DEB0014538MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. April 1951 Bekanntgemacht am 12. Juli 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Es ist bekannt, wasserführende Schichten mittels in radialer Richtung von einem vertikalen Schacht ausgehender horizontaler Filterrohre anzubohren, die an ihrem äußeren Ende einen mit SpülöfFnungen versehenen Bohrkopf tragen und mittels einer hydraulischen Presse in das Erdreich vorgetrieben werden. Innerhalb des Filterrohres ist ein Rohr zum Abführen von feinem Sand und Kies vorgesehen, der durch die Spülöffnungen des Bohrkopfes infoiges des hydrostatischen Druckes des Grundwassers eingespült wird. Hierbei dienen die Filterrohre gleichzeitig als Bohrrohre und müssen zur Übertragung des von der hydraulischen Presse ausgeübten Bohrdruckes starkwandig ausgebildet sein und aus hochwertigem Werkstoff,, wie Stahl usw., bestehen. Derartig hochwertige und starkwandige Filterrohre sind jedoch kostspielig und verteuern die Wassergewinnungsanilage erheblich, da von einem Schacht eine größere Anzahl Filterrohre ausgehen, die viel'fach eine beträchtliche Länge bis zu 100 m und mehr haben.

Die Erfindung bezweckt, die Kosten für die Herstellung einer derartigen Wassergewinnungsanlage zu verringern und die Verwendung von dünnwandigen Filterrohren zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß .der Erfindung dadurch gelöst, daß das Spülrohr zusammen mit dem Filterrohr in einem Arbeitsgang in die Grund-

609' 5+9/124

B14538 V/85d

wasserschicht getrieben wird, worauf es nach Fertigstellung der Bohrung von dem Bohrkopf und dem Filterrohr gelöst und, wieder in den Schacht zurückgezogen wird.

, Der z. B. von einer hydraulischen Presse erzeugte Vorschubdruck wirkt hierbei nur auf das Spülrohr, und das Filterrohr ist daher von diesem. Druck entlastet und kann dünnwandig ausgebildet sein, so daß namentlich bei großer Länge der

ίο Horizontalbohrungen der Werkstoffaufwand für die Filterrohre erheblich verringert und die Kosten der Bohrung herabgesetzt werden. Die Filterrohre bestehen aus einzelnen Rohrschüssen, die im Sinne der Erfindung nacheinander durch das mit einer Mitnehmervorrichtung versehene Spülrohr vorgetrieben werden. Nach dem Einbringen sämtlicher Filterrohrschüsse kann diese Mitnehmervorrichtung durch Zurückziehen des Spül'rohres in einfacher Weise von dem Filterrohr gelöst werden.

zo Bei der zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Vorrichtung ist das lösbar mit dem Bohrkopf verbundene Spülrohr mit einer aus Klinken bestehenden Mitnehmervorrichtung versehen, deren Klinken beim Vortrieb des Spülroihres in die Verbindungsmuffen der einzelnen Filterrohrschüsse einrasten. Eine derartige Mit-. nehmervorrichtung ermöglicht in einfacher Weise einen Vortrieb der Filterrohre und deren Eindrücken in die Grundwasserschicht, wobei die dünnwandigen Fälterrohre wegen ihres geringen Gewichts den Transport und die Handhabung bedeutend erleichtern. Da die Filterrohre keiner Druckbelastung ausgesetzt sind, können sie auch einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben, , so daß ihr Reibungswiderstand nur gering ist. Die die einzelnen Filterrohrschüsse miteinander verbindenden Muffen sind an der Innenwand zweckmäßig mit einer Raste, Kerbe od. dgl. für den Eingriff der Klinken versehen, die zweckmäßig von einer auf dem Spülrohr sitzenden Buchse getragen sind. Diese dient gleichzeitig auch zur Versteifung des Spülrohres, so daß dieses vor dem Ausknicken, z. B. beim Auftreffen des Bohrkopfes auf Steine, harte Schichten usw. geschützt wird.

Die Verbindung der einzelnen Filterrohrschüese durch diese gleichzeitig als Mitnehmerkopf dienende Muffe erspart auch ein Verschweißen oder Verschrauben der Filterrohrschüsse, da die Enden der Rohrschüsse nur auf die Muffe geschoben und mit dieser, z. B. durch Stifte, verbunden zu werden brauchen.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der Zeichnung. Diese zeigt in

Fig. ι den Längsschnitt eines mit horizontalen Filterrohren versehenen Schachtbrunnens,
Fig. 2 einen waagerechten Schnitt,
Fig. 3 im Schnitt die Schachtwand mit eingeführtem Filterrohr,

