WO2008012087A9 - Filterrohr - Google Patents

Filterrohr

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WO2008012087A9
WO2008012087A9 PCT/EP2007/006625 EP2007006625W WO2008012087A9 WO 2008012087 A9 WO2008012087 A9 WO 2008012087A9 EP 2007006625 W EP2007006625 W EP 2007006625W WO 2008012087 A9 WO2008012087 A9 WO 2008012087A9
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rod
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Willi Keul
Peter Kunze
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Knoch Kern & Co
Willi Keul
Peter Kunze
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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
    • E03B3/16—Component parts of wells
    • E03B3/18—Well filters
    • E03B3/24—Well filters formed of loose materials, e.g. gravel
    • E03B3/26—Well filters formed of loose materials, e.g. gravel with packed filtering material
    • 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
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02—Subsoil filtering
    • E21B43/08—Screens or liners
    • E21B43/082—Screens comprising porous materials, e.g. prepacked screens

Definitions

  • the invention relates to a filter tube, in particular for dewatering of water-carrying soils / soil layers.
  • Filter tubes are usually perforated or slotted tubes made of plastic or steel.
  • the tube ends of adjoining filter tubes are screwed together, for example via corresponding threads. They are laid in the area of wells along appropriate boreholes to dewater the corresponding soil / soil layers.
  • Individual filter tubes can also be mounted in the string of conventional well pipes or within a conventional pipeline (eg for drainage or tunnel drainage). Analogous applications result for a pump sump.
  • gravel adhesive filters are known.
  • gravel is mixed with an epoxy resin and applied over the entire surface of the outer peripheral surface of the filter tubes.
  • the adhesive partially bonds the grains of the gravel to each other so as to provide a radial permeability to the soil water with respect to the filter tube.
  • the gravel must match the slot width of the filter tube as well as the surrounding soil material.
  • Filter tubes are also used in the mining of lignite. Lignite deposits in the west of Germany, for example, have a water content of up to 50%, so that very large amounts of water have to be pumped off before the lignite mining can begin. For drainage of open pits, a series of well bores are often created around these areas. In the well bores well pipes with filter tubes are installed, standing or hanging. In particular, pipes that are installed hanging, some must absorb considerable tensile loads, which is often not possible with the threaded connections mentioned. In addition, some deep wells have to be drilled and a corresponding number of filter tubes connected to one another. This increases the problem of sufficient tensile strength for the individual tubes.
  • the invention has for its object to provide a filter tube, in particular for use in well construction, ie for drainage of soils / soil layers, for example in lignite deposits or tunnels, which can be easily installed, allows high drainage performance and has a high tensile strength ,
  • a filter tube comprises at least three sections arranged one after the other in the direction of the longitudinal axis of the filter tube, namely:
  • At least one filter section having at least one filter member having a water permeability in the radial direction of the filter tube, a second end portion with a coupling part for direct or indirect connection to a filter or
  • the end sections of the filter tube allow the connection of a further filter tube via the respective coupling part.
  • the running between the end sections filter section is used for drainage.
  • the end portions which are usually impermeable to water, can be made from a high tensile strength material.
  • the invention proposes to a glass fiber reinforced plastic, in particular a thermosetting plastic from the group: unsaturated polyesters, epoxies, vinyl esters, polyurethane in a proportion of 5 to 50 (5-15, 30- 50) wt .-% glass fibers with a length from 5 to 75 (25-50) mm and with a mean diameter (d 50 ) of 8 to 20 (10-14) ⁇ m. (In brackets, possible alternative limits are given.)
  • At least one filter section a plurality, parallel to the longitudinal axis of the filter tube extending rod-shaped elements comprises, each having a tensile strength> 50 MPa (for example> 100 or> 250 MPa with typical upper limits at 300 MPa or 280 MPa).
  • a tensile strength> 50 MPa for example> 100 or> 250 MPa with typical upper limits at 300 MPa or 280 MPa.
  • the rod-shaped elements are otherwise predominantly responsible.
  • the rod-shaped elements can be arranged rotationally symmetrical to the longitudinal axis of the filter tube.
  • Each filter part then has the shape of a cylinder segment.
  • the filter part can protrude radially beyond the rod-shaped elements (tie rods) to the outside. It can also be circumferentially continuous, so for example cylindrical and thereby cover the rod-shaped elements.
  • the filter parts extending between the rod-shaped elements can then likewise be arranged rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of the filter tube, in particular in the form of strips which run parallel to the longitudinal axis of the filter tube.
  • the filter parts (between the rod-shaped elements) may be identical. However, it is within the scope of the invention to form the filter parts differently. For example, depending on the application, it may be helpful to provide filter parts with different porosity or channels or capillaries of different sizes for the passage of water. So that specific soil conditions can be taken into account, for example, to be able to drain finely divided clay soils as coarse-grained soil material.
