EP2952640A1 - Vorrichtung zum aktivieren oder reinigen von brunnen - Google Patents

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EP2952640A1
EP2952640A1 EP15001621.0A EP15001621A EP2952640A1 EP 2952640 A1 EP2952640 A1 EP 2952640A1 EP 15001621 A EP15001621 A EP 15001621A EP 2952640 A1 EP2952640 A1 EP 2952640A1
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EP
European Patent Office
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tube
outer tube
inner tube
volume
filter
Prior art date
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Granted
Application number
EP15001621.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2952640B1 (de
Inventor
Hermann-Josef Suelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teftorec GmbH
Original Assignee
Teftorec GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Teftorec GmbH filed Critical Teftorec GmbH
Publication of EP2952640A1 publication Critical patent/EP2952640A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2952640B1 publication Critical patent/EP2952640B1/de
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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for activating or cleaning wells.
  • 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 that make use of 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 for entering 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.
  • DVGW leaflet W 119 describes well-known extraction chambers for intensive desanding. With regard to these removal chambers, a sufficient radial flow of the chamber opening is assumed.
  • sealing bodies are required at their ends, which are designed either as sealing disks or as volume-variable (inflatable) annular hoses.
  • this seal body is one Longitudinal extension of this seal body or its length in relation to the length of the open chamber attached no importance. Instead, with respect to these seal body only their sealing effect within the filter tube to limit the work or removal chambers classified as important.
  • a device for activating or cleaning filter tube wells in which a removal chamber is formed between a first and a second volume body, from which water can be discharged from the filter tube well by means of a pumping device.
  • a compensating pipe is provided, which completely penetrates the removal chamber in the longitudinal direction of the device, said compensating pipe causes a hydraulic connection between the areas adjacent to each of the removal chamber opposite outer end faces of the two volume bodies.
  • the hydraulic connection through the compensating pipe causes an automatic pressure or volume flow compensation between the regions of the filter tube above and below the device in the event of an uneven flow to the device.
  • the device according to DE 10 2009 018 383 B4 has the disadvantage that a possible flow rate through the compensating pipe is limited and the provision of several such compensating pipes is structurally complex and expensive.
  • the invention has for its object to provide a device for activating or cleaning wells, in which sets by simple mechanical means an automatic control of flow rates above and below a sampling chamber with improved volume throughput.
  • a device serves for activating or cleaning filter tube wells with a filter tube, and comprises a first and a second volume body, which are adapted with their outer diameter substantially to the inner diameter of the filter tube and on their outer peripheral surface each have sealing means by means of which a sealing effect between the Volumes and the inner wall of the filter tube can be adjusted.
  • the device further comprises a removal chamber, which is formed between the first and second volume body and the inner wall of the filter tube, said extraction chamber can be hydraulically connected to a pumping device.
  • a hydraulic connection between the areas is provided, each adjacent to the extraction chamber to the opposite outer end faces of the two solids. This hydraulic connection extends at least through an annular space, which completely passes through the removal chamber in the direction of a longitudinal axis of the device and is formed between an outer tube and an inner tube arranged inside the outer tube.
  • the present invention is based on the essential knowledge that a hydraulic connection to ensure a flow balance between the regions of the filter tube above and below the device, that is formed between the regions which adjoin each of the outer end faces of the two solids opposite the extraction chamber, by an annular space which completely penetrates at least the removal chamber in the direction of the longitudinal axis of the device.
  • Such an annulus has an increased cross-sectional area transverse to the longitudinal axis of the device as compared to a prior art compensating tube, thus allowing a larger volume flow rate for improved flow compensation.
  • the design of such an annular space between the inner tube and the outer tube is also mechanically very robust and can be realized with simple and inexpensive means.
  • the outer tube may extend along the entire longitudinal axis of the device.
  • the outer tube forms a structural or supporting component for the device according to the invention, to which further components can be attached, for. B. the inner tube and the two solids.
  • both the outer tube and the inner tube can each extend along the entire longitudinal axis of the device.
  • the outer tube and the inner tube are chosen approximately the same length.
  • a centric positioning of the inner tube within the outer tube is ensured via radial web elements or the like.
  • Such an embodiment of the device has the advantages that on the one hand the inner tube is guided to the lower end side of the outer tube, so that on the lower end side of the inner tube further units or devices for treating the Filterrohrbrunnens can be attached, for. B. a pulse generator or the like.
  • supply lines for e.g. be passed through the pulse generator.
  • the device has a delivery line, which opens into the removal chamber urid can be hydraulically connected to a pumping device.
  • a negative pressure can be generated, as a result of which water is discharged from the filter tube well through the removal chamber.
  • the pumping device is optionally part of the device according to the invention.
  • the pumping means may also be installed for days, ie outside the filter tube well, which reduces the weight of the device and facilitates its handling within the filter tube.
  • a hydraulic connection between the delivery line and the pumping device is ensured by suitable pipe connections, lines or the like. These tube connections also ensure length compensation when the device is moved or displaced in the longitudinal direction of the filter tube.
  • the delivery line is formed by the inner tube.
  • the inner tube fulfills a dual function:
  • the inner tube is hollow, so that well water can be discharged through the inner tube, wherein the inner tube serves as a delivery line.
  • the inner tube with its outer circumferential surface forms an inner part within the outer tube, for the formation of the above-described annular space.
  • a connecting channel leads from the recess of the inner tube radially outward through the annular space to the recess of the outer tube, whereby the delivery line - in the form of the inner tube - is hydraulically connected to the removal chamber and at the same time is hydraulically separated from the annulus.
  • more than just one recess is formed in the wall of the inner tube, namely at least two recesses, preferably three, more preferably also four recesses.
  • the delivery line in the form of the inner tube by two connecting channels, and possibly three or preferably also four connecting channels, hydraulically connected to the removal chamber, said connecting channels as explained pass through the annular space each radially and the adjacent recesses of the inner tube and the Connect outer tube together.
  • a preferred embodiment of the invention provides in this context four connecting channels, wherein for this purpose in the walls of the inner tube and the outer tube corresponding recesses along the circumference are formed every 90 °.
  • the two solid bodies may be formed as a sleeve, and thus be pushed onto an outer peripheral surface of the outer tube. This allows attachment of the two solids on the outer peripheral surface of the outer tube.
  • a height of the removal chamber or a distance between the two solid bodies can be adjusted relative to each other in the direction of the longitudinal axis of the device, if at least one of the two volume body is displaceable relative to the outer tube in the direction of the longitudinal axis of the device.
  • this volume body may be secured by suitable locking means, e.g. be fixed or clamped back to the outer tube by a screw or the like.
  • the just mentioned embodiment of the invention in which the two solid bodies are mounted on the outer peripheral surface of the outer tube, has the advantage of a robust and simple structure, which is also inexpensive to implement.
  • the outer tube serves as a structural component for the device to which the two solid bodies are attached as explained.
  • the sealing means on the outer peripheral surfaces of the solid can have a flexible layer of a foam.
  • the foam of an open-cell foam or be formed of a foam rubber Such a condition of the sealant results in an interaction with the structure of the winding wire filter or the filter tube of the filter tube well to an intense sealing effect, because the foam can nestle into the interstices of the winding wires inside.
  • the sealing means may have a variable volume.
  • a fluid e.g. Compressed air or water
  • the sealing means are provided by supplying a fluid, e.g. Compressed air or water, can be increased in volume and thereby widened radially outwards.
  • a fluid e.g. Compressed air or water
  • the sealing means can be increased in volume and thereby widened radially outwards.
  • This is at steady-state operation of the device within the filter tube well, i. at a fixed and predetermined position within the filter tube, expedient, because the radial expansion of the sealing means the desired sealing effect between the solids and the filter tube is optimized.
  • a still further optimized sealing effect can be achieved in that the sealing means both have a variable volume and on the outer circumferential surface of a flexible layer of foam is attached.
  • An additional advantage to this combination is that an outer peripheral surface of the variable volume of the sealant is less susceptible to damage by the attachment of the flexible layer of foam when it comes into contact with the filter tube when a fluid is supplied into the variable volume.
  • the inner tube in the region of the upper first volume body protrude beyond the outer tube and be equipped on its front side with first connecting means, which allow a connection of other pipes or the like.
  • first connecting means which allow a connection of other pipes or the like.
  • a basic structure of preferred embodiments of a device 1 according to the invention is explained which serves to activate or clean filter tube wells with a filter tube.
  • Fig. 3 shows the device 1 according to a first embodiment with its essential components.
  • the device 1 comprises a first volume body 12 and a second volume body 14, each of which is sleeve-shaped. At the outer end faces of these solid bodies 12, 14 respectively annular discs 15 or the like are provided, which have a slightly larger diameter compared to the solid bodies themselves.
  • the device 1 further comprises sealing means 16, which can be mounted on the respective bulbs 12, 14. For such a mounting of the sealing means 16 on the solids 12, 14, the annular discs 15 ensure an exact positioning of the sealing means 16 with respect to a longitudinal axis of the solid 12, 14, and thus prevent sliding of the sealing means 16 in the direction of this longitudinal axis.
  • the structure and operation of the sealing means 16 are explained below in detail.
  • the device 1 further comprises an outer tube 26 and an inner tube 27.
  • the diameter of the outer tube 26 is larger than the diameter of the inner tube 27 is selected, for. B. twice as large. In any case, the difference between the diameters of these two tubes is dimensioned such that the inner tube 27 can be received within the outer tube 26 and thereby passes through the outer tube 26 in the direction of a longitudinal axis L of the device 1.
  • FIG. 3 illustrates that the inner tube 27 is formed longer than the outer tube 26.
  • the axial length of the two solid bodies 12, 14 is in each case smaller than the length of the outer tube 26, and is for example one third thereof.
  • the representations of the device 1 in the drawing are not to scale, and that all said length data or ratios are to be understood as exemplary only.
  • At least one recess 32 A is formed in the wall W A , through which a connection between an inner side and an outer side of the outer tube 26 is present.