Fig. 4 das vordere Ende des Filterrohres mit Bohrkopf im Längsschnitt.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist die zylindrische Wand des in das Erdreich abgeteuften vertikalen Schachtbrunnens mit mehreren, z. B. vier radial verlaufenden' horizontalen Filterrohren 2 durchsetzt, die in der Schachtöffnung 3 mittels der in Fig. 3 dargestellten Dichtungseinrichtung geführt sind. Die Filterrohre 2 sind innerhalb des Schachtbrunnens durch ein Absperrorgan, ζ. B. einen Schieber 4, verschlossen und stehen mit der zur Förderpumpe nach über Tage führenden Steigleitung in Verbindung.- ' '

Vor Beginn einer Horizontalbohrung wird in die durch eine dünne Wand 8 abgeschlossene Schachtöffnung 3 die in Fig. 3 dargestellte Abdichtung angebracht, die aus einer Stopfbuchse 5 und einem mit, einem kugelförmigen Ansatz versehenen Kammerrohr 6 besteht. Dieses ermöglicht eine gelenkige Abstützung des Filterrohres 2, das in der Schachtöffnung¹3 zusätzlich durch mehrere geschlitzte Tragscheiben 7 abgestützt ist.

Das in das Kammerrohr 6 eingeführte Filterrohr 2 ist aus einzelnen Rohrschüssen zusammengesetzt, von denen der vordere Rohrschuß den Bohrkopf 9 trägt. Gemäß Fig. 4 ist der Bohrkopf 9 an seiner Oberseite mit Öffnungen io_fl und an ' seiner¹ Unterseite mit Öffnungen io_ft versehen. Das Filterrohr 2 umschließt das Spülrohr 11, dessen vorderes Ende drehbar in eine entsprechende Längsausnehmung des Bohrkopfes 9 eingesetzt und in Höhe der Spülöffnungen io„, io_fc mit Löchern versehen ist. ,

Auf das Spülrohr 11 wirkt eine nicht dargestellte, über Tage angeordnete hydraulische Presse, durch die beim Einsetzen des Gerätes der Bohrköpf 9 mit dem Filterrohr 2 über das Spülrohr 11 zunächst durch die dünne Verschlußwand 8 und hierauf in die. wasserhaltige Kies- und Sandschieht gedrückt wird.

Die einzelnen Rohrschüsse des Filterrohres 2 sind jeweils durch eine Muffe 17 miteinander verbunden, die an ihrer Innenseite eine Raste aufweist, in die Klinken 15 der auf dem Spülrohr 11 angebrachten Mitnehmervorrichtung durch den Druck der Feder 16 eingreifen. Durch den auf das Spülrohr 11 ausgeübten Vorschub wird das Filterrohr 2 infolgedessen mitgenommen. Diese Mitnehmervorrichtung wird jeweils beim Ansetzen eines neuen Filterrohrschusses auf das Spülrohr 11 gesetzt, so daß auch bei großer Länge der Horizontalbohrung sämtliche Filterrohrschüsse gleichmäßig mitgenommen werden, ohne daß diese dem Vorschubdruck ausgesetzt sind, der von dem Spülrohr 11 allein auf den Bohrkopf 9 übertragen wird.

Jede Mitnehmervorrichtung 15, 16, 17 ist vorn durch eine Gummidichtung 18 gegen den Bohrkopf 9 abgedichtet, so daß ein Wassereinforuch in den Schacht ι verhindert wird. Die von den Klinken 15, Feder 16, Verbindungsmüffe 17 und Gummidichtung 18 gebildete Mitnehmervorrichtung wird in einer der Anzahl der Filterrohrschüsse entsprechenden Zahl auf dem Spülrohr 11 vorgesehen. , " . .

Der von dem Spülrohr 11 vorgetriebene Bohrkopf 9 kann beim Fortschreiten der Bohrung so gesteuert werden, daß bei geneigter Bohrung die

549/124

B 14538 V/85d

oberen Öffnungen io_fl und beim Steigen der Bohrung die unteren Öffnungen io_& den Spülstrom aufnehmen. Dieses -Steuern kann mittels 'eines am Bohrkopf angeordneten elektrischen Meßwertgebers 12 bewirkt werden, der die jeweilige Richtung der Bohrung dem 'Bedienungspersonal im Schacht anzeigt, das je nach der Anzeige das ■ Druckrohr 11 um jeweils 45⁰ nach oben oder unten dreht und dadurch das Druckrohr 11 mit den oberen oder unteren Spülöffnungen io_a bzw. io_b verbindet. Dadurch wird durch den hydrostatischen Druck des Grundwassers der Sand oberhalb oder unterhalb des Bohrkopfes abgespült, wodurch die jeweils gewünschte Bohrrichtung erhalten werden kann.

