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PATENTANSPRÜCHE
1. Be- und Entlüftungseinrichtung an einem Düker einer Abwasserleitung oder einer Rohrleitung zum Fördern von Feststoffen mittels einer Flüssigkeit, bei welcher Leitung zur Verhinderung von Ablagerungen der Fliessquerschnitt mit einem Luftkissen veränderbar ist, das mittels einer Wasserstrahlpumpe mit Frischluft versorgt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der fallende Dükerast (7) mittels einer Trennwand (15) in einen Einlaufschacht (13) und in ein Einlaufrohr (14) mit einer Wasserstrahlpumpenanordnung (21) unterteilt ist, in dem horizontalen Dükerast (8) Einrichtungen (30,40) zur Steuerung des Luftkissenvolumens ausgebildet sind und im steigenden Dükerast (9) eine Vorrichtung (50) zur Steuerung des ausfliessenden Flüssigkeitsvolumens angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Einlaufabschnitt (20) des Einlaufrohres (14) parallel zueinander mehrere mit dem Einlaufrohr (14) verbundene Rohrabschnitte (14a, l4b, l4c) angeordnet sind, in denen zum Belüften des Luftkissens (4) jeweils eine Wasserstrahlpumpe (21 a,2 1 b, 21 c) mit einer Ansaugleitung (22a,22b,22c) für Frischluft vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem einlaufseitigen Endabschnitt (23) der Trennwand (15) eine in vertikalen Führungen (24) verschieblich gelagerte Schwimmwand (25) zur Steuerung der Einlaufströmung in die Rohrabschnitte (l4a, l4b, 14c) des Einlaufrohres (14) angeordnet ist.
4. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem das Luftkissen (4) umgebenden Mantel (8a) des horizontalen Dükerastes (8) eine oder mehrere Leitungen (31, 32) mit Absperrventilen (33, 34) angeordnet sind, deren freie Endabschnitte (31a, 32a) mit der Atmosphäre in Wirkverbindung bringbar sind.
5. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventile (33, 34) mittels von dem Wasserspiegel (2a) im Dükeroberhaupt (1 a) gesteuerter Schwimmereinrichtungen (35, 36) betätigbar sind.
6. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem horizontalen Dükerast (8) ein vertikal es, sich bis zur Atmosphäre erstreckendes und peripher zum Umfang des horizontalen Dükerastes (8) angeordnetes Führungsrohr (41) befindlich ist, in dem ein Rohrkolben (42) zur Innenwand (41 a) des Führungsrohres (41) abgedichtet verschieblich gelagert ist.
7. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkolben (42) mittels eines von einer Regeleinrichtung (43) betätigten Stellgliedes (44) in das in dem horizontalen Dükerast (8) befindliche Wasser (8b) eintauchbar und wieder aus diesem herausziehbar ist.
8. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem steigenden Dükerast (9) mittels einer Trennwand (51) ein Auslaufschacht (52) und ein Auslaufrohr (53) mit voneinander unterschiedlichen Querschnitten ausgebildet sind und an dem ablaufseitigen Endabschnitt (51a) der Trennwand (51) eine vertikal verschiebliche Stauplatte (54) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauplatte (54) mittels einer Stelleinrichtung (55) verschieblich ist.
Die Erfindung betrifft eine Be- und Entlüftungseinrichtung an einem Düker einer Abwasserleitung oder einer Rohrleitung zum Fördern von Feststoffen mittels einer Flüssigkeit, bei welcher Leitung zur Verhinderung von Ablagerungen der
Fliessquerschnitt mit einem Luftkissen veränderbar ist, das mittels einer Wasserstrahlpumpe mit Frischluft versorgt werden kann.