  • four such recesses 32 A are formed along the circumference of the wall W A of the outer tube 26. This is in the perspective view of Fig. 4 of the outer tube 26, in conjunction with the cross-sectional view along the line AA of Fig. 4 , in the Fig. 5 is shown. In the form of these four recesses 32 A are defined for the outer tube 26 along its circumference uniform passages to all sides.
  • the inner tube 27 is hollow, and in a portion below the recesses 32 I has a bottom member 28.
  • this bottom element 28 it is ensured that the area of the inner tube 27 adjacent to the recesses 32 I is hydraulically separated from the region of the inner tube 27 which joins below these recesses 32 I in the direction of the lower end side 27u of the inner tube 27.
  • the inner tube 27 is formed open at its upper end side 27 o, and has there first connecting means 36 (FIG. Fig. 6 ) in order to connect it to other pipe joints, pipes, hoses or the like. As already explained above, the inner tube 27 is hollow, with this cavity extending to said base element 28. In this way, the inner tube 27 forms a delivery line 30, whose operation is explained in detail below.
  • Fig. 3.2 shows a further embodiment of the device 1 according to the invention.
  • the embodiment according to Fig. 3.2 includes an inner tube 27.2, compared to the inner tube 27 of Fig. 3.1 axially shorter. This means that the lower end side 27u of the inner tube 27.2 connects directly below the recesses 32 I.
  • Fig. 6 to 8 illustrate a partial assembly of the devices 1 according to Fig.3.1 respectively.
  • Fig. 3.2 illustrate a partial assembly of the devices 1 according to Fig.3.1 respectively.
  • Fig. 6 shows a side view of the device 1 according to Fig. 3.1 , in partially assembled condition.
  • the first volume body 12 and the second volume body 14 are pushed onto an outer peripheral surface of the outer tube 26, and there suitably fastened.
  • the outer tube 26 is formed open at its two outer end faces 26o, 26u, respectively.
  • the inner tube 27 is inserted within the outer tube 26, and thus passes through the outer tube 26 substantially along the entire longitudinal axis L of the device 1.
  • the inner tube 27 is received within the outer tube 26 so that between an outer peripheral surface of the inner tube 27 and an inner peripheral surface of the outer tube 26 forms an annular space 25.
  • This annulus 25 is in Fig. 8.1 which is a cross-sectional view along the line BB of FIG Fig. 6 represents.
  • a central centering of the inner tube 27 within the outer tube 26 is ensured via suitable radial webs or the like (not shown). The operation of this annulus 25 is explained below in detail.
  • Fig. 7 shows a side view of the device 1 according to Fig. 3.2 , in partially assembled condition.
  • the only difference compared to the embodiment or the representation of Fig. 6 is that the inner tube 27 as in Fig. 3.2 explained is formed shorter in the axial direction. Accordingly, the lower bottom surface 28 is adjacent to an upper end side of the second volume body 14.
  • the outer tube 26 is hollow along the second volume body 14 and thus also forms part of the hydraulic connection between the two outer end faces 22, 24 of the device.
  • FIG. 8.1 and 8.2 make clear the configuration of the outer tube 26 and the inner tube 27 with the recesses 32 A , 32 I.
  • the outer tube 26 and the inner tube 27 are in Fig. 8.1 in a cross-sectional view along the line BB of Fig. 6 respectively.
  • Fig. 7 and in Fig. 8.2 in a cross-sectional view along the line CC of Fig. 6 respectively.
  • the inner tube 27 is arranged centrally within the outer tube 26, so that an annular space 25 is formed between these two tubes ( Fig. 8.1 ).
  • the recesses 32 A , 32 I respectively by connecting channels 34 (FIG. Fig.
  • connection channels 34 ensure that an outer region of the outer tube 26 is hydraulically separated from the annular space 25 with an inner region of the inner tube 27 is connected. In this way, water can flow from the outside through the recesses 32 A , 32 I and flow through the connecting channels 34 in the inner tube 27, without thereby entering the annulus 25 into it. In this case, water can flow through the annular space 25 in the longitudinal direction of the inner or outer tube and thus in the direction of the longitudinal axis L of the device, without interfering with the water which radially from the outside through the recesses 32 and the connecting channels 34 into the inner tube 27 or in the delivery line 30, come in to mix.
  • connection channels 34 are adjacent to the first volume body 12 and adjacent to the second volume body 14 with a ridge 35 (FIG. Fig. 8.2 ), which is due to the fact that the recesses at their axial ends - as shown in the side view Fig. 6 respectively.
  • Fig. 9 shows a side view of the device 1 in the assembled state.
  • the two volume bodies 12, 14 are attached to the outer tube 26 such that a distance h 1 is established between the opposite end faces of these volume bodies 12, 14.
  • the recess 32 A is substantially completely released.
  • Fig. 10 shows the device 1 of Fig. 9 in a modified operating position, when the upper first volume body 12 is displaced along the outer tube 26 in the direction of the lower second volume body 14, so that a distance h 2 between the opposite end faces of these two solids is reduced. As a result, the recess 32 A is partially covered by the first volume body 12.
  • By moving the first volume body 12 along the outer tube 26 can as by the Fig. 9 and Fig. 10 illustrates a distance h between the two solids 12, 14 are changed as desired.
  • a fixing of the first volume body 12 to the outer tube 26 after such displacement can by suitable (and not shown) clamping means, for. B. by a screw, done.
  • FIG. 12 illustrates a cross-sectional view taken along the line DD of FIG Fig. 10 shows.
  • the variable volume 16.2 can be achieved by adding or removing a fluid, for. As compressed air or water, to be changed in volume.
  • the variable volume 16.2 may be formed as a rubber body or the like.
  • the variable volume 16.2 of the upper first volume body 12 is connected to a supply line 38, for a supply and discharge of a fluid.
  • variable volume 16.2 of the lower second volume 14 is supplied with the fluid via an additional line 39, which branches off from the variable volume 16.2 of the upper first volume body 12.
  • fluid for example compressed air or water
  • the flexible layer 16.1 is designed to be elastic enough to adapt to such a deformation of the variable volume 16.2.
  • Fig. 12 shows a simplified representation of the device 1 when it is placed in a filter tube well with a filter tube 10.
  • the filter tube 10 of the Filterrohrbrunnens may consist of stainless steel and has usually winding wires, which form a wall of the filter tube 10. Through the interstices of these winding wires well water can flow radially from the outside into the filter tube 10.
  • the inner tube 27 is connected via a plurality of radial support webs 29 (FIG. Fig. 12 ) centered within the outer tube 26 and thereby secured within the outer tube 26.
  • a removal chamber 18 is formed between an inner wall of the filter tube 10 and the first and second solids 12, 14, a removal chamber 18 is formed.
  • a height h of the extraction chamber 18, in the direction of the longitudinal axis L of the device 1, is defined by the distance of the two solid bodies 12, 14 relative to each other.
  • Adjacent to the removal chamber 18 are the recesses 32 in the outer tube 26 and the inner tube 27, with the result that well water can flow radially from the outside in the region of the sampling chamber 18 in the inner tube 27.
  • the inner tube 27 serves the inner tube 27 as a delivery line 30, which is connected by a connecting line 21 which is connected via the first connecting means 36 on the upper end side 27o of the inner tube 27 with a pumping device 20.
  • the cutting guide through the device 1 according to Fig. 12 is selected so that in the central region of the device 1, the recesses 32 in the wall of the outer tube 26 and the inner tube 27 are shown.
  • these recesses 32 A , 32 I in Fig. 12 simplified symbolized by dashed lines.
  • the annular space 25 Through the annular space 25, a water flow in the longitudinal direction of the device 1 is possible, namely between the two outer end faces 22, 24 of the outer tube 26th
  • Second connecting means 37 may be provided, on which further aggregates for the well treatment can be attached, for. B. a pulse generator.
  • a pulse generator In such a mounting of a pulse generator or the like on an underside of the device 1, the annular space 25 is advantageous, because then a supply line through the annulus 25 can be passed through to the pulse generator without this, the radial flow of water from the well through the Removal chamber 18 in the inner tube 27 influenced.
  • Fig. 14 the use of the device 1 within a filter tube well or its filter tube 10 and the resulting flow conditions explained in detail.
  • the device 1 in the Fig. 14 only shown in a half-section along its longitudinal axis L.
  • the device 1 is completely inserted into a filter tube well or its filter tube 10.
  • the filter tube 16 is surrounded by an annulus area 40 which is filled with a gravel bed.
  • the annulus area 40 is in turn surrounded by adjacent mountains 42.
  • the device 1 is flown out of the mountains 42 above the first volume body 12 by a volume of water.
  • a compensation current Q AR passes through the annular space 25 and - in the case of the embodiment according to Fig. 3.2
  • the lower portion of the outer tube 26 adjacent to the second volume body 14 and thereby creates a hydraulic connection between the areas adjacent to the outer open end faces of the volume body 12, 14.
  • the device 1 is flowed over from the outer Stirnjan Anlagenwitzhe 22, 24 of the outer tube 16 along its longitudinal axis L in the direction of the removal chamber 30, wherein this flow around the filter gravel layer within the annulus area 40 passes through and in Fig. 14 is denoted by Q o or Q u .
  • the Flow around Q o and Q u along the volume body 12, 14 occurs because the flexible layer 16.1 on the outer peripheral surfaces of the volume body 12, 14 leads to a sealing effect against an inner wall of the filter tube 16.
  • the bypasses Q o and Q u pass into the removal chamber 18 after flowing past the two solids 12, 14.
  • a direct radial inflow Q r from the rock 42 passes through the annulus area 40 into the removal chamber 18 ( Fig. 12 . Fig. 13 ), a negative pressure is generated in the delivery line 30.
  • a withdrawal stream Q k (from the withdrawal chamber 18 ( FIG. Fig. 14 ) and transported over days.