  • the rod-shaped elements are firmly anchored according to one embodiment with sections of the filter tube, which connect in the longitudinal direction of the filter tube to the rod-shaped elements.
  • the rod-shaped elements can be glued.
  • Suitable adhesives are epoxy resin adhesive and methyl acrylic adhesive. It is also possible, starting from a finished tube to cut out the areas between the rod-shaped elements, so that a one-piece body for the filter tube is formed.
  • the filter tube will only consist of three sections (the two end sections and the filter section).
  • the rod-shaped elements can be fixed directly to the end portions of the filter tube.
  • the rod-shaped elements with the corresponding sections of the filter tube can be connected in different ways, for example, glued or welded. Also a connection / anchoring over bolts, anchors, brackets etc. is possible.
  • a proposed solution envisages forming the zones of the end sections adjacent to the filter section with axially extending notches which are open in an axial direction and in which the corresponding end sections of the bar-shaped elements are inserted and anchored, as described above. This is also shown graphically in the following embodiment.
  • the rod-shaped elements can flush with the peripheral surface of the end sections on the outside.
  • the outer diameter of the filter tube in the region of the end sections is equal to the outer diameter of the filter tube in the region of the filter section.
  • rod-shaped elements can also protrude radially inwards or outwards.
  • the rod-shaped elements which are to have a high tensile strength in the order mentioned, for example, consist of thermosetting, reinforced with fibers, especially glass fibers plastics such as unsaturated polyesters, epoxies, vinyl esters. Also thermoplastic materials such as polyethylene, polypropylene or polyamide are usable. They can be made of the same material as the end sections.
  • the filter parts between the rod-shaped elements may consist of a granular bulk material, wherein adjacent grains of the bulk material are connected to one another by setting a defined water permeability via an adhesive.
  • the filter part between adjacent rod-shaped elements can - in the radial direction - have a thickness which corresponds to the thickness of the rod-shaped elements; but the filter parts can also protrude radially inwardly and / or outwardly.
  • the bulk material consists for example of at least one material from the group: quartz, quartz, CaCCb, dolomite, granite, expanded glass, expanded clay.
  • the grain size of the bulk material must be adapted to the respective application. It is for example between 1 and 10 or 1 and 7 mm. Other possible grain sizes are between 2 and 5 mm, for example between 3 and 5 mm.
  • the grains of the bulk material are glued, for example, with a synthetic resin (epoxy resin or other thermosetting resin).
  • the adhesive content is chosen so that the desired water permeability is not disturbed. For this purpose, predominantly only a wetting of the grain surfaces, so that gussets remain open-pored between the grains.
  • the filter part for example, have an open porosity between 10 and 70% by volume, for example between 20 and 50, or between 25 and 40% by volume.
  • the mechanical properties of the filter part can be defined by a bending test according to ISO 178.
  • the corresponding values should be at 2-10 MPa, with values of 3-6 MPa often enough.
  • this tube is first cut into subsegments. For each sub-segment, an end portion is then provided with indentations open to the free end of the end portion. These indentations can be sawed out.
  • the notches are evenly distributed (rotationally symmetric) distributed along the circumference of the pipe segment.
  • rod-shaped elements which may consist of the same composite material from which the tube segments are formed, are inserted with their respective end portions into the corresponding notches so that each rod-shaped element runs parallel to the axes of the tube segments.
  • the rod-shaped elements are bonded using an adhesive based on epoxy resin (or polyisocyanate or acrylate) in the respective notches.
  • the profiles may also consist of pultruded glass fiber reinforced plastic resin, such as epoxy resin.
  • the prefabricated component is then placed on a cylindrical core, wherein the outer diameter of the core corresponds to the inner diameter of the prefabricated component.
  • the inner surfaces of the tube segments and the rod-shaped elements are aligned as far as possible with the peripheral surface of the core.
  • the unit of core and prefabricated component is placed in a heatable mold.
  • the mold has approximately a cylindrical shape, wherein the inner diameter is in two stages. At one, closed lower end of the mold corresponds to the Inner diameter of the outer diameter of the prefabricated component. This section is for receiving an end portion of the component. In the overlying part of the diameter is slightly larger, so that there is a space between the component and the mold.
  • this annular space is filled with a mixture of a granular bulk material and an epoxy resin, in the region extending between the end portions of the component, that is, the component which later forms the filter portion.
  • the mixture of bulk material and thermosetting thermosetting resin fills the areas between adjacent web-shaped elements. It is possible to form the annular space with a larger inner diameter, so that the bulk material also covers the rod-shaped elements on the outside.
  • the mold is heated to cure the resin and thus the filter part. Then the finished filter tube is removed.
  • the intervening filter section which consists of the rod-shaped elements and the filter layer of granular bulk material, wherein the grains of the bulk material are partially connected by means of epoxy resin, the coordination of the grain on the one hand and the amount of On the other hand, the epoxy resin used is such that a certain preselectable water permeability (open porosity) is set.
