DE10215689A1

DE10215689A1 - Vorrichtung zum Injizieren eines viskosen Mediums in einen Ringraum eines Brunnens

Info

Publication number: DE10215689A1
Application number: DE2002115689
Authority: DE
Inventors: Manfred Thuemler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-10-30

Abstract

Vorrichtung zum Injizieren eines viskosen Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit oder einer Flüssigkeitssuspension, in einen Ringraum zwischen einer von einem Filterrohr gebildeten inneren Wandung und einer äußeren Wandung eines Brunnens, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Filterrohr (13) einführbare Vorrichtung (1) wenigstens eine ausfahrbare, das Filterrohr (13) durchstoßende Injektionsdüse (7) vorgesehen ist, über die das Medium nach dem Durchstoßen in den Ringraum (15) injizierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Injizieren eines viskosen Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit oder einer Flüssigkeitssuspension in einen Ringraum zwischen einer von einem Filterrohr gebildeten inneren Wandung und einer äußeren Wandung eines Brunnens (Ringrauminjektor).
Vor allem kleinere Brunnen wie beispielsweise Gartenbrunnen bestehen aus der eigentlichen, in den Erdboden eingebrachten Brunnenbohrung, in die ein Filterrohr, in der Regel ein langes Kunststoffrohr eingesetzt ist. Das Filterrohr weist zumeist in seinem unteren Bereich Öffnungen oder eine Perforation auf, in die das über den Brunnen entnehmbare Grundwasser von außen in das Filterrohr eindringen kann, von wo es über eine in das Filterrohr eingelassene Pumpe nach oben gepumpt werden kann. Der Ringraum zwischen der eigentlichen Bohrungswandung und der Filterrohrwandung ist mit einem Filtermaterial aufgefüllt, wozu in der Regel feiner oder mittelgrober Kies verwendet wird. Dieses Material dient zum einen zum Filtern des eintretenden Wassers und zum Zurückhalten des Erdreichs, zum andern hat es natürlich auch eine Stützfunktion für das Filterrohr.
Beim Bau tiefer Brunnen werden verschiedene Schichten durchteuft, diese müssen teufengerecht abgesperrt werden, um den natürlichen Grundwasserhaushalt nicht zu stören.
Ein weiteres Problem von Bohrbrunnen liegt beispielsweise darin, dass sich mit der Zeit die Filterschicht im Bereich der filterrohrseitigen Öffnungen oder der Perforation aufgrund der Wasserströmung zusetzt oder verunreinigt, so dass entweder die Filterwirkung nachlässt oder aufgrund der Verockerungen oder Verkrustungen zu wenig Wasser in das Filterrohr eindringen kann. Wie auch im erst genannten Beispielsfall ist auch hier eine Nachbearbeitung zur Beseitigung dieser Nachteile im Stand der Technik nur bedingt möglich.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die hier Abhilfe schafft.
Zur Lösung des Problems ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, die in das Filterrohr einführbar ist und wenigstens eine ausfahrbare, das Filterrohr durchstoßende Injektionsdüse aufweist, über die das Medium nach dem Durchstoßen in den Ringraum injizierbar ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt mit besonderem Vorteil ein Arbeiten in größeren Tiefen in fertig ausgebauten Brunnen zu. Die Vorrichtung kann über das Filterrohr in eine beliebige Rohrtiefe eingeführt werden, also beispielsweise in den Bereich, wo die aufgrund der Brunnenbohrung "geöffnete" Lehmschicht ist, was durch entsprechende Analyse des Bohrkerns ohne weiteres sehr genau bestimmt werden kann. Nach Positionieren der Vorrichtung in dieser Tiefe kann durch Ausfahren der Injektionsdüse, die ihrerseits das Rohr durchstößt, in genau dieser Tiefe das viskose Medium in den Ringraum, also in den Bereich der Filterschicht injiziert werden. Das heißt, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, in einer beliebigen Rohrtiefe das Filtermaterial im Ringraum durch Injizieren eines viskosen Mediums bearbeiten zu können, ohne hierfür den Brunnen entweder komplett neu aufzubauen oder sonst wie umzubauen.