  • the annular space 25 between the outer tube 26 and the inner tube 27 causes an automatic Saugstrom horrung, which may vary large volume of water flows Z o and Z u, the flow onto the device 1 above and below the two solid bodies 12, 14 on equal Umströmungen Q o and Q u , which enter the extraction chamber 18 outside along the two solids through the annulus area 40.
  • This ensures an almost uniformly intensive cleaning action in the region of the two solids 12, 14.
  • the amount of water that is available in total in the filter tube 10 is thus in each operating situation and in particular without additional measures approximately similar to the two partial flows in the form of the flow Q o and Q u split.
  • the annular space 25 and the associated hydraulic connection between the outer end faces of the two solids 12, 14 leads to the further advantage that the device 1 can be introduced with less resistance in the filter tube 10 of the filter tube well.
  • no piston function of the lower second volume body 14 occurs within the filter tube 10, so that less or no water is displaced during displacement of the device 1 within the filter tube 16.
  • a movement of the device 1 within the filter tube 10 is thus not against a water resistance, but primarily only against a frictional resistance resulting from the contact of the flexible layer 16.1 with the inner wall of the filter tube 10.
  • Fig. 14 Regarding the representation in Fig. 14 is to be understood that the shown water volume flows Z o and Zu are shown substantially equal only for the sake of simplicity. In practice, these water volume flows Z o and Zu will assume mostly different values due to different resistances within the aquifer in the form of rock 42, so that, as explained above, a pressure or flow compensation through the annulus 25 occurs. With reference to the Fig. 15 is explained below, as a pressure or flow compensation through the annulus 25 at different water volume flows Z o and Zu expires.
  • the device 1 is in Fig. 15 shown in a side cross-sectional view along its longitudinal axis, similar to the representation of Fig. 14 or the Figures 12 and 13 .
  • Fig. 15 illustrates a pressure or flow compensation through the annulus 25 in the event that due to different resistances within the aquifer in the form of mountains 42, for example, the water volume flow Z o above the upper volume body 12 is greater than the water volume flow Z u below the second volume body 14th Accordingly, there is a pressure or flow compensation through the annulus 25 down, which in FIG. 15 indicated by arrows accordingly.
  • the negative pressure generated by the pumping device 20 in the delivery line 30 and the inner tube 27 causes a discharge of well water from the extraction chamber 30 through the delivery line 30. It is understood that the flow conditions for the example explained here, according to which the water volume flow Z o larger as the water volume flow Zu, mutatis mutandis also apply to the reverse case, namely, when the water volume flow Z o is smaller than the water volume flow Z u .
  • variable volume 16.2 of the sealing means 16 can be radially reduced by passing a fluid.
  • variable volume 16.2 is again radially expanded by supplying fluid.
  • the flexible layer 16.1 in the form of the foam fits tightly against the winding wire filter structure of the filter tube 10, wherein the foam can also penetrate into the interstices of the winding wires. This results in an excellent sealing effect between the outer peripheral surface of the volume body 12, 14 with the filter tube 10th
  • the sealing means 16 are formed only of a flexible layer in the form of foam or the like. This leads to the advantage that then the sealing means act purely passive and do not require the addition or discharge of a control fluid required.
  • a suitable dimensioning of this foam sealant in diameter on the one hand a good sealing effect in interaction with the filter tube 10 is possible, as well as an axial displaceability of the device 1 in the longitudinal direction of the filter tube well guaranteed.
  • the device 1 according to the invention has the advantage that for the described pressure or flow compensation between its outer end faces 22, 24, the hydraulic connection in the annular space 25 has a sufficiently large flow cross-section, resulting in an advantageously large volume throughput.
  • the annular space 25 passes through the removal chamber 18 in the direction of the longitudinal axis L of the device 1, wherein the connecting channels 34 are hydraulically separated from the annular space 25 between the recesses 32 of the outer tube 26 and the inner tube 27.
  • the axial length of this annular space 25, in the direction of the longitudinal axis L of the device 1, has no influence on this flow compensation.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Aktivieren oder Reinigen von Filterrohrbrunnen mit einem Filterrohr, umfassend einen ersten und einen zweiten Volumenkörper (12, 14), die mit ihrem Aussendurchmesser im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Filterrohrs angepasst sind und an ihrer Aussenumfangsfläche jeweils Dichtmittel (16) aufweisen, mittels denen eine Dichtwirkung zwischen den Volumenkörpern (12, 14) und der Innenwandung des Filterrohrs einstellbar ist, eine Entnahmekammer, die zwischen dem ersten und zweiten Volumenkörper (12, 14) und der Innenwandung des Filterrohrs (10) gebildet ist, wobei die Entnahmekammer mit einer Pumpeinrichtung hydraulisch verbunden werden kann. Es besteht eine hydraulische Verbindung zwischen den Bereichen, die jeweils an die zur Entnahmekammer entgegengesetzten äußeren Stirnseiten der beiden Volumenkörper (12, 14) angrenzen, nämlich durch einen Ringraum, der zumindest die Entnahmekammer in Richtung der Längsachse der Vorrichtung (1) vollständig durchsetzt und zwischen einem Aussenrohr (26) und einem innerhalb des Aussenrohrs (26) angeordneten Innenrohr (27) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aktivieren oder Reinigen von Brunnen.
  • 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 und dem Bohrlochrand Verschmutzungen und durch Suffosion austragbare Sandkörner geringen Durchmessers herauszufördern. 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 eines Brunnens 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.
  • Im DVGW-Merkblatt W 119 sind bekannte Entnahmekammern zur Intensiv-Entsandung beschrieben. Bezüglich dieser Entnahmekammern wird eine ausreichende radiale Anströmung der Kammeröffnung angenommen. Zur geometrischen Begrenzung der Kammeröffnung im Filterrohr werden an deren Enden Dichtungskörper benötigt, die entweder als Dichtungsscheiben oder als volumenveränderliche (aufblasbare) Ringschläuche ausgebildet sind. Hierbei wird einer Längserstreckung dieser Dichtungskörper bzw. ihrer Länge in Relation zur Länge der offenen Kammer keine Bedeutung beigemessen. Stattdessen wird bezüglich dieser Dichtungskörper lediglich deren Dichtwirkung innerhalb des Filterrohrs zur Begrenzung der Arbeits- bzw. Entnahmekammern als wichtig eingestuft.
  • Herkömmliche Vorrichtungen zur Reinigung von Brunnen, 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. Weitere bekannte Vorrichtungen, zum Beispiel nach DE 40 17 013 C2 oder auch DE 38 44 499 C1 , dienen zur Reinigung einer Kieshinterfüllung und des angrenzenden Gebirges im radialen Umfeld eines Bohrbrunnens, wobei durch Verwendung von Pumpen und voneinander abgegrenzten Kammern eine Zirkulationsströmung zwischen mehreren Kammern erzeugt wird. Dies verfolgt den Zweck, zwischen den im Brunnenfilterrohr abgegrenzten Kammern außerhalb eine Durchspülung des Porenraums in Filterkies und im angrenzenden Gebirge zu bewirken, um dadurch an den Kieskörnern anhaftende Verschmutzungen und Ablagerungen aufzulösen. Dies kann bei Bedarf durch Zugabe von chemischen Reinigungsmitteln begleitet sein.
  • Bei allen Entnahmekammern von bekannten Vorrichtungen ergibt sich unabhängig davon, mit welcher Art von Dichtungskörpern sie begrenzt sind, ein Problem aus dem Sachverhalt, dass die Kammerförderrate nicht automatisch immer in zwei gleich große Anteile QO und QU sowie einen geringeren radial zuströmenden Anteil Qr aufgeteilt wird. Die Aufteilung der Kammerförderrate ausschließlich des radial zuströmenden Anteils Qr in zwei gleich große Anteile QO = QU tritt näherungsweise nur dann selbständig ein, wenn sich die Entnahmekammer genau in der Mitte eines Brunnenfilters befindet und außerdem auch der Filter sich in der Mitte einer hydraulisch zusammenhängend wirkenden Grundwasserleiterschicht mit annähernd einheitlicher Durchlässigkeit befindet. Eine solche Situation ist in Fig. 1 dargestellt. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass sich diese Situation praktisch selten bzw. überhaupt nicht einstellt. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass natürliche Grundwasserleiter infolge ihrer erdgeschichtlichen Genese immer geschichtet und demzufolge schichtweise durch unterschiedliche Durchlässigkeiten gekennzeichnet sind. Die Länge von Brunnenfiltern wird regelmäßig in Abhängigkeit davon gewählt, wie dies zur Entnahme der gewünschten Wassermenge technisch erforderlich ist. Zweckmäßigerweise werden diese Filterlängen dann im Bereich der am besten durchlässigen Schichten des Brunnens angeordnet. Folglich ist nur ein Teil eines vom Grundwasser hydraulisch zusammenhängend durchströmten Grundwasserleiters als Brunnenfilter ausgebaut, wobei ein restlicher Teil des Grundwasserleiters unausgebaut bleibt. Bei der Entnahme von Grundwasser durch einen solchen, auch als "unvollkommen ausgebaut" bezeichneten Brunnenfilter wird dieser über seine Längserstreckung unterschiedlich intensiv angeströmt. Falls sich in der Mitte dieses Filters eine Entnahmekammer befindet, die den im oberen Abschnitt des Brunnenfilters eintretenden Wasserstrom von dem im unteren Abschnitt einströmenden Wasserstrom trennt, wobei diese Teilströme erst nach dem Umströmen der Kammerbegrenzungen vereint werden, so versteht sich von selbst, dass aufgrund der Asymmetrie der Strömungsräume und auch der unterschiedlichen Durchlässigkeiten im Gebirge diese Teilströme QO und QU immer verschieden voneinander sind. Diese Situation ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Unterschiedlichkeit zwischen den Teilströmen QO und QU kann extreme Werte dahingehend annehmen, dass jeweils einer der beiden Teilströme einen situationsspezifischen Maximalwert annimmt und der andere Teilstrom sich dem Wert Null nähert.