  • a circumferential annular groove is introduced in the region of the end sections, which in each case represents a coupling part for connecting adjacent filter tubes during installation.
  • This groove can also have been created before.
  • prefabricated filter sleeves are pushed and fixed via a filter basket from the aforementioned rod-shaped elements.
  • a collar is passed over the end portions of the tubes to be connected, the collar having on the inside corresponding to the annular grooves of the end portions formed annular recesses which extend at least at one point through the wall to the outside.
  • a connecting element such as a flexible rod made of metal or plastic, a rope or a chain can be supplied.
  • This connecting element lies partly in the annular groove of the filter tube, partly in the annular groove of the sleeve and connects both positively with each other.
  • connection is resistant to tension and can be released again by removing the connecting element.
  • Figure 1 A semi-finished product for producing a novel
  • Filter tube Figure 2 A tool for applying a filter layer on the
  • the semi-finished product shown in Figure 1 consists of a first end portion 10 made of fiberglass reinforced plastic, a second end portion 12 of the same material and rod-shaped elements 14 which connect the end portions 10, 12.
  • the rod-shaped elements 14 in corresponding notches 16 of the end portions 10, 12 are firmly anchored, here by gluing.
  • the end sections 10, 12 have a common longitudinal axis L.
  • the elements 14 are parallel to this longitudinal axis L.
  • the rod-shaped elements 14 are made of the same glass fiber reinforced plastic as the end sections. All have a tensile strength of about 200 MPa (determined according to ISO 527).
  • Each end portion 10, 12 has at a distance from its free end a circumferential annular groove 18, which constitutes a coupling part.
  • FIG. 2 shows a tool 20 which has a substantially cylindrical shape. On the inside, the cylindrical recess is in two stages. In a lower part 2Ou, the recess has a smaller diameter than in the upper part 20o.
  • the inner diameter of the lower part 2Ou corresponds to the outer diameter of the end portion 10 or 12 shown in Figure 1, so that it can be used in alignment in the corresponding section 2Ou.
  • the height of the lower section 20 corresponds to the axial length of an end section 10 or 12.
  • the extended section 20 takes up the area of the semifinished product illustrated in FIG. 1, which is characterized exclusively by the rod-shaped elements 14 is.
  • a cylindrical mobile (removable) core 22 is used, which rests against the inside of the rod-shaped elements 14 and the end pieces 10, 12.
  • the space 24 running between the semifinished product and the inner wall 20i of the upper portion 20o of the tool 20 is filled with a granular bulk material based on a granular quartz material, the bulk material being filled into the annular space 24 after homogeneous mixing with 6% by weight of epoxy resin, where it not only fills the space between the rod-shaped elements 14, but also the annular space 24.
  • this space is filled only in the area in which the rod-shaped elements 14 are free, ie not in the region of the notches 16th
  • the tool 20 is heated to cure the epoxy resin.
  • the finished filter tube consisting of the two end pieces 10, 12, the rod-shaped elements 14 and the filter layer formed by the bulk material is removed from the tool.
  • one or more filter tubes according to the invention are hung where water-bearing soil layers are.
  • adjacent pipes as explained in the general part of the description, connected to each other tensile strength.
  • the filter tubes described can be used analogously in a sump.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterrohr, insbesondere zur Entwässerung von Wasser führenden Böden/Bodenschichten.

Description

Filterrohr
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Filterrohr, insbesondere zur Entwässerung von Wasser führenden Böden/Bodenschichten.
Filterrohre sind üblicherweise gelochte oder geschlitzte Rohre aus Kunststoff oder Stahl. Die Rohrenden aneinander anschließender Filterrohre werden beispielsweise über entsprechende Gewinde miteinander verschraubt. Sie werden im Bereich von Brunnen entlang entsprechender Bohrlöcher verlegt, um die korrespondierenden Böden/Bodenschichten zu entwässern. Einzelne Filterrohre können auch in den Strang konventioneller Brunnenrohre oder innerhalb einer konventionellen Rohrleitung (z. B. für eine Drainage oder Tunnelentwässerung) montiert werden. Analoge Anwendungen ergeben sich für einen Pumpensumpf.
In diesem Zusammenhang sind sogenannte Kiesklebefilter bekannt. Dazu wird Kies mit einem Epoxydharz vermischt und ganzflächig auf die äußere Umfangsfläche der Filterrohre aufgebracht. Der Kleber verbindet die Körner des Kieses partiell miteinander, so dass sich eine in Bezug auf das Filterrohr radiale Durchlässigkeit für das Bodenwasser ergibt. Ein Problem dabei ist, dass die Kiesschüttung (Körnung) zur Schlitzweite des Filterrohres ebenso wie zu dem umgebenden Bodenmaterial passen muss.