Düker dienen in einer Rohrleitung zum Unterqueren von
Flussläufen oder anderen Hindernissen. Während die übrige
Rohrleitung als Freispiegelleitung mit natürlichem Gefälle ausgenutzt sein kann, füllt die Flüssigkeit, z.B. das Abwasser, den vollen Querschnitt des entsprechend tiefer liegenden
Dükers aus. Bei geringen Flüssigkeitsmengen und grossen
Leitungsquerschnitten sinkt im Düker die Fliessgeschwindig keit, so dass die Schleppkraft der Flüssigkeit dort nicht ausreicht, um die mitgeführten Feststoffe, vor allem mineralische, zu transportieren.
Hierdurch kommt es in den Dükern zu Ablagerungen. Insbesondere auf dem Gebiet der Stadtentwässerung werden
Düker für eine Kapazität dimensioniert, die unter
Umständen erst nach mehreren Jahrzehnten voll ausgenutzt wird. Um Ablagerungen in betrieblichen Übergangstadien der Rohrleitung zu verhindern, ist es bekannt, in den Düker zur Anpassung an die zu transportierende Flüssigkeitsmenge eine oder mehrere kleinere Rohrleitungen einzubauen.
Sofern es sich um die Kreuzung von Flussläufen handelt, werden bei bekannten Dükern Spüleinlässe vorgesehen und mit Hilfe des zusätzlichen Spülwassers die Ablagerungen fortgespült. Insbesondere bei langen Dükern entstehen erhebliche Mehrinvestitionen für den Ein- und Ausbau der Leitungen. Auch die Herstellungskosten der Spüleinlässe mit dem Einlaufbauwerk, der Spülleitung und dem Schieberschacht sind erheblich. Hinzu kommen die Kosten für die Pumpenförderung und Klärung des verschmutzten Spülwassers, sofern es sich um eine Schmutzwasserleitung handelt.
Dieser Vorgang ist meist mit einer Überlastung der Kläranlage verbunden und eine nicht ausreichende Klärung ist die Folge.
Um dies zu verhindern, ist bereits vorgeschlagen worden, den Fliessquerschnitt des Dükers durch ein Luftkissen einzuschränken. Das Luftkissen wird üblicherweise mit einem Drucklufterzeuger verbunden. Um die mit dessen Installation und Betrieb verbundenen Nachteile zu beseitigen, ist bekannt geworden, zum Belüften des Luftkissens eine vom Wasserstrom antreibbare Strahlpumpe mit einer Ansaugleitung für Frischluft zu verwenden.
Diese bekannte Einrichtung zum Belüften eines Dükers hat den Nachteil, dass eine Anpassung des Luftkissens an unterschiedliche Wasserdurchsatzmengen nur schwierig möglich ist. Bei schnell ansteigenden Wassermengen, z.B. nach Schneeschmelzen oder Regenfällen, kann es leicht zu einem Stau vor dem Düker kommen, während bei nur geringer Wassermenge das durch das Dükeroberhaupt einströmende Wasser nicht ausreicht, durch die Strahlpumpe eine für die Ausbildung des erforderlichen Luftkissens genügend grosse Luftmenge anzusaugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Düker mit Luftkissen eine Einrichtung zu schaffen, mittels derer bei jedem Betriebszustand eine ausreichende Be- und Entlüftung des Dükers möglich ist, um durch entsprechende Variation des Luftkissens stets anfallende Wassermengen einschl. der Feststoffe abführen zu können.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Be- und Entlüftungseinrichtung an einen Dükerast einer Abwasserleitung gemäss der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäss in der Weise ausgebildet ist, dass der fallende Dükerast mittels einer Trennwand in einen Einlaufschacht und in ein Einlaufrohr mit einer Wasserstrahlpumpenanordnung unterteilt ist, in dem horizontalen Dükerast Einrichtungen zur Steuerung des Luftkissenvolumens ausgebildet sind und im steigenden Dükerast eine Vorrichtung zur Steue
rung des ausfliessenden Flüssigkeitsvolumens angeordnet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 einen Düker mit der erfindungsgemässen Einrichtung zum Be- und Entlüften in einer schematischen Seitenansicht im Schnitt,
Fig. 2 den fallendenden Dükerast in einer schematischen Seitenansicht im Schnitt,
Fig. 3 die hosenrohrartig angeordneten Rohrabschnitte des einlasseitigen Endabschnittes des Einlaufrohres in einer Ansicht in Richtung X,
Fig. 4 eine Einrichtung zur Schnellentlüftung des horizontalen Dükerastes in einer schematischen Queransicht im Schnitt,
Fig. 5 eine Einrichtung zur stufenlosen Steuerung des Luftkissenvolumens in einer schematischen Queransicht im Schnitt,
Fig. 6 einen steigenden Dükerast in einer schematischen Seitenansicht im Schnitt mit einer Vorrichtung zur Steuerung des abfliessenden Flüssigkeitsvolumens.
