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Vorrichtung zur Vakuumentwässerung von Bodenschichten
Vorrichtungen zur Vakuumentwässerung von Bodenschichten sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie bestehen im allgemeinen bezüglich des grundsätzlichen Aufbaues aus einem an eine Brunnensaugleitung anschliessbaren Saugraum mit Luftpumpe, Belüftungsventil und Wasserabfluss, letzterer gege- benenfalls mit Wasserabsaugpumpe. Die bekannten Vorrichtungen sind nicht frei von Nachteilen. Hat sich der Saugraum mit abgesaugtem Wasser gefüllt, so ist unter Belüftung des Saugraumes der Wasserabfluss durchzuführen bzw. das Wasser aus dem Saugraum abzupumpen. Während des Abpumpens und auch beim anschliessenden Wiederaufbau des Vakuums im Saugraum kann kein Unterdruck auf die Brunnensaugleitung wirksam sein.
Zwar hat man in der Brunnensaugleitung ein Rückschlagventil vorgesehen, ein zwischen der Brunnensaugleitung und dem Saugraum angeordnetes Rückschlagventil kann aber nur den gerade belüfteten Saugraum und die unter Vakuum stehenden Teile der Anlage trennen, die durch die Poren des Bodens wirkende Atmosphäre vermindert jedoch mehr oder weniger schnell das ruhende Vakuum in Saugleitung und Filterrohren. Die Schwerkraft wird wieder wirksam und eben noch angesaugtes Wasser sinkt aus dem Filterrohr wieder in den Boden zurück. Das wiedereinsetzende Vakuum führt so zu einer Spülwirkung im Bereich des Filters, wobei durch Bildung geringster Hohlräume das Vordringen der Atmosphäre zum Filter hin erleichtert wird.
Das ständige hohe Druckgefälle zwischen dem Boden und der atmosphä- rischenLuft ist jedoch einwesentlichesErfordemis für dieVakuumentwässerung. Die einwandfreie Vakuumentwässerung ist bei den bekannten Vorrichtungen daher nicht gewährleistet.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Vakuumentwässerung so auszubilden, dass die beschriebenen Nachteile vermieden werden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vakuumentwässerung von Bodenschichten, bestehend aus einem an eine Brunnensaugleitung anschliessbaren Saugraum mit Luftpumpe, Belüftungsventil und Wasserabfluss, letzterer gegebenenfalls mit Wasserabsaugpumpe.
Die Erfindung besteht darin, dass der Saugraum zweiSaugkammem unterschiedlicher Grösse aufweist, deren grössere an die Brunnensaugleitung anschliessbar, deren kleinere mit dem Wasserabfluss versehen ist und die wasserseitig über ein schliessbares Druckströmventil miteinander verbunden sowie beide an die Luftpumpe angeschlossen sind, wobei zumindest in dieLuftpumpenleitung der kleineren Kammer ein schliessbares Ventil eingebaut ist, und dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Wasserstand in den Saugkammem das wasserseitige Durchströmventil sowie das an die kleinere Kammer angeschlossene Belüftungsventil betätigt, so dass bei Erreichen eines bestimmten Wasserstandes die kleinere Kammer entleert wird,
wobei die grössere während dieser Entleerungszeit weiterhin die Saugwirkung auf die Brunnensaugleitung ausübt. Zu diesem Zweck wird also das wasserseitige Durchströmventil geschlossen, das Ventil in der Luftpumpenleitung der kleinerenSaugkammer geschlossen, das Belüftungsventil geöffnet. Nach Abfluss des Wassers aus der kleineren Saugkammer wird umgekehrt das wasserseitige Durchströmventil wieder geöffnet, das Ventil in der Luftpumpenleitung wieder geöffnet und das Belüftungsventil geschlossen. Der Wasserabfluss ist selbstverständlich ebenfalls mit einem Ventil, u. zw. zweckmässig bei Verwendung einer Absaugpumpe mit einem Rückschlagventil versehen, so dass es einer besonderen Steuerung des Abflussventils nicht bedarf.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Saugraum aus zwei Behältern, die die grössere bzw. kleinere Saugkammer bilden und über Rohrleitungen miteinander in Verbindung gebracht sind. Das Belüftungsventil kann im übrigen mit einem Luftfilter kombiniert sein.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, dass bei einem Arbeiten
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mit erfindungsgemässenvorrichtungen zur Bodenentwässerung jede Spülwirkung im Bereich des Filters und die dadurch entstehenden, eingangs beschriebenen Nachteile vermieden werden. Gleichzeitig wird der Saugeffekt verbessert und die Betriebssicherheit erhöht. Im einzelnen ist bezüglich der Vorteile der Anlage folgendes vorzutragen :
Durch den erfindungsgemäss verwirklichten Verbund von zwei Saugkammem mit unterschiedlichem Fassungsvermögen ist ständig über zumindest einen Saugbehälter ein hohes Vakuum wirksam. Hiedurch wird ein kontinuierlicher, schwankungsfreier Feuchtigkeitsentzug auf den Boden ausgeübt. Ein Rückströmen von angesaugtem Wasser durch Abfall des Vakuums ist ausgeschlossen.
