EP0733779B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Brunnen mit Hilfe von Ultraschall - Google Patents

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EP0733779B1
EP0733779B1 EP96101406A EP96101406A EP0733779B1 EP 0733779 B1 EP0733779 B1 EP 0733779B1 EP 96101406 A EP96101406 A EP 96101406A EP 96101406 A EP96101406 A EP 96101406A EP 0733779 B1 EP0733779 B1 EP 0733779B1
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EP
European Patent Office
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ultrasound
well
oscillators
ultrasonic
dirty water
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EP96101406A
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EP0733779A2 (de
EP0733779A3 (de
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Norbert Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Patzner
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • E21B37/08—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells cleaning in situ of down-hole filters, screens, e.g. casing perforations, or gravel packs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/08—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with magnetostriction
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production

Definitions

  • the invention relates to a device for cleaning wells with ultrasound and at least one magnetostrictive working ultrasonic transducer.
  • fountain wall As a rule, wells of the type of interest here are used for Providing the population and / or industry with water and have a well shaft with a filter tube designated fountain wall is lined.
  • This fountain wall has slit-shaped openings. On their outside there is usually a layer of gravel and grown behind it Soil. Over time, the performance leaves one of such wells because impurities are found both in the gravel layer as well as in the slit-shaped openings of the Store the well wall.
  • This decrease in well output is measured by the input device described that comes from DATABASE WPI Section PQ, Week 8643 December 3, 1986 Derwent Publications Ltd., London, GB; Class Q42, Page 12, AN 86211444 & SU 1 214 863 A (IVANO-FRANK OIL RES), February 28, 1986.
  • the known cleaning device is slit-shaped up to the level Well wall openings lowered, whereupon the ultrasonic vibrator is operated, which is within a cleaning chamber located opposite the rest of the well shaft delimited by a seal interacting with the well wall is. That which forms within the cleaning chamber Dirty water is piped upwards out of the Well promoted.
  • the one used in the known device Ultrasonic transducer has a magnetostrictive ring inside an annular electromagnetic coil. This Parts are concentric within the sonicated cross section of the fountain arranged, with no possibility of the distance to adapt to the well wall and to the performance of the ultrasonic transducer vote.
  • the ultrasonic vibrator works in the range from two to thirty and preferably with about 20 kHz and with an acoustic power of 0.5 watts / cm 2 of stone surface.
  • two ultrasound transducers arranged offset along the bore axis can be provided.
  • adjustment transverse to the axis of the bore is not possible here either.
  • the invention has for its object the above train known device so that with it more effective well cleaning can be achieved.
  • This object is achieved according to the invention by an output of eight to twelve watts per square centimeter (cm 2 ) of sound-radiating surface and at least one adjustment device or at least one guide device such that the ultrasonic oscillator (s) can be adjusted transversely to the fountain axis with the aid of the adjustment device / guide device.
  • the magnetostrictive ultrasound creates the presence a sufficiently strong power source and a generator ahead.
  • the ultrasonic vibrator works with vibrations in Form of longitudinal vibrations. They radiate radially outside, further working with resonance frequencies, the are preferably in the order of magnitude between 18 and 25 kHz.
  • the vibrating material is preferably around high-alloy nickel sheets.
  • a device 1 for cleaning wells 2, which for Promotion of drinking or industrial water, includes one cleaning unit 4 which can be lowered into a well shaft 3, whose ultrasound generator 5, for example, by one Cable reel 6 unwinding, live cable 7 with electricity is supplied.
  • a power generator is also provided for this purpose 8 and a generator 9 and a switching device 10, which are connected via live cables 11.
  • the accruing Dirty water is pumped out via a pipe rod 12 and collected, for example, in a settling tank 13 or cleaned.
  • a lifting device 14 with cables 15 is used for lowering and gradually moving the cleaning unit 4 and to catch up after cleaning.