Bezogen auf die eingangs beispielhaft erläuterten Problemfälle kann beispielsweise hierdurch im Bereich der durchbohrten Lehmschicht durch Injizieren einer selbstaushärtenden Flüssigkeitssuspension, z. B. einer Zementsuspension in die Filterschicht eine wasserdichte Sperrschicht erzeugt werden, die also die Filterschicht gegen eine vertikal Strömung in diesem Bereich abdichtet und mithin die "verletzte" Lehmschicht verschließt. Das Erzeugen einer solchen Sperrschicht kann beispielsweise bei falsch ausgebauten Brunnen erforderlich sein, ferner bei Brunnen mit engen Ringräumen, bei einer Veränderung bereits erzeugter Sperren oder bei einer nachträglichen Analyse des Bohrmaterials oder des Grundwassers notwendig werden. Die Vorrichtung lässt darüber hinaus das Erzeugen beliebiger Sperrschichten in beliebigen Tiefen zu, was beispielsweise auch zum Zwecke von Probenentnahmen im Hinblick auf Grundwasseranalysen erforderlich sein kann.
Auch das Absperren von Filterbereichen des Filterrohrs ist hierdurch möglich, da durch eine solche Sperrschicht kein Wasser mehr in das Filterrohr eindringen kann.
Auch das eingangs genannte Problem etwaiger Verunreinigungen oder Verkrustungen des Filtermaterials im eigentlichen Filterbereich des Filterrohrs kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Weise behoben werden. Denn mit der Vorrichtung kann ohne weiteres eine Reinigungsflüssigkeit, z. B. Wasser unter hohem Druck in die Filterschicht gezielt injiziert werden, so dass dort befindliche Verunreinigungen, Verockerungen oder Verkrustungen gelöst und ausgeschwemmt werden können. Das heißt, es ist unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Weise neben der nachträglichen Abdichtung von Ringräumen auch eine Regenerierung der Filterschicht möglich.
Um zu einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der injizierten Flüssigkeit oder Flüssigkeitssuspension in radialer Richtung gesehen zu gelangen ist es zweckmäßig, zwei einander gegenüberliegende Injektionsdüsen vorzusehen, selbstverständlich können auch beispielsweise vier Injektionsdüsen, die unter einem Winkel von 90° zueinander stehen, vorgesehen sein. Die Injektionsdüsen sind zweckmäßigerweise radial zur Längsachse der Vorrichtung und damit zur Achse des Filterrohrs ausfahrbar, so dass sie dieses also im Wesentlichen unter einem Winkel von 90° durchstoßen.
Das Ausfahren der Injektionsdüsen und das Durchstoßen des Filterrohrs kann auf verschiedene Weise erfolgen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die oder beide Injektionsdüsen durch den Druck des zu injizierenden Mediums ausfahrbar sind. Das heißt, nach Positionieren der Vorrichtung wird ihr über einen geeigneten Zufuhrschlauch die zu injizierende Flüssigkeit oder Flüssigkeitssuspension unter Druck zugeführt, wodurch mit zunehmendem Druck die Injektionsdüse seitlich ausgefahren werden, sich an die Filterrohrinnenwand legen und diese bei hinreichendem Druck dann durchstoßen, wonach unmittelbar die Injektion erfolgen kann. In diesem Fall ist lediglich ein Zufuhrschlauch nötig, da die zu injizierende Flüssigkeit oder Flüssigkeitssuspension hier quasi eine Doppelfunktion erfüllt. Alternativ dazu ist es selbstverständlich denkbar, die Injektionsdüsen mittels eines separat zum eigentlichen zu injizierenden Mediums zuzuführenden flüssigen oder gasförmigen Mediums auszufahren, wozu ein separater Zufuhrschlauch erforderlich wäre. Denkbar ist es beispielsweise die Injektionsdüsen unter Verwendung von über diese Zufuhrschlauch unter Druck zugeführten Wassers oder Druckluft auszufahren, bis sie die Filterrohrwand durchstoßen haben, wonach erst das eigentliche zu injizierende Medium zugeführt wird.
Zur Ermöglichung einer einfachen Ausfahrbarkeit der Injektionsdüsen, die möglichst schnell und mit hohem Druck zum Durchstoßen des Filterrohrs ausgefahren werden sollten, kann wenigstens ein kolbenartiger, über den anliegenden Druck des jeweiligen Mediums bewegbar in einem Vorrichtungsgehäuse aufgenommener Abschnitt vorgesehen sein, an dem die oder eine Injektionsdüse angeordnet ist. Sind zwei Injektionsdüsen vorgesehen, so sind zweckmäßigerweise auch zwei kolbenartige Abschnitte vorgesehen, zwischen denen ein Hohlraum ausgebildet ist, in den das Medium zum Ausfahren der Injektionsdüsen und zum Injizieren in den Ringraum injiziert wird. Das heißt, beide kolbenartigen Abschnitte werden quasi gleichzeitig mit Druck beaufschlagt und gleichzeitig ausgefahren.