  • Aus DE 10 2009 018 383 B4 ist eine Vorrichtung zum Aktivieren oder Reinigen von Filterrohrbrunnen bekannt, bei der zwischen einem ersten und einem zweiten Volumenkörper eine Entnahmekammer gebildet ist, aus der mittels einer Pumpeinrichtung Wasser aus dem Filterrohrbrunnen ausgetragen werden kann. Bei dieser Vorrichtung ist ein Ausgleichsrohr vorgesehen, das die Entnahmekammer in Längsrichtung der Vorrichtung vollständig durchsetzt, wobei dieses Ausgleichsrohr eine hydraulische Verbindung zwischen den Bereichen bewirkt, die jeweils an die zur Entnahmekammer entgegengesetzten äußeren Stirnseiten der beiden Volumenköper angrenzen. Die hydraulische Verbindung durch das Ausgleichsrohr bewirkt bei einer ungleichmäßigen Anströmung der Vorrichtung einen selbsttätigen Druck- bzw. Volumenstromausgleich zwischen den Bereichen des Filterrohrs oberhalb und unterhalb der Vorrichtung. Die Vorrichtung gemäß DE 10 2009 018 383 B4 hat den Nachteil, dass ein möglicher Volumenstromdurchsatz durch das Ausgleichsrohr beschränkt ist und das Vorsehen von mehreren solcher Ausgleichsrohren konstruktiv aufwendig und kostspielig ist.
  • Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aktivieren oder Reinigen von Brunnen zu schaffen, bei der sich durch einfache mechanische Mittel eine automatische Steuerung von Volumenströmen oberhalb und unterhalb einer Entnahmekammer mit einem verbesserten Volumendurchsatz einstellt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Aktivieren oder Reinigen von Filterrohrbrunnen mit einem Filterrohr, und umfasst einen ersten und einen zweiten Volumenkörper, die mit ihrem Aussendurchmesser im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Filterrohrs angepasst sind und an ihrer Aussenumfangsfläche jeweils Dichtmittel aufweisen, mittels denen eine Dichtwirkung zwischen den Volumenkörpern und der Innenwandung des Filterrohrs eingestellt werden kann. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Entnahmekammer, die zwischen dem ersten und zweiten Volumenkörper und der Innenwandung des Filterrohrs gebildet ist, wobei diese Entnahmekammer mit einer Pumpeinrichtung hydraulisch verbunden werden kann. Für die Vorrichtung ist eine hydraulische Verbindung zwischen den Bereichen vorgesehen, die jeweils an die zur Entnahmekammer entgegengesetzten äußeren Stirnseiten der beiden Volumenkörper angrenzen. Diese hydraulische Verbindung verläuft zumindest durch einen Ringraum, der die Entnahmekammer in Richtung einer Längsachse der Vorrichtung vollständig durchsetzt und zwischen einem Aussenrohr und einem innerhalb des Aussenrohrs angeordneten Innenrohr ausgebildet ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass eine hydraulische Verbindung zur Gewährleistung eines Volumenstromausgleichs zwischen den Bereichen des Filterrohrs oberhalb und unterhalb der Vorrichtung, d.h. zwischen den Bereichen, die jeweils an die zur Entnahmekammer entgegengesetzten äußeren Stirnseiten der beiden Volumenkörper angrenzen, durch einen Ringraum gebildet wird, der zumindest die Entnahmekammer in Richtung der Längsachse der Vorrichtung vollständig durchsetzt. Ein solcher Ringraum weist im Vergleich zu einem nach dem Stand der Technik bekannten Ausgleichsrohr eine vergrößerte Querschnittsfläche quer zur Längsachse der Vorrichtung auf, und ermöglicht somit einen größeren Volumendurchsatz für einen verbesserten Strömungsausgleich. Die Ausgestaltung eines solchen Ringraums zwischen dem Innenrohr und dem Aussenrohr ist darüber hinaus mechanisch sehr robust und kann mit einfachen und preiswerten Mitteln realisiert werden.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann sich das Aussenrohr entlang der gesamten Längsachse der Vorrichtung erstrecken. Hierbei bildet das Aussenrohr ein Struktur- bzw. tragendes Bauteil für die erfindungsgemäße Vorrichtung, an dem weitere Komponenten befestigt sein können, z. B. das Innenrohr und die beiden Volumenkörper.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können sowohl das Aussenrohr als auch das Innenrohr sich jeweils entlang der gesamten Längsachse der Vorrichtung erstrecken. Hierbei sind das Aussenrohr und das Innenrohr in etwa gleich lang gewählt. Eine zentrische Positionierung des Innenrohrs innerhalb des Aussenrohrs wird dabei über radiale Stegelemente oder dergleichen sichergestellt. Eine solche Ausgestaltung der Vorrichtung hat die Vorteile, dass einerseits das Innenrohr bis an die untere Stirnseite des Aussenrohrs geführt ist, so dass an der unteren Stirnseite des Innenrohrs weitere Aggregate bzw. Einrichtungen zur Behandlung des Filterrohrbrunnens angebracht werden können, z. B. ein Impulsgenerator oder dergleichen. Des Weiteren können durch den Ringraum hindurch gezielt Versorgungsleitungen für z.B. den Impulsgenerator hindurchgeführt werden.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Förderleitung auf, die in die Entnahmekammer mündet urid mit einer Pumpeinrichtung hydraulisch verbunden werden kann. Durch einen Betrieb der Pumpeinrichtung kann in der Förderleitung ein Unterdruck erzeugt werden, in Folge dessen Wasser aus dem Filterrohrbrunnen durch die Entnahmekammer ausgetragen wird. In diesem Zusammenhang darf darauf verwiesen werden, dass die Pumpeinrichtung optional Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist. Bei Bedarf kann die Pumpeinrichtung auch über Tage, d.h. außerhalb des Filterrohrbrunnens installiert sein, was das Gewicht der Vorrichtung vermindert und deren Handhabung innerhalb des Filterrohrs erleichtert. Für diesen Fall ist eine hydraulische Verbindung zwischen der Förderleitung und der Pumpeinrichtung durch geeignete Rohrverbindungen, Leitungen oder dergleichen gewährleistet. Diese Rohrverbindungen stellen auch einen Längenausgleich sicher, wenn die Vorrichtung in Längsrichtung des Filterrohrs bewegt bzw. verschoben wird.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Förderleitung durch das Innenrohr ausgebildet. Anders ausgedrückt, erfüllt das Innenrohr hierbei eine Doppelfunktion: Das Innenrohr ist hohl ausgebildet, so dass Brunnenwasser durch das Innenrohr ausgetragen werden kann, wobei das Innenrohr als Förderleitung dient. Gleichzeitig bildet das Innenrohr mit seiner Aussenumfangsfläche einen Innenteil innerhalb des Aussenrohrs, zur Ausbildung des vorstehend erläuterten Ringraumes. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind im Bereich der Entnahmekammer in den Wandungen sowohl des Innenrohrs als auch des Aussenrohrs jeweils angrenzend zueinander Ausnehmungen ausgebildet, zumindest jeweils eine Ausnehmung. Ein Verbindungskanal führt von der Ausnehmung des Innenrohrs radial nach aussen durch den Ringraum hindurch zur Ausnehmung des Aussenrohrs, wodurch die Förderleitung - in Form des Innenrohrs - mit der Entnahmekammer hydraulisch verbunden ist und gleichzeitig von dem Ringraum hydraulisch getrennt ist. Hierdurch ist es möglich, dass Brunnenwasser radial von aussen durch die Entnahmekammer und durch den Verbindungskanal in die Förderleitung in Form des Innenrohrs gelangt, und gleichzeitig hydraulisch getrennt davon eine Volumenströmung innerhalb des Ringraums zwischen dem Innenrohr und dem Aussenrohr in Richtung der Längsachse der Vorrichtung möglich ist.
  • Zweckmäßigerweise sind in der Wandung des Innenrohrs mehr als nur eine Ausnehmung ausgebildet, nämlich zumindest zwei Ausnehmungen, vorzugsweise drei, weiter vorzugsweise auch vier Ausnehmungen. In Entsprechung hierzu ist dann die Förderleitung in Form des Innenrohrs durch zwei Verbindungskanäle, und ggf. drei oder vorzugsweise auch vier Verbindungskanäle, mit der Entnahmekammer hydraulisch verbunden, wobei diese Verbindungskanäle wie erläutert den Ringraum jeweils radial durchsetzen und die aneinander angrenzenden Ausnehmungen des Innenrohrs und des Aussenrohrs miteinander verbinden. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vier Verbindungskanäle vor, wobei zu diesem Zweck in den Wandungen des Innenrohrs und des Aussenrohrs entsprechende Ausnehmungen entlang des Umfangs jeweils alle 90° ausgebildet sind.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die beiden Volumenkörper als Hülse ausgebildet sein, und somit auf eine Aussenumfangsfläche des Aussenrohrs aufgeschoben sein. Dies ermöglicht eine Anbringung der beiden Volumenkörper an der Aussenumfangsfläche des Aussenrohrs. Hierbei kann eine Höhe der Entnahmekammer bzw. ein Abstand der beiden Volumenkörper relativ zueinander in Richtung der Längsachse der Vorrichtung eingestellt werden, wenn zumindest einer der beiden Volumenkörper relativ zum Aussenrohr in Richtung der Längsachse der Vorrichtung verschieblich ist. Nach einer solchen Verschiebung dieses Volumenkörpers zum Einstellen einer gewünschten Höhe des Entnahmeraums kann dieser Volumenkörper durch geeignete Feststellmittel, z.B. durch eine Verschraubung oder dergleichen, wieder an dem Aussenrohr festgelegt bzw. verklemmt werden.