Der Düker 10 erstreckt sich zwischen zwei Schachtbauwerken, die das Dükeroberhaupt 1 a und das Dükerunterhaupt 1 b bilden und besteht aus einem fallenden Dükerast 7, einem horizontalen Dükerast 8 und einem steigenden Dükerast 9. Die Fliessrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet (Fig. 1). Zur Einschränkung des Fliessquerschnittes ist an den Endabschnitten des horizontalen Dükerastes 8 jeweils ein Wandungsabschnitt 11,12 des fallenden Dükerastes 7 und des steigenden Dükerastes 9 in den horizontalen Dükerast 8 vorgezogen. Der Auslaufabschnitt des fallenden Dükerastes 7 und der Einlaufabschnitt des steigenden Dükerastes 9 ist jeweils gegenüber dem horizontalen Dükerast 8 tiefer gelegt.
Hierdurch kann in dem horizontalen Dükerast 8 ein Luftkissen 4 ausgebildet werden.
In dem fallenden Dükerast 7 ist mittels einer Trennwand 15 ein Einlaufschacht 13 und ein Einlaufrohr 14 mit einer Strahlpumpenanordnung 21 ausgebildet. Vorzugsweise wird die Trennwand 15 bis in den Bereich des horizontalen Dükerastes 8 gezogen. An dem Einlaufabschnitt 20 des Einlaufrohres 14 sind parallel zueinander mehrere mit dem Einlaufrohr 14 verbundene Rohrabschnitte 14a, 14b, 14c angeordnet. In jedem Rohrabschnitt 14a, 14b, 14c, ist eine Wasserstrahlpumpe 21a, 21b, 21c angeordnet, die mitjeweils einer Ansaugleitung 22a, 22b, 22c für Frischluft verbunden ist (Fig. 2 und 3). Durch diese W asserstrahlpumpenanordnung 21 ist es möglich, dem Düker 10 jeweils die zur Ausbildung eines erforderlichen Luftkissens 4 benötigte Luft zuzuführen.
Die Variabilität des Luftkissens 4 hat naturgemäss Luftverluste zur Folge, wenn beispielsweise bei steigendem W asserdurchsatz infolge Regens od. dgl. Luft abgelassen werden muss, um den hydraulisch notwendigen Fliessquerschnitt im Düker 10 herzustellen. Diese Luftverluste werden durch die selbsttätig wirkende Wasserstrahlpumpenanordnung 21 wieder ausgeglichen.
Eine Erhöhung der Luftzufuhr durch die Strahlpumpenanordnung 21 kann nur durch Verwendung parallel zueinander angeordneter Strahlpumpen 21a, 21b, erfolgen. Nach Beimischung der Luft zu dem einfliessenden Wasser vereinigen sich die Rohrabschnitte 14a, 14b, 14c zu dem Einlaufrohr 14, durch das das Wasser-/Luftgemisch in den horizontalen Dükerast 8 transportiert wird. In den Ansaugleitungen 22a, 22b, 22c können Absperrventile vorgesehen werden, um einzelne Strahlpumpen 2la, 21b, 21c bei Bedarf ausser
Betrieb nehmen zu können.
