Brunnenfußventil

Ein Brunnenfußventil ist ein wichtiger Bestandteil eines jeden Brunnenpumpensystems, da es Schäden an der Pumpe verhindert und dafür sorgt, dass die Pumpe angesaugt wird. Eine nicht angesaugte Pumpe kann schnell überhitzen und kaputt gehen. Das Fußventil wird am Einlass der Saugleitung installiert und verhindert, dass Wasser in den Brunnen zurückfließt, so dass die Pumpe immer angesaugt bleibt. In diesem Artikel werden das Funktionsprinzip, die Konstruktion und die Installation von Brunnenfußventilen erläutert.

Inhaltsübersicht

• Funktionsprinzip des Brunnenfußventils
• Konstruktion des Brunnenfußventils
• Brunnenfußventil-Durchflusssysteme
• Materialien
• Installation eines Brunnenfußventils
• Probleme mit dem Brunnenfußventil
• Wartung des Brunnenfußventils
• Anwendungen für Brunnenfußventile
• Vorteile des Brunnenfußventils
• FAQs

Funktionsprinzip des Brunnenfußventils

Ein Fußventil funktioniert ähnlich wie ein Rückschlagventil: Es ermöglicht den Durchfluss von Medien in eine einzige Richtung und schließt sich, wenn ein Rückfluss auftritt. Wenn die Brunnenpumpe eingeschaltet wird, bewegt sich das Wasser in der Ansaugleitung zur Pumpe und erzeugt am Auslass des Fußventils ein Vakuum. Das Vakuum erzeugt einen Sog, der das Wasser aus dem Brunnen durch das Ventil zur Pumpe zieht. Wenn die Pumpe ausgeschaltet wird, kehrt das Wasser in der Saugleitung seine Richtung um und beginnt, zum Fußventil zurückzufallen. Der Druck des Rückflusses schließt das Fußventil und verhindert, dass die Wassersäule wieder in den Brunnen eintritt.

Das Hauptmerkmal eines Brunnenfußventils ist der Schmutzfänger, der an der Einlassöffnung angebracht ist. Dieses Sieb verhindert, dass größere Verunreinigungen in das Ventil eindringen und es verstopfen oder beschädigen.

In Abbildung 2 ist ein allgemeines Brunnenpumpensystem dargestellt. Beachten Sie, dass die Rückschlagventile (Abbildung 2 mit der Bezeichnung B) für Systeme mit einer Tiefe von weniger als 8 Metern nicht erforderlich sind. Tiefere Brunnensysteme verwenden Rückschlagventile, um den Druck auf das Fußventil zu entlasten, wenn die Pumpe nicht läuft.

Konstruktion des Brunnenfußventils

Es gibt fünf Arten von Fußventilen: Kugelventile (mit oder ohne Feder), Klappenventile, Membranventile und Federventile.

• Kugeltyp mit Feder: Eine kugelförmige Kugel wird durch eine Feder auf dem Ventilsitz gehalten, wenn das Ventil geschlossen ist. Diese Art von Fußventil ist optimal für zähflüssige und abwasserhaltige Medien.
• Kugeltyp ohne Feder: Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, ruht eine Kugel auf einem O-Ring-Sitz (Abbildung 2, Kennzeichnung A). Der Durchfluss durch das Ventil (Abbildung 2 mit der Bezeichnung B) drückt die Kugel vom Sitz in eine Seitenkammer (Abbildung 2 mit der Bezeichnung C). Wenn der Durchfluss nachlässt, fällt die Kugel zum Sitz zurück. Dieses Ventil ist für Niederdruckanwendungen geeignet.

• Klappe Typ: Auf dem Ventilsitz ruht eine flache, klappbare Scheibe. Wenn sich die Pumpe einschaltet und der Druck in der Saugleitung abnimmt, drückt der Durchfluss durch das Ventil die Scheibe auf. Wenn die Pumpe ausgeschaltet wird, schließt der Rückfluss das Ventil. Die korrekte Funktion dieses Ventils hängt von der Schwerkraft ab, daher ist der Einbau nicht in jeder Lage möglich.
• Typ der Membrane: Wie in Abbildung 3 zu sehen ist, befindet sich eine Gummimembran im Sieb des Ventils, die das Eindringen von Wasser verhindert. Wenn die Pumpe arbeitet und ein Sog entsteht, wird die Membran verdrängt, so dass die Flüssigkeit durch das Ventil fließen kann. Wenn das Ansaugen aufhört, nimmt die Membran wieder ihre ursprüngliche Position ein und schließt das Ventil.

