Vorgepackte Brunnenfilter: wann ein werkseitig gefüllter Filter die Kiesschüttung ersetzt

Aufbau doppelwandiger vorgepackter Brunnenfilter, Wahl von Kugelgröße und Schlitz und wann sie in Drainage- und Entwässerungsbrunnen die Kiesschüttung ersetzen.

Von Serkan İnkaya, Mert Aytünür, Ümit Can Özer, ADEN Wedge Wire · 22. Oktober 2026 · 14 Min. Lesezeit

Vorgepackte Brunnenfilter: die kurze Antwort

Ein vorgepackter Brunnenfilter (doppelwandiger Wickeldrahtfilter mit Kugelfüllung) besteht aus zwei konzentrischen Wickeldrahtfiltern, zwischen denen im Werk eine Schicht aus Filtermaterial definierter Körnung eingefüllt und eingeschlossen wird, meist Glas- oder Keramikkugeln. Er wird eingesetzt, wo sich eine Kiesschüttung schwer einbringen lässt oder kein Platz dafür ist: in engen Bohrlöchern, in Drainage-, Entnahme- und Entwässerungsbrunnen und bei der Nachrüstung alter Brunnen.

Dieser Artikel behandelt vorgepackte Filter für Wasser-, Drainage-, Sanierungs- und Entwässerungsbrunnen. Vorgepackte Sandkontrollsiebe für Öl und Gas sind ein anderes Produkt mit eigenem Qualifizierungsweg und werden nur kurz gestreift.

Aufbau eines vorgepackten Filters

Von außen nach innen besteht ein vorgepackter Filterabschnitt aus:

• einem äußeren Wickeldrahtfilter mit durchgehendem Schlitz, aus V-Draht auf Stützstäbe (Längsstützstäbe) gewickelt und an jedem Kreuzungspunkt widerstandsgeschweißt;
• dem Filtermaterial, das in den Zwischenraum zwischen den beiden Filtern eingefüllt wird;
• einem inneren Wickeldrahtfilter gleicher Bauart;
• einer oberen und einer unteren Abschlussplatte, die quer über den Zwischenraum geschweißt werden und ihn verschließen, sowie dem Endanschluss (Anschweißring, Gewinde oder einer anderen Verbindung).

Bei den veröffentlichten doppelwandigen Bauarten haben beide Filter dieselbe Schlitzweite (Spaltweite), und diese wird so gewählt, dass sie die feinste Kugel zurückhält. Das Filtermaterial wird bei senkrecht stehendem Filter eingefüllt, und der Filter wird gerüttelt, damit sich die Kugeln setzen und keine Hohlräume bleiben; danach werden die Enden zugeschweißt. Katalogausführungen halten den Zwischenraum zwischen den Filtern über die gesamte Größenreihe bei ca. 25 bis 27 mm, von etwa 60 mm Innendurchmesser (ID) bis etwa 460 mm ID. Eine auf der Baustelle eingebrachte Kiesschüttung wird normalerweise 50 bis 125 mm stark ausgelegt, wobei ca. 75 mm das übliche Optimum ist.

Die Strömung verläuft von außen nach innen. Das Wasser passiert den äußeren Schlitz, die Kugelschicht und dann den inneren Schlitz; die Pumpe sitzt im Innenraum des inneren Filters. Da sich der Schlitz zwischen den V-Drähten des äußeren Filters nach innen erweitert, verklemmt sich ein Korn, das den Schlitz passiert, nicht darin.

Vorgepackter Filter oder Kiesschüttung: die wichtigsten Unterschiede

Der vorgepackte Filter ist also dünner, aber sehr gleichförmig, und da er nie im Bohrloch geschüttet wird, kann er sich beim Einbringen weder entmischen noch Brücken bilden. Eine Kiesschüttung bietet mehr Filterstärke und lässt sich später korrigieren, braucht aber Ringraum und eine saubere Einbringtechnik, damit sie funktioniert.