Filterrohre werden auch beim Abbau von Braunkohle eingesetzt. Braunkohlelagerstätten im Westen von Deutschland haben beispielsweise einen Wassergehalt bis zu 50%, so dass sehr große Wassermengen abgepumpt werden müssen, bevor der Abbau der Braunkohle beginnen kann. Zur Entwässerung von Tagebaubetrieben werden häufig um diese Gebiete herum eine Reihe von Brunnenbohrungen erstellt. In die Brunnenbohrungen werden Brunnenrohre mit Filterrohren eingebaut, und zwar stehend oder hängend. Insbesondere Rohre, die hängend eingebaut sind, müssen zum Teil erhebliche Zuglasten aufnehmen, was mit den genannten Gewindeverbindungen vielfach nicht möglich ist. Darüber hinaus müssen zum Teil tiefe Brunnen gebohrt und entsprechend viele Filterrohre miteinander verbunden werden. Dies erhöht das Problem einer ausreichenden Zugfestigkeit für die einzelnen Rohre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterrohr, insbesondere zur Verwendung im Brunnenbau, also zur Entwässerung von Böden/Bodenschichten, beispielsweise in Braunkohle-Lagerstätten oder bei Tunnelbauwerken, anzubieten, das sich leicht verlegen lässt, eine hohe Entwässerungsleistung ermöglicht und eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Erfindungsgemäß umfasst ein solches Filterrohr mindestens drei, in Richtung der Längsachse des Filterrohrs hintereinander angeordnete Abschnitte, nämlich:
Einen ersten Endabschnitt mit einem Kupplungsteil zur unmittelbaren oder mittelbaren Verbindung mit einem weiteren Filter- oder
Brunnenrohr, mindestens einen Filterabschnitt mit mindestens einem Filterteil, der eine Wasserdurchlässigkeit in radialer Richtung des Filterrohres besitzt, einen zweiten Endabschnitt mit einem Kupplungsteil zur unmittelbaren oder mittelbaren Verbindung mit einem Filter- oder
Brunnenrohr.
Die Endabschnitte des Filterrohres ermöglichen über den jeweiligen Kupplungsteil den Anschluss eines weiteren Filterrohres. Der zwischen den Endabschnitten verlaufende Filterabschnitt dient der Entwässerung.
Die Endabschnitte, die üblicherweise wasserundurchlässig sind, lassen sich aus einem Material hoher Zugfestigkeit herstellen. Die Erfindung schlägt dazu einen Glasfaser verstärkten Kunststoff vor, insbesondere einen duroplastischen Kunststoff aus der Gruppe: ungesättigte Polyester, Epoxide, Vinylester, Polyurethan mit einem Anteil von 5 bis 50 (5-15; 30- 50) Gew.-% Glasfasern mit einer Länge von 5 bis 75 (25-50) mm und mit einem mittleren Durchmesser (d50) von 8 bis 20 (10-14) μm. (In Klammern sind mögliche alternative Grenzwerte angegeben.)
Um das Filterrohr insgesamt mit einer hohen Zugfestigkeit auszubilden, ist weiter vorgesehen, dass mindestens ein Filterabschnitt mehrere, parallel zur Längsachse des Filterrohres verlaufende stabförmige Elemente umfasst, die jeweils eine Zugfestigkeit > 50 MPa (beispielsweise >100 oder >250 MPa mit typischen Obergrenzen bei 300 MPa oder 280 MPa) aufweisen. Neben oder zwischen diesen stabförmigen Elementen verlaufen wasserdurchlässige Filterteile. Diese Filterteile (Filterkörper) müssen insbesondere gegen Beuldruck, der durch die Saugleistung der im Brunnen installierten Förderpumpe erzeugt wird, entsprechende Festigkeiten aufweisen. Für die Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit sind ansonsten ganz überwiegend die stabförmigen Elemente verantwortlich.
Insgesamt ergibt sich eine Art Käfigstruktur für das Filterrohr innerhalb des Filterabschnitts.
Aus Gründen einer Vergleichmäßigung der Tragfähigkeit des Filterrohres und zur Erreichung einer gleichmäßigen mechanischen Lastverteilung können die stabförmigen Elemente rotationssymmetrisch zur Längsachse des Filterrohres angeordnet werden.
Dabei bietet es sich an, der Zylinderform des Filterrohres folgend, diese Filterteile gewölbt auszubilden. Jeder Filterteil besitzt dann die Form eines Zylindersegments. Der Filterteil kann radial auch über die stabförmigen Elemente (Zugstangen) nach außen vorstehen. Er kann auch umfangsseitig durchgehend, also beispielsweise zylindrisch gestaltet sein und dabei die stabförmigen Elemente bedecken.
Es ist aber auch möglich, einzelne, diskrete Filterteile zwischen den stabförmigen Elementen vorzusehen.
