DE3920098C2 - Filterrohr für Infiltrations- und Entnahmebrunnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterrohr für Infiltrations- und Entnahmebrunnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für Infiltrationsbrunnen nutzt man allgemein Filterrohre, wie sie im Versorgungsbrunnenbau (Entnahmebrunnen) üblich sind. Da diese Filterrohre jedoch nicht entsprechend der Infiltra­ tionsaufgabe konstruiert sind, neigen Infiltrationsbrunnen grundsätzlich zu starken Kolmationserscheinungen und sind durch eine geringe Nutzungsdauer gekennzeichnet.

Aus der Literatur sind Entnahmefilterrohre aus einzelnen kreis­ förmigen Ringrippen mit Abstandshaltern bekannt.

In der DE-OS 22 46 747 wird z.B. ein Siebrohr für Rohrbrunnen beschrieben, das aus mittels Stangen miteinander verbundenen, getrennten Ringen besteht, die von zwischenliegenden Zwischen­ stücken getrennt in einem Abstand voneinander liegen und deren Querschnitt die Form eines in der Richtung auf das Innere des Rohres zu sich verjüngenden Keils hat. Zur Vergrößerung der Durchlässigkeit befinden sich in der Oberfläche der Ringe zu­ sätzliche Rillen. Nachteilig an diesem Siebrohr sind trotz zusätzlicher Rillen sein geringer Perforationsanteil, eine hohe Verstopfungsgefahr und eine aufwendige Herstellung.

In DD 92 882 wird ein Brunnenfilter beschrieben, der aus einzelnen nach dem Baukastenprinzip zusammengesetzten Teilen mittels in Verbindungsringen verankerten Durchgangsbolzen auf­ gebaut ist. Dadurch ist der Einsatz für verschiedene Brunnen­ durchmesser möglich. Der Filter ist günstig herstellbar und hat einen hohen Perforationsanteil (ca. 40%). Nachteilig ist bei allen bekannten Filterrohren, daß eine Regenerierung bzw. Entsandung des brunnennahen Raumes nicht bzw. ungenügend möglich ist. Als Infiltrationsfilterrohr sind alle bekannten technischen Lösungen nur bedingt geeignet.

Ausgehend vom Stand der Technik nach DE-OS 22 46 747 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filterrohr für Infiltrations- und Entnahmebrunnen, mit dem eine verbesserte Regenerierbarkeit sowie eine erhöhte Leistungsfähigkeit und Laufzeit der Brunnen bei Entnahme und Infiltration erreicht wird. Es soll leicht montierbar und kostengünstig herstell­ bar sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Pro­ fil der Ringrippen und der Abstandshalter die Form von Deltoiden oder Rhomben haben, wobei deren horizontalen zu deren vertikalen Diagonalen ein Verhältnis von 1 : 1 bis 4 : 1 aufweisen. Vorzugsweise sind die einzelnen Ringrippen und die Abstandshalter untereinander mittels Wulst und Rille ver­ knöpft.

Die einzelnen Ringrippen und die zugehörigen Abstandshalter bestehen aus in einem Stück im Spritzgußverfahren hergestell­ ten Kunststoffmaterial, vorzugsweise Polyamid.

Die einzelnen Ringsegmente werden über Stifte an den Abstands­ halter und Schäften in den Ringrippen verbunden. Durch die An­ ordnung einer Wulst am Stift und einer Rille im Schaft wird die Zugfestigkeit der Einzelelemente untereinander geschaffen. Aus den Abmessungen der Abstandshalter ergibt sich die Spalt­ höhe der Perforation. Die Spalthöhe ist damit frei wählbar. Die Konstruktion der Ringrippe erlaubt die für den Infiltra­ tionsbetrieb notwendige Spaltaufweitung auf 10 mm und den Ein­ bau von Mittelkies als Brunnenfiltermaterial.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung erläu­ tert werden.

Es zeigen

Fig. 1 die Gestaltung des Ringrippenfilters,

Fig. 2 die Wirkung der Druckwasserspülung auf den Kies­ filter und den natürlichen Boden unter den Bedingungen des mit Ringrippenfilter ausgebauten Vertikalfilter­ brunnens.