  • Die soeben genannte Ausführungsform der Erfindung, bei der die beiden Volumenkörper an der Aussenumfangsfläche des Aussenrohrs angebracht sind, hat den Vorteil eines robusten und einfachen Aufbaus, der zudem preiswert realisierbar ist. Hierbei dient das Aussenrohr als Strukturbauteil für die Vorrichtung, an dem die beiden Volumenkörper wie erläutert angebracht sind.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Dichtmittel an den Aussenumfangsflächen der Volumenkörper eine flexible Schicht aus einem Schaumstoff aufweisen. Hierbei kann der Schaumstoff aus einem offenzelligen Schaumstoff oder aus einem Schaumgummi ausgebildet sein. Eine solche Beschaffenheit der Dichtmittel führt in Wechselwirkung mit der Struktur des Wickeldrahtfilters bzw. des Filterrohrs des Filterrohrbrunnens zu einer intensiven Dichtwirkung, weil sich der Schaumstoff in die Zwischenräume der Wickeldrähte hinein schmiegen kann.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Dichtmittel ein veränderliches Volumen aufweisen. Dies bedeutet, dass die Dichtmittel durch Zuleiten eines Fluids, z.B. Druckluft oder Wasser, in ihrem Volumen vergrößert werden können und dabei radial nach aussen aufgeweitet werden. Dies ist bei einem stationären Betrieb der Vorrichtung innerhalb des Filterrohrbrunnens, d.h. an einer unveränderlichen und vorbestimmten Position innerhalb des Filterrohrs, zweckmäßig, weil durch das radiale Aufweiten der Dichtmittel die gewünschte Dichtwirkung zwischen den Volumenkörpern und dem Filterrohr optimiert wird. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass durch ein Ableiten von Fluid aus dem veränderlichen Volumen der Dichtmittel deren Ausdehnung in radialer Richtung abnimmt, wodurch ein anschließendes Verfahren der Vorrichtung in Längsrichtung des Brunnens leichter möglich ist.
  • Eine noch weiter optimierte Dichtwirkung kann dadurch erzielt werden, dass die Dichtmittel sowohl ein veränderliches Volumen aufweisen und an dessen Aussenmantelfläche eine flexible Schicht aus Schaumstoff angebracht ist. Dies führt zu einer Überlagerung der vorstehend genannten Vorteile in Bezug auf einerseits die flexible Schicht aus Schaumstoff und andererseits ein gezieltes Aufweiten bzw. Vermindern der Dichtmittel in radialer Richtung. Ein zusätzlicher Vorteil für diese Kombination besteht darin, dass eine Aussenumfangsfläche des veränderlichen Volumens der Dichtmittel durch die Anbringung der flexiblen Schicht aus Schaumstoff weniger empfindlich gegen Beschädigung ist, wenn sie beim Zuleiten eines Fluids in das veränderliche Volumen in Kontakt mit dem Filterrohr kommt.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Innenrohr im Bereich des oberen ersten Volumenkörpers über das Aussenrohr hinausragen und an seiner Stirnseite mit ersten Verbindungsmittel ausgestattet sein, die ein Anschließen von weiteren Rohrleitungen oder dergleichen ermöglichen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn wie erläutert das Innenrohr gleichzeitig die Funktion einer Förderleitung erfüllt, durch die Brunnenwasser bei einem Betrieb der Pumpeinrichtung ausgetragen wird. Für diesen Fall können Rohrverbindungen, Leitungen oder dergleichen, die von über Tage bzw. von aussen in das Filterrohr des Brunnens eingebracht werden, mit der Förderleitung in Form des Innenrohrs geeignet verbunden werden.
  • 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 bevorzugter Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt, und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    Strömungsverhältnisse für eine herkömmliche Reinigungsvorrichtung bei idealisierten Bedingungen eines Filterrohrbrunnens,
    Fig. 2
    die Reinigungsvorrichtung von Fig. 1 bei tatsächlichen Bedingungen eines Filterrohrbrunnens, wenn ungleichmäßige Strömungsverhältnisse vorliegen,
    Fig. 3.1
    eine seitliche Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    Fig. 3.2
    eine seitliche Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform,
    Fig. 4
    eine Perspektivansicht eines Aussenrohrs der Vorrichtung von Fig. 3.1 bzw. Fig. 3.2,
    Fig. 5
    eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von Fig. 5,
    Fig. 6, Fig. 7
    Seitenansichten der Vorrichtung gemäß Fig. 3.1 bzw. Fig. 3.2, jeweils in teilmontiertem Zustand,
    Fig. 8.1
    eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von Fig. 6 bzw. Fig. 7,
    Fig. 8.2
    eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von Fig. 6 bzw. Fig. 7,
    Fig. 9
    eine Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 bzw. Fig. 4 in montiertem Zustand,
    Fig. 10
    eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 9, mit vermindertem Abstand zwischen den beiden Volumenkörpern,
    Fig. 11
    eine Querschnittsansicht entlang der Linie D-D von Fig. 10,
    Fig. 12
    eine seitliche Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 3, wenn diese in einen Filterrohrbrunnen eingebracht ist,
    Fig. 13
    eine weitere seitliche Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 12, mit geänderter Schnittführung,
    Fig. 14
    eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Strömungsanteile in einem Filterrohrbrunnen idealisiert dargestellt sind, und
    Fig. 15
    eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Filterrohrbrunnen, wobei praxisrelevante Strömungsanteile in dem Filterrohrbrunnen dargestellt sind.
  • In den Fig. 3 bis Fig. 8 ist ein prinzipieller Aufbau von bevorzugten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erläutert, die zum Aktivieren oder Reinigen von Filterrohrbrunnen mit einem Filterrohr dient.
  • Fig. 3 zeigt die Vorrichtung 1 nach einer ersten Ausführungsform mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Die Vorrichtung 1 umfasst einen ersten Volumenkörper 12 und einen zweiten Volumenkörper 14, die jeweils hülsenförmig ausgebildet sind. An den äußeren Stirnseiten dieser Volumenkörper 12, 14 sind jeweils Ringscheiben 15 oder dergleichen vorgesehen, die im Vergleich zu den Volumenkörpern selbst einen etwas größeren Durchmesser aufweisen. Die Vorrichtung 1 umfasst weiter Dichtmittel 16, die auf den jeweiligen Volumenkörpern 12, 14 montiert werden können. Für eine solche Montage der Dichtmittel 16 auf den Volumenkörpern 12, 14 stellen die Ringscheiben 15 eine exakte Positionierung der Dichtmittel 16 bezüglich einer Längsachse der Volumenkörper 12, 14 sicher, und verhindern somit ein Abgleiten der Dichtmittel 16 in Richtung dieser Längsachse. Der Aufbau und die Funktionsweise der Dichtmittel 16 sind nachstehend noch im Detail erläutert.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst weiter ein Aussenrohr 26 und ein Innenrohr 27. Der Durchmesser des Aussenrohrs 26 ist größer als der Durchmesser des Innenrohrs 27 gewählt, z. B. doppelt so groß. Jedenfalls ist der Unterschied zwischen den Durchmessern dieser beiden Rohre derart bemessen, dass das Innenrohr 27 innerhalb des Aussenrohrs 26 aufgenommen sein kann und dabei das Aussenrohr 26 in Richtung einer Längsachse L der Vorrichtung 1 durchsetzt.
  • Die Darstellung von Fig. 3 verdeutlicht, dass das Innenrohr 27 länger als das Aussenrohr 26 ausgebildet ist. Die axiale Länge der beiden Volumenkörper 12, 14 ist jeweils kleiner als die Länge des Aussenrohrs 26, und beträgt zum Beispiel ein Drittel davon. In diesem Zusammenhang darauf verwiesen werden, dass die Darstellungen der Vorrichtung 1 in der Zeichnung nicht maßstabsgetreu sind, und dass alle genannten Längenangaben bzw. -verhältnisse lediglich beispielhaft zu verstehen sind.
  • In einem mittigen Bereich des Aussenrohrs 26 ist in dessen Wandung WA zumindest eine Ausnehmung 32A ausgebildet, durch die eine Verbindung zwischen einer Innenseite und einer Aussenseite des Aussenrohrs 26 vorliegt. Zweckmäßigerweise sind entlang des Umfangs der Wandung WA des Aussenrohrs 26 vier solcher Ausnehmungen 32A ausgebildet. Dies ist in der Perspektivansicht von Fig. 4 des Aussenrohrs 26 veranschaulicht, in Verbindung mit der Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von Fig. 4, die in Fig. 5 gezeigt ist. In Form dieser vier Ausnehmungen 32A sind für das Aussenrohr 26 entlang seines Umfangs gleichmäßig Durchlässe zu allen Seiten definiert.
  • In gleicher Weise wie für das Aussenrohr 26 ist auch das Innenrohr 27 in seiner Wandung WI mit zumindest einer Ausnehmung 32I versehen. Zweckmäßigerweise sind analog zum Aussenrohr 26 auch für das Innenrohr 27 insgesamt vier solcher Ausnehmungen 32I vorgesehen, die gleichmäßig verteilt über den Umfang des Innenrohrs 27 ausgebildet sind und insoweit Durchlässe zwischen einer Innenseite und einer Aussenseite des Innenrohrs 27 zu allen Richtungen hin definieren. Eine solche Verteilung dieser Ausnehmungen 32I in dem Innenrohr 27 stellt sich in gleicher Weise dar wie für das Aussenrohr 26 in den Fig. 4 und Fig. 5, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen darauf verwiesen werden darf.
  • Bezüglich der Ausführungsform gemäß Fig. 3.1 wird darauf hingewiesen, dass das Innenrohr 27 hohl ausgebildet ist, und in einem Abschnitt unterhalb der Ausnehmungen 32I ein Bodenelement 28 aufweist. Mittels dieses Bodenelements 28 ist gewährleistet, dass der Beriech des Innenrohrs 27 angrenzend an die Ausnehmungen 32I hydraulisch getrennt ist von dem Bereich des Innenrohrs 27, der sich unterhalb dieser Ausnehmungen 32I in Richtung der unteren Stirnseite 27u des Innenrohrs 27 anschließt.
