Verfahren zur Erhöhung der Ergiebigkeit von Vakuumbrunnen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Ergiebigkeit von Vakuumbrunnen. Vakuumbrunnen werden bekanntlich insbesondere angewandt, wenn der Boden aus so feinen Sanden besteht, dass die Schwerkraft des Wassers nicht mehr ausreicht, um das Wasser aus dem feinen Sandgefüge heraus in genügender Menge dem Brunnen zuzu führen.
Vakuumbrunnen bestanden bisher in der Haupt sache nur aus dem üblichen Brunnenrohr selbst mit einer an das Saugrohr der Förderpumpe angeschlos senen Saugleitung, die zu einer Vakuumpumpe führte. Eine derartige Anordnung besitzt den Nach teil, dass ihre Anwendbarkeit beschränkt ist auf solche Fälle, in denen die tatsächliche Förderhöhe des Wassers bis zur Pumpe kleiner ist als die Sau höhe, die die Pumpe zu entwickeln im Stand ist. Nur dann, wenn ein solcher Unterschied vorhanden ist, kann dieser zur Erzeugung eines Unterdruckes im Brunnen nutzbar gemacht werden. In den meisten Fällen ist dieser Unterschied jedoch verhältnismässig klein, so dass mit Hilfe eines derartigen Vakuum brunnens bisheriger Art nur ein geringer Vorteil ge genüber dem normalen Brunnen erzielt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, Vakuum ausschliesslich und voll kommen für die Erhöhung der Brunnenergiebigkeit durch Unterdruckerzeugung ausserhalb des Brun nens nutzbar zu machen, und einen Verbrauch dieses Vakuums bei der Wasserförderung aus dem Brunnen zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch das vor liegende Verfahren gelöst, das darin besteht, dass man im Ringraum eines als Doppelmantelrohr aus gebildeten Brunnenrohres ständig einen Unterdruck zur Ansaugung des Wassers aus den wasserführen den Schichten aufrechterhält und hierbei den unter Vakuum stehenden Wasserspiegel im Ringraum in einem durch Wasserstandsfühler definierten Höhen bereich hält,
indem man bei Erreichen des oberen Niveaus im Innenrohr das darin gesammelte Wasser durch ein in dieses ragendes Förderrohr nach oben solange fördert bis der Wasserspiegel im Innenrohr sein unteres Niveau erreicht hat, wobei der an den Ringraum angelegte Unterdruck nicht zur Förderung des Wassers aus dem Brunnen heraus benutzt wird.
Zur näheren Erläuterung wird Bezug genom men auf die beigefügte Zeichnung. Diese veran schaulicht schematisch in Fig. 1 die bisherige Ausführungsart eines Vakuumbrunnens ; in Fig. 2 eine Vorstufe der Entwicklung zu einem Brunnen gemäss der vorliegenden Erfindung mit einer Wasserförderleitung in dem Brunnenrohr und Anlegen des Vakuums unmittelbar an den Brunnen rohrraum, und in Fig. 3 das Beispiel eines Vakuumbrunnens zur Durchführung des vorstehend erwähnten Verfahrens gemäss der Erfindung.
Im einzelnen ist nach Fig. 1 das oben geschlos sene Brunnenrohr mit 1, das Saugrohr zu einer Förderpumpe mit 2 und die an dieses Saugrohr an geschlossene Vakuumleitung mit 3, eine der Filter öffnungen mit 4, der Grundwasserspiegel mit 7 be zeichnet. H bedeutet die geometrische Höhe, um die das Wasser durch Ansaugen zu heben ist.
Im dargestellten Fall ist ersichtlich, dass, wenn Höhe H kleiner ist als die durch die - nicht dar gestellte - Pumpe unter üblicher Berücksichtigung der Reibungsverluste erzielbare Saughöhe, nur die Differenz von H zur erzielbaren Saughöhe der Pumpe nutzbar gemacht werden kann, um in der Umgebung des Brunnenfilters, z. B. bei 4, einen Unterdruck zu erzeugen. Muss danach aus einer Tiefe gefördert werden, die mehr oder weniger nahe der von der Pumpe beherrschbaren Saughöhe liegt, so reicht besonders bei tiefliegendem Grundwasser spiegel und Bodenschichten mit hohem Filterwider stand in der Regel der noch zur Verfügung stehende Unterdruck nicht mehr aus, um eine spürbare Vakuumwirkung in der Brunnenumgebung auszu üben.
Nach Fig. 2 ist in das oben geschlossene Brun- nenfilterrohr 1 ein Wasserförderrohr 5 eingeführt und an dasselbe eine davon getrennt angeordnete Vakuumleitung 6 angeschlossen. Mit 7 ist der abge senkte Grundwasserspiegel bezeichnet. Innerhalb des Brunnenrohrraumes ist der Wasserspiegel durch An- legung eines Vakuums um einen gewissen Betrag angehoben, angedeutet durch Gwa (= Gewicht der gehobenen Wassersäule) zwischen zwei Pfeilen.
