Reinigung von Brunnenanlagen

Hydrodynamische Brunnenreinigungsanlage und dazugehöriges Verfahren zur Reinigung von Brunnenanlagen und offenen, rohrförmigen Behältern mittels einer Kombination von

Hochdruckwasserstrahltechnik, Ultraschall und Kavitation.

In der Schrift WO 9402422 wird ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur

Beeinflussung von Wasser bzw. der in Wasser gelösten Substanzen, vorzugsweise von

Kalziumkarbonat, beschrieben. Dabei wird in das Wasser elektromagnetische Energie, vorzugsweise elektromagnetische Wellen im Mikrowellenfrequenzbereich eingetragen. Sie werden mit einer entsprechenden Apparatur in die Flüssigkeit eingekoppelt. Gleichzeitig wird die Wirkung des elektromagnetischen Wellengenerators und der Durchfluss der Flüssigkeit gemessen und kontrolliert.

In der Schrift WO 0125152 wird ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur kostengünstigen Entfernung von vorhandenen Kalk- und Rostablagerungen und anderen Inkrustationen in Wasserleitungsrohren und anderen Wasseranlagenteilen beschrieben.

Hierzu wird ein spezielles gläsernes Erregergefäß benutzt, an dessen Boden ein Magnetron angeordnet ist, das Mikrowellen in das Innere des Erregergefäßes abstrahlt. Durch die besondere Gestaltung eines im oberen Bereich des Erregergefäßes angeordneten Metallrohres wird im Betrieb der Vorrichtung eine Wasserdampfglocke erzeugt. Entstehende Gasbläschen werden über die Rohre in das zu reinigende Rohrsystem geführt und bedingen dort einen Abbau der Inkrustationen.

Ein weiteres Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Behandlung von Wasser durch pulsierende elektromagnetische Strahlung ist in der EP 0338697 dargelegt. Bei diesem

Verfahren wird durch elektromagnetische Signale das sogenannte Absorptions/Emissions-Profil der Flüssigkeit ermittelt. In die Flüssigkeit werden elektromagnetische Signale zwischen 0,1 kHz bis zu 1000 MHz über an der Wandung des Flüssigkeitssystem angeordneten Zündkerzen kontinuierlich oder intermittierend eingebracht. In der DE 3920046 werden für die innere Rohrreinigung intermittierende Druckstöße eines pulsierenden Wasser-Luft-Gemisches genutzt.

In einer weiteren Schrift, der DE 38 07 876 wird eine Vorrichtung zur Entkalkung von Wasser durch Turbulenzerzeugung beschrieben, die durch eine variable Drossel stelle, die unter dem Einfluss der Durchströmmenge und einer Gegenkraft eine solche Stellung einnimmt, dass sich hinter der Drosselstelle unabhängig von der Durchströmmenge eine turbulente Strömung ergibt, die eine Kavitation verursacht. Die Erfindung nach DE 41 07 708 AI betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur

Behandlung von Wasser gegen Kalkablagerung durch Kavitation und ein elektrisches

Wechselfeld. Eine Kavitationskammer liegt in Strömungsrichtung des Wassers

vor einem Behandlungsraum, in dem Elektroden angeordnet sind. Der von einem Wasserzufluss in die Kavitationskammer fließende Wasserstrom wird durch einen in Abhängigkeit vom

Wasserdurchfluss arbeitenden Injektor geleitet, der Kavitation verursacht und damit Zonen im zu behandelnden Wasser bildet, in denen der Druck deutlich unter den Umgebungsdruck sinkt. Ein mittlerer Dichtungskörper des Injektors wird durch den

Wasserstrom gegen die Vorspannung einer Vorspannungsfeder in axialer Richtung gedrückt. Durch den sich öffnenden Spalt wird die Kavitation erzeugt. Eine Hall-Sensor- Anordnung bildet einen Strömungswächter, der ein elektrisches Signal liefert, welches einer elektrischen Steuereinheit zugeführt wird, die daraufhin Wechselstromimpulse den Elektroden anlegt. Die Elektroden sind zur Verbesserung des Wirkungsgrads der Vorrichtung bzw. zur Reduzierung der erforderlichen Spannung mit einer unregelmäßigen Oberflächenstruktur, z. B. noppenartigen Vorsprüngen versehen.