  • the fountain 2 comprises to delimit the well shaft 3 a well wall 16, which is at the level of the water-carrying Has layers of openings 17. On the outside the well wall 16 is usually one Gravel layer 18 which merges into grown soil 19.
  • the cleaning unit 4 comprises according to FIG. 2 at the lower end of the pipe string 12, a dirty water pump 19 'and one Ultrasound generator 5, not shown, which is expedient arranged below the dirty water pump 19 ' is.
  • the ultrasound generator 5 generally comprises at least two and preferably several, also optionally in several Levels 20, 21 and 22 ultrasonic transducers arranged one below the other 23. With the help of an adjustment device 24 are the ultrasonic vibrators 23 on the respective Diameter of the well shaft 3 and at an optimal distance adjustable to the well wall 16. Also spacers 25 for example in the form of rolls can be provided be a precisely defined distance between each sound radiating surface 26 of each ultrasonic transducer 23 and the inside of the well wall 16 or ensure the openings 17 located there.
  • the ultrasonic vibrators 23 at one arranged in cross section for example U-shaped carrier 27, which is parallel to axis 28 of the well shaft 3 extends.
  • the carriers 27 are more suitable with the help Bearings 28 'also serve as spacers 25 attached.
  • the ultrasonic vibrators 23 are in resonance frequency Longitudinally vibrating, high-alloy nickel sheet packages and are so with their sound-radiating surfaces 26 the fountain wall 16 facing the ultrasonic waves from the shortest possible distance and perpendicular to the inside 29 of the well wall 16 or onto the openings 17 meet and then behind the openings 17 in the area the gravel layer 18 have a cleaning effect.
  • each parallel link 30, 30 'or 31, 31' comprises the adjusting device 24 according to that shown in FIG. 3 Embodiment each parallel link 30, 30 'or 31, 31'.
  • Each pair of parallel links 30, 30 ' or 31, 31 ' which are arranged V-shaped to each other on the one hand articulated on the supports 27 and with the others Ends of those directed downward by the ultrasonic vibrators 23
  • Threaded rod 33 with the well axis 28 aligned or coaxial to the sleeve 32 is provided and extends through and is with one end at the lower end of the dirty water pump 19 'rotatably mounted and can at its other end for example, be provided with a hand crank 34.
  • the Threaded rod 33 with the hand crank 34 is used for adjustment the ultrasonic vibrator 23 according to the respective Well wall diameter 16.
  • To the sleeve 32 also has a sufficiently large elongated hole 36 on, so that the linkage of the handlebars 30 and 30 ' the adjusting nut 35 is possible and the elongated hole 36 also to achieve a sufficiently large setting range serves or must be suitable.
  • the dirty water pump 19 'suction openings 37 only at their the end facing the ultrasonic vibrators 23.
  • a seal 38 on the outside 29 to the inside of the well wall 16 provided. This has the consequence that the dirty water pump 19 'essentially only liquid from the Part of the well shaft 3, in which the Ultrasonic vibrator 23 are located.
  • a second, similarly working seal 38 ' is located itself over the dirty water pump 19 '.
  • the ultrasound transducer 23 is supplied with power via electrical cables 39 that run through the pump room extend downwards and over a suitable, waterproof coupling 40 with the live cable 7 are connected to the generator 9 or to the switching device 10 leads.
  • Another current-carrying cable 41 with associated coupling 42 is provided according to FIG. 5 and supplies the Dirty water pump 19 'with electric current.
  • the pipe link 12 carries the cleaning unit 4.
  • the cleaning unit 4 For the operation of the cleaning unit 4 according to FIG. 5 is characteristic that the area of the Well shaft 3 is initially sonicated, whereupon the Dirty water is sucked off. Then the whole Cleaning unit 4 by one step or work cycle proceed below.
  • Fig. 6 shows a modified embodiment, wherein basically same parts the same reference numbers and additionally have the letter index a.