Wann ein vorgepackter Filter sinnvoll ist

Vorgepackte Filter werden nach unserer Beobachtung vor allem in diesen Fällen spezifiziert:

1. Das Bohrloch ist zu klein für eine ordentliche Schüttung. Wenn der Ringraum die Auslegungsstärke von ca. 75 mm nicht hergibt, bringt ein vorgepackter Filter trotzdem eine definierte Filterschicht direkt an das Filterrohr.
2. Das Einbringen von Kies ist schwierig oder unzuverlässig, etwa in einem tiefen, engen Bohrloch, in einer nachfallenden Formation oder wenn das Bohrverfahren keinen sauberen Ringraum hinterlässt.
3. Drainage- und Entnahmebrunnen, bei denen die ausführende Firma einen schnellen Einbau ohne separaten Schüttvorgang wünscht.
4. Horizontale oder geneigte Drainagen, bei denen sich eine gepumpte Kiesschüttung nur schwer gleichmäßig um den Filter einbringen lässt.
5. Nachrüstung eines bestehenden Brunnens, bei der ein kleinerer Filter in die alte Verrohrung gesetzt wird und zwischen beiden keine Schüttung möglich ist.

Veröffentlichte Katalogdaten weisen der doppelwandigen Bauart zudem eine höhere Kollapsfestigkeit (Außendruckfestigkeit) zu als einem einfachen Filter gleicher Größe. Das ist plausibel, da zwei geschweißte Filter und eine verdichtete Kugelschicht die Last gemeinsam tragen; jeder Kollapswert für einen bestimmten Filter muss aber aus einer Projektberechnung stammen. Ohne eine solche Berechnung nennen wir keine Kollapswerte.

Bevor Sie sich dafür entscheiden, wägen Sie die Grenzen ab:

• Der Filter ist dünn. Bei weit gestufter Körnung des Grundwasserleiters (Aquifer) oder hoher Förderleistung hat eine Kugelschicht von 25 mm weniger Reserve als eine Kiesschüttung von 75 mm.
• Verstopft die Kugelschicht durch Feinanteil, Eisen oder Biofouling, lässt sie sich im eingebauten Zustand weder ausspülen noch ersetzen. Der Abschnitt muss gezogen werden.
• Ein vorgepackter Filter ist je Meter um ein Mehrfaches schwerer als ein einfacher Filter ähnlicher Größe, und seine Fertigung braucht mehr Material und deutlich mehr Arbeitszeit. Rechnen Sie mit einem höheren Meterpreis.
• Das Bohrloch muss trotzdem den größten AD durchlassen, und das ist meist die Muffe, nicht der Filterkörper.

Wahl der Füllung: Glaskugeln, Keramik oder Sand

Glaskugeln sind die übliche Füllung im Wasser- und Drainagebereich. Sie sind rund und sehr gleichförmig, mit einer Ungleichförmigkeitszahl Cu (D60/D10) von ca. 1,5 gegenüber ca. 2,5 bei einer guten abgestuften Kiesschüttung. Eine gleichförmige Füllung hat ein enges Band an Porengrößen, sodass sich der Schlitz genau darauf abstimmen lässt. Auch Keramikkugeln werden verwendet, und einige vorgepackte Katalogfilter nutzen harzfreies Keramikmaterial, das weniger zu Biofilm und Inkrustation neigt als harzgebundene Füllungen.

Die Kugelgröße wird wie die Körnung einer Kiesschüttung gewählt, anhand der Siebanalyse der feinsten Schicht des Grundwasserleiters, an der der Filter liegt:

1. Bestimmen Sie den D30 des Grundwasserleiters, d. h. die Korngröße bei 30 % Siebdurchgang der Probe.
2. Multiplizieren Sie ihn mit dem Verhältnis Filterkies zu Grundwasserleiter (P-A-Verhältnis, D30 Filterkies / D30 Grundwasserleiter). Die veröffentlichten Empfehlungen gehen auseinander: Das National Engineering Handbook der US-Behörde NRCS nennt 4 bis 9, ein verbreitetes Fachbuch zur Brunnenauslegung 3 bis 8, und ein Hersteller arbeitet mit 4 bis 6. Niedrigere Verhältnisse passen zu feinen, gleichförmigen Sanden, höhere zu groben oder schlecht sortierten.
3. Wählen Sie eine Kugelfraktion, deren D30 in diesem Bereich liegt.
4. Wählen Sie die Schlitzweite so, dass sie die feinste Kugel der Fraktion zurückhält.

Die vollständige Methode mit durchgerechnetem Beispiel für die Kiesschüttung: Schlitzweite und Kiesschüttung auswählen.

Wahl der Schlitzweite

Bei Glaskugeln muss der Schlitz das gesamte Material zurückhalten, nicht 90 % wie bei Kies. Ein veröffentlichter Katalog ordnet Standard-Kugelfraktionen den Schlitzweiten wie folgt zu (aus Zoll umgerechnet, gerundet; die US-Slot-Nummer gibt die Schlitzweite in Tausendstel Zoll an).