  • Das Innenrohr 27 ist an seiner oberen Stirnseite 27o offen ausgebildet, und weist dort erste Verbindungsmittel 36 (Fig. 6) auf, um daran weitere Rohrverbindungen, Leitungen, Schläuche oder dergleichen anzuschließen. Wie vorstehend bereits erläutert, ist das Innenrohr 27 hohl ausgebildet, wobei sich dieser Hohlraum bis zu dem genannten Bodenelement 28 erstreckt. In dieser Weise bildet das Innenrohr 27 eine Förderleitung 30, deren Funktionsweise nachfolgend noch im Detail erläutert ist.
  • Fig. 3.2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung1. Soweit deren Merkmale und Komponenten denen der Ausführungsform von Fig. 3.1 entsprechen, sind hierfür gleiche Bezugszeichen verwendet und nicht nochmals erläutert. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3.2 umfasst ein Innenrohr 27.2, das im Vergleich zum Innenrohr 27 von Fig. 3.1 axial kürzer ausgeführt ist. Dies bedeutet, dass die untere Stirnseite 27u des Innenrohrs 27.2 direkt unterhalb der Ausnehmungen 32I anschließt.
  • Die Fig. 6 bis 8 verdeutlichen eine Teilmontage der Vorrichtungen 1 gemäß Fig.3.1 bzw. Fig. 3.2.
  • Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3.1, in teilmontiertem Zustand. Hierbei sind der erste Volumenkörper 12 und der zweite Volumenkörper 14 auf eine Aussenumfangsfläche des Aussenrohrs 26 aufgeschoben, und dort geeignet befestigt. Das Aussenrohr 26 ist an seinen beiden äußeren Stirnseiten 26o, 26u jeweils offen ausgebildet. Das Innenrohr 27 ist innerhalb des Aussenrohrs 26 eingebracht, und durchsetzt somit das Aussenrohr 26 im Wesentlichen entlang der gesamten Längsachse L der Vorrichtung 1. Hierbei ist das Innenrohr 27 derart innerhalb des Aussenrohrs 26 aufgenommen, dass sich zwischen einer Aussenumfangsfläche des Innenrohrs 27 und einer Innenumfangsfläche des Aussenrohrs 26 ein Ringraum 25 bildet. Dieser Ringraum 25 ist in Fig. 8.1 gezeigt, welche eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von Fig. 6 darstellt. Eine mittige Zentrierung des Innenrohrs 27 innerhalb des Aussenrohrs 26 wird über geeignete radiale Stege oder dergleichen (nicht gezeigt) sichergestellt. Die Funktionsweise dieses Ringraums 25 ist nachstehend noch im Detail erläutert.
  • Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3.2, in teilmontiertem Zustand. Einziger Unterschied gegenüber der Ausführungsform bzw. der Darstellung von Fig. 6 besteht darin, dass das Innenrohr 27 wie bei Fig. 3.2 erläutert in axialer Richtung kürzer ausgebildet ist. Entsprechend befindet sich dessen untere Bodenfläche 28 angrenzend zu einer oberen Stirnseite des zweiten Volumenkörpers 14. Hierbei ist das Aussenrohr 26 entlang des zweiten Volumenkörpers 14 hohl ausgebildet ist und bildet somit auch einen Teil der hydraulischen Verbindung zwischen den beiden äußeren Stirnseiten 22, 24 der Vorrichtung.
  • Die Figuren 8.1 und 8.2 verdeutlichen die Ausgestaltung des Aussenrohrs 26 und des Innenrohrs 27 mit deren Ausnehmungen 32A, 32I. Im Einzelnen sind das Aussenrohr 26 und das Innenrohr 27 in Fig. 8.1 in einer Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von Fig. 6 bzw. Fig. 7, und in Fig. 8.2 in einer Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von Fig. 6 bzw. Fig. 7 gezeigt. Das Innenrohr 27 ist zentrisch innerhalb des Aussenrohrs 26 angeordnet, so dass sich zwischen diesen beiden Rohren ein Ringraum 25 bildet (Fig. 8.1). Im mittigen Bereich des Aussenrohrs 26 und des Innenrohrs 27 sind deren Ausnehmungen 32A, 32I jeweils durch Verbindungskanäle 34 (Fig. 8.2) miteinander verbunden. Diese Verbindungskanäle 34 stellen sicher, dass ein Aussenbereich des Aussenrohrs 26 hydraulisch getrennt von dem Ringraum 25 mit einem Innenbereich des Innenrohrs 27 verbunden ist. In dieser Weise kann Wasser von aussen durch die Ausnehmungen 32A, 32I und durch die Verbindungskanäle 34 in das Innenrohr 27 einströmen, ohne dabei in den Ringraum 25 hinein zu gelangen. Hierbei kann Wasser den Ringraum 25 in Längsrichtung des Innen- bzw. Aussenrohrs und somit in Richtung der Längsachse L der Vorrichtung durchströmen, ohne sich dabei mit dem Wasser, das radial von aussen durch die Ausnehmungen 32 und die Verbindungskanäle 34 in das Innenrohr 27 bzw. in die Förderleitung 30, hineingelangt, zu vermischen.
  • Die Verbindungskanäle 34 sind angrenzend an den ersten Volumenkörper 12 bzw. angrenzend an den zweiten Volumenkörper 14 mit einem First 35 (Fig. 8.2) versehen, der darauf zurückgeht, dass die Ausnehmungen an ihren axialen Enden - wie in der Seitenansicht gemäß Fig. 6 bzw. Fig. 7 zu erkennen - jeweils die Form eines nach aussen gerichteten Dreiecks aufweisen. Die Funktion und der Zweck dieses Firstes 35 sind nachstehend noch im Detail erläutert.
  • In den Fig. 9 bis 11 sind weitere Details bezüglich der Anbringung der Volumenkörper 12, 14 an dem Aussenrohr 26 und bezüglich der Ausgestaltung der Dichtmittel 16 erläutert.
  • Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 in montiertem Zustand. Hierbei sind die beiden Volumenkörper 12, 14 an dem Aussenrohr 26 derart angebracht, dass sich zwischen den gegenüberliegenden Stirnseiten dieser Volumenkörper 12, 14 ein Abstand h1 einstellt. Hierdurch ist die Ausnehmung 32A im Wesentlichen vollständig freigegeben.
  • Fig. 10 zeigt die Vorrichtung 1 von Fig. 9 in einer modifizierten Betriebsstellung, wenn der obere erste Volumenkörper 12 entlang des Aussenrohrs 26 in Richtung des unteren zweiten Volumenkörpers 14 verschoben ist, so dass sich ein Abstand h2 zwischen den gegenüberliegenden Stirnseiten dieser beiden Volumenkörper verringert. Hierdurch wird die Ausnehmung 32A teilweise von dem ersten Volumenkörper 12 verdeckt. Durch ein Verschieben des ersten Volumenkörpers 12 entlang des Aussenrohrs 26 kann wie durch die Fig. 9 und Fig. 10 veranschaulicht ein Abstand h zwischen den beiden Volumenkörper 12, 14 in gewünschter Weise verändert werden. Ein Festlegen des ersten Volumenkörpers 12 an dem Aussenrohr 26 nach einem solchen Verschieben kann durch geeignete (und nicht gezeigte) Klemmmittel, z. B. durch eine Verschraubung, erfolgen.
  • Die Dichtmittel 16, die an einem Aussenumfang des ersten und zweiten Volumenkörpers 12, 14 vorgesehen sind, umfassen eine flexible Schicht 16.1 in Form eines Schaumstoffs, der an einer Aussenumfangsfläche eines veränderlichen Volumens 16.2 aufgebracht ist. Dies ist in der Fig. 11 veranschaulicht, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie D-D von Fig. 10 zeigt. Das veränderliche Volumen 16.2 kann durch Zu- oder Ableiten eines Fluids, z. B. Druckluft oder Wasser, in seinem Volumen verändert werden. Im einfachsten Fall kann das veränderliche Volumen 16.2 als Gummikörper oder dergleichen ausgebildet sein. Das veränderliche Volumen 16.2 des oberen ersten Volumenkörpers 12 ist an eine Versorgungsleitung 38 angeschlossen, für ein Zu- bzw. Ableiten eines Fluids. Das veränderliche Volumen 16.2 des unteren zweiten Volumenkörpers 14 wird mit dem Fluid über eine Zusatzleitung 39 gespeist, die von dem veränderlichen Volumen 16.2 des oberen ersten Volumenkörpers 12 abzweigt. In dieser Weise ist es möglich, durch Zuleiten von Fluid, z.B. Druckluft oder Wasser, durch die Versorgungsleitung 38 die veränderlichen Volumina 16.2 von beiden Volumenkörpern 12, 14 radial nach aussen aufzuweiten. Die flexible Schicht 16.1 ist hierbei elastisch genug ausgebildet, um sich einer solchen Verformung des veränderlichen Volumens 16.2 anzupassen.
  • Fig. 12 zeigt eine vereinfachte Darstellung der Vorrichtung 1, wenn sie in einen Filterrohrbrunnen mit einem Filterrohr 10 eingebracht ist. Das Filterrohr 10 des Filterrohrbrunnens kann aus Edelstahl bestehen und weist in der Regel Wickeldrähte auf, die eine Wandung dieses Filterrohrs 10 bilden. Durch die Zwischenräume dieser Wickeldrähte kann Brunnenwasser radial von aussen in das Filterrohr 10 hineinströmen.
  • Das Innenrohr 27 wird über eine Mehrzahl von Radialstützstegen 29 (Fig. 12) innerhalb des Aussenrohrs 26 zentriert und dadurch innerhalb des Aussenrohrs 26 befestigt.
  • Zwischen einer Innenwandung des Filterrohrs 10 und dem ersten und zweiten Volumenkörper 12, 14 wird eine Entnahmekammer 18 gebildet. Eine Höhe h der Entnahmekammer 18, in Richtung der Längsachse L der Vorrichtung 1, wird durch den Abstand der beiden Volumenkörper 12, 14 relativ zueinander definiert. Angrenzend an die Entnahmekammer 18 befinden sich die Ausnehmungen 32 in dem Aussenrohr 26 und dem Innenrohr 27, mit der Folge, dass Brunnenwasser radial von aussen im Bereich der Entnahmekammer 18 in das Innenrohr 27 einströmen kann. Wie bereits erläutert, dient hierbei das Innenrohr 27 als Förderleitung 30, die durch eine Verbindungsleitung 21, die über die ersten Verbindungsmittel 36 an der oberen Stirnseite 27o des Innenrohrs 27 angeschlossen ist, mit einer Pumpeinrichtung 20 verbunden ist.