Im dargestellten Fall wird durch Anlegen des Vakuums an das Brunnenrohr in der Umgebung des Brunnenfilterrohres kein Unterdruck erzeugt, da das erzeugte Vakuum für das Anheben der Wassersäule im Brunnenrohr verbraucht wird.
An der Stelle 7 herrschte vor Anlegen des Vakuums V kein Druck. Nach Anlegen desselben wird der Druck gleich V -i- Gwa, wenn Gwa das Gewicht der Wassersäule über dem Spiegel bei 7 bedeutet. Wenn also beispielsweise ein Vakuum V = -8m angelegt wird, so wird der Wasserspiegel im Brunnenrohr 8m angehoben. Der Druck über Punkt 7 würde dann V -i- Gwa = - 8m -f- 8m = 0, also dasselbe wie vor Anlegen des Vakuums be tragen.
Nach Fig. 3 ist an das oben geschlossene äussere Brunnenrohr 8 eines Doppehnantelrohres oben die Vakuumleitung 9 angeschlossen. In diesem äussern Brunnenrohr ist ein die Wassersammelkammer 10 bildendes Innerohr mit einem Fussventil 11 angeord net, in welche ein Tauchrohr 12 einragt, das ausser halb des Innenrohres des Doppelmantelrohres nur teilweise weitergeführt dargestellt ist.
Durch eine an das Innerohr angeschlossene Leitung 13 kann mittels des Drei-Wege-Ventils 14 in dieser wechselseitig Unterdruck wie Überdruck erzeugt werden.
In der Wassersammelkammer sind zwei Elektro den, und zwar eine Oberwasserstandselektrode 15 und eine Unterwasserstandselektrode 16 eingehängt. Beide Elektroden sind bei der Schutzspannung 42 V durch elektrische Leitungen mit einem Niveau regler 17 verbunden, der über einen Elektro magneten 18 das erwähnte Drei-Wege-Ventil 14 steuert. Steigt bei dieser Anordnung der Wasser spiegel durch Erzeugung eines Vakuums in der Wassersammelkammer 10 bis an die obere Elektrode 15, so wird über den Niveauregler 17 und den Elek tromagneten 18 das Drei-Wege-Ventil 14 umge schaltet,
wodurch in der Wassersammelkammer 10 über die Leitung 13 Druck erzeugt wird und das in der Kammer angesammelte Wasser bei geschlosse nem Ventil 11 durch das Eintauchrohr 12 nach oben ausgedrückt wird. Sobald der Wasserstand in der Wassersammelkammer 10 auf die Höhe der unteren Elektrode abgesenkt ist, steuert über den Niveau regler der Elektromagnet 18 das Drei-Wege-Ventil um, wodurch in der Wassersammelkammer ein Unterdruck erzeugt wird und die Kammer sich wie der füllt.
Das periodische Spiel der Füllung und der Wie derentleerung der Kammer setzt sich automatisch fort, so dass der Wasserspiegel in dem ständig unter Unterdruck stehenden Ringraum des Doppelmantel rohres stets in einem vorbestimmten Höhenbereich, der durch die Höhenanlagen der beiden Elektroden gegeben ist, gehalten wird.
Die innerhalb des Brunnens durch die Anlegung des Vakuums an den Brunnenrohrringraum um die Höhe des Vakuums angehobene Wassersäule wird also hierdurch vorübergehend ganz beseitigt und dann wieder aufgebaut.
Das angelegte Vakuum wird also vorübergehend in seiner vollen Höhe zur Erzeugung eines Vakuums in der Brunnenumgebung nutzbar gemacht. Es wird damit nur zur Erhöhung der Ergiebigkeit des Vakuumbrunnens ausgenutzt und nicht zum Teil für die Förderung des Wassers verbraucht.
Man erreicht einen entsprechend starken Zu strom zum Brunnen selbst bei Bodenschichten mit sehr geringer Durchlässigkeit, z. B. feinsten Sanden. Es besteht auch keine Abhängigkeit mehr von der Förderhöhe, die durch Anlegung von Druckluft zur Entleerung der Wasserkammer in diesem Falle über wunden wird.
Ein Brunnen nach Fig. 3 stellt einen wirklichen Vakuumbrunnen dar, da praktisch stets ein im Mittel relativ grosses Vakuum zum Ansaugen von Wasser aus der wasserführenden Schicht vorhanden ist. Durch die gezeigte Anordnung wird andererseits ver mieden, dass der Wasserspiegel im Brunnen zu tief abgesenkt werden kann, wodurch der Brunnen über anstrengt würde und das angelegte Vakuum nach Freilegung zu grosser Filterflächen zusammenbrechen könnte.