Um die Injektionsdüsen nach Beendigung der Injizierung des Mediums in den Ringraum wieder einzufahren, was erforderlich ist, damit die Vorrichtung wieder aus dem Filterrohr gezogen werden kann, ist es zweckmäßig, wenn die oder beide Injektionsdüsen gegen eine Rückstellkraft ausfahrbar sind, wobei die Rückstellkraft zweckmäßigerweise mittels wenigstens einer auch bei eingefahrener Injektionsdüse vorgespannten Feder erzeugt ist. Diese Feder wirkt zweckmäßigerweise auf den kolbenartigen Abschnitt und zieht diesen quasi auch im nichtausgefahrenen Zustand stets in das Gehäuseinnere, so dass zum einen die Abschnitte wie auch Injektionsdüsen sicher im Gehäuseinneren arretiert sind, zum anderen wird eine hinreichend hohe Rückstellkraft aufgebaut, wenn die Abschnitte beziehungsweise Injektionsdüsen ausgefahren sind, die dann zum sicheren Zurückholen nach Beendigung der Arbeit ausreicht. Unterstützt werden kann die Rückholung auch dadurch, dass nach Beendigung der Injektionsarbeit in umgekehrter Weise gearbeitet wird, also anstelle des mit hohem Druck erfolgenden Zuführens des Mediums auf Saugen geschaltet wird, und in dem Vorrichtungsgehäuse ein Unterdruck erzeugt wird, der zum Einfahren der Injektionsdüsen ebenfalls dienlich ist.
Um zu vermeiden, dass bei Verwendung insbesondere zweier kolbenartiger Abschnitte diese unterschiedlich weit in das Innere der Vorrichtung eingezogen werden kann ein die Bewegung eines kolbenartigen Abschnitts in das Innere der Vorrichtung begrenzender Zentrieranschlag, der mittig angeordnet ist, vorgesehen sein.
Die Injektionsdüse sollte zweckmäßigerweise einen Außendurchmesser ≤ 4 mm, insbesondere ≤ 2 mm aufweisen. Hierdurch ist zum einen sichergestellt, dass das beim Durchstoßen in das Filterrohr eingebrachte Loch sehr klein ist, wobei sich dieses aufgrund des elastischen und plastischen Verhaltens und eines Relaxations- oder Memoryeffekts des Filterrohrs nach dem Zurückziehen der Injektionsdüsen auch von selbst wieder etwas verkleinert. Gleichzeitig ist jedoch noch ein hinreichender Düsendurchmesser vorhanden, so dass genügend Medium in nicht all zu langer Zeit injiziert werden kann.
Die Vorrichtung selbst weist zweckmäßigerweise ein im wesentlichen zylindrisches Vorrichtungsgehäuse auf, das in seinem Durchmesser zweckmäßigerweise nur wenig kleiner ist als der Regeldurchmesser von Filterrohren, wie sie in diese in Rede stehenden Brunnen eingebracht werden, wobei an dem Vorrichtungsgehäuse wenigstens ein Anschlussmittel zum lösbaren Anschließen eines Zufuhrschlauchs für das jeweilige Medium vorgesehen ist.
Neben der Vorrichtung selbst betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum Erzeugen einer wasserundurchlässigen Sperrschicht in einem Ringraum eines Brunnens, welcher Ringraum von einer von einem Filterrohr gebildeten inneren Wandung und einer vom Erdreich gebildeten äußeren Wandung begrenzt ist, bei welchem Verfahren eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art verwendet und in das Filterrohr eingeführt und lagegenau positioniert wird, wonach nach Ausfahren der wenigstens einen Injektionsdüse und Durchstoßen des Filterrohrs mit der Injektionsdüse ein selbständig aushärtendes, flüssiges Sperrschichtmaterial, das der Vorrichtung über einen Zufuhrschlauch zugeführt wird, unter Druck in den Ringraum injiziert wird, wo es unter Bildung einer wasserundurchlässigen Sperrschicht aushärtet. Dabei kann bei Anwendung des Verfahrens bei bereits bestehenden Brunnen, wo es also um eine nachträgliche Abdichtung des Ringraums geht, in dem Ringraum bereits ein Filtermaterial in Form einer Kiesschüttung vorgesehen sein, in welches dann das Sperrschichtmaterial injiziert wird. Daneben besteht auch die Möglichkeit, beim Neubau eines Brunnens den Ringraum bis zu einer gewissen Höhe mit dem Filtermaterial voll zu füllen, anschließend das Sperrschichtmaterial in den Kies zu injizieren, das aufgrund seiner Viskosität nicht allzu weit abfließt, der Kies hat hier Stützfunktion.