Um während des Bohrvorganges eine Abführung des Wassers zu ermöglichen, wird der vordere Rohrschuß des Filterrohres 2 nach gewissen Bohrstrecken unter gleichzeitigem Verschließen der Spülöffnungen io_ß, 1O₆ des Bohrkopfes 9 durch Verdrehen des Spülrohres 11 um 90⁰ in Verbindung mit den hierin vorgesehenen Löchern 14 gebracht, die beim normalen Bohrvorschub durch eine das Spülrohr 11 teilweise umschließende Hülse 13 verschlossen sind. Das Grundwasser spült daher den feinen Sand durch das Filterrohr 2 und die dann geöffneten Löcher 14 in das Spülrohr 11, das den Sand in den Schacht abführt. Auf diese Weise wird um das Filterrohr ein Kiesfilter geschaffen, dessen Korngröße und Durchlässigkeit den bei vertikalen Rohrbrunnen verwendeten Filtern entspricht.

Nach Beendigung der Bohrung wird das Spülrohr 11 zurückgezogen, wodurch die Klinken 15 sämtlicher auf dem Spülrohr 11 befindlicher Mitnehmervorrichtungen aus den Einkerbungen der Verbindungsmuffen 17 ausrasten. Es kann dann das Spülrohr 11 mit allen Mitnehmervorrichtungen und Gummidichtungen in den Schacht zurückgeführt und abgebaut werden, während in der Grundwasserschicht nur der Bohrkopf 9 und das durch die Muffen 17 zusammengehaltene Filterrohr 2 verbleiben.

Zum Schluß werden die Absperrorgane 4 an den in den Schacht 1 ragenden Enden der Filterrohre 2 angebracht und an die Steigleitung angeschlossen, worauf die Wasserförderung einsetzen kann.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat neben der Ermöglichung dünnwandiger Filterrohre den Vorteil, daß die gleichzeitig mit dem Vortrieb des Spülrohres vorgetriebenen Filterrohre mit geringem Arbeits- und Kostenaufwand angebracht werden können. Außerdem werden die bisher, erforderlichen zusätzlichen Arbeiten, wie Verschweißen oder Verschrauben der Rohrschüsse sowie schwere Transporte erspart. Das Spülrohr wird ferner durch die in der Anzahl der Filterrohrschüsse vorgesehenen Mitnehmervorrichtungen vielfach abgestützt und erhält dadurch eine zusätzliche Führung, die auch eine Knickung des zugleich als Druckgestänge dienenden Spülrohres verhindert.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Anbohren wasserführender Schichten 'mittels in radialer Richtung von einem vertikalen Schacht ausgehender hori-. zontaler Filterrohre, an deren äußerem Ende sich ein mit Spülöffnungen versehener Bohrkopf befindet und die ein zum Abführen von Sand u. dgl. dienendes Spülrohr umschließen, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülrohr (11) zusammen mit ■ dem Filterrohr (2) in einem Arbeitsgang in die Grundwasserschicht getrieben wird, worauf es nach Fertigstellung der Bohrung von dem Bohrkopf (9) und Filterrohr (2) gelöst und wieder in den Schacht (1) zurückgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Rohrschüsse unterteilte Filterrohr (2) während seines Vortreibens über eine Mitnehmervorrichtung (15, 16, 17) mit dem Spülrohr (11) gekuppelt wird, auf das der Vorschubdruck ausgeübt wird und ■das nach dem Einbringen sämtlicher Rohrschüsse des Filterrohres (2) durch Zurückziehen von dem im Erdreich verbleibenden Filterrohr entkuppelt wird.

3. Vorrichtung 'zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülrohr (11) mit einer Mitnehmervorrichtung (15, 16, 17) versehen ist, deren Klinken beim Vortrieb des Spülrohres (11) in die einzelnen Rohrschüsse des Filterro'hres (2) miteinander verbindende Muffen (17) einrasten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinken (15) der am Spülrohr (11) angeordneten Mitnehmervorrichtungen unter dem Druck einer Feder (16) stehen, die die Klinken (15) beim Aufschieben der Filterrohrschüsse zum Einrasten in deren Verbi'ndungsmuffe (17) bringt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülrohr (11) drehbar im Bohrkopf (9) eingesetzt und mit Spülöffnungen des Spülrohres (11) in Verbindung steht, das in der Länge des vorderen Filterrohrschusses Löcher. (14) aufweist/ die beim Bohrvorgang durch eine an. dem Bohrkopf (9) befestigte Hülse (13) verschlossen und während des Nachentsandungsvorganges durch Verdrehen des Spülrohres (11) geöffnet werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Bohrkopf (9) eine elektrische Vorrichtung (12) zum Anzeigen der jeweiligen Richtung der Bohrung vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 687 049;

schweizerische Patentschrift Nr. 270 773 ;

Zeitschrift »Das Gas- und Wasserfach«, 1950, Heft 10, 'S. 134, 135, Aufsatz »Neue Wege in der Wassergewinnung«.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen