DD220121A1 - Einrichtung zur wasserfoerderung fuer die probenentnahme aus grundwasserbeobachtungsbrunnen mit beliebiger wassertiefe - Google Patents

Abstract

Die Einrichtung wird zur Wasserfoerderung fuer die Probenentnahme aus Grundwasserbeobachtungsbrunnen eingesetzt, in denen sich der Wasserspiegel in beliebiger Tiefe unter der Brunnenoberkante befindet. Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung, die bei einfachem und robustem Aufbau und einfacher Handhabung eine qualitativ einwandfreie Probenentnahme aus Grundwasserbeobachtungsbrunnen ermoeglicht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur kontinuierlichen Foerderung von Wasser aus Grundwasserbeobachtungsbrunnen zu schaffen, ohne die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des zu foerdernden Wassers zu veraendern und fuer deren Betaetigung keine Fremdenergie in Form von elektrischem Strom oder Druckluft erforderlich ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest mit einer Einrichtung, bei der ein mit dem Seil in den Grundwasserbeobachtungsbrunnen abgesenkter Ventilkoerper, in dem sich durch einen federbelasteten Kolben voneinander getrennt ein Arbeitsraum und ein Foerderraum befinden, mit einer ausserhalb des Brunnens aufgestellten Impulspumpe ueber eine Impulsschlauchleitung und mit der Probenentnahmestelle ueber eine Foerderschlauchleitung verbunden ist.

Description

a) gitel der Erfindung

Einrichtung zur Wasserförderung für die Probenentnahme aus Srundwasserbeobachtungsbriarinen mit beliebiger Wassertiefe

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Wasserf örderung zur Probenentnahme for wassergätewirtschaft-' liehe Untersuchungen aas Grundwasaerbeobachtungsbrunnen, in denen sich der Wasserspiegel in beliebiger !Tiefe unter der Brunnen Oberkante befindet.

ö) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen 3?ür die ?iasserf örderung aus Grundwasserbeobachtungsbrunnen zum Zwecke der untersuchung seiner Eigenschaften werden eingesetzt:

- verschiedenartige flaschenförmige G-efäße zum Schöpfen des Wassers

- Pumpen außerhalb des G-rundwasserbeobachtungsbrunnens mit einer Saugleitung, die bis in die Tiefe unter dem Wasserspiegel reicht, aus der die Wasserentnahme erfolgen soll

- Pumpen mit elektrischem oder Druckluftantrieb, die bis in die Tiefe unter dem Wasserspiegel.abgesenkt werden, aus der die Wasserentnahme erfolgen soll.

Diese Einrichtungen sind¹ durch folgende Nachteile gekennzeichnet?

- den Einsatz elektrischer Energie oder Druckluft

• komplizierte mechanische oder elektrotechnische Konstruktionen der abzusenkenden Pumpen

- ünterdruckbildung des zu fordernden Wassers alt der PoIg e seiner "Entgasung

-Mischung des zu fördernden Wassers mit zugesetzten Gasen '

- disk ontinui er liehe förderung

- Begrenzung der lage des Wasserspiegels unter der Oberkante des Brunnens oder des Standpunktes de3 Benutzers auf 1o m

d) Ziel der

Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung, die bei einfachem und robustem Aufbau und einfacher Handhabung eine qualitativ einwandfreie Probenentnahme aus Grundwasserbeobachtungsbrunnen ermöglicht·

e) Darlegranp; des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,.eine Einrichtung zur kontinuierlichen förderung von Wasser für die Probenentnahme aus G-rundwasserbeobachtungsbrunnen zu schaffen, in denen sich der Wasserspiegel in beliebiger Tiefe unter der Brunnenoberkante befindet, ohne die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des zu fördernden Wassers zu verändern und für deren Betätigung Iceine Fremdenergie in 5Orm von elektrischem Strom oder Druckluft erforderlich ist.