Die wenigstens eine Injektionsdüse wird zweckmäßigerweise durch das der Vorrichtung unter Druck zugeführte Sperrschichtmaterial ausgefahren, wobei jedoch wie beschrieben zum Ausfahren auch ein separates flüssiges oder gasförmiges Medium verwendet werden kann. Das Sperrschichtmaterial oder das lediglich zum Ausfahren zugeführte Medium wird zweckmäßigerweise unter einem Druck von wenigstens 15 bar, insbesondere von wenigstens 20 bar zugeführt. Als Sperrschichtmaterial selbst wird zweckmäßigerweise eine Suspension auf Zementbasis verwendet, insbesondere eine Bentonit-Zement-Suspension oder käufliche Fertiggemsiche.
Neben dem Verfahren zum Erzeugen einer Sperrschicht betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum lokalen Reinigen einer Filterschicht, insbesondere einer Kiesfilterschicht in einem Ringraum eines Brunnens, welcher Ringraum von einer von einem Filterrohr gebildeten inneren Wandung und einer vom Erdreich gebildeten äußeren Wandung begrenzt ist. Bei diesem Verfahren wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung der beschriebenen Art verwendet und in das Filterrohr eingeführt und lagegenau positioniert, wonach nach Ausfahren der wenigstens einen Injektionsdüse und Durchstoßen des Filterrohrs mit der Injektionsdüse eine Reinigungsflüssigkeit, die der Vorrichtung über einen Zufuhrschlauch zugeführt wird, unter Druck in den Ringraum und damit in die Filterschicht injiziert wird, wo die Filterschicht zusetzende oder verunreinigende Bestandsteile druck- und injektionsbedingt ausgewaschen werden.
Das Ausfahren der Injektionsdüse(n) kann durch die der Vorrichtung unter Druck zugeführten Reinigungsflüssigkeit oder ein separat zu dieser zugeführtes flüssiges oder gasförmiges Medium erfolgen, wobei in jedem Fall die Reinigungsflüssigkeit oder das Medium unter einem Druck von wenigstens 15 bar, insbesondere von wenigstens 20 bar zugeführt werden sollten. Als Reinigungsflüssigkeit wird zweckmäßigerweise Wasser verwendet oder H₂O₂ (Wasserstoffperoxid).
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen.
Fig. 1 eine Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1, eingesetzt in ein Filterrohr, im Schnitt,
Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 2 in einer geschnittenen Aufsicht,
Fig. 4 die Vorrichtung aus Fig. 2 nach dem Ausfahren der Injektionsdüsen, und
Fig. 5 die Vorrichtung aus Fig. 4 in einer geschnittenen Aufsicht.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Injizieren einer Flüssigkeit oder Flüssigkeitssuspension. Diese Vorrichtung besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Vorrichtungsgehäuse 2, an dem oberseitig ein Anschlussmittel 3 für einen Zufuhrschlauch 4 vorgesehen ist, über den ein zu injizierendes Medium der Vorrichtung zugeführt werden kann. In einer kreisförmigen Ausnehmung 5 ist eine an einem kolbenartig ausfahrbaren Abschnitt 6 abgeordnete Injektionsdüse 7 vorgesehen, die in der in Fig. 1 gezeigten Stellung in das Innere des Vorrichtungsgehäuses 2, also aus dem Gehäuseumfang nicht herausstehend, eingefahren ist. An der gegenüberliegenden, nicht gezeigten Seite ist ein weiterer kolbenartiger Abschnitt 6 und eine Injektionsdüse 7 vorgesehen, so dass an den beiden gegenüberliegenden Seiten eine Injektionsdüse ausgefahren werden kann. Oberseitig ist ein umlaufender Rand vorgesehen. Dieser bewirkt, dass auf das Gehäuse fallender Kies nach innen rutscht, und sich nicht zwischen das Gehäuse und das Filterrohr klemmt.