  • the cleaning unit 4a is correct with regard to the ultrasound generator 5a substantially identical to that described first Embodiment match. There are differences only with regard to the dirty water pump 19a 'and in terms of how it works.
  • the dirty water pump 19a ' has its entire length Intake openings 37a. These suction openings are also located 37a between a lower seal 38a and one upper seal 38a ', each of the dirty water pump 19a 'or their suction openings 37a with respect to the inside 29a of the well wall 16a largely seal.
  • FIG. 7 Another embodiment of an ultrasound generator is shown in Figures 7 and 8, wherein same parts the same reference numbers and additionally the Have letter index b.
  • the ultrasound generator 5b is not provided with an adjustment device for the individual ultrasonic vibrators 23b, 23b ' or 23b '', but it has guide devices 50b so that the ultrasonic transducers on the respective The diameter of the well is set in the radial direction can be.
  • Each guide device 50b comprises itself radially and parallel arms 51b and 52b.
  • Arms 51b and 52b are double arms and extend according to the exemplary embodiment radially the same in each case from the well axis 28b far outwards.
  • the Ultrasonic generator 23b, 23b 'and 23b' ' are expediently in housings 53b and are via this housing 53b directly on the arms 51b and 52b attached.
  • suitable Fastening means 56b for example in the form of Threaded bolts and nuts are used to fix the ultrasonic transducers 23b and its housing 53b along and between the arms 51b and 52b of the respective guide device 50b.
  • connection elements serving intermediate pieces 57b and connecting flanges 58b an assembly 59b.
  • connection flanges 58b With their aligned connection flanges 58b and with the help of fasteners 60b, several units 59b become an ultrasound generator 5b composed.
  • Fig. 4 for the embodiment shown there and Figures 7 and 8 for the last described Show embodiment are the ultrasonic transducers 23b basically arranged in a star shape.
  • Each ultrasonic transducer brushes with the ones it emits Sound waves an area that is significantly larger than its sound radiating surface 26b. By their arrangement ensures that there is no sonication.
  • An intermediate piece 57b and 52b is associated with each arm 51b and 52b a connecting flange 58b. Between arms 51b and 52b are only the radially adjustable ones for space reasons Ultrasonic vibrator 23b arranged. This leads to they also back to back between arms 51b and 52b are adjustable when it comes to a well shaft to clean with the smallest possible diameter. This is just then reachable if only two ultrasonic transducers at a time 23b in a plane 20b or 21b or 22b diametrically to one another are arranged and otherwise in an axial distance from each other.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Brunnen mit Ultraschall sowie mit mindestens einem magnetostriktiv arbeitenden Ultraschallschwinger.
In der Regel dienen Brunnen der hier interessierenden Art zur Versorgung der Bevölkerung und/oder der Industrie mit Wasser und weisen einen Brunnenschacht auf, der mit einer als Filterrohr bezeichneten Brunnenwand ausgekleidet ist. Diese Brunnenwand weist schlitzförmige Öffnungen auf. Auf ihrer Außenseite befindet sich in der Regel eine Kiesschicht und dahinter gewachsenes Erdreich. Im Laufe der Zeit läßt die Leistung eines derartigen Brunnens nach, da sich Verunreinigungen sowohl in der Kiesschicht als auch in den schlitzförmigen Öffnungen der Brunnenwand ablagern.