In jeder Zeile ist die kleinste Kugel deutlich größer als der Schlitz, etwa um das 1,1- bis 1,6-Fache. Zur Veranschaulichung: Ein Grundwasserleiter mit einem D30 von 0,35 mm und einem Cu von 2,2 ist ein feiner, gleichförmiger Sand. Bei einem Verhältnis von 4 bis 6 sollte der D30 der Füllung bei 1,4 bis 2,1 mm liegen. Eine Kugelfraktion von 1,5 bis 2,0 mm liegt in diesem Bereich, und ein Schlitz von 1,0 mm hält sie vollständig zurück. Eine Anfrage für einen Drainagebrunnen, die wir in diesem Jahr bearbeitet haben, verlangte genau diese Kombination, Schlitz 1,0 mm mit Kugeln von 1,5 bis 2,0 mm; eine andere verlangte einen Schlitz von 2,75 mm mit Kugeln von 3,5 bis 4,0 mm, was derselben Regel folgt. Das ist ein Beispiel; die eigentliche Auslegung beginnt mit Ihrer eigenen Kornverteilungskurve (Sieblinie).

Die offene Fläche (freie Eintrittsfläche) ist die zweite Prüfung. Bei Spaltsieben (Wedge Wire) beträgt sie s / (s + w) x 100, wobei s die Schlitzweite und w die Kopfbreite des Drahtes ist. Bei gleicher Schlitzweite hat der äußere Filter eines vorgepackten Filters oft weniger offene Fläche als der innere; deshalb prüfen wir die Eintrittsgeschwindigkeit am äußeren Filter, normalerweise gegen 3 cm/s. Draht- und Schlitzkombinationen können Sie mit unserem Offene-Fläche-Rechner ausprobieren.

Drainage-, Entnahme- und Sanierungsbrunnen

Drainagebrunnen in Kraftstofflagern und in den Auffangräumen von Tanklagern sowie Entnahmebrunnen auf kontaminierten Standorten sind die Fälle, in denen sich vorgepackte Filter am häufigsten bewähren, und jedes Mal kommen dieselben Fragen auf.

Wählen Sie die Edelstahlsorte nach der Wasseranalyse, zuerst nach dem Chloridgehalt. Die Empfehlungen des Nickel Institute für neutralen pH-Wert bei Umgebungstemperatur setzen die Chloridgrenze bei ca. 200 ppm für 304 (1.4301), 1.000 ppm für 316 (1.4401) und 3.600 ppm für Duplex 2205 (1.4462) an. Teilen Sie uns mit, ob das Wasser Kohlenwasserstoffe, Lösemittel oder andere Schadstoffe enthält, damit wir das Metall und alle nichtmetallischen Teile im Ausbaustrang aus Vollwand- und Filterrohren für diesen Einsatz prüfen können. Mehr zu den Sorten in unserem Artikel über Brunnenfilter aus Edelstahl und auf unserer Seite Werkstoffe.

Ein Edelstahlfilter, der im wassergesättigten Boden direkt mit einer Verrohrung aus Kohlenstoffstahl verbunden ist, löst Kontaktkorrosion (galvanische Korrosion) am Kohlenstoffstahl aus. Setzen Sie eine Isolierverbindung (isolierende Muffe) dazwischen oder sehen Sie sie zumindest in der Planung vor.

Der ID des inneren Filters richtet sich nach der Pumpe, dem Sensor oder dem Skimmer, der mit Spiel hineinpassen muss. Halten Sie die Aufstiegsgeschwindigkeit im Filterrohr bei höchstens ca. 1,5 m/s.

Ein Abschnitt von 6 m passt nicht in einen 20-Fuß-Container (Innenlänge 5,898 m). Für Seefracht in Kisten begrenzen wir die Nettolängen im 20-Fuß-Container auf ca. 5,7 m; längere Abschnitte gehen in 40-Fuß-Container. Wenn Sie einen Filter aus einem Stück wünschen, sagen Sie es früh, denn das bestimmt sowohl die Fertigung als auch die Fracht.