• Federart: Diese Art von Fußventil ist mit einer Feder und einem Ventilkegel ausgestattet. Wenn das Ventil geschlossen ist, hält die Feder den Ventilkegel gegen den Ventilsitz. Der Einbau ist in jeder Lage möglich.

Schmutzfänger

Ein Fußventil hat auf der Einlassseite einen Schmutzfänger, auch Filter oder Sieb genannt, eingebaut. Das Sieb verhindert, dass größere Verunreinigungen in den Schacht gelangen und das Ventil verstopfen. Je nach den möglichen Verunreinigungen im Brunnen können das Siebmaterial und die Öffnungsgröße je nach Anwendung festgelegt werden, um eine ordnungsgemäße Filterung zu gewährleisten.

Verbindungsarten

Es gibt zwei gängige Anschlussarten für Fußventile: mit Gewinde und mit Flansch.

• Mit Gewinde Ein wesentlicher Unterschied zwischen Fußventilen und Rückschlagventilen ist, dass Fußventile nur auf der Auslassseite ein Gewinde haben. Die Einlassseite ist mit einem Sieb versehen. Es gibt drei Gewindetypen. Weitere Informationen zu den einzelnen Typen finden Sie in unserem Artikel über Gewindedesign.
• Innengewinde Mit Innengewinde zum Anschluss an Rohrleitungen mit Außengewinde.
• Außengewinde Mit Außengewinde zum Anschluss an Rohrleitungen mit Innengewinde.
• Dual: Innen- und Außengewinde zum Anschluss an jede Art von Rohrgewinde.
• Geflanscht Flanschanschlüsse sind eher für industrielle Hochdruckanwendungen geeignet. Zwei gängige Klassen für Fußventile sind ANSI 125 und 150.
• ANSI 125 Flansche aus Gusseisen, ausgelegt für 125 psi bei 353 °F (8,6 bar bei 178 °C).
• ANSI 150: Flansche aus duktilem Gusseisen, Stahl oder Edelstahl, ausgelegt für ca. 150 psi bei 600 °F (10,3 bar bei 315 °C).

Brunnenfußventil-Durchflusssysteme

Fußventile haben drei Durchflusssysteme, von denen jedes für bestimmte Anwendungsanforderungen geeignet ist.

Microflow-System Fußventile

Die Fußventile des Microflow-Systems werden in Mikrobrunnen mit Direct-Push-Technologie (ein Verfahren zur Untersuchung des Untergrunds) eingesetzt. Diese Ventile sind meist aus rostfreiem Stahl gefertigt und bestehen entweder aus FEP- (Florotherm) oder HDPE- (Polyethylen hoher Dichte) Schläuchen.

Fußventile für Systeme mit hohem Durchfluss

Fußventile für Systeme mit hohem Durchfluss sind für hohe Pumpraten und tiefe Brunnen ausgelegt. Diese Ventile werden im Allgemeinen bei Brunnen mit einem Durchmesser von 2 Zoll oder mehr eingesetzt.

Fußventile für Systeme mit niedrigem Durchfluss

Fußventile für Systeme mit geringem Durchfluss werden in Piezometern mit kleinem Durchmesser verwendet, die eine Wasserhöhe von bis zu 100 Fuß haben.

Materialien

Ein Fußventil bleibt für die Dauer seiner Lebensdauer im Wasser eingetaucht. Daher muss das gewählte Material rost- und korrosionsbeständig sein. Gängige Materialien für Fußventile sind hochbelastbares Gusseisen, Edelstahl, Bronze und PVC.

Metallische Werkstoffe sind für Hochdruckanwendungen besser geeignet. PVC hingegen kann einen Innendruck von bis zu 84 bar aufweisen. PVC ist auch nicht korrosiv, so dass PVC vorzuziehen ist, wenn der Systemdruck einer Anwendung innerhalb der Druckstufe des PVC-Fußventils liegt.

Installation eines Brunnenfußventils

Fußventile sind für flache und tiefe Brunnen geeignet, unabhängig davon, ob eine Ein- oder Zweileitungsstrahlpumpe verwendet wird (Abbildung 2). Außerdem werden bei Tauchpumpen Rückschlagventile verwendet.

Bevor Sie ein Brunnenfußventil installieren:

• Stellen Sie sicher, dass das Fußventil die richtige Größe für die Durchflussbedingungen hat, nicht für die Rohrgröße. Normalerweise funktionieren Fußventile am besten bei Durchflussraten von weniger als 1,5 Metern pro Sekunde. Höhere Geschwindigkeiten können zur Kavitation des Fußventils und zum frühzeitigen Versagen führen.
• Berücksichtigen Sie den Druck des gesamten Systems, nicht nur die Druckeinstellung der Pumpe.
• Entfernen Sie abgelagerte Ablagerungen. Schießen Sie Wasser mit hohem Druck auf den Boden des Brunnens, um die Ablagerungen nach oben und aus dem Brunnen zu drücken. Warten Sie, bis das Wasser, das aus dem Brunnen kommt, klar ist.
• Vergewissern Sie sich, dass der innere Teil des Fußventils frei von Fremdkörpern wie Metallspänen, Schweißschlacke und Rohrzunder ist. Diese können die Bewegung der Bandscheibe behindern und die Bandscheibe oder den Sitz beschädigen.