" Merkmale der Erfindung

Erfindungsgea&ß wird die Aufgabe gelöst mit einer Einrichtung, bei der ein mit dem Seil in den Brunnen abgesenkter Yentilkörper, in dem sich durch einön¹ federbelasteten Kolben voneinander getrennt ein Arbeitsraum und ein Förderraum befinden, mit einer außerhalb des Brunnens aufgestellten Impulspumpe Über eine Impulsschlauchleitung und mit der Probenentnahmestelle über eine Pörderschlauchleitung, verbunden ist· Am ' Arbeitsraum des Yentilkörpers sind ein Saugventil und ein Anschluß für die Impulsschlauchleitung angeordnet· Am Förderraua des Yentilkörpers sind ein Saugventil, ein Druckventil und ein Anschluß für die PSrderschlaucheinleitung angeordnet. Die Impulspumpe ist mit 3 Absperrventilen, einem Druckventil,

einem Einfülltrichter und einem Druckmanometer ausgestattet. Die Anwendung der Erfindung ist nicht nur auf die Probenentnahme aus Grundwasserbeobachtungsbrunnen beschränkt, sondern auch für Probenentnahmen aus Oberflächengewässern und offenen Behälter möglich.

f) k\xsf ührungsbeispiele '

Die Erfindung wird nachstehend erläutert und ist in der Zeichnung, die die Einrichtung zeigt, schematisch dargestellt. Ein Ventilkörper (1) mit einem durch eine Peder (15) belasteten Kolben (2) wird mittels eines Seiles (3) in den Grundwasserbeobaehtungsbrunnen (4) bis in die Tiefe unter dem Wasserspiegel abgesenkt, aus der die Wasserentnahme erfolgen soll. Durch den federbelasteten Kolben (2) werden im Tent ilk or ρ er (1) der Arbeitsraum (5) und der Pörderraum (6) gegenseitig abgegrenzt. Ia arbeitsraum (5) ist das Saugventil (7) angeordnet, über das durch die öffnung (8) Wasser aus dem Grundwasserbeobachtungsbrunnen einströmen kann. An den Arbeitsraum (5) ist die Impulsschlauchleitung (9) angeschlossen, mit der der Ventilkörper (1) mit der Impulspumpe (1o) verbunden ist, die außerhalb von dem Grundwasserbeobachtungsbrunnen aufgestellt ist.

Im Pörderraum (6) sind das Saugventil (11) und das Druckventil (12) angeordnet. Über das Saugventil (11) kann durch die Öffnung (13) Wasser aus dem Grundwasserbeobachtungsbrunnen in den Pörderraum (6) einströmen. An den Pörderraum ist oberhalb des Druckventiles (12) die Pörderschlauchleitung (H) angeschlossen, die bis zum Standpunkt des Benutzers der Einrichtung geführt ist.

Pur den Vorgang der Wasserforderung mit der Einrichtung müssen der Arbeitsraum (5) des Ventilkörpers (1), die Impulsschlaachleitung (9) und die Impulspumpe (io) vollständig mit \ Wasser gefüllt sein. Dieses in sich abgeschlossene System muß außerdem unter einem Oberdruck stehen, der den Kolben (2) und die Peder (15) belastet und das Saugventil (7) geschlossen hält. ι

Durch ISrzeugung eines Wasserimpalses sit der Impulspumpe^ in Sichtung zu dem Yentilkörper (Druckbewegung) wird der Kolben (2) bei gleichzeitiger weiterer Anspannung der Peder (15) in Eiehtung des Pörderraumes (6) bewegt. Dadurch wird das Saugventil (11) geschlossen, das Druckventil (12) geöffnet und Wasser über die I? orders chi auch! eitung (14) gefördert. Durch eine Saugbewegung mit der Impulspumpe (1o) drückt die Jeder (15) den Kolben (2) in seine Ausgangslage. Durch diese Kolbenbewegung wird ein Öffnen des Säugventils (11), ein Schließen des Druckventiles (12) und SinstrSaien von Wasser in den Pör-, der raum über die öffnung .(13)' aus dem Grundwas s erb eob achtnng 3-bran nen "bewirkt.