Alle diese Verfahren und dazugehörigen Vorrichtungen können jedoch keine in den

Wasseranlagen fest abgelagerten Inkrustationen beseitigen. Die meisten Verfahren und

Vorrichtungen können bestenfalls den Ansatz bzw. das Wachstum der Ablagerungen in den Wasseranlagen vermindern. Außerdem sind die bekannten Geräte zur Beseitigung von

Inkrustationen nicht für den mobilen Einsatz geeignet.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einrichtung und ein dazugehöriges Verfahren zu schaffen, um in bestehenden offenen Fluidanlagen, wie z. B. in Brunnenanlagen oder offenen, rohrförmigen Behältern oder Rohrsysteme vorhandene Verockerungen, Inkrustationen,

Ablagerungen und Biofilme in den Anlagenteilen sicher und kostengünstig zu beseitigen und aus den Anlagenteilen nach außerhalb der Anlage zu entsorgen. Die erfindungsgemäße Einrichtung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung sind in den Ansprüchen 1 bis 6 beschrieben. Die Ansprüche 7 und 6 beschreiben das Verfahren bzw. eine Verfahrensvariante. Die Weiterbildung nach Anspruch 2 beschreibt die mechanische Verbindung zwischen Schmutzwasserpumpe und der Abschirmhaube bzw. des Reinigungskopfes mit einem Flansch. Damit ist ein leichter Austausch der Abschirmhaube und des Reinigungskopfes möglich, der sich durch größere oder kleinere Durchmesser bei den zu reinigenden Anlagen erforderlich macht.

Nach Anspruch 3 besteht der Reinigungskopf aus einem Teil, wobei die

Hochdruckwasserzufuhr vorteilhaft von oben mittig in den Reinigungskopf erfolgt und zu den einzelnen, am Außenrand angeordneten Kavitations- und Hochdruckdüsen Verbindungskanäle bestehen. Es kann jedoch auch eine exzentrische Speisung der Hochdruckwasserzufuhr erfolgen. Durch diese kompakte Bauweise verteuert sich zwar der Herstellungsaufwand, aber die

Lebensdauer und Qualität des Reinigungskopfes erhöht sich gegenüber einem Reinigungskopf, der aus mehreren Bauteilen besteht.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 4 sind der Reinigungskopf und die Abschirmhaube als auswechselbare Teile der Brunnenreinigungsanlage optimal eine dem Innendurchmesser der zu reinigenden Anlage angepasste Größe austauschbar. Die Abschirmhaube kann mit besonders gestalteten Leitblechen versehen werden, die eine verstärkte Schmutzwasserabsaugung um die Kavitations- und Hochdruckdüsen bzw. aus dem Schlitzbrückenfilter ermöglicht. Durch die Gestaltung der Leitbleche werden die abgetragenen Verunreinigungen in Richtung

Schmutzwasserabsaugung geleitet.

Nach Anspruch 5 besitzt der Auffangsiebkorb am oberen Rand ein im Durchmesser

veränderbares Abdichtelement. Mit der möglichen Veränderung des Durchmessers kann auf unterschiedliche Durchmesser der zu reinigenden Anlage reagiert werden. Mit diesem

Abdichtelement wird der Spalt zwischen Auffangsiebkorb und Innenwand der zu reinigenden Anlagenteile verringert und die abgearbeiteten Verunreinigungen fallen in den Auffangsiebkorb und nicht durch den Spalt in Richtung Boden der zu reinigenden Anlage.

Bei dem Einsatz der Brunnenreinigungsanlage in nicht genau senkrecht ausgerichteten

Fluidsystemen, z. B. bei Rohrsystemen, die einen abweichenden Winkel zur Senkrechten bis zu einer waagerechten Ausrichtung besitzen, ist es nach Anspruch 6 vorteilhaft, dass z. B. an der Abschirmhabe, am Reinigungskopf oder anderen geeigneten Bauteilen der

Brunnenreinigungsanlage Stützräder angeordnet sind, die dann die Fortbewegung der

Brunnenreinigungsanlage ermöglichen. Die Stützräder können auch ausfahrbar ausgeführt sein.

Das Verfahren zur Reinigung von offenen Fluidsystemen insbesondere von Brunnenanlagen wird in Anspruch 7 beschrieben. Bei der Variante des Verfahrens nach Anspruch 8 wird das abgesaugte Schmutzwasser außerhalb der Brunnenanlage gefiltert und der Hochdruckpumpe zugeführt. Somit wird ein Kreislauf des Wassers währen der Reinigung ermöglicht.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau der Reinigungsanlage in einem Brunnen.

Die hydrodynamische Brunnenreinigungsanlage eignet sich zur Reinigung von Brunnenanlagen, offenen, rohrförmigen Behältern und Rohrsystemen. Die Reinigungsanlage besteht aus einem, dem Durchmesser des Brunnens bzw. Behälters angepassten, z.B. runden Reinigungskopf 1 mit am Außenumfang angeordneten Kavitations- und Hochdruckdüsen 2. Der Reinigungskopf 1 ist vorteilhaft der Form des Brunnens bzw. des zu reinigenden Behälters oder Rohrsystems angepasst und kann deshalb rechteckige oder polyedrische Querschnitte besitzen. Vorteilhaft besteht der Reinigungskopf 1 aus einem Teil. Die Hochdruckwasserzufuhr 7 erfolgt über eine Hochdruckleitung 7 von oben mittig in den Reinigungskopf 1. Über sternförmig angeordnete Kanäle erfolgt die Hochdruckwasserzufuhr 7 zu den am Außenumfang angeordneten

Kavitations- und Hochdruckdüsen 2, die vorteilhaft abwechselnd in zwei Ebenen angeordnet sind. Über dem Reinigungskopf 1 liegt eine Schmutzwasserpumpe 3, deren Ansaugöffnung mittig innerhalb einer Abschirmhaube 4 liegt. Die Schmutzwasserpumpe 3 ist mechanisch über einen Flansch 10 mit der Abschirmhaube 4 und dem Reinigungskopf 1 verbunden. Dadurch lässt sich die Abschirmhaube 4 und der Reinigungskopf 1 leicht von der Schmutzwasserpumpe 3 trennen und durch eine im Durchmesser größere oder kleinere Ausführung austauschen. Dies richtet sich nach der zu reinigenden Anlagengröße oder bei der Abnutzung der Kavitations- und Hochdruckdüsen 2.

Von der Schmutzwasserpumpe 3 führt eine Schmutzwasserabführung 5 zu einem externen Auffangbehälter oder in einer Variante der Reinigungsanlage kann das abgesaugte

Schmutzwasser außerhalb der Brunnenanlage gefiltert werden und danach der Hochdruckpumpe 13 wieder zugeführt werden und somit ein Kreislauf des Wassers währen des

Reinigungsvorganges ermöglicht werden. Die Abschirmhaube 4 besitzt zum Reinigungskopf 1 einen umlaufenden Absaugspalt 6.

Die Kavitations- und Hochdruckdüsen 2 des Reinigungskopfes 1 erhalten über die

Hochdruckleitung 7 das Reinigungswasser von einer externen Hochdruckpumpe 13. Unterhalb des Reinigungskopfes lund mit diesem direkt verbunden, ist ein Videokopf 8 und weiter darunter ein dem Durchmesser des Brunnens bzw. Behälters angepasster Auffangsiebkorb 9 angeordnet. Von den entsprechenden Bauteilen, wie z. B. Schmutzwasserpumpe 3 oder Videokopf 8 mit der Kamera 15 sind Energieversorgungs- und Steuerleitungen zu einem externen Schaltpult außerhalb des Brunnens bzw. der zu reinigenden Anlage geführt. Der Reinigungskopf 1 und die Abschirmhaube 4 besitzen als auswechselbare Teile der

Brunnenreinigungsanlage eine dem Innendurchmesser der zu reinigenden Anlage angepasste Größe. Die Abschirmhaube 4 kann in einer Variante mit besonders gestalteten, auswechselbaren Leitblechen versehen sein. Hierdurch kann die Absaugung des Schmutzwassers um die

Kavitations- und Hochdruckdüsen 2 und aus dem Schlitzbrückenfilter 12 verstärkt werden und das Schmutzwasser wird in Richtung Schmutzwasserab saugung 6 geleitet werden.