Diesem Nachlassen der Brunnenleistung wird mittels der eingangs beschriebenen Vorrichtung begegnet, die aus DATABASE WPI Section PQ, Week 8643 3. Dezember 1986 Derwent Publications Ltd., London, GB; Class Q42, Page 12, AN 86211444 & SU 1 214 863 A (IVANO-FRANK OIL RES), 28. Februar 1986 bekannt ist. Die bekannte Reinigungsvorrichtung wird bis in Höhe der schlitzförmigen Brunnenwandöffnungen abgesenkt, worauf der Ultraschallschwinger betrieben wird, der sich innerhalb einer Reinigungskammer befindet, die gegenüber dem restlichen Brunnenschacht durch eine mit der Brunnenwand zusammenwirkende Abdichtung abgegrenzt ist. Das sich innerhalb der Reinigungskammer bildende Schmutzwasser wird mittels einer Rohrleitung nach oben aus dem Brunnen gefördert. Der bei der bekannten Vorrichtung verwendete Ultraschallschwinger weist einen magnetostriktiven Ring innerhalb einer ringförmigen elektromagnetischen Spule auf. Diese Teile sind konzentrisch innerhalb des beschallten Brunnenquerschnitts angeordnet, wobei keine Möglichkeit besteht, den Abstand zur Brunnenwand anzupassen und auf die Leistung des Ultraschallschwingers abzustimmen.
Aus US-A-5.184.678 ist eine ähnliche Vorrichtung mit einem magnetostriktiv arbeitenden Ultraschallschwinger bekannt, der in eine Produktionsbohrung absenkbar ist und dazu dient, die Viskosität der zu gewinnenden Flüssigkeit in der Formation herabzusetzen und so die Produktionsleistung zu erhöhen. Hier arbeitet der Ultraschallschwinger im Bereich von zwei bis dreißig und bevorzugt mit etwa 20 kHz und mit einer akustischen Leistung von 0,5 Watt/cm2 Gesteinsoberfläche. Dabei können zwei längs der Bohrungsachse versetzt angeordnete Ultraschallschwinger vorgesehen sein. Eine Verstellung quer zur Bohrungsachse ist jedoch auch hier nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene bekannte Vorrichtung so auszubilden, daß mit ihr eine effektivere Brunnenreinigung erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leistung von acht bis zwölf Watt pro Quadratzentimeter (cm2) schallstrahlender Fläche sowie mindestens eine Verstelleinrichtung oder mindestens eine Führungseinrichtung derart, daß der/die Ultraschallschwinger mit Hilfe der Verstelleinrichtung/Führungseinrichtung quer zur Brunnenachse einstellbar ist/sind.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der magnetostriktiv erzeugte Ultraschall setzt das Vorhandensein einer ausreichend starken Stromquelle und eines Generators voraus. Der Ultraschallschwinger arbeitet mit Schwingungen in Form von Longitudinalschwingungen. Sie strahlen radial nach außen, wobei ferner mit Resonanzfrequenzen gearbeitet wird, die vorzugsweise in einer Größenordnung zwischen 18 und 25 kHz liegen. Bei dem schwingenden Material handelt es sich vorzugsweise um hochlegierte Nickelbleche.
Umfangreiche Versuche haben gezeigt, daß unter Berücksichtigung des die Brunnenwand außen umgebenden Materials wie insbesondere einer Kiesschüttung mit Steinen, die einen Durchmesser von z.B. 4 mm aufweisen, und unter Berücksichtigung der üblichen, schlitzförmigen Öffnungen in der Brunnenwand bei Verwendung der Leistung von 8 bis 12 Watt pro Quadratzentimeter schallstrahlender Fläche sich gute Reinigungswirkungen erzielen lassen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1:
eine Prinzipskizze mit verschiedenen Komponenten, die zum Reinigen eines Brunnens mit Hilfe von Ultraschall erforderlich sind;
Fig. 2:
in größerem Maßstab sowie im Schnitt eine Prinzipskizze einer mit Ultraschall arbeitenden Reinigungseinheit in einem Brunnen;
Fig. 3:
eine Einzelheit des Ultraschallerzeugers in Seitenansicht in nochmals größerem Maßstab;
Fig. 4:
eine Draufsicht auf den Ultraschallerzeuger in nochmals anderem Maßstab;
Fig. 5:
eine Prinzipskizze einer Reinigungseinheit entsprechend Fig. 2 in kleinerem Maßstab;
Fig. 6:
eine Prinzipskizze wie in Fig. 5 von einer abgewandelten Ausführungsform;
Fig. 7:
in größerem Maßstab eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform eines Ultraschallerzeugers und
Fig. 8:
eine Draufsicht auf den Ultraschallerzeuger längs der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 7.