⁽Mit der von der Jeder (15) zu bewirkenden Huckstellkraft sind zu ELb erwindenj . '

- die auf die Unterseite des Kolbens (2) wirkende Druckkraft aus dem Wasserdruck

- die Reibungskräfte in der Iispulssehlauchl eitung )9) bei der Bewegung des Wassers

^- die Heibungskrafte des Eolbens im Ten^ilkörper und andere Reibungskräfte

Durch die Saagbewegung mit -der Impulspumpe (1o) kann eine zusätzliche Sückstellkraft bewirkt werden, die sich aas des zu erzielenden Unterdruck ergibt·

Sie Hohe des Überdruckes in dem System Arbeitsraum-Impuls- ι schlauchleitung«» lsi puls pumpe hat Mnfluß auf die Zeit des Saugtaktes und auf die mit der Iapulspumpe für den Drucktakt zu erzeugende Druckkraft.. Diese Druckkraft ist weiterhin abhängig von der Größe der Arbeitsfläche der Impulspumpe. Die Arbeitsfläche und der Arbeitsweg der Impulspuspe bestimmen entsprechend der Arbeitsfläche des Kolbens (2) dessen Arbeitsweg und damit das mit einer Arbeitsperiode zu bewirkende Pördervoluaen«

Die fiallang des Systems Arbeitsraum-Impalssehlauchleitung-Impulspampe mit Wasser und die Urzeugung eines Überdruckes erfolgt wie nachstehend erläutert«

Sach dem Eintauchen des Yentilkörpers (1) In das Wasser des grundwasserb eob achtungsb rann ens strömt das Wasser durcli Öffnung (8) über das Saugventil (7) in den Arbeitsraum (5) des Yentilkörpers (1) and steigt in der Impulsscnlauchleitung )9) bis in die Höhe des Wasserspiegels in dem Srundwasserteobachtungsbrunnen.

Piir den folgenden ersten Seil des FüllVorganges sind an der Impulspumpe (1o) die Absperrventile (16) und (18) geöffnet und das Absperrventil (17) geschlossen, -Uurch eine Saugbewegung mit der Impulspumpe (1o) wird das Druckventil (19) geschlossen, das Saugventil (7) des Yentilkörpers geöffnet und es strömt Wasser über die Öffnung. (8) in den Arbeitsraum (5) und in die Impulsschlauchleitung (9)· Durch die folgende Druckbewegung mit der Iapulspumpe (1o) wird das Saugventil (7) des Yentilkörpers geschlossen und es entweicht Luft über das sich öffnende Druckventil (19) der Impulspumpe.

Mit dieser Methode kann in dem ersten (Seil des Püllvorganges die Impuls schlauchleitung bis in eine Höhe von max. To m über dem Wasserspiegel in dem Grundwasserbeobaehtungsbrunnen gefüllt werden.

Pur den folgenden zweiten Teil des Füllvorganges bleibt das Absperrventil (16) weiterhin geöffnet und es wird Wasser über den Einfülltrichter (2o) bei geöffnetem Absperrventil (17) eingefüllt· Dureh Saug- und Druckbewegungen mit der Impulspumpe kann dieser zweite Teil des Füllvorganges beschleunigt werden· Bei Druckbewegungen mit der Impulspumpe ist jedoch das Absperrventil (17) zu schließen, um zn erreichen, daß die Luft ausschließlich ober das Druckventil (19) entweicht· Die vollständige Polinng des Systems Arbeitsraum-Impulsschlauchleitung-Impulspumpe wird erreicht, wenn über das Absperrventil (18) bei Druckbewegungen mit der Impulspumpe Wasser austritt· Der aas der Höhendifferenz zwischen Impulspumpe und des Wasserspiegel in dem Brunnen resultierende Wasserdruck bewirkt bereits eine Druckkraft auf den Kolben (2) und ein Zusammendrucken der Feder (15)·.For den folgenden Yorgang der Schaffung eines Überdruckes in dem System Arbeitsraum-Impulsschlauchleitung-Impuls-