Am oberen Rand des Auffangsiebkorbes 9 ist vorteilhaft ein im Durchmesser veränderbares Abdichtelement 11 angeordnet. Dadurch kann der Spalt zwischen zu reinigender Fläche und Auffangsiebkorb 9 minimiert werden und größere bei der Reinigung abgetragene Stücken werden sicher im Auffangsiebkorb 9 aufgefangen.

Bei der Verwendung der Brunnenreinigungsanlage für Rohrsysteme, die nicht senkrecht verlaufen, sondern in einem beliebigen Winkel zur Senkrechten verlaufen, ist es vorteilhaft, dass an der Abschirmhaube 4 und/oder am Reinigungskopf 1 oder anderen Bauteilen der Brunnenreinigungsanlage Stützräder 14 angeordnet sind und somit eine sichere Fahrbewegung der Brunnenreinigungsanlage möglich ist. Die Stützräder 14 können auch ausfahrbar gestaltet sein. Der Videokopf 8 ist in der Zeichnung nur beispielhaft angedeutet. Dieser kann auch so gestaltet sein, dass dieser bis durch den Auffangsiebkorb 9 nach unten hindurchgeführt ist und dort die Kamera 15 horizontal um 360 Grad drehbar ist und zusätzlich vertikal nach unten schwenken kann. Das Verfahren zur Reinigung von Brunnenanlagen und offenen, rohrförmigen Behältern oder Rohrsystemen erfolgt in folgenden Schritten. Der Reinigungskopf 1 wird über ein Seil oder eine starre Verbindung in den Brunnenschacht, Behälter oder Rohrsystem bis zu dem Punkt abgelassen, wo der Videokopf 8 mit der Kamera 15 den Übergang vom Brunnenrohr zum Schlitzbrückenfilter 12 oder eine zu reinigende Fläche ermittelt und der Reinigungskopf 1 mit den Kavitations- und Hochdruckdüsen 2 sich gegenüber der zu reinigenden Fläche befindet. Anschließend werden die Kavitations- und Hochdruckdüsen 2 so ausgerichtet, dass die

Kavitations- und Hochdruckdüsen 2 senkrecht auf die zu reinigende Fläche oder in einem definierten Winkel zur zu reinigenden Fläche gerichtet sind und sich die Kavitations- und Hochdruckdüsen 2 in einem optimalen Abstand zur zu reinigenden Fläche befinden. Die Hochdruckpumpe 13 und die Schmutzwasserpumpe 3 werden gleichzeitig in Betrieb gesetzt und damit auch die Kavitations- und Hochdruckdüsen 2 aktiviert. Der Reinigungsprozess wird somit in Gang gesetzt. Eine Absaugung der abgetragenen Verunreinigungen und Partikel direkt im Bereich der Kavitations- und Hochdruckdüsen 2 erfolgt durch die Schmutzwasserabsaugung 6. Dies wird durch die Formgebung der Abschirmhaube 4 mit dem rundumlaufenden Absaugspalt 6 unterstützt. Nur große und schwere Partikel fallen in Richtung Auffangsiebkorb 9 ab und werden vom Auffangsiebkorb 9 aufgefangen. Die Menge der Schmutzwasserabführung 5 entspricht vorteilhaft mindestens der Hochdruckwassermenge.

Mit dem Videokopf 8 und der daran befestigten Kamera 15 lässt sich das Ergebnis der

Reinigung bereits während der Reinigung verfolgen bzw. kann durch das Verfahren des Videokopfes 8 eine Überprüfung vorgenommen werden.

Zusammenstellung der Bezugszeichen 1 - Reinigungskopf

2 - Kavitations- und Hochdmckdüsen

3 - Schmutzwasserpumpe

4 - Abschirmhaube

5 - Schmutzwasserabführung

6 - Absaugspalt, Schmutzwasserabsaugung

7 - Hochdruckleitung, Hochdruckwasserzufuhr

8 - Videokopf

9 - Auffangsiebkorb

10 - Flansch

1 1 - Abdichtelement

12 - Schlitzbrückenfilter

13 - Hochdruckpumpe

14 - Stützrad

15 - Kamera