Eine Vorrichtung 1 zum Reinigen von Brunnen 2, die zur Förderung von Trink- oder Brauchwasser dienen, umfaßt eine in einen Brunnenschacht 3 absenkbare Reinigungseinheit 4, deren Ultraschallerzeuger 5 über ein zum Beispiel von einer Kabelrolle 6 abrollendes, stromführendes Kabel 7 mit Strom versorgt wird. Hierzu sind ferner vorgesehen ein Stromerzeuger 8 und ein Generator 9 sowie eine Schalteinrichtung 10, die über stromführende Kabel 11 verbunden sind. Das anfallende Schmutzwasser wird über ein Rohrgestänge 12 abgepumpt und zum Beispiel in einem Absetzbehälter 13 gesammelt bzw. gereinigt. Eine Hubeinrichtung 14 mit Kabeln 15 dient zum Absenken und schrittweisen Bewegen der Reinigungseinheit 4 sowie zum Aufholen nach Beendigung der Reinigung.
Gemäß Fig. 2 umfaßt der Brunnen 2 zur Begrenzung des Brunnenschachtes 3 eine Brunnenwand 16, die in Höhe der wasserführenden Schichten Öffnungen 17 aufweist. Auf der Außenseite der Brunnenwand 16 befindet sich in der Regel eine Kiesschicht 18, die in gewachsenes Erdreich 19 übergeht.
Die Reinigungseinheit 4 umfaßt gemäß Fig. 2 am unteren Ende des Rohrgestänges 12 eine Schmutzwasserpumpe 19' und einen nicht näher dargestellten Ultraschallerzeuger 5, der zweckmäßigerweise unterhalb der Schmutzwasserpumpe 19' angeordnet ist.
Der Ultraschallerzeuger 5 umfaßt in der Regel mindestens zwei und vorzugsweise mehrere, auch gegebenenfalls in mehreren Ebenen 20, 21 bzw. 22 untereinander angeordnete Ultraschallschwinger 23. Mit Hilfe einer Verstelleinrichtung 24 sind die Ultraschallschwinger 23 auf den jeweiligen Durchmesser des Brunnenschachtes 3 und auf optimalen Abstand zur Brunnenwand 16 einstellbar. Auch Abstandshalter 25 zum Beispiel in Gestalt von Rollen können vorgesehen sein, um einen genau definierten Abstand zwischen der jeweils schallstrahlenden Fläche 26 eines jeden Ultraschallschwingers 23 und der Innenseite der Brunnenwand 16 bzw. den dort befindlichen Öffnungen 17 sicherzustellen.
Wie vor allem auch aus Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 4 hervorgeht, sind die Ultraschallschwinger 23 jeweils an einem im Querschnitt zum Beispiel U-förmigen Träger 27 angeordnet, der sich parallel zur Achse 28 des Brunnenschachtes 3 erstreckt. An den Trägern 27 sind mit Hilfe geeigneter Lager 28' auch die als Abstandshalter 25 dienenden Rollen befestigt.
Die Ultraschallschwinger 23 sind mit Resonanzfrequenz in Longitudinalrichtung schwingende, hochlegierte Nickelblech-Pakete und sind mit ihren schallstrahlenden Flächen 26 derart der Brunnewand 16 zugewandt, daß die Ultraschall-Wellen aus kürzest-möglichem Abstand sowie senkrecht auf die Innenseite 29 der Brunnenwand 16 bzw. auf die Öffnungen 17 treffen und sich dann auch hinter den Öffnungen 17 im Bereich der Kiesschicht 18 reinigend auswirken.