  • Die Schnittführung durch die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 12 ist so gewählt, dass im mittigen Bereich der Vorrichtung 1 die Ausnehmungen 32 in der Wandung des Aussenrohrs 26 und des Innenrohrs 27 gezeigt sind. Im Einzelnen sind diese Ausnehmungen 32A, 32I in Fig. 12 vereinfacht durch gestrichelte Linien symbolisiert. Demgegenüber ist die Vorrichtung 1 in der Darstellung von Fig. 13 in einer anderen Schnittebene gezeigt, die im mittigen Bereich der Vorrichtung 1 nochmals den Ringraum 25 verdeutlicht, der zwischen dem Aussenrohr 26 und dem Innenrohr 27 ausgebildet ist und die Entnahmekammer 18 in Richtung der Längsachse L der Vorrichtung vollständig durchsetzt. Durch den Ringraum 25 ist eine Wasserströmung in Längsrichtung der Vorrichtung 1 möglich, nämlich zwischen den beiden äußeren Stirnseiten 22, 24 des Aussenrohrs 26.
  • An der unteren Stirnseite 27u des Innenrohrs 27 (Fig. 6) oder an einer äußeren Stirnseite 26u des Aussenrohrs 26 (Fig. 7) können zweite Verbindungsmittel 37 vorgesehen sein, an denen weitere Aggregate für die Brunnenbehandlung angebracht werden können, z. B. ein Impulsgenerator. Bei einer solchen Anbringung eines Impulsgenerators oder dergleichen an einer Unterseite der Vorrichtung 1 ist der Ringraum 25 von Vorteil, weil dann eine Versorgungsleitung durch den Ringraum 25 hindurch zu dem Impulsgenerator geführt werden kann, ohne dass dies die radiale Strömung des Wassers aus dem Brunnen durch die Entnahmekammer 18 in das Innenrohr 27 hinein beeinflusst.
  • Bei einem Hindurchführen solcher Versorgungsleitungen durch den Ringraum 25 hindurch ist in Bezug auf die den Ringraum 25 radial durchsetzenden Verbindungskanäle 34 durch deren First sichergestellt, dass eine Stirnseite bzw. ein vorderes Ende solcher Versorgungsleitungen an dem First 35 abgleitet. Hierdurch wird ein Verhaken bzw. Verklemmen an den Verbindungskanälen 34 verhindert.
  • Nachstehend sind unter Bezugnahme auf Fig. 14 der Einsatz der Vorrichtung 1 innerhalb eines Filterrohrbrunnens bzw. dessen Filterrohr 10 und die dabei resultierenden Strömungsverhältnisse im Detail erläutert. Zur Vereinfachung ist die Vorrichtung 1 in der Fig. 14 lediglich in einem Halbschnitt entlang ihrer Längsachse L dargestellt.
  • In der Darstellung von Fig. 14 ist die Vorrichtung 1 vollständig in einen Filterrohrbrunnen bzw. dessen Filterrohr 10 eingebracht. Das Filterrohr 16 ist von einem Ringraumbereich 40 umgeben, der mit einer Kiesschüttung gefüllt ist. Der Ringraum bereich 40 ist wiederum durch angrenzendes Gebirge 42 umgeben. Die Vorrichtung 1 wird aus dem Gebirge 42 heraus oberhalb des ersten Volumenkörpers 12 von einem Wasservolumen Zu angeströmt. Gleiches gilt für einen Bereich unterhalb des zweiten Volumenkörpers 14, der aus dem Gebirge 42 heraus von einem Wasservolumen Zo angeströmt wird. Durch den zwischen dem Aussenrohr 26 und dem Innenrohr 27 ausgebildeten Ringraum 25 kommt es innerhalb der Vorrichtung 1 entlang ihrer Längsachse L zu einem Ausgleichsstrom QAR. Ein solcher Ausgleichsstrom QAR durchsetzt den Ringraum 25 und - im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 3.2 - auch den unteren Bereich des Aussenrohrs 26 angrenzend an den zweiten Volumenkörper 14 und schafft dadurch eine hydraulische Verbindung zwischen den Bereichen, die an die äußeren offenen Stirnseiten der Volumenkörper 12, 14 angrenzen.
  • Die Vorrichtung 1 wird ausgehend von den äusseren Stirnseitenbereichhe 22, 24 des Aussenrohrs 16entlang ihrer Längsachse L in Richtung der Entnahmekammer 30 umströmt, wobei diese Umströmung die Filterkiesschicht innerhalb des Ringraumbereichs 40 durchsetzt und in Fig. 14 durch Qo bzw. Qu bezeichnet ist. Die Umströmung Qo und Qu entlang der Volumenkörper 12, 14 tritt deshalb ein, weil die flexible Schicht 16.1 an den Aussenumfangsflächen der Volumenkörper 12, 14 zu einer Dichtwirkung gegenüber einer Innenwandung des Filterrohrs 16 führt.
  • Die vorstehend erläuterte hydraulische Verbindung mittels des Ringraums 25 führt dazu, dass die Strömungsanteile Qo (zur Umströmung des oberen ersten Volumenkörpers 12) und Qu (zur Umströmung des unteren zweiten Volumenkörpers 14) in etwa gleiche Werte annehmen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn im Grundwasserleiter im Bereich des Gebirges 42 ober- und unterhalb der Entnahmekammer 30 aufgrund unregelmäßiger Gesteinszusammensetzung unterschiedliche Strömungswiderstände vorherrschen, so dass die Wasservolumenströme Zo und Zu unterschiedlich groß sind.
  • Die Umströmungen Qo und Qu gelangen nach einem Vorbeiströmen an den beiden Volumenkörper 12, 14 hinein in die Entnahmekammer 18. Zusätzlich gelangt ein direkter radialer Zufluss Qr aus dem Gebirge 42 durch den Ringraumbereich 40 hinein in die Entnahmekammer 18. Durch die Pumpeinrichtung 20 (Fig. 12, Fig. 13) wird in der Förderleitung 30 ein Unterdruck erzeugt. In Folge dessen wird aus der Entnahmekammer 18 ein Entnahmestrom Qk (Fig. 14) entnommen und über Tage gefördert.
  • Der Ringraum 25 zwischen dem Aussenrohr 26 und dem Innenrohr 27 bewirkt eine selbsttätige Saugstromsteuerung, wonach eventuell unterschiedlich große Wasservolumenströme Zo und Zu, die die Vorrichtung 1 oberhalb bzw. unterhalb der beiden Volumenkörper 12, 14 anströmen, auf gleich große Umströmungen Qo und Qu aufgeteilt werden, die außerhalb entlang der beiden Volumenkörper durch den Ringraumbereich 40 in die Entnahmekammer 18 eintreten. Dies gewährleistet eine nahezu gleichartig intensive Reinigungswirkung im Bereich der beiden Volumenkörper 12, 14. Die Wassermenge, die insgesamt im Filterrohr 10 zur Verfügung steht, wird somit in jeder Betriebssituation und insbesondere ohne zusätzliche Maßnahmen annähernd gleichartig auf die beiden Teilströme in Form der Umströmungen Qo und Qu aufgeteilt.
  • Der Ringraum 25 und die damit einhergehende hydraulische Verbindung zwischen den äußeren Stirnseiten der beiden Volumenkörper 12, 14 führt zu dem weiteren Vorteil, dass sich die Vorrichtung 1 mit geringerem Widerstand in das Filterrohr 10 des Filterrohrbrunnens einführen lässt. Infolge der hydraulischen Verbindung tritt nämlich keine Kolbenfunktion des unteren zweiten Volumenkörpers 14 innerhalb des Filterrohrs 10 ein, so dass weniger oder kein Wasser beim Verschieben der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 16 verdrängt wird. Gleiches gilt in Bezug auf den oberen ersten Volumenkörper 12 bei einem axialen Verschieben der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 10 nach oben, wenn die Vorrichtung 1 bereits vollständig in den Filterrohrbrunnen eingebracht ist. Eine Bewegung der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 10 erfolgt somit nicht gegen einen Wasserwiderstand, sondern vornehmlich nur gegen einen Reibungswiderstand, der aus dem Kontakt der flexiblen Schicht 16.1 mit der Innenwandung des Filterrohrs 10 resultiert.
  • Bezüglich der Darstellung in Fig. 14 ist zu verstehen, dass die gezeigten Wasservolumenströme Zo und Zu nur zum Zwecke der Vereinfachung im Wesentlichen gleich groß dargestellt sind. In der Praxis werden diese Wasservolumenströme Zo und Zu wegen unterschiedlicher Widerstände innerhalb des Grundwasserleiters in Form des Gebirges 42 zumeist unterschiedlich große Werte annehmen, so dass es wie vorstehend erläutert zu einem Druck- bzw. Strömungsausgleich durch den Ringraum 25 kommt. Unter Bezugnahme auf die Fig. 15 ist nachstehend erläutert, wie ein Druck- bzw. Strömungsausgleich durch den Ringraum 25 bei unterschiedlich großen Wasservolumenströme Zo und Zu abläuft.