Horizontale Sanierungsbrunnen unter Tanklagern wurden bereits mit Edelstahlfiltern ausgebaut. Wickeldrahtfilter sind dafür ausgelegt, unter Zug zu hängen, nicht unter axialer Druckbelastung geschoben zu werden; beim horizontalen Einziehen muss deshalb der Lastpfad über die Stützstäbe und Verbindungen geprüft werden. In der Öl- und Gasindustrie werden dünne vorgepackte Siebe für horizontale Bohrungen mit einem kräftigeren Außendraht für Bohrungen mit kurzem Radius und einem optionalen gelochten Schutzmantel gegen Beschädigung beim Einfahren angeboten, mit einem empfohlenen Mindestspiel im Ringraum von ca. 19 mm (0,75 Zoll). Dieselbe Vorsicht gilt für lange horizontale Drainagen.

Entwässerungsbrunnen

Entwässerungsbrunnen sind temporär, aber auch hier bekommt der Filter Feinanteil aus der Formation ab, und ein vorgepackter Filter spart die Zeit für die Schüttung in jedem Bohrloch. Wenn die Filter gezogen und auf der nächsten Baustelle wiederverwendet werden sollen, sagen Sie uns das bereits bei der Anfrage. Beim Ziehen liegt das volle Gewicht des Strangs auf den Längsstützstäben und den Muffen; die Zugfestigkeit (Zugbelastbarkeit), die sich aus Anzahl und Größe der Stäbe ergibt, ist daher wichtiger als bei einem dauerhaften Brunnen.

Normen

Für Wasserbrunnen ist die aktuelle deutsche Norm für Wickeldrahtfilter DIN 4900-2:2017; DIN 4935, die in älteren Ausschreibungen noch zitiert wird, wurde 2017 zurückgezogen. Wir fertigen vorgepackte Filter nach Kundenzeichnung und Spezifikation und liefern sie mit Werkstoffzeugnissen nach EN 10204, Typ 3.1 (Abnahmeprüfzeugnis). Vorgepackte Sandkontrollsiebe für die Komplettierung von Öl- und Gasbohrungen werden nach ISO 17824 / API Spec 19SS qualifiziert; das ist ein eigener Produktweg und nicht Gegenstand dieses Artikels.

Was Sie uns für ein Angebot über vorgepackte Filter senden sollten

• Siebanalyse des Grundwasserleiters oder der Formation, mindestens der feinsten Schicht, an der der Filter liegen wird;
• Bohrdurchmesser und Brunnentiefe sowie der Tiefenbereich der Filterstrecke;
• erforderlicher Innendurchmesser oder die Pumpe bzw. der Sensor, die hineinpassen müssen;
• Filterlänge, Anzahl der Abschnitte und das längste Einzelstück, das Sie handhaben können;
• Wasseranalyse: pH-Wert, Chlorid, H2S, Eisen und ob Kohlenwasserstoffe oder andere Schadstoffe vorhanden sind;
• Werkstoff der Verrohrung und Verbindungsart (Anschweißring, Gewinde, Flansch) sowie ob der Brunnen senkrecht, geneigt oder horizontal ist;
• erwarteter Förderstrom und ob die Filter gezogen und wiederverwendet werden.

Wenn Sie bereits eine Katalogreferenz oder eine Zeichnung eines anderen Lieferanten haben, senden Sie diese ebenfalls mit. Wir arbeiten mit den Abmessungen, der Schlitzweite und der Kugelfraktion, nicht mit dem Produktnamen. Siehe auch Brunnenfilter und die Übersicht der Filterbauarten in Brunnenfiltertypen im Vergleich.

Senden Sie uns Ihre Daten

ADEN Wedge Wire ist ein Hersteller von Spaltsieben mit Sitz in Istanbul, Türkei, und einem europäischen Büro in Sindelfingen, Deutschland. Senden Sie uns die Kornverteilungskurve, den Bohrdurchmesser und die geplante Pumpe. Wir antworten innerhalb von 24 Stunden und senden Ihnen anschließend einen Filtervorschlag mit Kugelgröße und Schlitzweite. Nutzen Sie das Anfrageformular oder schreiben Sie an info@adenwedgewire.com.

Häufige Fragen

Quellen

1. National Engineering Handbook, Part 631, Chapter 32, Well Design and Spring Development, USDA Natural Resources Conservation Service
2. Chlorid-Richtwerte für Edelstähle, Nickel Institute
3. DIN 4900-2:2017, Brunnenfilter aus nichtrostendem Stahl, DIN
4. EN 10204:2004, Metallic products, types of inspection documents, CEN
5. ISO 668, Series 1 freight containers, ISO