Zur Sicherung einer dauerhaften Infiltration einer wäßrigen Lösung, z.B. eines gasgesättigten Wassers, in den Grundwasser­ leiter wird eine Bohrung mit einem Bohrdurchmesser von 520 mm zum Infiltrationsbrunnen ausgebaut. Der Ausbau erfolgt mit ei­ nem Filterrohr 2 in der Art der erfindungsgemäßen Vorrichtung, indem Ringsegmente 1 aneinander geknöpft werden. Das Filter­ rohr 2 besitzt eine Nennweite von 300 mm und wird mit einer Filterkiesschüttung ummantelt. Die Körnung des Filterkieses 3 beträgt 10 bis 18 mm.

Gemäß Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus ein­ zelnen Ringsegmenten 1, die aus Polyamid hergestellt sind und dadurch eine sehr glatte Oberfläche besitzen. Der vertikal- ebene Querschnitt der Ringrippen 4 ist ein Rhombus. Die hori­ zontale Achse des rhombischen Querschnitts ist 20 mm lang, die vertikale Achse hat ein Maß von 10 mm. Der horizontal-ebene Schnitt der Ringrippe 4 ist ein Kreisring.

Gemäß Fig. 1 besitzt jedes der Ringsegmente 1 des Filterrohres 2 6 Abstandshalter 5. Der horizontal-ebene Schnitt der Abstands­ halter 5 ist ein Quadrat mit der Kantenlänge von 14,1 mm. Die Abstandshalter 5 sind auf der Ringrippe 4 so angeordnet, daß eine der Diagonalen zum Mittelpunkt des Ringsegmentes 1 weist. Die Länge der Abstandshalter beträgt 20 mm, so daß die Schlitz­ weite 6 des Filterrohres 2 10 mm beträgt. Die einzelnen Ring­ rippen 4 sind untereinander über die Abstandshalter 5 verbun­ den. An jedem Abstandshalter 5 ist ein Stift mit einer Wulst 12 und an jeder Ringrippe 4 zur Aufnahme der Abstandshalter 5 ein Schaft mit einer Rille 13 vorgesehen, wodurch die einzelnen Ringsegmente durch Zusammendrücken einfach und zugfest mitein­ ander verbunden werden.

Das Filterrohr 2 besitzt somit auf seiner gesamten Länge keinen Rohrstoß.

Mit dieser Fom ist die Reflektion eines das Filterrohr 2 von innen nach außen oder von außen nach innen passierenden Wasser­ strahles 8 aus einem Spülkopf 7 quasi ausgeschlossen. Für den Austrag des Unterkorns 10 eines Filterkieses 3 bzw. des Fein­ korns 11 aus dem Grundwasserleiter 9 bietet diese Gestalt Vor­ teile, die kein anderer Filter aufweist, weil nur damit ein Druckwasserstrahl 8 in das Umfeld des Filterrohres 2 gerichtet werden kann, der das umliegende Material zu klassieren vermag und die unerwünschten Feinbestandteile in den Brunneninnenraum eintragen kann. Mit einer solchen Technologie ist es möglich, beim Neubau von Brunnen die Kontaktzone 6 Filterkies/Grundwas­ serleiter intensiv zu entsanden bzw. bei Kolmationserscheinungen das Umfeld des Brunnens wirkungsvoll zu regenerieren.

Das Filterrohr ist sowohl für die Entnahmebrunnen wie auch für Infiltrationsbrunnen geeignet. Die Abstandshalterlänge ist frei wählbar. Mit dieser Möglichkeit ist die Voraussetzung geschaffen, daß besonders für Infiltrationsbrunnen Schlitzweiten bis zu 10 mm wählbar sind, die im Umfeld eine Zone schaffen, die durch außer­ ordentliche Großporigkeit gekennzeichnet ist und die das Infil­ trationselement regenerierbar macht.

Mit der Wahl von Polyamid als Ringrippenmaterial besitzt das Filterrohr 2 eine außerordentlich glatte Oberfläche, die bedeu­ tende hydraulische Vorzüge besitzt, und die auch hinsichtlich der Lebenserwartung des Filterrohres Vorteile bietet, da für die Ablagerung von Eisenhydroxyd denkbar schlechte Voraus­ setzungen bestehen. Die Form der Ringrippe 4 mit den geneigten Flächen unterstützt außerdem diesen Effekt. Das Polyamid ist resistent gegenüber den Wasserinhaltsstoffen und damit auch im aggressiven Bereich unbegrenzt haltbar.