  • Die Vorrichtung 1 ist in Fig. 15 in einer seitlichen Querschnittsansicht entlang ihrer Längsachse gezeigt, ähnlich zur Darstellung von Fig. 14 bzw. den Figuren 12 und 13.. Fig. 15 verdeutlicht einen Druck- bzw. Strömungsausgleichs durch den Ringraum 25 für den Fall, dass wegen unterschiedlicher Widerstände innerhalb des Grundwasserleiters in Form des Gebirges 42 z.B. der Wasservolumenstrom Zo oberhalb des oberen Volumenkörpers 12 größer ist als der Wasservolumenstrom Zu unterhalb des zweiten Volumenkörpers 14. Entsprechend kommt es zu einem Druck- bzw. Strömungsausgleich durch den Ringraum 25 nach unten, was in Fig. 15 durch Pfeile entsprechend kenntlich gemacht ist. Am Beispiel des Wasservolumenstrom Zo ist zu erkennen, dass dieser ausgehend von dem Gebirge 42 radial durch den Filterkies-Ringraumbereich 40 in das Filterrohr 10 eintritt, um dann im Filterrohr 10 senkrecht nach unten bis zur oberen Stirnseite des Volumenkörpers 12 zu strömen. Nun tritt ein Teil dieses Wasservolumenstroms Zu in den Ringraum 25 zwischen Aussenrohr 26 und Innenrohr 27 ein, um nach Durchströmen des Ringraums 25 an der unteren Stirnseite 26u des Aussenrohrs 26 wieder auszutreten. Auf kurzem Weg gelangt dann dieser Strömungsanteil radial nach aussen durch das Filterrohr 10 hindurch in den Ringraumbereich 40, um dort wieder aufwärts in Richtung der Entnahmekammer 18 zu eilen, bevor eine Vereinigung mit den übrigen Strömungsanteilen (QR, Qo, Qu) in der Entnahmekammer 18 erfolgt. Schließlich bewirkt der durch die Pumpeinrichtung 20 erzeugte Unterdruck in der Förderleitung 30 bzw. dem Innenrohr 27 ein Herausfördern des Brunnenwassers aus der Entnahmekammer 30 durch die Förderleitung 30. Es versteht sich, dass die Strömungsverhältnisse für das hier erläuterte Beispiel, wonach der Wasservolumenstrom Zo größer als der Wasservolumenstrom Zu ist, mutatis mutandis auch für den umgekehrten Fall gelten, wenn nämlich der Wasservolumenstrom Zo kleiner als der Wasservolumenstrom Zu ist.
  • Ein Verschieben der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 10 in eine weitere Betriebsstellung ist dadurch erleichtert, dass das veränderliche Volumen 16.2 der Dichtmittel 16 durch Herausleiten eines Fluids radial verkleinert werden kann. Nach Erreichen einer neuen Betriebsposition der Vorrichtung 1 innerhalb des Filterrohrs 10 wird das veränderliche Volumen 16.2 durch Zuleiten von Fluid erneut radial aufgeweitet. In Überlagerung mit diesem radialen Aufweiten legt sich die flexible Schicht 16.1 in Form des Schaumstoffs eng an die Wickeldrahtfilterstruktur des Filterrohrs 10 an, wobei der Schaumstoff auch in die Zwischenräume der Wickeldrähte eindringen kann. Hierdurch kommt es zu einer ausgezeichneten Dichtwirkung zwischen der Aussenumfangsfläche der Volumenkörper 12, 14 mit dem Filterrohr 10.
  • Alternativ zu einer kombinierten Ausgestaltung der Dichtmittel 16 mit der flexiblen Schicht 16.1 und dem veränderlichen Volumen 16.2 ist es für die vorliegende Erfindung ebenfalls möglich, dass die Dichtmittel 16 lediglich aus einer flexiblen Schicht in Form von Schaumstoff oder dergleichen gebildet sind. Dies führt zu dem Vorteil, dass dann die Dichtmittel rein passiv wirken und nicht das Zu- oder Ableiten eines Steuerfluids erforderlich machen. Durch eine geeignete Dimensionierung dieser Schaumstoff-Dichtmittel in ihrem Durchmesser ist einerseits eine gute Dichtwirkung in Wechselwirkung mit dem Filterrohr 10 möglich, als auch eine axiale Verschieblichkeit der Vorrichtung 1 in Längsrichtung des Filterrohrbrunnens gewährleistet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 hat den Vorteil, das für den erläuterten Druck- bzw. Strömungsausgleich zwischen ihren äußeren Stirnseiten 22, 24 die hydraulische Verbindung in dem Ringraum 25 einen ausreichend großen Strömungsquerschnitt aufweist, was einen vorteilhaft großen Volumendurchsatz zur Folge hat. Der Ringraum 25 durchsetzt die Entnahmekammer 18 in Richtung der Längsachse L der Vorrichtung 1, wobei die Verbindungskanäle 34 zwischen den Ausnehmungen 32 des Aussenrohrs 26 und des Innenrohrs 27 von dem Ringraum 25 hydraulisch getrennt sind. Die axiale Länge dieses Ringraums 25, in Richtung der Längsachse L der Vorrichtung 1, hat keinen Einfluss auf diesen Strömungsausgleich.

Claims (14)

  1. Vorrichtung (1) zum Aktivieren oder Reinigen von Filterrohrbrunnen mit einem Filterrohr (10), umfassend
    einen ersten und einen zweiten Volumenkörper (12, 14), die mit ihrem Aussendurchmesser im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Filterrohrs (10) angepasst sind und an ihrer Aussenumfangsfläche jeweils Dichtmittel (16) aufweisen, mittels denen eine Dichtwirkung zwischen den Volumenkörpern (12, 14) und der Innenwandung des Filterrohrs (10) einstellbar ist,
    eine Entnahmekammer (18), die zwischen dem ersten und zweiten Volumenkörper (12, 14) und der Innenwandung des Filterrohrs (10) gebildet ist, wobei die Entnahmekammer (18) mit einer Pumpeinrichtung (20) hydraulisch verbindbar ist,
    eine hydraulische Verbindung zwischen den Bereichen, die jeweils an die zur Entnahmekammer (18) entgegengesetzten äußeren Stirnseiten (22, 24) der Vorrichtung (1) angrenzen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die hydraulische Verbindung zumindest durch einen Ringraum (25) verläuft, der zumindest die Entnahmekammer (18) in Richtung der Längsachse (L) der Vorrichtung (1) vollständig durchsetzt und zwischen einem Aussenrohr (26) und einem innerhalb des Aussenrohrs (26) angeordneten Innenrohr (27) ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der das Aussenrohr (26) an seinen jeweiligen äußeren Stirnseiten (26o, 26u) und das Innenrohr an seiner oberen Stirnseite (27o) jeweils offen sind.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Innenrohr (27) und das Aussenrohr (26) sich jeweils entlang der gesamten Längsachse (L) der Vorrichtung (1) erstrecken.
  4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Aussenrohr (26) sich im Wesentlichen entlang der gesamten Längsachse (L) der Vorrichtung (1) erstreckt, wobei das Innenrohr (27) die Vorrichtung (1) nur im Bereich des ersten oberen Volumenkörpers (12) und des Entnahmeraums (18) durchsetzt.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der eine mit der Pumpeinrichtung (20) verbindbare Förderleitung (30) in die Entnahmekammer (18) mündet.
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, bei der die Förderleitung (30) durch das Innenrohr (27) ausgebildet ist, wobei im Bereich der Entnahmekammer (18) in den Wandungen (W1, WA) des Innenrohrs (27) und des Aussenrohrs (26) jeweils angrenzend zueinander zumindest eine Ausnehmung (32I; 32A) ausgebildet ist, wobei ein Verbindungskanal (34) von der Ausnehmung des Innenrohrs (32I) radial durch den Ringraum (25) hindurch zur Ausnehmung des Aussenrohrs (32A) führt und dadurch die Förderleitung (30) mit der Entnahmekammer (18) hydraulisch verbunden und von dem Ringraum (25) hydraulisch getrennt ist.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, bei der in den Wandungen (WI; WA) des Innenrohrs (27) und des Aussenrohrs (26) jeweils angrenzend zueinander zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei, weiter bevorzugt zumindest vier Ausnehmungen (32I; 32A) ausgebildet sind, wobei die Förderleitung (30) mit der Entnahmekammer (18) durch zwei, vorzugweise durch zumindest drei, weiter bevorzugt durch zumindest vier Verbindungskanäle (34) hydraulisch verbunden ist, die den Ringraum (25) jeweils radial durchsetzen und die aneinander angrenzenden Ausnehmungen des Innenrohrs und des Aussenrohrs miteinander verbinden.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die beiden Volumenkörper (12, 14) an einer Aussenumfangsfläche des Aussenrohrs (26) angebracht sind.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, bei der der erste Volumenkörper (12) und/oder der zweite Volumenkörper (14) relativ zum Aussenrohr (26) in Richtung der Längsachse (L) der Vorrichtung verschieblich und in einer vorbestimmten Position an dem Aussenrohr (26) festlegbar sind, wodurch eine Höhe (h) der Entnahmekammer (18) in Richtung der Längsachse (L) der Vorrichtung (1) einstellbar ist.
  10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Dichtmittel (16) an den Aussenumfangsflächen der Volumenkörper (12, 14) eine flexible Schicht (16.1) aus einem Schaumstoff, insbesondere gebildet aus einem offenzelligen Schaumstoff oder aus einem Schaumgummi, aufweisen.
  11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Dichtmittel ein veränderliches Volumen (16.2) aufweisen, wobei durch Zuleiten eines Fluids hinein in das Volumen (16.2) die Dichtmittel radial nach aussen vergrößerbar sind.
  12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, soweit rückbezogen auf Anspruch 10, bei der an einer Aussenmantelfläche des veränderlichen Volumens (16.2) die flexible Schicht (16.1) aus Schaumstoff angebracht ist.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der das Innenrohr (27) an seiner oberen Stirnseite (27o) mit ersten Verbindungsmitteln (36) ausgestattet ist, zum Anschliessen von weiteren Rohrleitungen (42) oder dergleichen.
  14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei das Innenrohr (27) an seiner unteren Stirnseite (27u) oder das Aussenrohr im Bereich seiner äußeren Stirnseite (26u) mit zweiten Verbindungsmitteln (44) ausgestattet ist, zum Anbringen von weiteren Geräten zur Brunnenbehandlung.
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