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Brunnenwerk 8. In das Erdreich wurde eine Brunnenbohrung 9 eingebracht. Hierbei wurde eine Lehmschicht 10, die als Wassersperre dient, und die eine obere Kies- oder Sandschicht 11 von einer unteren Kies- oder Sandschicht 12 abgedichtet getrennt hat, durchbohrt. In die Brunnenbohrung 9 wird anschließend ein Filterrohr 13 eingesetzt, das in seinem unteren Abschnitt Filteröffnungen 14 aufweist, in die in der unteren Kies- oder Sandschicht 12 geführtes Grundwasser eindringen kann. Ein solches Filterrohr ist typischerweise bis zu ca. 30 m lang und besteht in der Regel aus Kunststoff, wobei mehrere Rohrabschnitte hintereinander geschaltet und über geeignete Muffenverbindungen miteinander gekoppelt sind. Nachdem Einsetzen des Filterrohrs 13 wird der zwischen dem Filterrohr 13 und der Brunnenbohrung 9 gebildete Ringraum 15, der in der Regel im Durchmesser nur wenige Zentimeter stark ist, mit Filterkies 16 aufgefüllt, so dass eine den Ringraum füllende Filterschicht erzeugt wird, über die zum einen in die Filterrohröffnungen 14 eintretendes Wasser nochmals gefiltert wird, zum anderen im Vollrohrbereich, wo also das Filterrohr 13 geschlossen ist und keine Filterrohröffnungen aufweist, das Filterrohr fixiert und gestützt wird.
Aufgrund des Durchbohrens der Lehmschicht 10 und des Verfüllens des Ringraums 15 mit dem durchlässigen Filterkies 16 wurde eine eine vertikale Wasserströmung zulassende Verbindung zwischen der oberen Kies- oder Sandschicht 11 und der unteren Kies- oder Sandschicht 12 geschaffen. Über diese Verbindung ist es nun möglich, dass von oben kommendes Oberflächen- oder Regenwasser, das Schmutz oder sonstige Kontaminationen mit sich führt, und das normalerweise über die geschlossene Lehmschicht 10 zurückgehalten nicht in das Grundwasser in der unteren Filterschicht 12 gelangen könnte, durch den Ringraum vertikal nach untern in die grundwasserführende Kies- oder Sandschicht 12 gelangen kann, was zu einer Verunreinigung des Grundwassers führen kann.
Um die "verletzte" Lehmschicht 10 nachträglich absperren zu können, wurde die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in das Filterrohr 13 eingeführt und herabgelassen, bis sie in der Höhe der Lehmschicht 10 positioniert ist. In der Schnittdarstellung sind die beiden im Vorrichtungsgehäuse 2 horizontal verschieblich gelagerten kolbenartigen Abschnitte 6 gezeigt, an denen die beiden Injektionsdüsen 7 angeordnet sind. Zwischen den Abschnitten 6 ist ein Hohlraum 17 ausgebildet, in den über einen Einspritzkanal 18 das in den Ringraum 15 zu injizierende und über den Zufuhrschlauch 4 zugeführte Medium eingespritzt werden kann. Die beiden kolbenartigen Abschnitte 6 sind gegen die Rückstellkraft einer im gezeigten Beispiel als Spiralfeder ausgeführten Feder 19 gegengelagert, die in der in Fig. 2 gezeigten, eingezogenen Stellung bereits vorgespannt ist, so dass die Abschnitte 6 und mit ihnen die Injektionsdüsen 7 sicher in der eingezogenen Position gehalten werden. Die Feder 19 ist an geeigneten Halteabschnitten 20 an den Abschnitten 6 gehaltert. Die Abschnitte 6 selbst liegen in der eingezogenen Stellung an einem mittigen Zentrieranschlag 21 an, der die jeweilige eingezogene Einstellung definiert. Während Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung 1 zeigt, zeigt Fig. 3 einen Horizontalschnitt in Richtung der Linie III-III, wo die beschriebenen Bauteile nochmals in anderer Darstellung gezeigt sind.