Die zwischen den stabförmigen Elementen verlaufenden Filterteile können dann ebenfalls rotationssymmetrisch zur Längsachse des Filterrohres angeordnet werden, insbesondere in Form von Streifen, die parallel zur Längsachse des Filterrohres verlaufen. Die Filterteile (zwischen den stabförmigen Elementen) können identisch ausgebildet sein. Es liegt aber im Rahmen der Erfindung, die Filterteile unterschiedlich auszubilden. Beispielsweise kann es - je nach Anwendungsfall - hilfreich sein, Filterteile mit unterschiedlicher Porosität oder unterschiedlich großen Kanälen beziehungsweise Kapillaren für den Wasserdurchtritt vorzusehen. Damit kann spezifischen Bodenverhältnissen Rechnung getragen werden, um beispielsweise feinteilige Lehmböden ebenso entwässern zu können wie grobkörniges Bodenmaterial.
Die stabförmigen Elemente sind nach einer Ausführungsform fest mit Abschnitten des Filterrohres verankert, die sich in Längsrichtung des Filterrohres an die stabförmigen Elemente anschließen. Beispielsweise können die stabförmigen Elemente eingeklebt sein. Geeignete Kleber sind Epoxidharzkleber und Methyl-Acryl-Kleber. Es ist ebenso möglich, ausgehend von einem fertigen Rohr, die Bereiche zwischen den stabförmigen Elementen auszuschneiden, so dass ein einteiliger Grundkörper für das Filterrohr entsteht.
In der Regel wird das Filterrohr nur aus drei Abschnitten (den beiden Endabschnitten und dem Filterabschnitt) bestehen. In diesem Fall können die stabförmigen Elemente unmittelbar an den Endabschnitten des Filterrohres festgelegt werden.
Dazu können die stabförmigen Elemente mit den entsprechenden Abschnitten des Filterrohres auf unterschiedliche Weise verbunden werden, beispielsweise verklebt oder verschweißt werden. Auch eine Verbindung/ Verankerung über Bolzen, Anker, Klammern etc. ist möglich.
Ein Lösungsvorschlag sieht vor, die dem Filterabschnitt benachbarten Zonen der Endabschnitte mit axial verlaufenden, in einer Axialrichtung offenen Einkerbungen auszubilden, in denen die korrespondierenden Endabschnitte der stabförmigen Elemente eingelegt und verankert werden, wie vorstehend beschrieben. Dies wird in folgendem Ausführungsbeispiel auch zeichnerisch dargestellt. Die stabförmigen Elemente können außenseitig bündig mit der Umfangsfläche der Endabschnitte abschließen. In diesem Fall ist der Außendurchmesser des Filterrohres im Bereich der Endabschnitte gleich dem Außendurchmesser des Filterrohres im Bereich des Filterabschnitts.
Die stabförmigen Elemente können aber auch nach innen oder außen radial vorstehen.
Die stabförmigen Elemente, die eine hohe Zugfestigkeit in der genannten Größenordnung aufweisen sollen, bestehen beispielsweise aus duroplastischen, mit Fasern, insbesondere Glasfasern verstärkten Kunststoffen wie ungesättigte Polyester, Epoxide, Vinylester. Auch thermoplastische Werkstoffe wie Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid sind verwendbar. Sie können aus demselben Werkstoff wie die Endabschnitte bestehen.
Die Filterteile zwischen den stabförmigen Elementen können aus einem körnigen Schüttgut bestehen, wobei benachbarte Körner des Schüttgutes unter Einstellung einer definierten Wasserdurchlässigkeit über einen Kleber miteinander verbunden sind.
Der Filterteil zwischen benachbarten stabförmigen Elementen kann - in radialer Richtung - eine Stärke aufweisen, die der Stärke der stabförmigen Elemente entspricht; die Filterteile können aber auch radial nach innen und/oder außen vorstehen.
Das Schüttgut besteht beispielsweise aus mindestens einem Material aus der Gruppe: Quarz, Quarzgut, CaCCb, Dolomit, Granit, Blähglas, Blähton. Die Körnung des Schüttgutes ist an den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen. Sie beträgt beispielsweise zwischen 1 und 10 oder 1 und 7 mm. Andere mögliche Körnungen liegen zwischen 2 und 5 mm, beispielsweise zwischen 3 und 5 mm.
Die Körner des Schüttgutes sind beispielsweise mit einem Kunstharz (Epoxydharz oder sonstigen duroplastischen Harz) verklebt. Der Kleberanteil wird so gewählt, dass die gewünschte Wasserdurchlässigkeit nicht gestört wird. Dazu erfolgt überwiegend nur eine Benetzung der Kornoberflächen, so dass Zwickel zwischen den Körnern offenporig bleiben.
Insgesamt kann der Filterteil beispielsweise eine offene Porosität zwischen 10 und 70 Volumen-% aufweisen, beispielsweise zwischen 20 und 50, oder zwischen 25 und 40 Volumen-%.