An dem einlaufseitigen Endabschnitt 23 der Trennwand 15 ist eine in vertikalen Führungen 24 verschieblich gelagerte Schwimmwand 25 angeordnet. Durch diese Schwimmwand 25 ist eine Steuerung der Einlaufströmung in die Rohrabschnitte 14a, 14b, 14c des Einlaufrohres 14 möglich. Bei nur geringem Wasserstrom liegt die Schwimmwand 25 auf der Trennwand 15 auf, so dass das gesamte anströmende Wasser durch das Einlaufrohr 14 geleitet wird. Erst bei ansteigender Wassermenge treibt die Schwimmwand 25 auf, wodurch zwischen der Schwimmwand 25 und der Trennwand 15 ein in der Grösse variabler Spalt 26 ausgebildet wird. Durch diesen Spalt 26 strömt eine Teilmenge Wasser in den Einlaufschacht 13.
Wenn grosse Wassermengen durch den Düker 10 durchgesetzt werden müssen, hat der Spalt 26 seine maximale Grösse, so dass sowohl das Einlaufrohr 14 als auch der Einlaufschacht 13 in vollem Umfang mit Wasser beaufschlagt ist.
Um bei schnell steigenden anströmenden Wassermengen einen Stau vor dem horizontalen Dükerast 8 zu vermeiden, ist eine Vorrichtung 30 zur Dükerschnellentlüftung vorgesehen (Fig. 4). Diese besteht aus einer oder mehreren Leitungen 31, 32 mit Absperrventilen 33, 34, die mit dem horizontalen Dükerast 8 verbunden sind. Vorzugsweise befinden sich die Einlassöffnungen der Rohre 31, 32 in voneinander unterschiedlicher Höhe von der Sohle des horizontalen Dükerastes 8. Bei Normalbetrieb sind die Einlassöffnungen dem Luftkissen 4 zugeordnet. Die freien Endabschnitte 31 a, 32a der Leitungen 31, 32 sind durch Betätigung der Absperrventile 33,34 mit der Atmosphäre in Wirkverbindung bringbar.
Vorzugsweise werden die Absperrventile 33, 34 mittels Schwimmereinrichtungen 35,36 betätigt, die von dem Wasserspiegel 2a im Dükeroberhaupt 1 a gesteuert werden. Bei steigendem Wasserzufluss steigt ebenfalls der Wasserspiegel 2a, so dass nacheinander erst das Ventil 34 und dann das Ventil 33 öffnet, wodurch eine schnelle Entlüftung des horizontalen Dükerastes 8 erfolgen kann. Durch Vervielfältigung der Leitungen 31, 32 mit Absperrventilen 33, 34 ist eine weitgehend mehrstufige Schnellentlüftung des Dükers 10 möglich, sofern die Einlassöffnungen in jeweils voneinander unterschiedlicher Höhe an dem Mantel 8a des horizontalen Dükerastes 8 angeordnet sind. Besondere Betriebscharakteristiken der Schnellentlüftung können auch durch entsprechende Wahl der Absperrventile 33, 34 bewirkt werden.
In Fig. 5 ist eine Einrichtung 40 zur Steuerung des Luftkissens 4 im horizontalen Dükerast 8 dargestellt. Ein vertikal es sich bis zur Atmosphäre erstreckendes Führungsrohr 41 ist peripher am Umfang des horizontalen Dükerastes 8 angeordnet. In dem Führungsrohr 41 ist ein Rohrkolben 42 gegen die Innenwand 41a des Führungsrohres 41 abdichtend verschieblich gelagert. Der Rohrkolben 42 kann mittels eines Stellgliedes 44 betätigt werden, das mit einer Regeleinrichtung 43 in Wirkverbindung steht. Der Rohrkolben 42 ist kreiszylindrisch ausgebildet. Wenn in das Luftkissen 4 des horizontalen Dükerastes 8 eingetragene Luft zur Steuerung des durch das Luftkissen 4 ausgeübten Druckes ausgetragen werden soll, wird der Rohrkolben 42, dessen unterer Endabschnitt 42a gerade in das Wasser 8b eintaucht, angehoben und aus dem Wasser 8b etwas herausgezogen.