Damit die Ultraschallschwinger 23 quer zur Brunnenachse 28 bewegbar und optimal zur Brunnenwand 16 einstellbar sind, umfaßt die Verstelleinrichtung 24 gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils Parallel-Lenker 30, 30' bzw. 31, 31'. Jedes Paar von Parallel-Lenkern 30, 30' bzw. 31, 31', die V-förmig zueinander angeordnet sind, ist einerseits an den Trägern 27 angelenkt und mit den anderen Enden der von den Ultraschallschwingern 23 nach unten gerichteten Parallel-Lenkern 31, 31' an einer in der Brunnenmitte und zum Beispiel koaxial zur Brunnenachse 28 angeordneten Hülse 32 angelenkt. Ferner ist eine Gewindestange 33 mit der Brunnenachse 28 fluchtend bzw. koaxial zur Hülse 32 vorgesehen und erstreckt sich durch diese hindurch und ist mit ihrem einen Ende am unteren Ende der Schmutzwasserpumpe 19' drehbar gelagert und kann an ihrem anderen Ende zum Beispiel mit einer Handkurbel 34 versehen sein. Die Gewindestange 33 mit der Handkurbel 34 dient zum Einstellen der Ultraschallschwinger 23 entsprechend dem jeweiligen Durchmesser der Brunnenwand 16.
Zum Einstellen der Ultraschallschwinger 23 und somit zum Verstellen der Verstelleinrichtung 24 sind gemäß Ausführungsbeispiel die jeweils oberen Parallel-Lenker 30 und 30' mit ihren gewindestangenseitigen Enden an einer auf der Gewindestange 33 angeordneten Stellmutter 35 angelenkt. Dazu weist ferner die Hülse 32 ein ausreichend großes Langloch 36 auf, damit die Anlenkung der Lenker 30 und 30' an der Stellmutter 35 möglich ist und wobei das Langloch 36 auch zur Erzielung eines ausreichend großen Einstellbereiches dient bzw. geeignet sein muß.
Während die Hülse 32 starr am unteren Ende der Schmutzwasserpumpe 19' und sich in Brunnenlängsachse erstreckend angeordnet ist, ist die Gewindestange 33 am unteren Ende der Schmutzwasserpumpe 19' in beiden Richtungen frei drehbar gelagert.
Gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Schmutzwasserpumpe 19' Ansaugöffnungen 37 nur an ihrem den Ultraschallschwingern 23 zugewandten Ende auf. Über den Ansaugöffnungen sowie unterhalb der Schmutzwasserpumpe 19' ist außen eine Dichtung 38 zur Innenseite 29 der Brunnenwand 16 vorgesehen. Dies hat zur Folge, daß die Schmutzwasserpumpe 19' im wesentlichen nur Flüssigkeit aus dem Teil des Brunnenschachtes 3 ansaugt, in dem sich auch die Ultraschallschwinger 23 befinden.
Eine zweite, gleichartig arbeitende Dichtung 38' befindet sich über der Schmutzwasserpumpe 19'.
Die Stromversorgung der Ultraschallschwinger 23 erfolgt über elektrische Kabel 39, die sich durch den Pumpenraum hindurch nach unten erstrecken und über eine geeignete, wasserdichte Kupplung 40 mit dem stromführenden Kabel 7 verbunden sind, das zu dem Generator 9 bzw. zu der Schalteinrichtung 10 führt.
Ein weiteres, stromführendes Kabel 41 mit zugehöriger Kupplung 42 ist gemäß Fig. 5 vorgesehen und versorgt die Schmutzwasserpumpe 19' mit elektrischem Strom.
Das Rohrgestänge 12 trägt die Reinigungseinheit 4.
Für die Arbeitsweise der Reinigungseinheit 4 gemäß Fig. 5 ist charakteristisch, daß der zu reinigende Bereich des Brunnenschachtes 3 zunächst beschallt wird, woraufhin das Schmutzwasser abgesaugt wird. Daraufhin wird die gesamte Reinigungseinheit 4 um einen Schritt oder Arbeitstakt nach unten verfahren.
Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, wobei grundsätzlich gleiche Teile dieselben Bezugszahlen und zusätzlich den Buchstabenindex a aufweisen.
Die Reinigungseinheit 4a stimmt bezüglich des Ultraschallerzeugers 5a im wesentlichen identisch mit dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel überein. Unterschiede bestehen nur hinsichtlich der Schmutzwasserpumpe 19a' und hinsichtlich der Arbeitsweise.
Die Schmutzwasserpumpe 19a' weist über ihre gesamte Länge Ansaugöffnungen 37a auf. Ferner befinden sich diese Ansaugöffnungen 37a zwischen einer unteren Dichtung 38a und einer oberen Dichtung 38a', die jeweils die Schmutzwasserpumpe 19a' bzw. deren Ansaugöffnungen 37a gegenüber der Innenseite 29a der Brunnenwand 16a weitgehend abdichten. Die Schmutzwasserpumpe 19a' kann daher im wesentlichen Schmutzwasser immer nur aus dem Teil des Brunnenschachtes 3a absaugen, der sich zwischen den beiden Dichtungen 38a und 38a' befindet.
Die Lage der Ansaugöffnungen 37a und der am unteren bzw. am oberen Ende der Schmutzwasserpumpe 19a' befindlichen Dichtungen 38a und 38a' hat zur Folge, daß die Reinigungseinheit 4a sofort nach dem Beschallen und nicht erst nach dem Absaugen des Schmutzwassers um einen Arbeitsschritt verfahren wird. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird somit zwar wiederum zuerst mit Hilfe des Ultraschallerzeugers 5a der zu reinigende Teil des Brunnenschachtes 3 beschallt, daraufhin wird jedoch die Reinigungseinheit 4 derart bewegt, daß sich die Schmutzwasserpumpe 19a' in dem beschallten Teil des zu reinigenden Brunnenschachtes 3 befindet und daraufhin wird das Schmutzwasser abgesaugt. Dabei versteht es sich, daß sich die Ansaugöffnungen 37a wenigstens über eine gleich große Fläche und axiale Länge des jeweiligen Teiles des Brunnenschachtes 3 erstrecken wie der Ultraschallerzeuger 5 mit seinen Ultraschallschwingern 23.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel von einem Ultraschallerzeuger ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt, wobei gleiche Teile dieselben Bezugszahlen und zusätzlich den Buchstabenindex b aufweisen.
Der Ultraschallerzeuger 5b ist nicht mit einer Verstelleinrichtung für die einzelnen Ultraschallschwinger 23b, 23b' bzw. 23b'' versehen, sondern er weist Führungseinrichtungen 50b auf, damit die Ultraschallschwinger auf den jeweiligen Durchmesser des Brunnens in radialer Richtung eingestellt werden können.
Jede Führungseinrichtung 50b umfaßt sich radial sowie parallel erstreckende Arme 51b und 52b. Die Arme 51b und 52b sind gemäß Ausführungsbeispiel Doppelarme und erstrekken sich von der Brunnenachse 28b jeweils radial gleich weit nach außen. Zwischen den Armen 51b und 52b sind die Ultraschallerzeuger 23b, 23b' bzw. 23b'' angeordnet. Sie befinden sich zweckmäßigerweise in Gehäusen 53b und sind über diese Gehäuse 53b unmittelbar an den Armen 51b und 52b befestigt.
Um eine stufenlose Einstellung der Ultraschallschwinger 23b zu erreichen, befinden sich Langlöcher 54b und 55b in den Armen 51b und 52b, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Geeignete Befestigungsmittel 56b zum Beispiel in Gestalt von Gewindebolzen und Muttern dienen zur Fixierung der Ultraschallschwinger 23b und ihrer Gehäuse 53b längs und zwischen den Armen 51b und 52b der jeweiligen Führungseinrichtung 50b.
