet sind, zwischen denen eine Dichtscheibe eingefasst ist, wobei ein Außendurchmesser der Scheibenelemente kleiner als der Innendurchmesser des Filterrohrs (5) und ein Außendurchmesser der Dicht- scheibe größer als der Innendurchmesser des Filterrohrs (5) sind.
18. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, bei der eine jeweilige Dichtscheibe aus einem Weichgummi oder dergleichen hergestellt ist, der zwischen einer Absperrscheibe (3, 4) und einer weiteren Blechscheibe mit einem der Absperrscheibe ähnlichen oder gleichen Durchmesser befestigt ist.
19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, bei der die Förderleitung (2) den Entnahmeraum (6) durchsetzt und bis zur zweiten Absperrscheibe (4) geführt ist, wobei die Förderleitung (2) innerhalb des Entnahmeraums (6) perforiert ausgebildet ist.
20. Vorrichtung (1) nach Anspruch 19, bei der die zweite Absperrscheibe (4) an der Förderleitung (2) befestigt ist.
21. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der die Längserstreckung des ersten und zweiten Volumenkörpers (7, 8) im Wesentlichen gleich ist.
22. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 21 , bei der die Höhe (h) des Entnahmeraums (6) weniger als in etwa 10% der Gesamtlänge der Vorrichtung (1) entlang der Längsachse des Filterrohrs (5) beträgt.
23. Verfahren zum Aktivieren oder Reinigen von Filterrohrbrunnen, mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Vorrichtung (1) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei ein Betrieb der Vorrichtung (1) durch Anlegen eines Saugdrucks an den Entnahmeraum (6) mittels der Pumpeinrichtung erfolgt, so dass Wasser aus dem Entnahmeraum (6) gefördert und damit Partikel aus dem Filterrohrbrunnen ausgetragen werden, b) Einführen der Vorrichtung (1) in ein Filterrohr (5) eines Filterrohrbrunnens, bis die Vorrichtung (1) vollständig in Brunnenwasser eingetaucht ist, c) Betrieb der Vorrichtung (1) in einer Ausgangsbetriebsposition, in der die Vorrichtung (1) in einer bestimmten Position bezüglich der Brunnenlängsachse (9) angeordnet ist, d) Verschieben der Vorrichtung (1) um eine Strecke in eine weitere Betriebsposition, welche Strecke im Wesentlichen der Höhe (h) des
Entnahmeraums (6) entspricht, und e) Betrieb der Vorrichtung (1) in der weiteren Betriebsposition.
24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die Schritte d) und e) wiederholt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, bei dem ein Verschieben der Vorrichtung (1) in eine weitere Betriebsposition dann erfolgt, wenn bei der vorhergehenden Betriebsposition ein in dem geförderten Wasser enthaltener zulässiger Feststoffanteil an Partikeln unterschritten wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, bei dem die Vorrichtung (1) vor dem Schritt d) ausser Betrieb genommen wird, indem die Pumpeinrichtung abgeschaltet oder der an den Entnahmeraum (6) angelegte Saugdruck zumindest abgesenkt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, umfassend die Schritte: f) einmalige Wiederholung der Schritte d und e, g) Verschieben der Vorrichtung (1) in eine neue Betriebsposition in die gleiche Richtung längs des Filterrohrs (5) um eine Strecke, die im Wesentlichen der Länge der Vorrichtung (1) entspricht, so dass sich in der neu eingestellten Betriebsposition die dem Entnahmeraum (6) abgewandte Stirnseite des zweiten Volumenkörpers (8) an der Stelle befindet, an der in der vorhergehenden Betriebsposition die dem Entnahmeraum (6) abgewandte Stirnseite des ersten Volumenkörpers (7) angeordnet gewesen ist, h) Betrieb der Vorrichtung (1) in der neuen Betriebsposition gemäß Schritt g.
28. Verfahren nach Anspruch 27, das mit einer Vorrichtung (1) nach Anspruch 1oder einem der Ansprüche 3 bis 21 durchgeführt wird, wobei in Schritt g die Strecke, um die die Vorrichtung verschoben wird, im Wesentlichen der dreifachen Höhe des Entnahmeraums (6) entspricht.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, bei dem nach Schritt h) der Schritt f durchlaufen wird.
30. Verfahren nach Anspuch 29, bei dem nach Schritt h) der Schritt f so oft durchlaufen wird, wie es der Länge des Filterrohrs (5) des Brunnens entspricht.
31. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24 , das mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 22 durchgeführt wird, wobei die Vorrichtung (1) während der Schritte c bis e kontinuierlich entlang des Filterrohrs (5) verschoben wird und dabei fortwährend in Betrieb ist.
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