pumpe wird das Absperrventil (18) geschlossen. Vor einer Saugbewegung mit der Impulspumpe ist das Absperrventil (16) zu· schließen-'und. das Absperrventil (17) zn öffnen. Durch die Saugbewegung mit der Impulspumpe strömt Wasser aus dem Torher gefüllten Einfülltrichter (2o) in den Arbeitsraum der Impulspumpe· Sach dieser Saugbewegung mit der Impulspumpe wird das Absperrventil (17) geschlossen und das Absperrventil (16) geöffnet· Surch die folgende Druckbewegung mit der Impulspumpe wird Wasser über die Impulsschleuchleitung in den Arbeitsraum (5) des Ventilkörpers (1) gedruckt, der Kolben (2) in Richtung des Förderraumes (6) bewegt und die Feder (15) weiter angespannt. Diese Torgange werden wiederholt, bis der gewünschte Überdruck erreicht ist, dessen (JröBe mit einem an der Impulspumpe angeordneten Druckmanometer (21) angezeigt wird. Wenn nach Absenken des YentilkSrpers in den Grundwasserbeobachtungsbrunnen und bei der eigentlichen Wasserförderung der Überdruck infolge eventueller Undichtigkeiten zurückgeht, wird er nach der vorstehend beschriebenen Methode wieder auf die gewünschte Größe gebracht. Für den Fördervorgang sind die Absperrventile (17) und (18) geschlossen und das Absperrventil (16) geöffnet.

Wenn keine vollständige Entlüftung der Impulsschlauchleitung and der Impulspumpe erreicht wird, ist zur Schaffung des Überdruckes eine größere Wassermenge in das System zu drücken* da in einem solchen Falle eingeschlossene Luftblasen durch die Druckerhöhung einer Volumenreduzierung unterliegen. lufteinschlüsse in dem System Arbeitsraom-Impulsschlauchleitung-Impulspumpe haben bei dem Fördervorgang Druckschwankungen zur Folge, die an einem federnden Zeigerausschlag des Manometers erkannt werden. Die Impulspumpe isü als Plunger-, Membranoder Balgpumpe mit der beschriebenen und dargestellten Ventilanordnung ausgebildet. Die Druck- und Saugbewegungen der Impulspumpe werden durch manneile Betätigung erhielt. Die Betätigung ist auch durch Antrieb mit Fretadenergie möglich·

Claims (4)

8rf indunpis ansprach

1· Einrichtung zur Wasserförderung für die Probenentnahme aas Grundwasserbeobac&tungsbrunnen mit beliebiger Wassertiefe, dadurch gekennzeichnet, daß ein ait dem Seil (3) iü den Brunnen (4) abgesenkter Yentilkörper (1), in dea sich durch einen federbelasteten Kolben (2) voneinander getrennt ein Arbeitsraum (5) und ein Förderrad^ (6) befinden ^- sait einer außerhalb des Brunnens aufgestellten Impulspumpe (1o) *dber eine Impuls schlauchleitung (9) und mit der Probenentnahmestelle (22) über eine Förderschlauchleitung (H) verbunden ist.

2.Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsraum (5) des Yentilkörpers (1) ein Saugventil (7) and ein Anschluß für die Impulsschlauchleitung (9) angeordnet sind·

3· Einrichtungen nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am 3?örderrauai (6) des Yentilkörpers (1) ein Saugventil (11), ein Druckventil (12) und ein Anschluß für die Förderschlauchleitung (14) angeordnet sind·

4. Einrichtung nach den Punkten 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Impulspuiape (1o) 3 Absperrventile (16), (17), (18), ein Druckventil (19), ein Einfülltrichter (2o) und ein DruckmanoBieter (21) angeordnet sind·

HiTzu 1 Seite Zeichnungen