Zur Bestimmung der offenen Porosität kann folgender einfacher Test durchgeführt werden: Die Geometrie des Prüfkörpers (beispielsweise quader-/würfelförmig) wird ermittelt und das Volumen (Vl) des Prüfkörpers bestimmt. Dieses Volumen (Vl) wird ins Verhältnis gesetzt zu dem Volumen (V2), welches der Prüfkörper bei vollständigem Eintauchen in Wasser unter Atmosphärendruck verdrängt [offene Porosität = (V1-V2) • 100/Vl].
Die mechanischen Eigenschaften des Filterteils können über einen Biegeversuch gemäß ISO 178 definiert werden. Die entsprechenden Werte sollten bei 2-10 MPa liegen, wobei Werte von 3-6 MPa häufig reichen.
Nachstehend wird ein mögliches Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterrohres beschrieben:
Ausgehend von einem bekannten Glasfaser verstärkten Kunststoffrohr, wie es beispielsweise in der EP 360758 A2 oder der CH-684326 A5 beschrieben ist, wird dieses Rohr zunächst in Teilsegmente geschnitten. Bei jedem Teilsegment wird anschließend ein Endabschnitt mit Einkerbungen versehen, die zum freien Ende des Endabschnitts offen sind. Diese Einkerbungen können ausgesägt werden. Vorzugsweise sind die Einkerbungen gleichmäßig (rotationssymmetrisch) entlang des Umfangs des Rohrsegmentes verteilt angeordnet.
Zwei so vorbereitete Rohrsegmente werden anschließend im Abstand zueinander auf einem Dorn positioniert, und zwar so, dass die eingekerbten Endabschnitte im Abstand gegenüberliegen.
Danach werden stabförmige Elemente, die aus dem gleichen Verbundwerkstoff bestehen können, aus dem die Rohrsegmente gebildet sind, mit ihren jeweiligen Endabschnitten in die zugehörigen Einkerbungen so eingelegt, dass jedes stabförmige Element parallel zu den Achsen der Rohrsegmente verläuft. Die stabförmigen Elemente werden dabei mit Hilfe eines Klebers auf Epoxydharzbasis (oder Polyisocyanat oder Acrylat) in den jeweiligen Einkerbungen verklebt. Die Profile können auch aus pultrudiertem glasfaserverstärkten Kunststoffharz, beispielsweise Epoxydharz, bestehen,.
Auf diese Weise entsteht eine Art zylinderförmiger Käfig mit stabförmigen Elementen, die sich mit Abstand zueinander zu einer gedachten Zylinder- Umfangsfläche ergänzen.
Das so vorkonfektionierte Bauteil wird anschließend auf einen zylinderförmigen Kern aufgesetzt, wobei der Außendurchmesser des Kerns dem Innendurchmesser des vorkonfektionierten Bauteils entspricht. Mit anderen Worten: Die Innenflächen der Rohrsegmente und der stabförmigen Elemente fluchten weitestgehend mit der Umfangsfläche des Kerns. Anschließend wird die Einheit von Kern und vorkonfektioniertem Bauteil in ein heizbares Formwerkzeug eingelegt. Das Formwerkzeug hat in etwa eine Zylinderform, wobei der Innendurchmesser zweistufig ist. An einem, geschlossenen unteren Ende des Formwerkzeuges entspricht der Innendurchmesser dem Außendurchmesser des vorkonfektionierten Bauteils. Dieser Abschnitt dient der Aufnahme eines Endabschnitts des Bauteils. In dem darüber liegenden Teil ist der Durchmesser etwas größer, so dass sich ein Raum zwischen dem Bauteil und dem Formwerkzeug ergibt. Danach wird dieser ringförmige Raum mit einer Mischung aus einem körnigen Schüttgut und einem Epoxydharz verfüllt, und zwar in dem Bereich, der sich zwischen den Endabschnitten des Bauteils erstreckt, das ist der Bauteil, der später den Filterabschnitt bildet. Dabei füllt die Mischung aus Schüttgut und aushärtbarem duroplastischem Harz die Bereiche zwischen benachbarten stegförmigen Elementen aus. Es ist möglich, den Ringraum mit größerem Innendurchmesser auszubilden, so dass das Schüttgut auch die stabförmigen Elemente außenseitig bedeckt.
Danach wird das Formwerkzeug beheizt, um das Harz auszuhärten und damit den Filterteil. Anschließend wird das fertige Filterrohr entnommen.
Es besteht aus den beiden geschlossenen, wasserundurchlässigen Endabschnitten und dem dazwischen verlaufenden Filterabschnitt, der von den stabförmigen Elementen und der Filterschicht aus körnigem Schüttgut besteht, wobei die Körner des Schüttgutes partiell mittels des Epoxydharzes verbunden sind, wobei die Abstimmung der Körnung einerseits und der Menge des verwendeten Epoxydharzes andererseits so ist, dass eine bestimmte, vorwählbare Wasserdurchlässigkeit (offene Porosität) eingestellt wird.