Hierbei strömt Luft aus dem Luftkissen 4 um die Rohrkolbenunterkante und entweicht durch den Rohrkolben 42. Wenn die gewünschte
Luftmenge abgelassen ist, wird der untere Endabschnitt 42a des Rohrkolbens 42 durch das ansteigende Wasser 8b wieder verschlossen. Bei Überdruck im Luftkissen 4 bildet sich in dem Rohrkolben 42 eine dem Überdruck entsprechende
Wassersäule aus. Auch in diesem Betriebszustand ist eine Luftkissensteuerung mittels der Vorrichtung 40 möglich, da beim Hochziehen des Rohrkolbens 42 ein Teil der in dem
Luftkissen 4 gespeicherten Luft die Rohrkolbenunterkante umströmt und durch die Wassersäule nach oben sprudelt.
Wie in Fig. 6 dargestellt, ist in dem steigenden Dükerast 9 eine Vorrichtung 50 zur Steuerung der Wasserauslaufmenge vorgesehen. Hierzu ist in dem steigenden Dükerast 9 eine Trennwand 51 angeordnet, durch die ein Auslaufschacht 52 und ein im Querschnitt kleineres Auslaufrohr 53 ausgebildet wird. An dem ablaufseitigen Endabschnitt 51 a der Trennwand 51 ist eine vertikal verschiebliche Stauplatte 54 vorgesehen. Diese Stauplatte 54 kann mittels einer Stelleinrichtung 55 verschoben werden. Bei nur geringen durch den Düker 10 durchzusetzenden Wassermengen erfolgt der Abfluss lediglich über das Auslaufrohr 53, um eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit zum Austrag der Feststoffe zu erzielen.
Durch die hierbei in dem Auslaufrohr 53 entstehende kinetische Energie steigt in dem Auslaufschacht 52, in dem keine Fliessbewegung herrscht, der Wasserspiegel gegenüber dem auslaufseitigen Wasserspiegel 2b des Dükers 10 an. Durch die Stauplatte 54 ist die Höhendifferenz der Wasserspiegel des Auslaufschachtes und des Auslaufrohres einstellbar. Wird die Stauplatte 54 genügend weit hochgezogen, führt dies bei entsprechend grossen, anströmenden Wassermengen zu einer Beschleunigung der Strömung in dem Auslaufrohr 53, wodurch der Wasserspiegel in dem Auslaufschacht 52 weiter ansteigt. Wenn die maximal gewünschte Strömungsgeschwindigkeit in dem Auslaufrohr 53 erzielt ist, erfolgt bei weiterem Ansteigen der zu transportierenden Wassermenge ein Überlaufen über die Oberkante der Stauplatte 54, so dass durch den Düker 10 kein Rückstau von Wasser auftritt.
Durch die erfindungsgemässe Einrichtung zur Be- und Entlüftung eines Dükers ist eine optimale Anpassung des Dükers 10 an diejeweiligen Betriebsbedingungen möglich.
Vorteilhaft ist es, die hierzu erforderlichen Steuereingriffe von einer zentralen Schaltwarte 111 aus vorzunehmen.
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PATENT CLAIMS
1. Ventilation device on a culvert of a sewage pipe or a pipe for conveying solids by means of a liquid, in which pipe to prevent deposits the flow cross-section can be changed with an air cushion that can be supplied with fresh air by means of a water jet pump, characterized in that that the falling culvert branch (7) is divided by means of a partition (15) into an inlet shaft (13) and into an inlet pipe (14) with a water jet pump arrangement (21), in the horizontal culvert branch (8) devices (30, 40) for control of the air cushion volume and a device (50) for controlling the outflowing liquid volume is arranged in the rising culvert (9).