Wird nun über den Zufuhrschlauch 4 das zu injizierende Medium, im gezeigten Beispiel eine Bentonit-Zement-Suspension in den Hohlraum 17 unter einem Druck von wenigstens 15 bar, vorzugsweise wenigstens 20 bar injiziert, so werden die Abschnitte 6 nach außen gedrückt, wobei sich hierbei die Injektionsdüsen 7 an die Rohrinnenwandung anlegen und bei hinreichend hohem Druck das Filterrohr 13 durchstoßen. Die Düsenspitze ist derart gestaltet, dass beim Durchstoßen des Filterrohrs ausgeschnittenes Rohrmaterial die Düse nicht zusetzt, sondern beim Injizieren der Suspension sofort ausgetragen wird. Sobald sie das Filterrohr 13 durchstoßen haben, tritt die injizierte Bentonit-Zement-Suspension in die Filterschicht aus Filterkies 16 ein und verteilt sich in dieser. Die Menge der injizierten Suspension kann entsprechend erfasst werden, so dass nach Injizieren einer hinreichenden Menge, die sich dann um den gesamten Ringraum 15 verteilt hat, die Suspensionszufuhr beendet werden kann. Die Suspension hat sich wie beschrieben im Ringraum weitestgehend homogen verteilt, und härtet nun aus, so dass sich, wie durch die Strichelung dargestellt ist, eine wasserundurchlässige Sperrschicht 22 ausbildet, die den Ringraum 15 zur Lehmschicht 10 hin abdichtet. Eine vertikale Wasserströmung ist somit nicht mehr möglich. Der Zuführschlauch sollte sehr stabil sein, so dass er sich beim Injizieren, wo er unter hohem Druck steht, nicht verkürzt, was an einem Ausreißen oder Beschädigen der Düsen, die im Filterrohr stecken, führen würde. Zweckmäßigerweise verwendet man einen Metallmantelschlauch.
Mit dem Beenden der Suspensionszufuhr lastet auf den Abschnitten 6 kein sie nach außen drängender Druck mehr, so dass sie aufgrund der Rückstellkraft der noch weiter gespannten Feder 19 wieder in das Innere des Vorrichtungsgehäuses 2 gezogen werden und die in Fig. 2 gezeigte Einfahrstellung einnehmen. Die Vorrichtung 1 kann dann aus dem Filterrohr 13 wieder herausgezogen werden, die Sperrschicht wurde aufgebaut, der Brunnen kann betrieben werden.
Anstelle der Ausbildung einer Sperrschicht, wie in den Fig. 2-5 beschrieben, ist es auch denkbar, unter Verwendung der Vorrichtung beispielsweise Verunreinigungen oder Verkrustungen im Filterkies 16 im Bereich der Filteröffnungen 14 des Filterrohr 13 zu entfernen und so die Filterschicht zu reinigen. Hierzu wird die Vorrichtung 1 noch weiter nach unten abgesenkt, wobei an Stelle einer Bentonit- Zement-Suspension in diesem Fall eine Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser oder H₂O₂ über den Zufuhrschlauch 4 in den Hohlraum 17 eingedüst wird. Nach dem Ausfahren der Abschnitte 6 und dem Durchstoßen des Filterrohrs 13 durch die Injektionsdüsen 7 wird in diesem Fall das Wasser in die vom Filterkies 16 gebildete Filterschicht unter hohem Druck injiziert, wodurch Verunreinigungen und Verkrustungen etc. lokal gelöst und ausgewaschen werden.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Neben diesen ist es möglich, an beliebigen Positionen über die Länge des Filterrohrs Sperrschichten zu injizieren, z. B. für Probeentnahmen. Auch ist es möglich, bei artesischen Brunnen, bei denen das Wasser ohne Verwendung einer Pumpe von selbst aus dem Brunnen läuft, Sperren zu errichten und Ähnliches. Selbstverständlich ist es auch möglich, hierüber das Filterrohr nachträglich zu lochen, und zwar vornehmlich in Bereichen, wo ursprünglich keine Filterrohröffnungen vorgesehen waren.