In einem letzten Arbeitsschritt wird im Bereich der Endabschnitte eine umfangsseitige Ringnut eingebracht, die jeweils einen Kupplungsteil zur Verbindung benachbarter Filterrohre bei der Verlegung darstellt. Diese Nut kann auch schon vorher erstellt worden sein. Bei einer Herstellungsvariante werden vorgefertigte Filterhülsen über einen Filterkorb aus den genannten stabförmigen Elementen geschoben und fixiert.
Zum Zweck der Verbindung zweier Rohre wird eine Manschette über die Endabschnitte der zu verbindender Rohre geführt, wobei die Manschette innenseitig korrespondierend zu den Ringnuten der Endabschnitte ausgebildete ringförmige Vertiefungen aufweist, die mindestens an einer Stelle durch die Wand hindurch nach außen verlaufen. Über diese Öffnung, deren Querschnitt etwa der Summe der Querschnitte der korrespondierenden Ringnuten von Endabschnitt des Filterrohres und Manschette entspricht, kann ein Verbindungselement, beispielsweise ein biegsamer Stab aus Metall oder Kunststoff, ein Seil oder eine Kette zugeführt werden. Dieses Verbindungselement liegt teils in der Ringnut des Filterrohres, teils in der Ringnut der Manschette und verbindet beide formschlüssig miteinander.
Der Vorteil dieser Verbindungstechnik liegt darin, dass die Verbindung zugfest ist und durch Entfernen des Verbindungselements wieder gelöst werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Dabei zeigen - jeweils in schematisierter Darstellung -
Figur 1 : Ein Halbzeug zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Filterrohres Figur 2: Ein Werkzeug zum Aufbringen einer Filterschicht auf das
Halbzeug nach Figur 1 Das in Figur 1 dargestellte Halbzeug besteht aus einem ersten Endabschnitt 10 aus Glasfaser verstärktem Kunststoff, einem zweiten Endabschnitt 12 aus dem gleichen Material und stabförmigen Elementen 14, die die Endabschnitte 10, 12 verbinden. Dazu sind die stabförmigen Elemente 14 in korrespondierenden Einkerbungen 16 der Endabschnitte 10, 12 fest verankert, hier durch Verkleben. Die Endabschnitte 10, 12 weisen eine gemeinsame Längsachse L auf. Die Elemente 14 verlaufen parallel zu dieser Längsachse L.
Die stabförmigen Elemente 14 bestehen aus dem gleichen Glasfaser verstärkten Kunststoff wie die Endabschnitte. Alle weisen eine Zugfestigkeit von ca. 200 MPa auf (bestimmt gemäß ISO 527).
Jeder Endabschnitt 10, 12 weist mit Abstand zu seinem freien Ende eine umlaufende Ringnut 18 auf, die einen Kupplungsteil darstellt.
In Figur 2 ist ein Werkzeug 20 zu erkennen, welches im Wesentlichen eine Zylinderform hat. Innenseitig ist die zylinderförmige Ausnehmung zweistufig. In einem unteren Teil 2Ou weist die Ausnehmung einen kleineren Durchmesser auf als im oberen Teil 20o.
Der Innendurchmesser des Unterteils 2Ou entspricht dem Außendurchmesser des in Figur 1 dargestellten Endabschnitts 10 beziehungsweise 12, so dass dieser fluchtend in den entsprechenden Abschnitt 2Ou eingesetzt werden kann. In der in Figur 2 dargestellten Position entspricht die Höhe des unteren Abschnitts 2Ou der axialen Länge eines Endabschnitts 10 beziehungsweise 12. Mit anderen Worten: Der erweiterte Abschnitt 2Oo nimmt den Bereich des in Figur 1 dargestellten Halbzeugs auf, der ausschließlich durch die stabförmigen Elemente 14 gekennzeichnet ist.
Nach oben überragt das Halbzeug das Werkzeug 20 mit seinem zweiten Endabschnitt 12.
In das Halbzeug ist ein zylinderförmiger mobiler (entnehmbarer) Kern 22 eingesetzt, der innenseitig gegen die stabförmigen Elemente 14 beziehungsweise die Endstücke 10, 12 anliegt.
Der zwischen dem Halbzeug und der Innenwand 20i des oberen Abschnitts 2Oo des Werkzeugs 20 verlaufende Raum 24 wird mit einem körnigen Schüttgut auf Basis eines körnigen Quarzguts verfüllt, wobei das Schüttgut nach homogener Vermischung mit 6 Gew.-% Epoxydharz in den Ringraum 24 eingefüllt wird, wo es nicht nur den Raum zwischen den stabförmigen Elementen 14 ausfüllt, sondern auch den Ringraum 24. Dabei wird dieser Raum nur in dem Bereich verfüllt, in dem die stabförmigen Elemente 14 frei verlaufen, also nicht im Bereich der Einkerbungen 16.