Die erfindungsgemäße Lösung der Ringrippenverbindung durch "Ein­ knöpfen" gestattet den Verzicht auf einen zweiten Werkstoff als Verbindungselement. Hinzu kommt, daß durch die Filterrohre endlos gefertigt werden kann, ohne daß wie bei allen anderen Filterrohrkonstruktionen Rohrverbindungsbereiche ohne Durch­ lässigkeit entstehen.

Die Form der Ringsegmente 1 gestattet den optimalen Einsatz der Druckwasserbehandlung, wobei unter diesen Bedingungen Tiefen­ wirkungen von größer als 100 mm erreicht werden können, das sind Entwicklungs- und Regeneriertiefen, die kein anderes Fil­ terrohr gestattet. Auch der Austrag von Feinmaterial aus dem Umfeld ist durch die Form der Ringrippe und der bei diesem Fil­ terrohr möglichen Schlitzweite in Größenordnungen möglich, wie dies kein anderes Filterrohr zuläßt.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Filterrohres ist wie folgt:
Vor der Inbetriebnahme des Infiltrationsbrunnen wird der aus Filterrohr und Filterkies bestehende Brunnenfilter einer Druckwasserbehandlung unterzogen. Bei der Druckwasserbehandlung werden von einem Spülkopf in einer horizontalen Ebene mehrere radial ausgerichtete Wasserstrahlen auf das Filterrohr gerichtet. Durch die besondere Form der Ringrippen werden diese Druckwasserstrahlen vom Filterrohr nicht reflektiert, sondern in die Filterrohrschlitze gelenkt. Durch die hohe Geschwindigkeit des Druckwasserstrahls von 20 bis 25 m/s tritt der Druckwasserstrahl in die Filterkiesschicht ein und kann letztlich erst im natürlichen Material des Grundwasserleiters gebrochen werden. Bei der Passage des Druckwasserstrahls durch die Filterkiesschicht wird dieser vertikal aufgelöst und im Material des Grundwasserleiters reflektiert.

Durch die Entnahme des Druckwassers aus dem Brunneninnenraum und der damit erreichbaren Potentialabsenkung gelingt es, das Wasser des Druckstrahls nach der Reflektion im Material des Grundwasserleiters in den Brunneninnenraum zurückzuführen.

Bei dem Rückführungsprozeß erfaßt der reflektierte Druckstrahl das Unterkorn des Filterkieses sowie das Feinkorn des natürlichen Mateials des Grundwasserleiters und trägt diese in das Filterrohr aus.

Der Austrag des Feststoffes mit dem reflektierten Druckstrahl ist möglich, da die Form der Ringrippe eine reflektionsfreie Passage des Wasser/Sand-Gemisches gewährleistet, ohne daß am Filterrohr die Gefahr einer Kontaktkolmation besteht. Die Ringrippenform, die Spaltbreite des Ringrippenfilters und die Druckwasserspülung sichern die für die Infiltrationsbrunnen notwendige Tiefenentsandung.

Die Regenerierung des Infiltrationsbrunnens erfolgt mit der gleichen Technik und der gleichen Technologie, wie sie für die Erstbehandlung beschrieben ist. Durch die Druckstrahl- Geschwindigkeitsregelung ist die Regeneriertiefe steuerbar und damit die Kolmation an der Kontaktzone zwischen Filterkies und natürlichem Material des Grundwasserleiters im vollen Umfang abbaubar.

Claims (3)

1. Filterrohr für Infiltrations- und Entnahmebrunnen, bestehend aus einzelnen, kreisförmigen Ringsegmenten, die in einer zug­ festen lösbaren Verbindung übereinander angeordnet und mittels Abstandshalter voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Ringrippen (4) und der Abstandshal­ ter (5) die Form von Deltoiden oder Rhomben haben, wobei deren horizontalen zu deren vertikalen Diagonalen ein Verhält­ nis von 1 : 1 bis 1 : 4 aufweisen.

2. Filterrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ringsegment (1) aus in einem Stück im Spritzgußverfahren her­ gestellten Ringrippen (4) und zugehörigen Abstandshaltern (5) aus thermoplastischem Rohstoff besteht.

3. Filterrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ringsegmente (1) untereinander mittels Wülsten (12) und Rillen (13) in den Ringrippen (4) bzw. den Abstandshal­ tern (5) verbunden sind.