Während der Installation des Brunnenfußventils:

• Achten Sie darauf, dass der Pfeil auf dem Ventil in Richtung Wasserfluss (nach oben) zeigt.
• Installieren Sie das Fußventil in einer vertikalen Position.
• Bei flachen Brunnen sollte sich das Fußventil höchstens 7,6 Meter (25 Fuß) unterhalb des Pumpeneinlasses befinden.
• Bei Tiefbrunnen, die eine Tauchpumpe verwenden, sollten Sie Rückschlagventile einbauen, um die Belastung des Fußventils zu verringern. Das erste Rückschlagventil sollte etwa 6 Meter von der Pumpe entfernt sein. Danach ist alle 60 Meter der Rohrleitung ein Rückschlagventil einzubauen.
• Achten Sie darauf, dass sich das Sieb nicht auf dem Grund des Brunnens befindet, sondern 3 bis 6 Meter unterhalb des Mindestpumpenniveaus (d. h. des Niveaus, auf das das Wasser fällt, während die Pumpe in Betrieb ist).

Probleme mit dem Brunnenfußventil

Ein Druckverlust der Pumpe bedeutet nicht unbedingt ein Problem mit dem Fußventil. Es ist auch möglich, dass die Rohrleitungen zwischen dem Ventil und der Pumpe beschädigt sind, wodurch ebenfalls Luft in die Ansaugung gelangt. Da jedoch alle Komponenten unterirdisch verlegt sind, müssen zur Lösung dieser Probleme die Rohrleitungen und das Fußventil herausgezogen werden.

Bei Fußventilen gibt es drei häufige Probleme: Ziehen des Drahtes, Flattern der Scheibe und Ablagerungen im Sieb. Die ersten beiden Probleme erfordern eine Reparatur des Fußventils, aber das dritte Problem kann behoben werden, ohne die Rohrleitungen zu zerlegen. Daher kann es der beste erste Schritt sein, zu versuchen, das Problem der Sedimentablagerungen zu lösen.

Drahtziehen

Drahtziehen tritt auf, wenn Wasser oder Sedimente mit hoher Geschwindigkeit an einem Gummiventilsitz vorbeifließen. Im Laufe der Zeit wird eine Rille in den Sitz geritzt. Wenn sich das Ventil schließt, bleibt die Nut bestehen, und kleine Ströme entweichen aus dem Ventil, was zu einem Druckanstieg führt (Erhöhung des Ausgangsdrucks). Verringern Sie den Druckanstieg, indem Sie einen mit dem Brunnen verbundenen Wasserhahn laufen lassen. Größere Probleme können jedoch bei Systemen auftreten, die nicht häufig laufen. Um Drahtzug zu vermeiden:

• Verwenden Sie einen Sitz aus rostfreiem Stahl.
• Wählen Sie das kleinstmögliche Fußventil, um den Mediendurchfluss durch das System zu bewältigen. Kleinere Ventile öffnen sich weiter, wodurch die Ablagerungen vom Sitz ferngehalten werden und die Fließgeschwindigkeit durch das Ventil verringert wird.

Scheibenflattern

Scheibenflattern tritt auf, wenn ein Fußventil nur mit einem kleinen Teil seiner vollen Kapazität benutzt wird, was mit der Zeit zu übermäßigem Verschleiß führt. Dieses Problem kann auch durch die sorgfältige Auswahl des kleinstmöglichen Ventils zur Bewältigung des Medienstroms entschärft werden.

Sedimentablagerungen auf dem Sieb

Das Spülen des Brunnens ist eine Standardmethode, um übermäßige Sedimentablagerungen im Sieb des Fußventils zu verhindern. Die Verwendung eines Schwallblocks oder einer Schöpfkelle sind zwei vorbeugende Maßnahmen, die man ergreifen kann.