2. Device according to claim 1, characterized in that in the inlet section (20) of the inlet pipe (14) parallel to each other a plurality of pipe sections (14a, l4b, l4c) connected to the inlet pipe (14) are arranged, in which for ventilating the air cushion (4th ) a water jet pump (21 a, 2 1 b, 21 c) with an intake line (22a, 22b, 22c) is provided for fresh air.
3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that on the inlet-side end section (23) of the partition (15) a floating wall (25) slidably mounted in vertical guides (24) for controlling the inlet flow into the pipe sections (l4a, l4b , 14c) of the inlet pipe (14) is arranged.
4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that one or more lines (31, 32) with shut-off valves (33, 34) are arranged on the jacket (8a) of the horizontal culvert branch (8) surrounding the air cushion (4) whose free end sections (31a, 32a) can be operatively connected to the atmosphere.
5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the shut-off valves (33, 34) by means of the water level (2a) in the culvert head (1 a) controlled float devices (35, 36) can be actuated.
6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that on the horizontal culvert (8) there is a vertically extending to the atmosphere and peripheral to the circumference of the horizontal culvert (8) arranged guide tube (41) in which a tubular piston (42) to the inner wall (41 a) of the guide tube (41) is mounted displaceably sealed.
7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the tubular piston (42) by means of an actuator (43) actuated actuator (44) in the horizontal culvert (8) water (8b) can be immersed and removed this is extractable.
8. Device according to claim 1, characterized in that in the rising culvert (9) by means of a partition (51) an outlet shaft (52) and an outlet pipe (53) are formed with mutually different cross-sections and on the outlet-side end section (51a) Partition (51) a vertically displaceable storage plate (54) is arranged.
9. Device according to claims 1 and 8, characterized in that the storage plate (54) is displaceable by means of an adjusting device (55).
The invention relates to a ventilation device on a culvert of a sewage pipe or a pipe for conveying solids by means of a liquid, in which pipe to prevent deposits of
Flow cross-section can be changed with an air cushion, which can be supplied with fresh air by means of a water jet pump.
Culverts are used in a pipeline to pass under
Rivers or other obstacles. While the rest
Pipe can be used as a free-flowing line with a natural slope, fills the liquid, e.g. the wastewater, the full cross section of the correspondingly lower one
Dükers out. With small amounts of liquid and large
Flow cross-sections in the culvert decrease in flow speed, so that the drag force of the liquid there is not sufficient to transport the carried solids, especially mineral ones.
This leads to deposits in the culverts. Especially in the field of urban drainage
Culvert dimensioned for a capacity below
Under certain circumstances, it is only fully exploited after several decades. In order to prevent deposits in the operational transition stages of the pipeline, it is known to install one or more smaller pipelines in the culvert to adapt to the amount of liquid to be transported.
If it is a question of crossing river courses, flushing inlets are provided in known culverts and the deposits are flushed away with the help of the additional flushing water. Especially in the case of long culverts, there are considerable additional investments for installing and removing the lines. The manufacturing costs of the flushing inlets with the inlet structure, the flushing line and the slide shaft are also considerable. In addition, there are the costs for pumping and clarifying the dirty rinsing water, provided that it is a sewage pipe.
This process is usually associated with an overload of the sewage treatment plant and the result is insufficient clarification.
To prevent this, it has already been proposed to restrict the flow cross-section of the culvert by means of an air cushion. The air cushion is usually connected to a compressed air generator. In order to eliminate the disadvantages associated with its installation and operation, it has become known to use a jet pump which can be driven by the water flow and has a suction line for fresh air for ventilating the air cushion.
This known device for venting a culvert has the disadvantage that it is difficult to adapt the air cushion to different water flow rates. With rapidly increasing amounts of water, e.g. After melting snow or rain, it can easily lead to a traffic jam in front of the culvert, while with only a small amount of water the water flowing in through the culvert head is not sufficient to suck in a sufficient quantity of air for the formation of the necessary air cushion through the jet pump.
The invention has for its object to provide a device for culverts with air cushions, by means of which an adequate ventilation of the culvert is possible in any operating condition, in order to be able to discharge the water quantities including the solids by appropriate variation of the air cushion.