Anschließend wird das Werkzeug 20 erwärmt, um das Epoxydharz auszuhärten. Danach wird das fertige Filterrohr, bestehend aus den beiden Endstücken 10, 12, den stabförmigen Elementen 14 sowie der vom Schüttgut gebildeten Filterschicht aus dem Werkzeug herausgenommen. Der vom Schüttgut gebildete Abschnitt des Filterrohrs stellt den Filterteil 25 dar, der zusammen mit den stabförmigen Elementen 14 den eigentlichen Filterabschnitt 26 bildet, der entsprechend der Körnung des Schüttgutes und der Menge des verwendeten Epoxydharzes mit einer definierten Porosität (= Wasserdurchlässigkeit) ausgebildet ist, um so von außen durch den Filterteil 25 Wasser durchführen zu können.
Im Rahmen einer Brunnenanlage werden ein oder mehrere erfindungsgemäße Filterrohre dort eingehängt, wo Wasser führende Bodenschichten sind. Dazu werden benachbarte Rohre, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert, miteinander zugfest verbunden.
Die beschriebenen Filterrohre lassen sich analog in einem Pumpensumpf einsetzen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Filterrohr, insbesondere zur Entwässerung, mit folgenden Merkmalen:
1.1 das Filterrohr umfasst mindestens drei, in Richtung der Längsachse (L) des Filterrohrs hintereinander angeordnete Abschnitte (10, 26, 12), nämlich:
1.1.1 einen ersten Endabschnitt (10) mit einem Kupplungsteil (18) zur unmittelbaren oder mittelbaren Verbindung mit einem weiteren Filter- oder Brunnenrohr,
1.1.2 mindestens einen Filterabschnitt (26) mit mindestens einem Filterteil (25), der eine Wasserdurchlässigkeit in radialer Richtung des Filterrohrs besitzt,
1.1.3 einen zweiten Endabschnitt (12) mit einem Kupplungsteil (18) zur unmittelbaren oder mittelbaren Verbindung mit einem weiteren Filter- oder Brunnenrohr.
2. Filterrohr nach Anspruch 1 , bei dem mindestens ein Endabschnitt (10, 12) wasserundurchlässig ist.
3. Filterrohr nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein Filterabschnitt (26) mehrere, parallel zur Längsachse des Filterrohrs verlaufende stabförmige Elemente (14) mit einer Zugfestigkeit größer 50 MPa aufweist, zwischen denen wasserdurchlässige Filterteile (25) verlaufen.
4. Filterrohr nach Anspruch 3, bei dem die Filterteile (25) rotationssymmetrisch zur Längsachse des Filterrohrs angeordnet sind.
5. Filterrohr nach Anspruch 3, bei dem die Filterteile (25) streifenartig parallel zur Längsachse des Filterrohrs verlaufen.
6. Filterrohr nach Anspruch 3, bei dem die stabförmigen Elemente (14) formschlüssig in Abschnitten (10, 12) des Filterrohrs verankert sind, die sich in Längsrichtung (L) des Filterrohrs an die stabförmigen Elemente (14) anschließen.
7. Filterrohr nach Anspruch 3, bei dem die stabförmigen Elemente (14) mit Abschnitten (10, 12) des Filterrohrs verbunden sind, die sich in Längsrichtung des Filterrohrs an die stabförmigen Elemente (14) anschließen.
8. Filterrohr nach Anspruch 1 , bei dem die stabförmigen Elemente (14) aus pultrudierten glasfaserverstärkten Epoxidharz-Profilen bestehen.
9. Filterrohr nach Anspruch 1 , bei dem mindestens ein Filterteil (25) aus einem körnigen Schüttgut besteht, wobei benachbarte Körner des Schüttguts unter Einstellung einer definierten Wasserdurchlässigkeit miteinander verbunden sind.
10. Filterrohr nach Anspruch 8, bei dem das Schüttgut aus mindestens einem Material aus der Gruppe Quarz, Quarzgut, CaCθ3, Dolomit, Granit, Blähglas besteht.
11. Filterrohr nach Anspruch 8, bei dem das Schüttgut eine Körnung zwischen 1 und 10mm aufweist.
12. Filterrohr nach Anspruch 8, bei dem die Körner des Schüttguts mit einem Kunstharz verklebt sind.
13. Filterrohr nach Anspruch 1 , bei dem der Filterteil (25) eine offene Porosität zwischen 10 und 70 Volumenprozent aufweist.
14. Filterrohr nach Anspruch 1 , bei dem mindestens ein Endabschnitt (10, 12) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht.
15. Filterrohr nach Anspruch 1 , bei der Kupplungsteil (18) an mindestens einem Endabschnitt (10, 12) eine umfangsseitig verlaufende Ringnut aufweist.
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