Jeweils zwei Ultraschallschwinger 23b und zwei zugehörige Arme 51b und 52b bilden zusammen mit als Anschlußelementen dienenden Zwischenstücken 57b und Anschlußflanschen 58b eine Baueinheit 59b. Mit ihren fluchtend angeordneten Anschlußflanschen 58b und mit Hilfe von Befestigungsmitteln 60b werden mehrere Baueinheiten 59b zu einem Ultraschallerzeuger 5b zusammengesetzt.
Wie vor allem Fig. 4 für das dort dargestellte Ausführungsbeispiel und die Figuren 7 und 8 für das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel zeigen, sind die Ultraschallschwinger 23b grundsätzlich sternförmig angeordnet. Vorzugsweise befinden sich jedoch nur zwei Ultraschallschwinger 23b gemäß dem in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer sich radial erstreckenden Ebene 20b bzw. 21b bzw. 22b. Die Ultraschallschwinger 23b, 23b' und 23b'' sind zusammen mit ihren Führungseinrichtungen 50b in Umfangsrichtung derart versetzt zueinander angeordnet, daß kein Ultraschallschwinger 23b mit einem anderen Ultraschallschwinger in Brunnenlängsrichtung fluchtet.
Jeder Ultraschallschwinger bestreicht mit den von ihm ausgesandten Schallwellen eine Fläche, die deutlich größer ist als seine schallabstrahlende Fläche 26b. Durch ihre Anordnung ist sichergestellt, daß keine Überschallung eintritt.
Zu jedem Arm 51b bzw. 52b gehört ein Zwischenstück 57b und ein Anschlußflansch 58b. Zwischen den Armen 51b und 52b sind aus Platzgründen nur noch die radial einstellbaren Ultraschallschwinger 23b angeordnet. Dies führt dazu, daß sie auch Rücken an Rücken zwischen den Armen 51b und 52b einstellbar sind, wenn es darum geht, einen Brunnenschacht mit geringstmöglichem Durchmesser zu reinigen. Dies ist nur dann erreichbar, wenn jeweils nur zwei Ultraschallschwinger 23b in einer Ebene 20b bzw. 21b oder 22b diametral zueinander angeordnet sind und sich im übrigen in axialem Abstand voneinander befinden.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Reinigen von Brunnen (2) mit Hilfe von Ultraschall sowie mit mindestens einem magnetostriktiv arbeitenden Ultraschallschwinger (23, 23b), gekennzeichnet durch
    a) eine Leistung von acht bis zwölf Watt pro Quadratzentimeter (cm2) schallstrahlender Fläche (26, 26b) sowie
    b) mindestens eine Verstelleinrichtung (24) oder mindestens eine Führungseinrichtung (50b) derart,
    c) dass der/die Ultraschallschwinger (23, 23b) mit Hilfe der Verstelleinrichtung (24)/Führungseinrichtung (50b) quer zur Brunnenachse (28, 28b) einstellbar ist sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallerzeuger (5) mit mindestens zwei Ultraschallschwingern (23) in mindestens einer Ebene (20, 21, 22) vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallschwinger (23, 23b) sternförmig angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallschwinger (23, 23b) in mehreren Ebenen (20, 20b bzw. 21, 21b bzw. 22, 22b) angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Ultraschallschwinger (23, 23b) in einer Ebene (20, 20b bzw. 21, 21b bzw. 22, 22b) diametral zueinander angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (50b) Langlöcher (54b, 55b) aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet dass die Führungseinrichtung (50b) sich radial sowie parallel erstreckende Arme (51b, 52b) umfaßt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallschwinger (23b) jeweils zwischen zwei Armen (51b, 52b) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallschwinger (23b) einer Ebene (20b, 21b, 22b) und die zugehörigen Arme (51b, 52b) zusammen mit Anschlußelementen jeweils eine Baueinheit (59b) bilden.
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