To achieve the object, a ventilation device on a culvert branch of a sewage pipe according to the type described at the beginning is proposed, which is designed according to the invention in such a way that the falling culvert branch is divided into an inlet shaft and an inlet pipe with a water jet pump arrangement by means of a partition, Devices for controlling the air cushion volume are formed in the horizontal culvert and a device for control in the rising culvert
tion of the outflowing liquid volume is arranged.
Further advantageous embodiments of the invention emerge from the dependent patent claims.
An embodiment of the invention is shown in the drawings. It shows:
1 is a culvert with the inventive device for ventilation in a schematic side view in section,
2 the falling culvert branch in a schematic side view in section,
3 shows the tubular sections of the inlet-side end section of the inlet pipe arranged in the manner of trousers in a view in the direction X,
4 a device for quick ventilation of the horizontal culvert branch in a schematic transverse view in section,
5 shows a device for the stepless control of the air cushion volume in a schematic transverse view in section,
Fig. 6 shows a rising culvert in a schematic side view in section with a device for controlling the outflowing liquid volume.
The culvert 10 extends between two shaft structures that form the culvert head 1 a and the culvert head 1 b and consists of a falling culvert branch 7, a horizontal culvert branch 8 and a rising culvert branch 9. The flow direction is indicated by arrows (Fig. 1). To restrict the flow cross-section, a wall section 11, 12 of the falling culvert branch 7 and of the rising culvert branch 9 is drawn into the horizontal culvert branch 8 at the end sections of the horizontal culvert branch 8. The outlet section of the falling culvert branch 7 and the inlet section of the rising culvert branch 9 are each set lower than the horizontal culvert branch 8.
As a result, an air cushion 4 can be formed in the horizontal culvert 8.
In the falling culvert branch 7, an inlet shaft 13 and an inlet pipe 14 with a jet pump arrangement 21 are formed by means of a partition wall 15. The partition 15 is preferably drawn into the area of the horizontal culvert 8. On the inlet section 20 of the inlet pipe 14, a plurality of pipe sections 14a, 14b, 14c connected to the inlet pipe 14 are arranged parallel to one another. In each pipe section 14a, 14b, 14c, a water jet pump 21a, 21b, 21c is arranged, which is connected to a suction line 22a, 22b, 22c for fresh air (FIGS. 2 and 3). This water jet pump arrangement 21 makes it possible to supply the culvert 10 with the air required to form a required air cushion 4.
The variability of the air cushion 4 naturally results in air losses if, for example, with increasing water throughput due to rain or the like, air has to be discharged in order to produce the hydraulically required flow cross section in the culvert 10. These air losses are compensated for by the automatically acting water jet pump arrangement 21.
The air supply through the jet pump arrangement 21 can only be increased by using jet pumps 21a, 21b arranged parallel to one another. After the air has been mixed into the inflowing water, the pipe sections 14a, 14b, 14c unite to form the inlet pipe 14, through which the water / air mixture is transported into the horizontal culvert 8. Shut-off valves can be provided in the intake lines 22a, 22b, 22c in order to exclude individual jet pumps 2la, 21b, 21c
To be able to take operation.
On the inlet-side end section 23 of the partition wall 15 there is a floating wall 25 which is displaceably mounted in vertical guides 24. This floating wall 25 enables control of the inlet flow into the pipe sections 14a, 14b, 14c of the inlet pipe 14. With only a small water flow, the floating wall 25 rests on the partition wall 15, so that all of the incoming water is passed through the inlet pipe 14. Only when the amount of water increases does the floating wall 25 float, as a result of which a variable-sized gap 26 is formed between the floating wall 25 and the partition wall 15. A partial amount of water flows into the inlet shaft 13 through this gap 26.
If large amounts of water have to be passed through the culvert 10, the gap 26 has its maximum size, so that both the inlet pipe 14 and the inlet shaft 13 are fully exposed to water.