Claims

1. Vorrichtung zum Injizieren eines viskosen Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit oder einer Flüssigkeitssuspension in einen Ringraum zwischen einer von einem Filterrohr gebildeten inneren Wandung und einer äußeren Wandung eines Brunnens, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Filterrohr (13) einführbare Vorrichtung (1) wenigstens eine ausfahrbare, das Filterrohr (13) durchstoßende Injektionsdüse (7) vorgesehen ist, über die das Medium nach dem Durchstoßen in den Ringraum (15) injizierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegende Injektionsdüsen (7) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionsdüsen (7) im Wesentlichen radial zur Längsachse der Vorrichtung (1) ausfahrbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder beide Injektionsdüsen (7) durch den Druck des zu injizierenden Mediums oder eines separat zu diesem zuführbaren flüssigen oder gasförmigen Mediums ausfahrbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen kolbenartigen, über den anliegenden Druck des Mediums bewegbar in einem Vorrichtungsgehäuse (2) aufgenommenen Abschnitt (6) aufweist, an dem die oder eine Injektionsdüse (7) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei kolbenartige Abschnitte (6) vorgesehen sind, zwischen denen ein Hohlraum (17) ausgebildet ist, in den das Medium zum Ausfahren der Injektionsdüsen (7) und zum Injizieren in den Ringraum (15) injiziert wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder beide Injektionsdüsen (7) gegen eine Rückstellkraft ausfahrbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft mittels wenigstens einer auch bei eingefahrener Injektionsdüse (7) vorgespannten Feder (19) erzeugt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Feder (19) im zwischen den kolbenartigen Abschnitten (6) ausgebildeten Hohlraum (17) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Bewegung eines kolbenartigen Abschnitts (6) in das Innere der Vorrichtung (1) begrenzender Zentrieranschlag (21) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Injektionsdüse (7) einen Außendurchmesser ≤ 4 mm, insbesondere ≤ 2 mm aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein im Wesentlichen zylindrisches Vorrichtungsgehäuse (2) mit wenigstens einem Anschlussmittel (3) zum lösbaren Anschließen eines Zufuhrschlauchs (4) für das jeweilige Medium aufweist.

13. Verfahren zum Erzeugen einer wasserundurchlässigen Sperrschicht in einem Ringraum eines Brunnen, welcher Ringraum von einer von einem Filterrohr gebildeten inneren Wandung und einer vom Erdreich gebildeten äußeren Wandung begrenzt ist, bei welchem Verfahren eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in das Filterrohr eingeführt und lagegenau positioniert wird, wonach nach Ausfahren der wenigstens einen Injektionsdüse und Durchstoßen des Filterrohrs mit der Injektionsdüse ein selbständig aushärtendes, flüssiges Sperrschichtmaterial, das der Vorrichtung über einen Zufuhrschlauch zugeführt wird, unter Druck in den Ringraum injiziert wird, wo es unter Bildung einer wasserundurchlässigen Sperrschicht aushärtet.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausfahren der wenigstens einen Injektionsdüse durch das der Vorrichtung unter Druck zugeführten Sperrschichtmaterials oder eines separat zu diesem unter Druck zugeführten flüssigen oder gasförmigen Mediums erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrschichtmaterial oder das Medium unter einem Druck von wenigstens 15 bar, insbesondere von wenigstens 20 bar zugeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrschichtmaterial eine Suspension auf Zementbasis verwendet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bentonit- Zement-Suspension verwendet wird.

18. Verfahren zum lokalen Reinigen einer Filterschicht, insbesondere einer Kiesfilterschicht in einem Ringraum eines Brunnens, welcher Ringraum von einer von einem Filterrohr gebildeten inneren Wandung und einer vom Erdreich gebildeten äußeren Wandung begrenzt ist, bei welchem Verfahren eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in das Filterrohr eingeführt und lagegenau positioniert wird, wonach nach Ausfahren der wenigstens einen Injektionsdüse und Durchstoßen des Filterrohrs mit der Injektionsdüse eine Reinigungsflüssigkeit, die der Vorrichtung über einen Zufuhrschlauch zugeführt wird, unter Druck in den Ringraum und damit in die Filterschicht injiziert wird, wo die Filterschicht zusetzende oder verunreinigende Bestandteile druck- und injektionsbedingt ausgewaschen werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausfahren der wenigstens einen Injektionsdüse durch die der Vorrichtung unter Druck zugeführten Reinigungsflüssigkeit oder ein separat zu dieser zugeführtes flüssiges oder gasförmiges Medium erfolgt.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit oder das Medium unter einem Druck von wenigstens 15 bar, insbesondere von wenigstens 20 bar zugeführt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungsflüssigkeit Wasser verwendet wird.