Ein Zusammenbrechen des Vakuums in der Pumpensaugleitung findet nicht mehr statt, die Luftpumpe ist ständig nutzbringend eingesetzt. Das Einströmen der atmosphärischen Luft in die belüftbare Saugkammer wird im übrigen über das Belüftungsventil zugleich gefiltert und geräuschgedämpft, was insofern wesentlich ist, als in bewohnten Gebieten und bei DÅauereinsatz eine Geräuschdämpfung unbedingt erforderlich ist. Auch die Reinigung der einströmenden Luft ist von Bedeutung, da beim Einsatz in Industriegebieten eindringende Fremdkörper zu Störungen im Ventil und zu dessen vorzeitigem Verschleiss führen könnten.
Im folgenden werden die beschriebenen und weitere Merkmale der Erfindung an Hand einer lediglich
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; eserfindungsgemässe Vorrichtung in ihrem Gesamtaufbau, Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. l.
Die in Fig. l dargestellte Vorrichtung dient zur Vakuumentwässerung von Bodenschichten. Sie besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem an eine Brunnensaugleitung anschliessbaren Saugraum 1 mit Luftpumpe 2, Belüftungsventil 3 und Wasserabfluss 4, der im Ausführungsbeispiel über eine Wasserabsaugpumpe 5 verwirklicht ist. Der Saugraum 1 selbst besteht aus zwei Saugkammern la und lb, die im Ausführungsbeispiel als besondere Gefässe verwirklicht sind. Die Saugkammern la, lb haben unterschiedliche Grösse, die grössere ist an die Brunnensaugleitung 6 anschliessbar, die kleinere mit dem erwähnten Wasserabfluss 4 versehen. Wasserseitig sind die beiden Kammern über das Durchströmventil 7 miteinander verbunden. Beide sind darüber hinaus über die Leitungen 8,9 an die Luftpumpe 2 angeschlossen.
In der Luftpumpenleitung 8,9 der kleineren Kammer Ib liegt ein schliessbares Ventil 10. Im übrigen ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, deren Teile durch das gemeinsame Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und durch Zusätze a, b, c unterschieden sind, die die beschriebenen Ventile 7, 10 und das Belüftungsventil 3 nach Abhängigkeit des Wasserstandes in den Saugkammern la, lb steuert. Zur Auslösung der Steuerung dienen zwei Elektroden lla und llb, die in die kleinere Saugkammer Ib hineinragen.
Die grundsätzliche Arbeitsweise ist die folgende : Erreicht der Wasserstand die obere lla der Elektroden lla, llb, so schliesst das wasserseitig vorgesehene Durchströmventil 7, schliesst ausserdem das in der Luftpumpenleitung der kleineren Kammer vorgesehene Ventil 10, während das Belüftungsventil 3 sich öffnet und die Wasserabsaugpumpe 5 zu arbeiten beginnt. Auf diese Weise wird die kleinere Kammer lb von angesaugtem Wasser entleert. Die Vakuumwirkung auf die Brunnensaugleitung 6 bleibt dabei über die grössere Kammer la. in dem noch ein erheblicher Raumteil nicht von Wasser gefüllt ist, aufrechter-
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geöffnet und auch das Ventil 10 in der Luftpumpenleitung 9 wieder geöffnet. Aus der grösseren Kammer la strömt nunmehr Wasser in die kleinere Kammer lb, so dass das Gesamtniveau in beiden Kammern la, lob erheblich herabgesenkt wird.
Die Saugwirkung beider Kammern la, lb wirkt dann auf die Brunnensaugleitung 6.