In order to avoid a jam in front of the horizontal culvert branch 8 in the case of rapidly increasing inflowing water quantities, a device 30 for culvert rapid ventilation is provided (FIG. 4). This consists of one or more lines 31, 32 with shut-off valves 33, 34 which are connected to the horizontal culvert 8. The inlet openings of the tubes 31, 32 are preferably at different heights from the base of the horizontal culvert branch 8. In normal operation, the inlet openings are assigned to the air cushion 4. The free end sections 31 a, 32 a of the lines 31, 32 can be brought into operative connection with the atmosphere by actuating the shut-off valves 33, 34.
The shut-off valves 33, 34 are preferably actuated by means of float devices 35, 36 which are controlled by the water level 2a in the culvert head 1a. With increasing water inflow, the water level 2a also rises, so that the valve 34 and then the valve 33 open in succession, as a result of which the horizontal culvert branch 8 can be quickly vented. By multiplying the lines 31, 32 with shut-off valves 33, 34, a largely multi-stage quick venting of the culvert 10 is possible, provided the inlet openings are arranged at different heights on the jacket 8a of the horizontal culvert branch 8. Special operating characteristics of the quick exhaust can also be brought about by appropriate selection of the shut-off valves 33, 34.
5 shows a device 40 for controlling the air cushion 4 in the horizontal culvert 8. A guide tube 41 which extends vertically to the atmosphere is arranged peripherally on the circumference of the horizontal culvert branch 8. In the guide tube 41, a tubular piston 42 is displaceably mounted in a sealing manner against the inner wall 41a of the guide tube 41. The tubular piston 42 can be actuated by means of an actuator 44 which is operatively connected to a control device 43. The tubular piston 42 is of circular cylindrical design. If air introduced into the air cushion 4 of the horizontal culvert branch 8 is to be discharged in order to control the pressure exerted by the air cushion 4, the cattail 42, the lower end portion 42a of which is just immersed in the water 8b, is raised and pulled out of the water 8b somewhat.
Here, air flows from the air cushion 4 around the lower edge of the bulrush and escapes through the bulrush 42. If the desired
Is discharged, the lower end portion 42a of the tubular piston 42 is closed again by the rising water 8b. If there is excess pressure in the air cushion 4, a pressure corresponding to the excess pressure is formed in the tubular piston 42
Water column. Even in this operating state, air cushion control by means of the device 40 is possible, since when the tube piston 42 is pulled up, a part of that in the
Air cushion 4 stored air flows around the lower edge of the cattail and bubbles up through the water column.
As shown in FIG. 6, a device 50 for controlling the amount of water discharge is provided in the rising culvert 9. For this purpose, a dividing wall 51 is arranged in the rising culvert 9, through which an outlet shaft 52 and an outlet pipe 53 with a smaller cross section is formed. A vertically displaceable storage plate 54 is provided on the outlet-side end section 51 a of the partition 51. This storage plate 54 can be moved by means of an actuating device 55. With only small amounts of water to be penetrated by the culvert 10, the discharge only takes place via the outlet pipe 53 in order to achieve a sufficient flow rate for the discharge of the solids.
As a result of the kinetic energy generated in the outlet pipe 53, the water level rises in the outlet shaft 52, in which there is no flow movement, compared to the water level 2b of the culvert 10 on the outlet side. The height difference of the water level of the outlet shaft and the outlet pipe can be adjusted by the baffle plate 54. If the baffle plate 54 is pulled up sufficiently far, this leads to an acceleration of the flow in the outlet pipe 53 with correspondingly large inflowing water quantities, as a result of which the water level in the outlet shaft 52 continues to rise. When the maximum desired flow rate is reached in the outlet pipe 53, if the amount of water to be transported increases further, it overflows over the upper edge of the baffle plate 54, so that no backflow of water occurs through the culvert 10.
The inventive device for venting and venting a culvert enables the culvert 10 to be optimally adapted to the respective operating conditions.
It is advantageous to carry out the necessary control interventions from a central control room 111.