• Überspannungsschutz: Ein Schwallblock passt wie eine Hülse über das Fußventil und hat die Form eines Donuts. Der Schwallblock verringert den Abstand zwischen dem Ventil und dem Bohrlochgehäuse. Dann kann die Brunnenleitung wie ein Kolben mehrmals auf und ab bewegt werden. Abwärtshübe sind leichter zu bewerkstelligen, da ein Teil des Wassers in die Rohrleitungen fließt. Mit der Zeit können sich dadurch einige oder alle Ablagerungen auf dem Bildschirm lösen.
• Bailer: Ein Bailer ist ein Rückschlagventil, das in einen Brunnen eingetaucht wird, um Wasser und Sedimente aufzufangen, und dann wieder nach oben gebracht wird, um sich zu entleeren. Dieser Prozess nimmt viel Zeit in Anspruch, um den Brunnen zu entwickeln, aber letztendlich wird eine Menge Sediment von der Stelle entfernt, an der sich das Fußventil befinden wird.
• Pressluft Eine dritte Methode ist möglich, wenn sich das Fußventil bereits im Brunnen befindet. Um den Wasserspiegel anzuheben, wird Druckluft in den Brunnen gepumpt. Wenn der Wasserstand die Oberkante des Brunnengehäuses erreicht, wird die Luft abgestellt, damit der Wasserstand schnell sinkt. Dieser Vorgang kann einige Sedimente aus dem Fußventil lösen, ist aber nicht so zuverlässig wie die Verwendung eines Schwallblocks.

Wartung des Brunnenfußventils

Nachdem Sie ein Fußventil aus einem Brunnen herausgehoben haben, sollten Sie die Gelegenheit nutzen, es zu zerlegen und festzustellen, ob etwas im Inneren des Ventils repariert werden kann. Erkundigen Sie sich jedoch vor der Demontage des Ventils, ob der Hersteller die Garantie für das Ventil erlischt, wenn es zerlegt wird.

Die Demontage eines Fußventils ist ein einfacher Vorgang. Entfernen Sie zunächst den Bildschirm und den Sitz, und nehmen Sie dann die Scheibe heraus. Sobald die Scheibe entfernt ist:

1. Untersuchen Sie das Innere des Ventils auf Sauberkeit.
2. Entfernen Sie Kalkablagerungen auf dem Schaft und der Schaftführung mit weißem Essig.
3. Vergewissern Sie sich, dass keine elliptischen Abnutzungserscheinungen am Schaft oder an den Führungen vorhanden sind. Wenn ja, tauschen Sie eine oder beide aus.
4. Stellen Sie sicher, dass der Durchfluss frei und ungehindert ist.

Anwendungen für Brunnenfußventile

Neben Brunnen sind Fußventile auch für Seen, Flüsse, Teiche und andere Gewässer geeignet. Bei Anwendungen, bei denen es sich nicht um einen Brunnen handelt, sollten Sie jedoch einen Ventilständer konstruieren, damit das Fußventil nicht auf dem Boden aufliegt. Auch industrielle Sumpfpumpen, Fluss- und Seeansaugpumpen und pneumatische Bremsleitungen von Nutzfahrzeugen verwenden Fußventile.

Vorteile des Brunnenfußventils

Einige argumentieren, dass ein Fußventil bei flachen Brunnen (flacher als 4 Meter) unnötig ist. Nicht gefüllte Pumpen können einen Sog erzeugen und etwa 2-4 Meter Wasser aus dem Brunnen ziehen. Auf diese Weise kann innerhalb von 45 Sekunden Wasser in die Pumpe gelangen. Das ist die Zeit, in der die meisten Pumpen trocken laufen können, ohne Schaden zu nehmen.

Fußventile können eine Pumpe nicht vollständig vor Schäden schützen, da sie nicht die einzige Komponente des Systems sind, die ausfallen kann. Brunnenfußventile sind jedoch einfach zu installieren und bieten einen zusätzlichen Schutz gegen das Eindringen von Luft in die Rohrleitungen, was zu Kavitation führen kann.

FAQs

Benötigen Sie ein Fußventil für einen Brunnen?

Brunnen, die tiefer als 4 Meter sind, benötigen ein Fußventil, um die Pumpe anzusaugen. Der Betrieb einer trockenen Pumpe kann diese schnell beschädigen. Fußventile werden auch für flache Brunnen empfohlen.

Wie kann man überprüfen, ob ein Fußventil funktioniert?

Es ist schwierig festzustellen, ob ein Fußventil funktioniert, da man es nicht sehen kann, ohne es herauszuziehen. Wenn die Brunnenpumpe jedoch nicht angesaugt bleibt, gibt es wahrscheinlich ein Problem mit den Rohrleitungen oder dem Fußventil, und beide sollten überprüft werden.

Was ist der Unterschied zwischen einem Fußventil und einem Rückschlagventil?

Ein Rückschlagventil hat auf beiden Seiten ein Gewinde, ein Fußventil hat auf einer Seite ein Gewinde und auf der anderen Seite ein Sieb.