Im einzelnen ist zur Steuereinrichtung 11 folgendes vorzutragen : Nach Montage der Anlage auf der Baustelle und Herstellung der Verbindung zur Saugleitung 6 mit den eingespülten Kleinfiltern wird die Vakuum-Pumpe 2 in Betrieb genommen. Über die Hilfskontakte des Relais llc der Kreiselpumpe 5 erhalten die Elektroventile 7 und 10 Spannung und sind geöffnet. Das Elektroventil 3 sowie das Rückschlagventil 12 sind geschlossen. Die Saugbehälter la, lb werden auf Höchstvakuum evakuiert und füllen sich mit Wasser aus der Brunnenanlage. Das angesaugte Wasser steigt in beiden Behältern la, lb niveaugleich md erreicht schliesslich die Elektrode lla im Saugbehälter lb. Das Kleinniveauregelgerät löst nunmehr das Abpumpen des in Ib vorhandenen Wassers aus und öffnet das Ventil 3, um atmosphärische Luft über sin vorgeschaltetes Filter eintreten zu lassen.
Der Schaltimpuls bewirkt ferner im Relais llc 1. das Anlaufen der Kreiselpumpe 5,2. das Schliessen des Ventils 7 und 3. des Ventils 10.
Durch diese Funktion wird die Verbindung der Behälter la, lb unterbrochen. Der Behälter Ib wird Iber Ventil 3 mit Filter belüftet, die Vakuumleitung 9 wird durch Ventil 10 vom Behälter 1b getrennt.
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Das Wasser entströmt über das sich öffnende Rückschlagventil 12 dem Behälter lob ; dieser Vorgang wird durch die Kreiselpumpe 5 erheblich beschleunigt, wobei diese noch für die Abteilung zur Vorflut sorgt. Während dieses Abpumpvorganges ist nach wie vor hohes Vakuum auf Saugbehälter la und dieser um etwa 1/3 grössere Behälter nimmt weiter Wasser aus der Anlage auf.
Die im Saugbehälter 1b eingeschraubten Elektroden lla. llb sind in ihrer Höhe regulierbar angeordnet, wozu mehrere Einschrauböffnungen vorgesehen sind. Erreicht der Wasserspiegel im Saugbehllter 1b den Minimalstand, d. h. die Elektrode llb wird frei, so schaltet die Anlage wieder auf Kommuniziemng.
Die Ventile 7 und 10 öffnen sich, Ventil 3 und Rückschlagventil 12 schliessen und die Kreiselpumpe 5 schaltet ab. Nunmehr sind wieder beide Saugbehälter an die Vakuumleitung angeschlossen und das Wasser aus derBrunnenanlage steigt niveaugleich in beiden Behältem. Dieser Vorgang wiederholt sich laufend.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht grundsätzlich der beschriebenen. Insoweit sind daher auch die gleichen Bezugszeichen eingesetzt worden. Doch sind wasserseitig die beiden Kammern 1a, 1b üher das Durchströmventil 7 miteinander verbunden, das als Membranventil ausgebildet ist. Dieses Membranventil besitzt eine Steuermembran 7a, die über die Leitung 7b mit der kleineren Saugkammer in Verbinbindung steht. In die Membran 7a selbst ist der Ventilteller 7c gleichsam einbezogen, der im übrigen durch die Öffnungsfeder 7d beaufschlagt und in der gezeichneten Stellung von seinem Sitz 7e abgedrückt
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an die Luftpumpe 2 angeschlossen. In der Luftpumpenleitung 8, 9 der kleineren Kammer 1b liegt ein schliessbares Ventil 10.
In der Luftpumpenleitung 8 der grösseren Saugkammer liegt, vor der Abzweigung zur kleineren Saugkammer, ein Rückschlagventil 12, welches Entspannungsstösse verhindert, die dadurch entstehen könnten, dass nach Entleerung der kleineren Saugkammer lb das Vakuum aus der grösseren Saug-
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den.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Vakuumentwässerung von Bodenschichten, bestehend aus einem an eine Brunnensaugleitung anschliessbaren Saugraum mit Luftpumpe, Belüftungsventil und Wasserabfluss, letzterer gegebenenfalls mit Wasserablaufpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugraum zwei Saugkammem (la, lb) unterschiedlicher Grösse aufweist, deren grössere (la) an die Brunnensaugleitung (6) anschliessbar, deren kleinere (lb) mit dem Wasserabfluss (4) versehen ist und die wasserseitig über ein schliessbares Durchströmventil (7) miteinander verbunden, sowie beide (la, lb) an die Luftpumpe (2) angeschlossen sind, wobei zumindest in die Luftpumpenleitung (9) der kleineren Kammer (lb) ein schliessbares Ventil (10) eingebaut ist, und dass eine Steuervorrichtung (11)
vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Wasserstand in dem Saugraum (la, lb) die grössere Saugkammer (la) von der kleineren (lb) durch Schliessen der entsprechenden Ventile (7 bzw. 10) voneinander und von der Luftpumpe (2) trennt und das Belüftungsventil (3) öffnet, so dass die kleinere Kammer (lb) entleert werden kann.